JP4991501B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は固体電解コンデンサに関し、更に具体的に言うと、構造が簡単で、組立に時間が掛からず、低コストで製造することのできる固体電解コンデンサに関するものである。

図８には、静電容量を有する、従来のアルミニウム電解コンデンサが示されている。このアルミニウム電解コンデンサは、アルミニウムハウジング４０、コンデンサ要素５０、密閉用ゴム６０とから構成されている。アルミニウムハウジング４０は底部が開放しており、内部空間は内部室４１になっていて、コンデンサ体５１と２本のリード線５２，５２から構成されているコンデンサ要素５０が内部室４１の中に配置されている。コンデンサ体５１は、陽極用箔と、陰極用箔と、セパレータ（分離層）が２個とで構成されていて、コイルが巻装されている。これらのセパレータは、陽極用箔と陰極用箔との間に配置されて、陽極用箔と陰極用箔とを離隔する。リード線５２は、陽極用箔と、陰極用箔とにそれぞれ別々に接続されている。

密閉用ゴム６０はハウジング５０の開放底部を密閉するもので、その中を貫通して孔部６１，６１が形成されており、各々のリード線５２が孔部６１，６１をそれぞれ通過して外部に露出される。
内部室４１内の空間は、その１／３が密閉用ゴム６０で占められ、残りの空間はコンデンサ要素５０で占められている。

このような構造の従来のアルミニウム電解コンデンサにおいて静電容量をもっと増やすことを求められた場合には、コンデンサ要素５０を大きくするために、アルミニウムハウジング４０の寸法を（直径も高さも）大きくするほかない。そうすると、密閉用ゴム６０の厚さをさらに厚くしなければならず、従来のアルミニウムハウジング４０は役に立たなくなる。
従って、従来のアルミニウム電解コンデンサのコンデンサ要素５０の寸法および容量は制限されているのである。

また、コンデンサ要素５０が浸漬処理工程を受ける場合には、コンデンサ要素５０のそれぞれのコンデンサ体５１が、容器の中に入れられた、単量体と、酸化剤と、その他添加物との混合液で含浸されるようになるが、この混合液は硬化し易いので、容器内の残りの混合液が無駄になってしまう。

また更に、コンデンサ要素５０を浸漬処理するときに、リード線５２とコンデンサ体５１との間に亀裂が入り易く、また、リード線５２が密閉用ゴム６０にしっかりと固定されない状態で密閉用ゴム６０の孔部６１の中を通っているので、この場合も、アルミニウムを送り込む工程中にコンデンサ要素５０を浸漬するときに、リード線５２とコンデンサ体５１との間にやはり亀裂が起きてしまい勝ちである。

技術が進歩するに従い、以前よりも更に小型で精巧なラップトップ型コンピュターのような電子機器に合う、小形大容量の電解コンデンサが必要とされてきている。故に、静電容量の増えた、プラスチックハウジング集成体とコンデンサ要素から成るアルミニウム電解コンデンサが開発された。

プラスチック製ハウジング集成体は、ハウジング本体、基部、カバー部から構成されている。ハウジング本体の中には、ハウジング本体を上方室及び下方室に２分割するために、２つの貫通孔が形成されて、横方向水平に配置された仕切り板が配設されている。上方室は下方室よりも広い。

基部は、底部があり、孔が２個、溝が２個形成されており、薄片状のもので、下方室を密閉する。基部に形成された孔はハウジング本体の貫通孔に対応しており、基部の底部に形成された溝は、前記貫通孔それぞれに連通している。
カバー部は薄片状のもので、上方室を密閉する。
コンデンサ要素は、アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ要素と同様なもので、ハウジング本体の上方室に配置される。

２本のリード線は、それぞれ、仕切り板の貫通孔を通過させ、基部の孔から外へ伸ばして露出するようにする。リード線を仕切り板の貫通孔に通した後に下方室にエポキシ樹脂を充填してリード線を固定すると共に、更にその先を基部の孔を通して外へ出した後、それぞれ左右相対向する方向へ折り曲げられ、溝の中に配置される。

カバー部の厚さが薄いので、上方室を全面的に効率よく利用することができるため、従来のアルミニウム電解コンデンサとプラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサとの静電容量が同じ場合であっても、プラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサの方はコンデンサ要素の体積が小さてすみ、従来のものよりいっそう小形化することができるという利点がある。

しかし、従来のプラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサは構造が複雑である上に、下方室にエポキシ樹脂をたくさん使用しなければならないために、プラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサを製造するには多くの時間がかかる。
更に、従来のプラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサでは、リード線はそれぞれ溝の中に配置されて各リード線の上側面が溝に隣接するようになるが、プリント回路基板（ＰＣＢ）へハンダ付けされたときに、（錫のような）ハンダ材料がこのリード線の上側のところに入っていかないので、その結果、プラスチックハウジングのアルミニウム電解コンデンサをＰＣＢの上に充分な強度を持って配設することができないという不
具合がある。

本発明は、低コストで迅速に組立製造することのできる簡単な構成になる固体電解コンデンサを提供することを目的とし、本願発明の固体電解コンデンサは、少なくともコンデンサ要素と、絶縁ハウジングとから成る。コンデンサ要素は、コンデンサ体と、該コンデンサ体に接続した少なくとも２本のリード線を有する。
絶縁ハウジングは、少なくとも１個の開口部が設けられた上部と、底部と、少なくとも２個の孔部及び少なくとも１つの室を有する基部とから構成されており、基部に少なくとも１つのコンデンサ要素を配置した後で、開口部を密封する。底部には孔部が設けられていて、ここからリード線を外へ露出して、密閉剤で固定するようにする。
本発明の固体電解コンデンサは構造が簡単で、迅速に簡単に製造することができるので、価格を低く抑えることができると共に、絶縁ハウジングが複数個のコンデンサ要素を同時に保持することができることにより、静電容量を増やすことができる。

上述の目的を達成するため、本発明の請求項１の固体電解コンデンサは,固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサが、少なくとも１つのコンデンサ要素と、基部を有する絶縁ハウジングと、から成り、前記コンデンサ要素は、その各々が少なくとも１つの陽極用箔と、少なくとも１つの陰極用箔と、前記少なくとも１つの陽極用箔と少なくとも１つの陰極用箔の間にそれぞれ形成された少なくとも２つの分離層とを有し、コイルに巻かれたコンデンサ体と、前記コンデンサ体の少なくとも１つの陽極用箔と少なくとも１つの陰極用箔それぞれに接続された少なくとも２本のリード線と、から成り、前記基部を有する絶縁ハウジングは、その基部が前記少なくとも１つのコンデンサ要素が前記基部に設置された後に密封されるようになる少なくとも１つの開口部を有する上部と、側壁と、縁部を有し且つ少なくとも１組の孔部を有する、前記側壁と一体に形成された底部であって、前記１組の孔部は底部を貫通して限定されていて、前記１組の各々の孔部は前記少なくとも１つのコンデンサ要素の少なくとも２つのリード線を個々それぞれ通過させるようになっている底部と、前記底部の縁部に形成され、底部から前記側壁へ斜めに傾斜して延在する、少なくとも１組の傾斜を有するノッチと、前記底部の縁部に形成され該縁部からそれぞれ突出して形成されている複数個の突出部と、前記基部に形成され、前記少なくとも１つの開口部及び前記少なくとも１つの孔部それぞれに連通し、前記少なくとも１つのコンデンサ要素を個々に収容する少なくとも１つの室と、から成り、前記少なくとも１つのコンデンサ要素の各々のリード線が、更に前記基部の底部を通過して、その後、該リード線は、それぞれ該基部の底部に平行に位置するように折り曲げられてハンダ付け部分を形成し、更に、各組のリード線はそれぞれ対応する組のノッチに配設されるようになっていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性重合体電解質から成り、前記基部の上部の前記少なくとも１つの開口部には、少なくとも１つの環状凹部が形成され、前記上部の少なくとも１つの開口部は、射出成形されたカバー部によって密封されるようになり、前記カバー部はその底部から前記少なくとも１つの環状凹部にそれぞれ対応するように突出して形成された少なくとも１つの環状突起部を有することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性重合体電解質から成り、前記基部の上部周縁部は平坦で、コンデンサ要素の上部周縁部よりも高く形成してあり、前記基部の内部室に樹脂が充填され、該基部の少なくとも１つの開口部を密閉することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１記載の固体電解コンデンサにおいて、前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性重合体電解質からなり、そして、前記２本のリード線はそれぞれ前記基部の底部から垂直に伸び出るようになることを特徴とする。

本発明の固体電解コンデンサは、絶縁ハウジングは、基部とカバー部とのわずか２つだけの構成物から成り、このため、従来に比して、同様の静電容量を持ちながらコンデンサ要素の体積を小さくすることができ、且つ、このように小形にしたコンデンサ要素を絶縁ハウジングが複数個同時に保持することができるように構成されていることにより、静電容量を増やすことができ、超小型電子機器に求められる小形で大静電容量の固体電解コンデンサを実現することができ、非常に利便性が高い。

また、コンデンサ要素のコンデンサ体に接続されたリード線を基部の外部へ露出させ折り曲げて、ハンダ付けで固定するときに、基部底部に形成したノッチ部によりリード線の上側と基部の底部とが重なった部分で両者間に適切な間隔を保持することができることにより、ハンダ付け材料が充分に行き渡るようにしたので、リード線がＰＣＢ上に安定して接着固定することができ、電子機器の装置の信頼性を高めることができる。
そして、本発明の固体電解コンデンサは、最小限の構成要素で形成されるため、簡単に迅速に製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施例の詳細な説明を行う。
図１は本発明の固体電解コンデンサの分解破断斜視図、図２は図１の固体電解コンデンサの別の分解破断斜視図、図３は絶縁ハウジングに複数個の基部が備えられ、その各々の基部にそれぞれコンデンサ要素を備えた、複数個同時にコンデンサ要素を保持する本発明の固体電解コンデンサの斜視図、図４はカバー部の環状突起が基部の環状凹部に嵌って、基部開口部を覆っている状態を示す、図１の固体電解コンデンサの一部断面側面図、図５は内部室が樹脂で充填されて基部開口部を密封するのを示す、図１の固体電解コンデンサの変形例一部断面側面図、図６は図１の固体電解コンデンサ示す斜視図で、矩形のハンダ付け部分を示している図、図７は図６の固体電解コンデンサの一部断面側面図である。

図１〜図３について説明する。
本発明の固体電解コンデンサは、絶縁ハウジング１０（１０ａ）と、少なくとも１つのコンデンサ要素２０とを有する。絶縁ハウジングは、絶縁プラスチックのような絶縁材料で作られており、中空で、基部１１（１１’）を包含する。
基部１１（１１’）は、上部、底部、そして少なくとも１つの室１３を有し、上部には開口部があり、底部には、縁部と、底部を貫通する少なくとも１組の孔部１５と、少なくとも１組の密封剤充填用凹部１７と、複数個の突出部１８と、少なくとも１対のノッチ１９が設けられている。

それぞれの密閉剤充填用凹部１７は、孔部１５それぞれと同心にして底部に形成されており、エポキシ樹脂のような密封剤１６が充填されるようになる。
突出部１８が底部表面から下方に突出して形成されており、これにより基部１１（１１’）が配置された表面から底部を離隔して位置づけられることで、固体電解コンデンサがプリント回路基板（ＰＣＢ）にしっかりと固着されるようになる。突出部１８は好ましくは底部縁部に隣接して形成される。
ノッチ１９は台形で、基部底部の縁部に形成されている。
少なくとも１つの室１３が基部１１（１１’）の内部に形成されていて、少なくとも１つの開口部と、少なくとも１組の孔部１５とにそれぞれ連通している。
コンデンサ要素２０は、１つのコンデンサ体２１と少なくとも２本のリード線２２を有し、各室１３に対して１個ずつ配設される。コンデンサ体２１は、少なくとも１つの陽極用箔と、少なくとも１つの陰極用箔と、少なくとも２枚の分離層を含有し、コイル状に巻装されている。

陽極用箔では、絶縁金属酸化物である誘電体フィルムが配置されていて陽極用箔を覆っている。陽極用箔がアルミニウムで作られている場合、誘電体フィルムはアルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）である。
各々の分離層は、陽極用箔を陰極用箔から分離するためもので、互いに隣接して位置付けられた陽極用箔及び陰極用箔との間に一定の間隔をあけて設置されており、導電性重合体電解質から成る。

まず、コンデンサ要素２０を室１３に配置する。そのとき、コンデンサ要素２０の陽極用箔と陰極用箔とに接続されたリード線２２，２２を１組の孔部１５，１５それぞれに通し、更に、対応する密閉剤充填凹部１７，１７に通してから、外部へ露出させた後、密閉剤充填凹部１７，１７にエポキシ樹脂を充填し、基部内部に位置付けられた部分のリード線２２を固定する。

更にその後、外部へ露出された各々のリード線２２は、折り曲げられて基部の外側底部に水平に配置され、この部分のリード線がハンダ付け部分２２１となる。リード線２２は、丸棒状のロッドであったり、平坦な棒状のバーであったり、その混合形態のものでもよい。ロッド部分と平坦な棒状バー部分とで構成された混合形態のリード線２２は、ロッド部分がコンデンサ体２１に接続され、平坦な棒状バーが孔部１５，凹部１７を通されて、外部へ露出された後、基部１１，１１’の外部底面に対して平行になるように折り曲げられて配置されハンダ付け部分２２１とし、これにより平坦なハンダ付け部分２２１が基部底面に対し平行に位置付けられる。

リード線のハンダ付け部分２２１はノッチ１９の部分を通過して外部へ露出するよう配置されているので、ノッチ１９によりハンダ付け部分２２１と基部１１との間に一定の間隔があいて、ハンダ材料がハンダ付け部分の上部に行き渡るようにすることができる。従って、ＰＣＴ上にリード線２２を完全にハンダ付けして固着できるようになる。リード線の数が２本以上の場合、固体電解コンデンサはインピーダンスを減少することができる。
更に図４を参照すると、基部１１（１１’）の最上部周縁部の高さと、該基部内に設置されたコンデンサ要素２０の最上部周縁部の高さとが同じレベルにある場合の実施例であって、リード線が孔部及び樹脂充填凹部を通過して外部に露出された組立状態が示されている。

基部１１（１１’）の上部開口部には少なくとも１つの環状凹部１４が形成されている。基部１１（１１’）の開口部はカバー部１２（１２ａ）で密閉される。カバー部１２（１２ａ）は射出成形され、その底部には環状突起部１２１が形成配置されている。カバー部１２（１２ａ）の底部から下方に突出して形成された環状突起部１２１は、環状凹部１４に対応するように配置されている。この構成により、環状突起部１２１を環状凹部１４に嵌合させることでカバー部が基部に取付けられ基部開口部を覆い、更に、熱可塑性樹脂や超音波接合などで両者を接着し、確実に固定する。

更に、図５に、基部開口部を覆うための構成に対する変形例を示す。この変形例では、基部の最上部周縁部はその中に配置されたコンデンサ要素の最上部周縁部よりも高く形成されており、カバー部に代わって、室１３にエポキシ樹脂などの樹脂１２０を基部上部の周縁部の高さと同一になるまで開口部に充填し、充填された樹脂の上頂部を平坦面に成形して、樹脂を硬化させることで、開口部を密閉する。

更に、図６および図７を参照する。
本発明の固体電解コンデンサの絶縁ハウジング１０（１０ａ）は、基部１１（１１’）とカバー１２（１２ａ）のわずか２つだけの構成材から成る。従って、本発明の固体電解コンデンサは簡単に迅速に製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。
また、固体電解コンデンサの絶縁ハウジングが、絶縁ハウジング１０ａのように複数個の室１３を有する構成の場合、その室の数に対応する複数個のコンデンサ要素を保持することができる。これにより、本発明の固体電解コンデンサは、複数個のコンデンサを搭載することで静電容量を増加することができる。

また、基部底部の縁部に配置された突出部１８が固体電解コンデンサをＰＣＢ上に安定して設置できるようにし、また、ノッチ１９，１９の構成がリード線２２，２２と基部１１との間に適切な間隔をもたらすので、リード線２２がＰＣＢ上にしっかりと固定されるようにすることができる。

更にまた、コンデンサ要素２０を製造する場合には、重合体と、酸化剤と、その他添加物との混合液体を、室１３の中に既に設置されているコンデンサ要素２０のコンデンサ体２１へ流し込むようにして行うので、混合液体が残って硬化してしまい捨てるほかない、というような無駄が全く生ずることがなく、また、コンデンサ要素２０のコンデンサ体２１とリード線２２との間に亀裂が生じることが全くない。そして、本発明の固体電解コンデンサを電子機器等に組み込んだ場合にも、密封剤充填凹部１７にはエポキシ樹脂が充填され、リード線２２をしっかりと固定しているので、リード線２２とコンデンサ体２１との間に亀裂が全く生ずることがない。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができ、従って本発明明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本発明の固体電解コンデンサの分解破断斜視図。 図１の固体電解コンデンサの別の分解破断視図。 絶縁ハウジングに複数個の基部が形成され、各基部それぞれにコンデンサ要素が配置され、複数個のコンデンサ要素を同時に保持する本発明の固体電解コンデンサの斜視図。 カバー部の環状突起が基部の環状凹部に嵌っている状態を示す、図１の固体電解コンデンサの一部断面側面図。 内部室が樹脂で充填されて基部開口部を密封する変形例を示す、図１の固体電解コンデンサの一部断面側面図。 図１の固体電解コンデンサ示す斜視図で、矩形のハンダ付け部分を示している図。 図６の固体電解コンデンサの一部断面側面図。 従来のアルミニウム電解コンデンサの部分断面側面図。

１０，１０ａ 絶縁ハウジング
１１，１１’ 基部
１２，１２ａ カバー部
１３ 室
１５ 孔部
１７ 密封剤充填用凹部
１８ 突出部
１９ ノッチ
２０ コンデンサ要素
２１ コンデンサ体
２２ リード線

Claims (4)

1. 固体電解コンデンサであって、前記固体電解コンデンサが、少なくとも１つのコンデンサ要素と、基部を有する絶縁ハウジングと、から成り、
   前記コンデンサ要素は、その各々が少なくとも１つの陽極用箔と、少なくとも１つの陰極用箔と、前記少なくとも１つの陽極用箔と少なくとも１つの陰極用箔の間にそれぞれ形成された少なくとも２つの分離層とを有し、コイルに巻かれたコンデンサ体と、
   前記コンデンサ体の少なくとも１つの陽極用箔と少なくとも１つの陰極用箔それぞれに接続された少なくとも２本のリード線と、から成り、
   前記基部を有する絶縁ハウジングは、その基部が
   前記少なくとも１つのコンデンサ要素が前記基部に設置された後に密封されるようになる少なくとも１つの開口部を有する上部と、
   側壁と、
   縁部を有し且つ少なくとも１組の孔部を有する、前記側壁と一体に形成された底部であって、前記１組の孔部は底部を貫通して限定されていて、前記１組の各々の孔部は前記少なくとも１つのコンデンサ要素の少なくとも２つのリード線を個々それぞれ通過させるようになっている底部と、
   前記底部の縁部に形成され、底部から前記側壁へ斜めに傾斜して延在する、少なくとも１組の傾斜を有するノッチと、
   前記底部の縁部に形成され該縁部からそれぞれ突出して形成されている複数個の突出部と、
   前記基部に形成され、前記少なくとも１つの開口部及び前記少なくとも１つの孔部それぞれに連通し、前記少なくとも１つのコンデンサ要素を個々に収容する少なくとも１つの室と、から成り、
   前記少なくとも１つのコンデンサ要素の各々のリード線が、更に前記基部の底部を通過して、その後、該リード線は、それぞれ該基部の底部に平行に位置するように折り曲げられてハンダ付け部分を形成し、更に、各組のリード線はそれぞれ対応する組のノッチに配設されるようになっている、
   ことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性重合体電解質から成り、前記基部の上部の前記少なくとも１つの開口部には、少なくとも１つの環状凹部が形成され、前記上部の少なくとも１つの開口部には、射出成形されたカバー部によって密閉されるようになり、前記カバー部は其の底部から前記少なくとも１つの環状突起部を有することを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性重合体電解質から成り、前記基部の上部周縁部は平坦で、コンデンサ要素の上部周縁部よりも高く形成してあり、前記基部の室内に樹脂が充填され、該基部の少なくとも１つの開口部を密閉することを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記少なくとも２つの分離層はそれぞれ導電性電解質からなり、そして、前記２本のリード線はそれぞれ前記基部の底部から垂直に伸び出るようになることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサ。