KR100962926B1 - 고체 전해 콘덴서 - Google Patents

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Abstract

낮은 ESR을 실현할 수가 있는 고체 전해 콘덴서를 제공한다.
고체 전해 콘덴서는, 도전성기판과, 밸브(valve) 작용 금속으로 이루어지는 양극박의 표면상에 도전성 고분자로 이루어지는 고체 전해질층과 음극층이 차례로 설치되고, 양극박에는 양극박의 두께 방향으로 관통하는 관통공이 적어도 한개 형성되고, 관통공에는 양극박의 일면측의 고체 전해질층과 양극박의 타면측의 고체 전해질층을 전기적으로 접속하는 접속 수단이 설치되고, 도전성기판상에 배치된 고체전해 콘덴서소자와, 도전성기판을 관통하고, 양극박에 접속된 도전성기판의 양단에 각각 설치된 복수의 양극단자와, 도전성기판에 접속되고, 고체전해 콘덴서소자를 밀봉하는 금속캡을 구비하며, 도전성기판과 음극층은 도통되며, 도전성기판은, 음극단자로서 기능하는 복수의 볼록부(凸)를 구비하고, 도전성기판에서, 복수의 볼록부(凸) 각각은 복수의 양극단자 각각의 내측에서 복수의 양극단자 각각과 인접하면서 대향하여 배치된다.
고체 전해 콘덴서, 전해질층, 양극박, 양극 단자, 낮은 ESR

Description

고체 전해 콘덴서{SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR}
본 발명은 고체 전해 콘덴서 소자 및 그것을 구비한 고체 전해 콘덴서에 관한 것이다.
기능성 고분자 고체 전해 콘덴서는 전해 콘덴서 중에서도 주파수 특성이 우수하기 때문에 주목되고 있다. 특히, 퍼스널 컴퓨터, 서버 등의 CPU(중앙 연산 처리 장치)에 접속되는 기능성 고체 전해 콘덴서에 대해서는 고속화 및 고주파화가 진행되고 있다. 이 기능성 고체 전해 콘덴서는 전원 라인에 최적인 표면 실장형 콘덴서이고, 비결합 회로(decoupling circuit)에도 적합하다.
최근에는, 수백μF의 용량을 가지고, 100kHz 주파수 대역에서의 ESR(등가 직렬 저항)이 2mΩ∼10mΩ 이하이고, 10MHz 주파수 대역에서의 ESL(등가 직렬 유도계수)이 1pH 정도의 표면 실장형의 고체 전해 콘덴서가 개발되어 있다. 그 외, 복수의 고체 전해 콘덴서 소자가 적층된 고용량 콘덴서도 개발되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).
<특허 문헌 1>　일본국 특허공개 2006－156951호 공보
<특허 문헌 2>　일본국 특허공개 2006－128247호 공보
이러한 기능성 고체 전해 콘덴서에는 새로운 고용량 및 낮은 ESR화가 요구되고 있다.
　　　본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 낮은 ESR을 실현할 수가 있는 고체 전해 콘덴서 소자 및 그것을 구비한 고체 전해 콘덴서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자는, 밸브(valve) 작용 금속으로 이루어지는 양극박(anode foil)의 표면 상에 도전성 고분자로 이루어지는 고체 전해질층과 음극층이 차례로 설치되고, 양극박에는 양극박의 두께 방향으로 관통하는 관통공이 적어도 한 개 형성되고, 관통공에는 양극박의 일면측의 고체 전해질층과 양극박의 타면측의 고체 전해질층을 전기적으로 접속하는 접속 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는, 관통공을 개재하여 양극박의 일면측의 고체 전해질층과 양극박의 타면측의 고체 전해질층이 전기적으로 접속된다. 이에 의해 양극박의 일면측의 고체 전해질층의 각부로부터 타면측의 음극층까지 또는 타면측의 고체 전해질층의 각부로부터 일면측의 음극층까지의 음극 인출 거리가 저감된다. 이에 의해 양극박의 일면측 및 타면측의 어느 음극층을 음극 인출 단자(terminal)로서 이용하여도 ESR이 저감된다.
　 접속 수단은 양극박의 일면측의 고체 전해질층과 양극박의 타면측의 고체 전해질층을 접속하는 고체 전해질을 포함하고 있어도 좋다. 또, 접속 수단은 양극박의 일면측의 음극층과 양극박의 타면측의 음극층을 접속하는 전극을 포함하고 있어도 좋다.
　 본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서는 청구항 1∼4의 어느 한 항 기재의 고체 전해 콘덴서 소자를 적어도 한 개 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다. 본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서에 있어서는 관통공을 개재하여 양극박의 일면측의 고체 전해질층과 양극박의 타면측의 고체 전해질층이 전기적으로 접속된다. 이에 의해 양극박의 일면측의 고체 전해질층의 각부로부터 타면측의 음극층까지 또는 타면측의 고체 전해질층의 각부로부터 일면측의 음극층까지의 음극 인출 거리가 저감된다. 이에 의해 양극박의 일면측 및 타면측의 어느 음극층을 음극 인출 단자로서 이용하여도 ESR이 저감된다.
고체 전해 콘덴서 소자는 열강화성 수지로 외장되어 있어도 좋다. 이 경우, 본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서는 저가로 제조할 수가 있다.
본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서는 음극 단자를 구비한 고체 전해 콘덴서 소자가 배치되어 음극층과 도통하는 도전성 기판과, 도전성 기판에 접속되고 고체 전해 콘덴서 소자를 덮는 금속 캡(metal cap)을 더 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 본 발명과 관련되는 고체 전해 콘덴서는 높은 내습 성능을 실현한다. 또, 도전성 기판이 음극으로서 기능하기 때문에 ESL을 저감시킬 수가 있다.
　 도전성 기판은 적어도 한 개의 관통공을 가지고, 고체 전해 콘덴서 소자는 양극박으로부터 관통공을 개재하여 외부로 인출된 양극 단자(anode terminal)를 구비하고 있어도 좋다. 또, 관통공에 있어서의 도전성 기판과 양극 단자와의 사이에 절연부재가 설치되어 있어도 좋다. 또, 고체 전해 콘덴서 소자는 복수 설치되고, 복수의 고체 전해 콘덴서 소자는 서로 적층되어 있어도 좋다. 또, 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 서로 대향하는 음극층은 도전성 접착제에 의해 접착되어 있어도 좋다. 또, 도전성 접착제는 금속 입자 및 열강화성 수지를 포함하고 있어도 좋다.
　 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 관통공은 서로 연통하고 있어도 좋다. 또, 관통공에는 도전성 접착제가 충전되어 있어도 좋다. 또, 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 양극박은 각각 양극 인출부를 구비하고, 각 양극 인출부는 서로 접속되어 있어도 좋다.
본 발명에 의하면 낮은 ESR을 실현할 수가 있다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명한다.
(제1 실시의 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자(100)를 설명하기 위한 도이다. 도 1(a)는 고체 전해 콘덴서 소자(100)의 상면도이다. 도 1(b)는 도 1(a)의 A－A선 단면도이다. 도 1(c)는 도 1(a)의 B－B선 단면도이다. 도 1(d)는 도 1(a)의 C－C선 단면도이다. 도 1(e)는 도 1(a)의 D－D선 단면도이다.
도 1(b) 및 도 1(c)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서 소자(100)는 양극박(11)의 상하 좌우의 주위 전체에 고체 전해질층(12a), 카본 페이스트(carbon paste)층(13a) 및 음극층(14a, 14b)이 차례로 적층된 구조를 가진다.
양극박(11)은 표면에 유전체 산화 피막(도시하지 않음)이 형성된 밸브 금속(valve metal)으로 이루어진다. 양극박(11)에 이용되는 밸브 금속으로서는 알루미늄 등의 금속을 들 수 있다. 유전체 산화 피막은 밸브 금속의 표면에 에칭 처리(etching treatment) 및 화성 산화 처리(chemical oxidation treatment)를 실시함으로써 형성할 수가 있다. 고체 전해질층(12a, 12b)은 도전성 고분자로 이루어진다. 예를 들면, 고체 전해질층(12a, 12b)으로서는 PEDT(3, 4－폴리에틸렌다이옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene) 등을 이용할 수가 있다. 카본 페이스트층(13a, 13b)은 카본 페이스트로 이루어진다. 음극층(14a, 14b)은 은페이스트(silver paste) 등의 도전체로 이루어진다.
　 도 1(b)에 나타내듯이, 도 1(a)의 A－A선 방향에 있어서의 양극박(11)의 양단부에 있어서는, 고체 전해질층(12a)이 고체 전해질에 의해 고체 전해질층(12b)과 접속되고, 카본 페이스트층(13a)이 카본 페이스트에 의해 카본 페이스트층(13b)과 접속되고, 음극층(14a)이 은페이스트 등의 도전체에 의해 음극층(14b)과 접속되어 있다.
　 또, 도 1(a) 및 도 1(c)에 나타내듯이, 도 1(a)의 B－B선 방향에 있어서의 양극박(11)의 양단부에 있어서는, 고체 전해질층(12a, 12b), 카본 페이스트층(3a, 13b) 및 음극층(14a, 14b)이 형성되어 있지 않다. 도 1(a)의 B－B선 방향에있어서 의 양극박(11)의 양단부는 양극 인출부로서 기능한다. 도 1(a)의 B－B선 방향에 있어서의 양극박(11)의 양단부에 있어서는, 고체 전해질층(12a)이 노출되는 부분에 절연층(15a)이 형성되고, 고체 전해질층(12b)이 노출되는 부분에 절연층(15b)이 형성되어 있다. 이에 의해 고체 전해질층(12a, 12b)으로부터 고체 전해질이 스며들어 나오는 것이 방지된다. 절연층(15a, 15b)은, 예를 들면, 실리콘 수지나 에폭시(epoxy) 수지, 폴리아미드(polyamide) 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지 등의 절연성을 구비한 합성 수지로 이루어진다.
　 또, 도 1(a), 도 1(d) 및 도 1(e)에 나타내듯이, 양극박(11)의 고체 전해질층(12a, 12b)이 형성되어 있는 영역에는 양극박(11)의 두께 방향으로 관통하는 관통공(16)이 형성되어 있다. 관통공(16)에 있어서는, 고체 전해질층(12a)이 고체 전해질에 의해 고체 전해질층(12b)과 접속되고, 카본 페이스트층(13a)이 카본 페이스트에 의해 카본 페이스트층(13b)과 접속되고, 음극층(14a)이 은페이스트 등의 도전체에 의해 음극층(14b)과 접속되어 있다. 관통공(16)의 직경은 예를 들면 1mm∼2mm로, 양극박(11)의 고체 전해질(12a, 12b)이 형성되어 있는 영역의 면적의 1%∼3% 정도이다.
본 실시의 형태에 있어서는 관통공(16)을 개재하여 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속된다. 이에 의해 고체 전해질층(12a)의 각부로부터 음극층(14b)까지의 음극 인출 거리가 저감된다. 고체 전해질층(12a)의 관통공(16) 근방의 영역에서 양극박(11)의 단부를 경유한 음극층(14b)까지의 거리와 비교하여, 고체 전해질층(12a)의 관통공(16) 근방의 영역으로부터 관통공(16)을 경유 한 음극층(14b)까지의 거리가 작아지기 때문이다. 따라서, 음극층(14b)을 음극 인출 단자로서 이용하면 고체 전해질층(12a)으로부터 음극층(14b)까지의 전기 저항이 저감된다. 그 결과 ESR이 저감된다. 음극층(14a)을 음극 인출 단자로서 이용한 경우에 있어서도 마찬가지로 ESR이 저감된다. 또한, 관통공(16)은 양극박(11)의 고체 전해질층(12a, 12b)이 형성되어 있는 영역의 중앙에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 음극 인출 거리가 작아지기 때문이다.
　 또한, 관통공(16)은 복수 설치되어 있어도 좋다. 또, 관통공(16)에 있어서는 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속되어 있으면 ESR이 저감된다. 따라서, 관통공(16)에 있어서, 카본 페이스트층(13a)이 카본 페이스트층(13b)과 접속되어 있지 않아도 좋고, 음극층(14a)이 음극층(14b)과 접속되어 있지 않아도 좋다. 다만, 카본 페이스트층(13a)과 카본 페이스트층(13b)이 접속되어 있는 경우에는 전기 저항이 저감된다. 이에 의해 ESR 저감 효과가 커진다. 또, 음극층(14a)이 음극층(14b)과 접속되어 있는 경우에는 전기 저항이 더 저감된다. 이에 의해 ESR 저감 효과가 더 커진다.
　 양극박(11)은 유전체 산화 피막이 형성된 밸브 금속을 소정의 형상으로 발취(拔取)하여 관통공을 설치함으로써 형성할 수가 있다. 이 발취 공정 및 관통 공정에 있어서, 양극박(11)의 단면 및 관통공에 있어서 밸브 금속이 노출하여 유전체 산화 피막의 결손이 발생한다. 따라서, 노출한 밸브 금속 상에 산화 피막을 새롭게 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 발취 공정 및 관통 공정 후에 화성 처리 및 열처리를 수회 실시함으로써 밸브 금속의 노출부에 유전체 산화 피막을 새롭게 형성할 수가 있다. 이 화성 처리는 아디프산암모늄(ammonium adipate) 농도 0.5wt%∼2wt%를 주체로 한 화성액(chemical liquid)을 이용하여 유전체 산화 피막의 화성 전압값에 근사한 전압으로 행해진다. 또, 열처리는 200℃∼280℃의 온도 범위에서 행해진다.
　 고체 전해질층(12a, 12b)은 산화제를 이용하여 중합성 모노머를 중합시킴으로써 형성할 수가 있다. 이 경우에 이용하는 용제는 예를 들면, 중합성 모노머(monomner)와 휘발성 용매로 이루어지는 혼합 용제이다. 이 혼합 용제에 있어서의 모노머 농도는 예를 들면 1wt%∼50wt%의 범위 내이고, 10wt%∼35wt%인 것이 바람직하다. 또, 산화제는, 40wt%∼60wt% 정도의 알코올계 용제이다. 또한, 중합성 모노머와 산화제를 미리 혼합하고 나서 양극박(11)에 고체 전해질층을 형성하여도 좋고(1액법, single liquid method), 중합성 모노머와 산화제를 개별적으로 양극박(11)으로 공급하여 고체 전해질층을 형성하여도 좋다(2액법, double liquid method).
　 또, 피롤(pyrrole)을 전해 중합시킨 폴리피롤(polypyrrole)을 고체 전해질층(12a, 12b)으로서 이용하여도 좋다. 폴리피롤을 이용하면, 고체 전해질층(12a, 12b)의 층두께를 보다 균일하게 할 수 있다. 이에 의해 양극박(11)의 유전체 산화 피막의 손상을 억제하여 누설 전류(leakage of current)를 저감시킬 수가 있다.
본 실시의 형태에 있어서는, 고체 전해질층(12a)이 일면측의 고체 전해질층에 상당하고, 고체 전해질층(12b)이 타면측의 고체 전해질층에 상당하고, 음극층(14a)이 일면측의 음극층에 상당하고, 음극층(14b)가 타면측의 음극층에 상당하 고, 관통공(16)에 있어서 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)을 접속하는 고체 전해질이 일면측의 고체 전해질층과 타면측의 고체 전해질층을 전기적으로 접속하는 접속 수단에 상당하고, 관통공(16)에 있어서 음극층(14a)과 음극층(14b)을 접속하는 도전체가 일면측의 음극층과 타면측의 음극층을 접속하는 전극에 상당한다.
(제2의 실시의 형태)
이어서, 본 발명의 제2의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자(100a)에 대해서 설명한다. 도 2는 고체 전해 콘덴서 소자(100a)를 설명하기 위한 도이다. 도 2(a)는 고체 전해 콘덴서 소자(100a)의 상면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)의 E－E선 단면도이다. 도 2(c)는 도 2(a)의 F－F선 단면도이다.
　 고체 전해 콘덴서 소자(100a)가 도 1의 고체 전해 콘덴서 소자(100)와 다른 점은, 양극박(11)이 한 개의 양극 인출부를 구비하고 있는 점이다. 고체 전해 콘덴서 소자(100a)에 있어서는, 도 2(a)의 F－F선 방향에 있어서의 양극박(11)의 한쪽의 단부에 있어서, 고체 전해질층(12a, 12b), 카본 페이스트층(13a, 13b) 및 음극층(14a, 14b)이 형성되어 있지 않다. 한편, 도 2(a)의 F－F선 방향에 있어서의 양극박(11)의 다른쪽의 단부에 있어서는, 고체 전해질층(12a)이 고체 전해질에 의해 고체 전해질층(12b)과 접속되고, 카본 페이스트층(13a)이 카본 페이스트에 의해 카본 페이스트층(13b)과 접속되고, 음극층(14a)이 은페이스트(silver paste) 등의 도전체에 의해 음극층(14b)과 접속되어 있다.
　 본 실시의 형태에 있어서는 관통공(16)을 개재하여 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속된다. 이에 의해 고체 전해 콘덴서 소자(100a) 에 있어서는 ESR이 저감된다.
(제3의 실시의 형태)
이어서, 본 발명의 제3의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자(200)에 대해서 설명한다. 도 3은 고체 전해 콘덴서 소자(200)를 설명하기 위한 도이다. 도 3(a)는 고체 전해 콘덴서 소자(200)의 상면도이다. 도 3(b)는 도 3(a)의 G－G선 단면도이다. 도 3(c)는 도 3(a)의 H－H선 단면도이다.
　 도 3(b) 및 도 3(c)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서 소자(200)는 도 1의 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 복수 적층된 복층 소자 구조를 가진다. 고체 전해 콘덴서 소자(200)에 있어서는, 고체 전해 콘덴서 소자(100)의 음극층(14a)과 다른 고체 전해 콘덴서 소자(100)의 음극층(14b)이 대향하도록, 각 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 도전성 접착제(17)를 개재하여 서로 접착되어 있다. 도전성 접착제(17)는 예를 들면, 은(silver) 등의 금속 입자 및 열강화성 수지로 이루어진다. 각 관통공(16)에는 도전성 접착제(17)가 충전되어 있다.
　 또, 도 3(a) 및 도 3(c)에 나타내듯이, 각 양극박(11)은 띠모양 금속판(18)을 개재하여 용접 등에 의해 접속되어 있다. 또, 도 3(b) 및 도 3(c)에 나타내듯이, 각 관통공(16)은 서로 연통하고 있어도 좋다.
　 본 실시의 형태에 있어서는, 각 고체 전해질층(12a, 12b)의 각부로부터 최하단의 음극층(14b) 또는 최상단의 음극층(14a)까지의 음극 인출 거리가 저감된다. 이에 의해 고체 전해 콘덴서 소자(200)에 있어서는 ESR이 저감된다. 또한, 고체 전해 콘덴서 소자(100)의 적층수를 조정함으로써 고체 전해 콘덴서 소자(200)의 용량 을 임의로 설정할 수가 있다.
(제4의 실시의 형태)
이어서, 본 발명의 제4의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자(200a)에 대해서 설명한다. 도 4는 고체 전해 콘덴서 소자(200a)를 설명하기 위한 도이다. 도 4(a)는 고체 전해 콘덴서 소자(200a)의 상면도이다. 도 4(b)는 도 4(a)의 I－I선 단면도이다. 도 4(c)는 도 4(a)의 J－J선 단면도이다.
　 도 4(b) 및 도 4(c)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서 소자(200a)는 도 2의 고체 전해 콘덴서 소자(100a)가 복수 적층된 복층 소자 구조를 가진다. 고체 전해 콘덴서 소자(200a)에 있어서는, 고체 전해 콘덴서 소자(100a)의 음극층(14a)과 다른 고체 전해 콘덴서 소자(100a)의 음극층(14b)이 대향하도록, 각 고체 전해 콘덴서 소자(100a)가 도전성 접착제(17)를 개재하여 서로 접착되어 있다. 또, 각 양극박(11)의 양극 인출부가 띠모양(strip-shape) 금속판(18)에 의해 서로 접속되어 있다.
　 본 실시의 형태에 있어서는 각 고체 전해질층(12a, 12b)의 각부로부터 최하단의 음극층(14b) 또는 최상단의 음극층(14a)까지의 음극 인출 거리가 저감된다. 이에 의해 고체 전해 콘덴서 소자(200a)에 있어서는 ESR이 저감된다. 또한, 고체 전해 콘덴서 소자(100a)의 적층수를 조정함으로써 고체 전해 콘덴서 소자(200a)의 용량을 임의로 설정할 수가 있다.
(제5의 실시의 형태)
이어서, 본 발명의 제5의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서(300)에 대해서 설명한다. 도 5 및 도 6은 고체 전해 콘덴서(300)를 설명하기 위한 도이다. 도 5(a)는 고체 전해 콘덴서(300)의 상면도이다. 도 5(b)는 고체 전해 콘덴서(300)의 저면도이다. 도 6(a)는 도 5(a)의 K－K선 단면도이다. 도 6(b)는 도 5(a)의 L－L선 단면도이다.
　 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타내듯이, 고체 전해 콘덴서(300)는 케이스부(20) 내에 한 개 이상의 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 수용된 구조를 가진다. 또, 케이스부(20)는 도전성 기판(21) 상에 금속 캡(22)이 배치된 구조를 가진다. 금속 캡(22)은 도전성 기판(21)으로 프로젝션(projection) 용접 등에 의해 용접되어 있어도 좋다. 금속 캡(22)은 동(Cu), 알루미늄, SPC 강판, 코발트 강판(cobalt steel), 스텐인레스(stainless) 등의 금속으로 구성된다.
　 도전성 기판(21)은 도전성을 가져 용이하게 납땜이 가능하고, 수분 투과성이 낮은 재료로 구성되어 있다. 예를 들면, 동, 알루미늄, SPC 강판, 코발트 강판, 스텐인레스 등의 금속, 표면에 도금 등에 의해 금속층이 형성된 세라믹스 등을 도전성 기판(21)으로서 이용할 수가 있다. 금속 캡(22)의 내측에는 절연성층(도시하지 않음)이 코팅되어 있다. 이에 의해 고체 전해 콘덴서 소자(100)과 금속 캡(22)과의 합선을 방지할 수가 있다. 또한, 이 경우의 절연성층으로서는 절연성을 가지는 수지, 폴리아미드계 수지, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등을 이용할 수가 있다.
또, 도 6(a) 및 도 6(b)에 나타내듯이, 최하단의 고체 전해 콘덴서 소자(100)의 음극층(14b)과 도전성 기판(21)이라는 것은 도전성 접착제(23)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이에 의해 도전성 기판(21) 및 금속 캡(22)은 음극 으로서도 기능한다.
또, 도 5(b) 및 도 6(b)에 나타내듯이, 도전성 기판(21)의 L－L선 방향의 양단 근방에는 관통공이 형성되어 있다. 각각의 관통공에는 양극 단자(24)가 배치되어 있다. 양극 단자(24)와 도전성 기판(21)과의 간극에는 절연부재(25)가 형성되어 있다. 이에 의해 양극 단자(24)와 도전성 기판(21)과의 합선을 방지할 수가 있다.
양극 단자(24)는 용이하게 납땜 가능한 도전성 재료로 구성된다. 예를 들면, SPC강, 코발트강 등을 양극 단자(24)로서 이용할 수가 있다. 양극 단자(24)는 양극박(11)으로 접속되어 있다. 또, 도전성 기판(21)은 하면에 있어서 양 관통공의 사이에 볼록부(26)를 구비한다. 볼록부(26)는 음극 단자(cathode terminal)로서 기능한다.
　 본 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서(300)에 있어서는 ESR이 저감된다. 또, 고체 전해 콘덴서(300)는 밀봉성이 높고 외부 환경으로부터의 차단 효과가 큰 금속 캡(22) 및 도전성 기판(21)에 의해 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 밀봉되어 있기 때문에 높은 내습 성능을 실현한다. 따라서, 고체 전해 콘덴서(300)의 특성 열화를 억제할 수가 있다. 또, 케이스부(20) 전체가 음극으로서 기능하기 때문에 고체 전해 콘덴서(300)의 ESL을 저감시킬 수가 있다.
또, 상기 각 실시의 형태에 있어서는 양극박(11)이 한 개 또는 두 개의 양극 인출부를 구비하고 있는 예가 나타나고 있지만, 양극박(11)은 세 개 이상의 양극 인출부를 구비하고 있어도 좋다.
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<실시예>
이하, 상기 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자 및 고체 전해 콘덴서를 제작하여 그 특성을 조사하였다.
(실시예 1)
실시예 1에 있어서는 도 1의 고체 전해 콘덴서 소자(100)를 제작하였다. 양극박(11)으로서는 에칭 처리 및 화성 처리가 실시된 알루미늄박(15mm×9.5mm×110μm)으로 이루어지는 것을 이용하였다. 고체 전해질층(12a, 12b)으로서는 PEDT(3, 4－폴리에틸렌다이옥시티오펜)로 이루어지는 것을 이용하였다. 카본 페이스트층(13a, 13b)으로서는 카본 페이스트로 이루어지는 것을 이용하였다. 음극층(14a, 14b)으로서는 도전성 은페이스트(silver paste)로 이루어지는 것을 이용하였다. 관통공(16)의 직경은 1mm로 설정하였다. 또한, 실시예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자의 용량은 250μF이다.
(비교예 1)
비교예 1에 있어서는 관통공이 설치되어 있지 않은 양극박을 이용하였다. 그 외의 구성은 실시예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 같다. 또한, 비교예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자의 용량은 250μF이다.
　(분석 1)
실시예 1 및 비교예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서의 정전 용량, tanδ, 누설 전류, ESR 및 임피던스 Z(impedence Z)의 값을 표 1에 나타내었다. 실시예 1 및 비교예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자는 각각 30개씩 제작되어 있고, 표 1의 각 값은 이들의 평균치를 나타내고 있다.
정전용량
(μF)		 tanδ
(％)		 누설전류
(μA/2분치)		 ESR
(mΩ)		 Z
(mΩ)
실시예 1 245 0.8 38 1.2 6.5
비교예 1 248 1.0 34 2.8 9.7
표 1에 나타내듯이, 실시예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 비교예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 비교하여 ESR이 저감되어 있다. 이것은 관통공(16)을 개재하여 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속되어 음극 인출 거리가 짧아졌기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 비교예 1과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 비교하여 임피던스가 저감되었다.
(실시예 2)
실시예 2에 있어서는, 도 3의 고체 전해 콘덴서 소자(200)를 제작하였다. 양극박(11)으로서는 에칭 처리 및 화성 처리가 실시된 알루미늄박(15mm×9.5mm×110μm)으로 이루어지는 것을 이용하였다. 고체 전해질층(12a, 12b)으로서는 PEDT(3, 4－폴리에틸렌다이옥시티오펜)로 이루어지는 것을 이용하였다. 카본 페이스트층(13a, 13b)으로서는 카본 페이스트로 이루어지는 것을 이용하였다. 음극층(14a, 14b)으로서는 도전성 은페이스트로 이루어지는 것을 이용하였다. 도전성 접착제(17)로서는 접착 은페이스트를 이용하였다. 관통공(16)의 직경은 1mm로 설정하였다. 실시예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 도 1의 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 네 개 적층되어 있다. 또한, 실시예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자의 용량은 1000μF이다.
　(비교예 2)
비교예 2에 있어서는, 관통공이 설치되어 있지 않은 양극박을 이용하였다. 그 외의 구성은 실시예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 같다. 또한, 비교예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자의 용량은 1000μF이다.
　(분석 2)
실시예 2 및 비교예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서의 정전 용량, tanδ, 누설 전류, ESR 및 임피던스 Z의 값을 표 2에 나타내었다. 실시예 2 및 비교예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자는 각각 30개씩 제작되어 있고, 표 2의 각 값은 이들의 평균치를 나타내고 있다.
정전용량
(μF)		 tanδ
(％)		 누설전류
(μA/2분치)		 ESR
(mΩ)		 Z
(mΩ)
실시예 2 975 0.8 154 0.7 4.3
비교예 2 987 1.0 147 1.1 5.8
표 2에 나타내듯이, 실시예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 비교예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 비교하여 ESR이 저감되어 있다. 이것은 관통공(16)을 개재하여 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속되어 음극 인출 거리가 짧아졌기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 비교예 2와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 비교하여 임피던스가 저감되었다.
　(실시예 3)
실시예 3에 있어서는, 도 5의 고체 전해 콘덴서(300)를 제작하였다. 양극박(11)으로서는 에칭 처리 및 화성 처리가 실시된 알루미늄박(15mm×9.5mm×110μm)으로 이루어지는 것을 이용하였다. 고체 전해질층(12a, 12b)으로서는 PEDT(3, 4－폴리에틸렌다이옥시티오펜)로 이루어지는 것을 이용하였다. 카본 페이스트층(13a, 13b)으로서는 카본 페이스트로 이루어지는 것을 이용하였다. 음극층(14a, 14b)으로서는 도전성 은페이스트로 이루어지는 것을 이용하였다. 도전성 접착제(17)로서는 접착 은페이스트를 이용하였다. 또, 금속 캡(22)을 도전성 기판(21)으로 프로젝션 용접에 의해 용접하였다. 이에 의해 고체 전해 콘덴서 소자는 밀봉되어 있다. 관통공(16)의 직경은 1mm로 설정하였다. 실시예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서에 있어서는 도 1의 고체 전해 콘덴서 소자(100)가 네 개 적층되어 있다. 또한, 실시예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서의 용량은 1000μF이다.
　(비교예 3)
비교예 3에 있어서는 관통공이 설치되어 있지 않은 양극박을 이용하였다. 그 외의 구성은 실시예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서와 같다. 또한, 비교예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서의 용량은 1000μF이다.
　(분석 3)
실시예 3 및 비교예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서의 정전 용량, tanδ, 누설 전류, ESR 및 임피던스 Z의 값을 표 3에 나타내었다. 실시예 3 및 비교예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자는 각각 30개씩 제작되어 있고, 표 3의 각 값은 이들의 평균치를 나타내고 있다.
정전용량
(μF)		 tanδ
(％)		 누설전류
(μA/2분치)		 ESR
(mΩ)		 Z
(mΩ)
실시예 3 975 0.8 164 1.5 2.1
비교예 3 987 1.0 158 1.9 2.6
표 3에 나타내듯이, 실시예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서에 있어서는 비교예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서와 비교하여 ESR이 저감되어 있다. 이것은 관통공(16)을 개재하여 고체 전해질층(12a)과 고체 전해질층(12b)이 전기적으로 접속되어 음극 인출 거리가 짧아졌기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자에 있어서는 비교예 3과 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자와 비교하여 임피던스가 저감되었다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자를 설명하기 위한 도이다.
　 도 2는 본 발명의 제2의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 본 발명의 제3의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 제4의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서 소자를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 제5의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 발명의 제5의 실시의 형태와 관련되는 고체 전해 콘덴서를 설명하기 위한 도이다.
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　　<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11　 양극박
　 12a, 12b　 고체 전해질층
　 13a, 13b　 카본 페이스트층(carbon paste layer)
　 14a, 14b　 음극층
　 15a, 15b　 절연층
　 16　 관통공
　 21　 도전성 기판
　 22　 금속 캡(metal cap)
　 24　 양극 단자(anode terminal)
　 30　 열강화성 수지
　 100, 200　 고체 전해 콘덴서 소자
300　 고체 전해 콘덴서

Claims (14)

  1. 도전성기판과,
    밸브(valve) 작용 금속으로 이루어지는 양극박의 표면 상에 도전성 고분자로 이루어지는 고체 전해질층과 음극층이 차례로 설치되고, 상기 양극박에는 상기 양극박의 두께 방향으로 관통하는 관통공이 적어도 한개 형성되고, 상기 관통공에는 상기 양극박의 일면측의 상기 고체 전해질층과 상기 양극박의 타면측의 상기 고체 전해질층을 전기적으로 접속하는 접속 수단이 설치되고, 상기 도전성기판상에 배치된 고체전해 콘덴서소자와,
    상기 도전성기판을 관통하고, 상기 양극박에 접속된 상기 도전성기판의 양단에 각각 설치된 복수의 양극단자와,
    상기 도전성기판에 접속되고, 상기 고체전해 콘덴서소자를 밀봉하는 금속캡을 구비하며,
    상기 도전성기판과 상기 음극층은 도통되며,
    상기 도전성기판은, 음극단자로서 기능하는 복수의 볼록부(凸)를 구비하고,
    상기 도전성기판의 상기 복수의 볼록부(凸) 각각은 상기 복수의 양극단자 각각의 내측에서 상기 복수의 양극단자 각각과 인접하면서 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 수단은 상기 양극박의 일면측의 상기 고체 전해질층과 상기 양극박의 타면측의 상기 고체 전해질층을 접속하는 고체 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접속 수단은 상기 양극박의 일면측의 상기 음극층과 상기 양극박의 타면측의 상기 음극층을 접속하는 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 기판은 적어도 한 개의 관통공을 가지며,
    상기 양극단자는, 상기 양극박으로부터 상기 관통공을 개재하여 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관통공에 있어서의 상기 도전성 기판과 상기 양극 단자와의 사이에 절연부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고체 전해 콘덴서 소자는 복수 설치되고,
    　 상기 복수의 고체 전해 콘덴서 소자는 서로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 서로 대향하는 음극층은 도전성 접착제에 의해 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전성 접착제는 금속 입자 및 열강화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 관통공은 서로 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해 콘덴서 소자의 관통공에는, 도전성 접착제가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 고체 전해 콘덴서 소자의 양극박은 각각 양극 인출부를 구비하고,
    상기 각 양극 인출부는 서로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 전해 콘덴서.
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