KR20140029080A - 고체 전해 컨덴서 - Google Patents

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히데토시 이시즈카
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니치콘 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 제조 공정이 번잡하지 않게 되고, 정전 용량을 증가시킬 수 있는 것과 동시에, 인출 저항의 증가를 억제할 수 있는 고체 전해 컨덴서를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취된 권취 소자를 직육면체로 편평하게 하고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자와, 양극 인출 단자와, 음극 인출 단자와, 직육면체 소자를 외장하는 외장체와, 외장체로부터 노출되는 리드 프레임을 구비하고, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 양쪽이, 직육면체 소자의 권심(winding core)에 대하여 한쪽에 배치되어 있고, 제2 판형부는, 제1 판형부보다 권심으로부터 이격되어 있고, 제1 노출부는, 제1 판형부보다 두껍고, 또한 권심 측으로 돌출되어 있고, 제2 노출부는, 제2 판형부보다 두껍고, 또한 제1 판형부를 넘어 권심 측으로 돌출되어 있고, 제2 노출부가 제2 판형부로부터 돌출된 높이는, 제1 노출부가 제1 판형부로부터 돌출된 높이보다 높은, 고체 전해 컨덴서를 제공한다.

Description

고체 전해 컨덴서{SOLID ELECTROLYTIC CAPACITOR}
본 발명은, 고체 전해 컨덴서에 관한 것이다.
최근, 전자 기기의 고성능화·소형화에 따라 부품의 실장 밀도를 배려한 몰드 칩 부품이 주류로 되어 있다. 알루미늄 전해 컨덴서도 예외가 아니며, 표면 실장(Surfaced Mounting Technology, SMT)의 알루미늄 전해 컨덴서도 많이 응용되고 있다.
표면 실장 기술은 신세대의 전자 조립 기술이며, 전통형 전자 부품을 이전의 체적의 수십분의 1로 압축하여, 전자 부품 실장의 고밀도, 고신뢰성, 소형화, 저비용 및 생산 자동화를 실현시켰다. 그러나, 알루미늄 전해 컨덴서의 경우, 일반적인 표면 실장품은, 종형(縱型) 타입(통칭 V칩)이지만, 저배화(低背化)가 요구되는 전자 기기에는 한계가 있었다.
이 문제점을 극복하기 위한 기술로서, 폴리아닐린을 고체 전해질층에 사용한 권취형 몰드 칩이 제안되어 있다. 그러나, 원기둥형의 권취 소자를 몰딩하기 위하여, 권취 소자 직경에 제약이 생기고, 외장 후, 여전히 비교적 큰 두께 스페이스를 차지하므로 저배화 요구를 만족시키기 어려운 문제가 있었다. 또한, 2번째 문제로서 소자를 얇게 형성할 수 있는 적층 구조의 몰드 칩형 고체 전해 컨덴서가 있지만, 고체 전해질층인 폴리피롤을 형성 시에, 제1층에 화학 중합막을 형성하고, 제2층을 전해 중합시키는 방법에서는 전해 중합에 장시간을 필요로 하고, 또한 이 전해 중합은 단층 처리이며, 나아가서는 적층 매수분 용접하지 않으면 안되므로, 공정수가 많아지는 문제점이 있었다.
이들 문제점을 감안하여, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취되고, 또한 직육면체로 편평(扁平)하게 되고 고체 전해질을 화학 중합으로 형성한 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 12의 (a)는, 종래의 고체 전해 컨덴서의 모식도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자의 모식도이다. 고체 전해 컨덴서(101)는, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박 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)에 접속되어 있다. 음극 인출 단자(122)는, 소자(110)의 다른 쪽 단면(110b)으로부터 노출되고, 리드 프레임(140)에 접속되어 있다.
특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에 의하면, 보다 저배 요구를 만족 시킬 수 있고, 공정수의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 종래의 탄탈 컨덴서에 비해, 은이나 탄탈 등의 귀금속을 사용할 필요가 없기 때문에, 저비용화가 가능하게 된다.
중화인민 공화국 특허 출원 공개 제101527203호 명세서
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에서는, 도 12의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 양극박에 접속된 양극 인출 단자(121)와, 음극박에 접속된 음극 인출 단자(122)가, 권심(winding core)(110c)(일점 쇄선)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 상이하였다. 그런데, 고체 전해 컨덴서(101)에서는, 통상, 소자(110)를 수지로 봉지(密止)하여 외장체(130)를 형성할 때, 외장체(130)로부터 노출되는 리드 프레임(140)의 높이를 맞추지 않으면 안된다. 그러므로, 특허 문헌 1에 기재된 고체 전해 컨덴서에서는, 리드 프레임(140)에 벤딩 가공을 행하여 단차(140a)를 형성함으로써, 리드 프레임(140)과 음극 인출 단자(122)와의 접속 위치에 있어서, 리드 프레임(140)의 높이를 조정하지 않으면 안되므로, 제조 공정이 번잡한 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.
이와 같은 과제에 대하여, 본 발명자는, 도 13에 나타낸 바와 같은 고체 전해 컨덴서를 제안하고 있다.
도 13의 (a)는, 본 발명자가 앞서 제안한 고체 전해 컨덴서의 일례를 나타낸 모식도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자의 모식도이다. 그리고, 도 13에서는, 도 12에 나타낸 구성에 상당하는 구성에 대하여, 도 12와 동일한 부호를 부여하고 있다.
도 13에 나타내는 고체 전해 컨덴서(101')에서는, 도 12에 나타낸 고체 전해 컨덴서(101)와 달리, 양극 인출 단자(121) 및 음극 인출 단자(122)의 양쪽이, 소자(110)의 권심(110c)에 대하여 한쪽(도면의 아래쪽)에 배치되어 있다. 따라서, 양극 인출 단자(121) 및 음극 인출 단자(122)의 높이의 차이를 작게 할 수 있어, 리드 프레임(140)에 단차(140a)(도 12)를 형성할 필요가 없어진다. 그 결과, 리드 프레임(140)의 벤딩 가공을 생략할 수 있으므로, 제조 공정이 번잡하지 않게 된다. 또한, 리드 프레임(140)의 단차(140a)(도 12)를 형성하지 않아도 되므로, 전극박의 폭(면적)을 넓힐 수 있다. 따라서, 컨덴서의 정전 용량값을 증가시킬 수 있다.
그런데, 본 발명자는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(121) 및 음극 인출 단자(122)의 양쪽을, 소자(110)의 권심(110c)에 대하여 한쪽에 배치하면, 고체 전해 컨덴서(101')의 저항값이 증대하는 새로운 문제가 생기는 것을 발견하였다. 이 문제에 대하여, 이하에서 설명한다.
도 14는, 도 13에 나타낸 고체 전해 컨덴서(101')에서의 양극박(111)과 양극 인출 단자(121)의 위치 관계, 및 음극박(112)과 음극 인출 단자(122)의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
고체 전해 컨덴서(101')(도 13)는, 양극박(111)과, 음극박(112)과, 세퍼레이터(도시하지 않음)를 권취함으로써 얻어진다. 양극박(111)의 길이 방향의 일단(111a)과, 음극박(112)의 길이 방향의 일단(112a)은, 소자(110')의 권심(110c) 측의 단부이다. 한편, 양극박(111)의 타단(111b)과, 음극박(112)의 타단(112b)은, 소자(110')의 외주측에 위치하는 단부이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(121) 및 음극 인출 단자(122)의 양쪽을, 소자(110)의 권심(110c)에 대하여 한쪽에 배치하는 경우, 양극 인출 단자(121)는, 양극박(111)의 길이 방향의 대략 중앙에 배치되지만, 음극 인출 단자(122)는, 음극박(112)의 권심측 단부(112a) 근처에 배치된다.
이와 같이, 음극 인출 단자(122)가, 음극박(112)의 권심측 단부(112a) 근처에 배치되어, 음극박(112)의 길이 방향의 중앙으로부터 멀리 이격된다. 그 결과, 도 13에 나타낸 고체 전해 컨덴서(101')에서는 저항값(이른바, 인출 저항)이 증대하는 문제가 생긴다.
본 발명은, 전술한 문제점을 감안하여 행해진 발명으로서, 그 목적은, 제조 공정이 번잡하지 않게 되며, 정전 용량을 증가시킬 수 있고, 인출 저항의 증가를 억제할 수 있는 고체 전해 컨덴서를 제공하는 것이다.
본 발명은, 고체 전해 컨덴서로서, 상기 고체 전해 컨덴서는, 양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취된 권취 소자를 직육면체로 편평하게 하고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자와, 상기 직육면체 소자 내에 있어서 상기 양극박과 접속된 제1 판형부와, 상기 직육면체 소자의 한쪽 단면으로부터 노출된 제1 노출부를 가지는 양극 인출 단자와, 상기 직육면체 소자 내에 있어서 상기 음극박과 접속된 제2 판형부와, 상기 직육면체 소자의 다른 쪽 단면으로부터 노출된 제2 노출부를 가지는 음극 인출 단자와, 상기 직육면체 소자를 외장하는 외장체와, 상기 제1 노출부 및 상기 제2 노출부의 각각에 용접되며, 상기 외장체로부터 노출되는 리드 프레임을 구비한다.
상기 고체 전해 컨덴서에서는, 상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽이, 상기 직육면체 소자의 권심에 대하여 한쪽에 배치되어 있다.
상기 고체 전해 컨덴서에서는, 상기 직육면체 소자의 두께 방향에 있어서, 상기 제2 판형부는, 상기 제1 판형부보다 상기 권심으로부터 이격되어 있고, 상기 제1 노출부는, 상기 제1 판형부보다 두껍고, 또한 상기 권심 측으로 돌출되어 있고, 상기 제2 노출부는, 상기 제2 판형부보다 두껍고 또한, 상기 제1 판형부를 넘어 상기 권심 측으로 돌출되어 있고, 상기 제2 노출부가 상기 제2 판형부로부터 돌출된 높이는, 상기 제1 노출부가 상기 제1 판형부로부터 돌출된 높이보다 높다.
본 발명의 고체 전해 컨덴서에서는, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 양쪽이, 직육면체 소자의 권심에 대하여 한쪽에 배치되고, 직육면체 소자의 두께 방향에 있어서, 제2 판형부는, 제1 판형부보다 권심으로부터 이격되어 있다. 따라서, 본 발명에서는, 음극 인출 단자를 음극박의 권심측 단부 근처에 배치할 필요가 없으며, 음극 인출 단자를 음극박의 길이 방향의 중앙에 가까운 위치(예를 들면, 대략 중앙)에 배치할 수 있다. 이에 따라, 인출 저항의 증가를 억제할 수 있다.
또한, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 양쪽이, 직육면체 소자의 권심에 대하여 한쪽에 배치되고, 직육면체 소자의 두께 방향에 있어서, 제1 노출부는, 제1 판형부보다 두껍고, 또한 권심 측으로 돌출되어 있고, 제2 노출부는, 제2 판형부보다 두껍고, 또한 제1 판형부를 넘어 권심 측으로 돌출되어 있고, 제2 노출부가 제2 판형부로부터 돌출된 높이가, 제1 노출부가 제1 판형부로부터 돌출된 높이보다 높다. 따라서, 양극 인출 단자 및 음극 인출 단자의 단차를 작게 하여, 리드 프레임의 벤딩 가공을 생략할 수 있으므로, 제조 공정이 번잡하지 않게 된다. 또한, 리드 프레임의 휨 단차를 형성하지 않아도 되므로, 전극박의 폭(면적)을 넓힐 수 있다. 따라서, 컨덴서의 정전 용량값을 증가시킬 수 있다.
도 1의 (a)는, 본원 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자를 모식적으로 나타낸 도면이며, (c)는, (b)에 나타낸 직육면체 소자의 종단면도이다.
도 2의 (a)는, 도 1에 나타낸 고체 전해 컨덴서에서의 양극박과 양극 인출 단자의 위치 관계, 및 음극박과 음극 인출 단자의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (b)는, 본 발명에 따른 음극박의 길이 방향의 중심과 음극 인출 단자의 제2 판형부와의 거리 D와, 음극박의 길이 방향의 길이 L을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는, 양극박을 모식적으로 나타낸 단면도이며, (b)는, 음극박을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본원 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 고체 전해질 형성 전의 분해 구조를 모식적으로 나타낸 개략 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 10의 (a)∼(c)는, 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 12의 (a)는, 종래의 고체 전해 컨덴서를 모식도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자의 모식도이다.
도 13의 (a)는, 본 발명자가 이미 제안한 고체 전해 컨덴서의 일례를 나타낸 모식도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자의 모식도이다.
도 14는 도 13에 나타낸 고체 전해 컨덴서에서의 양극박과 양극 인출 단자의 위치 관계, 및 음극박과 음극 인출 단자의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명의 전술한 목적, 특징 및 장점을 보다 이해하기 쉽게 하기 위하여, 이하에서, 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 발명에 대하여 이해하기 쉽도록, 이하의 설명에서는, 상세한 내용을 기재하고 있지만, 본 발명은, 이하에 실시된 형태 이외에도 실시 가능하며, 이하의 실시형태로 한정되지 않는다. 또한, 도면은, 실제의 치수에 기초하여 작성된 것이 아니며, 개략도 또는 모식도에 지나지 않기 때문에, 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않는다. 또한, 도면에 있어서는, 본 발명의 특징 부분을 강조하기 위하여, 일부 구성을 생략하여 나타내고 있는 경우가 있다.
발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서에 대하여 설명한다.
도 1의 (a)는, 본원 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서를 모식적으로 나타낸 개략 종단면도이며, (b)는, (a)에 나타낸 고체 전해 컨덴서가 구비하는 직육면체 소자를 모식적으로 나타낸 도면이며, (c)는, (b)에 나타낸 직육면체 소자의 종단면도이다.
도 2의 (a)는, 도 1에 나타낸 고체 전해 컨덴서에서의 양극박과 양극 인출 단자의 위치 관계, 및 음극박과 음극 인출 단자의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (b)는, 본 발명에 따른 음극박의 길이 방향의 중심과 음극 인출 단자의 제2 판형부와의 거리 D와, 음극박의 길이 방향의 길이 L을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)는, 양극박을 모식적으로 나타낸 단면도이며, (b)는, 음극박을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는, 본원 발명의 일실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서의 고체 전해질 형성 전의 분해 구조를 모식적으로 나타낸 개략 사시도이다.
도 4에 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 직육면체로 편평하게 하고, 고체 전해질이 형성된 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 4에서는, 권지(卷止) 테이프(14)의 단부가 자유롭게 되어 있지만, 실제로는, 권지 테이프(14)의 단부는 직육면체 소자(10)의 측면에 부착되어 있다. 또한, 권지 테이프를 사용하지 않고 접착제로 부착하는 방법도 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12)은 전체적으로 밴드형이다. 양극박(11)과 음극박(12) 사이에, 세퍼레이터(13)가 설치되어 있다. 양극박과 음극박의 각각의 표면 및 세퍼레이터(13)에 의해 유지시키는 고체 전해질로서 도전성 고분자가 사용되고 있다. 도전성 고분자로서는, 예를 들면, 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜 등이 있다.
양극박(11)은, 도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 밸브 금속층(15)과 제1 밸브 금속층(15)의 표면에 형성된 유전체(誘電體) 산화 피막(16)으로 이루어진다. 여기서 밸브 금속으로서는, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄 등의 금속을 예로 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 알루미늄이 사용되고 있다. 유전체 산화 피막(16)은, 에칭 처리된 제1 밸브 금속층(15)의 표면에 화성 처리(chemical conversion treatment)를 거쳐 형성된다. 본 실시형태에서는, 유전체 산화 피막은, 산화 알루미늄이다.
음극박(12)은, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 밸브 금속층(17) 및 제2 밸브 금속층(17)의 표면에 부착된 탄화물 입자층(18)으로 이루어진다. 여기서 밸브 금속으로서는, 알루미늄, 탄탈, 니오브, 티탄 등의 금속을 예로 들 수 있다. 본 실시형태에는, 알루미늄이 사용되고 있다. 그리고, 도 3의 (a), (b)에서는, 양극박(11) 및 음극박(12)의 각각의 박 내에서의 적층 구조를 나타내고 있지만, 도 3 외의 도면에서는, 각 전극박 내의 적층 구조를 나타내고 있지 않다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 음극박(12)의 박 길이[음극박(12)의 길이 방향의 길이]는, 양극박(11)의 박 길이[양극박(11)의 길이 방향의 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(11)(도 4 참조)에 접속되어 있다. 음극 인출 단자(22)는, 음극박(12)(도 4 참조)에 접속되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)는, 직육면체 소자(10) 내에 있어서 양극박(11)에 접속된 제1 판형부(21b)와, 직육면체 소자(10)의 한쪽 단면(10a)으로부터 노출된 제1 노출부(21a)를 가진다. 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10) 내에 있어서 음극박(12)에 접속된 제2 판형부(22b)와, 직육면체 소자(10)의 다른 쪽 단면(10b)으로부터 노출된 제2 노출부(22a)를 가진다. 단면(10a, 10b)은, 직육면체 소자(10)에서의 양극박(11) 및 음극박(12)의 권취의 축선[권심(10c)]에 대하여 수직인 면이다. 바꾸어 말하면, 양극박(11)과 음극박(12)의 폭 방향에 대하여 수직인 면이다. 또한, 직육면체 소자(10)에서의 양극박(11)과 음극박(12)의 권취 축선에 대하여 평행한 면이 직육면체 소자(10)의 측면이다. 그리고, 권심(10c)은, 가장 내주(內周)에 위치하는 세퍼레이터(13)로 이루어지고, 권취 소자(19)(도 6)에 프레스 가공이 행해짐으로써, 도 1의 (c)에 나타낸 바와 같이, 권심(10c)의 축선 방향에서 보았을 때, 단면(10b)의 길이 방향으로 연장되어 있다.
양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a) 및 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(22a)는, 비(非)밸브 금속으로 이루어진다. 양극 인출 단자의 제1 판형부(21b) 및 음극 인출 단자의 제2 판형부(22b)는, 밸브 금속으로 이루어진다. 그리고, 양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a) 및 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(22a)는, 밸브 금속으로 이루어진다. 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 양쪽이, 직육면체 소자(10)의 권심(10c)에 대하여 한쪽에 배치되어 있다. 이에 따라, 직육면체 소자(10) 외에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 높이의 차이를 작게 할 수 있다.
또한, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에 있어서, 음극 인출 단자(22)의 제2 판형부(22b)는, 양극 인출 단자(21)의 제1 판형부(21b)보다 권심(10c)으로부터 이격되어 있다. 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b) 사이에는, 예를 들면, 고체 전해질층[1매의 세퍼레이터(13)] 및 음극박(12)[1매의 음극박(12)]이 배치되어 있다. 그리고, 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b) 사이에, 고체 전해질층[1매의 세퍼레이터(13)] 및 양극박(11)[1매의 양극박(11)]이 배치되어 있어도 되고, 고체 전해질층[1매의 세퍼레이터(13)]만 배치되어 있어도 된다. 이와 같이, 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b)는, 직육면체 소자(10)의 두께 방향으로 간격을 두고 배치되어 있으며, 직접 접촉되어 있지 않고, 절연되어 있다.
또한, 도 1의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b) 중 적어도 일부는, 직육면체 소자(10)의 두께 방향으로 중첩되어 있다. 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b) 중 적어도 절반이 중첩되어 있어도 되고, 제2 판형부(22b)와 제1 판형부(21b)의 2/3 이상이 중첩되어 있어도 된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 양 단자는 동일한 폭을 가지고 있지만, 양 단자의 폭이 상이한 경우에는, 양 단자의 중첩 정도는, 폭이 짧은 단자를 기준으로 하여 산출된다. 또한, 권심(10c)과, 제2 판형부(22b) 및 제1 판형부(21b)는, 직육면체 소자(10)의 두께 방향으로 중첩되어 있다. 단면(10b)[또는 단면(10a)]의 길이 방향에 있어서, 제1 판형부(21b) 및 제2 판형부(22b)의 폭은, 권심(10c)의 폭보다 좁다.
제1 노출부(21a)는, 제1 판형부(21b)보다 두껍고 또한, 권심(10c) 측으로 돌출되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제1 노출부(21a)가, 권심(10c)과 반대측으로도 돌출되어 있다. 또한, 제2 노출부(22a)는, 제2 판형부(22b)보다 두껍고, 또한 제1 판형부(21b)를 넘어 권심(10c) 측으로 돌출되어 있다. 제2 노출부(22a)가 제2 판형부(22b)로부터 돌출된 높이 H2는, 제1 노출부(21a)가 제1 판형부(21b)로부터 돌출된 높이 H1보다 높다. 제1 노출부(21a)는, 제1 판형부(21b)보다 두껍고, 또한 권심(10c) 측으로 돌출되어 있으므로, H1은 0은 아니다. 본 실시형태에서는, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제1 노출부(21a)의 권심(10c) 측(도면의 위쪽)의 표면(21c)과, 제2 노출부(22a)의 권심(10c)측(도면의 위쪽)의 표면(22c)은, 실질적으로 동일 평면 상에 위치한다. 바꾸어 말하면, 표면(21c)과 표면(22c)은, 직육면체 소자(10)의 두께 방향(도면의 상하 방향)에 있어서, 실질적으로 동일한 높이에 위치한다. 각각의 표면(21c, 22c)에는, 리드 프레임(40)이 용접된다. 표면(21c)과 표면(22c)이 실질적으로 동일한 높이에 위치하므로, 리드 프레임(40) 내에 단차(도 12 참조)가 형성되어 있지 않은 상태에서, 표면(21c, 22c)과 리드 프레임(40) 사이의 용접이 행해지고 있다. 본 실시형태에서는, 외장체(30) 내에 위치하는 리드 프레임(40)이 평판형이다. 즉, 외장체(30) 내에 위치하는 리드 프레임(40)에 벤딩 가공이 행해져 있지 않다.
도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)의 외부에 리드 프레임(40)이 설치되어 있다. 리드 프레임(40)이 외장체(30)에 끼워넣어져 있다. 또한, 각 리드 프레임(40)에, 양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a) 또는 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(22a)가 접속된다. 이 구성에서는, 고체 전해 컨덴서(1)의 제조 시에, 1개의 리드 프레임(40)에 복수의 직육면체 소자(10)가 접속된다(도 9, 도 11 참조).
외장체(30) 내로부터 노출된 리드 프레임(40)은, 외장체(30)의 표면을 따라 도 1의 아래쪽을 향해 구부려진다. 또한, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)는, 권심(10c)보다 도 1의 아래쪽에 위치하고 있다. 즉, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)는, 권심(10c)에 대하여 한쪽에 위치하고, 리드 프레임(40)은, 동일 측을 향해 구부려진다.
본 실시형태에 있어서, 제1 노출부(21a) 및 제2 노출부(22a)는 편평형이다. 전술한 부분이 원기둥형인 경우에 비해, 제1 노출부(21a) 및 제2 노출부(22a)와, 직육면체 소자(10)의 외부 리드선[예를 들면, 리드 프레임(40)]을 접속시킬 때 면접촉되므로, 보다 큰 접촉 면적을 얻을 수 있어 전기적 접속을 확보할 수 있다. 본 발명에 있어서, 제1 노출부(21a) 및 제2 노출부(22a)는, 제1 판형부(21b) 및 제2 판형부(22b)보다 두꺼우면 되며, 제1 노출부(21a) 및 제2 노출부(22a)의 형상은, 본 예로 한정되지 않고, 예를 들면, 제1 판형부(21b) 및 제2 판형부(22b)보다 두꺼운 판형일 수도 있다. 제1 노출부(21a)의 표면(21c) 및 제2 노출부(22a)의 표면(22c)은, 평면일 수도 있고, 곡면일 수도 있으며, 평면과 곡면이 될 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 외장체(30)에 의해, 직육면체 소자(10)와, 직육면체 소자(10)에 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) 각각과 면 접촉하고 있다. 외장체(30) 내에 있어서, 리드 프레임(40)에는 벤딩 가공이 행해져 있지 않다. 구체적으로는, 직육면체 소자(10)의 단면(10a, 10b)과, 단면(10a, 10b)과 대향하는 외장체(30)의 표면 사이에 있어서, 리드 프레임(40)에는 벤딩 가공이 행해져 있지 않고, 리드 프레임(40)은, 권심(10c)의 축선(도 1의 일점 쇄선) 방향에 대하여 평행하게 연장되어 있다. 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 몰딩 시에, 직육면체 소자의 두께에 의한 제약이 없어, 저배화 요구에 더욱 부응할 수 있는 칩 형 고체 전해 컨덴서를 실현할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(1)에 의하면, 두께가 차지하는 스페이스가 적어, 전자 기기의 저배화에 대한 요구를 보다 높은 레벨로 만족시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 양극박(11) 및 음극박(12)이 권취되어 있지 않은 상황 하에서, 양극 인출 단자(21)는, 양극박(11)의 길이 방향의 중심 C1과 중첩되는 위치에 장착되어 있다. 또한, 음극 인출 단자(22)는, 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2와 중첩되는 위치에 장착되어 있다. 이에 따라, 인출 저항의 증가를 억제할 수 있다. 그 결과, 고체 전해 컨덴서(1)의 저항값의 증대를 억제할 수 있다. 그리고, 각 전극 인출 단자(21, 22)의 각 전극박(11, 12)으로의 장착은, 예를 들면, 코킹(caulking)에 의해 행해진다.
이와 같이, 본 발명에서는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 각 전극 인출 단자(21, 22)가, 각 전극박(11, 12)의 길이 방향의 중심 C1, C2 근처에 배치되는 것이 바람직하다. 음극 인출 단자(22)에 대하여, 본 발명에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 음극 인출 단자(22)의 제2 판형부(22b)가, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에 있어서 양극 인출 단자(21)의 제1 판형부(21b)보다 권심(10c)으로부터 이격된 위치에 배치되므로, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 음극 인출 단자(22)를 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2 근처에 배치할 수 있다.
구체적으로는, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 음극박(12)이 권취되어 있지 않은 상황 하에서, 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2와, 음극 인출 단자(22)의 제2 판형부(22b)[박 길이 방향의 제2 판형부(22b)의 중심]와의 거리 D와, 음극박(12)의 길이 방향의 길이 L은, 0≤D/L≤0.15의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 그리고, D/L=0은, 제2 판형부(22b)가 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2와 접하도록 또는 중첩되도록 배치되어 있는 것을 의미한다. 0≤D/L≤0.15의 관계를 만족시킴으로써, 인출 저항의 증가를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 음극 인출 단자(22)가 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2와 중첩되도록 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 음극 인출 단자(22)가, 음극 인출 단자(22)의 폭 방향의 중심과 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2이 거의 중첩되도록 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 인출 저항의 증가를 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 양극박(11) 및 양극 인출 단자(21)에 대해서도, 동일하다.
다음으로, 도 5∼도 11을 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. 구체적으로는, 양극박(11)과 음극박(12)은 모두 밴드형이다. 양극박(11) 및 음극박(12)은, 전술한 바와 같으므로, 여기서는 설명을 생략한다.
＜단계 S2＞
도 5에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12)에 각 전극 인출 단자(21, 22)를 접합한다. 구체적으로는, 양극박(11)에 양극 인출 단자(21)를 접합하는 공정(제1 접합 공정)과, 음극박(12)에 음극 인출 단자(22)를 접합하는 공정(제2 접합 공정)을 행한다. 그리고, 제1 접합 공정과 제2 접합 공정의 순서(선후)는 특별히 한정되지 않는다.
양극 인출 단자(21)는, 제조 과정에서는, 제1 판형부(21b), 제1 노출부(21a), 및 제1 기둥형부(21e)로 이루어진다.
제1 판형부(21b)는, 양극 인출 단자(21)의 일단에 위치한다. 제1 판형부(21b)는, 양극박(11)와 중첩되어, 양극박(11)에 접합된다.
제1 노출부(21a)는, 제1 판형부(21b)와 연속되어 있다. 제1 노출부(21a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 판형부(21b)가 양극박(11)에 접합될 때, 양극박(11)의 길이 방향(도면의 좌우 방향)의 한 변(도면의 아래쪽 변)보다, 양극박(11)의 폭방향(도면의 상하 방향)에서의 외측(도면의 아래쪽)으로 돌출되어 있고, 양극박(11)과 중첩되어 있지 않다.
제1 기둥형부(21e)는, 제1 노출부(21a)의 제1 판형부(21b)와 연속하는 측(도면의 위쪽)과 반대측(도면의 아래쪽)으로부터 연장되어 있는 부분이다. 따라서, 제1 판형부(21b)가 양극박(11)과 접합될 때, 제1 노출부(21a) 및 제1 기둥형부(21e)는, 양극박(11)의 길이 방향의 한 변(도면의 아래쪽 변)으로부터 돌출되어 있다.
음극 인출 단자(22)는, 제조 과정에서는, 제2 노출부(22a), 제2 판형부(22b), 접속부(22d), 및 제2 기둥형부(22e)로 이루어진다.
제2 노출부(22a)는, 음극 인출 단자(22)의 일단에 위치한다. 제2 노출부(22a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 판형부(22b)가 음극박(12)에 접합될 때, 음극박(12)의 길이 방향(도면의 좌우 방향)의 한 변(도면의 위쪽 변)보다, 음극박(12)의 폭 방향(도면의 상하 방향)에서의 외측(도면의 위쪽)으로 돌출되어 있고, 음극박(12)과 중첩되어 있지 않다.
제2 판형부(22b)는, 제2 노출부(22a)와 연속되어 있다. 제2 판형부(22b)는, 음극박(12)과 중첩되어, 음극박(12)에 접합된다.
접속부(22d)는, 제2 판형부(22b)와 연속되어 있다. 접속부(22d)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 판형부(22b)가 음극박(12)에 접합될 때, 양극박(11)의 길이 방향(도면의 좌우 방향)의 다른 변(도면의 아래쪽 변)보다, 음극박(12)의 폭 방향(도면의 상하 방향)에서의 외측(도면의 아래쪽)으로 돌출되어 있고, 음극박(12)과 중첩되어 있지 않다.
제2 기둥형부(22e)는, 접속부(22d)와 연속되어 있다. 즉, 접속부(22d) 및 제2 기둥형부(22e)는, 제2 판형부(22b)가 음극박(12)에 접합될 때, 제2 판형부(22b)로부터 음극박(12)의 길이 방향의 다른 변(도면의 아래쪽 변)을 넘어 음극박(12)의 폭 방향에서의 외측(도면의 아래쪽)으로 연장되어 있는 부분이다.
단계 S2에서는, 제2 판형부(22b)를 음극박(12)에 접합하고, 제2 판형부(22b)로부터 음극박(12)의 길이 방향의 다른 변(도면의 아래쪽 변)을 넘어 음극박(12)의 폭 방향의 외측(도면의 아래쪽)으로 연장되어 있는 부분[접속부(22d) 및 제2 기둥형부(22e)]을 절제(切除)한다(제2 절제 공정). 본 실시형태에서는, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)와의 거리가 짧고, 또한 양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a)가 제1 판형부(21b)보다 두꺼우므로, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)와의 단락을 방지하기 위하여, 음극 인출 단자(22)의 접속부(22d)가 조심스럽게 제거된다. 따라서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)에 있어서, 음극 인출 단자(22)는, 직육면체 소자(10)의 단면(10b)으로부터 돌출하지만, 직육면체 소자(10)의 단면(10a)으로부터 거의 돌출하지 않는다. 본 발명에서는, 음극 인출 단자(22)[제2 판형부(22b)]가 직육면체 소자(10)의 단면(10a)으로부터 돌출하지 않는 것이 바람직하다. 단, 단락 방지의 관점에서, 약간량(예를 들면, 제조 시의 불가피한 오차)의 돌출이면 허용된다. 그리고, 각 전극 인출 단자(21, 22)와 전극박(11, 12)과의 접합은, 코킹이나 초음파 용접 등에 의해 행해진다.
＜단계 S3＞
도 6에 나타낸 바와 같이, 양극박(11) 및 음극박(12), 그리고 양극박(11)과 음극박(12) 사이에 배치된 세퍼레이터(13)를 권취하여 소정의 길이로 절단함으로써, 원기둥체를 형성하고, 단부를 권지 테이프(14)에 의해 원기둥체의 측면에 고정시킨다. 여기서, 음극박(12)은 양극박(11)에 대하여 권취 축에 대하여 외측에 권취되고, 음극박(12)이 원기둥체의 가장 외주에 위치한다. 이 구성에 의하면, 양극박(11)에 형성된 유전체 산화 피막(16)을 저항이 낮은 음극박으로 덮음으로써[유전체 산화 피막(16)에 음극박(16)을 근접시킴으로써], ESR을 저하시킬 수 있다. 또한, 양극박(11)보다 음극박(12)이 연질이기 때문에, 음극박(12)을 양극박(11)의 외측에 배치하여 권취함으로써, 몰드 수지가 소자에 주는 스트레스를 완화할 수 있다. 그리고, 단부를 원기둥체의 측면에 고정하는 방법으로서는, 단부를 권지 테이프(14)에 의해 원기둥체의 측면에 고정하는 방법 이외에, 예를 들면, 권지 테이프를 사용하지 않고 접착제로 부착하는 방법도 있다. 이로써, 권취 소자(19)가 형성된다. 이 때, 양극 인출 단자(21)의 제1 판형부(21b) 및 음극 인출 단자(22)의 제2 판형부(22b)는, 권취 소자(19)의 내부에 위치한다. 또한, 양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a) 및 제1 기둥형부(21e)는, 권취 소자(19)의 일단으로부터 노출된다. 또한, 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(22a)는, 권취 소자(19)의 타단으로부터 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(19)를 직육면체 소자(10)로 변형시킨다. 구체적으로는, 소정의 지그(도시하지 않음)에 권취 소자(19)를 고정하고, 하중을 가하여 변형시킴으로써, 소정 치수의 직육면체 소자(10)를 형성한다. 다음으로, 직육면체 소자(10)를 바에 고정한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제1 노출부(21a)가 원기둥형인 경우에는, 양극 인출 단자(21)의 원기둥형의 제1 노출부(21a)를 프레스하여, 편평형으로 성형한다.
＜단계 S5＞
직육면체 소자(10)에 화성 처리 및 열처리를 행한다. 구체적으로는, 직육면체 소자(10)를 화성액 용기 중의 화성액에 침지하고, 화성 용기를 음극으로 하고, 양극 인출 단자(21)를 양극으로 하여 양극박(11)에 화성 처리를 행한다. 화성액에 사용되는 용질은, 카르복시산기를 가지는 유기산 염류, 인산염 등의 무기산염 등의 용질이다. 본 실시형태에 있어서는, 화성액으로서 아디프산 암모늄을 사용한다. 이 화성 처리는, 아디프산 암모늄 농도 0.5wt%∼3wt%를 주체로 한 화성액을 사용하여, 유전체 산화 피막의 내전압(耐電壓)에 근사한 전압으로 행한다. 다음으로, 직육면체 소자(10)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 형성되어 있다. 이로써, 보다 내열성이 우수한 유전체 산화 피막을 형성할 수 있다.
＜단계 S6＞
전술한 직육면체 소자의 양극박(11)과 음극박(12) 사이에 고체 전해질층(13)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% 농도가 된다. 직육면체 소자(10)를 모노머 용액에 침지하고, 그리고, 가열 건조에 의해 용제인 에탄올을 제거시켜, 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 가깝게 되어 급격한 증발을 초래하여, 직육면체 소자(10) 내부에 모노머가 균일하게 남지 않게 된다. 또한, 40℃ 이하에서는 증발에 시간을 요한다. 건조 시간은, 직육면체 소자(10)의 체적에 따라 다르지만, 직육면체 소자(10)에서는, 10분∼20분 정도가 바람직하다. 다음으로, 모노머를 잔류시킨 직육면체 소자(10)에 산화제를 함침(含浸)시켜, 3,4-에틸렌디옥시티오펜을 형성한다. 전술한 산화제의 함침은, 감압 함침법에 의해 직육면체 소자(10)에 함침시킨다. 산화제로서는, p-톨루엔술폰산 철염의 55wt%의 부탄올 용액을 사용하고, 직육면체 소자(10)를 산화제에 침지시켜, 감압 함침시킨다. 다음으로, 직육면체 소자(10)를 30℃에서 180℃까지 단계적으로 승온(昇溫)시키고, 화학 중합 반응에 의해, 도전성 고분자인 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜을 형성할 수 있다. 그리고, 직육면체 소자에 형성되는 도전성 고분자는, 직육면체 소자 내에서 화학 중합에 의해 형성하는 방법뿐만 아니라, 사전에 도전성 고분자를 합성하고, 용매에 분산시킨 용액에 직육면체 소자를 침지하고 건조시켜 형성해도 되고, 폴리-3,4-에틸렌디옥시티오펜 대신, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 등의 공지의 도전성 고분자를 단독으로 또는 복수로 사용할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제1 노출부(21a)가, 직육면체 소자(10)의 두께 방향에 있어서, 권심 측으로 돌출하고, 또한 권심측과 반대측으로 돌출하고 있으므로, 고체 전해질을 형성하기 위해 직육면체 소자(10)를 함침할 때, 모노머, 산화제 등이 제1 노출부(21a)로 올라오는 것을 억제할 수 있다.
＜단계 S7＞
도 8에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21)의 제1 노출부(21a)를 남기고, 제1 노출부(21a)의 제1 판형부(21b)와 연속하는 측과 반대측으로부터 연장되어 있는 부분[제1 기둥형부(21e)]을 절제한다(제1 절제 공정).
이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 직육면체 소자(10)의 각 전극 인출 단자(21, 22)를, 리드 프레임(40)에 접속시킨다. 이로써, 리드 프레임(40)이 외부 인출 단자가 된다. 접속 방법으로서는, 예를 들면, 레이저 용접이나 저항 용접 등으로 행하는 방법이나, 은페이스트 등으로 접착 접속하는 방법이 사용된다. 제조 비용 및 접속 저항을 고려하면, 레이저 용접이나 저항 용접 등의 금속간 결합에 의한 접속 방법이 바람직하다. 종래의 적층형 고체 전계 컨덴서에서는, 통상적으로, 양극박에 고체 전해질층 형성한 후, 코팅용 은페이스트가 사용되었고, 또한 코팅된 직육면체 소자와 리드 프레임의 접합에 은페이스트가 사용되어, 비용 상승의 하나의 요인이 되었지만, 본 발명에서는, 레이저 용접이나 저항 용접 등의 금속간 결합에 의한 접속이 가능하므로, 은 등의 귀금속이 불필요하여, 비용을 억제할 수 있다.
그리고, 구체적인 접속 방법에 대하여, 도 10을 사용하여 설명한다.
도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 선단이 송곳 형상의 침(도시하지 않음)을 리드 프레임(40)에 관통시킴으로써, 리드 프레임(40)에, 돌기부(40a)를 형성한다. 돌기부(40a)는, 침으로 관통될 때의 침의 주위둘레를 따라 형성된다. 돌기부(40a)는, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 접속 시에 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)를 향하도록 형성되어 있다. 돌기부(40a)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 제2 노출부(22a)의 두께는, 돌기부(40a)의 리드 프레임(40)의 표면으로부터의 높이보다 크다. 또한, 제1 노출부(21a)의 두께는, 돌기부(40a)의 리드 프레임(40)의 표면으로부터의 높이보다 크다. 이로써, 용접을 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 용접 강도 향상이나 용접 저항 저감이 가능하게 된다.
다음으로, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)와 리드 프레임(40)의 돌기부(40a)가 접촉하도록, 직육면체 소자(10)를 리드 프레임(40) 상에 배치한다.
다음으로, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 저항 용접 등의 방법에 의해, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)를 리드 프레임(40)에 접합한다. 예를 들면, 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)가 알루미늄으로 이루어지고, 리드 프레임(40)이 동(銅)으로 이루어지는 경우, 용접 시에 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)가 용융한다. 직육면체 소자(10) 외에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 두께의 차이가 큰 경우, 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 용융 정도의 차이가 커져, 양호한 정밀도로 몰딩하는 것이 어려워질 우려가 있다. 따라서, 직육면체 소자(10) 외에서의 양극 인출 단자(21)와 음극 인출 단자(22)의 두께의 차이는, 가능한 작은 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 제2 노출부(22a)가 제2 판형부(22b)으로부터 권심(10c) 측으로 돌출된 높이 H2가, 제1 노출부(21a)가 제1 판형부(21b)로부터 권심(10c) 측으로 돌출된 높이 H1보다 높아져 있지만, 제1 노출부(21a)가, 권심(10c)과 반대측으로도 돌출되어 있다. 이에 따라, 제1 노출부(21a)와 제2 노출부(22a)의 두께의 차이가 작게 되어 있다.
＜단계 S8＞
도 11 및 도 1에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(40)에 접속시킨 직육면체 소자(10)를 몰딩 외장에 의해, 외장체(30)를 형성하고, 이어서, 리드 프레임(40)의 단자를 성형하여, 칩 형의 고체 전해 컨덴서(1)가 완성된다.
본 실시형태에 따른 고체 전해 컨덴서(10)의 제조 방법은, 전술한 바와 같이, 제1 접합 공정, 제1 절제 공정, 제2 접합 공정 및 제2 절제 공정을 포함하고 있으며, 간단한 방법으로 양호한 정밀도로 고체 전해 컨덴서(10)를 제조할 수 있다. 또한, 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(21a)가 제2 판형부(21b)보다 두꺼우므로, 음극박(12)의 폭 방향(폭 방향)에서의 음극박(12)에 대한 음극 인출 단자(22)의 위치 결정이 용이하게 된다. 또한, 음극 인출 단자(22)의 제2 노출부(22a)가 제2 판형부(22b)보다 두꺼우므로, 고체 전해질층(13)의 형성 과정에 있어서 제2 노출부(22a)의 표면(22c)에 액이 쉽게 고이지 않아, 제2 노출부(22a)의 표면(22c)에 형성되는 고체 전해질의 두께가 보다 균일하게 되므로, 제2 노출부(22a)의 표면(22c)의 고체 전해질의 제거가 용이하게 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 변조가 가능하며, 또는 균등한 실시형태로 변경할 수 있다. 따라서, 본 발명의 내용으로부터 일탈하지 않는 한, 본 발명에 기초한 실시형태에 대한 모든 개변, 균등물로의 치환 및 변경은, 본 발명의 범위 내에 있다.
＜실시예＞
실시예로서, 전술한 본 실시형태에 나타낸 고체 전해 컨덴서(1)(2.5V, 220μF)를 제조했다(도 1). 이 고체 전해 컨덴서(1)의 외장 케이스의 사이즈는, 7.3mm×4.3mm×2.8mm였다. 리드 프레임(40)으로서는, 표면에 니켈 도금 처리가 행해진 두께 100㎛의 동 프레임재를 사용하였다. 그리고, 제조 시에, 제1 판형부(21b)가 양극박(11)의 길이 방향의 중심 C1과 중첩되도록, 양극 인출 단자(21)를 양극박(11)에 접합하고, 제2 판형부(22b)가 음극박(12)의 길이 방향의 중심 C2와 중첩되도록, 음극 인출 단자(22)를 음극박(12)에 접합하였다. 또한, 리드 프레임(40)과 양극 인출 단자(21)(알루미늄제 양극 탭) 및 음극 인출 단자(22)(알루미늄제 음극 탭)를 접속하기 전에, 리드 프레임(40)에서의 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 접속 위치에 침을 관통시킴으로써, 상기 접속 위치에 돌기부(40a)를 형성하였다. 침으로서는, 선단이 사각뿔 형상인 φ 0.26mm의 침을 사용하였다. 돌기물(40a)의 높이는, 약 0.3mm였다. 인버터식 저항용접기를 사용하여, 리드 프레임(40)과 양극 인출 단자(21) 및 음극 인출 단자(22)의 접속을 행하였다.
＜비교예＞
실시예의 고체 전해 컨덴서(1) 대신, 도 13에 나타낸 고체 전해 컨덴서(101)(2.5V, 220μF)를 제조한 점 이외에, 실시예와 동일하게, 비교예를 행하였다. 이 고체 전해 컨덴서(101)의 외장 케이스의 사이즈는, 실시예와 동일하게, 7.3mm×4.3mm×2.8mm였다.
실시예의 고체 전해 컨덴서(1)와, 비교예의 고체 전해 컨덴서(101)의 성능 비교를 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 그리고, Tanδ는, 손실각의 탄젠트를 나타낸다. LC는, 누설 전류를 나타낸다. ESR은, 등가 직렬 저항을 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00001
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 고체 전해 컨덴서(1)에서는, 비교예의 고체 전해 컨덴서(101)에 비해, ESR의 저감이 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
40: 리드 프레임

Claims (6)

  1. 고체 전해 컨덴서로서,
    상기 고체 전해 컨덴서는,
    양극박, 음극박, 및 양극박과 음극박 사이에 개재된 세퍼레이터에 의해 권취된 권취 소자를 직육면체로 편평(扁平)하게 하고, 고체 전해질이 형성된 직육면체 소자;
    상기 직육면체 소자 내에 있어서 상기 양극박과 접속된 제1 판형부와, 상기 직육면체 소자의 한쪽 단면으로부터 노출된 제1 노출부를 가지는 양극 인출 단자;
    상기 직육면체 소자 내에 있어서 상기 음극박에 접속된 제2 판형부와, 상기 직육면체 소자의 다른 쪽 단면으로부터 노출된 제2 노출부를 가지는 음극 인출 단자;
    상기 직육면체 소자를 외장하는 외장체; 및
    상기 제1 노출부 및 상기 제2 노출부의 각각에 용접되고, 상기 외장체로부터 노출되는 리드 프레임
    을 포함하고,
    상기 양극 인출 단자 및 상기 음극 인출 단자의 양쪽은, 상기 직육면체 소자의 권심(winding core)에 대하여 한쪽에 배치되어 있고,
    상기 직육면체 소자의 두께 방향에 있어서, 상기 제2 판형부는, 상기 제1 판형부보다 상기 권심으로부터 이격되어 있고, 상기 제1 노출부는, 상기 제1 판형부보다 두껍고 또한, 상기 권심 측으로 돌출되어 있고, 상기 제2 노출부는, 상기 제2 판형부보다 두껍고 또한, 상기 제1 판형부를 넘어 상기 권심 측으로 돌출되어 있고, 상기 제2 노출부가 상기 제2 판형부로부터 돌출된 높이는, 상기 제1 노출부가 상기 제1 판형부로부터 돌출된 높이보다 높은, 고체 전해 컨덴서
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 상기 제2 노출부와의 용접 위치에는, 상기 제2 노출부 측으로 돌출하는 돌기물이 형성되어 있고,
    상기 제2 노출부의 두께는, 상기 돌기물의 상기 리드 프레임의 표면으로부터의 높이보다 큰, 고체 전해 컨덴서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 음극박이 권취되어 있지 않은 상황 하에서, 상기 음극박의 길이 방향의 중심과 상기 음극 인출 단자의 상기 제2 판형부와의 거리 D와, 상기 음극박의 길이 방향의 길이 L은, 0≤D/L≤0.15의 관계를 만족시키며,
    단, D/L=0이면, 상기 제2 판형부가 상기 음극박의 길이 방향의 중심과 접하도록 또는 중첩되도록 배치되어 있는, 고체 전해 컨덴서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 판형부는, 상기 음극박의 길이 방향의 중심과 접하도록 또는 중첩되도록 배치되어 있는, 고체 전해 컨덴서.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 노출부는, 상기 직육면체 소자의 두께 방향에 있어서, 상기 권심과 반대측으로도 돌출되어 있는, 고체 전해 컨덴서.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 고체 전해 컨덴서를 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 양극 인출 단자의 일단에 위치하는 상기 제1 판형부와 연속하는 상기 제1 노출부를 상기 양극박의 길이 방향의 한 변보다 상기 양극박의 폭 방향의 외측으로 돌출된 상태에서, 상기 양극 인출 단자의 상기 제1 판형부를 상기 양극박에 접합하는 제1 접합 공정;
    상기 제1 접합 공정 후, 상기 제1 노출부를 남기고, 상기 제1 노출부의 상기 제1 판형부와 연속하는 측과 반대측으로부터 연장되어 있는 부분을 절제(切除)하는 제1 절제 공정;
    상기 음극 인출 단자의 일단에 위치하는 상기 제2 노출부를 상기 음극박의 길이 방향의 한 변보다 상기 음극박의 폭 방향에서의 외측으로 돌출된 상태로, 상기 음극 인출 단자의 상기 제2 판형부를 상기 음극박에 접합하는 제2 접합 공정; 및
    상기 제2 접합 공정 후, 상기 제2 판형부로부터 상기 음극박의 길이 방향의 다른 변을 넘어 상기 음극박의 폭 방향의 외측으로 연장되어 있는 부분을 절제하는 제2 절제 공정
    을 포함하는, 고체 전해 컨덴서를 제조하는 방법.
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