CN108140489B - 固体电解电容器 - Google Patents

Abstract

固体电解电容器具有：具备阳极部的电容器元件；以及与阳极部连接的阳极端子。阳极部具有阳极引脚。阳极端子具备第一主面及其相反侧的第二主面，并且具有从外装体使第一主面露出的中央部、以及从中央部的两侧在相对于阳极引脚的延伸方向不平行的方向上延伸的第一延伸部及第二延伸部。第一延伸部具有与中央部侧相反侧的第一端部，并且以第一端部的前端朝向中央部中的第二主面的方式弯曲。第二延伸部具有与中央部侧相反侧的第二端部，并且以第二端部的前端朝向第二主面的方式弯曲。并且，阳极引脚在第一端部及第二端部的第一主面上与阳极端子连接。结果使得固体电解电容器容易小型化、生产率优良。

Description

固体电解电容器

技术领域

本发明涉及搭载于电子设备的固体电解电容器。

背景技术

固体电解电容器由于等效串联电阻(ESR)小、频率特性优良，所以被搭载于各种电子设备。如专利文献1中所记载，固体电解电容器通常具有：具备阳极部及阴极部的电容器元件、与阳极部电连接的板状的阳极端子、与阴极部电连接的板状的阴极端子、以及以使阳极端子的一部分及阴极端子的一部分向外部露出的方式覆盖电容器元件的外装体。在阳极端子及阴极端子的露出部，固体电解电容器与自身被搭载的基板接触。阳极部具有阳极体、和从阳极体延伸的阳极引脚。阳极体例如是将阀型金属粒子加压成形为立方体而得到的多孔质烧结体。阳极引脚从阳极体的一面的大致中央植入。因此，阳极引脚与平板状的阳极端子通常经由连接部件连接。

近年来，随着电子设备的小型化及低高度化，对安装于电子设备内部的基板上的固体电解电容器也要求小型化。随着固体电解电容器的小型化，阳极引脚与阳极端子之间的距离变窄，所以需要将连接部件变小。如果连接部件变小，那么相对于阳极端子的定位、与阳极端子的连接变得困难，因此生产率降低。以高精度一体地形成阳极端子和连接部件也变得困难。因此，有阳极引脚和连接部件的连接可靠性降低的情况。

因此，对于固体电解电容器追求进一步改善以实现兼顾小型化与生产率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-043958号公报

发明内容

本发明的第一方面涉及一种固体电解电容器，与电容器元件连接的阳极端子具备第一主面及其相反侧的第二主面，并且具有从外装体使上述第一主面露出的中央部、以及从上述中央部的两侧在相对于阳极引脚的延伸方向不平行的方向上延伸的第一延伸部及第二延伸部。上述第一延伸部具有与上述中央部相反侧的第一端部，上述第二延伸部具有与上述中央部相反侧的第二端部，上述第一延伸部和上述第二延伸部以上述第一端部的前端及上述第二端部的前端朝向上述第二主面的方式弯曲，上述阳极引脚在上述第一端部及上述第二端部的上述第一主面上与上述阳极端子连接。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一实施方式的固体电解电容器的截面图。

图2是示意性地表示图1的电解电容器的主要部分的立体图(a)以及侧视图(b)。

图3是表示本发明的一实施方式的阳极端子的一例的立体图。

图4是表示弯曲加工前的阳极端子的一例的俯视图(a)以及立体图(b)。

图5A是表示本发明的一实施方式的阳极端子的另一例的侧视图。

图5B是表示本发明的一实施方式的阳极端子的另一例的侧视图。

图5C是表示本发明的一实施方式的阳极端子的另一例的侧视图。

图5D是表示本发明的一实施方式的阳极端子的另一例的侧视图。

图5E是表示本发明的一实施方式的阳极端子的另一例的侧视图。

具体实施方式

参照图1、图2(a)以及(b)说明有关本发明的一实施方式的固体电解电容器。图1是本实施方式的固体电解电容器20的截面示意图。图2(a)是示意性地表示图1的电解电容器的主要部分的立体图，图2(b)是从阳极端子侧观察图1的侧视图。另外，图2(a)以及(b)中，为了方便，用实线表示阳极端子，用虚线表示其他的构成要素。

【固体电解电容器】

固体电解电容器20具备：电容器元件10，具有阳极部6及阴极部7；外装体12，将电容器元件10封装；阳极端子13，与阳极部6电连接，并且一部分从外装体12露出；以及阴极端子14，与阴极部7电连接，并且一部分从外装体12露出。这样的固体电解电容器20通过具备下述工序的方法来制造，该工序为：准备具有阳极部6及阴极部7的电容器元件10的工序、将阳极部6与阳极端子13连接的工序、将阴极部7与阴极端子14连接的工序、以及将电容器元件10用外装体12覆盖的工序。

电容器元件10具有阳极部6、介电体层3、以及阴极部7，该阳极部6具有阳极体1和阳极引脚2，该介电体层3形成在阳极体1上，该阴极部7具有形成在介电体层3上的固体电解质层4、和覆盖固体电解质层4的表面的阴极层5。

【阳极部】

在本实施方式中，阳极部6具有阳极体1和从阳极体1的一面延伸而与阳极端子13电连接的阳极引脚2。

阳极体1例如是将金属粒子烧结而得到的长方体的多孔质烧结体。作为上述金属粒子，使用钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)等的阀型金属粒子。阳极体1使用1种或2种以上的金属粒子。

阳极引脚2例如由具有导电性的金属线构成。作为阳极引脚2的材料，例如能够使用上述的阀型金属，但是并不限定于此。阳极引脚2具有从阳极体1的一面向阳极体1的内部埋设的第一部分2a、以及从阳极体1的上述一面延伸的第二部分2b。阳极部6例如通过在将第二部分2a埋入上述金属粒子的粉体中的状态下，将金属粒子加压成形为长方体状并烧结来制作。第二部分2b，通过焊接，与阳极端子13接合。由此，阳极引脚2与阳极端子13电连接。

在阳极体1的表面，形成有介电体层3。介电体层3例如由金属氧化物构成。作为在阳极体1的表面形成包含金属氧化物的层的方法，例如举出在化成溶液中浸渍阳极体1而将阳极体1的表面进行阳极氧化的方法、将阳极体1在包含氧气的环境下加热的方法。介电体层3不限定于包含上述金属氧化物的层，也可以具有绝缘性。

【阴极部】

阴极部7具有形成在介电体层3上的固体电介质层4、和将固体电解质层4覆盖的阴极层5。

固体电解质层4只要是以将介电体层3的至少一部分覆盖的方式形成即可。固体电介质层4例如利用锰化合物或导电性聚合物。作为导电性聚合物，例如使用聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩或它们的衍生物。含有上述导电性聚合物的固体电介质层4例如通过在电介质层3上聚合原料单体而形成。或者，通过将含有上述导电性聚合物的液体涂布到电介质层3而形成。固体电解质层4由一层或两层以上的固体电解质层构成。固体电解质层4由两层以上构成的情况下，用于各层的导电性聚合物的组成和形成方法(聚合方法)等也可以不同。

阴极层5例如具有以覆盖固体电解质层4的方式形成的碳层5a、和形成于碳层5a的表面的金属膏层5b。碳层5a含有诸如石墨等的导电性碳材料和树脂。金属膏层5b例如包含金属粒子(例如银)和树脂。另外，阴极层5的结构不限于这种结构。阴极层5的结构只要是具有集电功能的结构即可。阴极层5例如通过在固体电解质层4上依次涂布碳层5a、金属膏层5b而形成。

【阴极端子】

阴极端子14与阴极部7电连接。阴极端子14只要由具有导电性的材料(导体)构成，则没有特别限定。其形状也没有特别限定，例如为平板状。阴极端子14的厚度例如为25～100μm。阴极端子14也可以经由导电性粘接剂(未图示)而与阴极部7电连接。

【外装体】

外装体12是为了将阳极端子13与阴极端子14电绝缘而设置的，由绝缘性材料构成。外装体12例如包含热固性树脂的固化物。作为热固性树脂，例如举出环氧树脂、酚醛树脂、硅树脂、三聚氰胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯，聚酰亚胺，不饱和聚酯等。

外装体12例如通过将上述热固性树脂和连接有阳极端子13及阴极端子14的电容器元件10容纳在模具中、通过传递模塑方法或压缩模塑方法等形成。此时，以使阳极端子13和阴极端子14分别具有从外装体12露出的露出面的方式，使电容器元件10被外装体12覆盖。外装体12的外形例如是长方体。阳极端子13的露出面以及阴极端子14的露出面形成在作为长方体的外装体12的相同的面。

【阳极端子】

本实施方式的阳极端子13具有连接部件的功能。阳极端子13例如通过使条(strip)状的导体(条状部件)弯曲而形成。

阳极端子13具有第一主面S1和其相反侧的第二主面S2。阳极端子13具有：从外装体12使第一主面S1露出的中央部13A；从中央部13A的一端在与第二部分2b不平行的方向上延伸的第一延伸部13B；以及从中央部13A的另一端在与第二部分2b不平行的方向上延伸的第二延伸部13C。上述不平行的方向例如指垂直方向。第一延伸部13B具有与中央部13A侧相反侧的端部(第一端部)。第一端部包括第一前端P1。第二延伸部13C具有与中央部13A侧相反侧的端部(第二端部)。第二端部包括第二前端P2。第一延伸部13B以及第二延伸部13C分别以使第一主面S1朝向外侧的方式弯曲。进而，第一前端P1以及第二前端P2以朝向中央部13A中的第二主面S2的方式弯曲。在这种情况下，中央部分13A大致为平板状。另外，也可以是，第一前端P1以及第二前端P2分别以朝向第一延伸部13B以及第二延伸部13C中的第二主面S2的方式弯曲。并且，第一端部以及第二端部分别在第一主面S1中与阳极引脚2的第二部分2b连接。

参照图3以及图4(a)、(b)，更详细地说明阳极端子13。图3是表示阳极端子的一例的立体图，图4是表示被弯曲前的阳极端子(条状部件13P)的一例的俯视图以及立体图。

阳极端子13具有第一端部中的第一主面S1及第二端部中的第一主面S1彼此相对而形成的谷部V。换而言之，谷部V是将第一端部中的第一主面S1和第二端部中的第一主面S1相连而形成的空间。在谷部V中，第二部分2b被与阳极端子焊接，并被电连接。

在此，在第一主面上取第一延伸13B中的第一主面S1与中央部13A中的第二主面S2的在中央部13A的法线方向上的距离T13为最大、且距第一前端P1最近的点。将通过该点并包括沿中央部13A的法线方向延伸的直线和沿第二部分2b的延伸方向延伸的直线的平面设为边界面(未图示)。在第一延伸部13B中由该边界面划分的两个区域中的、包括第一前端P1的区域为第一端部。

第二端部同样为，由下述边界面和第二前端P2划分出的区域，该边界面为，通过第二延伸部13C中的第一主面S1与中央部13A中的第二主面S2的在中央部13A的法线方向上的距离T13为最大、且距第二前端P2最近的点、并且包含沿中央部13A的法线方向延伸的直线以及沿第二部分2b的延伸方向延伸的直线的平面。此时，优选的是，距离T13的最大值比第二部分2b与中央部13A中的第二主面S2的最短距离T2(参照图2(b))大。由此，第二部分2b被第一端部以及第二端部从下方支承，因此能够确切地被固定。

最短距离T2根据电容器元件10的大小等而有各种。优选的是，阳极端子13处于能够不对第二部分2b施加负荷地焊接的位置。第一延伸部13B以及第二延伸部13C分别仅向一方向弯曲。即，第一延伸部13B以及第二延伸部13C的各前端仅向朝向中央部13A或各延伸部13B以及13C中的第二主面S2的方向弯曲。根据该弯曲方法，阳极端子13形成简单的环(包括开环的情况)。因此，通过改变第一延伸部13B及第二延伸部13C的各自的弯曲的程度，或改变第一延伸部13B及第二延伸部13C的长边方向的长度，能够容易地调整取最大距离T13的第一主面S1上的点的位置。因此，能够容易地获得能够不对阳极引脚2的第二部分2b施加负荷地与第二部分2b焊接的阳极端子13。其结果是提高连接可靠性。

第一端部及第二端部中的第一主面S1可以分别形成平面，也可以以形成凸部的方式翘曲。不管哪个情况下，第二部分2b和谷部V都是以线状接触。其中，从使第二部分2b与阳极端子13的接触部分更容易变小这方面来看，优选的是第一端部以及第二端部中的第一主面S1为凸。由此，即使使用热传导率高的金属(例如铜等)或与构成阳极引脚2的材料相比熔点高的金属作为阳极端子13的材料，也能够将谷部V和阳极引脚2更确切地通过焊接来连接。谷部V和阳极引脚2例如能够通过向阳极引脚2照射激光来焊接。

也可以是，第一延伸部13B和第二延伸部13C在谷部V处抵接或接合。在这种情况下，当将谷部V和阳极引脚2焊接时，第一延伸部13B和第二延伸部13C能够被焊接。由此，阳极端子13的弯曲形状被固定，所以谷部V与阳极引脚2的连接可靠性进一步提高。而且，也可以是，第一端部的前端P1及第二端部的前端P2分别抵接于中心部13A或各延伸部13B及13C中的第二主面S2。

优选的是，阳极端子13具有：第一弯曲部B1，在第一延伸部13B及第二延伸部13C与中央部13A的边界附近，使阳极端子弯曲；以及第二弯曲部B2，在第一弯曲部与第一端部及第二端部的前端之间，使阳极端子弯曲。这是因为，通过改变从第一弯曲部B1到第二弯曲部B2的距离能够容易地调整距离T13。

距离T13也可以通过改变第一弯曲部B1的内侧的弯曲角度θ(参照图3)来调整。特别是，第一弯曲部B1的弯曲角度θ优选为60°以上。这是因为，第一弯曲部B1从大致平坦的中央部使各延伸部13B、13C弯曲，当弯曲角度θ变得比60°小时，施加到导体的弯曲部分的负荷容易变大。弯曲角度θ更优选为80°以上，特别优选为90°以上。此外，弯曲角度θ优选为120°以下。根据本实施方式，即使弯曲角度θ为60°以上，通过改变从第一弯曲部B1到第二弯曲部B2的距离、进而第二弯曲部B2的内侧的弯曲角度α(参照图5A)，也能够容易地调整距离T13。另外，弯曲角度θ是由将第一弯曲部B1的第二主面S2侧和第二弯曲部B2的第二主面S2侧连结的平面、与中央部13A中的第一主面S1所成的内角(参见图5A至图5E)。

弯曲角度α没有特别限定，但从负荷小的观点来看，优选为60°以上且120°以下。弯曲角度α是由将第一弯曲部B1的第二主面S2侧和第二弯曲部的第二主面S2侧连结的平面、与通过直线A1(或A2)并和第一端部(或第二端)相切的平面所成的内角。

另外，在图示的例子中，阳极端子13被弯曲成大致M字形，并且各延伸部以形成曲面的方式延伸，但是并不限于此。阳极端子例如可以具有如图5A至5E所示的形状。在图5A中，阳极端子13a的中央部13A的厚度比第一延伸部13B及第二延伸部分13C大。在这种情况下，在中央部13A和各延伸部13B、13C的边界处可能出现台阶，但是弯曲的阳极端子13a的外侧的面是中央部13A及各延伸部13B、13C中的第一主面，内侧的面是第二主面。

在图5B中，阳极端子13b不具有第一弯曲部及第二弯曲部，而是各延伸部以描绘椭圆形或圆形的方式弯曲。在这种情况下，从负荷小的观点来看，优选的是使各延伸部弯曲成，在中央部13A的长边方向上各延伸部的最凸的部分的第二主面间的距离L2相对于中央部13A的长边方向的长度L1之比L2/L1成为1以上。

图5C表示阳极端子13c的各端部的第一主面为平面形状的结构。图5D表示阳极端子13d的弯曲角度θ为60°的结构。图5E表示阳极端子13e的各端部具有朝向中央部13A变窄的上方的谷部、和朝向中央部13A扩展的下方的谷部的结构。在这种情况下，第二部分2b可以在上方的谷部与阳极端子13e接合，也可以是在下方的谷部与阳极端子13e接合。

阳极端子的材料只要是电化学及化学性稳定并且具有导电性(导体)即可，没有特别限定，可以是金属也可以是非金属。具体而言，可以列举铁和镍的合金(例如42合金等)、铜等。阳极端子的材料(弯曲前的条状的导体)的厚度没有特别限定，但从低高度化和弯曲性的观点来看，优选为25～200μm，更优选为25～100μm。条状的导体的宽度(短边方向的长度)不受特别限制，只要能够确保用于接合第二部分2b的面积即可，并且只要是足以用于定位阳极引脚的第二部分2b的宽度即可。

阳极端子13具有第一弯曲部B1及第二弯曲部B2的情况下，能够通过具有以下工序的方法制造阳极端子13。例如，沿长边方向具有中央部13A和配置在中央部的两侧的两个延伸部13B、13C的阳极端子13，能够通过具有以下第一工序、第二工序以及第三工序的方法来制造，所述第一工序中，使具有各两处的第一弯曲预定部及第二弯曲预定部的条状部件，以使第一主面S1为外侧的方式，在各第二弯曲预定部优选弯曲60°以上而形成第二弯曲部B2；所述第二工序中，将形成了第二弯曲部B2的条状部件，以使第一主面S1为外侧的方式，在各第一弯曲预定部优选弯曲60°以上而形成第一弯曲部B1及中央部13A；所述第三工序中，使夹具(第三夹具A)接触到从第二弯曲部B2到条状部件的各前端为止的区域的至少一部分后，按下夹具，使其以各前端朝向第二主面S2的方式弯曲。

在第一工序中，例如，将如下第一夹具A从条状部件的第二主面S2侧推压，并且将如下第一夹具B从条状部件的第一主面S1侧且与第一夹具A对应的位置推压，由此形成第二弯曲部B2，所述第一夹具A具有与条状部件的第二弯曲部B2间的长度同等的宽度(或厚度)的柱状的凸部，所述第一夹具B具有与第一夹具A相比具有条状部件的厚度的两倍左右大的宽度的凹部。

在第二工序中，例如，将如下第二夹具A从条状部件的第二主面S2侧推压，并且将如下第二夹具B从条状部件的第一主面S1侧且与第二夹具A对应的位置推压，从而形成第一弯曲部B1，所述第二夹具A具有与条状部件的第一弯曲部B1间的长度同等程度的凸部，所述第二夹具B具有比第二夹具A(或条状部件的中央部13A的长边方向上的长度)大的宽度的凹部。另外，第一弯曲部的弯曲角度θ能够通过改变第二夹具B的凹部的宽度来调整。

弯曲角度θ也能够进一步在后面的第三工序中最终调整。例如，在第三工序中，将如下第三夹具B从条状部件的第一主面S1侧且与第三夹具A对应的位置推压，由此能够将弯曲角度θ调整到大致90°，所述第三夹具B具有将条状部件的第一弯曲部B1间的长度与厚度的两倍左右相加而得的宽度的凹部。

这样，阳极端子13能够通过仅将条状部件在一个方向上多次弯曲的非常简单的方法来制造。根据该方法，通过在第二工序中调整从第一弯曲部B1到第二弯曲部B2的距离或者调整第一弯曲部的弯曲角度θ、进而在第三工序中改变第三夹具A的推压量，能够容易地调整距离T13。

也可以是在第一弯曲预定部及第二弯曲预定部中设置缺口15(参见图4)、导引线(未图示)。由此，能够容易地在规定的位置对条状的导体进行弯曲加工。条状部件通过将板状的导体(导电板)冲切成规定的形状而获得。

工业上的可利用性

本发明所涉及的固体电解电容器连接可靠性优良，因此能够用于各种用途。

符号说明

1 阳极体

2 阳极引脚

2a 第一部分

2b 第二部分

3 介电体层

4 固体电解质层

5 阴极层

5a 碳层

5b 金属膏层

6 阳极部

7 阴极部

10 电容器元件

12 外装体

13、13a～13e 阳极端子

13P 条状部件

14 阴极端子

15 缺口

20 固体电解电容器

Claims (6)

1.一种固体电解电容器，具有：

电容器元件，具备阳极部及阴极部；

阳极端子，与所述阳极部电连接；

阴极端子，与所述阴极部电连接；以及

外装体，覆盖所述电容器元件，并且使所述阳极端子及所述阴极端子的至少一部分分别露出，

所述阳极部具有阳极体、以及从所述阳极体延伸并与所述阳极端子连接的阳极引脚，

所述阳极端子具备第一主面及其相反侧的第二主面，并且具有中央部、以及从所述中央部的两侧在相对于所述阳极引脚的延伸方向不平行的方向上延伸的第一延伸部及第二延伸部，

所述中央部的所述第一主面从所述外装体露出，并且所述中央部的所述第二主面被所述外装体覆盖，

所述第一延伸部具有与所述中央部侧相反侧的第一端部，

所述第二延伸部具有与所述中央部侧相反侧的第二端部，

所述第一延伸部以所述第一端部的前端朝向所述中央部的所述第二主面或所述第二延伸部的所述第二主面的方式弯曲，

所述第二延伸部以所述第二端部的前端朝向所述中央部的所述第二主面或所述第一延伸部的所述第二主面的方式弯曲，

所述第一端部的所述前端以及所述第二端部的所述前端分别与所述中央部的所述第二主面隔开距离而分离，

所述阳极引脚在所述第一端部及所述第二端部的所述第一主面上与所述阳极端子连接，

所述第一延伸部的所述第一主面与所述中央部的距离的最大值、以及所述第二延伸部的所述第一主面与所述中央部的距离的最大值都大于所述阳极引脚与所述中央部的最短距离。

2.如权利要求1所述的固体电解电容器，

所述第一端部的所述第一主面和所述第二端部的所述第一主面为凸。

3.如权利要求1所述的固体电解电容器，

所述阳极端子具有：

所述第一延伸部的第一弯曲部，在所述第一延伸部与所述中央部的边界，使所述阳极端子弯曲而成；

所述第二延伸部的第一弯曲部，在所述第二延伸部与所述中央部的边界，使所述阳极端子弯曲而成；所述第一延伸部的第二弯曲部，在所述第一延伸部的所述第一弯曲部与所述第一端部之间，使所述阳极端子弯曲而成；以及

所述第二延伸部的第二弯曲部，在所述第二延伸部的所述第一弯曲部与所述第二端部之间，使所述阳极端子弯曲而成，

所述第一延伸部的所述第一弯曲部与所述第一延伸部的所述第二弯曲部相互分离，

所述第二延伸部的所述第一弯曲部与所述第二延伸部的所述第二弯曲部相互分离。

4.如权利要求3所述的固体电解电容器，

所述第一弯曲部的弯曲角度为60度以上且120度以下。

5.如权利要求1至4中任一项所述的固体电解电容器，

所述第一端部的所述第一主面与所述第二端部的所述第一主面相互接触。

6.如权利要求1至4中任一项所述的固体电解电容器，

所述第一端部的所述前端与所述第二端部的所述前端相互分离。

Images