KR101475367B1 - 고체 전해 컨덴서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 제조 공정의 번잡화를 없애는 것을 가능하게 하며, 정전 용량을 증가시킬 수 있는 고체 전해 컨덴서를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전해 컨덴서는, 양극박(陽極箔), 음극박(陰極箔), 및 양극박과 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)에 의해 권취(卷取)된 권취 소자가 직육면체형으로 편평하게 되고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자와; 상기 양극박과 접속된 양극 인출 단자와; 상기 음극박과 접속된 음극 인출 단자와; 상기 직육면체 소자를 외장(外裝)하는 외장체를 구비하고, 상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽이, 상기 직육면체 소자의 권심(卷芯)에 대하여 한쪽에 배치되어 있고, 상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 최외각(最外殼)에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전해 컨덴서는, 양극박(陽極箔), 음극박(陰極箔), 및 양극박과 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)에 의해 권취(卷取)된 권취 소자가 직육면체형으로 편평하게 되고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자와; 상기 양극박과 접속된 양극 인출 단자와; 상기 음극박과 접속된 음극 인출 단자와; 상기 직육면체 소자를 외장(外裝)하는 외장체를 구비하고, 상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽이, 상기 직육면체 소자의 권심(卷芯)에 대하여 한쪽에 배치되어 있고, 상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 최외각(最外殼)에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 고체 전해 컨덴서에 관한 것이다.
최근, 전자 기기의 고성능화·소형화에 따라 부품의 실장 밀도를 배려한 몰드 칩 부품이 주류가 되고 있다. 알루미늄 전해 컨덴서도 예외가 아니며, 표면 실장(Surfaced Mounting Technology, SMT)의 알루미늄 전해 컨덴서도 많이 응용되고 있다.
표면 실장 기술은 새로운 전자 조립 기술로서, 전통형 전자 부품을 이전의 체적의 수십분의 1로 압축하고, 전자 부품 실장의 고밀도, 고신뢰성, 소형화, 저비용 및 생산의 자동화를 실현시켰다. 그러나, 알루미늄 전해 컨덴서의 경우, 일반적인 표면 실장품은, 세로형 타입(통칭 V칩)이지만, 저배화(low-height)가 요구되는 전자 기기에는 한계가 있었다.
전술한 문제점을 극복하기 위한 기술로서, 폴리아닐린을 고체 전해질층에 사용한 권취(卷取)형 몰드 칩이 제안되어 있다. 그러나, 원기둥형의 권취 소자를 몰딩하기 위하여, 권취 소자 직경에 제약이 있으며, 외장(外裝) 후, 여전히 비교적 큰 두께 스페이스를 차지하므로 저배화 요구를 만족시키기 어려운 문제가 있었다. 그리고, 2번째 문제로서, 소자를 얇게 형성할 수 있는 적층 구조의 몰드 칩형의 고체 전해 컨덴서가 있지만, 고체 전해질층인 폴리피롤을 형성하는데 있어서, 제1층에 화학 중합막을 형성하고, 제2층을 전해 중합시키는 방법에서는 전해 중합에 장시간을 필요로 하고, 또한 이 전해 중합은 단층 처리에 의해 이루어지고, 나아가서는 적층 매수(枚數)분 용접하지 않으면 안되므로, 공수(man-hour)를 요하는 문제가 있었다.
이들 문제점을 감안하여, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)에 의해 권취되며, 또한 직육면체로 편평하게 되고 고체 전해질을 화학 중합하여 형성된 직육면체 소자와, 소자에 접속시킨 전극 인출 단자와, 이 직육면체 소자를 외장하는 외장체를 구비한 고체 전해 컨덴서가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
도 17은, 종래의 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
고체 전해 컨덴서(101)는, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취되고, 또한 직육면체로 편평하게 되고 고체 전해질을 형성한 직육면체의 소자(110)와, 소자(110)에 접속시킨 양극 인출 단자(121) 및 음극 인출 단자(122)와, 이 직육면체의 소자(110)를 외장하는 외장체(130)를 구비하고 있다. 양극 인출 단자(121)는, 소자(110)의 한쪽 단면(110a)으로부터 노출되고, 리드 프레임(140)과 접속되어 있다. 음극 인출 단자(122)는, 소자(110)의 다른 쪽 단면(110b)으로부터 노출되고, 리드 프레임(140)과 접속되어 있다.
특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에 의하면, 저배화 요구를 더욱 만족시킬 수 있고, 공수의 증가를 억제할 수 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에서는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 양극박에 접속된 양극 인출 단자(121)와, 음극박에 접속된 음극 인출 단자(122)가, 권심(卷芯)(110c)(일점 쇄선으로 표시)을 중심으로 양쪽(대칭)에 배치되어 있으므로, 소자(110)의 두께 방향에 있어서, 양극 인출 단자(121)의 위치(높이)와 음극 인출 단자(122)의 위치(높이)가 크게 상이하다. 그런데, 고체 전해 컨덴서(101)에서는, 통상, 소자(110)를 수지로 봉지(封止)하여 외장체(130)를 형성할 때, 외장체(130)로부터 노출되는 리드 프레임(140)의 높이를 가지런하게 맞추지 않으면 안된다. 그러므로, 특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에서는, 리드 프레임(140)에 벤딩 가공을 행하여 단차(段差)(140a)를 형성함으로써, 리드 프레임(140)과 음극 인출 단자(122)의 접속 위치에 있어서, 리드 프레임(140)의 높이를 조정하지 않으면 안되므로, 제조 공정이 번잡하게 되는 문제가 있었다.
또한, 리드 프레임(140)에 단차(140a)를 형성하면, 그 단차 부분에 대해서도 수지로 봉지하지 않으면 안되므로, 필연적으로 전극박(예를 들면, 양극박)의 폭을 짧게 하지 않으면 안된다. 그러므로, 컨덴서의 정전 용량이 제한되는 문제가 있었다.
본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 행해진 발명으로서, 그 목적은, 제조 공정의 번잡하게 하지 않고, 정전 용량을 증가시킬 수 있는 고체 전해 컨덴서를 제공하는 것이다.
본 발명은, 고체 전해 컨덴서로서, 상기 고체 전해 컨덴서는, 양극박, 음극박, 및 양극박 및 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취된 권취 소자를 직육면체형으로 편평하게 하고, 고체 전해질을 형성한 직육면체 소자와, 상기 양극박과 접속된 양극 인출 단자와, 상기 음극박과 접속된 음극 인출 단자와, 상기 직육면체 소자를 외장하는 외장체를 구비하고, 상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽이, 상기 직육면체 소자의 권심에 대하여 한쪽에 배치되어 있고, 상기 양극 인출 단자 또는 상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 최외각(最外殼)에 배치되어 있다.
종래의 방법에서는, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자가 권심을 중심으로 양측에 배치되고, 리드 프레임에 벤딩 가공이 필요하므로, 전극박의 폭에 제한이 있었다.
그러나, 본 발명에서는, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자를 권심의 한쪽에 배치함으로써, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 단차(고저차)를 작게 하고, 리드 프레임의 벤딩 가공을 없앨 수 있으므로, 제조 공정을 번잡하지 않게 할 수 있다.
또한, 리드 프레임의 벤딩 단차를 없앨 수 있으므로, 전극 박의 폭(면적)을 넓힐 수 있다. 따라서, 컨덴서의 정전 용량값을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 양극 인출 단자 또는 음극 인출 단자가 직육면체 소자의 최외각에 배치되어 있으므로, 상기 최외각에 배치된 단자와 리드 프레임을 접속할 수 있고, 리드 프레임의 인출 경로를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 고체 전해 컨덴서에 의하면, 동일한 사이즈의 종래의 고체 전해 컨덴서(특허 문헌 1 참조)에 비해, 저저항화[예를 들면, ESR(등가 직렬 저항) 및 ESL(등가 직렬 인덕턴스)의 저감]가 가능하다.
도 1은 본원 발명의 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 고체 전해질 형성 전의 분해 구조를 모식적으로 나타낸 개략 사시도이다.
도 3의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)를 나타내는 모식도이며, (b)는, 종래의 소자(110)를 나타내는 모식도이며, (c)는, 비교예로서의 소자(1010)를 나타내는 모식도이며, (d)는, (c)에 나타내는 소자(1010)를 구비한 비교예로서의 고체 전해 컨덴서(1001)를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 4의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형전의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이며, (b)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)∼(d)는, 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 14는 제2 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자의 모식도이다.
도 15는 제2 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자의 모식도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 종래의 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 고체 전해질 형성 전의 분해 구조를 모식적으로 나타낸 개략 사시도이다.
도 3의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)를 나타내는 모식도이며, (b)는, 종래의 소자(110)를 나타내는 모식도이며, (c)는, 비교예로서의 소자(1010)를 나타내는 모식도이며, (d)는, (c)에 나타내는 소자(1010)를 구비한 비교예로서의 고체 전해 컨덴서(1001)를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 4의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형전의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이며, (b)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)∼(d)는, 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 14는 제2 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자의 모식도이다.
도 15는 제2 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자의 모식도이다.
도 16은 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 17은 종래의 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 종단면도이다.
본 발명의 전술한 목적, 특징 및 이점를 보다 이해하기 쉽게 하기 위하여, 이하에서, 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시형태(제1 실시형태 및 제2 실시형태)에 대하여 상세하게 설명한다. 발명에 대하여 이해하기 쉽도록, 이하의 설명에서는, 상세한 내용을 기재하고 있지만, 본 발명은, 이하에서 실시된 형태 외로도 실시 가능하며, 이하의 실시형태로 한정되지 않는다. 또한, 도면은, 실제 치수에 따라 작성된 것이 아니라, 개략도 또는 모식도에 지나지 않기 때문에, 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않는다. 또한, 도면에 있어서는, 본 발명의 특징 부분을 강조하기 위하여, 일부 구성을 생략하여 나타내는 경우가 있다.
[제1 실시형태]
도 1은, 본원 발명의 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다. 도 2는, 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 고체 전해질 형성 전의 분해 구조를 모식적으로 나타낸 개략 사시도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 고체 전해 컨덴서(1)는, 양극박(11), 음극박(12), 및 양극박(11)과 음극박(12)의 사이에 배치된 세퍼레이터(13)에 의해 권취된 권취 소자를 직육면체형으로 편평하게 하고, 고체 전해질을 형성한 직육면체 소자(10)와, 양극박(11)에 접속된 양극 인출 단자(21)와, 음극박(12)에 접속된 음극 인출 단자(22)와, 직육면체 소자(10)를 수지 몰드에 의해 외장하는 외장체(30)(도 1 참조)를 구비한다.
도 2에서는, 권지(卷止) 테이프(14)의 단부(端部)가 자유롭게 되어 있지만, 실제로는, 권지 테이프(14)의 단부는 직육면체 소자(10)의 측면에 부착할 수 있다. 또한, 권지 테이프를 사용하지 않고 접착제로 부착하는 방법도 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12)은 전체적으로 밴드형이다. 양극박(11)과 음극박(12)의 사이에, 세퍼레이터(13)가 설치되어 있다. 양극박(11)과 음극박(12)의 각각의 표면 및 세퍼레이터(13)로 유지시키는 고체 전해질로서, 도전성 고분자가 사용되고 있다. 도전성 고분자로서는, 예를 들면, 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜 등이 있다.
양극박(11)은, 제1 밸브 금속층(도시하지 않음)과 제1 밸브 금속층 표면에 형성된 유전체 산화 피막(도시하지 않음)으로 이루어진다. 여기서 밸브 금속으로서는, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄 등의 금속을 예로 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 알루미늄이 사용되고 있다. 상기 유전체 산화 피막은, 에칭 처리된 제1 밸브 금속층의 표면에 화성(化成) 처리(양극 산화 처리)를 행한 후에 형성된다. 본 실시형태에서는, 유전체 산화 피막은, 산화 알루미늄이다.
음극박(12)은, 제2 밸브 금속층(도시하지 않음) 및 제2 밸브 금속층 표면에 부착된 탄화물 입자층(도시하지 않음)으로 이루어진다. 여기서 밸브 금속으로서는, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄 등의 금속을 예로 들 수 있다. 본 실시형태에는, 알루미늄이 사용되고 있다.
본 발명에서는, 반드시 음극박이 탄화물 입자층을 구비하고 있을 필요는 없으며, 음극박으로서, 예를 들면, 제2 밸브 금속층만으로 이루어지는 음극박, 제2 밸브 금속층 표면에 증착 금속층 또는 증착 금속 화합물층 등을 구비하는 음극박 등, 공지의 음극박을 채용할 수 있다.
그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 음극박(12)의 박 길이[음극박(12)의 길이 방향에서의 길이]는, 양극박(11)의 박 길이[양극박(11)의 길이 방향에서의 길이]보다 길며, 후술하는 바와 같이 음극박(12)은 양극박(11)에 대하여 권취 축에 대하여 외측에 권취된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 고체 전해 컨덴서(1)는, 양극 인출 단자(21)와, 음극 인출 단자(22)를 구비한다. 양극 인출 단자(21)는, 양극박(도 2 참조)에 접속되어 있다. 음극 인출 단자(22)는, 음극박(도 2 참조)에 접속되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 양쪽이, 직육면체 소자(10)의 권심(10c)에 대하여 한쪽에 배치되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 최외각에 배치되어 있다. 즉, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 측면[직육면체 소자(10)의 바닥면, 도 1에서의 아래 면]에서 노출되어 있다. 그리고, 여기서 말하는 최외각이란, 직육면체 소자(10)의 상기 한쪽[양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)와 동일 측]에서 상기 인출 단자로부터 외주측으로 양극박 및 음극박이 없는 위치를 말한다. 고체 전해 컨덴서(1)에서는, 양극 인출 단자(21)와, 음극 인출 단자(22)와, 후술하는 리드 프레임(40)[(40a, 40b)]은, 상기 한쪽에 배치되어 있다.
음극 인출 단자(22)는, 적어도 직육면체 소자(10)의 길이 방향(도면 중 좌우 방향)의 단면(10a, 10b) 사이에서 노출되어 있다. 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 권심(10c)에 대한 한쪽[양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)가 배치된 측, 즉 도면 중 아래쪽]의 측면에서 노출되어 있다. 그리고, 상기 노출된 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40b)이 접속되어 있다. 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40b)의 접속 부분은, 적어도 직육면체 소자(10)의 길이 방향의 단면(10a, 10b) 사이에 위치한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)는, 직육면체 소자(10)의 한쪽 단면(10a)으로부터 노출되어 있다. 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 다른 쪽 단면(10b)으로부터 노출되어 있다. 단면(10a, 10b)은, 직육면체 소자(10)에서의 양극박(11) 및 음극박(12)의 권취 축선과 수직인 면이다. 바꾸어 말하면, 양극박(11)과 음극박(12)의 폭 방향과 수직인 면이다. 또한, 직육면체 소자(10)에서의 양극박(11)과 음극박(12)의 권취 축선과 평행한 면이 직육면체 소자(10)의 측면이다.
양극 인출 단자(21)의 노출부(21a)(도 5 참조) 및 음극 인출 단자(22)의 노출부(22a)(도 5 참조)는, 비밸브 금속으로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 양극 인출 단자(21)의 노출부(21a) 및 음극 인출 단자(22)의 노출부(22a)는, 밸브 금속으로 이루어질 수 있다. 양극 인출 단자(21)의 접속부(21b)(도 5 참조)는, 밸브 금속으로 이루어진다. 음극 인출 단자(22)의 접속부(22b)(도 5 참조)는, 동(銅) 모재(母材)로 이루어지고, 동 모재의 표면에는, 니켈 또는 은의 도금이 행해져 있다. 이와 같은 재질의 음극 인출 단자(22)를 사용함으로써, 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40)을 접속할 때의 접속 저항을 저하시킬 수 있다. 이와 같이, 음극 인출 단자는 동 모재로 이루어지는 것이 바람직하지만, 본 발명에 있어서, 음극 인출 단자의 재질은 특별히 한정되지 않는다.
또한, 양극 인출 단자(21)의 직육면체 소자(10) 외에서의 두께, 즉 양극 인출 단자(21) 중 단면으로부터 노출된 부분의 두께는, 음극 인출 단자(22)[직육면체 소자(10)의 최외각에 배치된 단자]의 두께보다 크다. 이로써, 양극 인출 단자(21)의 리드 프레임(40a)과의 용접면(도면 중, 하측의 표면)의 높이와, 음극 인출 단자(22)의 리드 프레임(40b)과의 용접면(도면 중, 하측의 표면)의 높이를, 보다 양호한 정밀도로 가지런하게 맞출 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)의 외부에 리드 프레임(40)[(40a) 및(40b)]이 설치되어 있다. 또한, 리드 프레임(40)이 외장체(30)에 끼워넣어져 있다. 또한, 리드 프레임(40a)에 양극 인출 단자(21)가 접속되고, 리드 프레임(40b)에 음극 인출 단자(22)가 접속되어 있다. 이 구성에서는, 고체 전해 컨덴서(1)의 제조 시에, 1개의 리드 프레임(40)에 복수의 직육면체 소자(10)가 접속된다(도 9 및 도 12 참조).
양극 인출 단자(21)와 리드 프레임(40a)은, 금속간 결합에 의해 접속되어 있다. 양극 인출 단자(21)와 리드 프레임(40a)의 접속에는, 도전성 접착제가 이용되고 있지 않다. 금속간 결합에 의한 접속 방법으로서는, 용접(레이저 용접이나 저항 용접 등)을 예로 들 수 있다.
또한, 리드 프레임(40a)은, 양극 인출 단자(21) 중 직육면체 소자(10) 밖으로 노출된 부분[직육면체 소자(10)의 단면(10a)으로부터 노출된 부분]과 접속되어 있다. 또한, 리드 프레임(40a)은, 양극 인출 단자(21)의 직육면체 소자(10) 밖으로 노출된 부분[양극 인출 단자(21) 중 직육면체 소자(10)의 단면으로부터 노출된 부분] 중, 직육면체 소자(10)의 최외각에 가까운 측의 면과 접속되어 있다.
음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40b)은, 도전성 접착제에 의해 접속되어 있다. 도전성 접착제로서는, 예를 들면, 절연성의 열강화성 수지(예를 들면, 에폭시 수지)를 주성분으로 하고, 상기 수지 중에 도전성 물질(예를 들면, 은, 동, 흑연)이 분산된 것 등, 종래 공지의 것을 사용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 도전성 접착제로서는, 은페이스트가 사용되고 있다.
또한, 리드 프레임(40b)은, 음극 인출 단자(22) 중 직육면체 소자(10)의 측면[직육면체 소자(10)의 바닥면, 도 1에서의 아래의 면]을 구성하는 부분과 접속되어 있다. 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 길이 방향(도 1의 좌우 방향)의 단면(10a, 10b) 사이에 있어서 리드 프레임(40b)과 접속된다.
본 실시형태에 있어서, 양극 인출 단자(21)가 직육면체 소자(10)로부터 노출된 부분은, 편평형이다. 상기 부분이 원기둥형인 경우에 비해, 양극 인출 단자(21)와 직육면체 소자(10)의 외부의 리드선[예를 들면, 리드 프레임(40)]을 접속시킬 때 면 접촉이 되므로, 보다 큰 접촉 면적을 얻을 수 있어, 전기적 접속을 확보할 수 있다. 본 발명에 있어서, 양극 인출 단자(21)의 노출된 부분의 형상은, 본 예로 한정되지 않으며, 예를 들면, 양극 인출 단자(21)가 양극박(11)과 접속되는 부분 및 음극 인출 단자(22)가 음극박(12)과 접속되는 부분보다 두꺼운 판형이라도 된다. 양극 인출 단자(21)가 직육면체 소자(10)로부터 노출된 부분의 표면은, 평면일 수도 있고, 곡면일 수도 있으며, 평면과 곡면으로 이루어질 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 외장체(30)에 의해, 직육면체 소자(10)와, 직육면체 소자(10)와 접속시킨 리드 프레임(40)이 외장(봉지)되어, 외부와의 절연이 확보되어 있다. 외장체(30)로서는, 예를 들면, 에폭시 수지나 액정 폴리머 등이 있다. 또한, 외장체(30)의 형성에는, 일반적인 몰드 성형의 프로세스가 사용된다. 외장체(30) 내에 있어서, 리드 프레임(40)은, 평판형이며, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 각각과 면 접촉하고 있다. 리드 프레임(40)에는, 벤딩 가공이 행해져 있지 않고, 리드 프레임(40)은, 평판형으로 형성되어 있으며, 단면(10a, 10b)과 대향하고 있지 않다. 따라서, 직육면체 소자(10)의 단면(10a, 10b)과, 단면(10a, 10b)과 대향하는 외장체(30)의 표면 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 그 결과, 양극박(11)의 폭을 넓게 할 수 있어, 정전 용량을 증가시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 직육면체 소자(10)를 적절한 두께(예를 들면, 1.8mm)로 설정함으로써, 수지 몰드 시에, 소자 직경에 의한 제약이 없고, 저배화 요구에 더욱 부응할 수 있는 칩형의 고체 전해 컨덴서를 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)에 의하면, 차지하는 두께 스페이스가 적어, 전자 설비의 저배화에 대한 요구를 보다 높은 레벨로 만족할 수 있다.
다음으로, 도 3을 사용하여, 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)가 구비하는 직육면체 소자(10)와, 종래의 고체 전해 컨덴서(101)가 구비하는 소자(110) 및 비교예로서의 고체 전해 컨덴서(1001)가 구비하는 소자(1010)를 대비한다. 도 3의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)를 나타내는 모식도이며, (b)는, 종래의 소자(110)를 나타내는 모식도이며, (c)는, 비교예로서의 소자(1010)를 나타내는 모식도이며, (d)는, (c)에 나타낸 소자(1010)를 구비한 비교예로서의 고체 전해 컨덴서(1001)를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)에서는, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)가, 권심(10c)에 대하여 한쪽에 배치되어 있다. 권심(10c)은, 최내주(最內周)에 위치하는 세퍼레이터(13)로 이루어진다(도 4 참조).
한편, 도 3의 (b)에 나타내는 종래의 소자(110)에서는, 양극 인출 단자(121)와 음극 인출 단자(122)의 사이에, 권심(110c)이 위치하고 있다. 도 3의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10) 내에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22) 사이의 거리는, 직육면체 소자(110)에서의 양극 인출 단자(121)와 음극 인출 단자(122) 사이의 거리보다 짧다. 따라서, 본 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)에서는, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22) 사이의 높이의 차이를 작게 할 수 있다.
본 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)와 마찬가지로, 도 3의 (c)에 나타내는 비교예로서의 소자(1010)에 있어서도, 양극 인출 단자(1021) 및 음극 인출 단자(1022)가, 권심(1010c)에 대하여 한쪽에 배치되어 있다. 도 3의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 소자(1010) 내에서의 양극 인출 단자(1021)와 음극 인출 단자(1022) 사이의 거리는, 소자(110)에서의 양극 인출 단자(121)와 음극 인출 단자(122) 사이의 거리보다 짧다. 따라서, 비교예로서의 소자(1010)에서는, 본 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)와 마찬가지로, 소자(1010)의 두께 방향에서의 양극 인출 단자(1021)와 음극 인출 단자(1022) 사이의 높이의 차이를 작게 할 수 있다.
이에 대하여, 본 실시형태에 따른 직육면체 소자(10)와 비교예로서의 소자(1010) 사이에는, 다음과 같은 상이점이 존재한다. 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)에서는, 음극 인출 단자(22)가 직육면체 소자(10)의 최외각에 배치되어 있다. 즉, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 측면[직육면체 소자(10)의 바닥면, 도 3의 (a)에서의 아래의 면]에서 노출되어 있다. 한편, 도 3의 (c)에 나타내는 소자(1010)에서는, 음극 인출 단자(1022)가 소자(1010)의 최외각에 배치되어 있지 않다. 즉, 음극 인출 단자(1022)는, 소자(1010)의 측면[소자(1010)의 바닥면, 도 3의 (c)에서의 아래의 면]에서 노출되어 있지 않다. 이것에 기인하여, 도 1, 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)에서의 리드 프레임의 인출 경로는, 고체 전해 컨덴서(1001)에서의 리드 프레임의 인출 경로보다 짧다. 그 결과, 본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)에 의하면, 동일한 사이즈의 고체 전해 컨덴서(1001)에 비해, 전극 박의 폭 및 정전 용량값을 더욱 증가시킬 수 있다.
그리고, 권심(10c)은, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)에 프레스 가공이 행해지는 것에 의해, 권심(10c)의 축선 방향에서 볼 때, 단면(10b)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 직육면체 소자(10)의 두께 방향(도 3의 상하 방향)에 있어서, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)가 권심(10c)과 중첩되어 있다. 권심(10c)의 축선 방향에서 볼 때, 단면(10b)[또는 단면(10a)]의 길이 방향을 따른 권심(10c)의 길이는, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 폭보다 길다. 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22) 중, 직육면체 소자(10) 내에 위치하는 부분 전체와, 권심(10c)이, 직육면체 소자(10)의 두께 방향으로 중첩되어 있다. 바꾸어 말하면, 단면(10b)[또는 단면(10a)]의 길이 방향에 있어서, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 폭은, 권심(10c)의 폭보다 좁다. 이로써, 프레스 시에 양극 인출 단자(21)가 접속된 양극박(11)과, 음극 인출 단자(22)가 접속된 음극박(12)에 가해지는 힘을 저감시킬 수 있다. 또한, 직육면체 소자(10) 내에 있어서, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)는 직육면체 소자(10)의 두께 방향으로 중첩되어 있다. 본 발명에 있어서, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22) 중 적어도 일부가 중첩되어 있으면 되며, 그 중첩 정도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 직육면체 소자(10) 내에 있어서 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22) 중 적어도 절반이 중첩되어 있는 것이 바람직하고, 2/3 이상이 중첩되어 있는 것이 보다 바람직하다. 그리고, 본 실시형태에서는, 양 단자는 동일한 폭을 가지고 있지만, 양 단자의 폭이 상이한 경우에는, 양 단자의 중첩 정도는, 폭이 짧은 단자를 기준으로 하여 산출된다.
도 4의 (a)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형 전의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이며, (b)는, 제1 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자를 모식적으로 나타낸 횡단면도이다. 도 4에서는, 도 1∼도 3과 동일한 구성에는, 도 1∼도 3에서의 부호와 동일한 부호를 부여하였다.
도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 권취 소자(16)(프레스 성형 전의 소자)는, 비교적 넓고 큰 권심(10c)을 구비하고 있다. 도 4의 (a)에 나타내는 권취 소자(16)가 프레스 가공되는 것에 의해, 도 4의 (b)에 나타내는 직육면체형의 소자(17)가 된다. 양극박(11)은, 음극박(12)보다 두껍다. 본 실시형태에서는, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 소자(17)의 권심(10c)의 한쪽에 있어서, 양극 인출 단자(21)는, 양극박(11)의 외측의 면에 접속되고, 음극 인출 단자(22)는, 음극박(12)의 외측의 면에 접속되어 있다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 적어도 음극 인출 단자(22)가 음극박(12)의 외측의 면에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 직육면체 소자(10)의 측면에 음극 인출 단자(22)를 노출시키기 쉽고, 인출 거리를 짧게 할 수 있기 때문이다.
또한, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 사이에는, 1매만의 음극박(12)과, 세퍼레이터(13)가 배치되어 있다. 즉, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 사이에 배치되어 있는 전극박은 1매이다. 따라서, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다. 그리고, 본 발명에 있어서, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 사이에 배치되어 있는 전극박은, 본 예로 한정되지 않는다.
또한, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 소자(17)의 두께 방향(도면 중 상하 방향)에 있어서, 음극 인출 단자(22)의 외측에는, 1개의 세퍼레이터(13)가 배치되어 있을 뿐이며, 양극박(11) 및 음극박(12)은 배치되어 있지 않다. 음극 인출 단자(22)의 외측에 배치된 세퍼레이터(13)가 제거됨으로써, 음극 인출 단자(22)가 노출된다. 세퍼레이터(13)가 제거되기 전의 소자가 소자(17)[도 4의 (b) 참조]이며, 세퍼레이터(13)가 제거된 후의 소자가 직육면체 소자(10)[도 3의 (a) 참조]이다. 그리고, 본 발명에 있어서, 음극 인출 단자의 외측에는, 복수매의 세퍼레이터가 배치되어 있어도 된다. 이 경우에, 복수매의 세퍼레이터를 제거함으로써, 음극 인출 단자(22)를 노출시킬 수 있다.
다음으로, 도 5∼도 12를 참조하여, 본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 방법에 대하여 설명한다.
＜단계 S1＞
도 5에 나타낸 바와 같이, 소정의 폭으로 재단(裁斷)된 양극박(11) 및 음극박(12)을 준비한다. 구체적으로, 양극박(11)과 음극박(12)은 모두 밴드형이다. 양극박(11) 및 음극박(12)에 대해서는, 전술한 바와 같으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
＜단계 S2＞
도 5에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12)에 전극 인출 단자(21, 22)를 접합한다. 구체적으로, 양극박(11)에 양극 인출 단자(21)를 접합하고, 음극박(12)에 음극 인출 단자(22)를 접합한다. 양극 인출 단자(21)는, 원기둥형의 노출부(21a)와 평판형의 접속부(21b)로 이루어진다. 음극 인출 단자(22)는, 원기둥형의 노출부(22a)와 평판형의 접속부(22b)로 이루어진다. 양극 인출 단자(21)의 접속부(21b)는, 양극박(11)과 접합된다. 음극 인출 단자(22)의 접속부(22b)는, 음극박(12)과 접합된다. 각각의 전극 인출 단자(21, 22)와 전극박(11, 12)과의 접합은, 코킹(caulking)이나 초음파 용접 등에 의해 행해진다.
또한, 단계 S2에서는, 음극 인출 단자(22)를 음극박(12)에 접합하고, 음극 인출 단자(22) 중, 음극박(12)으로부터 노출되어 있는 직육면체 소자(1)의 단면(10a) 측의 부분을 절제(切除)한다. 본 실시형태에서는, 소자(17)의 두께 방향에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22) 사이의 거리가 짧고, 또한 양극 인출 단자(21)의 노출부(21a)가 접속부(21b)보다 두꺼우므로, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)와의 단락(短絡)을 방지하기 위하여, 음극 인출 단자(22)의 노출부(22a)가 조심스럽게 제거된다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)에 있어서, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 단면(10a)으로부터 돌출되지 않는다. 단, 단락 방지의 관점에서, 약간량(예를 들면, 제조 시의 불가피한 오차)의 돌출이면 허용된다.
＜단계 S3＞
도 6에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12), 및 양극박(11)과 음극박(12)의 사이에 배치된 세퍼레이터(13)를 권취하고 소정의 길이로 절단함으로써, 원기둥체를 형성하고, 단부를 권지 테이프(14)에 의해 원기둥체의 측면에 고정한다. 여기서, 음극박(12)은 양극박(11)에 대하여 권취 축에 대하여 외측에 권취되고, 음극박(12)이 원기둥체의 최외주에 위치한다. 이 구성에 의하면, 양극박(11)에 형성되는 유전체 산화 피막을 저항이 낮은 음극박(12)으로 덮음으로써[유전체 산화 피막에 음극박(12)을 접근시킴으로써], ESR을 저하시킬 수 있다. 또한, 양극박(11)보다 음극박(12) 쪽이 연성이기 때문에, 음극박(12)을 양극박(11)의 외측에 배치하여 권취함으로써, 몰드 수지에 의한 소자로의 스트레스를 완화할 수 있다. 그리고, 단부를 권지 테이프(14)에 의해 원기둥체의 측면에 고정하는 것은, 권지 테이프를 사용하지 않고 접착제로 부착하는 방법을 사용할 수도 있다. 이로써, 권취 소자(16)가 형성된다. 이 때, 양극 인출 단자(21)의 접속부(21b) 및 음극 인출 단자(22)의 접속부(22b)는, 권취 소자(16)의 내부에 위치한다. 또한, 양극 인출 단자(21)의 노출부(21a)는, 권취 소자(16)의 일단으로부터 노출된다. 세퍼레이터(13)는, 예를 들면, 천연 섬유(셀룰로오스) 또는, 화학 섬유로 이루어진다. 세퍼레이터(13)로서 사용될 수 있는 천연 섬유나 화학 섬유는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 화학 섬유로서는, 폴리아미드 섬유, 아크릴 섬유, 비닐론 섬유, 폴리이미드 섬유, 나일론 섬유 등의 합성 섬유를 사용할 수 있다.
＜단계 S4＞
도 7에 나타낸 바와 같이, 권취 소자(16)를 직육면체형의 소자(17)로 변형시켰다[도 4의 (a) 및 (b) 참조]. 구체적으로, 소정의 지그(도시하지 않음)에 권취 소자(16)를 고정하고, 하중을 가하여 변형시킴으로써, 소정 치수의 직육면체형의 소자(17)를 형성한다. 다음으로, 소자(17)를 바에 고정한다.
또한, 본 실시형태에서는, 양극 인출 단자(21)가 소자(17)로부터 노출된 부분이 원기둥형인 경우에는, 권취 소자(16)를 소자(17)로 변형시킨 후, 원기둥형의 노출부(21a)를 프레스하여, 편평형(또는 평판형)으로 성형한다.
＜단계 S5＞
소자(17)에 화성 처리 및 열처리를 행한다. 구체적으로, 소자(17)를 화성액 용기 중의 화성액에 침지(浸漬)하고, 화성 용기를 음극, 양극 인출 단자(21)를 양극으로하여, 양극박(11)에 화성 처리를 행한다. 화성액에 사용하는 용질은, 카르본산기를 가지는 유기산염류, 인산염 등의 무기산염 등의 용질이다. 본 실시형태에 있어서는, 화성액으로서 아디프산 암모늄을 사용한다. 이 화성 처리는, 아디프산 암모늄 농도 0.5wt%∼3wt%를 주체로 하는 화성액을 사용하여, 유전체 산화 피막의 내전압에 근사한 전압에서 행한다. 다음으로, 소자(17)를 화성액으로부터 인출하고, 열처리를 행한다. 열처리는 200℃∼300℃의 온도 범위에서 몇 분간∼수십 분간 정도 행한다. 화성 및 열처리의 동작을 수회 반복한다. 이들 처리에 의해, 양극박(11)의 단면에 노출된 밸브 금속, 또는 단자 접속에 의한 손상 등에 기인하는 금속 노출면에 산화 피막이 형성된다. 이로써, 보다 내열성이 우수한 유전체 산화 피막을 형성할 수 있다.
＜단계 S6＞
전술한 소자의 양극박(11)과 음극박(12)의 사이에 고체 전해질층[양극박(11)과 음극박(12)의 각각의 표면 및 세퍼레이터(13)에 의해 유지되는 고체 전해질의 층]을 형성한다. 본 실시형태에 있어서는, 고체 전해질은 도전성 고분자이며, 모노머인 3,4-에틸렌디옥시티오펜과 산화제인 p-톨루엔술폰산 철염의 화학 중합에 의해 형성된다. 구체적으로, 먼저, 모노머 용액은, 예를 들면, 에탄올로 희석되어 25wt%의 농도가 된다. 소자(17)를 모노머 용액에 침지하고, 그리고, 가열 건조에 의해 용제인 에탄올을 제거하여, 모노머만을 남긴다. 가열 건조의 온도는, 바람직하게는 40℃∼60℃이며, 예를 들면, 50℃로 할 수 있다. 60℃를 초과하는 온도에서는, 에탄올의 비점(沸點)에 근접하여 급격한 증발을 초래하여, 소자(17)의 내부에 모노머가 균일하게 잔존하지 않게 된다. 또한, 40℃ 이하에서는 증발에 시간을 필요로 한다. 건조 시간은, 소자(17)의 체적에 따라 다르지만, 소자(17)에서는, 10분∼20분 정도가 바람직하다. 다음으로, 모노머를 잔류시킨 소자(17)에 산화제를 함침(含浸)시켜, 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 형성한다. 전술한 산화제의 함침은, 감압 함침법에 의해 소자(17)에 함침시킨다. 산화제로서는, p-톨루엔술폰산 철염의 55wt%의 부탄올 용액을 사용하고, 소자(17)를 산화제에 침지시키고, 감압 함침시킨다. 다음으로, 소자(17)를 30℃로부터 180℃까지 단계적으로 승온(昇溫)시키고, 화학 중합 반응에 의해, 도전성 고분자인 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜을 형성할 수 있다. 그리고, 소자에 형성하는 도전성 고분자는, 소자 내에서 화학 중합에 의해 형성하는 방법뿐만 아니라, 사전에 도전성 고분자를 합성하고, 용매에 분산시킨 용액에 소자를 침지하고 건조시켜 형성해도 되고, 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜 대신, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 공지의 도전성 고분자를 단독으로 또는 복수로 사용할 수 있다.
＜단계 S7＞
도 8에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)의 불필요한 부분을 절단하고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)의 전극 인출 단자(21, 22)를, 리드 프레임(40)에 접속시킨다. 리드 프레임(40)이 외부 인출 단자가 된다.
구체적인 접속 방법에 대하여, 도 10을 사용하여 설명한다.
먼저, 소자(17)에 있어서, 음극 인출 단자(22)의 외측(배면)에 배치되어 있는 세퍼레이터(13) 및 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭한다. 이로써, 소자의 측면(소자의 바닥면)에서 음극 인출 단자(22)가 노출되고, 소자(17)는 직육면체 소자(10)로 된다.
도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 음극 인출 단자(22)는, 단면(10a, 10b) 사이에 위치하고 있고, 그 중, 단면(10b) 측의 일부가 노출되어 있다. 그리고, 본 발명에 있어서, 음극 인출 단자의 표면 중 노출된 부분의 비율은 한정되지 않으며, 직육면체 소자의 한쪽 단면으로부터 다른 쪽 단면에 이르는 전체에 있어서, 음극 인출 단자가 노출되어 있어도 된다.
음극 인출 단자(22)가 니켈 도금동 모재로 이루어지는 경우, 세퍼레이터(13) 및 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭한다. 이는, 접속 저항을 작게 하기 위해서이다. 그리고, 음극 인출 단자(22)가 은도금 동 모재로 이루어지는 경우에도 마찬가지로 세퍼레이터(13) 및 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭한다.
도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 선단이 송곳 형상인 침(도시하지 않음)을 리드 프레임(40a)에 관통시킴으로써, 리드 프레임(40a)에 돌기부(41)를 형성한다. 돌기부(41)는, 침이 관통할 때 침의 주위둘레를 따라 형성된다. 돌기부(41)는, 양극 인출 단자(21)와 접속할 때, 양극 인출 단자(21)를 향하도록 형성되어 있다. 돌기부(41)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 그리고, 도 10의 (b)에서는, 리드 프레임(40b) 중에, 음극 인출 단자 접합부(50)가 표시되어 있다.
다음으로, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)와 리드 프레임(40a)의 돌기부(41)가 접촉하도록, 또한, 직육면체 소자(10)의 측면에 노출된 음극 인출 단자(22)[도 10의 (a) 참조]와 리드 프레임(40b) 중의 음극 인출 단자 접합부(50)가 접촉하도록, 직육면체 소자(10)를 리드 프레임(40) 상에 배치한다.
다음으로, 도 10의 (d)에 나타낸 바와 같이, 레이저 용접이나 저항 용접 등의 금속간 결합에 의한 접속 방법에 의해, 양극 인출 단자(21)를 리드 프레임(40a)에 접합한다. 예를 들면, 양극 인출 단자(21)가 알루미늄으로 이루어지고, 리드 프레임(40)이 동으로 이루어지는 경우, 용접 시에 양극 인출 단자(21)가 용융된다. 또한, 도전성 접착제에 의해, 음극 인출 단자(22)를 리드 프레임(40b)에 접합한다.
＜단계 S8＞
도 11, 도 12, 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(40)에 접속시킨 직육면체 소자(10)를 몰드 외장함으로써, 외장체(30)를 형성하고, 이어서, 외장체(30)로부터 외부로 노출되어 있는 리드 프레임(40)을 절단 배제하면, 칩형의 고체 전해 컨덴서(1)가 완성된다.
[제2 실시형태]
이하에 있어서는, 제1 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하여 설명하기로 한다. 또한, 제1 실시형태에서의 설명이 제2 실시형태에 있어서도 동일한 부분에 대해서는, 설명을 생략하기로 한다.
도 13∼도 16을 사용하여, 제2 실시형태에 대하여 설명한다.
도 13은, 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 음극 인출 단자(22)가 직육면체 소자(10)의 최외각에 배치되어 있다. 즉, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 측면[직육면체 소자(10)의 바닥면, 도 13에서의 아래의 면]에서 노출되어 있다. 그리고, 노출된 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40b)이 접속되어 있다.
제2 실시형태에 있어서는, 제1 실시형태와 달리, 음극 인출 단자(22)가 절곡된 형상을 가지고 있다.
이하에서, 제2 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 방법에 대하여 설명한다. 단계 S1∼단계 S6까지의 공정에 대해서는, 제1 실시형태와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
＜단계 S7＞
직육면체 소자(10)의 전극 인출 단자(21, 22)와 리드 프레임(40)을 접속할 경우, 음극 인출 단자(22)에 대하여 벤딩 가공이 행해진다.
도 14 및 도 15는, 제2 실시형태에 따른 프레스 성형 후의 소자의 모식도이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 권취 소자(16)[프레스 성형 전의 소자, 도 4의 (a) 참조]에 대하여 프레스 가공된 시점의 소자(17)에 있어서, 음극 인출 단자(22)는 절곡된 형상을 가지고 있지 않다. 소자(17)에 있어서, 음극 인출 단자(22)에 대하여 벤딩 가공을 행함으로써, 도 15에 나타내는 직육면체 소자(10)를 얻을 수 있다. 음극 인출 단자(22)가 절곡되기 전의 소자가 소자(17)(도 14 참조)이며, 음극 인출 단자(22)가 절곡된 후의 소자가 직육면체 소자(10)(도 15 참조)이다.
벤딩 가공은 다음과 같이 행해진다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 벤딩 가공 전의 소자(17)에 있어서, 음극 인출 단자(22)는 소자의 단면으로부터 노출되어 있다. 또한, 제2 실시형태에 있어서도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 소자(17)에 있어서, 음극 인출 단자(22)의 외측에는, 1매의 세퍼레이터(13)가 배치되어 있다[도 4의 (b) 참조]. 이하, 상기 1매의 세퍼레이터(13)를 최외각 세퍼레이터라고 한다. 벤딩 가공 시에는, 음극 인출 단자(22) 중 소자의 단면으로부터 노출된 부분이, 최외각 세퍼레이터의 변(단면의 길이 방향을 따른 변)을 벤딩 주름(bending crease)으로 하여, 벤딩된다. 이로써, 소자의 측면(소자의 바닥면)에서 음극 인출 단자(22)가 노출된다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 음극 인출 단자(22)가 니켈 도금동 모재로 이루어지는 경우, 벤딩된 음극 인출 단자(22)의 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭한다. 그리고, 음극 인출 단자(22)가 은도금 동 모재로 이루어지는 경우에도 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭한다.
그 후, 제1 실시형태와 동일한 방법에 의해, 양극 인출 단자(21)와 리드 프레임(40a)이 접속되고, 직육면체 소자(10)의 측면에 노출된 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40b)이 접속된다[도 10의 (b)∼도 10의 (d) 참조].
＜단계 S8＞
도 16, 도 12, 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(40)에 접속시킨 직육면체 소자(10)를 몰드 외장함으로써, 외장체(30)를 형성하고, 이어서, 외장체(30)로부터 외부에 노출되어 있는 리드 프레임(40)을 절단 배제하면, 칩형의 고체 전해 컨덴서(1)가 완성된다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 고체 전해 컨덴서(1)에 있어서, 직육면체 소자(10)의 측면 중 음극 인출 단자(22)의 노출된 측면[직육면체 소자(10)의 바닥면, 도 13에서의 아래의 면]은, 벤딩된 음극 인출 단자(22)와 최외각 세퍼레이터에 의해 구성된다. 벤딩된 음극 인출 단자(22)와 권심(10c) 사이의 거리는, 최외각 세퍼레이터와 권심(10c) 사이의 거리보다 길다. 따라서, 벤딩된 음극 인출 단자(22)의 표면과 최외각 세퍼레이터의 표면은 단차를 가지고 있지만, 본 명세서에서는, 편의상, 양 평면은 직육면체 소자의 하나의 면을 구성하는 것으로서 설명하고 있다.
본 실시형태에 있어서, 음극 인출 단자(22) 중 측면에 노출되어 있지 않은 부분(벤딩되어 있지 않은 부분)의 외측에는, 1매의 세퍼레이터(13)가 배치되어 있을 뿐이며, 양극박(11) 및 음극박(12)은 배치되어 있지 않다. 즉, 음극 인출 단자(22) 중 측면에 노출되어 있는 부분과 노출되어 있지 않은 부분 사이에는, 1매의 세퍼레이터가 끼워져 있을 뿐이다. 단, 음극 인출 단자(22) 중 측면에 노출되어 있는 부분(벤딩되어 있는 부분)과 노출되어 있지 않은 부분(벤딩되어 있지 않은 부분) 사이에는, 복수매의 세퍼레이터가 끼워져 있어도 된다.
전술한 실시형태는, 본 발명의 바람직한 실시형태이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 당업자이면, 본 발명의 범위 내에 있어서, 상기 방법 및 기술 내용을 사용하여, 본 발명에 대하여, 다양하게 변조할 수 있으며, 또는 균등한 실시형태로 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 내용으로부터 일탈하지 않는 한, 본 발명에 따른 실시형태에 대한 모든 변조, 균등물로의 치환 및 수식은, 본 발명의 범위 내에 있다.
＜실시예 1＞
실시예 1로서, 전술한 제1 실시형태에 나타내는 고체 전해 컨덴서(1)(6.3V, 100μF)를 제조했다(도 1). 이 고체 전해 컨덴서(1)의 외장 케이스의 사이즈는, 7.3mm×4.3mm×2.8mm였다. 리드 프레임(40)(40a 및 40b)으로서는, 표면에 니켈 도금 처리가 행해진 두께 100㎛의 동 프레임재를 사용하였다. 그리고, 제조 시에 있어서, 리드 프레임(40a)과 양극 인출 단자(21)(알루미늄제 양극 탭)를 접속하기 전에, 리드 프레임(40a)에서의 양극 인출 단자(21)와의 접속 위치에 침을 관통시키고, 이로써, 상기 접속 위치에 돌기부(41)를 형성하였다. 침으로서는, 선단이 사각뿔 형상의 φ 0.26mm의 침을 사용하였다. 인버터식 저항 용접기를 사용하여, 리드 프레임(40a)과 양극 인출 단자(21)를 접속하였다. 또한, 리드 프레임(40b)과 음극 인출 단자(22)(니켈 도금 동 모재 음극 탭)를 접속하기 전에, 음극 인출 단자(22)의 외측(배면)에 배치되어 있는 세퍼레이터(13) 및 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭하였다. 이로써, 직육면체 소자(10)의 측면에서 음극 인출 단자(22)의 니켈 도금 표면을 노출시켰다. 그리고, 도전성 접착제(은페이스트)를 사용하여, 리드 프레임(40b)과, 직육면체 소자(10)의 측면에 노출된 음극 인출 단자(22)와의 접속을 행하였다.
＜실시예 2＞
실시예 2로서, 전술한 제2 실시형태에 나타내는 고체 전해 컨덴서(1)(6.3V, 100μF)를 제조했다(도 13). 리드 프레임(40b)과 음극 인출 단자(22)(은 도금 동 모재 음극 탭)를 접속하기 전에, 음극 인출 단자(22) 중 소자의 단면으로부터 노출된 부분을, 최외각 세퍼레이터의 변(단면의 길이 방향을 따른 변)을 벤딩 주름으로 하여, 벤딩했다. 이로서, 직육면체 소자(10)의 측면(바닥면)에서 음극 인출 단자(22)를 노출시켰다. 또한, 벤딩된 음극 인출 단자(22)의 외측(배면)에 배치되어 있는 세퍼레이터(13) 및 고체 전해질을 레이저에 의해 절삭하여 은도금 표면을 노출시켰다. 전술한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 고체 전해 컨덴서(1)를 제조했다(도 13).
＜비교예 1＞
비교예 1로서, 종래의 고체 전해 컨덴서(101)(6.3V, 100μF)를 제조했다(도 17). 이 고체 전해 컨덴서(101)의 외장 케이스의 사이즈는, 실시예 1∼2와 동일하게, 7.3mm×4.3mm×2.8mm이다. 리드 프레임으로서는, 표면에 니켈 도금 처리가 행해진 두께 100㎛의 동 프레임재를 사용하였다. 그리고, 제조 시에 있어서, 리드 프레임과 양극 인출 단자(알루미늄제 양극 탭) 및 음극 인출 단자(알루미늄제 음극 탭)를 접속하기 전에, 리드 프레임에서의 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 접속 위치에 침을 관통시키고, 이로써, 상기 접속 위치에 돌기부를 형성하였다. 침으로서는, 선단이 사각뿔 형상의 φ 0.26mm의 침을 사용하였다. 인버터식 저항 용접기를 사용하여, 리드 프레임과, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 접속을 행하였다.
＜비교예 2＞
비교예 1에서의 고체 전해 컨덴서(101) 대신, 고체 전해 컨덴서(1001)[도 3의 (d)](6.3V, 100μF)를 제조한 점 이외에, 비교예 1과 동일한 방법으로, 비교예 2를 행하였다. 이 고체 전해 컨덴서(1001)의 외장 케이스의 사이즈는, 실시예 1∼2와 동일하게, 7.3mm×4.3mm×2.8mm였다.
실시예 1∼2의 고체 전해 컨덴서(1)와, 비교예 1의 고체 전해 컨덴서(101), 및 비교예 2의 고체 전해 컨덴서(1001)의 성능을 비교하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 그리고, Tanδ는, 손실각의 탄젠트를 나타낸다. LC는, 누설 전류를 나타낸다. ESR은, 등가 직렬 저항을 나타낸다.
[표 1]
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1∼2의 고체 전해 컨덴서(1)에서는, 비교예 1의 고체 전해 컨덴서(101)에 비해, 정전 용량이 약 50% 증가하고, 비교예 2의 고체 전해 컨덴서(1001)에 비해서도, 정전 용량이 약 20% 증가하며, 저저항화(ESR의 개선)가 확인되어, 본 발명의 유효성이 명확하게 확인되었다.
1: 고체 전해 컨덴서 10: 직육면체 소자
10a, 10b: 단면 11: 양극박
12: 음극박 13: 세퍼레이터(고체 전해질층)
14: 권지 테이프 21: 양극 인출 단자
22: 음극 인출 단자 30: 외장체
40a, 40b: 리드 프레임
10a, 10b: 단면 11: 양극박
12: 음극박 13: 세퍼레이터(고체 전해질층)
14: 권지 테이프 21: 양극 인출 단자
22: 음극 인출 단자 30: 외장체
40a, 40b: 리드 프레임
Claims (10)
- 고체 전해 컨덴서로서,
상기 고체 전해 컨덴서는,
양극박(陽極箔), 음극박(陰極箔), 및 상기 양극박과 상기 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터(separator)에 의해 권취(卷取)된 권취 소자가 직육면체형으로 편평하게 되고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자;
상기 양극박과 접속된 양극 인출 단자;
상기 음극박과 접속된 음극 인출 단자; 및
상기 직육면체 소자를 외장(外裝)하는 외장체
를 포함하고,
상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽은, 상기 직육면체 소자의 권심(卷芯)에 대하여 한쪽에 배치되어 있고,
상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 최외각(最外殼)에 배치되어 있고, 상기 직육면체 소자의 상기 한쪽에서 상기 음극 인출 단자로부터 외주측으로 상기 양극박 및 상기 음극박이 없는, 고체 전해 컨덴서. - 제1항에 있어서,
상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 상기 한쪽의 측면에서 노출되어 있고,
상기 음극 인출 단자의, 상기 직육면체 소자로부터 노출된 부분은, 상기 음극 인출 단자의 외측에 배치된 세퍼레이터 및 고체 전해질이 절삭됨으로써 상기 직육면체 소자의 상기 한쪽의 측면에서 노출된 부분인, 고체 전해 컨덴서. - 제1항에 있어서,
상기 음극 인출 단자가, 상기 직육면체 소자의 상기 한쪽의 측면에서 노출되어 있고,
상기 음극 인출 단자의, 상기 직육면체 소자로부터 노출된 부분은, 상기 음극 인출 단자 중 직육면체 소자의 단면으로부터 노출된 부분을 절곡함으로써, 상기 직육면체 소자의 상기 한쪽의 측면에서 노출된 부분인, 고체 전해 컨덴서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외장체 내에 있어서, 상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 각각과 접속되는 리드 프레임을 구비하고,
상기 리드 프레임은, 상기 음극 인출 단자와, 도전성 접착제에 의해 접속되어 있는, 고체 전해 컨덴서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 음극 인출 단자는, 동(銅) 모재(母材)로 이루어지는, 고체 전해 컨덴서. - 제5항에 있어서,
상기 음극 인출 단자는, 니켈 또는 은에 의해 도금되어 있는, 고체 전해 컨덴서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 양극 인출 단자의 상기 직육면체 소자 외에서의 두께는, 상기 음극 인출 단자의 두께보다 큰, 고체 전해 컨덴서. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 고체 전해 컨덴서의 제조 방법으로서,
상기 고체 전해 컨덴서는,
양극박, 음극박, 및 상기 양극박과 상기 음극박의 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취된 권취 소자가 직육면체형으로 편평하게 되고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자;
상기 양극박과 접속된 양극 인출 단자;
상기 음극박과 접속된 음극 인출 단자; 및
상기 직육면체 소자를 외장하는 외장체
를 포함하고,
상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽이, 상기 직육면체 소자의 권심에 대하여 한쪽에 배치되어 있고,
상기 고체 전해 컨덴서의 제조 방법은,
상기 음극 인출 단자를 상기 직육면체 소자의 최외각에 배치시키는 공정을 포함하는, 고체 전해 컨덴서의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 음극 인출 단자의 외측에 배치되어 있는 세퍼레이터 및 고체 전해질을 절삭함으로써, 상기 음극 인출 단자를 상기 직육면체 소자의 측면에서 노출시키는 공정을 더 포함하는 고체 전해 컨덴서의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 음극 인출 단자 중 직육면체 소자의 단면으로부터 노출된 부분을 절곡함으로써, 상기 음극 인출 단자를 상기 직육면체 소자의 측면에서 노출시키는 공정을 더 포함하는 고체 전해 컨덴서의 제조 방법.
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