JP2003272962A - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
列抵抗への寄与が少ない固体電解コンデンサを提供す
る。 【解決手段】固体電解コンデンサにおいて、巻回型のコ
ンデンサ素子1を絶縁性樹脂製の外殻5で被覆する。そし
て、陽極箔21と電気的に接続された陽極リード線41と、
陰極箔22と電気的に接続された陰極リード線42とが、コ
ンデンサ素子1巻回部2下面から延出すると共に、外殻
(5)を貫通し、外殻5下面に配置される陽極端子板61及び
陰極端子板(62)とそれぞれ接続する。さらに、コンデン
サ素子1は、巻回部2側面又は上面の少なくともいずれか
一方を被覆する金属層7を具えてもよく、撥水性樹脂に
よるコーティング層8が巻回部2表面に形成されてもよ
い。
Description
を固体電解質層とする固体電解コンデンサに関する。
サは、小型且つ大容量であることに加えて、等価直列抵
抗が低いことから電子機器に広く使用されている。特
に、固体電解質層に導電性ポリマーを用いた固体電解コ
ンデンサは、二酸化マンガンやTCNQ錯体を用いたも
のと比較して等価直列抵抗が低い特徴を有しており、近
年生産数が増加している。
サ素子と、該コンデンサ素子を保護すると共に、実装基
板への装置に適した外形を付与するための外装部とを含
んでいる。図7は、従来実施されている巻回型のコンデ
ンサ素子(1)の概要図である。巻回型のコンデンサ素子
(1)は、アルミニウム、タンタル、ニオブ、又はチタン
等のエッチング処理された弁金属の箔の表面に誘電体酸
化被膜を形成した陽極箔(21)と、金属製の(一般に、弁
金属が使用される)陰極箔(22)とを具えており、帯状の
陽極箔(21)と陰極箔(22)とを、帯状の絶縁性のセパレー
タ(23)を介して巻回して作製された巻回部(2)を具え
る。該巻回部(2)の側面には巻止めテープ(24)が貼られ
て、型崩れが防止される。陽極箔(21)及び陰極箔(22)に
は、それぞれアルミタブ端子(31)(32)が接合されてお
り、これらアルミタブ端子(31)(32)を介して、陽極リー
ド線(41)が陽極箔(21)と、陰極リード線(42)が陰極箔(2
2)とそれぞれ電気的に接続している。
た縦型かつチップ型の固体電解コンデンサの断面図であ
る。本図では、コンデンサ素子(1)断面を簡略化して示
している。なお、本明細書において、固体電解コンデン
サが実装基板と接合される側を下側とする。従って、本
図を含めた固体電解コンデンサの図において、図の上下
とコンデンサの上下は反対になる。上記のコンデンサ素
子(1)は、陽極箔(21)と陰極箔(22)の間に固体電解質層
が形成された後に、外装部を構成する有底筒状のアルミ
ニウム等の金属製ケース(11)に収納される。さらに、コ
ンデンサ素子(1)の下部には、金属製ケース(11)の開口
を塞ぐ、ブチルゴム製の封口ゴム(12)が配置される。開
口近くの金属製ケース(11)の側壁が横絞り処理されると
共に、金属製ケース(11)の上端部が内側へカール処理さ
れてカール部(13)を形成することにより、開口の封止と
封口ゴム(12)の固定とが確実になされる。
スチック製の座板(14)が取り付けられる。陽極リード線
(41)及び陰極リード線(42)は座板(14)を貫通し、これら
リード線(41)(42)の座板(14)から突出する部分は、成型
加工されてそれぞれ陽極電極端子(61)と陰極電極端子(6
2)になる。これら電極端子(61)(62)は、薄平板状の形状
を有し、座板(14)下面上に配置される。
は、様々な電子機器に使用されており、これら電子機器
内の実装基板に装着されている。ノート型パソコンや携
帯型情報端末(PDA)等の小型化及び薄型化が進展し
ている電子機器においては、実装基板の高密度化及び低
背化が要求されており、これに伴って固体電解コンデン
サにも小型化及び低背化が要求されている。よって、こ
の要求を満たすために、上記のような従来の固体電解コ
ンデンサにおいては、封口ゴム(12)及び座板(14)の厚み
を小さくするすることで小型化及び低背化を図ることが
考えられる。コンデンサ素子(1)の形状は固体電解コン
デンサの電気的特性に直接関係するから、所定の特性を
保ちつつ該形状を変更をするのは困難だからである。
では、外部雰囲気中の水分のコンデンサ素子(1)への侵
入を防ぐためには、封口ゴム(12)はある一定値以上の厚
みが必要である。座板(14)も、衝撃等に対する所望の耐
久性を得るためには、ある一定値以上の厚みが必要であ
る。したがって、封口ゴム(12)及び座板(14)の厚みを小
さくするすることで小型化及び低背化を図ることには限
度がある。加えて、封口ゴム(12)を固定するためにはカ
ール部(13)が必要であるが、カール部(13)を形成すると
その分だけ固体電解コンデンサの高さが高くなる。
でのリード線(41)(42)の長さが短いほど、固体電解コン
デンサの等価直列抵抗が低くなるが、このように封口ゴ
ム(12)及び座板(14)の厚みが一定値以上必要であると、
等価直列抵抗を低くするためにリード線(41)(42)を短く
することができなくなる。固体電解コンデンサは低等価
直列抵抗を利点とするから、このような長いリード線(4
1)(42)の等価直列抵抗への寄与は極力低減することが望
ましい。
になされたものであり、小型且つ低背であり、リード線
による等価直列抵抗への寄与が少ない固体電解コンデン
サを提供するものである。
サは、コンデンサ素子(1)と、該コンデンサ素子(1)を被
覆する絶縁性樹脂製の外殻(5)とを具える固体電解コン
デンサであって、コンデンサ素子(1)は、表面に誘電体
酸化皮膜が形成された弁金属製の陽極箔(21)と、陰極箔
(22)と、これら箔(21)(22)の間に介在させたセパレータ
(23)とを巻回して構成されると共に、これら箔(21)(22)
の間に導電性高分子ポリマー層が形成された巻回部(2)
を具え、陽極箔(21)の導電性部分と電気的に接続された
陽極リード線(41)と、陰極箔(22)と電気的に接続された
陰極リード線(42)とが、巻回部(2)下面から延出すると
共に外殻(5)を貫通し、外殻(5)下面に配置される陽極端
子板(61)及び陰極端子板(62)とそれぞれ接合している。
上記構成に加えて、コンデンサ素子(1)は、巻回部(2)側
面又は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層
(7)を具える。又は、巻回部(2)表面には、フッ素系、シ
リコン系等の撥水性の樹脂によるコーティング層(8)が
形成されている。さらに、本発明の固体電解コンデンサ
は、外殻(5)下面には、実装基板と接合する金属製の接
合用補助部(52)が設けられている。
とにより、従来の固体電解コンデンサにおける封口ゴム
(12)、カール部(13)、及び座板(14)に要した厚みが、樹
脂の厚みに置き換わるので、固体電解コンデンサにおい
て、コンデンサ素子(1)の下側部分の厚みを薄くするこ
とができる。さらに、これに併せてリード線(41)(42)が
短くなるので、リード線(41)(42)の等価直列抵抗への寄
与が低くなる。
れか一方を被覆する金属層(7)、又は、巻回部(2)表面
に、フッ素系、シリコン系等撥水性の樹脂によるコーテ
ィング層(8)を形成することにより、外殻(5)を透過し巻
回部(2)に侵入する水分を大幅に低減することができ、
該水分に起因したコンデンサ特性の変化が微小になる。
極端子板(61)及び陰極端子板(62)に加えて接合用補助部
(52)も設けられる。接合用補助部(52)は、これら端子板
(61)(62)と共に半田付け等によって実装基板と接合す
る。従って、耐振動性が要求される車載電子装置等にお
いて、固体電解コンセンサを実装基板により強固に固定
することができる。
詳述する。従来の固体電解コンデンサの同一又は類似の
構成については、同一符号で示す。図1は、本発明に係
る固体電解コンデンサの第1実施例の斜視図である。図
2は、図1のA−A線を含む平面にて同コンデンサを破
断した断面図である。コンデンサ素子(1)は、絶縁性樹
脂製(例えばエポキシ樹脂製)の外殻(5)に覆われてい
る。該外殻(5)は、略直方体状の形状をしており、下面
(リード線(41)(42)が位置する側の面)に設けられた窪
み部(51)に陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)が配
置されている。平坦な外殻(5)下面上に電極端子(61)(6
2)を直接配置せずに、このように窪み部(51)にこれら電
極端子(61)(62)を配置することにより、固体電解コンデ
ンサの高さをより低くすることができる。コンデンサ素
子(1)の陽極リード線(41)と陰極リード線(42)は、外殻
(5)を貫通して窪み部(52)の底面に至り、それぞれ陽極
電極端子(61)及び陰極電極端子(62)と接合している。
のようにして作製される。まず、図7に示すようなコン
デンサ素子(1)が作製される。該コンデンサ素子(1)の構
成については先に説明した通りである。なお、陽極箔(2
1)は、大面積の弁金属(本実施例ではアルミニウム)の箔
を酸化処理し、これを切断して作製されるので、切り口
表面には誘電体酸化被膜が形成されていない。ゆえに、
図7のようにコンデンサ素子(1)を作製した後に、陽極
箔(21)の切り口表面に誘電体酸化被膜を形成する処理が
なされる。そして、280℃での熱処理の後、希釈剤と
してn−ブチルアルコールを含む3,4−エチレンジオ
キシチオフェン及びp−トルエンスルホン酸鉄(III)の
混合溶液に浸漬して、陽極箔(21)と陰極箔(22)の間に導
電性ポリマー層が形成される。本実施例では、ポリチオ
フェン系の機能性高分子材からなるポリマー層で固体電
解質層を構成しているが、ポリピロール系又はポリアニ
リン系の機能性高分子材を用いてもよい。
1)及び陰極リード線(42)の先端から略中央付近をプレス
加工することにより、平板状の陽極電極端子(61)及び陰
極電極端子(62)を形成する。そして、射出成型によりエ
ポキシ樹脂製の外殻(5)をコンデンサ素子(1)を覆うよう
に形成する。射出成型の際に電極端子(61)(62)に付着し
た樹脂を容易に除去できるように、外殻(5)を形成する
前にこれら電極端子(61)(62)に剥離剤を塗布することが
好ましい。外殻(5)形成後、陽極電極端子(61)及び陰極
電極端子(62)の下端部を屈曲して、これらを外殻(5)下
面の窪み部(51)に配置する。
び陰極電極端子(62)を形成した後に、コンデンサ素子
(1)を覆う外殻(5)を形成しているが、外殻(5)を形成し
た後に、陽極リード線(41)及び陰極リード線(42)をプレ
ス加工して陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)を形
成してもよい。また、別個独立に陽極電極端子(61)及び
陰極電極端子(62)を形成して、溶接等によりこれらを陽
極リード線(41)及び陰極リード線(42)と接合してもよ
い。
コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の側面及び上面を金属層
(7)で覆った第2実施例の断面図である。金属層(7)は、
例えば、金属製のペーストを塗ることにより、又は金属
箔をコンデンサ素子(1)の側面及び上面に張り付けるな
どして形成することができる。本実施例では、コンデン
サ素子(1)に導電性ポリマー層を形成した後に、コンデ
ンサ素子(1)をアルミ製の有底筒状のケースに嵌め込む
ことにより金属層(7)を形成している。このケースの厚
さは、図7に示した金属製ケース(11)と同じであり、そ
の高さは、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の高さ(セパ
レータ(23)の幅)とほぼ同じである。
(2)の側面又は上面のいずれか一方のみに形成してもよ
い。また、コンデンサ素子(1)の巻回部(2)の下面にも形
成してよいが、この場合、下面に形成した金属層(7)と
アルミタブ端子(31)(32)は電気的に絶縁されている必要
がある。
コンデンサ素子(1)の巻回部(2)を樹脂コーティング層
(8)で覆った第3実施例の断面図である。巻回部(2)の表
面には、フッ素樹脂をスプレーにより塗布することによ
り薄い樹脂コーティング層(8)が形成されている。樹脂
コーティング層(8)は、コンデンサ素子(1)に水分が侵入
することを防止するために形成されるから、フッ素樹脂
やシリコン樹脂に代表される撥水性樹脂を用いるのが好
ましい。
の接合用補助部(52)が外殻(5)の下面に設けられた実施
例の斜視図である。接合用補助部(52)は、半田付け可能
な銅等の金属板、又はこのような金属で表面処理された
プラスチック製板等で構成されており、外殻(5)の下面
に埋設される。これらは、固体電解コンデンサを実装基
板に装着する際に、該基板上の(半田付け可能な金属で
形成された)接合部と半田付けされる。ゆえに、本実施
例の固体電解コンデンサは、計4カ所で実装基板と半田
付けされる。また、外殻(5)の下面に金属製のペースト
層を形成することにより接合用補助部(52)を設けてもよ
い。
段構造、すなわち、大きさの異なる直方体を積み重ねた
ような構造になっており、外殻(5)の下端部分が幅広に
(又は水平断面が他部分よりも大きく)なっている。この
ように外殻(5)を構成することにより、実装基板と接合
される電極端子板(61)(62)や接合用補助部(52)の面積を
増加させて、より安定に固体電解コンデンサを実装基板
に固定することができる。
な実施例について説明する。従来型の固体電解コンデン
サ、及び上記実施例の固体電解コンデンサを試作及び試
験した結果を表1に示す。試作した全ての固体電解コン
デンサは、定格電圧が4Vであり、静電容量が150μ
Fである。コンデンサ素子(1)の直径は6.3mmであ
る。なお、表1の最左列に記載してある固体電解コンデ
ンサの各構成要素の厚さ(h1〜h9)は、図2乃至4、及び
図8に示してある。表1によれば、固体電解コンデンサ
の高さは、従来型では5.7mmであるが、本発明の実施
例では3.7mmである。本発明により、およそ30%
以上の固体電解コンデンサの低背化が達成されたことに
なる。なお、樹脂コーティング層(8)の厚さは、表1に
記載した構成要素の厚さと比較して極めて薄いから、実
施例3の固体電解コンデンサの高さの測定において無視
している。
温度60℃、湿度90%の雰囲気に、1000時間放置
することにより行った。そして、試験前の静電容量に対
する試験後の静電容量の変化率を求めた。第1実施例の
静電容量は、外殻(5)を透過してコンデンサ素子(1)に至
った水分によって試験後に10%増加しているが、第2
実施例及び第3実施例では、コンデンサ素子(1)と外殻
(5)の間に、アルミニウムによる金属層(7)又はフッ素樹
脂による樹脂コーティング(8)層が介在しているので、
静電容量の変化率は、従来(+0.5%)と比較して遜
色のない値(+2%)になっている。
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
の斜視図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
解コンデンサの斜視図である。
係る固体電解コンデンサの斜視図である。
は、様々な電子機器に使用されており、これら電子機器
内の実装基板に装着されている。ノート型パソコンや携
帯型情報端末(PDA)等の小型化及び薄型化が進展し
ている電子機器においては、実装基板の高密度化及び低
背化が要求されており、これに伴って固体電解コンデン
サにも小型化及び低背化が要求されている。よって、こ
の要求を満たすために、上記のような従来の固体電解コ
ンデンサにおいては、封口ゴム(12)及び座板(14)の厚み
を小さくするすることで小型化及び低背化を図ることが
考えられる。コンデンサ素子(1)の形状は固体電解コン
デンサの電気的特性に直接関係するから、所定の特性を
保ちつつ該形状を変更するのは困難だからである。
サは、コンデンサ素子(1)と、該コンデンサ素子(1)を被
覆する絶縁性樹脂製の外殻(5)とを具える固体電解コン
デンサであって、コンデンサ素子(1)は、表面に誘電体
酸化皮膜が形成された弁金属製の陽極箔(21)と、陰極箔
(22)と、これら箔(21)(22)の間に介在させたセパレータ
(23)とを巻回して構成されると共に、これら箔(21)(22)
の間に導電性ポリマー層が形成された巻回部(2)を具
え、陽極箔(21)と電気的に接続された陽極リード線(41)
と、陰極箔(22)と電気的に接続された陰極リード線(42)
とが、巻回部(2)下面から延出すると共に外殻(5)を貫通
し、外殻(5)下面に配置される陽極電極端子(61)及び陰
極電極端子(62)とそれぞれ接合している。
上記構成に加えて、コンデンサ素子(1)は、巻回部(2)側
面又は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層
(7)を具える。又は、巻回部(2)表面には、フッ素系、シ
リコン系等の撥水性の樹脂によるコーティング層(8)が
形成されている。さらに、本発明の固体電解コンデンサ
は、外殻(5)下面には、実装基板と接合する金属製の接
合用補助部(52)(52)が設けられている。
詳述する。従来の固体電解コンデンサの同一又は類似の
構成については、同一符号で示す。図1は、本発明に係
る固体電解コンデンサの第1実施例の斜視図である。図
2は、図1のA−A線を含む平面にて同コンデンサを破
断した断面図である。コンデンサ素子(1)は、絶縁性樹
脂製(例えばエポキシ樹脂製)の外殻(5)に覆われてい
る。該外殻(5)は、略直方体状の形状をしており、下面
(リード線(41)(42)が位置する側の面)に設けられた窪
み部(51)(51)に陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)
が配置されている。平坦な外殻(5)下面上に電極端子(6
1)(62)を直接配置せずに、このように窪み部(51)(51)に
これら電極端子(61)(62)を配置することにより、固体電
解コンデンサの高さをより低くすることができる。コン
デンサ素子(1)の陽極リード線(41)と陰極リード線(42)
は、外殻(5)を貫通して窪み部(51)(51)の底面に至り、
それぞれ陽極電極端子(61)及び陰極電極端子(62)と接合
している。
1)及び陰極リード線(42)の先端から略中央付近をプレス
加工することにより、平板状の陽極電極端子(61)及び陰
極電極端子(62)を形成する。そして、射出成型によりエ
ポキシ樹脂製の外殻(5)をコンデンサ素子(1)を覆うよう
に形成する。射出成型の際に電極端子(61)(62)に付着し
た樹脂を容易に除去できるように、外殻(5)を形成する
前にこれら電極端子(61)(62)に剥離剤を塗布することが
好ましい。外殻(5)形成後、陽極電極端子(61)及び陰極
電極端子(62)の下端部を屈曲して、これらを外殻(5)下
面の窪み部(51)(51)に配置する。
の接合用補助部(52)(52)が外殻(5)の下面に設けられた
実施例の斜視図である。接合用補助部(52)(52)は、半田
付け可能な銅等の金属板、又はこのような金属で表面処
理されたプラスチック製板等で構成されており、外殻
(5)の下面に埋設される。これらは、固体電解コンデン
サを実装基板に装着する際に、該基板上の(半田付け可
能な金属で形成された)接合部と半田付けされる。ゆえ
に、本実施例の固体電解コンデンサは、計4カ所で実装
基板と半田付けされる。また、外殻(5)の下面に金属製
のペースト層を形成することにより接合用補助部(52)(5
2)を設けてもよい。
段構造、すなわち、大きさの異なる直方体を積み重ねた
ような構造になっており、外殻(5)の下端部分が幅広に
(又は水平断面が他部分よりも大きく)なっている。この
ように外殻(5)を構成することにより、実装基板と接合
される電極端子(61)(62)や接合用補助部(52)(52)の面積
を増加させて、より安定に固体電解コンデンサを実装基
板に固定することができる。
な実施例について説明する。従来型の固体電解コンデン
サ、及び上記実施例の固体電解コンデンサを試作及び試
験した結果を表1に示す。試作した全ての固体電解コン
デンサは、定格電圧が4Vであり、静電容量が150μ
Fである。コンデンサ素子(1)の直径は6.3mmであ
る。なお、表1の最左列に記載してある固体電解コンデ
ンサの各構成要素の厚さ(h1〜h9)は、図2乃至4、及び
図8に示してある。表1によれば、固体電解コンデンサ
の高さは、従来型では5.7mmであるが、本発明の実施
例では3.7mmである。本発明により、およそ30%
以上の固体電解コンデンサの低背化が達成されたことに
なる。なお、樹脂コーティング層(8)の厚さは、表1に
記載した構成要素の厚さと比較して極めて薄いから、第
3実施例の固体電解コンデンサの高さの測定において無
視している。
Claims (4)
- 【請求項1】 コンデンサ素子(1)と、該コンデンサ素
子(1)を被覆する絶縁性樹脂製の外殻(5)とを具える固体
電解コンデンサであって、 コンデンサ素子(1)は、表面に誘電体酸化皮膜が形成さ
れた弁金属製の陽極箔(21)と、陰極箔(22)と、これら箔
(21)(22)の間に介在させたセパレータ(23)とを巻回して
構成されると共に、これら箔(21)(22)の間に導電性高分
子ポリマー層が形成された巻回部(2)を具え、 陽極箔(21)の導電性部分と電気的に接続された陽極リー
ド線(41)と、陰極箔(22)と電気的に接続された陰極リー
ド線(42)とが、巻回部(2)下面から延出すると共に外殻
(5)を貫通し、外殻(5)下面に配置される陽極端子板(61)
及び陰極端子板(62)とそれぞれ接合している固体電解コ
ンデンサ。 - 【請求項2】 コンデンサ素子(1)は、巻回部(2)側面又
は上面の少なくともいずれか一方を被覆する金属層(7)
を具える請求項1に記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項3】 コンデンサ素子(1)は、フッ素系、シリ
コン系等の撥水性樹脂によるコーティング層(8)が巻回
部(2)表面に形成されている請求項1に記載の固体電解
コンデンサ。 - 【請求項4】 外殻(5)下面には、実装基板と接合する
金属製の接合用補助部(52)が設けられている請求項1乃
至3のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
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