JP4867667B2

JP4867667B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4867667B2
Application number: JP2007006696A
Authority: JP
Inventors: 真薬師寺; 正人小澤; 講平原薗; 浩栗本; 達治青山
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: JP2008177200A

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８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８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０７−２４０３５１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、少なくとも前記積層体を被う外装樹脂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子の露出がないので、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一実施の形態および図面を用いて説明する。

図１は実施の形態１における固体電解コンデンサの断面図、図２は陽極体の斜視図、図３は同固体電解コンデンサの断面図である。

図１、図２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。また、コンデンサ素子５の積層する方向は、図１に示すように、前記陽極部が相反する方向に交互に積層してもよいし、図３に示すように、交互でなくてもよい。

前記積層体６の各コンデンサ素子５の陽極部は、それぞれ一対の陽極端子７に接続されている。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、例えば、銀接着剤にて、積層体６の下面中央部にて接続されている。このような構成にすることで、容易に３端子コンデンサを作製することができる。そして、実装性を向上させるために、陽極端子７、陰極端子８の露出面はそれぞれ、ニッケルめっき、はんだめっき等の処理がなされる。また、陽極端子、陰極端子自体をめっきで形成してもよい。

積層体６、陽極端子７、陰極端子８は外装樹脂１０にて被覆され、陽極端子７、陰極端子８は、固体電解コンデンサの実装面から露出させている。このように陽極端子７および陰極端子８の引き出し距離を最短にすることにより、ＥＳＬ、ＥＳＲの低減に効果がある。

この陰極端子８は、積層体６の中央部を積層方向に貫通して接続してもよい。すなわち、陽極体１の中央部にあらかじめ空間を設けておき、積層体６の下面中央部のみならず各コンデンサ素子５の中央部を貫通するように接続することにより、各コンデンサ素子５との接続が確実になり信頼性が向上するという作用効果を有する。加えて、陰極端子８を積層体６の外周面に設ける場合と比較して体積を小さくすることができる。

なお、上記陽極体１としては図２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４（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１５を設けてもよい。

図４（ａ）は陽極体１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４（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。

また、上記固体電解コンデンサは、いわゆる３端子コンデンサであったが、４端子コンデンサにすることも可能である。

図５は本一実施の形態における固体電解コンデンサの実装面の斜視図であり、図６はＡ−Ａ線での断面図である。

この４端子コンデンサが上記３端子コンデンサと異なる点は、陰極端子１１の形状である。すなわち、実装面において一対の陽極端子７を結ぶ方向と略直角方向の実装面に一対の陰極端子１１が露出するように実装面方向に分岐した端子構造になっている。このような構成にすることによりＥＳＬを低減することができる。

なお、本一実施の形態においては、陽極端子、陰極端子は、ＥＳＲ、ＥＳＬの低減を重視した構造、すなわち、コンデンサ素子と実装面の端子距離をできるだけ短くするような構造としていたが、図７に示すように、従来の構造でも用いることができる。すなわち、積層体６の陽極部を陽極端子１３にレーザーにて接続し、陰極部９を陰極端子１４に銀接着剤１６を介して接続し、外装樹脂１０にて積層体６と、陽極端子１３、陰極端子１４の一部を被覆して、露出した陽極端子１３、陰極端子１４を外装樹脂１０の外周面に沿って折り曲げてそれぞれ実装面に配するという構造にすることも可能である。

また、積層体６としてコンデンサ素子５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５を単層でも用いることができる。

また、積層体６の各コンデンサ素子５は集電体４を介して積層されているが、固体電解質３を介して積層してもよい。その場合、陰極端子８、１１、１４との接続の際、接触抵抗を下げるために積層体６の最外周面には集電体４を形成することが望ましい。

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。

本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの断面図同陽極体の斜視図同固体電解コンデンサの断面図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ同陽極体の斜視図本発明の一実施の形態における固体電解コンデンサの実装面の斜視図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積層体
７、１３陽極端子
８、１４陰極端子
９陰極部
１０外装樹脂
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、少なくとも前記積層体を被う外装樹脂とを有した固体電解コンデンサ。