CN104685589B - 固体电解电容器 - Google Patents

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Abstract

固体电解电容器具备：具有上表面(2a)以及下表面(2b)的绝缘基板(2)；配置于该绝缘基板(2)的上表面(2a)的电容器元件(1)；阳极引出结构体(3)；阴极引出结构体(4)；以及在绝缘基板(2)的上表面(2a)上覆盖电容器元件(1)的外装体(5)。电容器元件(1)具有阳极构件、阴极构件以及电介质构件。阳极引出结构体(3)具有形成在绝缘基板(2)的下表面(2b)的阳极端子(32)，与电容器元件(1)的阳极构件电连接。阴极引出结构体(4)具有形成在绝缘基板(2)的下表面(2b)的阴极端子(42)，与电容器元件(1)的阴极构件电连接。而且，在绝缘基板(2)，由使其上表面(2a)凹陷的凹面(23)和使下表面(2b)隆起的凸面(24)形成了阶梯部(20)。

Description

固体电解电容器
技术领域
本发明涉及在绝缘基板配置了电容器元件的固体电解电容器，尤其涉及绝缘基板的形状具有特征的固体电解电容器。
背景技术
图8是表示现有的固体电解电容器的一例的剖视图(例如参照专利文献1)。如图8所示，该固体电解电容器具备电容器元件101和绝缘基板102，在绝缘基板102的上表面配置有电容器元件101。对于绝缘基板102而言，其整体平坦。电容器元件101具有作为阳极构件的阳极引线103以及阳极体113、作为阴极构件的阴极层104以及电解质层114、和介于阳极构件与阴极构件之间的电介质构件115。在绝缘基板102的上表面，阳极连接构件105和阴极连接构件106配置于相互间隔开的位置。在绝缘基板102的下表面，阳极端子107和阴极端子108配置于相互间隔开的位置。而且在绝缘基板102，形成有通过用导电性材料填充从上表面向下表面贯通的孔而构成的阳极导电过孔109和阴极导电过孔110。阳极导电过孔109将阳极连接构件105与阳极端子107相互电连接，阴极导电过孔110将阴极连接构件106与阴极端子108相互电连接。而且，阳极连接构件105和阳极引线103通过使枕构件111介于它们之间而相互电连接。此外，阴极连接构件106和阴极层104通过使导电性膏剂112介于它们之间而相互电连接。电容器元件101在绝缘基板102的上表面上被外装体116覆盖。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2010-287588号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，图8所示的现有的固体电解电容器，由于在将其安装于母板等的布线基板时所产生的热应力、机械应力，而容易挠曲。因此，在安装时，在固体电解电容器的内部容易产生电连接不良。具体来说，在阳极引线103与枕构件111之间，在枕构件111与阳极连接构件105之间，在阴极层104与阴极连接构件106之间，容易产生电连接不良。
因此本发明的目的在于提供一种即使在安装时也难以在内部产生电连接不良的固体电解电容器。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的固体电解电容器具备：具有上表面以及下表面的绝缘基板；配置于该绝缘基板的上表面的电容器元件；阳极引出结构体；阴极引出结构体；和在绝缘基板的上表面上覆盖电容器元件的外装体。电容器元件具有阳极构件、阴极构件以及电介质构件。阳极引出结构体具有形成在绝缘基板的下表面的阳极端子，并与电容器元件的阳极构件电连接。阴极引出结构体具有形成在绝缘基板的下表面的阴极端子，并与电容器元件的阴极构件电连接。而且，在绝缘基板，由使其上表面凹陷的凹面和使下表面隆起的凸面形成了阶梯部。
绝缘基板是由电绝缘性材料构成的基板，与外装体分体地构成。
在上述固体电解电容器中，外装体的构成材料进入到阶梯部的凹面的内侧。因此，仅进入到凹面的内侧的构成材料的部分，阶梯部上的外装体的厚度增大，通过该厚度较大的部分，从而在固体电解电容器的安装时产生的热应力、机械应力被接住。因而，根据上述固体电解电容器，即使在安装时也难以产生挠曲，因此在内部难以产生电连接不良。
在上述固体电解电容器的优选的具体构成中，阶梯部形成在绝缘基板中与电容器元件相对置的部分。根据该构成，进入到阶梯部的凹面的内侧的外装体的构成材料的一部分介于电容器元件与绝缘基板之间，结果，介于电容器元件与绝缘基板之间的构成材料的量增加。因此，电容器元件与绝缘基板的密接性提高。
在上述固体电解电容器的优选的其他的具体构成中，阳极引出结构体还具有形成在绝缘基板的上表面的第1阳极连接构件、和将第1阳极连接构件与阳极端子相互电连接的第2阳极连接构件。此外，阴极引出结构体还具有形成在绝缘基板的上表面的第1阴极连接构件、和将第1阴极连接构件与阴极端子相互电连接的第2阴极连接构件。而且，阶梯部的凹面配置于绝缘基板的上表面中第1阳极连接构件的形成区域与第1阴极连接构件的形成区域之间的区域。
根据该构成，第1阳极连接构件、第1阴极连接构件不会受到在阶梯部存在的高低差的影响。因此，第1阳极连接构件与电容器元件的阳极构件之间的良好的电连接状态、以及第1阴极连接构件与电容器元件的阴极构件之间的良好的电连接状态不会受阶梯部妨碍。
在上述固体电解电容器的优选的其他的具体构成中，阶梯部的凸面、阳极端子的下表面和阴极端子的下表面配置在同一平面内。根据该构成，在将固体电解电容器安装于布线基板时产生的热应力、机械应力通过阶梯部的凸面与布线基板的表面相接而被接住。结果，即使在安装时，固体电解电容器也几乎不会挠曲。
发明效果
根据本发明所涉及的固体电解电容器，即使在安装时也难以在内部产生电连接不良。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的固体电解电容器的剖视图。
图2是表示实施方式所涉及的固体电解电容器的(a)俯视图以及(b)仰视图。
图3是用于实施方式所涉及的固体电解电容器的制造方法中所执行的绝缘基板形成工序的说明的剖视图。
图4是用于实施方式所涉及的固体电解电容器的制造方法中所执行的电极形成工序的说明的剖视图。
图5是用于电极形成工序的说明的剖视图。
图6是用于实施方式所涉及的固体电解电容器的制造方法中所执行的元件配置工序的说明的剖视图。
图7是表示固体电解电容器的变形例的剖视图。
图8是表示现有的固体电解电容器的一例的剖视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一实施方式所涉及的固体电解电容器的剖视图。图2(a)以及(b)分别是表示本实施方式所涉及的固体电解电容器的俯视图以及仰视图。另外，图1是沿着图2(a)所示的I-I线的剖视图。如图1所示，固体电解电容器具备电容器元件1、绝缘基板2、阳极引出结构体3、阴极引出结构体4和外装体5。
电容器元件1具有阳极体11、阳极引线12、电介质层13、电解质层14和阴极层15。阳极体11由具有导电性的多孔质烧结体构成。阳极引线12由具有导电性的线构成。阳极引线12埋立于阳极体11，阳极引线12的一部分(引出部12a)从阳极体11的外周面被引出。
构成阳极体11以及阳极引线12的导电性材料使用同种或异种材料。作为导电性材料，可以使用钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)、铌(Nb)等的阀金属。尤其是，对于钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)以及铌(Nb)而言，它们的氧化物(电介质层13)的介电常数高，所以适合作为要使用的材料。另外，导电性材料也可以使用由2种以上的阀金属构成的合金、由阀金属与其他物质构成的合金等、包含阀金属作为主要成分的合金。
电介质层13形成在构成阳极体11的导电性材料的表面。具体来说，电介质层13是通过使构成阳极体11的导电性材料的表面氧化而形成的氧化被膜。因此，电介质层13形成在阳极体11的最外周面以及存在于阳极体11的微细孔的内周面。另外，在图1中，仅示意性地示出了电介质层13中的形成在阳极体11的最外周面的部分。
电解质层14形成在电介质层13的表面。具体来说，电解质层14形成在电介质层13的最外周面、以及存在于阳极体11的微细孔的内侧。构成电解质层14的电解质材料可以使用二氧化锰等的导电性无机材料、TCNQ(Tetracyano-quinodimethane)络合盐或导电性聚合物等的导电性有机材料。另外，电解质材料能够使用不限定于这些导电性无机材料、导电性有机材料的各种物质。
阴极层15形成在电解质层14的最外周面。具体来说，阴极层15由在电解质层14的最外周面形成的碳层(未图示)和在该碳层的外周面形成的银涂层(未图示)构成。另外，阴极层15并不限于此，只要具有集电功能就可。
这样，由阳极体11以及阳极引线12构成电容器元件1的阳极构件，由电解质层14以及阴极层15构成电容器元件1的阴极构件，由电介质层13构成了电容器元件1的电介质构件。另外，作为阳极构件，也可以使用由上述阀金属构成的金属箔、金属板。
绝缘基板2是由聚酰亚胺、玻璃环氧等的电绝缘性材料构成的基板，与后述的外装体5分体地构成。绝缘基板2具有上表面2a和下表面2b，电容器元件1配置在上表面2a上使得阳极引线12的延伸方向91与上表面2a的水平区域成为平行。
在绝缘基板2，由使上表面2a凹陷的凹面23和使下表面2b隆起的凸面24形成了阶梯部20。具体来说，阶梯部20形成在绝缘基板2中与电容器元件1的主体部分10对置的部分。在此，主体部分10是电容器元件1中除了引出部12a以外的部分。
在本实施方式中，凹面23具有沿水平方向扩展的平坦的底面23a。而且，如图2(a)所示，凹面23及其底面23a在相对于阳极引线12的延伸方向91大致垂直的方向92上从绝缘基板2的上表面2a的一端延伸到其相反一侧的一端。此外，凸面24具有沿水平方向扩展的平坦的最下表面24a。而且，如图2(b)所示，凸面24及其最下表面24a在上述方向92上从绝缘基板2的下表面2b的一端延伸到其相反一侧的一端。另外，凹面23也可以在关于上述方向92的上表面2a的端部具有高低差。此外，凸面24也可以在关于上述方向92的下表面2b的端部具有高低差。
而且，如图1以及图2(b)所示，凸面24配置于绝缘基板2的下表面2b中后述的阳极端子32的形成区域与阴极端子42的形成区域之间的区域。然后，凸面24的最下表面24a、阳极端子32的下表面32b和阴极端子42的下表面42b配置于同一平面内。
阳极引出结构体3是将通到阳极引线12的阳极电流路引出到绝缘基板2的下表面2b的电极结构体。具体来说，阳极引出结构体3具有第1阳极连接构件31、阳极端子32、第2阳极连接构件33和枕构件34。第1阳极连接构件31形成在绝缘基板2的上表面2a。此外，阳极端子32形成在绝缘基板2的下表面2b。另外，第1阳极连接构件31以及阳极端子32分别是由铜等的金属材料构成的金属箔、金属板或镀覆层等。
第2阳极连接构件33是将绝缘基板2从其上表面2a向下表面2b贯通的阳极导电过孔，将第1阳极连接构件31与阳极端子32相互电连接。具体来说，第2阳极连接构件33由将绝缘基板2从其上表面2a向下表面2b贯通的第1贯通孔21和填充到该第1贯通孔21的导电性材料36构成。然后，该导电性材料36与第1阳极连接构件31的下表面31b和阳极端子32的上表面32a接触。另外，第2阳极连接构件33也可以由在第1贯通孔21的内面形成的镀覆层等的导电性材料构成。此外，也可以取代阳极导电过孔，通过在绝缘基板2的侧面形成的镀覆层等的导电性材料，来构成第2阳极连接构件33。
枕构件34介于阳极引线12的引出部12a与第1阳极连接构件31之间，具有与引出部12a电连接的顶面34a、和与第1阳极连接构件31电连接的底面34b。由此，枕构件34将阳极引线12与第1阳极连接构件31相互电连接。另外，枕构件34的底面34b通过焊料等具有导电性的粘接材料35，与第1阳极连接构件31的上表面31a粘接。
阴极引出结构体4是将通到阴极层15的阴极电流路引出到绝缘基板2的下表面2b的电极结构体。具体来说，阴极引出结构体4具有第1阴极连接构件41、阴极端子42和第2阴极连接构件43。第1阴极连接构件41在与第1阳极连接构件31间隔开的位置形成在绝缘基板2的上表面2a。在本实施方式中，第1阴极连接构件41的一部分扩展到了凹面23的底面23a。阴极端子42在与阳极端子32间隔开的位置形成在绝缘基板2的下表面2b。另外，第1阴极连接构件41以及阴极端子42分别是由铜等的金属材料构成的金属箔、金属板或镀覆层等。
第2阴极连接构件43是将绝缘基板2从其上表面2a向下表面2b贯通的阴极导电过孔，将第1阴极连接构件41与阴极端子42相互电连接。具体来说，第2阴极连接构件43由将绝缘基板2从其上表面2a向下表面2b贯通的第2贯通孔22、和填充到该第2贯通孔22的导电性材料36构成。然后，该导电性材料36与第1阴极连接构件41的下表面41b和阴极端子42的上表面42a接触。另外，第2阴极连接构件43也可以由在第2贯通孔22的内面形成的镀覆层等的导电性材料构成。此外，也可以取代阴极导电过孔，通过在绝缘基板2的侧面形成的镀覆层等的导电性材料，来构成第2阴极连接构件43。
电容器元件1对于阳极引出结构体3以及阴极引出结构体4按照如下方式进行连接。即，将阳极引线12的引出部12a焊接在枕构件34的顶面34a，由此，阳极引线12和枕构件34相互电连接。此外，阴极层15和第1阴极连接构件41通过使导电性构件6介于它们之间，从而相互电连接。另外，在本实施方式中，在第1阴极连接构件41中形成在凹面23上的部分，与第1阴极连接构件41中与阴极端子42相对置的部分相比，导电性构件6形成得较厚。
外装体5在绝缘基板2的上表面2a上覆盖了电容器元件1。另一方面，在绝缘基板2的下表面2b未形成外装体5。这样，通过阳极端子32的下表面32b以及阴极端子42的下表面42b，构成了固体电解电容器的下表面电极。此外，外装体5由环氧树脂、硅酮树脂等作为密封材料而发挥作用的电绝缘性材料构成。
接着，具体说明本实施方式所涉及的固体电解电容器的制造方法。在本实施方式中，按顺序执行绝缘基板形成工序、电极形成工序、元件配置工序和外装体形成工序。
图3是用于绝缘基板形成工序的说明的剖视图。如图3所示，在绝缘基板形成工序中，形成具有上述的阶梯部20的绝缘基板2。在绝缘基板2的形成中，例如可以使用冲压成型、模制成型等方法。
电极形成工序是形成阳极引出结构体3以及阴极引出结构体4的工序。图4是用于电极形成工序的说明的剖视图。如图4所示，在电极形成工序中，首先，在绝缘基板2的下表面2b，形成阳极端子32以及阴极端子42。此时，在绝缘基板2的下表面2b，设定阳极端子32的形成区域以及阴极端子42的形成区域，使得可以在它们之间配置阶梯部20的凸面24。阳极端子32以及阴极端子42分别通过将金属箔、金属板粘贴于下表面2b，或者通过在下表面2b实施镀覆处理而形成。
第1贯通孔21以及第2贯通孔22通过对绝缘基板2实施蚀刻处理而形成。然后，通过利用导电性材料36来填充第1贯通孔21以及第2贯通孔22，来分别形成第2阳极连接构件33以及第2阴极连接构件43。
进而，通过在绝缘基板2的上表面2a以及导电性材料36的表面实施镀覆处理，来形成成为第1阳极连接构件31以及第1阴极连接构件41的镀覆层。此时，第1阴极连接构件41形成为其一部分扩展到凹面23的底面23a。另外，第1阳极连接构件31或第1阴极连接构件41也可以通过在绝缘基板2的上表面2a粘贴金属箔、金属板来形成。此外，对所粘贴的金属箔、金属板，也可以实施镀覆处理。
接着，如图5所示，在第1阳极连接构件31上配置枕构件34。此时，通过焊料等具有导电性的粘接材料35，将枕构件34的底面34b粘接于第1阳极连接构件31的上表面31a。
参照图1对元件配置工序进行说明。在元件配置工序中，首先，在第1阴极连接构件41的上表面41a涂敷银膏剂等的导电性粘接剂。然后，在绝缘基板2的上表面2a上配置电容器元件1。此时，将电容器元件1的姿势调整为阳极引线12的延伸方向91与上表面2a的水平区域成为平行。这样，使阳极引线12的引出部12a与枕构件34的顶面34a接触，并且使阴极层15在第1阴极连接构件41上与导电性粘接剂接触。然后，对阳极引线12与枕构件34的接触面实施焊接，将阳极引线12与枕构件34电连接并且物理连接。此外，通过使导电性粘接剂固化，从而固化了的导电性粘接剂成为导电性构件6，通过该导电性构件6将阴极层15与第1阴极连接构件41电连接并且物理连接。另外，涂敷导电性粘接剂时，如图6所示，也可以在第1阴极连接构件41中形成在凹面23上的部分，与第1阴极连接构件41中与阴极端子42相对置的部分相比，涂敷很多的导电性粘接剂61。
参照图1对外装体形成工序进行说明。在外装体形成工序中，使用环氧树脂等的树脂在绝缘基板2的上表面2a上模制外装体5。具体来说，使用环氧树脂(主剂)、咪唑化合物(固化剂)、以及包含作为填料的二氧化硅粒子的密封材料，通过传递模塑法来形成外装体5。由此，通过外装体5覆盖电容器元件1。这样，固体电解电容器完成。另外，也可以取代环氧树脂，使用硅酮树脂作为密封材料。
另外，在本实施方式中，在电极形成工序的执行前，对绝缘基板2预先形成了阶梯部20。但是，本发明并不限于此。例如，也可以在绝缘基板2，形成了阳极端子32、阴极端子42、第1阳极连接构件31、第1阴极连接构件41、第2阳极连接构件33以及第2阴极连接构件43之后，对绝缘基板2实施冲压加工等处理，由此形成阶梯部20。
在上述固体电解电容器中，外装体5的构成材料会进入到阶梯部20的凹面23的内侧。因此，仅进入到凹面23的内侧的构成材料的部分，阶梯部20上的外装体5的厚度变大，通过该厚度较大的部分，从而在固体电解电容器的安装时产生的热应力、机械应力被接住。此外，在安装时，即使在绝缘基板2与外装体5的界面产生了应力的情况下，该应力也通过阶梯部20的凹面23而被分散。而且，通过外装体5的构成材料进入到阶梯部20的凹面23的内侧，从而获得锚固效果，结果，外装体5与绝缘基板2之间的密接性提高。因而，根据上述固体电解电容器，即使在安装时也难以产生挠曲，因此在内部难以产生电连接不良。
此外，在上述固体电解电容器中，阶梯部20形成在绝缘基板2中与电容器元件1的主体部分10相对置的部分。因此，进入到阶梯部20的凹面23的内侧的外装体5的构成材料的一部分介于电容器元件1的主体部分10与绝缘基板2之间，介于电容器元件1与绝缘基板2之间的构成材料的量增加。因此，电容器元件1与绝缘基板2的密接性提高。
而且，在上述固体电解电容器中，凸面24的最下表面24a、阳极端子32的下表面32b和阴极端子42的下表面42b配置在同一平面内。因此，在将固体电解电容器安装于布线基板时产生的热应力、机械应力通过阶梯部20的凸面24与布线基板的表面相接而被接住。结果，即使在安装时，固体电解电容器也几乎不会挠曲。
而且此外，在上述固体电解电容器中，在第1阴极连接构件41中形成在凹面23上的部分，与第1阴极连接构件41中与阴极端子42相对置的部分相比，导电性构件6形成得较厚。因此，通过该厚度较大的部分，从而电容器元件1与第1阴极连接构件41被可靠地连接。
图7是表示上述固体电解电容器的变形例的剖视图。如图7所示，阶梯部20的凹面23优选配置于绝缘基板2的上表面2a中第1阳极连接构件31的形成区域与第1阴极连接构件41的形成区域之间的区域。根据该构成，第1阳极连接构件31、第1阴极连接构件41不会受到在阶梯部20存在的高低差的影响。因此，第1阳极连接构件31与阳极引线12之间的良好的电连接状态、以及第1阴极连接构件41与阴极层15之间的良好的电连接状态不会受阶梯部20妨碍。
另外，本发明的各部构成并不限于上述实施方式，在权利要求书所记载的技术的范围内能够进行各种变形。在上述实施方式中，阶梯部20的凹面23具有平坦的底面23a，阶梯部20的凸面24具有平坦的最下表面24a。但是，本发明并不限定于此。例如，凹面23以及凸面24也可以在整体上具有弯曲的形状。
此外，本发明还包含，在上述实施方式中，阶梯部20形成在绝缘基板2中与电容器元件1的主体部分10不对置的部分的构成。
符号说明
1 电容器元件
2 绝缘基板
2a 上表面
2b 下表面
3 阳极引出结构体
4 阴极引出结构体
5 外装体
6 导电性构件
10 主体部分
11 阳极体
12 阳极引线
12a 引出部
13 电介质层
14 电解质层
15 阴极层
20 阶梯部
21 第1贯通孔
22 第2贯通孔
23 凹面
23a 底面
24 凸面
24a 最下表面
31 第1阳极连接构件
31a 上表面
31b 下表面
32 阳极端子
32a 上表面
32b 下表面
33 第2阳极连接构件
34 枕构件
34a 顶面
34b 底面
35 粘接材料
36 导电性材料
41 第1阴极连接构件
41a 上表面
41b 下表面
42 阴极端子
42a 上表面
42b 下表面
43 第2阴极连接构件
61 导电性粘接剂
91 延伸方向
92 方向

Claims (5)

1.一种固体电解电容器，具备：
绝缘基板，其具有上表面以及下表面；
电容器元件，其具有阳极构件、阴极构件以及电介质构件，并配置于所述绝缘基板的所述上表面；
阳极引出结构体，其具有形成在所述绝缘基板的所述上表面的第1阳极连接构件、形成在所述绝缘基板的所述下表面的阳极端子和将所述第1阳极连接构件与所述阳极端子电连接的第2阳极连接构件，并与所述电容器元件的所述阳极构件电连接；
阴极引出结构体，其具有形成在所述绝缘基板的所述上表面的第1阴极连接构件、形成在所述绝缘基板的所述下表面的阴极端子和将所述第1阴极连接构件与所述阴极端子电连接的第2阴极连接构件，并与所述电容器元件的所述阴极构件电连接；和
外装体，其在所述绝缘基板的所述上表面上覆盖所述电容器元件，
在所述绝缘基板，由使所述上表面凹陷的凹面和使所述下表面隆起的凸面形成了阶梯部，
所述凹面与所述凸面对置，
所述阶梯部的所述凹面配置于所述绝缘基板的所述上表面中的所述第1阳极连接构件的形成区域与所述第1阴极连接构件的形成区域之间的区域。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
所述绝缘基板与所述外装体为分体。
3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，
所述阶梯部形成在所述绝缘基板中与所述电容器元件相对置的部分。
4.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，
所述阶梯部的所述凸面、所述阳极端子的下表面和所述阴极端子的下表面配置在同一平面内。
5.根据权利要求3所述的固体电解电容器，其中，
所述阶梯部的所述凸面、所述阳极端子的下表面和所述阴极端子的下表面配置在同一平面内。
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