CN108780704A - 电解电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电解电容器，具备层叠有多个电容器元件的电容器元件组、与电容器元件的阳极体电连接的阳极端子、和覆盖电容器元件组的外装体，阳极体具备位于第一端边侧的第一区域和位于第二端边侧的第二区域，固体电解质层形成在与第一区域对应的电介质层的表面，第二区域具备使沿着第二端边的方向的长度变短的缩窄部、和将相邻的电容器元件彼此接合的接合部，接合部配置在缩窄部与第二端边之间，形成缩窄部的切口端边与中心线的最短距离W1比接合部与中心线的最短距离W2短，所述中心线在相对于第二端边以及阳极体的厚度方向垂直的方向上延伸，并且对阳极体进行等分。

Description

电解电容器
技术领域
本发明涉及电解电容器，特别涉及具备层叠的多个电容器元件的电解电容器。
背景技术
随着电子设备的高功能化，要求高容量的电解电容器。因此，如专利文献1那样，提出了使用层叠片状的多个电容器元件而形成的电容器元件组的电解电容器。
电容器元件具备形成于片状的阳极体的表面的电介质层、形成于电介质层的表面的固体电解质层、和形成于固体电解质层的表面的阴极引出层。电介质层形成于阳极体的表面的整个面或者一部分。固体电解质层以及阴极引出层被形成为覆盖电介质层的表面的一部分。阳极体的一部分、电介质层、固体电解质层、和阴极引出层构成电容器元件的阴极部。未形成固体电解质层以及阴极引出层的阳极体(进而电介质层)的剩余部分构成阳极部。电容器元件组中包含的各电容器元件的阳极部彼此相互接合而电连接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-319795号公报
发明内容
发明要解决的课题
由于在阴极部形成有固体电解质层以及阴极引出层，因此阴极部比阳极部厚。因此，在层叠多个电容器元件并将各阳极部接合时，在阳极部与阴极部的交界，会对电容器元件施加应力。由此，有时得到的电解电容器的漏电流增大。或者，有时在层叠的电容器元件之间产生偏移。这种不良情况在阳极部的长度(与阳极部和阴极部的交界垂直的方向的长度)短的情况下更为显著。
用于解决课题的手段
本发明的电解电容器具备：电容器元件组，层叠有多个电容器元件，所述电容器元件具有：片状的阳极体，具有第一端边以及与所述第一端边对置的第二端边；电介质层，形成于所述阳极体的表面；固体电解质层，形成于所述电介质层的表面；以及阴极引出层，形成于所述固体电解质层的表面；阳极端子，与所述阳极体电连接；和外装体，覆盖所述电容器元件组，使所述阳极端子的一部分露出，所述阳极体具备位于所述第一端边侧的第一区域、位于所述第二端边侧的第二区域、和所述第一区域与所述第二区域的交界，所述固体电解质层形成在与所述第一区域对应的所述电介质层的表面，所述第二区域具备使沿着所述第二端边的方向的长度变短的缩窄部、和将相邻的所述电容器元件彼此接合的接合部，所述接合部配置在所述缩窄部与所述第二端边之间，形成所述缩窄部的切口端边与中心线的最短距离W1比所述接合部与所述中心线的最短距离W2短，所述中心线在相对于所述第二端边以及所述阳极体的厚度方向垂直的方向上延伸，并且对所述阳极体进行等分。
发明效果
根据本发明的电解电容器，能够降低施加于阳极部与阴极部的交界的应力。其结果是，可靠性提高。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的电解电容器的剖视图。
图2是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的电容器元件的剖视图。
图3是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的阳极体的俯视图。
图4是放大表示图3所示的阳极体的主要部位的俯视图。
具体实施方式
电解电容器具备层叠有多个电容器元件的电容器元件组、阳极端子、和覆盖电容器元件组的外装体。电容器元件具有片状的阳极体、形成于阳极体的表面的电介质层、形成于电介质层的表面的固体电解质层、和形成于固体电解质层的表面的阴极引出层。阳极体具备位于第一端边侧的第一区域、位于与第一端边对置的第二端边侧的第二区域、和第一区域与第二区域的交界，电介质层形成于第一区域的表面。
以下，参照附图，对本实施方式所涉及的电解电容器、电容器元件以及阳极体的结构进行详细地说明。图1是示意性地表示本实施方式所涉及的电解电容器200的剖视图。图2是示意性地表示本实施方式所涉及的电容器元件100的剖视图。图3是示意性地表示阳极体10的俯视图。图4是放大表示图3所示的阳极体10的主要部位的俯视图。
(电解电容器)
例如，如图1所示，电解电容器200具备层叠有多个电容器元件100的电容器元件组。图1所示的电解电容器200具备包含层叠的多个电容器元件100(100A～100C)的电容器元件组，电容器元件组通过外装体201被密封。在至少一个电容器元件100的第二区域R2(参照图2)电连接有阳极端子202。进而，在至少一个电容器元件100的阴极引出层40(参照图2)电连接有阴极端子203。
层叠的多个电容器元件100例如在各电容器元件100的第二区域R2的给定的位置通过激光焊接、电阻焊接、针铆接、钎焊等被接合而相互电连接。换句话说，在各电容器元件100的第二区域R2形成有将相邻的电容器元件100彼此接合的接合部12(参照图3)。另外，相邻的电容器元件100彼此也可以经由其他导电部件(例如金属板、金属片等)接合。图1的电容器元件组具备三个电容器元件100，但配置的电容器元件100的数量没有限定。
(电容器元件)
例如，如图2所示，电容器元件100具有片状的阳极体10、形成于阳极体10的表面的至少一部分的电介质层20、形成于电介质层20的表面的至少一部分的固体电解质层30、和形成于固体电解质层30的表面的至少一部分的阴极引出层40。这样的电容器元件100也是片状。
阳极体10具备第一区域R1和第二区域R2。电介质层20至少形成于第一区域R1的表面。第一区域R1、电介质层20、固体电解质层30和阴极引出层40构成电容器元件100的阴极部100N。第二区域R2构成电容器元件100的阳极部100P。换句话说，第一区域R1与第二区域R2的交界LB可以是电容器元件100的阳极部100P与阴极部100N的交界。换言之，交界LB能够根据固体电解质层30的有无来划分。阳极体10中，形成有固体电解质层30的区域为第一区域R1，除此以外的区域为第二区域R2。在图3以及图4中用虚线表示交界LB。
(阳极体)
阳极体10是包含阀作用金属作为导电性材料的片材。作为阀作用金属可以列举钛、钽、铝以及铌等。阳极体10可以包含一种或者两种以上的上述阀作用金属。阳极体10也可以以合金或者金属间化合物的形态包含阀作用金属。阳极体10的厚度没有特别限定，例如是15μm以上且300μm以下。
阳极体10的第一区域R1配置在第一端边101侧。优选第一区域R1的表面被蚀刻。这是为了增大静电容量。第二区域R2配置在与第一端边101对置的第二端边102侧。第二区域R2可以被蚀刻，也可以不被蚀刻。
具备固体电解质层30以及阴极引出层40的阴极部100N比阳极部100P厚。因此，在层叠多个电容器元件100并在第二区域R2的给定的位置相互接合时，电容器元件100通常在交界LB弯折，进而在交界LB与第二端边之间弯折。因此，在阳极体10的交界LB的附近容易施加应力。在交界LB与第二端边102之间的距离L(参照图3)足够长的情况下，上述应力的程度小。但是，使距离L足够长会使容量密度变小，因此不优选。
在本实施方式中，在第二区域R2配置使沿着第二端边102的方向的长度变短的缩窄部11。通过缩窄部11，在将层叠的多个电容器元件100的第二区域R2彼此接合时，缩窄部11与第二端边102之间的区域容易以从缩窄部11的端部(后述的连接部110E附近)沿与沿着第二端边102的方向不同的方向T延伸的线为起点，在电容器元件组的厚度方向上弯折。方向T例如是与第二端边102以及阳极体10的厚度方向垂直的方向(参照图3)。
换句话说，电容器元件组中的与第一区域R1对应的区域的厚度Tn(参照图1)和与第二区域R2对应的区域的厚度Tp的厚度之差Td，由以从交界LB到缩窄部11的区域中的沿着第二端边102的方向延伸的线以及缩窄部11与第二端边102之间的区域中的沿着方向T延伸的线为起点的、在电容器元件组的厚度方向上的多个弯折而被吸收。因此，施加于交界LB的上述应力被缓和。特别在上述距离L为上述厚度之差Td的0.4～3倍的情况下，尤其是为0.8～2倍时，上述应力的降低效果高。
厚度Tn例如是与第一区域R1对应的电容器元件组的区域中的层叠方向的任意五点的厚度的平均值。优选与第一区域R1对应的任意五点位于等分阳极体10的与第二端边102垂直的方向的中心线LC上，并且避开交界LB附近来选择。厚度Tp是连接位于最外侧的两个电容器元件100(在图1中为电容器元件100A以及100C)的各接合部12的中心的长度。层叠方向例如是第一区域R1的法线方向。
缩窄部11通过沿着第二端边102的方向切去第二区域R2的一部分而形成，形成缩窄部11的切口端边110的全部配置在第二区域R2。
在此，为了降低上述应力重要的是缩窄部11中的缩窄程度与接合部12的位置的关系。即，以中心线LC为基准，缩窄部11b缩窄至比接合部12靠中心线LC侧，由此上述应力降低。具体地说，以中心线LC与切口端边110的最短距离W1比接合部12与中心线LC的最短距离W2短的方式设置缩窄部11。特别是在距离L短的情况下(例如，距离L＜最短距离W1的情况)，最短距离W1越小，上述应力越容易降低。
另外，在图3中，缩窄部11在隔着中心线LC相互对置的位置配置有两处，但不限定于此。例如，缩窄部11可以是一处，也可以相对于中心线LC非对称地配置。特别是，在容易降低上述应力的方面，优选在隔着中心线LC对置的位置配置有两处缩窄部11。
优选缩窄部11配置在交界LB的附近。由此，缩窄部11与第二端边102之间的区域变宽，因此厚度差Td容易被以沿着方向T的线为起点的弯折吸收。因此，能进一步抑制施加于交界LB附近的应力。例如，在切口端边110的一个端部(第一端部110A。参照图4)与和第一端边101相交的第四端边104连接，切口端边110的另一个端部(第二端部110B)与和第二端边102相交的第三端边103连接的情况下，优选第一端部110A与交界LB的距离D1比第一端部110A与第二端边102的距离D2短。距离D1与D2之比D1/D2优选为0.01～1.25。特别优选距离D1比距离D2短。换句话说，比D1/D2优选为0.01以上且小于1。
距离D1是第一端部110A与交界LB之间的最短距离。同样，距离D2是第一端部110A与第二端边102之间的最短距离。在阳极体10为圆角而第二端边102与第三端边103的交界不明确的情况下，如图4所示，引出第二端边102的延长线，将该延长线与第一端部110A的最短距离设为D2。
缩窄部11中的沿着第二端边102的方向的阳极体10的宽度相对于第二端边102的宽度W5越小越好。这是为了使阳极体10容易以沿着方向T的线为起点弯折。另一方面，从维持阳极体10的强度的观点出发，希望缩窄部11的上述长度相对于第二端边102的宽度W5不过度小。考虑到这些，缩窄部11中的沿着第二端边102的方向的阳极体10的最小宽度W4与第二端边102的宽度W5之比W4/W5优选为0.25～0.5。另外，在阳极体10为圆角的情况下，如图3所示，引出两条第三端边103的延长线，将这些延长线之间的最短距离设为W5。
缩窄部11的形状没有特别限定。特别优选如图4所示，切口端边110在第二端边102侧具备沿着第二端边102的方向的第一直线部110C。由此，能够扩大缩窄部11与第二端边102之间的区域，因此容易配置接合部12。进而，在这种情况下，缩窄部11与第二端边102之间的区域容易以在方向T上延伸的线为起点而弯折。由此，厚度差Td更容易被吸收。
切口端边110优选在交界LB侧也具备沿着第二端边102的方向的第二直线部110D。这是为了扩大缩窄部11与第二端边102之间的区域。即，优选的切口端边110的形状例如是具备沿着第二端边102的第一直线部110C和第二直线部110D的U字型。连接第一直线部110C与第二直线部110D的连接部110E的形状没有特别限定，可以是直线，也可以包含曲线。
第一直线部110C与第二直线部110D的距离L1和交界LB与第二直线部110D的距离L2之比L2/L1优选为0.1～4，更优选为0.1～0.5。缩窄部11在接近交界LB配置的情况下，通过第二直线部110D以及足够长的距离L1，第二区域R2能够在沿着第二端边的方向上多级(或者缓慢地)弯折。因此，上述应力降低。此外，在这种情况下，由于切口端边110的形状非常简单，因此生产率也优异。例如，在冲裁阳极体10而形成缩窄部11的情况下，用于冲裁的刃的形状也变得简单，能够高精度地形成缩窄部11。
在切口端边110的形状是具备第一直线部110C与第二直线部110D的U字型的情况下，第一直线部110C与第二端边102之间的距离L3和交界LB与第二直线部110D的距离L2之比L2/L3优选为0.1～1.7，更优选为0.1～0.3。由此，能够在第一直线部110C与第二端部102之间的区域确保足以连接阳极端子202的面积。
距离L1是平均值，是从第一直线部110C的任意三点朝向第二直线部110D分别引出与第一直线部110C垂直的线时的该线的长度的平均值。距离L、L2以及L3也是平均值，同样地计算即可。
阳极端子202配置在与接合部12对应的位置，即缩窄部11与第二端边102之间。特别优选阳极端子202配置在与第二端边102相交的第三端边103的附近。这是因为该区域变成不易成为弯折的起点。在此，如图1所示，阳极端子202是指将电容器元件10与外部连接的阳极引线202B以及与阳极引线202B电连接的铆接的部件202A的至少一方。铆接部件202A例如用于铆接多个电容器元件10。
缩窄部11中的切口的深度(与中心线LC垂直的方向的长度)优选比阳极端子202的与中心线LC垂直的方向的长度深。换句话说，切口端边110与中心线LC的最短距离W1优选比阳极端子202与中心线LC的最短距离W3短。以在方向T上延伸的线为起点的弯折不易施加于配置阳极端子202的区域，因此容易确保连接可靠性。
(电介质层)
电介质层20通过将第一区域R1的表面通过化学合成处理等进行阳极氧化而形成。阳极氧化可通过公知的方法而形成。另外，电介质层20并不局限于此，只要是作为电介质发挥作用的绝缘性的层即可。电介质层20至少形成于第一区域R1的表面。
(固体电解质层)
固体电解质层30形成于电介质层20的表面的至少一部分。固体电解质层30例如包含锰化合物、导电性高分子。作为导电性高分子，可以使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和它们的衍生物等。
含有导电性高分子的固体电解质层30例如可以通过将原料单体在电介质层20上进行化学聚合或者电解聚合而形成。或者可以通过将含有预先聚合的导电性高分子的液体涂敷于电介质层20来形成。
(阴极引出层)
阴极引出层40形成于固体电解质层30的表面的至少一部分。阴极引出层40例如具有碳层和形成于碳层的表面的金属(例如银)膏层(均未图示)。这样的阴极引出层40通过依次涂敷碳膏和银膏而形成。
(阳极端子)
如图1所示，各电容器元件100也可以在第二区域R2被接合且被铆接部件202A铆接。由此，层叠的各电容器元件100彼此的连接可靠性提高。阳极引线202B与铆接部件202A电连接。在这种情况下，阳极端子202具备铆接部件202A和与铆接部件202A电连接的阳极引线202B。阳极引线202B的一部分从外装体201露出。铆接部件202A与阳极引线202B可以一体化，也可以独立。
铆接部件202A分别与位于最外侧的两个电容器元件(在图4中为电容器元件100A以及100C)的第二区域R2接合。例如，在通过激光焊接将多个电容器元件接合后，将铆接部件202A配置为在与该焊接部对应的位置夹入电容器元件组。接着，在该状态下，通过进一步进行激光焊接，将铆接部件202A与电容器元件组接合。铆接部件202A例如通过对平板状的部件进行弯曲加工而得到。
阳极引线202B经由铆接部件202A与各电容器元件100的第二区域R2电连接。阳极引线202B与铆接部件202A可以一体化。铆接部件202A以及阳极引线202B的材质只要具有导电性即可，没有特别限定。
(外装体)
外装体201例如由绝缘性的树脂形成。作为绝缘性的树脂，例如可列举环氧树脂、酚醛树脂、硅酮树脂和密胺树脂、尿素树脂、醇酸树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、不饱和聚酯等。
(阴极端子)
阴极端子203与阴极引出层40电连接。阴极端子203的材质也是只要具有导电性即可，没有限定特别。阴极端子203例如经由如上所述的导电性粘接剂204与阴极引出层40接合。
产业上的可利用性
本发明所涉及的电解电容器的可靠性优异，因此能够用于各种用途。
符号说明
10：阳极体
101：第一端边
102：第二端边
103：第三端边
104：第四端边
11：缩窄部
110：切口端边
110A：第一端部
110B：第二端部
110C：第一直线部
110D：第二直线部
110E：连接部
12：接合部
20：电介质层
30：固体电解质层
40：阴极引出层
100、100A～100C：电容器元件
100P：阳极部
100N：阴极部
200：电解电容器
201：外装体
202：阳极端子
202A：铆接部件
202B：阳极引线
203：阴极端子
204：导电性粘接剂

Claims (5)

1.一种电解电容器，具备：
电容器元件组，层叠有多个电容器元件，所述电容器元件具有：片状的阳极体，具有第一端边以及与所述第一端边对置的第二端边；电介质层，形成于所述阳极体的表面；固体电解质层，形成于所述电介质层的表面；以及阴极引出层，形成于所述固体电解质层的表面；
阳极端子，与所述阳极体电连接；和
外装体，覆盖所述电容器元件组，使所述阳极端子的一部分露出，
所述阳极体具备位于所述第一端边侧的第一区域、位于所述第二端边侧的第二区域、和所述第一区域与所述第二区域的交界，
所述固体电解质层形成在与所述第一区域对应的所述电介质层的表面，
所述第二区域具备使沿着所述第二端边的方向的长度变短的缩窄部、和将相邻的所述电容器元件彼此接合的接合部，
所述接合部配置在所述缩窄部与所述第二端边之间，
形成所述缩窄部的切口端边与中心线的最短距离W1比所述接合部与所述中心线的最短距离W2短，所述中心线在相对于所述第二端边以及所述阳极体的厚度方向垂直的方向上延伸，并且对所述阳极体进行等分。
2.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，
所述交界与所述第二端边的距离L，是所述电容器元件组在所述第一区域中的层叠方向的厚度与在所述第二区域中的层叠方向的厚度之差Td的0.4～3倍。
3.根据权利要求1或2所述的电解电容器，其中，
所述阳极端子与所述第二区域连接，
所述最短距离W1比所述阳极端子与所述中心线的最短距离W3短。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电解电容器，其中，
所述缩窄部的沿着所述第二端边的方向的长度W4与所述第二端边的宽度W5之比W4/W5为0.25～0.5。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电解电容器，其中，
所述切口端边在所述第二端边侧具备沿着所述第二端边的方向的第一直线部。
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