JP7496517B2 - 電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
コンデンサ素子210は、陽極体と電気的に接続し、かつ、陽極体の1つの面(植立面)から植立する陽極ワイヤ202を備える。陽極ワイヤ202を外装体211から露出させないために、陽極ワイヤ202と、陽極ワイヤ202の延長上にある外装体211の側面211Xとの間には、一定の長さL1が確保される。また、陽極ワイヤ202には、図示しない陽極リード端子が接合される。陽極リード端子の接合部分を確保するため、陽極ワイヤ202の植立している部分の長さL2も一定以上必要である。
なお、陽極または陰極リード端子が第1~第4面またはこれらの平面部に沿って延びるとは、リード端子が各面に対して平行に、一定の離間距離を維持しながら延びる場合に限られず、例えば、各面に平行な方向から傾いた方向を延びる場合を含む。また、凹凸を有する面の場合、凹凸に沿ってリード端子が屈曲しながら延びることを意味するものではない。例えば、第3陽極リード部の第1面に沿って延びる部分は、仮想の第1平面に略平行な方向に延びていてもよい。
図1には、外装体11の第2面の平面部11Yとの成す角度θ2が角度θ1より大きく90度以下である仮想の第1平面11Xvと、第3面の平面部11Zと同一平面上にある仮想の第3平面11Zvとが示されている。突出部は、例えば、この仮想の第1平面11Xvと、実際の第1面の平面部11Xと、仮想の第3平面11Zvと、の間の仮想空間R内に形成される。ただし、突出部は、少なくとも陽極部(陽極ワイヤ2)の延長上に設けられる。仮想空間R内には、上記突出部(以下、第1突出部と称す。)に加えて、陽極ワイヤ2に対向しない突出部(第2突出部)が配置されてもよい。
図7は、他の実施形態に係る電解コンデンサを模式的に示す斜視図である。図8は、図7の電解コンデンサのC-C線における断面図である。
本実施形態に係るコンデンサ素子について、電解質として固体電解質層を備える場合を例に挙げて、詳細に説明する。
図11は、本実施形態に係るコンデンサ素子の一例を模式的に示す断面図である。
陽極部は、例えば、陽極体と、陽極体の一面から延出して陽極リード端子と電気的に接続される陽極ワイヤと、を有する。
陽極体は、例えば、金属粒子を焼結して得られる直方体の多孔質焼結体である。上記金属粒子として、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)などの弁作用金属の粒子が用いられる。陽極体には、1種または2種以上の金属粒子が用いられる。金属粒子は、2種以上の金属からなる合金であってもよい。例えば、弁作用金属と、ケイ素、バナジウム、ホウ素等とを含む合金を用いることができる。また、弁作用金属と窒素等の典型元素とを含む化合物を用いてもよい。弁作用金属の合金は、弁作用金属を主成分とし、例えば、弁作用金属を50原子%以上含む。
陰極部は、誘電体層上に形成された固体電解質層と、固体電解質層を覆う陰極層とを有している。
固体電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように形成されていればよい。固体電解質層には、例えば、マンガン化合物や導電性高分子が用いられる。導電性高分子としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフラン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリパラフェニレンビニレン、ポリアセン、ポリチオフェンビニレン、ポリフルオレン、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルフェノール、ポリピリジン、あるいは、これらの高分子の誘導体などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、導電性高分子は、2種以上のモノマーの共重合体でもよい。導電性に優れる点で、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロールであってもよい。特に、撥水性に優れる点で、ポリピロールであってもよい。
陽極リード端子の一端は、導電性接着材やはんだ、あるいは抵抗溶接やレーザ溶接により、陽極ワイヤに接合される。陽極リード端子の他方の端部は、外装体から外部へと導出されている。陽極リード端子の露出した部分の一部は、陰極リード端子とともに外装体のいずれかの面に配置されている。
陰極リード端子は、例えば、導電性接着材を介して陰極層に接合される。陰極リード端子の一方の端部は、外装体の内部に配置される。陰極リード端子の他方の端部は、外装体から外部へと導出されている。陰極リード端子の露出した部分の一部は、陽極リード端子とともに外装体のいずれかの面に配置されている。
外装体は、陽極リード端子と陰極リード端子とを電気的に絶縁するために設けられており、絶縁性の材料(外装体材料)から構成されている。外装体材料は、例えば、熱硬化性樹脂を含む。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミド、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
電解コンデンサは、例えば、陽極リード端子および陰極リード端子が接続されたコンデンサ素子を準備する準備工程(S1)と、コンデンサ素子と、陽極リード端子の一部と、陰極リード端子の一部と、を封止する外装体を形成する封止工程(S2)と、陽極リード端子の外装体から露出する露出部を屈曲させる屈曲工程(S3)と、を備える方法により製造される。図12は、本実施形態に係る電解コンデンサの製造方法を示すフローチャートである。
本実施形態に係る製造方法は、上記のように、外装体の外形がテーパ形状であり、外装体が第1突出部を有する場合に有用である。
第1に、コンデンサ素子を準備する。
弁作用金属粒子と陽極ワイヤとを、第一部分が弁作用金属粒子に埋め込まれるように型に入れ、加圧成形した後、真空中で焼結することにより、第一部分が多孔質焼結体の一面からその内部に埋設される陽極部を作製する。加圧成形の際の圧力は特に限定されず、例えば、10N以上、100N以下程度である。弁作用金属粒子には、必要に応じて、ポリアクリルカーボネート等のバインダを混合してもよい。
導電性高分子を含む固体電解質層は、例えば、誘電体層が形成された陽極体に、モノマーやオリゴマーを含浸させ、その後、化学重合や電解重合によりモノマーやオリゴマーを重合させる方法、あるいは、誘電体層が形成された陽極体に、導電性高分子の溶液または分散液を含浸し、乾燥させることにより、誘電体層上の少なくとも一部に形成される。
以上の方法により、コンデンサ素子が製造される。
陽極リード端子に、外装体の内部に配置される屈曲部(内部屈曲部)を形成する。内部屈曲部は、例えば、プレス加工等により形成される。陽極リード端子の内部屈曲部の位置は、陽極ワイヤの長さや直径等に応じて、適宜設定される。陰極リード端子にも内部屈曲部を形成してよい。
コンデンサ素子および外装体の材料(例えば、未硬化の熱硬化性樹脂およびフィラー)を金型に収容し、トランスファー成型法、圧縮成型法等により、コンデンサ素子を封止する。このとき、陽極リード端子および陰極リード端子の一部を金型から導出させる。成型の条件は特に限定されず、使用される熱硬化性樹脂の硬化温度等を考慮して、適宜、時間および温度条件を設定すればよい。
陽極リード端子および陰極リード端子の金型から露出していた部分を折り曲げて、それぞれの外部屈曲部を形成する。これにより、陽極リード端子および陰極リード端子の一部が外装体の第3面に配置される。
以上の方法により、図5および図6に示す電解コンデンサが製造される。
本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
10:コンデンサ素子
1:陽極体
1X:植立面
2:陽極ワイヤ
2a:第一部分
2b:第二部分
3:誘電体層
4:固体電解質層
5:陰極層
5a:カーボン層
5b:金属ペースト層
6:陽極部
7:陰極部
8:導電性接着材
11、70:外装体
A1:第1面
A2:第2面
A3:第3面
A4:第4面
11X:第1面(平面部)
11Y:第2面(平面部)
11Z:第3面(平面部)
11Xv:仮想の第1平面
11Zv:仮想の第3平面
11a:第1辺
111:第1突出部
111x:突出面
111y、111z:立上り面
112:第2突出部
11P:外装体の材料
71、72:突出部
13、50:陽極リード端子
13X:外面
51:第1陽極リード部
52:第2陽極リード部
53:第3陽極リード部
53a:第1領域
53b:第2領域
B1:第1屈曲部
B2:第2屈曲部
14、60:陰極リード端子
61:第1陰極リード部
62:第2陰極リード部
62a:第1領域
62b:第2領域
30:金型
31:第1金型
31a:突起
32:第2金型
40:屈曲ローラ
210:コンデンサ素子
202:陽極ワイヤ
211:外装体
211X:側面
Claims (11)
- 陽極部および陰極部を備えるコンデンサ素子と、
前記陽極部と電気的に接続される陽極リード端子と、
前記陰極部と電気的に接続される陰極リード端子と、
前記コンデンサ素子を覆う外装体と、を備え、
前記陽極部は、陽極体と、前記陽極体の植立面から前記陽極体の外部方向へ延出する陽極ワイヤと、を有し、
前記外装体は、前記植立面に対向する第1面と、前記第1面と一辺を共有し、かつ、互いに対向する第2面および第3面と、を有し、
前記陽極リード端子は、前記第1面から前記外装体の外部へと導出された露出部を備え、
前記第1面、前記第2面および前記第3面はそれぞれ平面部を有し、
前記第2面の面積は、前記第3面の面積より大きく、
前記第1面の平面部と前記第2面の平面部との成す角度θ1は90度未満であり、
前記第1面は、前記陽極ワイヤの延長上にあり、かつ、前記第1面の平面部から前記外装体の外側へと突出する突出部を備え、
前記突出部は、前記第1面の平面部と、前記第1面の前記第2面側の第1辺を共有するとともに前記第2面の平面部との成す角度θ2が角度θ1より大きく90度以下である仮想の第1平面と、前記第3面の平面部と同一平面上にある仮想の第3平面と、により形成される空間内に形成されており、
前記第1面の平面部の法線方向から見て、前記突出部が前記露出部と重ならないように、前記露出部は前記突出部の周囲における前記第1面の平面部を覆っている、電解コンデンサ。 - 前記突出部は、前記第1面の前記陽極ワイヤに対向する位置よりも前記第2面側から前記仮想の第3平面に向かって延在し、前記第1面の平面部から突出する突出面と、前記突出面と前記第1面の平面部とを繋ぐ複数の立上り面と、を備える、請求項1に記載の電解コンデンサ。
- 前記突出面は、前記仮想の第1平面と同一平面上にある、請求項2に記載の電解コンデンサ。
- 前記露出部は、前記突出部の側部において前記第3面の側へ屈曲されており、
前記露出部の前記外装体の外側を向く面の一部は、前記仮想の第1平面と同一平面上にある、請求項1~3のいずれか1項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第1面は、前記平面部を複数有し、
前記第1面の複数の前記平面部のうち、少なくとも最も面積の大きな前記平面部と前記第2面の平面部との成す角度が90度未満である、請求項1~4のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。 - 前記陽極リード端子は、
前記第2面に沿う第1陽極リード部と、
前記第1陽極リード部から立ち上がり前記陽極ワイヤと接触する第2陽極リード部と、
前記第1陽極リード部から前記第1面に沿って延びてから、前記第3面に沿って延びて、少なくとも前記第3面において前記外装体から露出している第3陽極リード部と、を有し、
前記第1陽極リード部と前記第2陽極リード部との境界における第1屈曲部は、前記第1陽極リード部と前記第3陽極リード部との境界における第2屈曲部よりも、前記第2面の平面部に垂直な方向から見て前記コンデンサ素子側に位置する、請求項1~5のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。 - 前記第3陽極リード部は、前記第1陽極リード部から屈曲して前記第1面の平面部に沿って延びる第1領域と、前記第1領域から屈曲して前記第3面に沿って延びる第2領域と、を有し、
前記第3陽極リード部および前記外装体を第1面の平面部の法線方向から見たとき、前記第1領域が延在している部分と、前記第1領域が延在せず、前記外装体のみが存在する部分を有する、請求項6に記載の電解コンデンサ。 - 前記外装体のみが存在する部分は、前記突出部であり、
前記突出部の周囲に、前記第3陽極リード部が前記外装体から露出している、請求項7に記載の電解コンデンサ。 - 前記第3陽極リード部の前記第1領域および前記第2領域がともに前記外装体から露出している、請求項7または8に記載の電解コンデンサ。
- 前記第3陽極リード部が、前記第2面に垂直な方向から見て、前記陰極部の前記第1面側の端部の位置を超えて前記第3面に沿って延在している、請求項6~9のいずれか一項に記載の電解コンデンサ。
- 陽極リード端子および陰極リード端子が接続されたコンデンサ素子を準備する準備工程と、
前記コンデンサ素子と、前記陽極リード端子の一部と、前記陰極リード端子の一部と、を封止する外装体を形成する封止工程と、
前記陽極リード端子の前記外装体から露出する露出部を屈曲させる屈曲工程と、を備え、
前記コンデンサ素子は陽極部および陰極部を備え、前記陽極部は、陽極体と、前記陽極体の植立面から前記陽極体の外部方向へ延出する陽極ワイヤと、を有し、
前記封止工程で形成される外装体は、前記陽極リード端子が露出する第1面と、前記第1面と一辺を共有し、かつ、互いに対向する第2面および第3面を有し、
前記第1面、前記第2面および前記第3面はそれぞれ平面部を有し、
前記第2面の面積は、前記第3面の面積より大きく、
前記第1面の平面部と前記第2面の平面部との成す角度θ1は90度未満であり、
前記第1面は、前記陽極ワイヤの延長上にあり、かつ、前記外装体の外側へと突出する突出部を備え、
前記突出部は、前記第1面の平面部と、前記第1面の前記第2面側の第1辺を共有するとともに前記第2面の平面部との成す角度θ2が角度θ1より大きく90度以下である仮想の第1平面と、前記第3面の平面部と同一平面上にある仮想の第3平面と、により形成される空間内に形成されており、
前記屈曲工程において、前記陽極リード端子の前記露出部は、前記突出部に沿って移動するローラによって屈曲される、電解コンデンサの製造方法。
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