CN103460321A - 电解电容器 - Google Patents
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Abstract
一种电解电容器，具有电容器元件层叠体、一对阳极端子、阴极端子以及外装树脂体。电容器元件层叠体由在相反的一侧配置了阳极部的多个电容器元件构成。各阳极部与各自的阳极端子连接，电容器元件的阴极部与阴极端子连接。各阳极端子具有底部以及设置了电容器元件的阳极部的折叠部。折叠部是通过将底部的朝向阴极端子延伸的端部折回而形成的。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解电容器。
背景技术
例如，在笔记本型个人计算机(notebook computer：笔记本电脑)的CPU外围使用层叠型的电解电容器。针对这种电解电容器，需要其具有大电容、低ESR(等价串联电阻)、低ESL(等价串联电感)以及高可靠性等特性。特别是近年来，随着电源的高频化，正不断要求提高ESL特性。关于这种电解电容器，参照图10与图11进行说明。图10与图11是以往的电解电容器的剖面图。
以往的电解电容器1具有：层叠的多个电容器元件4、一对阳极端子5、阴极端子6以及外装树脂体7。各电容器元件4在一端具有阳极部2，在另一端具有阴极部3。阳极部2与阳极端子5的上表面连接，阴极部3与阴极端子6的上表面连接。外装树脂体7覆盖电容器元件4，并使阳极端子5和阴极端子6的下表面的至少一部分露出到外部。
如图10所示，在电解电容器1中，电容器元件4的各自的阳极部2配置在彼此相反的方向上，在一对阳极端子5之间配置阴极端子6。因此，磁场相互抵消，ESL降低。另外，电容器元件4的阳极部2与阳极端子5用激光焊接接合。通过该接合能够降低电解电容器1的ESR与ESL。
另外，如图11所示，阳极端子5的两端被折弯从而形成上段部8。在上段部8的上表面设置了阳极部2或将阳极部2一体化的引线框架2A。并且，上段部8与阳极部2或上段部8与引线框架A2被焊接。虽然在上段部8的背面会留下焊接痕迹，但能够埋设在外装树脂体7中，且只在平坦的区域形成安装面。因此，能够提高安装可靠性，并且提高阳极端子5与外装树脂体7的接合可靠性(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-035691号公报
发明内容
本发明的目的是维持电解电容器的安装可靠性以及与外装树脂体的接合可靠性，并且实现低ESL化。
本发明的电解电容器具有电容器元件层叠体、一对阳极端子、阴极端子以及外装树脂体。电容器元件层叠体包括第一电容器元件和第二电容器元件。第一电容器元件在接近电解电容器的第一端的一侧具有第一阳极部；在接近第一端的相反侧第二端的一侧具有第一阴极部。第二电容器元件在接近第一端的一侧具有第二阴极部；在接近第二端的一侧具有第二阳极部。第一电容器元件与第二电容器元件层叠，以使第一阴极部与第二阴极部重合。一对阳极端子分别与第一及第二阳极部连接。阴极端子被配置在一对阳极端子之间，并与第一阴极部和第二阴极部连接。外装树脂体以使一对阳极端子与阴极端子的至少一部分露出到外部的方式覆盖了电容器元件层叠体。一对阳极端子分别具有底部和折叠部。折叠部是通过将底部的朝向阴极端子延伸的端部折回而形成的，且在折叠部上设置有第一及第二阳极部的一者。通过该结构，能够实现ESL小的电解电容器。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的电解电容器的除去了外装树脂体的状态的俯视立体图。
图2是图1所示的除去了外装树脂体的电解电容器的仰视立体图。
图3A是图1所示的除去了外装树脂体的电解电容器的示意性仰视图。
图3B是图3A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图3C是图3A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图4是本发明的实施方式的电解电容器的俯视立体图。
图5是图4所示的电解电容器的仰视立体图。
图6是表示图1所示的电解电容器的阳极端子与阴极端子的俯视立体图。
图7是图1所示的电解电容器中的电容器元件的剖面图。
图8A是本发明的实施方式中的除去了外装树脂体的其他的电解电容器的示意性俯视图。
图8B是图8A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图8C是图8A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图8D是图8A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图9A是本发明的实施方式中的除去了外装树脂体的另外的电解电容器的示意性俯视图。
图9B是图9A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图9C是图9A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
图10是以往的电解电容器的剖面图。
图11是图10所示的电解电容器的剖面图。
具体实施方式
在图10和图11所示的以往的结构中，在上段部8之间，在电容器元件4的阳极部2与阳极端子5之间形成间隙9。因此，阳极部2的电极拉出距离变长，阳极端子5与阴极端子6之间的电流环面积增大，结果是ESL增高。
以下要说明的电解电容器的目的是为了解决上述课题。另外，在本实施方式中，以使用导电性高分子材料作为电解质的层叠型电解电容器为例进行说明。
(实施方式)
图1、图2和图3A是为了便于说明而除去了外装树脂体的本发明的实施方式中的电解电容器的俯视立体图、仰视立体图和俯视图。图3B与图3C是图3A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。图4与图5是包括外装树脂体的本发明的实施方式中的电解电容器的俯视立体图与仰视立体图。
如图4与图5所示，电解电容器10具有第一端101和第一端101的相反侧的第二端102。另外，如图1～图3C所示，电解电容器10具有电容器元件层叠体(以下称为层叠体)42、一对阳极端子15与16、阴极端子17以及外装树脂体18。层叠体42包括第一电容器元件(以下称为元件)13与层叠在元件13上的第二电容器元件(以下称为元件)14。元件13在接近第一端101的一侧具有第一阳极部11A，在接近第二端102的一侧具有第一阴极部12A。元件14在接近第一端101的一侧具有第二阴极部12B，在接近上述第二端102的一侧具有第二阳极部11B。第一阴极部12A与第二阴极部12B重合。阳极端子15与第一阳极部11A连接，阳极端子16与第二阳极部11B连接。阴极端子17配置在阳极端子15与16之间，并与第一阴极部12A和第二阴极部12B连接。外装树脂体18以使阳极端子15、16与阴极端子17的至少一部分露出到外部的方式覆盖层叠体42。
阳极端子15具有底部15A和安装了第一阳极部11A的折叠部211。折叠部211是通过将底部15A的朝向阴极端子17延伸的端部20折回而形成的。同样，阳极端子16具有底部16A和安装了第二阳极部11B的折叠部211。折叠部211是通过将底部16A的朝向阴极端子17延伸的端部22折回而形成的。
即，如图1所示，元件13在一端具有阳极部11A，在另一端具有阴极部12A；元件14在一端具有阳极部11B，在另一端具有阴极部12B。阴极部12A与阴极部12B被层叠，阳极部11A与11B配置在彼此相反侧。元件13与元件14被层叠。通过该结构，与以往的电解电容器1同样，能够抵消磁场，从而实现低的ESL特性。
虽然元件13与14可以分别是一片也可以使用多片，但是，优选片数相同或只相差一片左右。这是因为如果片数相同则能够抵消磁场。另外，元件13和元件14既可以每一片或每相同片数交替地层叠，也可以随机地层叠。
多个元件13中的配置在最下段的元件13的阳极部11A的下表面与阳极端子15连接。该连接形式不局限于将元件13的阳极部11A直接与阳极端子15接合的形式。也包括利用由其他的导电性材料构成的引线框架(未图示)而将多个阳极部11A一体化，并将该引线框架与阳极端子15的上表面连接的形式。或者，也包括在阳极端子15的上表面配置隔片(未图示)，并在该隔片的上表面配置阳极部11A的形式。
多个元件14中的配置在最下段的元件14的阳极部11B的下表面与阳极端子16连接。该连接形式也与上述同样，不局限于将阳极部11B直接与阳极端子16接合的形式。也可以隔着引线框架或隔片将阳极部11B与阳极端子16间接地连接。
配置在最下段的元件13的阴极部12A或元件14的阴极部12B的下表面与阴极端子17的上表面直接地或者隔着引线框架或隔片间接地连接。如图1和图2所示，阴极端子17配置在阳极端子15与阳极端子16之间。
另外，如图4与图5所示，外装树脂体18以使阳极端子15、阳极端子16以及阴极端子17的下表面的至少一部分露出到外部的方式覆盖元件13与14。
如图2、图3C以及图6所示，阳极端子15具有阳极端子上段部(以下，称为上段部)19。上段部19是通过将与连接阳极端子15和阴极端子17的第一方向(以下，称为X方向)交叉的第二方向(以下，称为Y方向)的两端分别向外装树脂体18一侧折弯而形成的。更详细地讲，上段部19的形成方式为：将阳极端子15的Y方向的端部从阳极端子15的底部15A倾斜地或垂直地向上方折弯，进而向外侧折弯，从而使上表面与成为安装面的底部15A的底面相平行。
阳极部11A以跨越上段部19之间的方式被设置在上段部19的上表面。另外，在本实施方式中，X方向与Y方向正交。
并且，如图6所示，上段部19之间的向阴极端子17一侧延伸的端部20被向箭头a1方向180度逆向折回，并插入到一对上段部19之间的间隙中。通过将端部20折回，阳极端子15成为两重重叠的状态，从而形成折叠部211。
被折回的端部20的X方向的宽度(以下，称为折回宽度d1)优选是从外装树脂体18露出的阳极端子15的下表面(安装面)的宽度d2的30％以上。即，阳极端子15的安装面的宽度d2的30％以上优选两重重叠。在被折回的端部20的上表面设置阳极部11A，通过激光焊接或电阻焊接等被电连接。通过这种焊接连接，阳极部11A与阳极端子15的安装面的电通路变短，能够降低电流环路面积。因此，折回宽度d1较宽的话，会使阳极部11A与阳极端子15的接触面积变大，从而有助于低ESR化和低ESL化。
另外，如图1所示，从上段部19向外侧伸出的阳极端子15的夹持部21被折弯成C字形，从而包围元件13的阳极部11A。即，通过对上段部19进行向X方向开口那样的折弯加工，阳极端子15还具有在上段部19之间夹持阳极部11A的一对夹持部21。
阳极部11A被夹在夹持部21与上段部19之间，并如图3C所示被通过激光焊接或电阻焊接而形成一体化。虽然在上段部19的下表面会留有焊接痕迹，但由于上段部19被埋设在外装树脂体18中，因此，焊接痕迹不会露出到外部。其结果是，能使阳极端子15的安装面变平，从而能够提高安装可靠性。
另外，可以如图3所示将阳极部11A与端部20焊接。由此，能够实现进一步的低ESR化和低ESL化。不过，底部15A的底面成为安装面并从外装树脂体18露出。因此，优选从上方通过激光焊接将阳极部11A与端部20焊接，并且将焊接条件设定为在折叠部211的下表面不会形成焊接痕迹。
或者，也可以将阳极部11A与上段部19和夹持部21的至少一者焊接，并将阳极部11A与折叠部211焊接。即使在这种情况下，也能够通过折回的阳极端子15的端部20来填补在上段部19之间形成于阳极部11A与阳极端子15之间的间隙，使阳极部11A与折叠部211接触。由此，阳极部11A的拉出距离变短，能够缩小阳极端子15与阴极端子17之间的电流环路面积。其结果是，能够使电解电容器10的低ESL化。
另外，由于将阳极端子15的与阴极端子17接近一侧的端部20折回且与阳极部11A连接，因此，能够有效地缩短阳极与阴极之间的距离，实现低ESL化。另外，由于上段部19设置在阳极端子15的Y方向的两端，因此，能够使作为阳极端子15的安装面的底部15A的底面尽可能地接近阴极端子17。
在将元件13多个层叠的结构中，由于会降低阳极部11A的层叠偏差，因此，也可以通过未图示的引线框架将阳极部11A一体化，并将该引线框架与阳极端子15接合。引线框架能够由铜板或镍板以及镀铜铁板等形成。
但是，如果使用引线框架，则不仅部件的成本提高，而且ESR与ESL也会增大相当于引线框架的厚度的量。因此，如上所述，优选将阳极端子15折弯来包围阳极部11A并成为一体化。通过这种结构，能够以低成本提高低ESR和低ESL的特性。
通过如上所述进行焊接，能够将元件13的阳极部11A与阳极端子15连接，能够缩短电极的拉出距离，有助于实现低ESL化。另外，由于以C字形包围多个阳极部11A，因此，电极拉出面积变大，有助于实现低ESR化。
如图2与图6所示，阳极端子16也同样地在与连接阳极端子16和阴极端子17的X方向交叉的Y方向的两端分别具有向外装树脂体18一侧折弯的上段部19。在上段部19的上表面以跨越上段部19之间的方式设置元件14的阳极部11B。
另外，如图6所示，上段部19之间的朝向阴极端子17一侧延伸的端部22被向箭头a2方向180度逆向折回而形成的折叠部211，被插入到一对上段部19之间的间隙中。由于端部22被折回，因此，阳极端子16成为两重重叠的状态。
端部22的折回宽度d3优选是从外装树脂体18露出的阳极端子16的下表面(安装面)的宽度d4的30％以上。
另外，优选：从上段部19向外侧延伸出的阳极端子16的夹持部21被折弯成C字形，以使包围住元件14的多个阳极部11B。这些结构或焊接部位等的选择和它们的效果也与阳极端子15相同。
如图6所示，阴极端子17具有与成对的阳极端子15以及阳极端子16相邻的下段部24与25。下段部24与25的下表面从外装树脂体18向外部露出而成为安装面。下段部24与25之间的中央部分被向外装树脂体18中以及上方折弯而构成阴极上段部(以下，称为上段部)26。由于上段部26埋设在外装树脂体18的内部，因此，上段部26的下表面被外装树脂体18覆盖。这样一来，阴极端子17在下段部24与25之间被埋设在外装树脂体18中，并且，从下段部24与25向上方位移，在上表面具有设置了阴极部12A或阴极部12B的上段部26。成为最下段的电容器元件的阴极部12A或阴极部12B被通过例如导电性粘接剂(未图示)等而连接在上段部26的上表面。
上段部26的Y方向上的端部31被向上方垂直地折弯。能够使用该部分对多个阴极部12A与12B进行定位。端部31与阴极部12A、12B之间或者阴极部12A与12B之间也通过导电性粘接剂连接而形成一体化，由此，能够实现低ESR与低ESL特性。由于将端部31埋设在外装树脂体18的内部，因此，外装树脂体18与阴极端子17的粘接面积增加，能够抑制外装树脂体18的剥离。
而且，通过将上段部26设置在与阳极端子15和阳极端子16相隔的中央部分，能够将阴极端子17的安装面尽可能地接近阳极端子15与阳极端子16。其结果是，能够降低ESL。
另外，如图3B所示，下段部24和25的上表面与阴极部12B之间的间隙也通过导电性部件41被电连接。导电性部件41由例如导电性粘接剂形成。由此，阴极部12A和12B与阴极端子17之间的电通路变短，能够降低电流环路面积。
如图7所示，元件13与14具有基板27、介电膜28、固体电解质层29以及阴极层30。基板27是厚度为50～200μm左右的铝箔。介电膜28形成在基板27的表面上，其厚度为10nm左右。固体电解质层29形成在介电膜28上，阴极层30形成在固体电解质层29上。
基板27除了铝箔之外，也可以由钽丝烧结体或钛蒸镀膜等的阀金属材料形成。介电膜28通过阳极氧化或溅射以及蒸镀等方法由氧化铝或氧化钽、氧化钛、氮化钛等的氧化物和氮化物构成。固体电解质层29由聚噻吩与聚吡咯等的导电性高分子形成。阴极层30由例如碳层以及银浆形成。未形成固体电解质层29、阴极层30的区域，构成元件13、14的阳极部11A、11B；形成了固体电解质层29以及阴极层30的区域，构成阴极部12A、12B。
阳极端子15、阳极端子16以及阴极端子17是通过将一块铜板或镍板、镀铜铁板等冲压成规定形状而制成的。上段部19、26是通过将该冲压板折弯而形成的。另外，通过将端部20、22向相反方向180度折回而形成折叠部211。而且，通过将上段部19的X方向外侧的端部折弯成C字形而形成夹持部21。
如果将端部20、22压延折回，则能够将厚度调整得较薄，并且能够调整上段部19的上表面与折叠部211的上表面的高度。由此，能够使阳极部11A、11B与上段部19和折叠部211的上表面中的任意一者接触。另外，通过使折回端部20、22变薄，能够降低从阳极部11A、11B到安装面的高度，有助于低ESL化。
在如上所述形成的电解电容器10中，例如，能够使阳极的高度(从安装面到最下段的阳极部的距离)成为0.2mm，并使阴极的高度(从安装面到最下段的阴极部的距离)成为0.2mm。另外，能够使阳极端子15与阴极端子17的距离或阳极端子16与阴极端子17的距离成为0.5mm。例如，该结构的电解电容器10的ESR为3.1mΩ，ESL为28.7pH。这些电特性是用阻抗分析仪测定1MHz的ESR特性，用网络分析仪测定500MHz的ESL特性所得出的值。
另一方面，在图10与图11所示的以往的电解电容器1中，在使阳极的高度、阴极的高度以及阳极与阴极之间的距离成为与上述相同值的情况下，ESR为3.7mΩ，ESL为48.3pH。
接下来，参照附图8A～8C对阳极部与阳极端子的不同结构进行说明。图8A是本发明的实施方式中的除去了外装树脂体的其他电解电容器的示意性仰视图。图8B与图8C是图8A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
参照图3A～图3C所说明的结构与图8A～图8C所示的结构的不同之处为，使用阳极端子151与阳极端子161来代替阳极端子15与阳极端子16。另外，阳极部11A的Y方向的长度比上段部19之间的距离短。在该结构中，阳极端子151不具有夹持部21，阳极部11A与阳极端子151只在折叠部211的端部20被焊接。
该结构也由于将面积大的折叠部211与阳极部11A电连接而有助于低ESL化和低ESR化。另外，由于上段部19埋设在外装树脂体18中，因此，能够抑制外装树脂体18从阳极端子151剥离。另外，由于阳极端子161与阳极端子151相同，因此，省略其说明。
而且，如图8D的剖面图所示，也可以使用以底部15A的底面为基准的增加了上段部19的高度的阳极端子151A。在该结构中，也可以在上段部19与底部15A的高度差之间设置阳极部11A。这样的话，在本结构中，对上段部19的高度没有限制。
接下来，参照图9A～图9C对阳极部与阳极端子的进一步不同的结构进行说明。图9A是本发明的实施方式中的除去了外装树脂体的另外的电解电容器的示意性俯视图。图9B与图9C是图9A所示的除去了外装树脂体的电解电容器的剖面图。
参照图3A～图3C所说明的结构与图9A～图9C所示的结构的不同之处为，使用阳极端子152与阳极端子162来代替阳极端子15与阳极端子16。在该结构中，阳极端子152不具有夹持部21，阳极部11A与阳极端子152只在折叠部211的端部20被焊接。
该结构也由于将面积大的折叠部211与阳极部11A电连接而有助于低ESL化和低ESR化。在该结构中，以底部15A的底面为基准的上段部19的上表面的高度与折叠部211的上表面的高度也可以不必相同。
但是，如果上段部19的上表面的高度与折叠部211的上表面的高度相同，则阳极部11A与上段部19也接触，因此，能够实现进一步的低ESL化和低ESR化。而且，如果上段部19的上表面的高度与折叠部211的上表面的高度相同，则可以与图3C的结构同样地将上段部19与阳极部11A焊接。
另外，由于上段部19埋设在外装树脂体18中，因此，能够抑制外装树脂体18从阳极端子151剥离。另外，阳极端子162与阳极端子152相同，因此，省略其说明。
产业上的可利用性
本发明的电解电容器ESL特性优异，因此，作为在笔记本型个人计算机的CPU外围所使用的层叠型的电解电容器很有用。
符号的说明
10 电解电容器
11A、11B 阳极部
12A、12B 阴极部
13 第一电容器元件(元件)
14 第二电容器元件(元件)
15、16、151、151A、161、152、162 阳极端子
15A、16A 底部
17 阴极端子
18 外装树脂体
19 阳极端子上段部(上段部)
20、22 端部
21 夹持部
24、25 下段部
26 阴极端子上段部(上段部)
27 基材
28 介电膜
29 固体电解质层
30 阴极层
31 端部
41 导电性部件
42 电容器元件层叠体(层叠体)
101 第一端
102 第二端
211 折叠部
Claims (13)
1.一种电解电容器，具有第一端以及上述第一端的相反一侧的第二端，并具有电容器元件层叠体、一对阳极端子、阴极端子以及外装树脂体，
上述电容器元件层叠体包括第一电容器元件和第二电容器元件，
上述第一电容器元件分别在接近上述第一端的一侧具有第一阳极部；在接近上述第二端的一侧具有第一阴极部，
上述第二电容器元件分别在接近上述第一端的一侧具有第二阴极部；在接近上述第二端的一侧具有第二阳极部，且上述第一电容器元件与上述第二电容器元件层叠，以使上述第一阴极部与上述第二阴极部重合，
上述一对阳极端子分别与上述第一及第二阳极部连接，
上述阴极端子被配置在上述一对阳极端子之间，并与上述第一阴极部和上述第二阴极部连接，
上述外装树脂体以使上述一对阳极端子与上述阴极端子的至少一部分露出到外部的方式覆盖了上述电容器元件层叠体，
上述一对阳极端子分别具有底部和折叠部，
上述折叠部是通过将上述底部的朝向上述阴极端子延伸的端部折回而形成的，且在上述折叠部上设置有上述第一及第二阳极部的一者。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
在与连接上述一对阳极端子和上述阴极端子的第一方向交叉的第二方向的两端，上述一对阳极端子还分别具有从上述底部向上述第一及第二电容器元件的层叠方向即上方移位而设置的一对阳极端子上段部，
上述折叠部形成为被配置在上述一对阳极端子上段部之间。
3.根据权利要求2所述的电解电容器，其中，
以上述底部的底面为基准的上述折叠部的上表面的高度与上述一对阳极端子上段部的上述上表面高度一致，在上述一对阳极端子上段部的上表面上也设置有上述第一及第二阳极部的一者。
4.根据权利要求3所述的电解电容器，其中，
上述一对阳极端子上段部与上述第一及第二阳极部的一者进行了焊接。
5.根据权利要求3所述的电解电容器，其中，
上述折叠部与上述第一及第二阳极部的一者进行了焊接。
6.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
上述折叠部与上述第一及第二阳极部的一者进行了焊接。
7.根据权利要求2所述的电解电容器，其中，
上述一对阳极端子还分别具有一对夹持部，该一对夹持部通过将上述一对阳极端子上段部以向上述第一方向开口的方式进行折弯加工，从而在与上述一对阳极端子上段部之间夹持上述第一及第二阳极部的一者。
8.根据权利要求7所述的电解电容器，其中，
上述一对阳极端子上段部以及上述一对夹持部与上述第一及第二阳极部的一者进行了焊接。
9.根据权利要求7所述的电解电容器，其中，
以上述底部的底面为基准的上述折叠部的上表面的高度与上述一对阳极端子上段部的上述上表面高度一致。
10.根据权利要求9所述的电解电容器，其中，
上述折叠部、上述一对阳极端子上段部以及上述一对夹持部与上述第一及第二阳极部的一者进行了焊接。
11.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
上述一对阳极端子的下表面从上述外装树脂体露出，
上述第一方向上的上述折叠部的长度是从上述外装树脂体露出的上述一对阳极端子的各自的上述下表面的上述第一方向上的长度的30％以上。
12.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
上述阴极端子具有：
与上述一对阳极端子相邻的两个端部的底面露出到外部的一对下段部；以及
在上述一对下段部之间被埋设于上述外装树脂体，并且从上述下段部移位到上方，并在上表面设置了上述第一阴极部或上述第二阴极部的阴极端子上段部。
13.根据权利要求12所述的电解电容器，其中，
还具有连接上述下段部的上表面与上述第一阴极部或上述第二阴极部的导电性部件。
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