JP4613669B2 - Solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Description
本発明は各種電子機器に使用されるコンデンサの中で、特に、導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサに関するものである。 The present invention is in the capacitors that are used in various electronic devices, in particular, a conductive polymer in which relates to a solid electrolytic capacitor using a solid electrolyte.
電子機器の高周波化に伴って電子部品の一つであるコンデンサにも従来よりも高周波領域でのインピーダンス特性に優れるコンデンサが求められてきており、このような要求に応えるために電気伝導度の高い導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが種々検討されている。 Along with the higher frequency of electronic devices, capacitors that are one of the electronic components are also required to have better impedance characteristics in the high frequency range than before, and high electrical conductivity is required to meet these requirements. Various solid electrolytic capacitors using a conductive polymer as a solid electrolyte have been studied.
図6は従来のこの種の固体電解コンデンサの構成を示した断面図、図7は同斜視図、図8は同固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図であり、図6〜図8において20はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子20は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体21の表面に誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部22を設けて陽極部23と陰極部24に分離し、この陰極部24の誘電体酸化皮膜層の表面に導電性高分子からなる固体電解質層25、カーボンと銀ペーストからなる陰極層26を順次積層形成することによって構成されたものである。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of this type of conventional solid electrolytic capacitor, FIG. 7 is a perspective view thereof, and FIG. 8 is a partially cutaway perspective view showing the structure of a capacitor element used in the solid electrolytic capacitor. 6 to 8,
27は陽極端子、28は陰極端子、28aはこの陰極端子28の接続面の一部を曲げ起こすことにより形成されたガイド部であり、上記コンデンサ素子20の陽極部23を陽極端子27の接続面に、同じく陰極部24を陰極端子28の接続面に夫々搭載し、コンデンサ素子20の陽極部23を陽極端子27の接続面の接続部27aを折り曲げて抵抗溶接により接合し、陰極部24を陰極端子28の接続面に図示しない導電性銀ペーストを介して接合したものである。
27 is an anode terminal, 28 is a cathode terminal, 28a is a guide part formed by bending a part of the connection surface of the
29はこのようにコンデンサ素子20を接合した陽極端子27と陰極端子28の一部が夫々外表面に露呈する状態で上記コンデンサ素子20を被覆した絶縁性の外装樹脂であり、この外装樹脂29から表出した陽極端子27と陰極端子28は夫々外装樹脂29に沿って側面から底面へと折り曲げられることによって外部端子を構成し、これにより面実装型の固体電解コンデンサを構成したものであった。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら上記従来の固体電解コンデンサでは、陽極端子27と陰極端子28のコンデンサ素子20との接触面(陽極部23と陰極部24)から実装面までの距離が長いことからESL(等価直列インダクタンス)特性が悪いという課題があり、近年、パーソナルコンピュータのCPU周り等に使用される電解コンデンサには小型大容量化が強く望まれており、更に高周波化に対応して低ESR(等価直列抵抗)化のみならず、ノイズ除去性や過度応答性に優れ、かつ低ESL化が要求されている状況下では採用できないという課題を有したものであった。
However, in the above-described conventional solid electrolytic capacitor, since the distance from the contact surface (the
本発明はこのような従来の課題を解決し、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を短くすることにより低ESL化を達成することが可能な固体電解コンデンサを提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to solve such a conventional problem and to provide a solid electrolytic capacitor capable of achieving low ESL by shortening a drawing distance from a capacitor element to a terminal. .
上記目的を達成するために本発明は、陽極部と陰極部を有する平板状のコンデンサ素子を陽極フレームフレーム上に接合し、この陽極フレームと陰極フレームを陽極端子と陰極端子上に夫々接合し、この陽極端子と陰極端子の実装面となる夫々の下面を露呈させて上記コンデンサ素子を外装樹脂で被覆した固体電解コンデンサにおいて、上記陽極端子と陰極端子とを結ぶ方向と交差する方向上にある上記陽極端子の両端に、上記陽極端子の下面から上方へ階段状の段差を形成して上記陽極フレームと接合される接合面を設けると共に、上記陰極端子の中央部に上記陰極端子の下面から上方へ隆起した上記陰極フレームと接合される接合面を設け、さらに、上記陰極端子と陽極端子の下面が近接した部分の上記陽極端子ならびに陰極端子の下面端部から相手側に向かって上方へ延びる遮蔽部を上記陽極端子と陰極端子に夫々設け、かつ、上記陽極端子と陰極端子に設けた夫々の接合面と遮蔽部が外装樹脂に被覆されるように構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention joins a plate-like capacitor element having an anode part and a cathode part on an anode frame frame, and joins the anode frame and the cathode frame on the anode terminal and the cathode terminal, respectively. In the solid electrolytic capacitor in which the lower surfaces of the mounting surfaces of the anode terminal and the cathode terminal are exposed and the capacitor element is covered with the exterior resin, the above-described direction that intersects the direction connecting the anode terminal and the cathode terminal At both ends of the anode terminal, a stepped step is formed upward from the lower surface of the anode terminal to provide a joining surface joined to the anode frame, and at the center of the cathode terminal upward from the lower surface of the cathode terminal. A joint surface to be joined to the raised cathode frame is provided, and further, the anode terminal and the lower surface of the cathode terminal at a portion where the cathode terminal and the lower surface of the anode terminal are close to each other A shielding portion extending upward from the first portion toward the other side is provided on each of the anode terminal and the cathode terminal, and the respective joint surfaces and shielding portions provided on the anode terminal and the cathode terminal are covered with the exterior resin. It is composed.
以上のように本発明によれば、コンデンサ素子の陽極部を陽極フレームに接合し、この陽極フレームを陽極端子の両端部の下面から階段状の段差を形成した接合面に接合したものと、コンデンサ素子の陰極部を陰極フレームに接合し、この陰極フレームを陰極端子の下面から中央部に隆起した接合面に接合したのものと、さらに陽極端子と陰極端子との実装面となる下面を近接させた構成により、コンデンサ素子の陽極部と陰極部から夫々陽極端子、陰極端子の実装面までの引き出し距離が短く、陽極端子と陰極端子が接近して外部との電気的回路を形成するためESLが小さくなる効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the anode part of the capacitor element is joined to the anode frame, and the anode frame is joined to the joining surface formed with the stepped step from the lower surface of both ends of the anode terminal, and the capacitor The cathode part of the element is joined to the cathode frame, and the cathode frame joined to the joining surface raised from the lower surface of the cathode terminal to the center part, and the lower surface that becomes the mounting surface of the anode terminal and the cathode terminal are brought closer to each other. With this configuration, the lead-out distance from the anode part and the cathode part of the capacitor element to the anode terminal and the mounting surface of the cathode terminal is short, and the anode terminal and the cathode terminal come close to form an electric circuit with the outside. The effect of decreasing is obtained.
上記構成により、同時にコンデンサ素子から陽極端子、陰極端子の実装面までの引き出し距離が短くなるためESRが小さくなるという効果が得られる。 With the above configuration, the ESR can be reduced because the lead-out distance from the capacitor element to the mounting surface of the anode terminal and the cathode terminal is shortened at the same time.
しかも陽極端子ならびに陰極端子に夫々設けた遮蔽部を設けた構成により、外装樹脂から浸入する酸素、水分がコンデンサ素子に到達することが抑制され、ESR特性、漏れ電流特性を劣化させることを大きく低減することができる効果が得られる。 In addition, the structure provided with shielding portions provided on the anode terminal and the cathode terminal respectively suppresses oxygen and moisture entering from the exterior resin from reaching the capacitor element, greatly reducing degradation of ESR characteristics and leakage current characteristics. The effect which can be done is acquired.
さらに陰極フレームと陰極端子の下面から中央部に隆起した接合面とを接続し、この接合面を外装樹脂で被覆する構成により、陰極端子と陰極フレームの接合強度を安定にすることができるという効果が得られる。 Further, by connecting the cathode frame and the joint surface raised from the lower surface of the cathode terminal to the center, and covering the joint surface with an exterior resin, the joint strength between the cathode terminal and the cathode frame can be stabilized. Is obtained.
(実施の形態)
以下、実施の形態を用いて、本発明について説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, with reference to the embodiment, it will be described with the present invention.
図1(a)〜(d)は本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの構成を示した側面断面図とA−A断面図とB−B断面図と底面図、図2は同固体電解コンデンサに使用されるコンデンサ素子の構成を示した一部切り欠き斜視図、図3(a)〜(c)は同コンデンサ素子ユニットの構成を示した平面図と側面図と正面図、図4は同固体電解コンデンサに使用される陽極端子と陰極端子の構成を示した要部斜視図、図5の同固体電解コンデンサに使用される陽極端子、陰極端子の下面端部の要部断面図である。 1A to 1D are a side sectional view, a sectional view taken along a line AA, a sectional view taken along a line BB, and a bottom view showing a configuration of a solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partially cutaway perspective view showing the configuration of a capacitor element used in an electrolytic capacitor, FIGS. 3A to 3C are a plan view, a side view, and a front view showing the configuration of the capacitor element unit, FIG. FIG. 4 is a perspective view of a main part showing a configuration of an anode terminal and a cathode terminal used in the solid electrolytic capacitor, and a cross-sectional view of a main part of a bottom end of the anode terminal and the cathode terminal used in the solid electrolytic capacitor in FIG. is there.
図1〜図5において、1はコンデンサ素子を示し、このコンデンサ素子1は弁作用金属であるアルミニウム箔からなる陽極体2の表面に図示しない誘電体酸化皮膜層を形成した後に絶縁性のレジスト部3を設けることによって陽極部4と陰極部5に分離し、この陰極部5の表面に導電性高分子からなる固体電解質層6、カーボンと銀ペーストからなる陰極層7を順次積層形成することにより構成されたものである。
1 to 5,
8は陽極フレームであり、この陽極フレーム8上に上記コンデンサ素子1を複数枚(本実施の形態においては5枚)積層した状態で陽極部4を載置し、両端のガイド部8aを折り曲げて陽極部4を包み込み、接合部8bでレーザー溶接を行うことによって陽極部4を陽極フレーム8上に一体に接合している。
9は陰極フレームであり、この陰極フレーム9上に上記コンデンサ素子1を複数枚積層した状態で図示しない導電性接着剤を介して陰極部5を載置し、両端のガイド部9aならびに終端のガイド部9bにより位置決め固定をして陰極部5を陰極フレーム9上に一体に接合している。
このようにコンデンサ素子1を複数枚積層して陽極フレーム8ならびに陰極フレーム9により一体化したものを図3に示し、以下、これをコンデンサ素子ユニットと呼ぶ。
A structure in which a plurality of
10は陽極端子であり、この陽極端子10には、陽極端子10と後述する陰極端子11とを結ぶ方向と交差する方向上にある陽極端子10の両端に陽極端子の下面13から上方へ向かう階段状の段差を形成した陽極フレーム8と接合される平面状の接合面10aと、陰極端子11の方向に向かって陽極端子の下面13の端部からの斜めの上方へ延びる遮蔽部10bとを設ける。
これらは1枚の銅合金からなる厚み0.1mmを有する板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一体に形成され、陽極端子10の接合面10a上に上記コンデンサ素子ユニットの陽極フレーム8を載置し、接合部10cでレーザー溶接を行うことにより接合する。
These are integrally formed by punching and bending a sheet-like base material made of a copper alloy having a thickness of 0.1 mm, and mounting the
また、10dは陽極端子10の下面の一端を、後述する外装樹脂12から上方へ突出するように延長した突出部であり、この突出部10dは外装樹脂12の側面に沿って上方へ折り曲げられており、これにより基板実装時に半田フィレットが形成され易いようにしたものである。
Reference numeral 10d denotes a protrusion that extends from one end of the lower surface of the
11は陰極端子であり、この陰極端子11には、陰極端子の下面14を陽極端子の下面13に可能な限り近接させて、陰極端子11の中央部に陰極端子11の幅全体を陰極端子の下面14から上方へ隆起した陰極フレーム9と接合される接合面11aと、さらに、この陰極端子の下面14の端部から上記陽極端子10側に向かって斜め上方へ延びる遮蔽部11bとを設ける。
陽極端子、陰極端子の下面13、14は実装面となるものである。
The
これらは1枚の銅合金からなる板状の基材を打ち抜いて折り曲げることにより一体に形成されており、陰極端子11の接合面11a上に上記コンデンサ素子ユニットの陰極フレーム9を載置し、接合面11aで図示しない導電性接着剤を介して接合する。
These are integrally formed by punching and bending a plate-like base material made of a single copper alloy. The
また、11cは陰極端子11の下面の一端を、後述する外装樹脂12から外方へ突出するように延長した突出部であり、この突出部11cは外装樹脂12の側面に沿って上方へ折り曲げられており、これにより基板実装時に半田フィレットが形成され易いようにしたものである。
Reference numeral 11c denotes a protruding portion obtained by extending one end of the lower surface of the
12は上記陽極端子と陰極端子の下面13,14を露呈させた状態で上記コンデンサ素子ユニットを一体に被覆した絶縁性の外装樹脂であり、本実施の形態においてはエポキシ樹脂を用いたものである。
Reference numeral 12 denotes an insulating exterior resin in which the capacitor element unit is integrally covered with the anode terminals and the
そして、上記陽極端子10と陰極端子11に設けた接合面10a、11aと遮蔽部10b、11bは、夫々この外装樹脂12によって全て被覆されるようになり、外観には露呈しないように構成されているものである。
The joining
また、このように構成された陽極端子10と陰極端子11は、銅合金からなるフープ状の基材に所定の間隔で、対になって複数が連続して設けられ、このような一対の陽極端子10と陰極端子11との上にコンデンサ素子ユニットを搭載して接合し、外装樹脂12で一体に被覆した後に基材から分断して個片にするものである。
Also, the
このように構成された本実施の形態による固体電解コンデンサは、略平板状に形成された陽極端子10と陰極端子11によりコンデンサ素子1の陽極部4と陰極部5の外部取り出しを行うようにしたことにより、コンデンサ素子1から各端子までの引き出し距離を可能な限り短くし、さらに、陰極端子11の下面を陽極端子10の下面に可能な限り近づけて陽極端子10と陰極端子11間のパスを最短距離にした構成により、ESR特性に優れ、かつ低ESL化を実現することができる。
In the solid electrolytic capacitor according to the present embodiment configured as described above, the
特にESL特性に関しては、本実施の形態による固体電解コンデンサは530pHと低く、従来品の1500pHと比べると約1/3となる結果を得ることができた。 In particular, regarding the ESL characteristics, the solid electrolytic capacitor according to the present embodiment was as low as 530 pH, and a result that was about 1/3 compared with 1500 pH of the conventional product could be obtained.
また、陽極端子10ならびに陰極端子11の下面端面から相手側の端子方向に向かって斜め上方へ延びる遮蔽部10b,11bを陽極端子10ならびに陰極端子11に夫々設け、かつこの遮蔽部10b,11bを夫々外装樹脂12で被覆した構成により、外装樹脂12と、外装樹脂12と陽極端子10、陰極端子11との界面とから浸入する酸素、水分が、板状の金属からなる遮蔽部10b,11bで抑制されコンデンサ素子1に到達してESR特性、漏れ電流特性の性能を劣化させることを大きく低減することができる。
Further, shielding
陰極端子の下面14から隆起させた接合面11aの裏面に外装樹脂12が十分に回り込み、接合面11aでの陰極端子11と陰極フレーム9との接合強度を安定にすることができる。
The exterior resin 12 sufficiently wraps around the back surface of the joining
同様に、陽極端子10の陽極フレーム8が接合された接合面10aの周囲に外装樹脂が形成され、接合面10aでの陽極端子10と陽極フレーム8との接合強度を安定にすることができる。
Similarly, an exterior resin is formed around the joint surface 10a to which the
また、陽極端子10と陰極端子11に接合面10a,11aを夫々設け、この接合面10a,11aで陽極フレーム8ならびに陰極フレーム9を夫々レーザー溶接ならびに導電性接着剤で接合し、かつこの接合面10a,11aを夫々外装樹脂12で被覆した構成により、接合による接合痕が外装樹脂12により被覆されてしまうために外観が綺麗になるばかりでなく、特に溶接痕により実装時に浮きが発生して実装不良を引き起こすという恐れが皆無になり、信頼性の向上に大きく貢献することができるようになるものである。
Further, joining
なお、本実施の形態においてはコンデンサ素子1を構成する陽極体2はアルミニウム箔からなる構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、タンタルやニオブの箔、あるいは焼結体、さらにはこれらの材料の組み合わせでも良いものである。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては陽極端子および/または陰極端子の下面13、14の一部の一端を、外装樹脂12から外方へ突出するように延長して設けた突出部10d,11cを外装樹脂12の側面に沿って上方へ折り曲げた構成で説明したが、この外装樹脂12の側面に沿って上方へ折り曲げる突出部10d,11cが嵌まり込む凹部を外装樹脂12に設けることにより、より小型化を図ることができるようになるものである。
In the present embodiment, the projecting portions 10d and 11c provided by extending one end of a part of the
また図5において、10f、11f、10h、11hは、接合面10a、11a、遮蔽部10b、11bを形成する陽極端子、陰極端子の下面13、14に連結する端部を示し、この端部と結ばれるテーパ部15の厚みを下面13、14の板状の基材厚みより小さくなるようにプレス金型を用いて押しつぶして接合面10a、11a、遮蔽部10b、11bを上方に曲げ加工して形成することにより端部10f、11f、10h、11hが小さい曲げ半径Rとなるように構成してもよい。
Further, in FIG. 5, 10f, 11f, 10h, and 11h denote end portions connected to the joining
上記曲げ加工はオフセット曲げ加工が望ましい。 The bending process is preferably an offset bending process.
上記曲げ半径Rが0.001mmより小さい場合、プレス金型の加工が困難であり、曲げ半径Rが0.05mmより大きい場合、外装樹脂12の回り込み長さが大きくなるため、曲げ半径R0.001mm〜0.05mmが望ましい。 When the bending radius R is smaller than 0.001 mm, it is difficult to process the press mold, and when the bending radius R is larger than 0.05 mm, the wraparound length of the exterior resin 12 is increased. ~ 0.05 mm is desirable.
実装面となる下面端部に小さい曲げ半径を設ける構成にすることにより、外装樹脂12の回り込み長さが下面端部より0.05mm以下に抑えられ、実装面の長さが確保でき優れた実装性が得られる。 By providing a small bend radius at the bottom surface end that becomes the mounting surface, the wraparound length of the exterior resin 12 is suppressed to 0.05 mm or less from the bottom surface end, and the mounting surface length can be secured and excellent mounting Sex is obtained.
本発明による固体電解コンデンサは、コンデンサ素子から端子までの引き出し距離を可能な限り短くし、かつ、陰極端子の下面を陽極端子の下面に可能な限り近づけた構成によってESR特性ならびにESL特性に優れ、しかも陽極端子ならびに陰極端子に夫々設けた遮蔽部により外装樹脂と端子間の界面から浸入する酸素、水分がコンデンサ素子に到達して性能を劣化させることを大きく低減することができ、かつ、外装樹脂との結合強度を向上させることができるために、高性能、高信頼性の固体電解コンデンサを安定して提供することができるという格別の効果を有し、特にパーソナルコンピュータのCPU周りに使用されるコンデンサ等として有用である。 The solid electrolytic capacitor according to the present invention has an excellent ESR characteristic and an ESL characteristic due to a configuration in which the lead-out distance from the capacitor element to the terminal is as short as possible and the lower surface of the cathode terminal is as close as possible to the lower surface of the anode terminal. Moreover, it is possible to greatly reduce the deterioration of performance due to oxygen and moisture entering from the interface between the exterior resin and the terminal by the shielding portions provided on the anode terminal and the cathode terminal, respectively, and the exterior resin. In addition, it has a special effect that it can stably provide a high-performance, high-reliability solid electrolytic capacitor, and is particularly used around a CPU of a personal computer. It is useful as a capacitor.
1 コンデンサ素子
2 陽極体
3 レジスト部
4 陽極部
5 陰極部
6 固体電解質層
7 陰極層
8 陽極フレーム
8a,9a,9b ガイド部
8b,10c 接合部
9 陰極フレーム
10 陽極端子
10a,11a 接合面
10b,11b 遮蔽部
10d,11c 突出部
10f,10h,11f,11h 端部
11 陰極端子
12 外装樹脂
13 陽極端子の下面
14 陰極端子の下面
15 テーパ部
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