JPS6028124Y2 - 低インピ−ダンス並列電解コンデンサ組立体 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は低インピダンスの並列コンデンサ組立体に関し
、特に広い周波数帯域に亘って低いインピダンスをもつ
並列コンデンサ組立体に関する。

全有効キャパシタンスを増大し、そして低周波数におけ
る有効インピダンスを低減するため複数の電解コンデン
サを並列接続することは広く知られている。

このような並列コンデンサ組立体はまた一般的に高周波
数帯域においても低いインピダンスをもつ。

この高周波帯域では各コンデンサの有効直列抵抗（ＥＳ
Ｒ）および有効直列インダクタンス（ＥＳＬ）が各コン
デンサパッケージの全有効直列インピダンスＺを決定す
る大きなファクタになる。

普通の電解コンデンサのＥＳＬはコンデンサパッケージ
（コンデンサ素子、すなわち本明細書中、組上げられた
コンデンサ単体を意味する。

）のリードに大きく左右される。複数個のコンデンサ部
分をリード無しで内部の低インピダンス・ストリップラ
インに接続した低インピダンス電解コンデンサパッケー
ジが開発されている。

そのようなコンデンサ構造は、１９７′Ｒ−４月４日付
きの、プポロ等の米国特許第３６５４５２４号に記載さ
れている。

しかしそのような従来技術の構造は価格が高くなり、そ
こでもつと安価にするため、コンデンサ部分の接続尾部
でストリップラインとの接続を行なうようにした、より
簡単な、しかし同様の並列コンデンサ部分パッケージが
、１９７坪５月７日提出のマーカリアン等の米国特許出
願第Ｓ、Ｎ、３５８２０７号（実公昭５３−５２０３５
）に述べられている。

この並列部分パッケージはコンピュータで使用されるよ
うな、あるいは比較的高い周波数のスイッチング制御を
する型のＤＣ電源において優れたフィルタリング機能を
もつものではあるが、−ａ的にそのようなコンデンサに
要望される条件は安価なことである。

そこで本考案の目的は、広い周波数帯域に亘って低イン
ピダンスであり、しかも非常に安価な並列電解コンデン
サ組立体を提供することである。

本考案の低インピダンス並列電解コンデンサ組立体は少
なくとも４個の電解コンデンサパッケージを備える。

各パッケージはケース内に収容される巻回箔型電解コン
デンサ部分を有する。

ケースの一方の共通端部から陽極リードと陰極リードが
延びる。

好適には両面に銅被覆を着けた標準の印刷回路板で作ら
れるストリップラインにあけられる複数対の孔に、コン
デンサパッケージの軸方向に延びるリードが通される。

ストリップラインの絶縁板の各側の銅シートの、各孔対
の一方の孔の周辺区域が除去され、こうして一方の銅シ
ートは全ての陽極リードと、そして他方の銅シートは全
ての陰極リードとハンダにより接続される。

組立体の電気接続および取付けを容易にするため、スト
リップラインは延長部を設けられる。

各コンデンサパッケージのコンデンサ部分は、絶縁紙を
挾んで陽極箔と陰極箔を一諸に巻くことによって形成さ
れる。

絶縁紙は好適には電解質を浸透した多孔性紙とされる。

陽極タブと陰極タブがそれぞれに陽極箔と陰極箔に接続
される。

それらタブの取付は位置は箔の全長に対し箔端部から１
７４ないし３／４のところとされる。

各パッケージの一方の端面から延出するリードの、スト
リップラインとの接続点までの長さが非常に短かい本考
案の箔型電解コンデンサパッケージの組立体は、広い周
波数帯域に亘って著しく低いインピダンスを有すること
が実証されている。

またこの簡単なコンデンサパッケージは低価格の標準的
な技術によって容易に製造できる。

さらにストリップラインは簡単な両面印刷回路板とする
ことができ、それへのコンデンサの取付けは、リードを
孔に通すこと、陰極リードを折曲げて係合すること、お
よびハンダ付けすることの極く基本的な段階を含むだけ
でありコンデンサパッケージの並列組立も容易に行うこ
とができる。

本考案の好適な実施例を示す第１図において、６個の電
解コンデンサパッケージ１０ａないし１０ｆは並列にス
トリップラインに接続される。

ストリップラインは絶縁板１１の両面に金属シート１２
と１３を着合して構成され、好適には標準的な両面印刷
回路板から作ることができる。

より一般的にストリップラインは絶縁層の両面に、これ
の大部分を覆う金属部品を接着して作られる。

第１図に見られるようにストリップラインの、コンデン
サパッケージとの接続部より下方に延びる部分は、並列
コンデンサ組立体への電気接続部とされる。

このためストリップラインのその下方延長部分の金属シ
ート１２と１３はそれぞれに金属端子１４および１５と
接続される。

第２図は、陽極リード２０と陰極リード２１がケース２
２の一方の端部から延出する典型的な１つの電解コンデ
ンサパッケージ１０を示す。

陽極リード２０は、プリント回路板の孔に差込まれたと
き、第１図において、金属シート１２の着いている反対
側の面にちょうど達する程度の長さに切断される。

陰極リード２１はもつとも長く、従ってプリント回路板
の孔に挿入した後、金属シート１２に対し折曲げて係合
できる。

第２図に示すように各コンデンサパッケージ１０は、陽
極ホイル２３と陰極ホイル２４の間に第３図と第４図に
示すごとく多孔性絶縁紙２５，２６を挾み、それらを一
緒に巻き上げて成る、巻回型電解コンデンサ部分を備え
る。

ホイル２３と２４はバルブ・メタル、好適にはアルミニ
ウムとされる。

陽極ホイルはさらにこれの表面に形成される薄い誘電性
酸化物フィルムを備える。

これはコンデンサ部分の誘電体になる。絶縁紙２５．２
６は箔型電解コンデンサの製作に一般的に利用される多
孔質紙である。

コンデンサ部分はその多孔質紙に滲透される電解液に浸
けられる。

この電解液は米国特許第２９６５８１６号にあるような
、ジメチルホルムアミドにピクリン酸トリエタノールア
ンモニウムを入れた溶液等が用いられよう。

第５図に示すような平らな金属タブ２０ａが陽極箔２３
に、そして同様な金属タブ２１ａが陰極箔２４に取付け
られる。

それらタブは箔と同じバルブ・メタルとされ、そしてホ
イル長の中央部近くで接続される。

さらにこれを一般的な製造でいえば、それらタブと箔の
接続は箔の一端から箔全長の１７４ないし３／４の範囲
内で行なわれる。

タブを箔の中央部近くに設けることによってコンデンサ
部分の有効直列インピダンスが低くされることは、第４
図に示す未だ巻かれていない構造を参照することによっ
てよりよく理解できよう。

電気的には陽極箔２３と陰極箔２４はタブ２０ａと２１
ａの個所で並列接続された２つの単なる電導線と見做す
ことができる。

従ってそれらの組合せの特性インピダンスは各電導線の
約半分になる。

両方の箔が第６図と第７図に示すようにコンデンサ部分
を形成するように巻かれると、令名はさらに自己インダ
クタンスを有する。

それらインダクタンスおよび箔の直列抵抗は、タブがホ
イル中央部近くに取付けられていることからして、タブ
が箔端部にあるとした場合の直列ＲおよびＬに比較して
、効果的に低減される。

１つの箔に１つのタブが使われるとき、それらの接続は
ＥＳＲとＥＳＬを小さくするためホイルの中央部近くで
行なわれる。

コンデンサの高周波数における機能を良くするため普通
１つの箔に多数の（マルチプル）タブが用いられるが、
そのようにして得られる利益はそれ程大きくない。

しかも１つの箔、１つのタブの価格はずっと小さいので
ある。

第３図と第５図に示すように、タブ２０ａと２１ａはこ
れに圧着または電気抵抗溶接されるり−ド線２０と２１
を備える。

リード線２０と２１は好適に錫メッキされた銅線とされ
、第６図に示すように巻回セクション３０の中心軸３１
と同方向に延びる。

さらにタブ、従ってそのリード線２０と２１は、プリン
ト回路板に予め開けられている孔の間の距離に相当して
相互に離間するような、令名２３と２４の長さ方向の位
置において接続される。

一般的にいってコンデンサ部分の端部を第７図における
紙面とし、そこに中心軸３１を原点とする直交座標３３
と３４を採れば、２つのリードはその座標の原点に関し
対称となる点に設けられる。

タブ間の、従ってリード間の間隔は狭いほどコンデンサ
パッケージの有効直列インダクタンスは低くなり、簡単
且つ低価格の組立てができる。

さらに本考案の組立体において、リードを非常に短かく
、ストリップラインを貫通するだけの長さにすることに
よって、それらリードにおける直列インダクタンスは小
さくされる。

このことはまた、ストリップラインの特性インピダンス
を低くするためには、その絶縁層を薄く、好適には３．
１７５ｍｍ （１７８インチ）以下にする必要があると
いうことと矛盾しない。

第１図の絶縁板１１および第８．９．１０図の絶縁板４
１は図面を見易くするため実際の寸法より大きく示され
ている。

第８．９．１０図において、本考案のコンデンサ組立体
は４個のコンデンサパッケージ４０ａ。

４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを備え、これらコンデンサパッ
ケージは、絶縁板４１とこれら両面に着けられた銅シー
ト４２．４３で成るストリップライン上に装架される。

それらコンデンサパッケージは全て同じであるから、コ
ンデンサパッケージ４０ｄを１つの実例にとれば、この
コンデンサパッケージは、陽極リード５６と陰極リード
５７がそれぞれ接続した陽極タブ５６ａと陰極タブ５７
ａを有する巻回筋型のコンデンサ部分６３を備える。

このセクションは一方の端部が開口したアルミニウム罐
またはアルミニウムケース内に収容される。

その開口端部内にはエラストマ絶縁栓７５が詰められ、
そしてそのケース開口を絞ることによって栓を圧縮し、
これを貫通するリード５６と５７に対し緘封させる。

絶縁プラスチックカバー７１が金属ケースの外表面に着
けられる、該カバーはリードが軸方向に延出するケース
端面の個所まで延ばされる。

コンデンサパッケージ４０ｄのその端面ばストリップラ
インの銅シート４３に当接され、リード５６と５７がそ
のストリップラインの孔に通される。

長い方に陰極リード５７は曲折げられ、これによってコ
ンデンサパッケージ４０ｄをストリップラインに固定す
る。

コンデンサパッケージ４０ａ、４０ｂ、４０ｃも同様に
してストリップラインに装架される。

銅シート４３は陰極リード５７が通過するところの周囲
を除去され、同様に銅シート４２は陽極リード５６と同
心な区域４７が円形に除去される。

銅シートはハンダ膜が着けられ、そこで組立ての際その
ハンダは漕力〉され、こうして第１０図に示すように陰
極リード５７と銅シート４２の間および陽極リード５６
と銅シート４３の間にハンダ付けによる接続がなされる
。

２つの端子６４と６５はそれぞれ金属シート４２と４３
の１つに当接する第１平面部（立上った平面部）を有腰
この第１平面部がそれぞれ金属シート４２と４３にハン
ダ付けされる。

各端子６４と６５はまたそれら第１平面部に対し直角な
第２平面部（Ｌ字の底面部）を有する。

この第２平面部はプリント板面７７に垂直な共通な面７
６（第８図）に取付けられて、コンデンサ組立体を装架
するとともに、この組立体を直流電源等に接続するため
の装備になる。

端子６４の孔６６と６７はボルト結合に利用される。

第８．９．１０図の組立体の回路図を示す第１１図から
解かるように、端子６４は並列コンデンサ組立体の陰極
端子で端子６５は同じく陽極端子である。

第１図に示すような型式の一連の実験的組立体が作られ
た。

その内の１個の組立体は１個だけのコンデンサパッケー
ジを、他は２個を備えるものとし、こうして１２個のコ
ンデンサパッケージを備えるものまで作られた。

この一連の実験で使用された全てのコンデンサパッケー
ジは第２．３．４．６および７図において先に説明した
内容に準じて製作された。

アルミニウムの陽極箔２３と陰極箔２４は幅１１．１１
ｍｍ （７／１６インチ）、エツチングされ、そして厚
さ約０．０７６ｍｍ （０，００３インチ）であった。

絶縁紙２５と２６は０．０５１団（０，００２インチ）
厚のクラブト紙であった。

陽極箔は約５０８７７Ｅｌｌ （２０インチ）の長さ、
陰極箔はそれより長くされた。

陽極箔の開始（内側）端部から１７４．６２５ｍ （６
−７／ ８インチ）の個所に陽極タブ、陰極ホイルの開
始端部から１９６．８５０順（７−１／４インチ）の個
所に陰極タブを付けて、それら箔は開始端部から巻かれ
た。

このコンデンサパッケージは直径１６．００２ＴＩＦＭ
（０，６３インチ）でその定格は１５００／Ａ ｆｄお
よび６．３ＶＤＣであった。

電解液はジメチルホルムアミド溶剤にピクリン酸トリエ
タノールアンモニウムを溶かした溶液であった。

ストリップラインの絶縁板１１は１．５２４ｍ（０，０
６０インチ）厚のエポキシ・ガラスで、その両面に０．
０５１ｍ （０，００２インチ）厚の銅シート１２゜１
３が着けられた。

それら組立体の測定が端子１４．１５において行なわれ
た。

１個、２個、４個および１２個のコンデンサパッケージ
を備える組立体の比較データを以下に挙げる。

このデータが示すように、ＥＳＬおよび高周波数インピ
ダンスの実質的な低減を遠戚するためには少なくとも４
個のコンデンサパッケージが必要であり、そしてパッケ
ージ数が４個以上であっても高周波において、それ以上
にはさほど大きな低減は得られない。

■組立体に４個および１２個のコンデンサパッケージを
備えた場合の上記データを、従来のコンデンサと比較す
るとＥＳＬおよび高周波インピーダンスの絶縁値がほぼ
２ないし５倍大きいが、本考案組立体のインピーダンス
を低く保つための周波数範囲はほぼ同様な大きさである
。

しかし当該技術者には理解されようが、絶対値の比較だ
けが重要なわけではなく、低価格のコンデンサ組立体で
そのような高周波数における機能の得られることが優れ
ているのであり、整流されたＤＣ電源で使用される場合
の実用性が非常に重要なのである。

例えば本考案の６セクシヨン、・１２セクシヨンおよヒ
３２セクション・コンデンサパッケージ（定格６．３ボ
ルト）の製造価格は、１００１００Ｏ当り、それぞれ１
４．１０および８セントになる。

６セクシヨンパツケージの称呼ｍｆｄにおいてさえ、１
００１００Ｏ当りの価格は、先述した従来技術の高周波
数コンデンサ構造よりずっと安い。

従って実用性に関する本考案のコンデンサ組立体の特徴
と長所は明らかであろう。

さらに、リードを非常に短かくすることができるのでリ
ードにおける直列インピーダンスを小さくすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の並列コンデンサパッケージ組立体の斜
視図、第２図は第１図の組立体の典型的なコンデンサパ
ッケージの斜視図、第３図は絶縁紙を挾んだ陽極と陰極
箔の上面図、第４図は第３図の４−４線における断面図
、第５図は第３図と第４図の箔に用いられるリードと接
続されるタブを示す図面、第６図は第３図と第４図の箔
を巻いて作られる巻回筋型コンデンサ部分の斜視図、第
７図は第６図の頂面図、第８図は本考案の並列コンデン
サパッケージ組立体の前面図、第９図は第８図の組立体
の側面図、第１０図は第８図の組立体の１０−１０線に
おける断面図、第１１図は第８図の組立体の回路図であ
る。 １０・・・・・・コンデンサパッケージ、１１・・・・
・・絶縁板、１２，１３・・・・・・金属シート、１４
，１５・・・・・・端子、２０．２１・・・・・・陽極
および陰極リード、２２・・・・・・ケース、２３，２
４・・・・・・陽極および陰極箔、２５，２６・・・・
・・絶縁紙、３０・・・・・・コンデンサ部分、４０・
・・・・・コンデンサパッケージ、４１・・・・・・絶
縁板、４２，４３・・・・・・金属シート、５６．５７
・・・・・・陽極および陰極リード、６０，６１，６２
゜６３・・・・・・コンデンサ部分、６４．６５・・・
・・・端子、７２・・・・・・ケース。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 （ａ） 各コンデンサ素子が、 巻回筋型電解コンデンサ部分と、 前記コンデンサ部分を内蔵するケースと、前記各コンデ
   ンサ素子に電気的接触を与えるために前記ケースの共通
   端面から延びる陽極リードおよび陰極リードとを含む、
   少なくとも４つの電解コンデンサ素子と、 （ｂ） 絶縁層およびこれの両面の大部分を覆うよう
   に着けられる第１金属シートと第２金属シートより成る
   ストリップラインと、を備え 前記各コンデンサ素子の陽極リードおよび陰極リード前
   記ストリップラインに設けられた孔を貫通して延び、前
   記陽極リードは前記第１金属シートにハンダ付けされ且
   つ前記陰極リードは前記第２金属シートにハンダ付けさ
   れ、前記コンデンサ素子の端面は前記ストリップライン
   に当接され、前記ストリップラインの一部分は前記陽極
   リードおよび陰極リードの接続個所よりさらに延出して
   コンデンサ組立体への電気的接続部を形成し、前記陽極
   リードおよび陰極リードの一方が前記金属シートの着い
   ている反対側の面にちょうど達する程度の長さに切断さ
   れ、他の一方のリードはもつと長く前記孔に挿入した後
   前記金属シートに対して折曲げ係合され、 前記第１金属シートは前記陰極リードが通過するところ
   の周囲を除去して形成され、前記第２金属シートは前記
   陽極リードが通過するところの周囲を除去して形成され
   、 各陽極および陰極リードのタブは会名の一端から箔全長
   の１／４ないし３／４の範囲内で会名に接続されること
   を特徴とする並列電解コンデンサ組立体。