JP2008252010A - Electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等、電解コンデンサのインダクタンスの低減に関し、特に、コンデンサ素子のリード端子部や、コンデンサ素子に接続される外部端子部の引出し又は配置構造に関する。
The present invention relates to a reduction in inductance of an electrolytic capacitor such as a solid electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, and more particularly to a lead terminal portion of a capacitor element or a lead-out or arrangement structure of an external terminal portion connected to the capacitor element.
コンピュータやコンピュータを搭載した各種のディジタル機器では、駆動周波数が高速化されているとともに、駆動電圧が低減化され、駆動電流が増大している。ディジタル処理の心臓部を司るプロセッサでは、高速化とともに駆動電圧が低減されている。プロセッサに対する高精度な電力供給源には、DC−DCコンバータで構成される電圧制御モジュール(VRM)が使用されている。プロセッサの低電圧化は、その動作保証電圧範囲を狭小化している。また、プロセッサに対する負荷電流は非常に高速で変化するため、VRMの出力側に負荷コンデンサを設置し、プロセッサ側の負荷変動に対応させている。負荷コンデンサには、電解コンデンサが用いられており、斯かる電解コンデンサには、低損失化を図るため、等価直列抵抗(ESR) の低減、大電流化と高速化に対応し、また、di/dtが大きくなっているので、等価直列インダクタンス(ESL) も小さくすること等が要求されている。 In computers and various digital devices equipped with computers, the drive frequency is increased, the drive voltage is reduced, and the drive current is increased. In the processor that controls the heart of digital processing, the driving voltage is reduced as the speed increases. A voltage control module (VRM) composed of a DC-DC converter is used as a highly accurate power supply source for the processor. Lowering the voltage of the processor narrows its guaranteed operating voltage range. In addition, since the load current for the processor changes at a very high speed, a load capacitor is provided on the output side of the VRM to cope with the load fluctuation on the processor side. As the load capacitor, an electrolytic capacitor is used. In order to reduce the loss, the electrolytic capacitor corresponds to a reduction in equivalent series resistance (ESR), a large current and a high speed, and di / Since dt is increased, it is required to reduce the equivalent series inductance (ESL).
このような電解コンデンサ等に関するESL技術に関し、特許文献1には、2枚の電極箔の箔全長の1/4と3/4の位置にリードを接続し、異極端子同士を絶縁スリーブを介して対面させた状態で素子を巻回する巻回型コンデンサが開示されている。また、特許文献2には、端子と補助端子を各電極箔に接続し、巻回してから同極の端子又は補助端子を接続する構成が開示されている(図3、図5、図6)。
With regard to ESL technology relating to such electrolytic capacitors,
また、特許文献3には、陽極箔及び陰極箔それぞれに複数の引出端子が取り付けられ、これら箔を巻回した後、それぞれの極の引出端子の素子外周近傍にある引出端子を折り曲げ、内側の引出端子に接続することが開示されている(図5)。
Further, in
また、特許文献4には、陽極および陰極側リード端子の数がそれぞれ2〜4の端子構成とした巻回型電解コンデンサが開示されている(図2、3)。
ところで、特許文献1に記載されているリードの配設位置では、その図4及び図5に示すように、素子端面に複数のリード箔を隣接して引き出した素子が開示されているにすぎないし、このような引き出し箔の構造では、その引き出し箔部分でのESLの低減を図ることができないし、リードを引き回す分だけ磁界の影響を受け、ESLを上昇させることになる。
By the way, in the lead arrangement position described in
特許文献2には補助端子と引き出し端子を素子内で接続する構造を開示したにすぎず、実質的な引き出し端子部は2端子構成であって、このような引き出し端子部では、ESLの低減を図ることができない。
特許文献3には、電極箔を並列に接続する構造であって、しかも、素子内側の引き出し端子(+と−)間が近いので磁界が小さくなり、電極箔側でのESLの低下が図られているが、素子外のリード部側でのESLを低下することはできない。
また、特許文献4には、端子数を増やすことで、並列効果によりESR、ESLの低減を図ることが開示されているが、同極側の端子を対角線上に配置すると、並列化のために同極の端子間を接続する場合、接続線や基板上の接続パターンを交差させなければならず、このような配線形態をとると、接続側でESLを増大させるおそれがある。
ところで、電解コンデンサやそのコンデンサ素子のESLは、素子からリード部を引き出す引出し端子部分が支配的であり、最も顕著である。電極箔部分では陽極箔及び陰極箔に逆方向に電流が流れるので、各箔に磁界が発生しても、互いに打ち消し合いが起こるので、ESLを増大させることはないし、他の電流経路においても同様である。引出し端子部分には、陽極側、陰極側のそれぞれに電流が流れるので、その配置等によってESLに影響を及ぼすことが確認されている。 By the way, the ESL of the electrolytic capacitor and its capacitor element is most noticeable because the lead-out terminal portion that leads out the lead portion from the element is dominant. In the electrode foil portion, current flows in the opposite direction to the anode foil and the cathode foil. Therefore, even if a magnetic field is generated in each foil, they cancel each other, so that ESL is not increased, and the same applies to other current paths. It is. Since currents flow through the lead terminal portion on the anode side and the cathode side, it has been confirmed that the arrangement influences the ESL.
そして、プロセッサの大電流化や高速化に伴い、VRMの負荷コンデンサとして用いられる電解コンデンサにあっては、ESLの低減が強く求められているのである。 With the increase in current and speed of the processor, there is a strong demand for reduction in ESL in electrolytic capacitors used as load capacitors for VRMs.
そこで、本発明の目的は、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等の電解コンデンサに関し、低インダクタンス化を図ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to reduce the inductance of electrolytic capacitors such as solid electrolytic capacitors and electric double layer capacitors.
上記目的を達成するため、本発明では、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等の電解コンデンサに関し、コンデンサ素子の陽極側又は陰極側の電極箔に接続されて素子端面から引き出され、かつ同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数のリード端子部に発生する磁界を同極側の前記リード端子部間で相殺させる構造であり、ケースを封口する封口部材又は前記ケースに設置された前記コンデンサ素子に接続されるとともに、同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数の外部端子部の同極同士間で磁界を相殺させた構造により、リード端子部又は外部端子部での低インダクタンス化を実現している。 In order to achieve the above object, the present invention relates to an electrolytic capacitor such as a solid electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, and is connected to the electrode foil on the anode side or the cathode side of the capacitor element and is drawn out from the end face of the element, and the same polarity side The magnetic field generated in each of the plurality of lead terminal portions arranged adjacent to each other is canceled between the lead terminal portions on the same polarity side, and the sealing member for sealing the case or the capacitor element installed in the case In addition to being connected, the structure that offsets the magnetic field between the same polarity of each of the plurality of external terminal portions arranged with the same polarity side adjacent to each other realizes low inductance at the lead terminal portion or the external terminal portion. Yes.
そこで、上記目的を達成するため、本発明の第1の側面は、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等の電解コンデンサであって、陽極側及び陰極側の電極箔を備えるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の陽極側又は陰極側の電極箔に接続されて素子端面から引き出され、かつ同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数のリード端子部とを備え、前記リード端子部に発生する磁界を同極側の前記リード端子部間で相殺させる構造である。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。 Accordingly, in order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is an electrolytic capacitor such as a solid electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, and includes a capacitor element including electrode foils on the anode side and the cathode side, and the capacitor A plurality of lead terminal portions connected to electrode foils on the anode side or the cathode side of the device and drawn out from the end face of the device and arranged with the same polarity side adjacent to each other, and the magnetic fields generated in the lead terminal portions are the same. This is a structure that cancels between the lead terminal portions on the pole side. With such a configuration, the above object can be achieved.
上記目的を達成するためには、上記電解コンデンサにおいて、好ましくは、同極側の前記リード端子部間の距離が隣接する異極側のリード端子部間の距離より大きい構成としてもよいし、陽極側及び陰極側の第1のリード端子部を隣接して設置し、陽極側の前記第1のリード端子部側に陽極側の第2のリード端子部を設置し、陰極側の前記第1のリード端子部側に陰極側の第2のリード端子部を設置し、これら第1及び第2のリード端子部を前記素子端面に直線状に一列に配置した構成としてもよい。斯かる構成により、上記目的を達成している。 In order to achieve the above object, in the electrolytic capacitor, preferably, the distance between the lead terminal portions on the same polarity side may be larger than the distance between the adjacent lead terminal portions on the different polarity side, or the anode Side first and cathode side first lead terminal portions are disposed adjacent to each other, an anode side second lead terminal portion is disposed on the anode side first lead terminal portion side, and the cathode side first lead terminal portion is disposed. A second lead terminal portion on the cathode side may be provided on the lead terminal portion side, and the first and second lead terminal portions may be arranged in a straight line on the element end face. With such a configuration, the above object is achieved.
上記目的を達成するため、本発明の第2の側面は、固体電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等の電解コンデンサであって、コンデンサ素子を封入したケースと、前記ケースを封口する封口部材又は前記ケースに設置された前記コンデンサ素子に接続されるとともに、陽極側又は陰極側の同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数の外部端子部とを備え、前記外部端子部の同極同士間で磁界を相殺させた構成である。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。 In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention is an electrolytic capacitor such as a solid electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, in which a capacitor element is enclosed, and a sealing member that seals the case or the case And a plurality of external terminal portions arranged adjacent to the same polarity side of the anode side or the cathode side, and a magnetic field between the same polarity of the external terminal portions. The configuration is offset. With such a configuration, the above object can be achieved.
上記目的を達成するためには、上記電解コンデンサにおいて、好ましくは、同極側の前記外部端子部間の距離が隣接する異極側の外部端子部間の距離より大きい構成としてもよく、また、陽極側及び陰極側の第1の外部端子部を隣接して設置し、陽極側の前記第1の外部端子部側に陽極側の第2の外部端子部を設置し、陰極側の前記第1の外部端子部側に陰極側の第2の外部端子部を設置し、これら第1及び第2の外部端子部を前記素子端面に直線状に一列に配置した構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成することができる。 In order to achieve the above object, in the electrolytic capacitor, preferably, the distance between the external terminal parts on the same polarity side may be larger than the distance between adjacent external terminal parts on the different polarity side, The first external terminal portion on the anode side and the cathode side are installed adjacent to each other, the second external terminal portion on the anode side is installed on the first external terminal portion side on the anode side, and the first external terminal portion on the cathode side is installed. A second external terminal portion on the cathode side may be installed on the external terminal portion side, and the first and second external terminal portions may be arranged in a straight line on the element end face. The above object can also be achieved by such a configuration.
上記目的を達成するためには、上記電解コンデンサにおいて、好ましくは、チオフェン又はその誘導体を前記コンデンサ素子内で化学重合させた固体電解質を用いてもよく、また、前記チオフェン誘導体が3,4−エチレンジオキシチオフェンである構成としてもよく、また、前記固体電解質がTCNQ錯体である構成としてもよく、前記封口部材が気密性樹脂である構成としてもよい。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。 In order to achieve the above object, in the electrolytic capacitor, preferably, a solid electrolyte obtained by chemically polymerizing thiophene or a derivative thereof in the capacitor element may be used, and the thiophene derivative is 3,4-ethylene. The structure may be dioxythiophene, the solid electrolyte may be a TCNQ complex, or the sealing member may be an airtight resin. With such a configuration, the above object can be achieved.
本発明によれば、次の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) コンデンサ素子から引き出されたリード端子部に発生する磁界を同極側のリード端子部間で相殺させ、リード端子部での低インダクタンス化を図ることができる。 (1) The magnetic field generated in the lead terminal portion drawn out from the capacitor element is canceled between the lead terminal portions on the same polarity side, so that the inductance at the lead terminal portion can be reduced.
(2) コンデンサ素子を封入する封口部材又はケースに設置された外部端子部に発生する磁界を同極側の外部端子部間で相殺させ、外部端子部での低インダクタンス化を図ることができる。 (2) The magnetic field generated in the sealing member enclosing the capacitor element or the external terminal portion installed in the case is canceled between the external terminal portions on the same polarity side, and the inductance at the external terminal portion can be reduced.
(3) このような電解コンデンサを用いれば、コンピュータやコンピュータを搭載した各種のディジタル機器では、駆動周波数が高速化されているとともに、駆動電圧が低減化され、駆動電流の増大に対し、低損失化に寄与することができる。
(3) If such an electrolytic capacitor is used, the drive frequency is increased in the computer and various digital devices equipped with the computer, and the drive voltage is reduced. It can contribute to the conversion.
〔第1の実施の形態〕 [First Embodiment]
第1の実施の形態に係る電解コンデンサについて、図1、図2、図3及び図4を参照する。図1は、電解コンデンサの一例を示す分解斜視図、図2は、コンデンサ素子の素子端面を示す図、図3は、電解コンデンサの封口部分を示す断面図、図4は、封口面部から見た電解コンデンサを示す図である。 The electrolytic capacitor according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 1 is an exploded perspective view showing an example of an electrolytic capacitor, FIG. 2 is a diagram showing an element end face of the capacitor element, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a sealing portion of the electrolytic capacitor, and FIG. 4 is seen from the sealing face portion. It is a figure which shows an electrolytic capacitor.
この電解コンデンサ2は、図1に示すように、コンデンサ素子4、外装ケース6及び封口部材8を備えている。コンデンサ素子4は円筒状の巻回素子であって、外周部には保持テープ9が巻回され、コンデンサ素子4の素子端面10には、複数のリード端子部又は陽極側の第1及び第2のリード端子部として内部リード部121、122、陰極側の第1及び第2のリード端子部として内部リード部141、142が引き出され、複数の外部端子部又は陽極側の第1及び第2の外部端子部として、内部リード部121、122にはそれぞれ外部リード部161、162が接続され、複数の外部端子部又は陰極側の第1及び第2の外部端子部として、内部リード部141、142にはそれぞれ外部リード部181、182が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
内部リード部121、122、141、142について、図2を参照すると、コンデンサ素子4の素子端面10の中心には中空状の巻き芯部20が形成されており、この巻き芯部20を挟んで、図中左右に陽極側の内部リード部121、122及び陰極側の内部リード部141、142が、巻き芯部20を中心に素子端面10の直径方向に一列に配置されている。図中、23は、内部リード部121、122、141、142が直線状に配列されていることを表す仮想線である。
Referring to FIG. 2 for the
これら内部リード部121、122、141、142の素子端面10上の配置関係について、内部リード部121、141の中心間距離をR1、内部リード部121、122又は内部リード部141、142の中心間距離をR2、内部リード部122、142の中心間距離をR3、コンデンサ素子4の直径をR4とすれば、R1≦R2<R3<R4の関係にある。
Regarding the positional relationship on the
外装ケース6は例えば、アルミニウム板等の成形体である円筒状の容器であって、コンデンサ素子4を収納可能な容積を備えており、図3に示すように、開口部22は封口部材8で封止される。封口部材8は例えば、ゴム等の弾性を備えた気密性樹脂で形成されている。この封口部材8には、リード端子部に応じて複数のリード貫通孔24が一列に配列されて形成されている。
The
コンデンサ素子4及び封口部材8は、リード貫通孔24に内部リード部121、122、141、142及び外部リード部161、162、181、182を貫通させて一体化されて外装ケース6に挿入され、外装ケース6は、加締め処理と、開口部22側のカーリング処理により封止されている。
The
従って、電解コンデンサ2の封口部材8には、図4に示すように、外部リード部161、162、181、182が、封口部材8の直径方向に一列(仮想線23上)に配置されている。外部リード部161、181の中心間距離は内部リード部121、141と同様にR1、外部リード部161、162又は外部リード部181、182の中心間距離は、内部リード部121、122又は内部リード部141、142と同様にR2、外部リード部162、182の中心間距離は内部リード部122、142と同様にR3であり、外装ケース6の直径をR5とすれば、R1≦R2<R3<R5の関係にある。
Therefore, as shown in FIG. 4, the
コンデンサ素子4について、図5を参照する。図5は、コンデンサ素子の分解状態(又は、製造途上のコンデンサ素子)を示す図である。図5において、図1と同一部分には、同一符号を付してある。
The
コンデンサ素子4は、陽極箔26と陰極箔28とをセパレータ30、32を介在させて巻回したものであって、陽極箔26は、タンタルやアルミニウム等の弁金属の箔にエッチングの後、化成皮膜を形成したものであり、陰極箔28は、陽極箔26と同様の箔にエッチングした箔である。セパレータ30、32は、陽極箔26と陰極箔28との間に介在させる電解紙である。このコンデンサ素子4には、チオフェン又はその誘導体をコンデンサ素子4内で化学重合させた固体電解質が含浸されている。チオフェン誘導体は、3,4−エチレンジオキシチオフェンで構成してもよいし、固体電解質はTCNQ錯体で構成してもよい。これらの固体電解質はコンデンサ素子4の低ESRに寄与する。
The
コンデンサ素子4の素子端面10は、陽極箔26と陰極箔28との絶縁のため、陽極箔26及び陰極箔28よりセパレータ30、32の幅が広いので、セパレータ30、32の縁部によって形成されている。
The
このように構成された電解コンデンサ2について、その等価回路は、図6に示すよう構成される。この等価回路から明らかなように、電解コンデンサ2は、単一の陽極箔26に対して内部リード部121、122及び外部リード161、162、単一の陰極箔28に対して内部リード部141、142及び外部リード181、182を備えているので、陽極側2端子、陰極側2端子の4端子構成となっている。
An equivalent circuit of the
また、内部リード部121、122及び内部リード部141、142に電流iが流れると、図7に示すように、電流iを周回する磁界φが内部リード部121、122、141、142のそれぞれに発生する。等価直列インダクタンスESLは、本来の電流iと逆向きの起電力が端子内に起こる現象である。
Further, when a current i flows through the
内部リード部121、122、141、142のように、4端子配置とした場合には、内部リード部121、141間の領域D1では磁界φが強め合うのに対し、内部リード部121、122間の領域D2、内部リード部141、142間の領域D2の2か所では磁界φが互いに打ち消し合うことになり、領域D1で磁界φが強められても、2か所の領域D2で磁界φが弱められるので、引き出し端子部でのESLを小さくできる。
In the case of a four-terminal arrangement such as the internal
このようなESLの低減効果は、外部リード部161、162、181、182についても同様に、4端子配置としているので、外部リード部161、181間の領域D3では磁界φが強め合っても、外部リード部161、162間の領域D2、外部リード部181、182間の領域D2では磁界φが互いに打ち消し合い、2か所の領域D2で磁界φが弱められるので、引き出し端子部でのESLを小さくできる。
Such an ESL reduction effect is similarly provided for the
そして、上記実施の形態では、図2又は図4に示すように、R1<R2に設定されているので、磁界φを打ち消し合う領域D2が広くなり、強め合う領域D1、D3が狭くなっているので、よりESL低減効果が図られる。 In the above embodiment, as shown in FIG. 2 or 4, since R1 <R2, the region D2 that cancels the magnetic field φ is widened, and the regions D1 and D3 that are strengthened are narrowed. Therefore, the ESL reduction effect is further achieved.
また、内部リード部121及び外部リード161、内部リード部122及び外部リード162、内部リード部141及び外部リード181、内部リード部142及び外部リード182の各等価直列抵抗(ESR)をr1、r2、r3、r4とすれば、陽極側の内部リード121及び外部リード161と、内部リード122及び外部リード162とは並列関係であり、また、陰極側の内部リード141及び外部リード181と、内部リード142及び外部リード182とは並列関係であるので、陽極リード側のESRをΣRa、陰極リード側のESRをΣRkとすれば、
Σra=r1・r2/(r1+r2) ・・・(1)
Σrk=r3・r4/(r3+r4) ・・・(2)
となり、r1、r2、r3、r4をrと近似すれば、Σra=r/2、Σrk=r/2となり、並列化によりESRが低減される。
Further, the equivalent series resistance (ESR) of the internal
Σra = r1 / r2 / (r1 + r2) (1)
Σrk = r3 · r4 / (r3 + r4) (2)
If r1, r2, r3, and r4 are approximated with r, Σra = r / 2 and Σrk = r / 2, and ESR is reduced by parallelization.
また、内部リード部121及び外部リード161、内部リード部122及び外部リード162、内部リード部141及び外部リード181、内部リード部142及び外部リード182の各等価直列インダクタンス(ESL)をXL1、XL2、XL3、XL4とすれば、陽極側の内部リード121及び外部リード161と、内部リード122及び外部リード162とは並列関係であり、また、陰極側の内部リード141及び外部リード181と、内部リード142及び外部リード182とは並列関係であるので、陽極リード側のESLをΣXLa、陰極リード側のESLをΣXLkとすれば、
ΣXLa=XL1・XL2/(XL1+XL2) ・・・(3)
ΣXLk=XL3・XL4/(XL3+XL4) ・・・(4)
となり、XL1、XL2、XL3、XL4をXLと近似すれば、ΣXLa=XL/2、ΣXLk=XL/2となり、並列化によりESLが低減される。
Further, the equivalent series inductances (ESL) of the internal
ΣXLa = XL1 · XL2 / (XL1 + XL2) (3)
ΣXLk = XL3 · XL4 / (XL3 + XL4) (4)
If XL1, XL2, XL3, and XL4 are approximated to XL, ΣXLa = XL / 2 and ΣXLk = XL / 2, and ESL is reduced by parallelization.
このようなESLが低減された電解コンデンサ2によれば、マイクロプロセッサの大電流化・高速化が進むVRMの負荷コンデンサに使用し、その高効率化に寄与することができる。
According to such an
また、電解コンデンサ2が搭載される実装基板上のパターンの引き回しでのESLの上昇や、多層基板の使用等の基板設計の複雑化を伴ってESLが上昇する場合、電解コンデンサ2のESLの低減化は最も有効である。
In addition, when the ESL increases due to the increase in ESL due to the routing of the pattern on the mounting substrate on which the
〔第2の実施の形態〕 [Second Embodiment]
第2の実施の形態に係る電解コンデンサの製造方法について、図8を参照する。図8は、コンデンサ素子の電極箔及びセパレータの一例を示す図である。図8において、図1、図5と同一部分には同一符号を付してある。 FIG. 8 is referred to for the method for manufacturing the electrolytic capacitor according to the second embodiment. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an electrode foil and a separator of a capacitor element. In FIG. 8, the same parts as those in FIGS. 1 and 5 are denoted by the same reference numerals.
この電解コンデンサ2の製造方法には、リード端子部の接続工程、コンデンサ素子2の巻回工程、外装ケース6への封入工程等が含まれている。
The method for manufacturing the
(1) リード端子部の接続工程 (1) Lead terminal connection process
リード端子部として、内部リード部121と外部リード部161とを接続した引出し端子、内部リード部122と外部リード部162とを接続した引出し端子、内部リード部141と外部リード部181とを接続した引出し端子、内部リード部142と外部リード部182とを接続した引出し端子が形成される。
As lead terminal portions, a lead terminal connecting the
図8に示すように、既述の陽極箔26及び陰極箔28に複数のリード端子部として、内部リード部121、122、141、142が接続される。
As shown in FIG. 8,
(2) コンデンサ素子4の巻回工程等
(2)
コンデンサ素子4の巻回では、同一巻回軸上で陽極箔26と陰極箔28とセパレータ30、32とを交互に挟んで巻回し、保持テープ9で保持してコンデンサ素子4を形成する工程である。コンデンサ素子4には、チオフェン又はその誘導体をコンデンサ素子4内で化学重合させた固体電解質が含浸される。
In the winding of the
そして、コンデンサ素子4は外装ケース6に収納され、外装ケース6を封口部材8で封止し、電解コンデンサ2が得られる。
And the capacitor |
この電解コンデンサ2の製造方法には、コンデンサ素子4に対する引出し端子の接続工程において、図1、図2に示すように、内部リード部121、122、141、142を直線状に配列するための工程が含まれており、この工程には、陽極箔26及び陰極箔28に対するリード端子部の接続位置を、陽極箔26及び陰極箔28の巻回始端、巻回径に応じた間隔又は巻回終端の何れかの2以上を以て調整することが含まれている。
In the method of manufacturing the
具体的には、図8に示すように、コンデンサ素子4は、陽極箔26、陰極箔28及びセパレータ30、32で形成され、セパレータ30、32の厚みをd1、陰極箔28の厚みをd2、陽極箔26の厚みをd3とし、セパレータ30、32は共通に巻回始端部S1が設定されている。陽極側の外部リード部161と陰極側の外部リード部181との長さ又は陽極側26の外部リード部162と陰極側の外部リード部182との長さをL1、陽極側の外部リード部161、162間の長さ又は陰極側の外部リード部181、182間の長さをL2に設定する。また、セパレータ30、32の巻回始端部S1から陰極箔28の巻回始端部S2までの長さをL01、巻回始端部S2から外部リード部181までの長さをL02、陽極箔26の巻回始端部S3から外部リード部161までの長さをL03、陰極箔28の外部リード部182から巻回終端部E2までの長さをL04、陽極箔26の外部リード部162から巻回終端部E3までの長さをL05に設定する。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
また、図9に示すように、コンデンサ素子4の巻き芯部20の直径をR0、内部リード部121、141の間隔をR1、内部リード部122、142の間隔をR3とし、巻き芯部20から陰極箔28の巻数をn0、間隔R3におけるセパレータ30、陰極箔28、セパレータ32及び陽極箔26の重ね巻き数をn2とすると、次のような関係式を設定する。
9, the diameter of the
(1) L02 (1) L02
L01〜L05は任意の設計値であり、例えば、L02は、
L02=π×n0×(r0+R1)/2 ・・・(5)
で設定され、同様にL01、L03−L05も設定される。
L01 to L05 are arbitrary design values. For example, L02 is:
L02 = π × n0 × (r0 + R1) / 2 (5)
Similarly, L01 and L03-L05 are also set.
(2) L1 (2) L1
上記L1は、
L1=π×R1/2 ・・・(6)
である。
L1 is
L1 = π × R1 / 2 (6)
It is.
(3) L2 (3) L2
上記L2は、
L2=π×n2×(R1+R3)/2 ・・・(7)
である。
L2 is
L2 = π × n2 × (R1 + R3) / 2 (7)
It is.
(4) n2、(d1+d2+d3+d4)、(R3−R1)/2の関係 (4) Relationship of n2, (d1 + d2 + d3 + d4), (R3-R1) / 2
n2、(d1+d2+d3+d4)、(R3−R1)/2の大小関係は、
n2×(d1+d2+d3+d4)<(R3−R1)/2 ・・・(8)
に設定され、厚みdは相対的に規定される。
n2, (d1 + d2 + d3 + d4), (R3-R1) / 2,
n2 × (d1 + d2 + d3 + d4) <(R3-R1) / 2 (8)
And the thickness d is relatively defined.
このような条件に基づき、コンデンサ素子4の素子端面10には、巻き芯部20を中心にコンデンサ素子4の直径方向に陽極側及び陰極側の内部リード部121、122、141、142を配置することができる。
Based on such conditions, the anode side and cathode side internal
〔第3の実施の形態〕 [Third Embodiment]
第3の実施の形態に係る電解コンデンサについて、図10を参照する。上記電解コンデンサ2では、陽極箔26に2つの内部リード部121、122を設置し、陰極箔28に2つの内部リード部141、142を設置したが、図10に示すように、複数の引出し端子として例えば、4つの内部リード部121、122、123、124を設置し、内部リード部121、123、内部リード部122、124を外部リード部161、162に接続する構成としてもよく、複数の引出し端子として例えば、4つの内部リード部141、142、143、144を設置し、内部リード部141、143、内部リード部142、144を外部リード部181、182に接続する構成としてもよい。斯かる構成としても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
The electrolytic capacitor according to the third embodiment will be described with reference to FIG. In the
〔第4の実施の形態〕 [Fourth Embodiment]
第4の実施の形態に係る電解コンデンサについて、図11を参照する。上記実施の形態では、単一のコンデンサ素子4に複数の引出し端子を設置したが、図11に示すように、外装ケース6に複数のコンデンサ素子41、42・・・4nを設置し、各コンデンサ素子41−4nから引き出された陽極側の内部リード部120を複数の外部引出し端子として外部リード部161、162、陰極側の内部リード部140を複数の外部引出し端子として外部リード部181、182に接続する構成としてもよい。斯かる構成としても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
An electrolytic capacitor according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the above embodiment, a plurality of lead terminals are installed on the
この実施例では、アルミニウム箔表面をエッチング液で粗面化し表面積を拡大した後、誘電体酸化皮膜を生成した陽極箔26と、アルミニウム箔表面を前記同様エッチング液で粗面化し表面積を拡大した陰極箔28を用意し、外部引出用の引出端子をそれぞれ2本ずつ電極箔に取り付けた。陽極箔26と陰極箔28の間にクラフト紙又はマニラ紙等からなるセパレータ30、32を介在させて巻回してコンデンサ素子4を形成した。巻回したコンデンサ素子4は一方の素子端面10から引出端子として内部リード部121、122、141、142が導出されている。
In this example, the surface of the aluminum foil was roughened with an etching solution to increase the surface area, and then the
引出端子の配置(ピッチ)は、表1の通りである。 The arrangement (pitch) of the lead terminals is as shown in Table 1.
コンデンサ素子4をアジピン酸アンモニウム等の水溶液で再化成し巻回過程で生じた誘電体酸化皮膜の修復を行い、そのコンデンサ素子4に、エチレンジオキシチオフェンのモノマー溶液と酸化剤を含浸し、コンデンサ素子4内でポリエチレンジオキシチオフェンを化学酸化重合させて固体電解質を形成した。
The
外装ケース6内にコンデンサ素子4を収納して、外装ケース6の開口部から軟化あるいは液化したエポキシ樹脂等の気密性樹脂を注入した後、固化させて密閉し、固体電解コンデンサを得る高温雰囲気中で端子間に定格電圧を印加してエージング処理を行い、完成品とした。
In a high temperature atmosphere in which the
この電解コンデンサの実施例及び従来例の電気特性は表2の通りである。 Table 2 shows the electrical characteristics of the examples of the electrolytic capacitor and the conventional example.
この実施例から明らかなように、本発明に係る電解コンデンサでは、従来例に比較し、ESR及びESLが共に低下していることが理解できる。 As is clear from this example, it can be understood that both the ESR and the ESL are lower in the electrolytic capacitor according to the present invention than in the conventional example.
次に、基板の実装例について、図12、図13及び図14を参照する。図12は、本発明に係る電解コンデンサの実装例を示す図、図13及び図14は、比較例を示す図である。図12において、図1と同一部分には、同一符号を付してある。 Next, referring to FIGS. 12, 13, and 14 for mounting examples of the substrate. FIG. 12 is a view showing an example of mounting the electrolytic capacitor according to the present invention, and FIGS. 13 and 14 are views showing comparative examples. In FIG. 12, the same parts as those of FIG.
図12に示すように、回路基板36には直線上に導電パターン38、40が形成されており、導電パターン38には電解コンデンサ2の陽極側の外部リード部161、162、導電パターン40には陰極側の外部リード部181、182が共通に接続され、導電パターン38、40の間に電解コンデンサ2が接続されている。
As shown in FIG. 12,
また、図13のAに示すように、陽極側の外部リード部421、422、陰極側の外部リード部441、442が形成された電解コンデンサ46では、図13のBに示すように、回路基板48には、平行線を持つ導電パターン50、52が必要となり、導電パターン50には、電解コンデンサ46の外部リード部421、422が接続され、導電パターン52には、電解コンデンサ46の外部リード部441、442が接続される。このような外部リード部421、422、441、442では、単層基板での結線が可能であるが、電流による磁界の低減効果が低くなるため、本発明に係る直線4端子構造に比較し、ESL低減効果が低い。
As shown in FIG. 13A, in the
また、図14のAに示すように、陽極側の外部リード部541、542、陰極側の外部リード部561、562を対角線上に配置した電解コンデンサ58では、図14のBに示すように、回路基板60には、多層基板を用いて内部結線することが必要となる。回路基板60において、62、64、66は陽極側の導体パターン部、68、70、72は陰極側の導体パターン部であって、絶縁基板の階層によって絶縁が図られている。このような電解コンデンサ58では、回路基板60に多層基板を用いることが必要となり、配線引回しによるESLが増加し、基板設計が複雑化するおそれがある。
As shown in FIG. 14A, in the
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態や実施例等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
As described above, the most preferred embodiments and examples of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the above description, and is described in the claims or disclosed in the specification. It goes without saying that various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention, and such modifications and changes are included in the scope of the present invention.
本発明は、電解コンデンサ及びその製造方法に関し、コンデンサ素子の陽極側又は陰極側の電極箔に接続されて素子端面から引き出され、かつ同極側を隣接させて配置した複数のリード端子部に発生する磁界を同極側のリード端子部間で相殺させる構造であることから、コンデンサ素子から引き出されたリード端子部に発生する磁界を同極側のリード端子部間で相殺させ、リード端子部での低インダクタンス化を図ることができ、また、コンデンサ素子を封入する封口部材又はケースに設置された外部端子部に発生する磁界を同極側の外部端子部間で相殺させ、外部端子部での低インダクタンス化を図ることができ、有用である。
The present invention relates to an electrolytic capacitor and a method of manufacturing the same, and is generated in a plurality of lead terminal portions connected to an electrode foil on the anode side or the cathode side of the capacitor element and drawn out from the end face of the capacitor element. The magnetic field generated between the lead terminal portions on the same polarity side is canceled between the lead terminal portions on the same polarity side. In addition, the magnetic field generated in the external terminal portion installed in the sealing member or case enclosing the capacitor element is canceled between the external terminal portions on the same polarity side, and the external terminal portion Low inductance can be achieved, which is useful.
2 電解コンデンサ
4 コンデンサ素子
6 外装ケース
8 封口部材
10 素子端面
121、122、123、124、141、142、143、144 内部リード部
161、162、181、182 外部リード部
20 巻き芯部
23 仮想線
26 陽極箔
28 陰極箔
30、32 セパレータ
2
Claims (10)
このコンデンサ素子の陽極側又は陰極側の電極箔に接続されて素子端面から引き出され、かつ同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数のリード端子部と、
を備え、前記リード端子部に発生する磁界を同極側の前記リード端子部間で相殺させることを特徴とする電解コンデンサ。 A capacitor element comprising electrode foils on the anode side and the cathode side;
A plurality of lead terminal portions connected to the electrode foil on the anode side or the cathode side of the capacitor element and drawn out from the end face of the capacitor element, and arranged adjacent to the same polarity side, and
An electrolytic capacitor characterized in that a magnetic field generated in the lead terminal portion is canceled between the lead terminal portions on the same polarity side.
同極側の前記リード端子部間の距離が隣接する異極側のリード端子部間の距離より大きいことを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 1,
An electrolytic capacitor, wherein a distance between the lead terminal portions on the same polarity side is larger than a distance between adjacent lead terminal portions on the different polarity side.
陽極側及び陰極側の第1のリード端子部を隣接して設置し、陽極側の前記第1のリード端子部側に陽極側の第2のリード端子部を設置し、陰極側の前記第1のリード端子部側に陰極側の第2のリード端子部を設置し、これら第1及び第2のリード端子部を前記素子端面に直線状に一列に配置したことを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 1,
The first lead terminal portion on the anode side and the cathode side is installed adjacent to each other, the second lead terminal portion on the anode side is installed on the first lead terminal portion side on the anode side, and the first lead terminal portion on the cathode side is installed. An electrolytic capacitor comprising: a cathode-side second lead terminal portion disposed on the lead terminal portion side, and the first and second lead terminal portions arranged in a straight line on the element end face.
前記ケースを封口する封口部材又は前記ケースに設置された前記コンデンサ素子に接続されるとともに、陽極側又は陰極側の同極側を隣接させて配置したそれぞれ複数の外部端子部と、
を備え、前記外部端子部の同極同士間で磁界を相殺させたことを特徴とする電解コンデンサ。 A case enclosing a capacitor element;
A plurality of external terminal portions that are connected to a sealing member for sealing the case or the capacitor element installed in the case, and arranged adjacent to the same polarity side of the anode side or the cathode side, and
An electrolytic capacitor characterized in that a magnetic field is canceled between the same polarities of the external terminal portions.
同極側の前記外部端子部間の距離が隣接する異極側の外部端子部間の距離より大きいことを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 4,
An electrolytic capacitor characterized in that a distance between the external terminal portions on the same polarity side is larger than a distance between adjacent external terminal portions on the different polarity side.
陽極側及び陰極側の第1の外部端子部を隣接して設置し、陽極側の前記第1の外部端子部側に陽極側の第2の外部端子部を設置し、陰極側の前記第1の外部端子部側に陰極側の第2の外部端子部を設置し、これら第1及び第2の外部端子部を前記素子端面に直線状に一列に配置したことを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 4,
The first external terminal portion on the anode side and the cathode side are installed adjacent to each other, the second external terminal portion on the anode side is installed on the first external terminal portion side on the anode side, and the first external terminal portion on the cathode side is installed. The electrolytic capacitor is characterized in that a second external terminal portion on the cathode side is installed on the external terminal portion side, and the first and second external terminal portions are arranged in a straight line on the element end face.
チオフェン又はその誘導体を前記コンデンサ素子内で化学重合させた固体電解質を用いたことを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
An electrolytic capacitor comprising a solid electrolyte obtained by chemically polymerizing thiophene or a derivative thereof in the capacitor element.
前記チオフェン誘導体が3,4−エチレンジオキシチオフェンであることを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 7,
The electrolytic capacitor, wherein the thiophene derivative is 3,4-ethylenedioxythiophene.
前記固体電解質がTCNQ錯体であることを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 7,
The electrolytic capacitor, wherein the solid electrolyte is a TCNQ complex.
前記封口部材が気密性樹脂であることを特徴とする電解コンデンサ。 The electrolytic capacitor of claim 4,
The electrolytic capacitor, wherein the sealing member is an airtight resin.
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