CN109791845B - 固体电解电容器 - Google Patents

Abstract

一种固体电解电容器具备：电容器元件，具有阳极体、形成于阳极体的表面的电介质以及阴极部；阳极框架，与阳极体电连接；阴极框架，与阴极部电连接；以及包装体，使阳极框架的一部分和阴极框架的一部分露出地对电容器元件进行密封，阳极框架以及阴极框架中的至少一方在与包装体的粘接面具有与阳极框架或者阴极框架的延伸方向交叉的至少一个槽。

Description

固体电解电容器

技术领域

本发明涉及具备包含阳极体、电介质以及阴极部的电容器元件、密封电容器元件的包装体、以及一部分从包装体露出的阳极端子以及阴极端子的固体电解电容器。

背景技术

作为小型且大容量并且ESR(等效串联电阻)低的电容器，已知有具备阳极部、形成在阳极部的表面的电介质和覆盖电介质的至少一部分的阴极部的固体电解电容器。其中，阴极部包含导电性高分子来作为固体电解质的固体电解电容器很有前景。

固体电解电容器具备对具备阳极体、电介质以及阴极部的电容器元件进行密封的包装体。包装体保护电容器元件，并且抑制水分从外部浸入。

另一方面，包装体不能够完全防止水分向固体电解电容器浸入，电容器元件会不可避免地受到浸入的水分的影响。因此，专利文献1提出有以下方案：在回流安装时，为了防止固体电解电容器内部的水分气化而吹走附近部件的现象和墓碑现象，在包装体设置排气用的微细孔。此外，专利文献2提出有在形成包装体的树脂体设置由水蒸气透过性比树脂体高的物质形成的通气路。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-299261号公报

专利文献2：日本特开2001-57321号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，若在包装体设置微细孔和通气路，则该微细孔和通气路就会成为外部的水分的浸入路径，反而难以抑制水分向固体电解电容器的内部浸入。浸入到内部的水分具有不均匀地存在于电容器元件的内部、电容器元件与包装体的界面附近的倾向。这样的水分在回流安装时发生膨胀，使内压上升，因此有时会产生固体电解电容器的外观不良。

用于解决课题的手段

鉴于上述情况，本发明的一个方面涉及固体电解电容器，该固体电解电容器具备：电容器元件，具有阳极体、形成于所述阳极体的表面的电介质以及阴极部；阳极框架，与所述阳极体电连接；阴极框架，与所述阴极部电连接；以及包装体，使所述阳极框架的一部分和所述阴极框架的一部分露出地对所述电容器元件进行密封，所述阳极框架以及所述阴极框架中的至少一方在与所述包装体的粘接面具有与所述阳极框架或者所述阴极框架的延伸方向交叉的至少一个槽。

发明效果

根据本发明，能够抑制水分向固体电解电容器的内部浸入。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器的一例的纵截面示意图。

图2是阳极框架的主要部分的放大剖视图。

图3是阴极框架的主要部分的放大剖视图。

图4是表示框架的主要部分的变形的放大剖视图。

图5是示出槽形状的变形的框架的主要部分的俯视图。

图6是表示无机填料的粒子的大小与槽的宽度的关系的概念图。

具体实施方式

本发明所涉及的电解电容器具备：电容器元件，具有阳极体、形成于阳极体的表面的电介质以及阴极部；阳极框架，与阳极体电连接；阴极框架，与阴极部电连接；以及包装体，使阳极框架的一部分和阴极框架的一部分露出地对电容器元件进行密封。从包装体导出的阳极框架的一部分(露出部)作为阳极端子起作用。从包装体导出的阴极框架的一部分(露出部)作为阴极端子起作用。在此，阳极框架以及阴极框架中的至少一方(以下，也仅称为框架。)在与包装体的粘接面具有与框架的延伸方向交叉的至少一个槽。

框架的与包装体的粘接面是指框架的被包装体密封的部位的表面。在此，也包括在框架与包装体之间产生剥离的情况，称为粘接面。

框架的延伸方向例如可以视为将电容器元件的重心和框架开始露出的包装体的端面的中心连结的直线的方向。此外，框架的延伸方向是框架从与包装体的内部的电容器元件的连接部向外部导出的方向。

水分从外部到达电容器元件为止的移动路径大多沿着包装体与框架的界面形成。因此，框架的延伸方向与水分从外部到达电容器元件为止的水分的行进方向对应。通过使槽的延伸方向与框架的延伸方向交叉，从而槽与水分的行进方向交叉。由此，水分的浸入被槽遮挡，或水分的行进方向沿着槽的延伸方向变更。因此，水分难以到达电容器元件。此外，即使在框架的延伸方向上形成了水分的移动路径的情况下，移动路径也不是直线，而是成为沿着槽的凹凸的迂回路径。

在框架的与包装体的粘接面设置槽的情况下，包装体与框架的接触面积会变大，并且会产生锚固(anchor)效应，因此包装体与框架难以剥离，包装体与框架的密合性也得到提高。由此，能够较大地抑制水分的移动路径的形成。

通过以上这样的槽的作用，可抑制水分向固体电解电容器的内部浸入，从而很难产生回流安装时的膨胀所引起的固体电解电容器的外观不良。此外，由于固体电解电容器的内压的上升被抑制，因此也抑制了漏电流的产生。进而，还可抑制由水分的浸入引起的ESR的增大等。

槽的延伸方向与框架的延伸方向优选正交，但槽的延伸方向与框架的延伸方向所成的较小的角度θ也可以为45°≤θ＜90°。但是，θ越接近90°，则抑制水分向固体电解电容器的内部浸入的效果就越大。

槽可以是直线状，可以是曲线状，也可以是包含直线部和曲线部的形状。无论槽为哪一种形状，槽的延伸方向均为将槽的一个端部与另一个端部连结的直线的方向，能够唯一地决定槽的延伸方向。

从提高抑制水分向固体电解电容器的内部浸入的效果的观点出发，将槽的一个端部与另一个端部连结的直线的距离L越长越优选。距离L优选为与框架的延伸方向垂直的方向的宽度W的10％以上，更优选L＝W。

从将框架的强度维持得足够高的观点出发，槽的深度d优选为框架的厚度T的1～80％。此外，从增大遮挡水分浸入并变更行进方向这一效果的观点出发，槽宽度w优选不太宽。槽宽度w例如优选1～100μm，更优选1～40μm。在此，槽宽度w是指槽的开口侧的最大宽度。

槽的数量越多，则遮挡水分浸入或变更水分的行进方向的作用越大。此外，包装体与框架的密合性也容易提高，迂回路径也会变长。但是，从将框架的强度维持得足够高的观点出发，例如优选将槽的数量设为1～100个。此外，从尽可能抑制水分在槽内移动的观点出发，优选多个槽相互不交叉。

以下，参照图1对本发明的一个实施方式所涉及的固体电解电容器进行说明。图1是固体电解电容器的一例的截面示意图。

<固体电解电容器>

固体电解电容器20具备：电容器元件10；对电容器元件10进行密封的包装体11；一部分在包装体11的外部露出的阳极框架7；以及一部分在包装体11的外部露出的阴极框架9。电容器元件10具有：作为多孔质烧结体的阳极体1；阳极引线2；形成于阳极体1的表面的电介质层3；配置于电介质层3的表面的固体电解质层4；以及形成于固体电解质层4的表面的阴极部(导电性碳层5以及银膏层6)。

包含阳极引线2的一端的埋设部2a从阳极体1的一面埋设于阳极体1的内部。包含阳极引线2的另一端的延出部2b通过焊接等与被包装体11密封的阳极框架7的阳极连接部7a电连接。另一方面，阴极部经由导电性粘接材料8(例如热固化性树脂与金属粒子的混合物)与被包装体11密封的阴极框架9的阴极连接部9a电连接。

阳极框架7具备：阳极连接部7a；在包装体11的外部露出的阳极端子7b；以及阳极连接部7a与阳极端子7b之间的中间部7c。此外，阴极框架9具备：阴极连接部9a；在包装体11的外部露出的阴极端子9b；以及阴极连接部9a与阴极端子9b之间的中间部9c。阳极框架7的中间部7c以及阴极框架9的中间部9c被包装体11密封，它们的两面与包装体粘接。

阳极端子7b以及阴极端子9b分别从包装体11的不同侧面引出，并延伸至一个主要平坦面(图1中为下表面)。该平坦面中的各端子的露出部位用于与应搭载固体电解电容器20的基板(未图示)进行焊料连接等。

以下，对在阳极框架7的中间部7c或者阴极框架9的中间部9c设置槽的情况进行说明。但是，也可以在阳极连接部7a以及/或者阴极连接部9a设置槽，以下的例子并不限定设置槽的场所。

图2是阳极框架7的主要部分(图1中由虚线X包围的中间部7c)的放大剖视图。图2中的虚线x表示阳极框架7的中间部7c与露出部(阳极端子7b)的边界。图3是阴极框架9的主要部分(图1中由虚线Y包围的中间部9c)的放大剖视图。图3中的虚线y表示阴极框架9的中间部9c与露出部(阴极端子9b)的边界。

中间部7c以及中间部9c是各框架的表背两个主面均与包装体11粘接或对置的部位。此外，中间部7c的位置比阳极连接部7a更靠包装体11的外部侧。因此，通过在中间部7c形成槽7G，能够在距电容器元件10更远的位置(更靠近虚线x的位置)遮挡水分浸入，或变更行进方向。同样地，中间部9c位于比阴极连接部9a更靠包装体11的外部侧的部位(即，阴极框架9的不与阴极部接合的部位)。因此，通过在中间部9c形成槽9G，能够在距电容器元件10更远的位置(更靠近虚线y的位置)遮挡水分浸入，或变更行进方向。

在图2、3中，与槽7G以及槽9G的延伸方向垂直的截面形状为楔形。但是，槽的截面形状并没有特别限定。此外，槽7G以及槽9G分别形成在中间部7c以及中间部9c的两面，但也可以如图4(a)的放大剖视图所示难以，仅在框架7(9)的一个面形成槽G。此外，如图4(b)中放大剖视图所示那样，通过将框架7(9)冲压加工成波形，可以交替地形成槽G和肋R。

槽形状(沿着槽自身的延伸方向的形状)也没有特别限定，可以如图5(a)中概念性的俯视图所示那样是直线状的槽Ga，也可以如图5(b)中概念性的俯视图所示那样是波线状的槽Gb，还可以如图5(c)中概念性的俯视图所示那样是锯齿形状的槽Gc。此外，也可以如图5(d)中概念性的俯视图所示那样，将槽Gd形成得比框架7(9)的宽度W短，或者配置成交错状。

包装体11只要是能够密封电容器元件10的绝缘性材料即可，其中，优选树脂与无机填料的复合材料。这样的复合材料与框架的粘接性优异，并且强度、尺寸稳定性优异。在此，在无机填料为粒状物的情况下，优选粒状物的平均粒径比槽宽度w(即最大宽度)大。在这种情况下，无机填料的粒子具有难以侵入到槽的大小。由此，树脂优先填充到槽中，因此容易提高包装体与框架的粘接性。

图6是表示无机填料的粒子P1、P2的大小与槽G的宽度的关系的概念图。图6(a)所示的粒子P1具有比槽宽度w大的粒径D1，图6(b)所示的粒子P2具有比槽宽度w小的粒径D2。粒子P1不能侵入到槽G，因此在施加压力的传递成型这样的工艺中，槽G的开口不会被粒子堵塞，树脂可填充到槽G的深处。另一方面，由于粒子P2能够侵入到槽G，因此成为嵌入到槽G的状态。因此，即使施加了压力，粒子P2也不能在嵌入到槽G的状态下移动，树脂难以填充到槽G的深处。因此，在槽G内容易形成由粒子P2和槽G封闭的空隙V。若形成这样的空隙V，则水分就容易在空隙V中凝结。

从减少水分容易凝结的空隙的观点出发，粒状物的平均粒径D优选为槽宽度w的1～100倍，更优选为2～10倍。

包装体的形成例如通过传递成型法来进行。对绝缘性材料优选使用在传递成型时固化的热固化性树脂。作为热固化性树脂，可列举出例如环氧树脂、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、聚酰胺酰亚胺、不饱和聚酯等。

接下来，对电容器元件的主要的构成要素进行说明。

(阳极体)

阳极体1例如是对阀作用金属的粉末或者包含阀作用金属的合金的粉末进行烧结而得到的多孔质烧结体。阳极体1通过将阀作用金属的粉末等加压成型为例如六面体并进行烧结来制作。此时，通过在将阳极引线2的埋设部2a埋入到六面体的状态下进行加压成形并进行烧结，能够从阳极体1的一面引出延出部2b。

作为构成阳极体1的材料，能够将钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)等阀作用金属组合一种或两种以上来使用。阀作用金属的氧化物由于介电常数高，因此适合作为阳极体的构成材料。另外，上述材料也可以是由两种以上的金属构成的合金。

(阳极引线)

阳极引线2例如由具有导电性的线构成。作为构成阳极引线2的导电性材料，也优选阀作用金属。构成阳极体1以及阳极引线2的材料可以是相同种类，也可以是不同种类。

(电介质层)

电介质层3通过采用化学转化处理对阳极体1的表面等进行阳极氧化而形成。阳极氧化通过公知的方法进行即可。另外，电介质层3并不限定于此，只要是作为电介质起作用的绝缘性的层即可。

(固体电解质层)

固体电解质层4形成于电介质层3的表面的至少一部分。固体电解质层4例如包含锰化合物、导电性高分子。作为导电性高分子，能够使用聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺和它们的衍生物等。包含导电性高分子的固体电解质层4例如能够通过在电介质层3的表面对原料单体进行化学聚合和/或电解聚合而形成。

(阴极部)

阴极部例如具有碳层5和形成于碳层5的表面的金属(例如银)膏层6。但是，阴极部的结构并不限于此，只要是具有集电功能的结构即可。

产业上的可利用性

本发明可适用于各种固体电解电容器，其中，阳极体适用于具备钽粉末的烧结体的芯片型的固体电解电容器。本发明涉及的固体电解电容器由于难以受到水分的浸入，因此适合作为在高温下进行回流安装的固体电解电容器。

附图标记说明

1：阳极体，2：阳极引线，2a：埋设部，2b：延出部，3：电介质层，4：固体电解质层，5：碳层，6：金属膏层，7：阳极框架，7a：阳极连接部，7b：阳极端子，7c：中间部，8：导电性粘接材料，9：阴极框架，9a：阴极连接部，9b：阴极端子，9c：中间部，10：电容器元件，11：包装体，20：固体电解电容器，G：槽，R：肋。

Claims (5)

1.一种固体电解电容器，具备：

电容器元件，具有阳极体、形成于所述阳极体的表面的电介质以及阴极部；

阳极框架，通过阳极连接部与所述阳极体电连接；

阴极框架，通过阴极连接部与所述阴极部电连接；以及

包装体，使所述阳极框架的一部分和所述阴极框架的一部分露出地对所述电容器元件进行密封，

所述阳极框架以及所述阴极框架中的至少一方框架具有位置比所述阳极连接部或者所述阴极连接部更靠所述包装体的外部侧且所述框架的表背两个主面均与所述包装体粘接或对置的中间部，

在所述中间部的所述表背两个主面的至少一个主面具有与所述阳极框架或者所述阴极框架的延伸方向交叉且通过减薄所述阳极框架或者所述阴极框架的厚度而形成的多个槽。

2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，

所述包装体为树脂与无机填料的复合材料，

所述无机填料为粒状物，

所述粒状物的平均粒径比所述槽的宽度大。

3.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，

多个所述槽相互不交叉。

4.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，

所述槽形成于所述阴极框架的不与所述阴极部接合的部位。

5.根据权利要求1或2所述的固体电解电容器，其中，

所述电容器元件具备将一端埋设于所述阳极体的阳极引线，

所述阳极引线的另一端与所述阳极框架焊接，

所述槽形成于比所述阳极框架的与所述阳极引线焊接的部位更靠所述包装体的外部侧的部位。

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