JP2006310573A

JP2006310573A - ヒューズ入りタンタルコンデンサ

Info

Publication number: JP2006310573A
Application number: JP2005131775A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Niki; 正俊仁木
Original assignee: Matsuo Electric Co Ltd
Current assignee: Matsuo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】１つのヒューズとを温度ヒューズと電流ヒューズとして機能させる。
【解決手段】タンタルコンデンサ素子２の陽極引き出し線４が陽極端子８に結合され、陰極層６がヒューズ１２を介して陰極端子１０に結合されている。ヒューズ１２は、部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有し、その抵抗値が１ミリオーム以上であって、１５０ミリオーム以下に選択されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒューズ入りタンタルコンデンサに関し、特にヒューズが温度ヒューズ及び電流ヒューズとして機能するものに関する。

従来、固体電解コンデンサには、例えば特許文献１に開示されているように、温度ヒューズと電流ヒューズとを内蔵させたものがある。この文献１に開示されている固体電解コンデンサでは、タンタル固体電解コンデンサの陰極層と陰極リード端子との間に温度ヒューズ線で接続し、この陰極リードと電気的に結合されている別のリード端子とタンタル固体電解コンデンサの陰極層とを過電流ヒューズで接続したものである。

特開平０６−０４５２０８号公報

このように構成されたタンタル固体電解コンデンサでは、１つの固体電解コンデンサ中に温度ヒューズと電流ヒューズとが内蔵されているので、固体電解コンデンサをプリント基板に実装すると、この固体電解コンデンサが電流ヒューズとしても機能するので、別途電流ヒューズ素子をプリント基板等に実装する必要が無くなる。しかし、このタンタル固体電解コンデンサでは、温度ヒューズと電流ヒューズとを１つの固体電解コンデンサ中に内蔵する必要があり、その製造が面倒であった。

本発明は、固体電解コンデンサに内蔵されたヒューズが温度ヒューズとしても電流ヒューズとしても機能するように構成し、電流ヒューズ及び温度ヒューズとして機能しつつ、その製造が容易となるタンタル固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

本発明の一態様によるタンタル固体電解コンデンサは、陽極と陰極とを有するタンタルコンデンサ素子を有している。前記陽極に陽極端子が接続され、前記陰極にヒューズを介して陰極端子が接続されている。前記ヒューズは、部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有し、その抵抗値が１ミリオーム以上であって、１５０ミリオーム以下のものが使用されている。

本発明の他の態様のタンタル固体電解コンデンサは、上記態様のタンタル固体電解コンデンサと同様に、タンタルコンデンサ素子と、陽極端子と、陰極端子と、ヒューズとを、
具備している。前記ヒューズは、部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有し、縦断面面積が０．００２６平方ミリ以上であって０．２平方ミリ以下である。

上記の両態様において、前記ヒューズを鉛フリーの材質によって構成することができる。

上記両態様におけるヒューズ材としては、例えばＡｕ−Ｓｎ合金（Ｓｎ：２０％）やＡｕ−Ｇｅ合金（Ｇｅ：１２％）を使用することができる。ヒューズは、箔または線材に加工することができる。

これら両態様では、上記のヒューズ材が部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有するので、タンタルコンデンサ素子が短絡した場合、その発熱によってタンタルコンデンサ素子が発火する前に、ヒューズが溶融し、電流を遮断する。即ち、温度ヒューズとして機能する。さらに、上記のように縦断面積または抵抗値を設定することによって、タンタルコンデンサ素子が短絡し、電流が流れた場合、ヒューズ自身の自己発熱によって、タンタルコンデンサ素子が発火する前にヒューズが溶断する。即ち、電流ヒューズとして機能する。

単に電流ヒューズとして機能させることだけを考えれば、ヒューズ材としては、融点の高い材料を使用し、ヒューズ材の抵抗値を適切に選択すればよい。しかし、温度ヒューズとしても機能させることを考えると、融点は、タンタルコンデンサ素子が発火する温度よりも低い融点を持つ材料を選択する必要がある。

しかも、電流ヒューズとして機能させる場合、上述したように抵抗値を適切に選択したとしても、その値が余りにも大きいと、タンタルコンデンサ素子のＥＳＲ（等価直列抵抗値）が大きくなり、コンデンサとして性能を損なってしまう。また、タンタルコンデンサ素子への充放電においてヒューズが溶断してはならない。従って、ヒューズの抵抗値の上限にも自ずと限界がある。

温度ヒューズとして機能させる場合、ヒューズ材の抵抗値が小さすぎると、タンタルコンデンサ素子のＥＳＲへのヒューズ材の影響は小さくなる。しかし、ヒューズ材の抵抗値を小さくするには、ヒューズ材の縦断面積を大きくするか、ヒューズ材の長さを短くするか、ヒューズ材の固有抵抗値を小さくするかのいずれかである。しかし、タンタルコンデンサ素子にヒューズを内蔵させる場合には、様々な制約上、実際には縦断面積を大きくすることしか選択肢はない。そして、縦断面積を大きくすると、可溶体としてのヒューズの体積を大きくすることになるので、温度ヒューズとして機能させるときに、ヒューズ溶断に時間がかかるようになり、温度ヒューズとしての機能を損なう。従って、ヒューズの抵抗値の下限も存在する。

以上のことから、種々の実験の結果、この発明では、抵抗値または縦断面積を上記のように設定し、温度ヒューズとしても電流ヒューズとしても、１つのヒューズが機能するように構成した。

以上のように、本発明によれば、１つのヒューズを温度ヒューズとしても電流ヒューズとしても機能させることができるので、両ヒューズ機能を備えた固体電解コンデンサの製造を容易にすることができる。

本発明の１実施形態のタンタル固体電解コンデンサは、図１に示すようにタンタルコンデンサ素子２を有している。このタンタルコンデンサ素子２は、例えば直方体状に形成され、その一方の端面から陽極引き出し線４が突出し、この陽極引き出し線４が突出している端面以外の全ての面に陰極層６が形成された、公知のものである。

陽極引き出し線４が引き出されている端面側に、側面形状が倒立させた概略Ｕ字状の陽極端子８が配置されている。この陽極端子８に陽極引き出し線４が溶接等によって電気的及び機械的に結合されている。

コンデンサ素子２を挟んで陽極端子８と対向するように陰極端子１０が配置されている。陰極端子１０も側面形状が倒立させた概略Ｕ字状のものである。この陰極端子１０にヒューズ１２の一端が電気的及び機械的に結合され、他端が導電性塗料１４を介して陰極層６に電気的及び機械的に結合されている。

陽極端子８及び陰極端子１０の下面及び側面が露出するように、コンデンサ素子２、陽極引き出し線４及びヒューズ１２の全て並びに陽極端子８及び陰極端子１０の一部が内部に埋没するように合成樹脂による外装１６が設けられている。

ヒューズ１２は、はんだフリーの材料、例えばＡｕ・Ｓｎ系の材料、具体的には８０％Ａｕ−２０％Ｓｎ（抵抗率１８．９＊１０^−６Ωｃｍ）が使用されており、箔状または線状のものが使用されている。

ここで、ヒューズ１２として（１）縦断面積を０．００２６平方ｍｍ、長さを１．８ｍｍ、抵抗値を０．１２９Ω、（２）縦断面積を０．００７９平方ミリ、長さを２．４ｍｍ、抵抗値を０．０５８Ω、（３）縦断面積を０．２平方ミリ、長さを１．１ｍｍ、抵抗値を０．００１Ωとした場合の溶断特性を測定した。なお、縦断面積は、図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面の面積を示し、長さは図１にＬで示してある。

温度ヒューズとしての性能は、１．５Ａの電流を流して溶断するまでの時間を測定し、電流ヒューズとしての性能は、５Ａの電流を流して溶断するまでの時間を測定した。（１）の場合、１．５Ａの電流を流すと０．０２７秒で、５Ａの電流を流すと０．００６秒で、（２）の場合、１．５Ａの電流を流すと９．６３８秒で、５Ａの電流を流すと０．０８７秒で、（３）の場合、１．５Ａの電流を流すと４２．０秒で、５Ａの電流を流すと０．６２０秒で、それぞれ溶断した。これら溶断時間であれば、それぞれ温度ヒューズとして、電流ヒューズとして充分な性能である。なお、これらの測定は、定格３５Ｖの３．３μＦのタンタルコンデンサを図１のように構成し、２０個の平均をとっている。

このように、縦断面積を０．００２６乃至０．２平方ミリで、抵抗値を０．１２９Ω乃至０．００１Ωとすることによって、温度ヒューズとしても電流ヒューズとしても使用することが可能である。しかも、ヒューズ材として鉛フリーのＡｕ−Ｓｎを使用しているので、環境に悪影響を与えることもない。

上記の実施の形態では、ヒューズ材としてＡｕ−Ｓｎ合金を使用したが、これに限ったものではなく、例えばＡｕ−Ｇｅ合金（Ｇｅ：２０％）を使用することもできるし、他の合金材を使用することもできる。

本発明の１実施形態のタンタル固体電解コンデンサの縦断面図である。

符号の説明

２タンタル固体電解素子
４陽極引き出し線
６陰極層
８陽極端子
１０陰極端子
１２ヒューズ

Claims

陽極と陰極とを有するタンタルコンデンサ素子と、
前記陽極に接続された陽極端子と、
前記陰極にヒューズを介して接続された陰極端子とを、
具備し、前記ヒューズは、部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有し、その抵抗値が１ミリオーム以上であって、１５０ミリオーム以下であるヒューズ入りタンタル固体電解コンデンサ。
陽極と陰極とを有するタンタルコンデンサ素子と、
前記陽極に接続された陽極端子と、
前記陰極にヒューズを介して接続された陰極端子とを、
具備し、前記ヒューズは、部品をはんだ付けする際の最大温度以上であって前記タンタルコンデンサ素子の発火温度よりも低い融点を有し、縦断面面積が０．００２６平方ミリ以上であって０．２平方ミリ以下であるヒューズ入りタンタル固体電解コンデンサ。
請求項１または２記載のヒューズ入りタンタルコンデンサにおいて、前記ヒューズが鉛フリーの材質によって構成されているヒューズ入りタンタル固体電解コンデンサ。