TW200414245A - Aluminum electrolytic capacitor - Google Patents

Description

200414245 玖、發明說明： 【發明戶斤屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關於一種包含可表面安裝之縱置型鋁電解 5電容器，特別是有關一種鋁電解電容器係可減少ESR(串聯 寻效阻抗）· ESL(串聯等效電感）者。 發明背景 近年來隨著要求對應電氣電路的小型化、高頻’電容 10器也必須要低電阻化。特別是對於電腦的CPU驅動用電路 及開關電源電路等’在電路設計上，需要南頻雜说及波紋 電流吸收性，且強烈需要可實現低ESR化（串聯等效阻抗）、 低ESL化（串聯等效電感）之電容器。 在以往的鋁電解電容器中，例如，捲繞型固體電解電 15 容器的基本構造，係與本發明之鋁電解電極一例之捲繞型 固體電解電容器之構造相同。 因此，引用一部份省略之縱向截面圖的第1圖，其中係 顯示本發明之鋁電解電容器一例之捲繞型固體電解電容 器，且參照表示習知例之第11、12圖及第13(a)、（b)圖，說 20明習知捲繞型固體電解電容器之構造。 在第1圖及第11圖中，捲繞型固體電解電容器係由圓筒 狀電容器元件1、電解質層7、封口體橡膠8及有底圓筒狀外 裳盒9所構成。該圓筒狀電容器元件1係隔著分隔紙6捲繞形 成有介電體氧化皮膜’且連接陽極拉出的陽極側導線端子3 5 之陽極_化幻與連接陰餘出之陰_導線端子5之對 轉化⑼而形成。該電解制7則是藉由浸潰於該 弘合為元件1之單體及氧化劑而形成。 另=此，電容器元件1收納於有底筒狀外裝盒9内，並且 外^盒9的開0部與封口體橡膠一起進行引縮及捲曲加工 而密閉密封’以形成固體電解電容器。 在驾知的鋁電解電容器中，連接於陽極鋁轉化箔2及對 向陰極！S轉化?g4之陽極側及陰極側導線端子3、5，如第 11、12圖所示，為分別1根之2端子構造。 又，在習知的電解電容器中，可安裝於印刷基板之縱 置型鋁電解電容器的基本構造係與本發明其他例之鋁電解 電谷為構造相同。 因此，引用顯示本發明之鋁電解電容器其他例之縱置 型電解電容器的部分省略縱截面圖之第6圖，與顯示前述導 線端子之一例的部分省略立體圖之第9圖，並參照顯示往例 之第14、15圖’說明習知縱置型銘電解電容器構造。 在該等圖中，縱置型鋁電解電容器係由圓筒形電容器 元件20、固體電解質層、封口體橡膠23及有底圓筒狀外裝 盒24及耐熱絕緣性座板25所構成。該圓筒形電容器元件20 形成有介電體氧化皮膜，且隔著分隔紙捲繞連接陽極拉出 的陽極側導線端子21之前述陽極鋁轉化箔與陰極拉出之陰 極側導線端子22之對向前述陰極鋁轉化箔而形成 。而該固 體電解質層則藉由浸潰於該電容器元件2〇之單體及氧化劑 形成。 此外，在使由電容器元件20拉出之一對端子21、22貫 通封口體橡膠23後，將電容器元件20收納於外裝盒24，且 對外裝盒24的開口部與封口體橡膠23 —起進行引縮加工而 岔封。接著，一對的導線端子21、22之業已壓成扁平狀之 鈾端部21a、22a貫通業已嵌入於封口體橡膠23側之耐熱絕 緣性座板25，且該對導線端子21、22之前端部21a、22a在 左右對稱地形成於座板25之凹狀缺口溝25a内相互地向外 %曲，以配置於座板25的外表面，且彎曲的前端部21 a、22a 幵> 成可安裝於印刷基板(未圖示）的安裝面。 如上所述，本例中之鋁電解電容器，陽極鋁轉化箔及 對向陰極鋁轉化箔，分別2根連接之陽極側及陰極側導線端 子21、22，並於外裝盒的同一面上拉出，且分別彎曲之前 端部21a、22a如第6圖及第8圖所示，在耐熱絕緣座板25的 凹狀其前端部21a、22a分別為1根之2端子構造。 又，在說明習知例之上述兩種|呂電解電容器中，係對 於電容器το件卜20都是隔著分隔紙捲繞前述陽極轉化箔與 m述陰極轉化羯，且在前述陽極轉化箱及前述陰極轉化箔 間形成由導電性咼分子形成的固體電解質層之固體型電容 器元件來說明，不過，該電容器元件卜⑼亦可為電解液浸 >貝於隔著分隔紙捲繞前述陽極轉化箔與前述陰極箔所形成 之捲繞物電解液型電容器元件。 因此，習知之鋁電解電容器不論是捲繞型固體電解電 容器或縱置型電解電容器，以以陽極拉出的陽極側端子 與陰極側拉出的陰極側端子均分別為丨根之2端子的構造。 然而，在陽極拉出的陽極側導線端子與陰極拉出的陰 極側導線端子分別為丨根之2端子構造巾，如fl6圖之以 虛線包圍的範圍所示，由於等效電路之ESR(串聯等效阻 抗）.ESL(串聯等效電感）為串聯配置，故會因前述導線端 子的電阻及轉化料導線端子的連接電阻而限制阻抗及 ESR(串聯等效阻抗），又，也會因導線端子l(電感）量而限 制ESL(串聯等效電感）之降低。 此外，習知的2端子構造中，當使用於較大電流流過之 南頻應用電路時，由於導線端子的t流電容、導線端子盘 電極箱與斜卿的電蚊«，因騎有較大電流益法 流過等問題點。 【明内容】 本發明欲解決之課題 本七月欲解决之問題疋，在包含捲繞型固體電解電容 =與縱置_電解電容器之料解t容器中，由於導線端 子的電阻及轉化猪與導線端子的連接電阻 及ESR(串聯等效阻括、，7 ^ …、中低阻才几 法降低EW效城^ ·料L(“）量而無 铭電解尚有於電流流過之高頻應用電路中使用 =谷器時，由於因前述導線端子的電流電容、導線 流過等3=與該連接部㈣阻之發熱，故較大電流無法 用以解決課題之手段 為了解決這些問題點，本發明申請專利範圍第i項之鋁 200414245 電解電容器係包含有：具有陽極及陰極側導線端子之電容 器元件、收納該電容器元件之有底外裝盒，及密封該有底 外裝盒開口部之封口體橡膠，其特徵在於：其端子構造係 前述陽極及陰極側導線端子數分別為選自2〜4之範圍内。 5 本發明之申請專利範圍第2項之鋁電解電容器係為可 表面安裝的縱置型者。 本發明之申請專利範圍第3項之鋁電解電容器中，陽極 及陰極側導線端子為設置於有底外裝盒同一面上。 本發明之申請範圍第4項之鋁電解電容器中，前述電容 10 器元件係隔著分隔紙捲繞陽極處理箔與陰極箔，並於前述 陽極處理箔與陰極箔間形成由導電性高分子形成之固體電 解質層所構成者。 本發明之申請範圍第5項之鋁電解電容器中，前述電容 器元件係隔著分隔紙捲繞陽極處理结與陰極猪，且該捲繞 15 物浸潰電解液所構成者。 本發明之申請範圍第6項之鋁電解電容器中，形成前述 固體電解質層之導電性高分子，係選自聚吡咯、苯酚、苯 胺及TCNQ錯鹽等之高分子。 本發明之申請範圍第7項之鋁電解電容器中，前述電解 20 液係溶劑使用乙二醇等質子系溶劑、丙烯酸正丁酯等非 質子系等溶劑，且電解質使用銨鹽或脒鹽者。 本發明之申請範圍第8項之鋁電解電容器中，前述陽極 及陰極側導線端子係透過耐熱絕性座板之貫通孔拉出至外 部，且前述陽極及陰極側導線端子前端側彎曲而抵接於前 9 200414245 述耐熱絕緣性座板之外表面，而形成安裝至印刷基板之安 裝面。 發明之效果 本發明之1呂電解電容器係將電極拉出用導線端子以某 5間隔2〜4根端子之方式，分別設置於陽極箔與陰極箔的之多 根端子構造。 因而，如第10圖的2點虛線範圍所示，由於等效電路之 ESR(串聯等效阻抗）· ESL(㈣等效錢）為並聯配置，故 可抵消ESR(串聯等效阻抗）組件之端子的電阻及該等箔與 10導線端子的連接電阻，相對應地，相較於習知之2端子構造 之鋁電解電容器，可降低ESR(串聯等效阻抗），且可不受到 導線端子的L(電感）之影響，因此可實現降低ESL(串聯等效 電感）。 又，本發明之鋁電解電容器由於可降低導線端子電 15阻，且電容器本身發熱少，且可對應高頻，相較於習知， 可作為供較大電流流過之電解電容器使用，亦可成為雜訊 吸收能力優異之鋁電解電容器。 【實方式；3 實施本發明之最佳型態 2〇 參照以下圖示’說明實施本發明之最佳型態。 第1、2及第3圖中，捲繞型固體電解電容器係由電容器 元件1、固體電解質層7、封口體橡膠8及外裝盒9所構成。 形成有固體電解質層7之電容器元件1與封口體橡膠$ 一起收納於外裝盒9内且封罐，並外裝盒9與封口體橡膠8一 10 起進行引縮及捲曲加工而密閉密封，以形成固體電解電容 器。 在該固體電解電容器中作為固體電解質層7的電解質 可列舉如吡咯、硫酚、苯胺等，主要為降低ESR(串聯等效 阻抗），而使用固有電阻抗低的乙二氧撐苯盼。 詳而言之，對鋁箱進行過蝕刻處理及轉化氧化處理之 鋁轉化箔係作為陽極及陰極體使用，且將該等箔裁切成預 定寬度，使陽極側拉出之2根陽極側導線端子3於陽極轉化 、名2(厚度100//m)上具有某間隔，以歛合或超音波炼接方式 連接。 又，於陰極箔4(厚度80//m)上，陰極側拉出2根陰極側 導線端子5具有某間隔並以歛合或超音波熔接方式連接。 且，隔著分隔止6將陽極轉化箔2與陰極轉化箔4由一側 捲繞而構成圓筒狀電容器元件。 分別為2根的陽極側導線端子3與陰極側導線端子$ 系如第4(a)、（b)圖所示，以某間隔並藉由歛合分別連接 於陽極轉化f|2與陰極羯4之連接部2樓知，而連接至該等 導線端子3、5電㈣的連接方式，如第⑽、⑻圖所示:， 亦可分別在1處的共通連接部2卜細某間隔，分別連接2 端子。 本實施例係分別為2端子而全體為4端子構造的情形， 但並未制®^全體為6端子、8端子之_端子構造的 情形係’亦與4端子構造情形相同地，分別以某間隔連接於 3處之連接部^、如’或者’分別於1處的共通連接部2b、 200414245 4b，以某間隔一個個地連接3端子。 另外，全體為5端子、7端子之奇數端子構造的情形， 雖並未特別圖示，但與第4(a)、（b)圖或第5(a)、（b)圖同樣地， 連接導線端子3、5，且其中丨端子作為空端子，而且可依所 5需，不僅是空端子，若不影響特性，亦可連接於陽極、陰 才虽° 在如上述所構成之電容器元件丨的陽極側導線端子3及 陰極側導線端子5的圓棒部10、η的部分及靠近該部之肋部 12、13上，可女I封口體橡膠8以防止導電性高分子形成。 10 作為該封口體橡膠8，可使用IIR(由異丁烯•異丙烯共 聚合體形成之橡膠）、EPT(乙烯•異丙烯共聚合體形成之橡 膠）或IIR · EPT形成之摻合橡膠；但在本實施例中是使用 IIR(由異T烯·異丙烯共聚合體形成之橡膠)橡膠。 如上述之電容器元件！的轉化皮膜，由於係將預先轉化 15之㈣裁切成預定長度再捲繞，故會產生猪端面的閥作用 金屬露出或由於連接端子而產生之皮膜損傷等，在轉化氧 化皮膜上之缺陷部。 在此對於月ί】述氧化皮膜的缺陷部，可利用以己二酸 錢濃度2%為主體之轉化液進行缺陷部的修復。 2〇 修復是在轉化液溫度％〜饥間，施加電壓為施加使用 於電極羯之轉化電壓，且轉化時間在8〜_鐘之間的條件 下進行。 ^對電各器元件1進行5〜10分鐘、200〜280。(：的 熱處理，以促進氧化皮膜的退火效果及碳化分離，且為了 12 200414245 降低漏電流與提升單體•氧化劑的浸潰性，可反覆地進行 1〜5次。 接著’形成固體電解質層7，而該固體電解質層7是係 將成為導電性高分子之3,‘乙二氧撐苯酚與氧化劑之對-甲 5苯基磺酸亞鐵的1-丁醇溶液浸潰於電容器元件1上，並藉由 化學聚合，由聚乙二氧撐苯酚之導電性高分子形成。 化學聚合是在40°C5小時，l〇5°C4小時之連續加熱的環 境氣體下進行。 如此，形成固體電解質層7之電容器元件1係收納於有 10底筒狀的紹製外裝盒9且密封，再以125〜145°C進行60〜120 分鐘的波動電壓熱處理，即可完成在外裝盒9的同一面上， 分別具有2根的導線端子3、5，且全體為4端子構造之捲繞 型固體電解電容器。 又，依照前述程序製成之固體電解電容器，該電容器 15元件1是具有固體電解質層7之固體型者，雖該電容器元件i 並未特別圖示，但可得如電解液型者同樣的效果。 電解液型電容器元件，係於作為與前述固體型電容器 元件同樣地捲繞形成之電容器元件之捲繞物，浸潰溶劑使 用乙二醇等質子系溶劑或r -丙烯酸正丁酯等非質子系等 20 溶劑，而電解質使用銨鹽或脒鹽之電解液所形成者。 滲入有電解液之前述電容器元件，其導線端子插入保 持密閉的封口體橡膠，且收納於有底筒狀之鋁製外裝盒並 封罐，並且進行該等封口體橡膠之歛合加工。 更，以85〜125°c進行30〜120分鐘的波動電壓熱處理， 13 即完成於外裝盒之同一面上分別具有2根導線端子，且全體 為4端子構造之捲繞型固體電解電容器。 接著’參照圖示說明本發明之鋁電解電容器之其他 例’為可安裝至印刷基板表面之縱置型鋁電解電容器。 5 在第6〜9圖中，縱置型固體電解電容器係由圓筒狀電容 器兀件20、固體電解質層、封口體橡膠23、有底圓筒狀外 裝盒24及耐熱絕緣性座板25所構成。該圓筒形電容器元件 2〇形成有介電體氧化皮膜，且隔著分隔紙捲繞陽極拉出的2 根陽極側導線端子21上隔著某間隔藉由歛合或超音波熔接 10而連接之陽極轉化箔，與陰極拉出的2根陰極側端子22上隔 著某間隔藉由歛合或超音波熔接而連接對向陰極鋁轉化箔 而形成。而該固體電解質層則藉由浸潰於該電容器元件2〇 之單體及氧化劑形成。 又，連接至該等導線端子21、22電極箔的連接方式， 15並未特別圖示，但與前述捲繞型電解電容器情形所示之第 5(a)、（b)圖同樣地，亦可分別在丨處的共通連接部，以某間 隔分別連接2端子。 電解電容器元件20,在使由電容器元件2〇拉出之2根端 子21、22貫通封口體橡膠23後，收納於外裝盒以，且對外 20裝盒24的開口部與封口體橡膠23_起進行引縮加工而密 封。接著，將導線端子21、22之業已壓成扁平狀之前料 21a、22a貫通業已嵌人於封口體橡膠23側之耐熱絕緣性座 板25，且該等導線端子21、22之前端部2“、2〜在左右對 稱地形成於座板25外表面，並分別於2處形成之凹狀缺口溝 14 25a内相互地向外彎曲，α配置於座板咖外表面，且彎曲 的刖端部2la、22a形成可安裝於印刷基板（未圖示）的安裝 面0 θ如上述，本例之鋁電解電容器，係將分別以2根連接於 5陽極紹轉化箱及對向之陰極紹轉化箱之陽極側及陰極側導 線端子21、22於外裝盒的同―面上拉出，且分別彎曲之前 〇 2^a ’如第6圖及第8圖所示，在对熱絕緣座板25 的凹狀缺口溝25a内左右對稱地配置，成為分別具有2根之 ‘線端子21、22,且全體為4端子構造之縱置型鋁電解容器。 1〇 又’在遠等縱置型電解電容器中，該電解電容器元件 20並未4寸別圖示’但與前述捲繞型固體電解電容器情形同 樣地，可得到與電解液型者同樣之效果。 本發明之紹電解電容器，不論在捲繞型固體電解電容 為與縱置型電解電容器，又，該等電容器元件不論是固體 15型或電解液型，皆是以陽極側及陰極側分別2根且全體為4 根之構造所形成者，且，該等電容器的等效電路係如第1〇 圖的2點虛線範圍所示，由於等效電路之ESR(串聯等效阻 抗）· ESL(串聯等效電感）為並聯配置，故可抵消ESR(串聯 等效阻抗）組件之端子的電阻及該等箔與導線端子的連接 20電阻，相對應地，相較於習知之2端子構造之鋁電解電容 器’可降低ESR(串聯等效阻抗），且可不受到導線端子的 L(電感）之影響，因此可實現降低E§L(串聯等效電感）。 因此’作為代表例之前述本發明之銘電解電容器一例 之捲繞型固體電解電容器（實施例）與根據前述程序為基礎 15 200414245 而作成習知之2端子構造之捲繞型固體電解電容器（比較 例），係於第1表中分別顯示在頻率120HZ的靜電電容，在頻 率ΙΟΟΚΗζ之ESR(串聯等效阻抗）與頻率10MHz之ESL(串聯 等效電感）之初期特性平均值。 5 第1表 120Hz靜電電容 (μΡ) lOOKHzESR (πιΩ) 10MHz 的 ESL (nH) 實施例 800 2.0 0.9 比較例 795 6.0 2.4 由第1表可清楚地發現，本發明實施例之捲繞型固體電 解電容器，相較於習知產品比較例之捲繞型固體電解電容 器，可大幅地降低ESR(串聯等效阻抗）· ESL(串聯等效電 感）。 10 I：圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之鋁電解電容器之一例之捲繞型 固體電解電容器的部分省略之縱截面圖。 第2圖係顯示使用於本發明實施例之電容器元件之一 例之分解立體圖。 15 第3圖為第1圖之平面圖。 第4圖係顯示本發明實施例之電極箔之導線端子的連 接態樣之一例的部分省略之概略正面圖；其中（^圖為陽極 側導線端子之連接態樣圖，（b)圖為陰極側導線端子之連接 態樣圖。 ⑺ /5圖係顯示本發明實施例之電極羯之導線端子的連 接〜、樣之其他例的部分省略之概略正面圖；其中⑷圖為陽 極側導線端子之連接態樣圖，_為陰極側導線端子之連 16 200414245 接怨樣圖。 第6圖係顯不本發明之!呂電解電容器之其他例的縱置 型鋁電解電容器之縱截面圖。 第7圖為第6圖之平面圖。 5 第8圖為第6圖之仰視圖。 第9圖係顯示導線端子之一例的部分省略之立體圖。 第1 〇圖為藉由本發明之鋁電解電容器所得之等效電路 圖。 第11圖係顯示使用於習知例之2端子構造之電解電容 10 器之電容器元件之分解立體圖。 第12圖係顯示習知例之2端子構造之捲繞型固體電解 電容器之平面圖。 第13圖係顯示習知例之電極箔之導線端子的連接態樣 之其他例的部分省略之概略正面圖；其中（a)圖為陽極側導 15線端子之連接態樣圖’（b)圖為陰極側導線端子之連接態樣 圖。 第14圖係顯示習知例之2端子構造之縱置型鋁電解電 容器之平面圖。 第15圖為第14圖之仰視圖。 20 第16圖為習知例之2端子構造之鋁電解電容器之等效 電路圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 1、20...電容器元件 2...陽極轉化羯 2a、4a…導線端子連接部 3、21···陽極導線端子 17 200414245 2b、4b...導線端子共通連 接部 4.. .陰極轉化箔 5、22...陰極導線端子 6.. .分隔紙 7.. .固體電解質層 8、 23...封口體橡膠 9、 24...有底外裝盒 10、 11.··圓棒部 12、13…肋部 21a...陽極側導線端子前 端部 22a...陰極側導線端子前 端部 25...财熱絕緣性座板 25a··.耐熱絕緣性座板凹 狀缺口溝 ESR...串聯等效阻抗 ESL...串聯等效電感 18

Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍： 1· 一種鋁電解電容器，包含有： 具有％極及陰極導線端子之電容哭元件· 收納該電容器元件之有底外裝盒；及 在封忒有底外裝盒開口部之封口體橡膠， 其特徵在於：其端子構造係前述陽極及陰極導線蠕 子數分別為選自2〜4之範圍内者。 2. 如申請專利第丨項之純解電容器，其中前述之銘 電解電谷器係可表面安裝之縱置型者。 3. 如申請專利範圍第項之紹電解電容器，其中 陽極及陰極側導線端子係設置於前述有底外裝盒:二 面上。 t X 1明可〜祀囷罘i或2項之鋁電解電容器，其中前 電容器元件係隔著分隔紙捲繞陽極轉化箱與陰極^立 於前述陽極轉化箔與陰極箔間形成由導電性古二3 成之固體電解質層所構成者。 子开 5.如申請專利範圍第13戈2項之紹電解電容哭，其中〜 電容器元件係隔著分隔紙捲繞陽極轉化落與陰奸月:， 將該捲繞物浸潰電解液所構成者。 π 4 ϋ 6·如申請專利範圍第4項之鋁電解電容器，复, 固體電解質層之導電性高分子，係、中形成前述 咏込自聚吡咯、笨、 苯胺及TCNQ錯鹽等之高分子。 7·如申請專利範圍第5項之鋁電解雷交哭 口口’其中前述雷紐 液係溶劑使用乙二醇等質子系溶劑、 刎r、丙烯酸正丁酯 200414245 等非質子系等溶劑，且電解質使用銨鹽或脒鹽者。 8.如申請專利範圍第2項之鋁電解電容器，其中前述陽極 及陰極側導線端子係經由耐熱絕性座板之貫通孔拉出 至外部，且前述陽極及陰極側導線端子前端部彎曲而抵 5 接於前述耐熱絕性座板之外表面，並形成安裝至印刷基 板之安裝面。 20