JP5340092B2 - 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するものである。

タンタル、ニオブ等の弁作用金属を陽極に用いる固体電解コンデンサでは、弁作用金属からなる粉末と、陽極引出しとして作用する陽極リード線材が成型金型により加圧成型された後、真空焼結することにより製造される焼結体を陽極体として用いることが知られている。陽極体の表面には陽極酸化法により弁作用金属の酸化皮膜が形成されることにより、この酸化皮膜が電解コンデンサの誘電体層となる。その上に、例えば二酸化マンガンや導電性高分子などからなる固体電解質層を形成し、更にその上にグラファイト層や銀ペースト層を形成することにより陰極層を形成し、固体電解コンデンサ素子を得る。

このようにして得られた固体電解コンデンサ素子は、陽極リード線材が外部陽極端子に溶接等により接続され、陰極層は外部陰極端子に導電性接着剤等により接続され、最後に外装樹脂により封止成型される。

図５は従来の固体電解コンデンサ用陽極体の一例を示す断面図であり、図６はその斜視図である。陽極リード線材３においては、固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）を低減するために、陽極リード線材３の形状を扁平形状にする技術が提案されている。埋設される陽極リード線材３の形状を扁平形状にすることにより、断面の面積が同じ円柱形状である陽極リード線材の場合とを比較すると、陽極リード線材３の方が弁作用金属粉末からなる多孔質体部分２との接触面積が増大するため、接合点の抵抗が低減されＥＳＲが低下する。

例えば特許文献１においては、線材の形状を平板状とする技術が提案されており、特許文献２においては、線材の形状を箔形状とした上でその厚みを２００μｍ以下に限定することが提案されている。また特許文献３では、線材埋設部の外形を対向する２つの直線と、その２つの直線とを連結する曲線とから形成する技術が開示されている。

特開２００１‐５７３１９号公報 特開２０００‐１２３８７号公報 特開２００６‐２１６６８０号公報

しかしながら、上記従来技術のように埋設される線材の形状が扁平形状であり、陽極体を加圧成型するときの方向が線材の埋設方向と垂直である場合には、扁平形状となった線材と成型金型との間の弁作用金属粉末表面に大きな圧力がかかるため、弁作用金属粉末からなる多孔質体部分が加圧成型時に押し潰されてしまい、固体電解質層の形成が不十分になるという問題があった。

線材が円柱のような場合には加圧成型時の圧力が線材の形状に沿って分散されるため、線材と成型金型との間の弁作用金属からなる多孔質体部分が押し潰されてしまう状態が少なくなり、多くの細孔部分が確保されている。このような細孔部分が多孔質体部分の表面に多く残存すれば、固体電解質層の形成時に多孔質体内部への液体の含浸性が良好となり、ＥＳＲが低下することが広く知られている。

前述したように扁平形状の線材を用いた陽極体においては、多孔質体部分の表面が押し潰されてしまい、細孔部分が少なくなれば固体電解質層の形成に悪影響を及ぼすため、弁作用金属粉末と線材との接触面積が増大することにより期待される本来のＥＳＲ低減効果を十分に得ることができなかった。

そこで本発明は、固体電解コンデンサ用陽極体を加圧成型するときの方向が線材の埋設方向と垂直であるとき、埋設される線材が円柱形状の場合と比較して、弁作用金属と線材との接触面積が増大し、かつ加圧成型された弁作用金属からなる多孔質体部分の表面が押し潰されず、細孔部分が確保された固体電解コンデンサを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明による固体電解コンデンサは、弁作用金属からなる多孔質の扁平状の陽極体から陽極リード線材が導出され、前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に順次形成された固体電解質層と陰極層を有するコンデンサ素子と、前記陽極リード線材に接続された陽極端子と、前記陰極層に接続された陰極端子とを含む固体電解コンデンサであって、前記陽極体から導出される前記陽極リード線材が板状で、前記陽極リード線材の扁平な面の一部に凸部を有していることを特徴とする。

本発明による固体電解コンデンサは、前記陽極リード線材は表面および稜線部の一部に前記凸部を有することを特徴とする。

本発明による固体電解コンデンサは、前記陽極リード線材の断面の形状が菱形であることを特徴とする。

すなわち本発明の固体電解コンデンサは、従来技術のように陽極体に埋設される陽極リード線材を形成する場合において、その陽極リード線材の表面や稜線部の一部に凸部を設けることにより、従来技術の場合と比較して、加圧成型された弁作用金属からなる多孔質体部分の表面が押し潰される部分の面積が低減され、細孔部分を確保することが可能になる。

また、発明の固体電解コンデンサは、陽極体に埋設される陽極リード線材の断面を菱形形状とすることにより、従来技術の場合と比較して、加圧成型された弁作用金属からなる多孔質体部分の表面が押し潰される部分の面積が低減され、細孔部分を確保することが可能になる。

上記のように、本発明によれば、陽極体に埋設される陽極リード線材において、陽極リード線材の表面や稜線部に凸部が設けられることにより、陽極体を加圧成型するときの方向が陽極リード線材の埋設方向と垂直であるとき、多孔質体部分の表面に加わる圧力は、陽極リード線材に設けられた凸部付近に多く集中する。その作用により陽極リード線材の形状が従来技術である扁平形状の場合と比較して、多孔質体部分の表面が押し潰される部分の面積を減少させることができるため、ＥＳＲ特性に優れた固体電解コンデンサを得ることが可能になる。

本発明による固体電解コンデンサの陽極体の第一の実施の形態を示す断面図。 本発明による固体電解コンデンサの陽極体の第二の実施の形態を示す断面図。 本発明による固体電解コンデンサの陽極体の第三の実施の形態を示す断面図。 本発明による固体電解コンデンサの陽極体の第四の実施の形態を示す断面図。 従来の固体電解コンデンサの陽極体の一例を示す断面図。 従来の固体電解コンデンサの陽極体の一例を示す斜視図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明による固体電解コンデンサの陽極体１の第一の実施の形態を示す多孔質体部分２の断面図である。図１において、陽極引出しとして作用する陽極リード線材が従来と同様に、成型金型により弁作用金属からなる粉末と、加圧成型された後、真空焼結することにより製造される焼結体を固体電解コンデンサの陽極体１として用いる。

但し、第一の実施の形態では、陽極引出しとして作用する陽極リード線材において、平板状に加工された面の中心付近に半円状の凸部３ｃが設けられている。

その後、陽極体１の表面には陽極酸化法により弁作用金属の酸化皮膜が形成される。この酸化皮膜が電解コンデンサの誘電体層となる。その上に、例えば二酸化マンガンや、それに換えてポリチオフェンやポリピロール等の導電性高分子などからなる固体電解質層を形成し、更にその上にグラファイト層や銀ペースト層を形成することにより陰極層を形成し、固体電解コンデンサ素子が構成される。

このようにして得られた固体電解コンデンサ素子は、陽極リード線材が外部陽極端子に溶接等により接続され、陰極層は外部陰極端子に導電性接着剤等により接続され、最後に外装樹脂により封止成型され、製品としての固体電解コンデンサが構成される。

図２は本発明による固体電解コンデンサの陽極体１の第二の実施の形態を示す多孔質体部分２の断面図である。図２において、陽極引出しとして作用する陽極リード線材が従来と同様に、成型金型により弁作用金属からなる粉末と、加圧成型された後、真空焼結することにより製造される焼結体を固体電解コンデンサの陽極体として用いる。

但し、第二の実施の形態では、陽極引出しとして作用する陽極リード線材において、断面の形状を菱形に加工することにより凸部３ｃが設けられている。

以下、第二の実施の形態から第四の実施の形態までの固体電解コンデンサも第一の実施の形態の固体電解コンデンサと同様に構成されるため主要部以外の記載は省略する。

図３は本発明による固体電解コンデンサの陽極体１の第三の実施の形態を示す多孔質体部分２の断面図である。図３において、陽極引出しとして作用する陽極リード線材が従来と同様に、成型金型により弁作用金属からなる粉末と、加圧成型された後、真空焼結することにより製造される焼結体を固体電解コンデンサの陽極体として用いる。

但し、第三の実施の形態では、陽極引出しとして作用する陽極リード線材において、内側に凹むように曲面状に加工された面の稜線部に楔状の凸部３ｃが設けられている。

図４は本発明による固体電解コンデンサの陽極体１の第四の実施の形態を示す多孔質体部分２の断面図である。図４において、従来と同様に、弁作用金属からなる粉末と、陽極引出しとして作用する陽極リード線材が成型金型により加圧成型された後、真空焼結することにより製造される焼結体を固体電解コンデンサの陽極体として用いている。

但し、第四の実施の形態では、陽極引出しとして作用する陽極リード線材において、平板状に加工された面の中心付近と稜線部に矩形状の凸部３ｃが設けられている。

上記第一から第四の実施の形態において、陽極リード線材に凸部３ｃを設ける部位は、多孔質体部分２に埋設された部分（図６に記載の埋設部３ａ）のみ、または多孔質体部分から突出する部分（図６に記載の突出部３ｂ）を含む場合のどちらにおいてもよい。

以下に本発明の実施例と比較例を詳述する。

（実施例１）
本発明の固体電解コンデンサの陽極体の具体的な実施例について第一の実施の形態で用いた図１を参照して説明する。タンタル粉末（粉末ＣＶ値：８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ）と、陽極リード線材を成型金型で加圧成型することにより、多孔質体部分２の寸法が幅３．６ｍｍ×厚み０．９ｍｍ×奥行き４．５ｍｍである成型体を製造した。尚、陽極体１の加圧方向は陽極リード線材の埋設方向と垂直である。

このときの陽極リード線材は直径０．８ｍｍのタンタルワイヤを幅１．２ｍｍ、厚み０．３５ｍｍに冷間圧延加工した平板状で、その幅広の両面側に長径０．４ｍｍ、短径０．２５ｍｍの半楕円形状の凸部３ｃが設けられた断面を有している。このようにして製造された加圧成型体を１，３００℃で真空焼結し陽極体１を得た。このとき成型体に亀裂等を生じさせないためには、タンタルワイヤで最も厚い部分の寸法は、成型体の厚みに対して２／３以下にする必要がある。

（実施例２）
次に、本発明の固体電解コンデンサの陽極体の実施例２について第二の実施の形態で用いた図２を参照して説明する。タンタル粉末（粉末ＣＶ値：８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ）と、陽極リード線材を成型金型で加圧成型することにより、多孔質体部分２の寸法が実施例１と同様に３．６ｍｍ×０．９ｍｍ×４．５ｍｍである成型体を製造した。尚、陽極体１の加圧方向は陽極リード線材の埋設方向と垂直である。

このときの陽極リード線材は直径０．８ｍｍのタンタルワイヤを断面寸法が長手Ａを１．６８ｍｍ、短手Ｂを０．６ｍｍに冷間圧延加工した菱形形状を有している。このようにして製造された加圧成型体を１，３００℃で真空焼結し陽極体１を得た。このとき成型体に亀裂等を生じさせないためには、タンタルワイヤで最も厚い部分の寸法は、成型体の厚みに対して２／３以下にする必要がある。

（実施例３）
次に、本発明の固体電解コンデンサの用陽極体の実施例３について第二の実施の形態で用いた図３を参照して説明する。タンタル粉末（粉末ＣＶ値：８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ）と、陽極リード線材を成型金型で加圧成型することにより、多孔質体部分２の寸法が実施例１と同様に３．６ｍｍ×０．９ｍｍ×４．５ｍｍである成型体を製造した。尚、陽極体１の加圧方向は陽極リード線材の埋設方向と垂直である。

このときの陽極リード線材は直径０．８ｍｍのタンタルワイヤを断面の状態が図３に示すように幅Ｃ１．７ｍｍの両面から内側に半径Ｅ１．７３ｍｍの二つの曲面が厚さＤ０．６ｍｍ、近接距離Ｆが０．１５ｍｍの間隔で配置されるように冷間圧延加工した形状を有している。このようにして製造された加圧成型体を１，３００℃で真空焼結し陽極体１を得た。このとき成型体に亀裂等を生じさせないためには、タンタルワイヤで最も厚い部分の寸法は、成型体の厚みに対して２／３以下にする必要がある。

（比較例）
次に、比較例として従来技術の固体電解コンデンサの説明で用いた図６を参照して説明する。タンタル粉末（粉末ＣＶ値：８０，０００μＦ・Ｖ／ｇ）と、陽極リード線材を成型金型による加圧成型することにより、多孔質体部分２の寸法が幅３．６ｍｍ×厚み０．９ｍｍ×奥行き４．５ｍｍである成型体を製造した。このときの陽極リード線材は直径０．８ｍｍのタンタルワイヤを幅１．４５ｍｍ、厚み０．３５ｍｍに加工した扁平形状の断面を有している。このようにして製造された加圧成型体を１，３００℃で真空焼結することにより陽極体１を得た。

上記の実施例１から３および比較例で製造した陽極体１の表面に、陽極酸化によりタンタルの酸化皮膜を形成し、その上に化学酸化重合法により導電性高分子であるポリチオフェンからなる固体電解質層を形成した。さらにその上にグラファイト層と銀ペースト層からなる陰極引き出し層を形成し、固体電解コンデンサ素子を得た。

このようにして得られた実施例および比較例の固体電解コンデンサ素子の陽極リード線材は外部陽極端子に溶接等により、陰極層は外部陰極端子に導電性接着剤等により接続し、最後に外装樹脂によりガラスフィラーを含んだエポキシ樹脂で封止成型し、固体電解コンデンサを得た。

こうして得られた実施例および比較例の固体電解コンデンサの１００ｋＨｚにおけるＥＳＲの平均値と標準偏差を比較した。尚、ＤＣバイアス電圧は１．５Ｖに設定し測定した。その結果を表１に示す。

表１に示す通り、比較例と比べていずれの実施例で製造された固体電解コンデンサ素子においてもＥＳＲの平均値および標準偏差が低減されており、本発明の効果が伺える。これは、実施例で製造された陽極体の多孔質体部分の表面が押し潰されず、細孔部分が確保されているためであると考えられる。

以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。

１ 陽極体
２ 多孔質体部分
３ 陽極リード線材
３ａ 埋設部
３ｂ 突出部
３ｃ 凸部

Claims (3)

1. 弁作用金属からなる多孔質の扁平状の陽極体から陽極リード線材が導出され、前記陽極体の表面に形成された誘電体層と、前記誘電体層の上に順次形成された固体電解質層と陰極層を有するコンデンサ素子と、前記陽極リード線材に接続された陽極端子と、前記陰極層に接続された陰極端子とを含む固体電解コンデンサであって、前記陽極体から導出される前記陽極リード線材が板状で、前記陽極リード線材の扁平な面の一部に凸部を有していることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極リード線材は表面および稜線部の一部に前記凸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. 前記陽極リード線材の断面の形状が菱形であ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。

Images