JP4867666B2

JP4867666B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4867666B2
Application number: JP2007006695A
Authority: JP
Inventors: 淳二山根; 真薬師寺; 浩栗本; 講平原薗
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: JP2008177199A

Description

本発明は、固体電解質を用いた電解コンデンサに関する。

近年、電子機器の高性能化、小型化により、コンデンサにおいても高耐圧で小型のものが要望されている。

図１０は、従来の固体電解コンデンサの切り欠き斜視図である。図１０において、陽極箔２１としてエッチングされたアルミニウム箔の表面に誘電体皮膜を設けたものを用い、陰極箔２２としてエッチングされたアルミニウム箔を用い、陽極箔２１には陽極リード２７、陰極箔２２には陰極リード２８をそれぞれ設けるとともに陽極箔２１と陰極箔２２の間にはセパレータ２３を介在させ巻回してコンデンサ素子２４を形成している。このコンデンサ素子２４に電解質として固体電解質２５を設けてケース２９に収容し、前記陽極リード２７、陰極リード２８を挿通するとともに前記ケース２９の開口部を封止する封口体３０を備えて固体電解コンデンサが構成されている。

固体電解コンデンサとして高耐圧化を考えた場合、使用する電極としては安価な汎用材料であるアルミニウム箔が好ましく、小型化を同時に実現する場合、電極としてのアルミニウム箔の幅を細くする必要がある。

この電極は、一般的には、誘電体皮膜を形成した広幅のエッチング箔（以下、化成箔と記す）をスリッターにて所望の幅にカットしているために端面からアルミニウム素地が露出している。したがって、エージング処理によりその端面に誘電体皮膜を形成している。

なお、本出願の発明に関連する先行技術文献情報としては特許文献１が知られている。
特開平０６−２７５４７６号公報

小型化のため電極の幅を細くするにしたがい、電極の見かけ面積に対する端面の面積の割合が大きくなり、エージングにより形成された端面の誘電体皮膜の悪影響が顕著なものとなってくる。すなわち、通常、エージングにより形成される誘電体皮膜は、スリッター前に形成されている化成箔の誘電体皮膜と比較して膜質が緻密なものではないため、小型化するにしたがい固体電解コンデンサとしての漏れ電流が大きくなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、小型化を実現しながらも漏れ電流を低減することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明は、弁金属線を渦巻き形状に巻回し、この巻回した一端部を陽極部とし、この陽極部を除く隣接する弁金属との間に渦巻き形状の中心部から放射状に設けた連結部を有した陽極体と、この陽極体の陽極部以外の表面に設けた誘電体皮膜と、この誘電体皮膜の表面に設けた固体電解質と、この固体電解質の表面に設けた集電体からなる渦巻き形状に巻回されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層して積層体とし、この積層体の陽極部と電気的に接続された陽極端子と、前記コンデンサ素子の集電体と電気的に接続された陰極端子と、前記陽極端子および前記陰極端子を設けた積層体を収容する有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止するとともに前記陽極端子および前記陰極端子を挿通する封口体とを有したものである。

本発明によれば、スリッターによる電極端面における金属素地の露出がないので、従来のように露出した金属素子にエージングにて誘電体皮膜を形成する必要はなく、この誘電体皮膜に起因する漏れ電流の増加を抑制することができるという作用効果を有する。

また、従来のエージング工程も省略することができるので、工程の簡略化、生産性の向上に寄与することもできる。

以下、本発明の固体電解コンデンサについて図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態１を用いて、特に、請求項１に記載の発明について説明する。

図１は実施の形態１における固体電解コンデンサの斜視図、図２〜図４はそれぞれ同断面図、図５は陽極体の斜視図である。

図１〜図３において、陽極体１としてエッチングされたアルミニウム線を用い、その表面に誘電体皮膜２を形成したものを渦巻き形状に巻回している。この陽極体１は、あらかじめエッチングしたアルミニウム線を巻回してもよいし、巻回した後エッチングを行ってもよい。

また、誘電体皮膜２の形成も同様に、エッチングされたアルミニウム線の表面に誘電体皮膜２を形成した後巻回してもよいし、アルミニウム線を巻回した後エッチングを行い、その後誘電体皮膜２を形成してもよい。

そしてこの誘電体皮膜２の表面には固体電解質３が形成されている。この固体電解質３としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性高分子を単独または組み合わせて用いることができる。形成方法としては、化学重合、電解重合をはじめとする従来技術を用いることができる。

この固体電解質３の表面には集電体４が設けられている。この集電体４としては、カーボン層、銀ペーストの積層体を用いることができる。このようにして、固体電解質３、集電体４からなる陰極部９を形成する。

以上の構成によりコンデンサ素子５が形成されている。このコンデンサ素子５は集電体４を介して複数個積層され（本実施の形態１では３つ）、積層体６としている。コンデンサ素子５の積層数は適宜設定することができる。

前記積層体６の各コンデンサ素子５の陽極部は、それぞれ陽極端子７にて接続されている。この接続には、抵抗溶接、レーザー溶接、銀接着剤等を用いることができる。

同様に、陰極部９にも陰極端子８を設けている。この陰極端子８は、図２に示すようにいずれかのコンデンサ素子５の陰極部９、例えば、積層体６の下面中央部に接続されていればよいが、ＥＳＲを考慮した場合、図３に示すように、各コンデンサ素子５の陰極部９にそれぞれ接続したり、図４に示すように積層体の中央部を貫通することで各コンデンサ素子５の陰極部９とそれぞれ接続することが好ましい。このようにすることで、陰極部９と陰極端子８の接続が確実になるとともに電流流路が複数になりＥＳＲの低減に効果を有する。

陽極端子７、陰極端子８を接続したコンデンサ素子５はアルミケース１０に収容され、このアルミケース１０の開口部を封口ゴム１１にて封止している。

このように封口ゴム１１にて封止することにより、コンデンサ素子５に対する外部環境の湿度の影響を考慮する必要がない。すなわち、この固体電解コンデンサを保管する際、防湿対策をする必要がないという作用効果を有するものである。

なお、上記、陽極体１としては図５に示すように単に渦巻き形状に巻回したものを用いてもよいが、図６（ａ）に示すように巻回した後、少なくとも隣接する弁金属線との間に連結部を設けてもよい。

図６（ａ）は陽極体の斜視図であり、隣接する弁金属線との間に連結部１５を設けたものである。この場合、特に、高周波領域での容量低下を抑制することができる。すなわち、連結部１５を設けることで電流の流路を複数にすることができ、これにより高周波領域でのコンデンサとしての電子の出し入れをより容易にすることができる。その結果、高周波領域での容量低下を抑制することができる。

連結部１５を設ける方法としては、隣接する弁金属線間を抵抗溶接、レーザー溶接等にて接続してもよいし、新たな弁金属線を設けて、この新たな弁金属線を介して隣接する弁金属線間を接続してもよい。

特に、高周波領域での容量低下を抑制するという観点からすると渦巻き形状の中心部から放射状にこの連結部を複数箇所設けることが望ましい。また、陽極体が単にコイル形状の場合はその外周面に連結部１５を複数箇所設ければよい。

この連結部１５を設ける工程は、エッチング処理後に行うことが望ましい。エッチング処理によって連結部１５が溶解して陽極体１からはずれる可能性があるためである。

また、図６（ｂ）に示すように、導出部１８を二つ有するように、二つ折りにした弁金属線の折った部分が渦巻きの中心部になるように巻回したものを用いてもよい。この形状と連結部１５は単独でも組み合わせても用いることができ、組み合わせた場合はさらにＥＳＲ、ＥＳＬの低減に効果を有する。

（実施の形態２）
本実施の形態２を用いて、他の実施の形態に記載の発明について説明する。

本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、一対の陽極端子を有している点である。以下、図面を用いて説明する。

図７は、本実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図であり、積層体１２は、コンデンサ素子５を前記陽極部が相反する方向に交互に複数積層して構成されている。そして、一対の陽極端子１３が相反する方向の前記陽極部と電気的にそれぞれ接続されている。また、陰極端子８は、積層体１２の中央部を貫通することで各コンデンサ素子５の陰極部９とそれぞれ接続されている。

上記内容以外については実施の形態１と同様である。

以上のような構成にすることで、二つの陽極端子と一つの陰極端子を有する、いわゆる３端子コンデンサを形成することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態３を用いて、他の実施の形態に記載の発明について説明する。

本実施の形態３が実施の形態２と異なる点は、陰極端子の形状であり、この陰極端子の形状を変えることにより、いわゆる４端子コンデンサを形成している。

図８（ａ）は、本実施の形態３における固体電解コンデンサの斜視図、図８（ｂ）はＡ−Ａ線での同断面図である。実装面において一対の陽極端子１３を結ぶ方向と略直角方向の実装面に一対の陰極端子１４が露出するように実装面方向に陰極端子１４を分岐した端子構造になっている。図８においては、積層体６の中央部を貫通するように陰極端子１４を設けているが、積層体６の下面に接続してもよい。

また、陰極端子の他の形態としては、図９に示すように、分岐させず別々に設けるものが挙げられる。図９は、本実施の形態３における固体電解コンデンサの断面図であり、図９において陰極端子１４は積層体６の周囲面に設けている。このとき、積層体６の陰極部９と陰極端子１４との接続には、銀接着剤１６等を用いることができる。以上のような陰極端子の構造においても、一対の陽極端子を結ぶ方向と略直角方向に配置するように陰極端子を配することができる。

なお、上述した実施の形態においては、積層体としてコンデンサ素子を複数個積層したものを用いたが、これに限定されるものではなく、コンデンサ素子を単層でも用いることができる。

また、積層体の各コンデンサ素子は集電体を介して積層されているが、固体電解質を介して積層してもよい。その場合、陰極端子との接続の際、接触抵抗を下げるために積層体の最外周面には集電体を形成することが望ましい。

また、固体電解コンデンサとしてラジアルタイプのもので説明したが、アルミケースの封口ゴム側から絶縁板（図示せず）を当接させた構成の表面実装タイプにおいても同様の作用効果を有するものである。

本発明は、陽極体として弁金属線を巻回したものを用いるという特徴を有し、特に、小型、かつ、低い漏れ電流特性が要求される各種電子機器に有用である。

本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの斜視図同断面図同断面図同断面図本発明の実施の形態１における陽極体の斜視図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同斜視図本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの断面図（ａ）本発明の実施の形態３における固体電解コンデンサの斜視図、（ｂ）Ａ−Ａ線での同断面図同断面図従来の固体電解コンデンサの切り欠き斜視図

符号の説明

１陽極体
２誘電体皮膜
３固体電解質
４集電体
５コンデンサ素子
６、１２積層体
７、１３陽極端子
８、１４陰極端子
９陰極部
１０アルミケース
１１封口ゴム
１５連結部
１６銀接着剤
１８導出部

Claims

弁金属線を渦巻き形状に巻回し、この巻回した一端部を陽極部とし、この陽極部を除く隣接する弁金属との間に渦巻き形状の中心部から放射状に設けた連結部を有した陽極体と、この陽極体の陽極部以外の表面に設けた誘電体皮膜と、この誘電体皮膜の表面に設けた固体電解質と、この固体電解質の表面に設けた集電体からなる渦巻き形状に巻回されたコンデンサ素子と、このコンデンサ素子を複数積層して積層体とし、この積層体の陽極部と電気的に接続された陽極端子と、前記コンデンサ素子の集電体と電気的に接続された陰極端子と、前記陽極端子および前記陰極端子を設けた積層体を収容する有底筒状のケースと、このケースの開口部を封止するとともに前記陽極端子および前記陰極端子を挿通する封口体とを有した固体電解コンデンサ。