JP7113285B2 - 電解コンデンサ - Google Patents

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Description

本発明は、電解コンデンサに関し、詳細には、コンデンサ素子を覆う外装部材を備える電解コンデンサに関する。
電解コンデンサは、等価直列抵抗(ESR)が小さく、周波数特性が優れているため、様々な電子機器に搭載されている。電解コンデンサは、通常、電極部を備えるコンデンサ素子と、電極部と電気的に接続するリード端子とを備えており、コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材を備える。
特許文献1は、外装部材として金属ケースを使用している。金属ケースには切り欠きが設けられており、リード端子はこの切り欠きに挿通されている。
特開2007-103575号公報
特許文献1の構成では、金属ケースとリード端子とが短絡する場合がある。
本発明の第一の局面は、陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、前記外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、前記側壁の前記底面側の第1端部と、前記底面から露出する前記リード端子との間に、絶縁部材が介在している、電解コンデンサに関する。
本発明の第二の局面は、陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、前記外装部材は、非導電性の側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備える、電解コンデンサに関する。
本明細書は以下の発明例を開示する。
[発明例1]
陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
前記外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、
前記側壁の前記底面側の第1端部と、前記底面から露出する前記リード端子との間に、絶縁部材が介在している、電解コンデンサ。
[発明例2]
前記絶縁部材は、前記第1端部を覆う樹脂膜を備える、発明例1に記載の電解コンデンサ。
[発明例3]
前記絶縁部材は、前記底面から露出する前記リード端子を覆う樹脂膜を備える、発明例1または2に記載の電解コンデンサ。
[発明例4]
前記側壁は、第1金属材料を含み、
前記絶縁部材は、前記第1端部を覆う前記第1金属材料の酸化膜を備える、発明例1~3のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例5]
前記底面から露出する前記リード端子は、第2金属材料を含み、
前記絶縁部材は、前記底面から露出する前記リード端子を覆う前記第2金属材料の酸化膜を備える、発明例1~4のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例6]
前記絶縁部材は、前記第1端部と前記底面から露出する前記リード端子との間に配置される板状部材を備える、発明例1~5のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例7]
前記板状部材は、前記底面から露出する前記リード端子を前記外装部材の内側から前記底面の外側に通す開口を有している、発明例6に記載の電解コンデンサ。
[発明例8]
前記底面から露出する前記リード端子は、前記陽極体または前記陰極層に接続された第1部分と、前記底面から露出する第2部分と、を備え、
前記第2部分は、前記板状部材に収容されている、発明例6に記載の電解コンデンサ。
[発明例9]
前記外装部材は、前記側壁の前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置される蓋部材を備える、発明例1~8のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例10]
前記蓋部材は、導電性を有する、発明例9に記載の電解コンデンサ。
[発明例11]
前記蓋部材は、非導電性を有する、発明例9に記載の電解コンデンサ。
[発明例12]
前記外装部材は、前記コンデンサ素子と前記側壁との隙間に充填される封止樹脂を備える、発明例1~11のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例13]
前記側壁の内表面は、粗面化されている、発明例12に記載の電解コンデンサ。
[発明例14]
前記リード端子の表面は、粗面化されている、発明例12または13に記載の電解コンデンサ。
[発明例15]
陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
前記外装部材は、非導電性の側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備える、電解コンデンサ。
[発明例16]
前記外装部材は、非導電性の底部材を備える、発明例15に記載の電解コンデンサ。
[発明例17]
前記底面から露出する前記リード端子は、前記陽極体または前記陰極層に接続された第1部分と、前記底面から露出する第2部分と、を備え、
前記第2部分は、前記底部材に収容されている、発明例16に記載の電解コンデンサ。
[発明例18]
前記底部材は、前記側壁の前記底面側の第1端部に嵌合する第1段部を備える、発明例16または17に記載の電解コンデンサ。
[発明例19]
前記外装部材は、前記側壁の前記底面側とは反対側の第2端部側に配置される蓋部材を備える、発明例15~18のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例20]
前記蓋部材は、前記第2端部に嵌合する第2段部を備える、発明例19に記載の電解コンデンサ。
[発明例21]
前記外装部材は、前記コンデンサ素子と前記側壁との隙間に充填される封止樹脂を備える、発明例15~20のいずれか一例に記載の電解コンデンサ。
[発明例22]
前記側壁の内表面は、粗面化されている、発明例21に記載の電解コンデンサ。
[発明例23]
前記リード端子の表面は、粗面化されている、発明例21または22に記載の電解コンデンサ。
本発明によれば、外装部材とリード端子との短絡が抑制される。
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本発明の第1態様の第1実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第1態様の第2実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第1態様の第3実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第1態様の第4実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第1態様の第5実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 第5実施形態に係る板状部材の一例を、模式的に示す上面図である。 第5実施形態に係る板状部材の他の例を、模式的に示す上面図である。 第5実施形態に係る板状部材の他の例を、模式的に示す上面図である。 第5実施形態に係る板状部材の他の例を、模式的に示す上面図である。 第5実施形態に係る板状部材の他の例を、模式的に示す上面図である。 第5実施形態に係る板状部材の他の例を、模式的に示す上面図である。 本発明の第1態様の第6実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第1態様の第6実施形態に係る他の電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第1実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第2実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第3実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第3実施形態に係る他の電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第3実施形態に係るさらに他の電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第4実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第4実施形態に係る他の電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第5実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第5実施形態に係る他の電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の第2態様の第5実施形態に係る電解コンデンサを、模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサ素子を、模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る積層されたコンデンサ素子を、模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る陽極リード端子を、模式的に示す斜視図である。 図15Aの陽極リード端子を展開して示す平面図である。
外装部材とリード端子との絶縁は、以下の2つの態様により実現される。
A.第1態様
第1態様は、陽極体に形成された誘電体層と、誘電体層に形成された固体電解質層と、固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、陽極体および陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える電解コンデンサであって、外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方のリード端子の一部を露出する底面と、を備え、側壁の底面側の第1端部と底面から露出するリード端子との間に、絶縁部材が介在している。
本態様において、外装部材の側壁は導電性を有する。電解コンデンサの底面から露出するリード端子(以下、第1リード端子と称す。)は、導電性の側壁を横切るようにして、外装部材の外側にまで延びている。ただし、側壁の底面側の第1端部と第1リード端子との間には、絶縁部材が介在する。絶縁部材によって、第1端部と第1リード端子との接触は妨げられているため、外装部材(側壁)と第1リード端子との短絡は抑制される。第1リード端子は、陽極体に接続する陽極リード端子であってもよく、陰極層に接続する陰極リード端子であってもよく、陽極リード端子および陰極リード端子であってもよい。
B.第2態様
第2態様は、陽極体に形成された誘電体層と、誘電体層に形成された固体電解質層と、固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、陽極体および陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える電解コンデンサであって、外装部材は、非導電性の側壁と、少なくとも一方のリード端子の一部が露出する底面と、を備える。
本態様において、外装部材の側壁は非導電性を有する。電解コンデンサの底面から露出するリード端子(以下、第1リード端子と称す。)は、側壁を横切るようにして、外装部材の外側にまで延びている。ただし、側壁は非導電性であるため、外装部材(側壁)と第1リード端子との短絡は抑制される。第1リード端子は、陽極体に接続する陽極リード端子であってもよく、陰極層に接続する陰極リード端子であってもよく、陽極リード端子および陰極リード端子であってもよい。
電解コンデンサは、例えばパターン配線された基板等の電子部品に搭載される。リード端子が露出する底面が、電子部品への搭載面である。側壁は、電解コンデンサの底面に交わる方向の面であり、電子部品から立ち上がるように配置される面である。側壁は、内表面および外表面を備える板状の部材である。
第1端部は、側壁の内表面の一部であって、底面側の辺に沿って形成される内側領域と、側壁の外表面の一部であって、底面側の辺に沿って形成される外側領域と、内側領域と外側領域とを繋ぐ側壁の端面(第1端面)とを併せた領域である。内側領域は、例えば、側壁の内表面の面積の30%を占める。外側領域は、例えば、側壁の外表面の面積の30%を占める。
各態様について詳細に説明する。
A.第1態様
本態様において、外装部材の側壁は導電性を有する。
側壁の素材としては、導電性を有する限り特に限定されず、例えば金属材料が挙げられる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タンタル、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、モリブデン、タングステン、およびこれらの複合材料などが挙げられる。外装部材の側壁が金属材料を含むことにより、電解コンデンサ内部への酸素および水分の透過が抑制されて、コンデンサ素子の劣化が抑制される。
絶縁部材の素材としては特に限定されず、樹脂(エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等)、セラミックス(酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等)、ゴム(スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等)、ガラス、耐熱紙、およびこれらの複合材料などが挙げられる。
外装部材と第1リード端子との短絡がさらに抑制され易くなる点で、第1リード端子と外装部材(側壁)の底面側の端面とは、同一平面上にないことが好ましい。電解コンデンサを電子部品に搭載したとき、第1リード端子は電子部品に接触する一方、外装部材は電子部品に接触しない。そのため、電解コンデンサを電子部品に搭載する際に使用される半田の広がりや、電解コンデンサの位置ズレ、浮き等が生じる場合であっても、外装部材と電子部品との間における短絡は抑制され易くなる。
以下、第1態様の具体的な実施形態を、図面を参照しながら例示する。
(実施形態I-1)
本実施形態において、絶縁部材は、第1端部の少なくとも一部を覆う樹脂膜を備える。
樹脂膜は、第1端部に貼り付けられた樹脂製のテープであってもよいし、第1端部に塗布された樹脂塗膜であってもよいし、第1端部に被せられた樹脂製のキャップでもよい。樹脂膜の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上、300μm以下である。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Aを図1に示す。
コンデンサ素子110は、陽極部110aと陰極部110bとを有する。陽極部110aは陽極体(図示せず)により構成されている。陽極体には、陽極リード端子120Aが接続している。陰極部110bは陰極層(図示せず)を備えている。陰極層には、陰極リード端子120Bが接続している。
コンデンサ素子110は、外装部材130によって覆われている。外装部材130は、側壁131と天井部132と封止樹脂133とを備える。天井部132は、電解コンデンサ100Aの底面130Xとは反対側の面に配置されている。
封止樹脂133は、コンデンサ素子110と側壁131との隙間、および、コンデンサ素子110と天井部132との隙間に充填されている。コンデンサ素子110は、封止樹脂133によって周囲を覆われており、封止樹脂133の外周面の一部は、側壁131および天井部132により覆われている。封止樹脂133の外周面の残部からは、陽極リード端子120Aおよび陰極リード端子120B(以下、リード端子120と総称する場合がある。)の一部が露出している。すなわち、底面130Xは、封止樹脂133により形成されている。底面130Xのリード端子120が露出する以外の領域には、酸素および水分の少なくとも一方に対して低い透過性を有する保護層が形成されてもよい。側壁131の内表面およびリード端子120の表面は、粗面化されてもよい。これにより、封止樹脂133との密着性が高まる。
封止樹脂133は非導電性であり、例えば、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミドイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。封止樹脂133によって、電解コンデンサ内部への酸素および水分の透過が抑制されて、コンデンサ素子の劣化が抑制されるとともに、断熱性能が向上する。
外装部材130の外観は、概ね直方体である。側壁131と天井部132とは、例えば一体成型されており、一体化している。側壁131と天井部132とを一体成型する方法としては、例えば、金属板を絞り加工する方法が挙げられる。樹脂膜を備える金属板を、角柱形状に絞り加工するのは容易ではない。そのため、側壁131および天井部132が、金属板の絞り加工により一体的に成型される場合、絶縁部材としての樹脂膜は、絞り加工の後に、外装部材130の所定の位置に付与されることが好ましい。
天井部132に替えて、側壁131とは別体である蓋部材(図示せず)を配置してもよい。すなわち、外装部材130は、側壁131と、封止樹脂133と、側壁131の底面130X側の第1端部131aとは反対側の第2端部131b側に配置される蓋部材と、を備えてもよい。蓋部材は、導電性であってもよいし、非導電性であってもよい。導電性の蓋部材の素材としては、例えば、側壁の素材として例示した金属材料が挙げられる。非導電性の蓋部材の素材としては、例えば、絶縁部材の素材として例示した材料が挙げられる。側壁131は、例えば、矩形断面を有する筒状に成型された金属板を、所定の長さに切断することにより形成されてもよい。
側壁131の第1端部131aと、陽極リード端子120Aおよび陰極リード端子120Bとの間に、絶縁部材140Aが介在している。絶縁部材140Aは、第1端部131aの少なくとも一部に形成された樹脂膜を備える。これにより、外装部材130とリード端子120との絶縁が確保されている。また、絶縁部材140Aにより、リード端子120と外装部材130の第1端面とは、同一平面上になく、電解コンデンサ100Aを電子部品に搭載したとき、リード端子120は電子部品に接触する一方、外装部材130は電子部品に接触しない。よって、外装部材130と電子部品との短絡も抑制される。
(実施形態I-2)
本実施形態において、絶縁部材は、第1リード端子の少なくとも一部を覆う樹脂膜を備える。
樹脂膜は、第1リード端子に貼り付けられた樹脂製のテープであってもよいし、第1リード端子に塗布された樹脂塗膜であってもよいし、第1リード端子に被せられた樹脂製のキャップでもよい。樹脂膜の厚みは特に限定されず、例えば、1μm以上、300μm以下である。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Bを図2に示す。
電解コンデンサ100Bは、絶縁部材140Bが、リード端子120の少なくとも一部を覆う樹脂膜を備えること以外、電解コンデンサ100Aと同様の構成を有する。電解コンデンサ100Bは、さらに、第1端部131aの少なくとも一部に形成された樹脂膜(絶縁部材140A)を備えてもよい。
(実施形態I-3)
本実施形態において、絶縁部材は、側壁に含まれる第1金属材料の酸化膜を備える。第1端部は、第1金属材料の酸化膜によって覆われている。酸化膜の厚みは特に限定されず、例えば、10nm以上、10μm以下である。第1金属材料は、側壁の素材として例示した金属材料である。なかでも、絶縁性の皮膜を形成することのできる金属(弁金属)が好ましい。特に、側壁がアルミニウムで形成されており(つまり、第1金属材料がアルミニウムであり)、絶縁部材が、酸化アルミニウム膜を備えることが好ましい。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Cを図3に示す。
電解コンデンサ100Cは、絶縁部材140Cが第1端部131aの少なくとも一部を覆う第1金属材料の酸化膜を備えること以外、電解コンデンサ100Aと同様の構成を有する。酸化膜(絶縁部材140C)は、図3のように、側壁131および天井部132の内表面全体を覆っていてもよい。酸化膜(絶縁部材140C)は、さらに、側壁131および天井部132の外表面の一部または全体を覆っていてもよい。
(実施形態I-4)
本実施形態において、絶縁部材は、第1リード端子に含まれる第2金属材料の酸化膜を備える。第1リード端子は、第2金属材料の酸化膜によって覆われている。酸化膜の厚みは特に限定されず、例えば、10nm以上、10μm以下である。第2金属材料は、例えば、側壁の素材として例示した金属材料である。なかでも、絶縁性の皮膜を形成することのできる金属(弁金属)が好ましい。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Dを図4に示す。
電解コンデンサ100Dは、絶縁部材140Dがリード端子120の少なくとも一部を覆う第2金属材料の酸化膜を備えること以外、電解コンデンサ100Aと同様の構成を有する。酸化膜は、リード端子120の底面130Xに対向する面とは反対側の主面を覆っている。電解コンデンサ100Dは、さらに、第1端部131aの少なくとも一部を覆う第1金属材料の酸化膜(絶縁部材140C)を備えてもよい。
(実施形態I-5)
本実施形態において、絶縁部材は、第1端部と第1リード端子との間に配置される板状部材を備える。板状部材の厚みは特に限定されず、例えば、0.05mm以上、1mm以下であり、0.1mm以上、0.5mm以下であってもよい。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Eを図5に示す。
電解コンデンサ100Eの絶縁部材140Eは、第1端部131aとリード端子120との間に配置される板状の部材を備える。板状の絶縁部材140Eは、リード端子120を通す開口を有しており、リード端子120は開口を通った後、折り曲げられて、外装部材130から外部に導出している。封止樹脂133の外周面は、側壁131と天井部132と絶縁部材140Eとにより覆われている。すなわち、底面130Xは絶縁部材140Eにより形成されている。これら以外の点について、電解コンデンサ100Eは電解コンデンサ100Aと同様の構成を有する。
絶縁部材140Eと側壁131とは、接合されてもよいし、接合されていなくてもよい。後者の場合、絶縁部材140Eは、折り曲げられたリード端子120に係止されている。
板状の絶縁部材140Eのバリエーションを、図6A~図6Fに示す。
図6Aの絶縁部材140EAは、スリット状の開口141を有する。開口141は、露出させるリード端子120の数に応じて設けられる。開口141の面積は、リード端子120が挿通できる限り特に限定されない。1つの開口141の面積は、例えば、絶縁部材140EAの面積の1%以上、35%以下であってもよい。
開口141は、一部が開放されており、この開放部分をリード端子120にあてがって、絶縁部材140EAをスライドさせる。これにより、第1端部131aとリード端子120との間に、絶縁部材140Eを容易に配置することができる。絶縁部材140Eが所定の位置に配置された後、リード端子120を、底面130Xに沿って、電解コンデンサ100Eの外側に向けて折り曲げる。
図6Bの絶縁部材140EBも、スリット状の開口141を有する。ただし、開口141の周囲であって、折り曲げられたリード端子120と重なる絶縁部材140EBの領域140EBaにおいて、絶縁部材140EBは薄くなっている。これにより、電解コンデンサ100Eの低背化が可能となる。領域140EBaは、例えば、絶縁部材140EBを部分的に切削することにより形成されてもよい。領域140EBaの厚みは特に限定されないが、例えば、絶縁部材140EBの他の領域の10%以上、80%以下であってもよい。
図6Cの絶縁部材140ECの開口142は、開放部分を有さない孔である。開口142は、露出させるリード端子120の数に応じて設けられる。開口142の大きさは、リード端子120が挿通できる限り特に限定されない。1つの開口142の大きさは、例えば、絶縁部材140ECの面積の0.7%以上、25%以下であってもよい。開口142にリード端子120を挿入することにより、第1端部131aとリード端子120との間に、絶縁部材140ECを容易に配置することができる。
図6Dの絶縁部材140EDも、絶縁部材140ECと同様の開口142を有する。ただし、開口142の周囲であって、折り曲げられたリード端子120と重なる絶縁部材140EDの領域140EDaにおいて、絶縁部材140EDは薄くなっている。領域140EDaの厚みは特に限定されないが、例えば、絶縁部材140EDの他の領域の10%以上、80%以下であってもよい。
図6Eの絶縁部材140EEの開口143も、開放部分を有さない。ただし、開口143の面積は開口142よりも大きく、1つの開口143に、2つのリード端子120がともに挿入される。開口143の大きさは、2つのリード端子120が挿通できる限り特に限定されない。開口143の大きさは、例えば、絶縁部材140EEの面積の3%以上、80%以下であってもよい。
図6Fの絶縁部材140EFも、絶縁部材140EEと同様の開口143を有する。ただし、開口143の周囲であって、折り曲げられたリード端子120と重なる絶縁部材140EFの領域140EFaにおいて、絶縁部材140EFは薄くなっている。領域140EFaの厚みは特に限定されないが、例えば、絶縁部材140EFの他の領域の10%以上、80%以下であってもよい。
(実施形態I-6)
本実施形態においても、絶縁部材は、第1端部と第1リード端子との間に配置される板状部材を備える。ただし、第1リード端子は、陽極体または陰極層に接続された第1部分と、底面から露出する第2部分と、を備えており、第2部分は、板状部材に収容されている。このような板状部材は、例えば、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)技術あるいはLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技術により作製される、セラミックス多層回路基板であってもよい。板状部材の厚みは特に限定されず、例えば、0.1mm以上、1mm以下であり、0.1mm以上、0.5mm以下であってもよい。
本実施形態の一例の電解コンデンサ100Fを図7Aに示す。
電解コンデンサ100Fは、絶縁部材140Fが陽極リード端子120Aの第2部分122を収容していること以外、電解コンデンサ100Eと同様の構成を有する。絶縁部材140Fは、さらに第1部分121を収容している。
絶縁部材140Fと側壁131とは、接合されている。接合は、例えば、接着剤、低融点ガラス、半田、ろう付け等を用いて行われる。半田あるいはろう付けにより接合する場合、絶縁部材140Fに、例えば、側壁131に対応するように金属パターンを形成しておく。コンデンサ素子110と側壁131との隙間には、封止樹脂133が充填されていてもよいし、大気あるいは不活性ガスが充填されてもよい。コンデンサ素子110と側壁131との隙間は、減圧状態であってもよい。
陽極リード端子120Aの第1部分121は、図7Bに示す電解コンデンサ100Gのように、絶縁部材140Gに収容されなくてもよい。また、第1部分121は、第2部分122(絶縁部材140G)とは別体であってもよい。この場合、第1部分121の形状および大きさの自由度が高まるため、様々な形状および大きさのコンデンサ素子110を用いることができる。電解コンデンサ100Gは、陽極リード端子120Aの第1部分121と第2部分122とが別体であり、第1部分121が絶縁部材140Gに収容されていないこと以外、電解コンデンサ100Fと同様の構成を有する。
次に、第2態様について詳細に説明する。
B.第2態様
本態様において、外装部材の側壁は非導電性を有する。
側壁の素材としては、非導電性である限り特に限定されず、樹脂(エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等)、セラミックス(酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等)、ゴム(スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等)、ガラス、耐熱紙、およびこれらの複合材料などが挙げられる。
以下、第2態様の具体的な実施形態を、図面を参照しながら例示する。
(実施形態II-1)
本実施形態の一例の電解コンデンサ200Aを図8に示す。
コンデンサ素子210は、陽極部210aと陰極部210bとを有する。陽極部210aは陽極体(図示せず)により構成されており、陽極リード端子220Aが接続している。陰極部210bは陰極層(図示せず)を備えており、陰極リード端子220Bが接続している。
コンデンサ素子210は、外装部材230によって覆われている。外装部材230は、側壁231と天井部232と封止樹脂233とを備える。天井部232は、電解コンデンサ200Aの底面230Xとは反対側の面に配置されている。
封止樹脂233は、コンデンサ素子210と側壁231との隙間に充填されている。コンデンサ素子210は、封止樹脂233によって周囲を覆われており、封止樹脂233の外周面の一部は、側壁231および天井部232により覆われている。封止樹脂233の外周面の残部からは、陽極リード端子220Aおよび陰極リード端子220B(以下、リード端子220と総称する場合がある。)の一部が露出している。すなわち、底面230Xは、封止樹脂233により形成されている。
封止樹脂233は非導電性であり、例えば、熱硬化性樹脂の硬化物を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミドイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。封止樹脂233によって、電解コンデンサ内部への酸素および水分の透過が抑制されて、コンデンサ素子の劣化が抑制されるとともに、断熱性能が向上する。
底面230Xのリード端子220が露出する以外の領域には、酸素および水分の少なくとも一方に対して低い透過性を有する保護層が形成されてもよい。電解コンデンサ200Aの底面230X側には、リード端子220が挿通できる開口を有する非導電性の底部材(図示せず)を配置してもよい。この場合、底面230Xは、底部材により形成される。封止樹脂233との密着性を高めるために、側壁231および天井部232の内表面およびリード端子220の表面は、粗面化されてもよい。
側壁231と天井部232とは、例えば一体成型されており、一体化している。天井部232に替えて、側壁231とは別体である蓋部材(図示せず)を配置してもよい。すなわち、外装部材230は、側壁231と、封止樹脂233と、側壁231の底面230X側の第1端部231aとは反対側の第2端部231b側に配置される蓋部材と、を備えてもよい。蓋部材は、導電性であってもよいし、非導電性であってもよい。
導電性の蓋部材の素材としては特に限定されず、例えば金属材料が挙げられる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、タンタル、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、モリブデン、タングステン、およびこれらの複合材料などが挙げられる。外装部材の蓋部材が金属材料を含むことにより、電解コンデンサ内部への酸素および水分の透過が抑制され易くなって、コンデンサ素子の劣化が抑制される。非導電性の蓋部材の素材としては、例えば、側壁の素材として例示した材料が挙げられる。
リード端子220と側壁231の底面230X側の端面とは、同一平面上になくてもよい。つまり、電解コンデンサを電子部品に搭載したとき、リード端子220は電子部品に接触する一方、外装部材230は電子部品に接触しなくてもよい。
(実施形態II-2)
本実施形態の一例の電解コンデンサ200Bを図9に示す。
電解コンデンサ200Bは、天井部232がない一方、非導電性の底部材234を備える。すなわち、外装部材230は、側壁231と、封止樹脂233と、側壁231の第1端部231a側に配置される底部材234と、を備える。また、陽極リード端子220Aは、陽極部210aに接続された第1部分221と、底面230Xから露出する第2部分222と、を備えており、第1部分221および第2部分222は、底部材234に収容されている。底面230Xは、底部材234により形成されている。これら以外の点について、電解コンデンサ200Bは、電解コンデンサ200Aと同様の構成を有する。
底部材234は、例えば、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)技術あるいはLTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技術により作製される、セラミックス多層回路基板であってもよい。
陽極リード端子220Aの第1部分221は、底部材234に収容されなくてもよい。また、第1部分221は、第2部分222(底部材234)とは別体であってもよい。この場合、第1部分221の形状および大きさの自由度が高まるため、様々な形状および大きさのコンデンサ素子210を用いることができる。
底部材234の厚みは特に限定されず、例えば、0.1mm以上、1mm以下であり、0.1mm以上、0.5mm以下であってもよい。
底部材234と側壁231とは、接合されている。接合は、例えば、接着剤、低融点ガラス、半田、ろう付け等を用いて行われる。半田あるいはろう付けにより接合する場合、底部材234および側壁231の互いに対応する位置に、それぞれ金属パターンを形成しておく。底部材234と側壁231とは、一体成型されていてもよい。また、別体の天井部(蓋部材)を備えていてもよい。
(実施形態II-3)
本実施形態の一例の電解コンデンサ200Cを図10Aに示す。
電解コンデンサ200Cは、側壁231と一体化した天井部232を備えること以外、電解コンデンサ200Bと同様の構成を有する。すなわち、外装部材230は、側壁231と、側壁231と一体化した天井部232と、封止樹脂233と、底部材234と、を備えるとともに、陽極リード端子220Aの第1部分221および第2部分222は、底部材234に収容されている。底面230Xは、底部材234により形成されている。
側壁231と天井部232とは、別部材であってもよく、一方、側壁231と底部材234とは、一体化されていてもよい。つまり、図10Bに示す電解コンデンサ200Dのように、外装部材230は、側壁231と、側壁231の第1端部231aとは反対の第2端部231b側に配置され、側壁231とは別体の蓋部材232と、封止樹脂233と、側壁231の第1端部231a側に配置され、側壁231と一体化された底部材234と、を備える。蓋部材232は、導電性であってもよいし、非導電性であってもよい。また、別体の蓋部材232は、配置されていなくてもよい。
リード端子220の第1部分221は、図10Cに示す電解コンデンサ200Eのように、底部材234に収容されなくてもよい。また、第1部分221は、第2部分222(底部材234)とは別体であってもよい。この場合、第1部分221の形状および大きさの自由度が高まるため、様々な形状および大きさのコンデンサ素子210を用いることができる。
コンデンサ素子210と側壁231との隙間には、封止樹脂233に替えて、大気あるいは不活性ガスが充填されてもよい。コンデンサ素子210と側壁231との隙間は、減圧状態であってもよい。
(実施形態II-4)
本実施形態において、外装部材は底部材を備えており、底部材は、側壁の底面側の第1端部に嵌合する第1段部を備える。これにより、外装部材230の組み立ての精度が向上する。
本実施形態の一例の電解コンデンサ200Fを図11Aに示す。
電解コンデンサ200Fは、底部材234が第1段部234aを備えること以外、電解コンデンサ200Cと同様の構成を有する。
第1段部234aは、図11Bに示す電解コンデンサ200Gのように、溝状であってもよい。電解コンデンサ200Gは、第1段部の形状が異なること以外、電解コンデンサ200Fと同様の構成を有する。
(実施形態II-5)
本実施形態において、蓋部材は、側壁の第1端部とは反対側の第2端部に嵌合する第2段部を備える。この場合にも、外装部材230の組み立ての精度が向上する。
本実施形態の一例の電解コンデンサ200Hを図12Aに示す。
電解コンデンサ200Hは、側壁231と底部材234とが別体であること、および、蓋部材232が第2段部232aを備えること以外、電解コンデンサ200Cと同様の構成を有する。
第2段部232aは、図12Bに示す電解コンデンサ200Iのように、溝状であってもよい。電解コンデンサ200Iは、第2段部の形状以外、電解コンデンサ200Hと同様の構成を有する。
陽極リード端子220Aの第1部分221は、図12Cに示す電解コンデンサ200Jのように、底部材234に収容されなくてもよいし、底部材234とは別体であってもよい。電解コンデンサ200Jは、陽極リード端子220A以外、電解コンデンサ200Hと同様の構成を有する。
次に、第1態様および第2態様に共通するコンデンサ素子およびリード端子について、図面を参照しながら説明する。
(コンデンサ素子)
コンデンサ素子は、陽極部および陰極部を有する。
図13に示すように、陽極部10aは陽極体11により構成される。陰極部10bは、陽極体11と、陽極体11の表面の少なくとも一部に形成された誘電体層12と、誘電体層12の表面の少なくとも一部に形成された陰極層13と、を備える。陰極層13は、誘電体層12の少なくとも一部に形成された固体電解質層13aと、固体電解質層13aの少なくとも一部に形成された陰極引出層13bとを有している。このようなコンデンサ素子10は、例えば、シート状あるいは平板状である。
(陽極体)
陽極体11は、導電性材料として弁作用金属を含む箔(金属箔)または弁作用金属を含む多孔質焼結体を含む。多孔質焼結体からは、陽極ワイヤーを植立させる。陽極ワイヤーは、陽極リード端子との接続に用いられる。弁作用金属としては、チタン、タンタル、アルミニウムおよびニオブ等が挙げられる。陽極体11は、一種、または二種以上の上記弁作用金属を含んでいてもよい。陽極体11は、弁作用金属を、弁作用金属を含む合金または弁作用金属を含む化合物等の形態で含んでいてもよい。金属箔である陽極体11の厚みは特に限定されず、例えば、15μm以上、300μm以下である。多孔質焼結体である陽極体11の厚みは特に限定されず、例えば、15μm以上、5mm以下である。
(誘電体層)
誘電体層12は、例えば、陽極体11の表面を、化成処理等により陽極酸化することで形成される。そのため、誘電体層12は、弁作用金属の酸化物を含み得る。例えば、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合、誘電体層12はAl23を含み得る。なお、誘電体層12はこれに限らず、誘電体として機能するものであればよい。
(陰極層)
陰極層13は、例えば、誘電体層12を覆う固体電解質層13aと、固体電解質層13aを覆う陰極引出層13bと、を有している。
固体電解質層13aは、誘電体層12の少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、誘電体層12の表面全体を覆うように形成されていてもよい。
固体電解質層13aは、例えば、マンガン化合物や導電性高分子を用いることができる。導電性高分子として、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、それらの誘導体などを用いることができる。導電性高分子を含む固体電解質層13aは、例えば、原料モノマーを誘電体層上で化学重合および/または電解重合することにより、形成することができる。あるいは、導電性高分子が溶解した溶液、または、導電性高分子が分散した分散液を誘電体層に塗布することにより、形成することができる。
陰極引出層13bは、固体電解質層13aの少なくとも一部を覆うように形成されていればよく、固体電解質層13aの表面全体を覆うように形成されていてもよい。
陰極引出層13bは、例えば、カーボン層と、カーボン層の表面に形成された金属(例えば、銀)ペースト層と、を有している。カーボン層は、黒鉛等の導電性炭素材料を含む組成物により構成される。金属ペースト層は、例えば、銀粒子と樹脂とを含む組成物により構成される。なお、陰極引出層13bの構成は、これに限られず、集電機能を有する構成であればよい。
(リード端子)
陽極リード端子は、コンデンサ素子10の陽極部10a(陽極体11)と電気的に接続している。陽極リード端子の材質は、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されない。陽極リード端子の厚み(陽極端子の主面間の距離)は、低背化の観点から、25μm以上200μm以下が好ましく、25μm以上100μm以下がより好ましい。
陽極リード端子は、導電性接着剤やはんだを介して陽極体11と電気的に接続していてもよいし、抵抗溶接やレーザー溶接により、陽極体11に接合されてもよい。導電性接着剤は、例えば熱硬化性樹脂と炭素粒子や金属粒子との混合物である。
陰極リード端子は、コンデンサ素子10の陰極部10b(陰極層13)と電気的に接続している。陰極リード端子の材質も、電気化学的および化学的に安定であり、導電性を有するものであれば特に限定されず、金属であっても非金属であってもよい。その形状も特に限定されない。陰極リード端子の厚みは、低背化の観点から、25μm以上、200μm以下が好ましく、25μm以上、100μm以下がより好ましい。陰極リード端子は、例えば、導電性接着剤を介して、陰極層13と電気的に接続される。
電解コンデンサは、複数のコンデンサ素子10を備えてもよい。
複数のコンデンサ素子10は、積層される。積層された複数のコンデンサ素子10A~10Gを図14に示す。積層されたコンデンサ素子10の陽極部10a同士は、溶接および/またはかしめ等により接合されて、電気的に接続している。積層されたコンデンサ素子10の陰極部10b同士もまた、電気的に接続している。少なくとも1つのコンデンサ素子10の陰極層に、陰極リード端子20Bが接続されている。図14では、7つのコンデンサ素子10が積層されているが、その数は特に限定されない。
複数の陽極体11のかしめには、例えば、図14に示すような陽極リード端子20Aが用いられる。
陽極リード端子20Aは、陽極体11と電気的に接続する第1部分21と、電解コンデンサの底面に沿って配置され、外装部材から露出する平板状の第2部分22と、を備える。陽極リード端子20Aは、例えば平板状の部材を曲げ加工することにより形成されており、第1部分21と第2部分22とは連結している。
図15Aに、図14に示す陽極リード端子20Aの斜視図を示す。図15Bに同陽極リード端子20Aの展開図を示す。
第1部分21は、第2部分22(電解コンデンサの底面)から陽極体11に向かって立ち上がる立上り部21aと、陽極体11を挟持する挟持部21bと、を備える。第1部分21は、複数の挟持部21bを備えてもよい。挟持部21bは、積層された複数の陽極体11を挟持する第1挟持部分21baおよび第2挟持部分21bbと、第1挟持部分21baと第2挟持部分21bbとを連結する連結部分21bcと、を備える。
複数の陽極体11は、所定の位置で第1挟持部分21baと第2挟持部分21bbとの間に挟み込まれる。この状態で、挟持部21bと複数の陽極体11とはレーザー溶接される。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
100A~100G:電解コンデンサ
110:コンデンサ素子
110a:陽極部
110b:陰極部
120:リード端子
120A:陽極リード端子
121:第1部分
122:第2部分
120B:陰極リード端子
130:外装部材
130X:底面
131:側壁
131a:第1端部
131b:第2端部
132:天井部
133:封止樹脂
140、140A~140F、140EA~140EF:絶縁部材
141~143:開口
200A~200J:電解コンデンサ
210:コンデンサ素子
210a:陽極部
210b:陰極部
220:リード端子
220A:陽極リード端子
221:第1部分
222:第2部分
220B:陰極リード端子
230:外装部材
230X:底面
231:側壁
231a:第1端部
231b:第2端部
232:天井部(蓋部材)
233:封止樹脂
234:底部材
10、10A~10G:コンデンサ素子
10a:陽極部
10b:陰極部
11:陽極体
12:誘電体層
13:陰極層
13a:固体電解質層
13b:陰極引出層
20:リード端子
20A:陽極リード端子
21:第1部分
21a:立上り部
21b:挟持部
21ba:第1挟持部分
21bb:第2挟持部分
21bc:連結部分
22:第2部分
20B:陰極リード端子

Claims (23)

  1. 陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
    前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
    前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
    前記外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、
    前記側壁の前記底面側の第1端部と、前記底面から露出する前記リード端子との間に、絶縁部材が介在し、
    前記側壁は、第1金属材料を含み、
    前記絶縁部材は、前記第1端部を覆う前記第1金属材料の酸化膜を備える、
    電解コンデンサ。
  2. 陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
    前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
    前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
    前記外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、
    前記側壁の前記底面側の第1端部と、前記底面から露出する前記リード端子との間に、絶縁部材が介在し、
    前記底面から露出する前記リード端子は、第2金属材料を含み、
    前記絶縁部材は、前記底面から露出する前記リード端子を覆う前記第2金属材料の酸化膜を備える、
    電解コンデンサ。
  3. 前記絶縁部材は、前記第1端部を覆う樹脂膜を備える、請求項1または2に記載の電解コンデンサ。
  4. 前記絶縁部材は、前記底面から露出する前記リード端子を覆う樹脂膜を備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  5. 前記絶縁部材は、前記第1端部と前記底面から露出する前記リード端子との間に配置される板状部材を備える、請求項1~のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  6. 前記板状部材は、前記底面から露出する前記リード端子を前記外装部材の内側から前記底面の外側に通す開口を有している、請求項に記載の電解コンデンサ。
  7. 前記底面から露出する前記リード端子は、前記陽極体または前記陰極層に接続された第1部分と、前記底面から露出する第2部分と、を備え、
    前記第2部分は、前記板状部材に収容されている、請求項に記載の電解コンデンサ。
  8. 陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
    前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
    前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
    前記外装部材は、導電性を有する側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、
    前記側壁の前記底面側の第1端部と、前記底面から露出する前記リード端子との間に、絶縁部材が介在し、
    前記絶縁部材は、前記第1端部と前記底面から露出する前記リード端子との間に配置される板状部材を備え、
    前記底面から露出する前記リード端子は、前記陽極体または前記陰極層に接続された第1部分と、前記底面から露出する第2部分と、を備え、
    前記第2部分は、前記板状部材に収容されている、
    電解コンデンサ。
  9. 前記外装部材は、前記側壁の前記第1端部とは反対側の第2端部側に配置される蓋部材を備える、請求項1~8のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  10. 前記蓋部材は、導電性を有する、請求項9に記載の電解コンデンサ。
  11. 前記蓋部材は、非導電性を有する、請求項9に記載の電解コンデンサ。
  12. 前記外装部材は、前記コンデンサ素子と前記側壁との隙間に充填される封止樹脂を備える、請求項1~11のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  13. 前記側壁の内表面は、粗面化されている、請求項12に記載の電解コンデンサ。
  14. 前記リード端子の表面は、粗面化されている、請求項12または13に記載の電解コンデンサ。
  15. 少なくとも一方の前記リード端子は、陽極リード端子を含み、
    前記陽極リード端子は、平板状の部材を曲げ加工することにより形成されている、請求項8~14のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  16. 陽極体と、前記陽極体に形成された誘電体層と、前記誘電体層に形成された固体電解質層と、前記固体電解質層に形成された陰極層と、を備えるコンデンサ素子と、
    前記陽極体および前記陰極層にそれぞれ接続するリード端子と、
    前記コンデンサ素子の少なくとも一部を覆う外装部材と、を備える、電解コンデンサであって、
    前記外装部材は、非導電性の側壁と、少なくとも一方の前記リード端子の一部が露出する底面と、を備え、
    前記外装部材は、非導電性の底部材を備え、
    前記底面から露出する前記リード端子は、前記陽極体または前記陰極層に接続された第1部分と、前記底面から露出する第2部分と、を備え、
    前記第2部分は、前記底部材に収容されており、
    前記第2部分は、前記底部材の両端まで延伸して露出している、
    電解コンデンサ。
  17. 前記底部材は、前記側壁の前記底面側の第1端部に嵌合する第1段部を備える、請求項16に記載の電解コンデンサ。
  18. 前記外装部材は、前記側壁の前記底面側とは反対側の第2端部側に配置される蓋部材を備える、請求項16または17に記載の電解コンデンサ。
  19. 前記蓋部材は、前記第2端部に嵌合する第2段部を備える、請求項18に記載の電解コンデンサ。
  20. 前記外装部材は、前記コンデンサ素子と前記側壁との隙間に充填される封止樹脂を備える、請求項16~19のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
  21. 前記側壁の内表面は、粗面化されている、請求項20に記載の電解コンデンサ。
  22. 前記リード端子の表面は、粗面化されている、請求項20または21に記載の電解コンデンサ。
  23. 少なくとも一方の前記リード端子は、陽極リード端子を含み、
    前記陽極リード端子は、平板状の部材を曲げ加工することにより形成されている、請求項16~22のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
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