JP4867666B2 - Solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解質を用いた電解コンデンサに関する。 The present invention relates to an electrolytic capacitor using a solid electrolyte.
近年、電子機器の高性能化、小型化により、コンデンサにおいても高耐圧で小型のものが要望されている。 2. Description of the Related Art In recent years, with high performance and miniaturization of electronic equipment, a capacitor having a high withstand voltage and a small size has been demanded.
図10は、従来の固体電解コンデンサの切り欠き斜視図である。図10において、陽極箔21としてエッチングされたアルミニウム箔の表面に誘電体皮膜を設けたものを用い、陰極箔22としてエッチングされたアルミニウム箔を用い、陽極箔21には陽極リード27、陰極箔22には陰極リード28をそれぞれ設けるとともに陽極箔21と陰極箔22の間にはセパレータ23を介在させ巻回してコンデンサ素子24を形成している。このコンデンサ素子24に電解質として固体電解質25を設けてケース29に収容し、前記陽極リード27、陰極リード28を挿通するとともに前記ケース29の開口部を封止する封口体30を備えて固体電解コンデンサが構成されている。
FIG. 10 is a cutaway perspective view of a conventional solid electrolytic capacitor. In FIG. 10, the surface of an aluminum foil etched as an
固体電解コンデンサとして高耐圧化を考えた場合、使用する電極としては安価な汎用材料であるアルミニウム箔が好ましく、小型化を同時に実現する場合、電極としてのアルミニウム箔の幅を細くする必要がある。 When considering a high breakdown voltage as a solid electrolytic capacitor, an aluminum foil which is an inexpensive general-purpose material is preferable as an electrode to be used. When realizing miniaturization at the same time, it is necessary to narrow the width of the aluminum foil as an electrode.
この電極は、一般的には、誘電体皮膜を形成した広幅のエッチング箔(以下、化成箔と記す)をスリッターにて所望の幅にカットしているために端面からアルミニウム素地が露出している。したがって、エージング処理によりその端面に誘電体皮膜を形成している。 In general, this electrode has a wide etching foil (hereinafter referred to as chemical conversion foil) formed with a dielectric film cut to a desired width with a slitter, so that the aluminum base is exposed from the end face. . Therefore, a dielectric film is formed on the end face by aging treatment.
なお、本出願の発明に関連する先行技術文献情報としては特許文献1が知られている。
小型化のため電極の幅を細くするにしたがい、電極の見かけ面積に対する端面の面積の割合が大きくなり、エージングにより形成された端面の誘電体皮膜の悪影響が顕著なものとなってくる。すなわち、通常、エージングにより形成される誘電体皮膜は、スリッター前に形成されている化成箔の誘電体皮膜と比較して膜質が緻密なものではないため、小型化するにしたがい固体電解コンデンサとしての漏れ電流が大きくなってしまうという問題があった。 As the electrode width is reduced for miniaturization, the ratio of the area of the end face to the apparent area of the electrode increases, and the adverse effect of the dielectric film on the end face formed by aging becomes prominent. That is, normally, the dielectric film formed by aging is not dense in comparison with the dielectric film of the chemical conversion foil formed before slitting, and as a solid electrolytic capacitor is reduced in size. There was a problem that the leakage current would increase.
そこで本発明は、小型化を実現しながらも漏れ電流を低減することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to reduce leakage current while realizing miniaturization.
この目的を達成するために、本発明は、弁金属線を渦巻き形状に巻回し、この巻回した一端部を陽極部とし、この陽極部を除く隣接する弁金属との間に渦巻き形状の中心部から放射状に設けた連結部を有した陽極体と、この陽極体の陽極部以外の表面に設けた誘電体皮膜と、この誘電体皮膜の表面に設けた固体電解質と、この固体電解質の表面に設けた集電体からなる渦巻き形状に巻回されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層して積層体とし、この積層体の陽極部と電気的に接続された陽極端子と、前記コンデンサ素子の集電体と電気的に接続された陰極端子と、前記陽極端子および前記陰極端子を設けた積層体を収容する有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止するとともに前記陽極端子および前記陰極端子を挿通する封口体とを有したものである。 In order to achieve this object, the present invention winds a valve metal wire in a spiral shape, uses the wound one end as an anode portion, and establishes a spiral shape center between adjacent valve metals excluding the anode portion. An anode body having a connecting portion provided radially from the portion, a dielectric film provided on the surface of the anode body other than the anode part, a solid electrolyte provided on the surface of the dielectric film, and a surface of the solid electrolyte A capacitor element wound in a spiral shape made of a current collector provided on the substrate, a plurality of capacitor elements stacked to form a laminate, an anode terminal electrically connected to the anode portion of the laminate, and the capacitor A cathode terminal electrically connected to the current collector of the device, a bottomed cylindrical case for housing the laminate provided with the anode terminal and the cathode terminal, and sealing the opening of the case Insert the anode terminal and the cathode terminal Than ash is and a sealing body for.
本発明によれば、スリッターによる電極端面における金属素地の露出がないので、従来のように露出した金属素子にエージングにて誘電体皮膜を形成する必要はなく、この誘電体皮膜に起因する漏れ電流の増加を抑制することができるという作用効果を有する。 According to the present invention, since there is no exposure of the metal substrate on the electrode end face by the slitter, it is not necessary to form a dielectric film by aging on the exposed metal element as in the prior art, and the leakage current caused by this dielectric film This has the effect of being able to suppress the increase of.
また、従来のエージング工程も省略することができるので、工程の簡略化、生産性の向上に寄与することもできる。 In addition, since the conventional aging process can be omitted, the process can be simplified and the productivity can be improved.
以下、本発明の固体電解コンデンサについて図面を用いて説明する。 Hereinafter, the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態1を用いて、特に、請求項1に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
In particular, the first embodiment will be described with reference to the first embodiment.
図1は実施の形態1における固体電解コンデンサの斜視図、図2〜図4はそれぞれ同断面図、図5は陽極体の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a solid electrolytic capacitor in
図1〜図3において、陽極体1としてエッチングされたアルミニウム線を用い、その表面に誘電体皮膜2を形成したものを渦巻き形状に巻回している。この陽極体1は、あらかじめエッチングしたアルミニウム線を巻回してもよいし、巻回した後エッチングを行ってもよい。
1 to 3, an etched aluminum wire is used as the
また、誘電体皮膜2の形成も同様に、エッチングされたアルミニウム線の表面に誘電体皮膜2を形成した後巻回してもよいし、アルミニウム線を巻回した後エッチングを行い、その後誘電体皮膜2を形成してもよい。
Similarly, the formation of the
そしてこの誘電体皮膜2の表面には固体電解質3が形成されている。この固体電解質3としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子を単独または組み合わせて用いることができる。形成方法としては、化学重合、電解重合をはじめとする従来技術を用いることができる。
A
この固体電解質3の表面には集電体4が設けられている。この集電体4としては、カーボン層、銀ペーストの積層体を用いることができる。このようにして、固体電解質3、集電体4からなる陰極部9を形成する。
A
以上の構成によりコンデンサ素子5が形成されている。このコンデンサ素子5は集電体4を介して複数個積層され(本実施の形態1では3つ)、積層体6としている。コンデンサ素子5の積層数は適宜設定することができる。
The
前記積層体6の各コンデンサ素子5の陽極部は、それぞれ陽極端子7にて接続されている。この接続には、抵抗溶接、レーザー溶接、銀接着剤等を用いることができる。
The anode parts of the
同様に、陰極部9にも陰極端子8を設けている。この陰極端子8は、図2に示すようにいずれかのコンデンサ素子5の陰極部9、例えば、積層体6の下面中央部に接続されていればよいが、ESRを考慮した場合、図3に示すように、各コンデンサ素子5の陰極部9にそれぞれ接続したり、図4に示すように積層体の中央部を貫通することで各コンデンサ素子5の陰極部9とそれぞれ接続することが好ましい。このようにすることで、陰極部9と陰極端子8の接続が確実になるとともに電流流路が複数になりESRの低減に効果を有する。
Similarly, a
陽極端子7、陰極端子8を接続したコンデンサ素子5はアルミケース10に収容され、このアルミケース10の開口部を封口ゴム11にて封止している。
The
このように封口ゴム11にて封止することにより、コンデンサ素子5に対する外部環境の湿度の影響を考慮する必要がない。すなわち、この固体電解コンデンサを保管する際、防湿対策をする必要がないという作用効果を有するものである。
By sealing with the sealing
なお、上記、陽極体1としては図5に示すように単に渦巻き形状に巻回したものを用いてもよいが、図6(a)に示すように巻回した後、少なくとも隣接する弁金属線との間に連結部を設けてもよい。
Note that the
図6(a)は陽極体の斜視図であり、隣接する弁金属線との間に連結部15を設けたものである。この場合、特に、高周波領域での容量低下を抑制することができる。すなわち、連結部15を設けることで電流の流路を複数にすることができ、これにより高周波領域でのコンデンサとしての電子の出し入れをより容易にすることができる。その結果、高周波領域での容量低下を抑制することができる。
FIG. 6A is a perspective view of the anode body, in which a connecting
連結部15を設ける方法としては、隣接する弁金属線間を抵抗溶接、レーザー溶接等にて接続してもよいし、新たな弁金属線を設けて、この新たな弁金属線を介して隣接する弁金属線間を接続してもよい。
As a method of providing the connecting
特に、高周波領域での容量低下を抑制するという観点からすると渦巻き形状の中心部から放射状にこの連結部を複数箇所設けることが望ましい。また、陽極体が単にコイル形状の場合はその外周面に連結部15を複数箇所設ければよい。
In particular, from the viewpoint of suppressing a decrease in capacity in the high frequency region, it is desirable to provide a plurality of connecting portions radially from the spiral central portion. Moreover, what is necessary is just to provide the
この連結部15を設ける工程は、エッチング処理後に行うことが望ましい。エッチング処理によって連結部15が溶解して陽極体1からはずれる可能性があるためである。
The step of providing the connecting
また、図6(b)に示すように、導出部18を二つ有するように、二つ折りにした弁金属線の折った部分が渦巻きの中心部になるように巻回したものを用いてもよい。この形状と連結部15は単独でも組み合わせても用いることができ、組み合わせた場合はさらにESR、ESLの低減に効果を有する。
Moreover, as shown in FIG.6 (b), even if it uses so that it may have two derivation | leading-out
(実施の形態2)
本実施の形態2を用いて、他の実施の形態に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
The invention described in other embodiments is described with reference to the second embodiment.
本実施の形態2が実施の形態1と異なる点は、一対の陽極端子を有している点である。以下、図面を用いて説明する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that it has a pair of anode terminals. Hereinafter, it demonstrates using drawing.
図7は、本実施の形態2における固体電解コンデンサの断面図であり、積層体12は、コンデンサ素子5を前記陽極部が相反する方向に交互に複数積層して構成されている。そして、一対の陽極端子13が相反する方向の前記陽極部と電気的にそれぞれ接続されている。また、陰極端子8は、積層体12の中央部を貫通することで各コンデンサ素子5の陰極部9とそれぞれ接続されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor according to the second embodiment, and the
上記内容以外については実施の形態1と同様である。 The contents other than the above are the same as in the first embodiment.
以上のような構成にすることで、二つの陽極端子と一つの陰極端子を有する、いわゆる3端子コンデンサを形成することができる。 With the above configuration, a so-called three-terminal capacitor having two anode terminals and one cathode terminal can be formed.
(実施の形態3)
本実施の形態3を用いて、他の実施の形態に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
The invention described in another embodiment is described with reference to the third embodiment .
本実施の形態3が実施の形態2と異なる点は、陰極端子の形状であり、この陰極端子の形状を変えることにより、いわゆる4端子コンデンサを形成している。 The third embodiment is different from the second embodiment in the shape of the cathode terminal, and a so-called four-terminal capacitor is formed by changing the shape of the cathode terminal.
図8(a)は、本実施の形態3における固体電解コンデンサの斜視図、図8(b)はA−A線での同断面図である。実装面において一対の陽極端子13を結ぶ方向と略直角方向の実装面に一対の陰極端子14が露出するように実装面方向に陰極端子14を分岐した端子構造になっている。図8においては、積層体6の中央部を貫通するように陰極端子14を設けているが、積層体6の下面に接続してもよい。
FIG. 8A is a perspective view of the solid electrolytic capacitor according to the third embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line AA. The
また、陰極端子の他の形態としては、図9に示すように、分岐させず別々に設けるものが挙げられる。図9は、本実施の形態3における固体電解コンデンサの断面図であり、図9において陰極端子14は積層体6の周囲面に設けている。このとき、積層体6の陰極部9と陰極端子14との接続には、銀接着剤16等を用いることができる。以上のような陰極端子の構造においても、一対の陽極端子を結ぶ方向と略直角方向に配置するように陰極端子を配することができる。
Moreover, as another form of a cathode terminal, as shown in FIG. 9, what is provided separately without branching is mentioned. FIG. 9 is a cross-sectional view of the solid electrolytic capacitor according to the third embodiment. In FIG. 9, the
なお、上述した実施の形態においては、積層体としてコンデンサ素子を複数個積層したものを用いたが、これに限定されるものではなく、コンデンサ素子を単層でも用いることができる。 In the embodiment described above, a laminate in which a plurality of capacitor elements are laminated is used. However, the present invention is not limited to this, and a capacitor element can be used as a single layer.
また、積層体の各コンデンサ素子は集電体を介して積層されているが、固体電解質を介して積層してもよい。その場合、陰極端子との接続の際、接触抵抗を下げるために積層体の最外周面には集電体を形成することが望ましい。 Moreover, although each capacitor | condenser element of a laminated body is laminated | stacked via the electrical power collector, you may laminate | stack via a solid electrolyte. In that case, it is desirable to form a current collector on the outermost peripheral surface of the laminate in order to reduce the contact resistance when connecting to the cathode terminal.
また、固体電解コンデンサとしてラジアルタイプのもので説明したが、アルミケースの封口ゴム側から絶縁板(図示せず)を当接させた構成の表面実装タイプにおいても同様の作用効果を有するものである。 Further, although the radial type capacitor has been described as a solid electrolytic capacitor, the surface mounting type having a configuration in which an insulating plate (not shown) is in contact with the sealing rubber side of the aluminum case has the same function and effect. .
本発明は、陽極体として弁金属線を巻回したものを用いるという特徴を有し、特に、小型、かつ、低い漏れ電流特性が要求される各種電子機器に有用である。 The present invention has a feature of using a wound metal valve wire as an anode body, and is particularly useful for various electronic devices that are small and require low leakage current characteristics.
1 陽極体
2 誘電体皮膜
3 固体電解質
4 集電体
5 コンデンサ素子
6、12 積層体
7、13 陽極端子
8、14 陰極端子
9 陰極部
10 アルミケース
11 封口ゴム
15 連結部
16 銀接着剤
18 導出部
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