CN101872684A - 固体电解电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固体电解电容器，其具备：电容器元件，其具有阳极部、电介质被膜和阴极部；阳极引线框；阴极引线框；覆盖该阳极引线框和阴极引线框的至少一部分以及所述电容器元件的外装树脂，其中，在隔着导电性粘接材料与所述电容器元件对置的阴极引线框对置部上，在电容器元件侧开口部与外装树脂侧开口部之间设置有贯通孔，其中，该贯通孔具有比其它部分直径小的节流部，在该贯通孔中形成有导电性粘接材料。
Description
技术领域
本发明涉及在阴极引线框连接电容器元件而构成的固体电解电容器。
背景技术
作为现有的固体电解电容器，公知有图7所示的构造的固体电解电容器。该固体电解电容器具备电容器元件91、阳极引线框93、阴极引线框94、外装树脂92。如图8所示，电容器元件91具备：植入设置有阳极引线构件912的阳极体911；在阳极体911的外周面形成的电介质被膜913；在电介质被膜913上形成的固体电介质层914；在固体电介质层914上形成的阴极引出层915。阳极体911由阀作用金属(钽、铌、钛、铝等)的烧结体构成。
构成电容器元件91的阳极引线构件912与阳极引线框93通过电阻焊接或激光焊接等电连接。电容器元件91的阴极引出层915经由导电性粘接材料95与阴极引线框94电连接。阳极引线框93及阴极引线框94被引出到外装树脂92的外部，并被沿固体电解电容器的侧面及下表面折弯。
另外，作为其它的现有的固体电解电容器，公知有图9所示的结构的固体电解电容器(例如，专利文献1：日本特开2005-101480号公报)。该固体电解电容器与图7所示的现有的固体电解电容器比较，不同点在于在阴极引线框94上设置有两个贯通孔941。在该贯通孔941内填充有导电性粘接材料95。
然而，在图7所示的现有的固体电解电容器的制造工序中，在阴极引线框94上经由例如以银为主体的导电性粘接液95L而载置电容器元件91后，通过加热使导电性粘接液95L硬化，从而将电容器元件91粘接在阴极引线框94上。
另外，作为阴极引线框94，为了提高导电性而使用了以铜为主体的材料，但是，这样的阴极引线框94与导电性粘接材料95和电容器元件91相比较，线膨胀系数大，进行加热、冷却时，在阴极引线框94与导电性粘接材料95之间残留有大的剪切应力。因此，内置有固体电解电容器的移动电话机或计算机等电子设备被投入市场后，存在在导电性粘接材料95中含有裂缝的顾虑。当为了试验经时变化而进行热循环试验时，由于在导电性粘接材料95中含有裂缝而ESR存在恶化的倾向，在可靠性上存在问题。
并且，由于导电性粘接液95L由电容器元件91与阴极引线框94夹持，因此在所述加热工序时，导电性粘接液95L的溶剂气化而很难向大气中放出，存在气化后的溶剂作为气泡而残留在硬化了的导电性粘接材料95中的顾虑。如此，若在导电性粘接材料95中形成有气泡，则存在阴极引线框94与电容器元件91的粘接强度降低，且等效串联电阻(ESR)恶化这样的问题。
另外，在图9所示的现有的固体电解电容器中，进入孔941的导电性粘接材料95从阴极侧引线框94的表面露出，进而陷入外装树脂92(参照专利文献1的图1)。因此，导电性粘接材料95的陷入部95A的前端与外装树脂92的外周的距离比阴极侧引线框94的表面与外装树脂92的外周的距离小。因此，在从外部对该部分施加力时，存在该部分可能发生变形、破坏(即，机械强度降低)这样的问题。另外，若陷入量变大，则由于陷入部95A从外装树脂92露出而导致防湿特性恶化或外观不良等问题。若使陷入量在规定的尺寸以下，则由于工序管理变得复杂而与成本增加息息相关。
并且，导电性粘接材料95的气化的溶剂通过孔941而被向大气中排出，但是由于孔941的横截面积小而排出量少，从而在导电性粘接材料95中形成气泡。当为了避免气泡形成而增大孔941的横截面积时，导电性粘接材料95的陷入量变大，更加容易发生上述的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种固体电解电容器，其在导电性粘接材料中不形成气泡，初期时阴极引线框94与电容器元件91的粘接强度高，且ESR良好，即使在热循环试验后ESR的恶化也小，提高可靠性，并且能够防止机械地强度降低、防湿特性恶化、外观不良及成本增加。
本发明的固体电解电容器具备：电容器元件，其具有阳极部、电介质被膜和阴极部；阳极引线框；阴极引线框；覆盖该阳极引线框和阴极引线框的至少一部分以及电容器元件的外装树脂，其中，在隔着导电性粘接材料与电容器元件对置的阴极引线框对置部上，在电容器元件侧开口部与外装树脂侧开口部之间设置有贯通孔，其中，该贯通孔具有比其它部分直径小的节流部，在该贯通孔中形成有导电性粘接材料。
优选在比贯通孔的深度方向中央部靠电容器元件侧开口部侧设置有节流部。
还优选在贯通孔中填充外装树脂。
优选开设多个贯通孔，将各贯通孔的中心配置成大致圆状。
优选以从电容器元件侧开口部越过节流部的方式导入导电性粘接材料
根据本发明的固体电解电容器，在导电性粘接材料中不形成气泡，初期时阴极引线框与电容器元件的粘接强度高，且ESR良好，即使在热循环试验后ESR的恶化也小，使可靠性提高，并且能够防止机械地强度降低、防湿特性恶化、外观不良及成本增加。
本发明的上述目的、特征、局面及优点通过与附图关联理解的本发明所涉及的以下的详细说明变得清楚。
附图说明
图1是本发明的实施方式的固体电解电容器的剖面图。
图2是本发明的实施方式的电容器元件的剖面图。
图3是说明实施方式的贯通孔的立体图。
图4是由图3所示的剖面线IV-IV切断的阴极引线框的贯通孔附近的局部剖面部端面图。
图5A～图5D是说明实施方式的贯通孔的形成工序的图。
图6A～图6C是说明实施方式的阴极引线框粘接工序的图。
图7是现有的固体电解电容器的剖面图。
图8是现有的固体电解电容器的电容器元件的剖面图。
图9是另一现有的固体电解电容器的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1示出本发明的实施方式的固体电解电容器的剖面图。固体电解电容器具备电容器元件1、阳极引线框3、阴极引线框4、外装树脂2。如图2所示，电容器元件1具备：植入设置有阳极引线构件12的阳极体11；在阳极体11的外周面形成的电介质被膜13；在电介质被膜13上形成的固体电介质层14；在固体电介质层14上形成的阴极引出层15。
阳极体11由阀作用金属(钽、铌、钛、铝等)的烧结体构成。
阳极引线构件12具有从阳极体11的外周面突出的阳极引线引出部121和埋设在阳极体11内的阳极引线埋设部122。阳极引线构件12由与构成阳极体11的阀作用金属同种或不同种的阀作用金属构成，阳极体11与阳极引线构件12相互电连接。并且，由阳极体11与阳极引线构件12构成阳极部1A。
电介质被膜13由在阳极体11的外周面形成的氧化被膜构成，该氧化被膜通过将阳极体11浸渍在磷酸水溶液或己二酸水溶液等电解液中，使阳极体11的外周面电化学氧化(阳极氧化)而形成。
固体电解质层14在电介质被膜13上由二氧化锰等导电性无机材料、或TCNQ(Tetracyano-quinodimethane四氰基对苯醌二甲烷)络盐、导电性聚合物(例如，聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺)等导电性有机材料等形成。
阴极引出层15包括形成在固体电解质层14上的碳层和形成在该碳层上的银膏层，固体电解质层14与阴极引出层15相互电连接。并且，由固体电解质层14与阴极引出层15构成阴极部1C。
构成电容器元件1的阳极引线构件12的阳极引线引出部121与阳极引线框3通过电阻焊接或激光焊接等电连接。电容器元件1的阴极部1C、即阴极引出层15经由导电性粘接材料5与阴极引线框4电连接。阳极引线框3及阴极引线框4被引出到外装树脂2的外部，并被沿固体电解电容器的侧面及下表面折弯。
从固体电解电容器的外装树脂露出的阳极引线框的露出部及阴极引线框的露出部与需要安装有固体电解电容器的电路基板的焊盘钎焊接合。
图3表示除掉外装树脂2的状态的固体电解电容器的立体图。在阴极引线框4的与电容器元件1的连接部上设置有五个贯通孔41。在图4中示出沿图3的剖面线IV-IV切断的该贯通孔41附近的局部剖面部端面图。贯通孔41从导电性粘接材料5侧向外装树脂4(由于除去未图示)侧具备滞留部41a、节流部41b、排气部41c。
从贯通孔入口(电容器元件侧开口部)41d向贯通孔41流入的导电性粘接材料5通过滞留部41a和节流部41b，流入排气部41c，但是不到达贯通孔出口部(外侧树脂侧开口部)41e。
参照图5A～图5D，对上述的阴极引线框4的贯通孔41的制造方法进行说明。首先，如图5A所示，准备阴极引线框母材4M。接下来，如图5B所示，从方向80实施冲压来形成凹部41x。接着，如图5C所示，从方向81实施冲压来形成凹部41y。然后，如图5D所示，从方向80或方向81实施冲压，使凹部41x和凹部41y开通。这样能够形成贯通孔41。此外，制造方法不局限于此，也可以代替冲压，通过化学蚀刻等来制作。
接下来，参照图6A～图6C，对阴极引线框向电容器元件的粘接进行说明。首先，如图6A所示，以与图1的状态上下相反的方式将阴极引线框4配置在夹具(未图示)上。然后，在阴极引线框4的与电容器元件对置的部分、即与阳极引线构件12的延伸方向平行的阴极引线框平行部4s1的表面及与该延伸方向垂直的阴极引线框垂直部4s2的表面涂敷以银为主体的导电性粘接液5L。此外，由所述阴极引线框平行部4s1和阴极引线框垂直部4s2构成阴极引线框对置部4s。
接下来，如图6B所示，通过将电容器元件1向阴极引线框4移动、按压，使电容器元件1与导电性粘接液5L接触。由此，导电性粘接液5L在电容器元件1与阴极引线框4之间扩展，从而电容器元件1与阴极引线框对置部4s隔着导电性粘接液5L对置。并且，导电性粘接液5L从贯通孔入口部41d向贯通孔41流入，并通过滞留部41a和节流部41b而流入排气部41c(参照图4)。但是，由于在节流部41b贯通孔的直径变小，因此由于导电性粘接液5L的表面张力妨碍导电性粘接液5L的流动，从而导电性粘接液5L不会到达贯通孔出口41e。因此，不会像图9的现有技术的固体电解电容器那样形成导电性粘接材料5的陷入部，从而不会导致机械强度恶化、防湿特性恶化、外观不良及由复杂的工序管理引起的成本增加等诸多问题。
接下来，如图6C所示，进行加热使导电性粘接液5L硬化，形成导电性粘接材料5，从而使电容器元件1的阴极引出层15、即阴极部1C与阴极引线框4粘接。在该加热工序时，由电容器元件1与阴极引线框4夹着的导电性粘接液5L的溶剂要气化，由于在阴极引线框4上形成有贯通孔41，因此溶剂成分沿着由图6C的箭头所示的方向移动，并通过排气部41c(参照图4)向大气中放出。因此，在导电性粘接材料5中不会产生溶剂的气泡，阴极引线框4与电容器元件1的粘接强度也良好，还能够避免ESR的恶化。
另外，由于导电性粘接材料5从贯通孔41的贯通孔入口41d通过滞留部41a、节流部41b而到达排气部41c，因此填充到贯通孔41中的导电性粘接材料5发挥着锚的作用(参照图4)。特别是，由于存在节流部41b，因此即使固体电解电容器处于外部环境激变的状态下，也限制导电性粘接材料41的动作，从而能够抑制由阴极引线框4、导电性粘接材料5、电容器元件1的线膨胀系数的差异引起的剪切应力所产生的裂缝。
如前所述，在图9所示的现有的固体电解电容器中，若孔941的直径变大，则导电性粘接材料95由于重力而流动，形成陷入部95A。与此相对，在本实施方式的固体电解电容器中，即使滞留部41a的直径变大，由于设置有节流部41b，因此在导电性粘接液5L的表面张力的作用下，导电性粘接液5L也不会越过贯通孔出口41e。因此，由于能够使滞留部41a的直径变大，因此还具有能够促进导电性粘接液5L的溶剂的气化这样的有利的效果。
(性能评价)
如图3所示，将具备阴极引线框4的固体电解电容器作为实施例1而制作30个，其中阴极引线框4中，在阴极引线框平行部4s1的中央部配置贯通孔41，并且在其周围同心圆状地配置四个(共计五个)同一形状的贯通孔41。滞留部41a的直径、节流部41b的最窄部的直径、排气部41c的直径分别为0.6mm、0.2mm、0.4mm。另外，贯通孔41的延长方向上的滞留部41a、节流部41b、排气部41c的长度分别为0.02mm、0.02mm、0.07mm。另外，作为现有例，也制作30个具备未设置贯通孔41的阴极引线框4的固体电解电容器。
对实施例1及现有例测定初始ESR。之后，将温度环境以-55℃、30分和105℃、30分作为一个循环而进行2000循环的热冲击试验。并且，在2000循环结束后也测定ESR。另外，测定热冲击试验后的ESR后，还相对于阳极引线构件的延伸方向沿互相相反的方向拉伸阳极引线框和阴极引线框，来测定电容器元件与阴极引线框的剥离强度。
表1中归纳了ESR初始值、热冲击试验结束后的ESR、ESR变动率及剥离强度。由表1可知，在具有贯通孔41的实施例1中，热冲击试验结束后的ESR相对于初始值的变化量为2.5倍，比6.3倍的现有例小。另外，剥离强度也变大。
表1
另外，在剥离强度测定后，对在导电性粘接材料中是否产生气泡进行观察时，在现有例中产生气泡，但是在实施例1中不产生气泡。
优选节流部41b设置在比贯通孔41的深度方向中央部靠电容器元件侧开口部41d侧的位置。这是由于，相反地将节流部41b设置在比贯通孔41的深度方向中央部靠外装树脂侧开口部41e侧的位置时，可能通过节流部41b进入排气部41c的导电性粘接液5L越过外装树脂侧开口部41e，而产生导电性粘接材料5的陷入部。
此外，本发明的各部分结构不局限于上述实施方式，在权利要求书所记载的范围内能够进行各种变形。在实施例1中设置了五个贯通孔，但是个数只是例示，例如，可以不设置图3的五个贯通孔中的配置在中央部的贯通孔，共计设置四个贯通孔。即，可以以所述中央部为中心将各贯通孔的中心配置成大致圆状，形成在所述中央部涂敷导电性粘接液的方式。在该情况下，由于向各贯通孔41的导电性粘接材料的填充量均匀，因此能够充分地发挥本发明的效果。
另外，贯通孔的纵向剖面形状也不局限于实施方式，只要在电容器元件侧开口部与外装树脂侧开口部之间具有直径变小的节流部即可。另外，只要节流部41的直径比电容器元件侧开口部41d的直径及外装树脂侧开口部41e的直径小，则当然属于本发明的技术的范围。并且，在实施方式中，仅在阴极引线框平行部4s1设置了贯通孔41，但是也可以在阴极引线框垂直部4s2上设置。
此次公开的实施方式只是例示，本发明不被该实施方式限制。本发明不仅包括上述说明的范围，还意图包括由权利要求书示出、与权利要求书等同的意思及范围内的所有的变更。
Claims (5)
1.一种固体电解电容器，其具备：
电容器元件，其具有阳极部、电介质被膜和阴极部；
阳极引线框；
阴极引线框；
外装树脂，其覆盖该阳极引线框和阴极引线框的至少一部分以及所述电容器元件，其中，
所述阴极引线框具有阴极引线框对置部，该阴极引线框对置部隔着导电性粘接材料与所述电容器元件对置，且设置有所述导电性粘接材料导入的贯通孔，
所述贯通孔具备：
向所述电容器元件开口的电容器元件侧开口部；
向所述外装树脂开口的外装树脂侧开口部；
设置在所述电容器元件侧开口部与所述外装树脂侧开口部之间，且直径变小的节流部。
2.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
所述节流部设置在比所述贯通孔的深度方向中央部靠所述电容器元件侧开口部的一侧。
3.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
在所述贯通孔中填充有所述外装树脂。
4.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
开设有多个所述贯通孔，各所述贯通孔的中心配置成大致圆状。
5.根据权利要求1所述的固体电解电容器，其中，
以从所述电容器元件侧开口部越过所述节流部的方式导入所述导电性粘接材料。
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