JP2010067714A - Ｌｃ複合部品 - Google Patents

Abstract

【課題】導電体である電極箔を円筒形状に巻回して構成してある電解キャパシタ又は電気二重層キャパシタを使用して大容量を有し、インダクタンスを発生させることができるＬＣ複合部品の提供。
【解決手段】２枚の電極箔１，３の間に電解紙２を挟んで積層し巻回して形成された素子９と、素子９を電解液に含浸させて収納した有底円筒形のケースとを備えたＬＣ複合部品。電極箔１，３の一方の巻回中心部に接続された第１リード線Ａと、電極箔１，３の一方の外周部に接続された第２リード線Ｃと、電極箔１，３の他方の任意の部位に接続された第３リード線Ｂと、ケースの開口部を封止し、第１リード線Ａ、第２リード線Ｃ及び第３リード線Ｂをケースの外部へ導出する封止部材とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、２枚の電極箔の間に電解紙を挟んで積層し巻回して形成された素子と、この素子を電解液に含浸させて収納した有底円筒形のケースとを備えるＬＣ複合部品に関するものである。

２枚の電極箔の間に電解紙を挟んで積層し巻回して形成された素子を、電解液に含浸させて有底円筒形のケースに収納したキャパシタには、電解キャパシタ（電解コンデンサ）及び電気二重層キャパシタ（電気二重層コンデンサ）を挙げることができる。
電解キャパシタは、例えば、アルミニウム箔の表面に酸化皮膜を誘電体として形成したものを正極とし、負極であるアルミニウム箔との間に、電解液を含ませた電解紙を挟み込んで積層し、円筒形状に巻回して構成してある。正極のアルミニウム箔の表面は、酸化皮膜を形成する前に、エッチングにより粗面化して表面積を大きくしてある。

電気二重層キャパシタは、電極−電解液界面で電解液中のイオンと電極中の電荷担体（電子又はホール）とが互いに引合う状態で整列する現象である電気二重層を利用して蓄電するものであり、電解キャパシタに比べて単位体積当たり１０００倍以上の容量を得ることができる。イオン及び電荷担体を互いに隔てる部分（ナノオーダー間隔）が誘電体に相当する。正極及び負極として、例えば、電極箔の表面に表面積が大きい活性炭を塗布したものを使用し、正極及び負極の間に、電解液を含ませた電解紙を挟み込んで積層し、円筒形状に巻回して構成されている。電極箔の表面は、活性炭を塗布する前に、エッチングにより粗面化して表面積を大きくしてある。

特許文献１には、コンデンサ電極に対してインダクタ導体が垂直に配置されているＬＣ共振器を少なくとも３個備え、そのＬＣ共振器が部品の厚み方向に少なくとも２段重ねられているＬＣ複合部品が開示されている。絶縁体シート上に印刷等により形成されたインダクタ導体、コンデンサ電極に、絶縁シートを重ね合わせて焼成することにより、インダクタ、コンデンサが形成され、ＬＣが内蔵されたＬＣ複合部品として提供される。
特開平９−２１４２７４号公報

上述したように、電解キャパシタ及び電気二重層キャパシタは、導電体である電極箔を円筒形状に巻回して構成してあるので、リード線の接続箇所によっては、インダクタンスを発生させることができる筈である。また、特許文献１に開示されたＬＣ複合部品は、印刷等によるコンデンサでは容量が小さく、適用範囲は限られるという問題がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、導電体である電極箔を円筒形状に巻回して構成してある電解キャパシタ又は電気二重層キャパシタを使用して大容量を有し、インダクタンスを発生させることができるＬＣ複合部品を提供することを目的とする。

第１発明に係るＬＣ複合部品は、２枚の電極箔の間に電解紙を挟んで積層し巻回して形成された素子と、該素子を電解液に含浸させて収納した有底円筒形のケースとを備えたＬＣ複合部品であって、前記電極箔の一方の巻回中心部に接続された第１リード線と、前記電極箔の一方の外周部に接続された第２リード線と、前記電極箔の他方の任意の部位に接続された第３リード線と、前記ケースの開口部を封止し、前記第１リード線、第２リード線及び第３リード線を前記ケースの外部へ導出する封止部材とを備えることを特徴とする。

このＬＣ複合部品では、素子が、２枚の電極箔の間に電解紙を挟んで積層し巻回して形成され、有底円筒形のケースが、素子を電解液に含浸させて収納してある。第１リード線が、電極箔の一方の巻回中心部に接続され、第２リード線が、電極箔の一方の外周部に接続されている。第３リード線が、電極箔の他方の任意の部位に接続され、封止部材が、ケースの開口部を封止し、第１リード線、第２リード線及び第３リード線をケースの外部へ導出する。

第２発明に係るＬＣ複合部品は、前記素子、第１リード線及び第３リード線は、電気二重層キャパシタを形成してあることを特徴とする。

第３発明に係るＬＣ複合部品は、前記素子は、前記２枚の電極箔及び電解紙の３層の外側に積層され巻回された磁性体の箔を更に備えることを特徴とする。

第４発明に係るＬＣ複合部品は、前記第３リード線は、前記電極箔の他方の巻回中心部、又は前記電極箔の他方の外周部に接続されていることを特徴とする。

本発明に係るＬＣ複合部品によれば、導電体である電極箔を円筒形状に巻回して構成してある電解キャパシタ又は電気二重層キャパシタを使用して大容量を有し、インダクタンスを発生させるＬＣ複合部品を小型化して実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態のケース内の要部構成を模式的に示す斜視図である。
このＬＣ複合部品のケース内に収納される部分は、素子９と呼ばれる部分であり、帯状の正極箔１、電解紙２、負極箔３及び軟磁性シート（磁性体の箔）４を外側からこの順に積層し、円筒形状に巻回してある。
正極箔１は、例えば、アルミニウム箔であり、電解紙２に対向する面をエッチングにより粗面化して表面積を大きくした後、表面積が大きい活性炭を塗布したものであり、図２（ａ）に示すように、巻回した中心部又は中心部付近にリード（第１リード線）Ａを、外周部にリード（第２リード線）Ｃをそれぞれ接続してある。

電解紙２は、電解液を正極箔１及び負極箔３間で均一に保持し、正極箔１及び負極箔３の機械的接触を防止しており、素子９内では図２（ｂ）に示すように巻回され、電解液が含浸される。
負極箔３は、例えば、アルミニウム箔であり、正極箔１同様に、電解紙２に対向する面をエッチングにより粗面化して表面積を大きくした後、表面積が大きい活性炭を塗布したものであり、図２（ｃ）に示すように、任意の部位にリード（第３リード線）Ｂを接続してある。尚、リードＢは、負極箔３の巻回した中心部、中心部付近又は外周部に接続するようにしておけば、作業がし易い。
軟磁性シート４は、素子９のインダクタンスを増加させており、素子９内では、正極箔１及び負極箔３間の外側で積層され、図２（ｄ）に示すように巻回されている。

図３は、本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態のケース内の断面を模式的に示す縦断面図である。
このＬＣ複合部品は、有底円筒形状のケース１０に上述した素子９を収納しており、素子９は電解液１１中に浸されている。ケース１０の開口部は、封口ゴム（封止部材）８により封止されている。素子９の３つのリードＡ，Ｂ，Ｃにそれぞれ接続されたリード線端子５，６，７が、封口ゴム８を貫通して外部へ突出している。リード線端子５，６，７の電解液１１に接触する表面には、酸化皮膜が形成されているので、リード線端子５，６，７と電解液１１とは絶縁されている。

図４は、本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態の等価回路を示す回路図である。
このＬＣ複合部品は、正極箔１の巻回した中心部又は中心部に接続されたリードＡと、正極箔１の外周部に接続されたリードＣとの間には、インダクタＬ１が形成されている。リードＡと、負極箔３の任意の部位に接続されたリードＢとの間には、キャパシタＣ１が形成されており、上述した正極箔１及び負極箔３により、電気二重層キャパシタが形成されている。

上述したような構成で、直径１８mm、長さ５０mmのＬＣ複合部品を製作した場合、Ｌ１＝０．６５μＨ、Ｃ１＝７０Ｆの特性を得た。但し、軟磁性シート４は、比透磁率（ａｔ１ＭＨｚ）；６０、厚さ；０．０５mmであった。
ここで、ＬＣ複合部品に対して軟磁性シート４は必ずしも必要ではない。軟磁性シート４を含まないで同様のＬＣ複合部品を製作した場合、Ｌ１＝０．１２μＨ、Ｃ１＝７０Ｆの特性を得た。

尚、上述した実施の形態では、ＬＣ複合部品は、電気二重層キャパシタを含んでいるが、電気二重層キャパシタに代えて電解キャパシタを含むように構成することも可能であり、ローパスフィルタ等に使用されるインダクタンス、キャパシタンスを小型化して実現できる。この場合、正極箔１には、例えば、エッチングにより粗面化して表面積を大きくしたアルミニウム箔の表面に、酸化皮膜を誘電体として形成したものを使用する。負極箔３には、例えば、エッチングにより粗面化して表面積を大きくしたアルミニウム箔を使用する。
また、上述した実施の形態では、正極箔１に２つのリードＡ，Ｃを接続して、インダクタＬ１を形成し、負極箔３に接続したリードＢとリードＡとの間にキャパシタＣ１を形成したが、このような構成で、正極箔１と負極箔３とを置き換えることも可能である。

本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態のケース内の要部構成を模式的に示す斜視図である。 本発明に係るＬＣ複合部品の素子を分解して各部毎に示す斜視図である。 本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態のケース内の断面を模式的に示す縦断面図である。 本発明に係るＬＣ複合部品の実施の形態の等価回路を示す回路図である。

符号の説明

１ 正極箔
２ 電解紙
３ 負極箔
４ 軟磁性シート（磁性体の箔）
５，６，７ リード線端子
８ 封口ゴム（封止部材）
９ 素子
１０ ケース
１１ 電解液
Ａ リード（第１リード線）
Ｂ リード（第３リード線）
Ｃ リード（第２リード線）
Ｃ１ キャパシタ
Ｌ１ インダクタ

Claims (4)

1. ２枚の電極箔の間に電解紙を挟んで積層し巻回して形成された素子と、該素子を電解液に含浸させて収納した有底円筒形のケースとを備えたＬＣ複合部品であって、
   前記電極箔の一方の巻回中心部に接続された第１リード線と、前記電極箔の一方の外周部に接続された第２リード線と、前記電極箔の他方の任意の部位に接続された第３リード線と、前記ケースの開口部を封止し、前記第１リード線、第２リード線及び第３リード線を前記ケースの外部へ導出する封止部材とを備えることを特徴とするＬＣ複合部品。
2. 前記素子、第１リード線及び第３リード線は、電気二重層キャパシタを形成してある請求項１記載のＬＣ複合部品。
3. 前記素子は、前記２枚の電極箔及び電解紙の３層の外側に積層され巻回された磁性体の箔を更に備える請求項１又は２記載のＬＣ複合部品。
4. 前記第３リード線は、前記電極箔の他方の巻回中心部、又は前記電極箔の他方の外周部に接続されている請求項１乃至３の何れか１項に記載のＬＣ複合部品。

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