JP2009283889A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】等価直列抵抗及びインダクタンスを減少させるための固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】互いに並列結合され、陽極ワイヤ１２０が互いに対向する方向に設けられた多数の金属粉末素子１１０と、該多数の金属粉末素子１１０の両端に夫々備えられ、該陽極ワイヤ１２０に接続される陽極端子１３０と、該多数の金属粉末素子１１０の下端に備えられ、該多数の金属粉末素子１１０に結合された陰極端子１４０と、該陽極端子１３０及び該陰極端子１４０に結合された多数の金属粉末素子１１０を封止するように設けられた外付け樹脂１５０とを含む固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関し、特に、等価直列抵抗及び等価直列インダクタンスを減らすために多数の金属粉末素子を積層して並列結合、又は水平方向に並列結合することによって得られる固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

一般に、タンタルコンデンサと呼ばれる固体電解コンデンサは、一般産業機器用に供するもののほかに定格電圧の使用範囲の小さい応用回路にも多く使われており、特に周波数特性で問題のある回路に多く使われている。通常、携帯通信機器のノイズの減少のためなどに多く使われている。

図１に従来のタンタルコンデンサの構造について示す。従来のタンタルコンデンサ１０は、筺体１１の内部に組み込まれるコンデンサ素子１２と、コンデンサ素子１２と一体になって設けられコンデンサ素子１２から突出した陽極ワイヤ１８と、陽極ワイヤ１８に溶接され筺体１１の外部に引き出される陽極端子１３と、コンデンサ素子１２に接触する陰極端子１４とから構成される。

最近ではタンタルコンデンサ１０が小型装置に多く使われるようになり、従来よりもさらに小型化する傾向にある。コンデンサが小型化されれば、コンデンサ素子１２に対する陽極端子１３及び陰極端子１４の接触部分が多くの空間を占めるようになり、相対的にコンデンサ素子１２のサイズが小さくなる。その結果、タンタルコンデンサ１０のコンデンサ素子１２の占める容積率（ｖｏｌｕｍｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が減少し、インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）、等価直列抵抗値（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＥＳＲ）、及び等価直列インダクタンス（Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ：ＥＳＬ）が増加してしまうという問題が生じる。

また、内部に挿入される陽極端子１３及び陰極端子１４を堅固に固定するためには、陽極端子１３及び陰極端子１４が制限的に縮小されるため、筺体１１内に挿入される陽極端子１３及び陰極端子１４の大きさは制限される。

即ち、モールディングで固定される陽極端子１３及び陰極端子１４が堅固に固定されなければならないため、それらの大きさを極端に小さくすることになれば、堅固に固定できなくなるという問題が生じる。

また、従来のタンタルコンデンサ１０は、陽極端子１３と陰極端子１４とが両側の端に対向して設けられていたため、陽極と陰極とが逆に接続され、逆電圧が与えられてしまうという問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、多数の金属粉末素子を順に積層して並列結合、又は水平方向に並列結合することによって、サイズを小さくすることができ、それと共に、等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）、及び等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を減少させることのできる固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することをその目的の一つとする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の好適な実施の形態による固体電解コンデンサは、並列結合され、陽極ワイヤが互いに対向する方向に設けられた多数の金属粉末素子と、前記多数の金属粉末素子の両端に夫々備えられ、前記陽極ワイヤに接続される陽極端子と、前記多数の金属粉末素子の下端に備えられ、前記多数の金属粉末素子に結合された陰極端子と、前記陽極端子及び前記陰極端子に結合された多数の金属粉末素子を封止するように設けられた外付け樹脂とが含まれる。

前記多数の金属粉末素子は、タンタル（Ｔａ）またはニオブ（Ｎｂ）から成るものとすることができる。また、前記多数の金属粉末素子間に設けられた接着剤をさらに含み、前記接着剤は金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）の導電性物質から成るものとすることができる。

前記多数の金属粉末素子は、順に積層されて並列結合されるか、または前記多数の金属粉末素子は、互いに水平方向に並列結合されることができる。

また、上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の他の好適な実施の形態による固体電解コンデンサの製造方法は、一側端に陽極ワイヤが突設された多数の金属粉末素子を備えるステップと、隣接する金属粉末素子の陽極ワイヤが互いに対向する方向に位置するように前記多数の金属粉末素子を並列結合させるステップと、前記並列結合した多数の金属粉末素子の各陽極ワイヤの下端に、陽極端子を接続させるステップと、前記陽極端子が結合された多数の金属粉末素子の下端に、陰極端子を結合させるステップと、前記多数の金属粉末素子を封止するように外付け樹脂を設けるステップと、を含むことができる。

前記多数の金属粉末素子は、タンタル（Ｔａ）またはニオブ（Ｎｂ）から成るものとすることができる。また、前記多数の金属粉末素子は接着剤を用いて結合させ、前記接着剤は金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）の導電性物質から成るものとすることができる。

また、前記多数の金属粉末素子を並列結合させるステップは、前記多数の金属粉末素子を順に積層して並列結合させるか、または前記多数の金属粉末素子を互いに水平方向に並列結合させることができる。

従って、本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法によれば、多数の金属粉末素子を順に積層して並列結合、または水平方向に並列結合することによって、等価直列抵抗（ＥＳＲ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）及び等価直列インダクタンス（ＥＳＬ：Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ Ｓｅｒｉｅｓ Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）を減少させることができるという効果を奏する。

また、固体電解コンデンサの両側端に同一の端子である陽極端子が備えられ、固体電解コンデンサの下端に陰極端子が備えられることによって、逆電圧の発生を防止することができるという効果を奏する。

さらに、本発明によれば、多数の金属粉末素子の下端または上端のうちのいずれか一つの面にのみ陰極端子を備えることによって、固体電解コンデンサの小型化を図ることができるという効果を奏する。

本発明のさらに他の目的、本発明によって得られる利点は、以下において図面を参照して説明する実施の形態により一層明らかにされる。

以下、関連図面を参照して、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ及びその製造方法について、より詳細に説明する。

図２は、本発明による固体電解コンデンサの斜視図であり、図３は、本発明による多数の金属粉末素子の結合状態を示した斜視図であり、図４は、本発明による多数の金属粉末素子の平面図である。

まず、図２に示すように、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ１００は、並列結合された多数の金属粉末素子１１０と、該金属粉末素子１１０の一端に突設された陽極ワイヤ１２０と、該陽極ワイヤ１２０に接続される陽極端子１３０と、該多数の金属粉末素子１１０の下端部に結合する陰極端子１４０と、該多数の金属粉末素子１１０を封止する外付け樹脂１５０とが含まれる。ここで、本発明の固体電解コンデンサ１００は、導電性高分子を固体電解質として用いることが望ましい。

また、多数の金属粉末素子１１０は、タンタル（Ｔａ）またはニオブ（Ｎｂ）などのような金属の粉末によって形成され、隣接する金属粉末素子１１０と並列に結合されるため、六面体の形状を有することが望ましい。

さらに、多数の金属粉末素子１１０の一面には、外部に突設された陽極ワイヤ１２０が夫々一つずつ備えられている。また、多数の金属粉末素子１１０は互いに水平方向に並列結合されてもよい。

特に、金属粉末素子１１０は、隣接する金属粉末素子１１０の陽極ワイヤ１２０の位置を互いに対向させて配置することが望ましい。その理由は、図３に示すように、陽極ワイヤ１２０の位置を対向させて多数の金属粉末素子１１０を配置することによって、磁場の流れを反対方向とすることができ、磁場の大きさを減少させることによって、全体抵抗の大きさを減少させることができるためである。

例えば、陽極ワイヤ１２０が右側に位置した金属粉末素子１１０の磁場方向は、図中「Ａ」のように時計回りとなり、陽極ワイヤ１２０が左側に位置した金属粉末素子１１０の磁場方向は、図中「Ｂ」のように反時計回りになる。このように、隣接する金属粉末素子１１０の磁場方向を反対方向となるようにすることによって、互いの磁場を相殺させる効果を奏するようになる。

これによって、本発明による固体電解コンデンサ１００は、陽極ワイヤ１２０が互いに対向するように隣接する金属粉末素子１１０を結合させ、磁場及び全体抵抗を減少させることによって、等価直列抵抗（ＥＳＲ）及び等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を減少することができるという利点を有する。

陽極ワイヤ１２０は、金属粉末素子１１０の内部から突設され、陽極ワイヤ１２０の下部には、外付け樹脂１５０の外部から電源が供給されるための陽極端子１３０が備えられる。この陽極ワイヤ１２０は導電性物質によって設けられ、その形状としては、円形の棒または多角形の棒形状であってもよい。

また、図４に示すように、多数の金属粉末素子１１０は接着剤１６０によって接着される。接着剤１６０は結合された金属粉末素子１１０間で通電が可能なようにするべく、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）などの導電性物質から成ることが望ましい。

陽極端子１３０は、外部からの電源を金属粉末素子１１０に供給するべく、陽極ワイヤ１２０の下端に設けられ、陽極ワイヤ１２０を通じて各金属粉末素子１１０に電源が供給される。そして、多数の金属粉末素子１１０の下端部には陰極端子１４０が設けられ、該陰極端子１４０は多数の金属粉末素子１１０の下端部またはその上端部に設けられてもよい。

このように、本発明による固体電解コンデンサ１００は、陽極端子１３０を両側端に配置し、その下端部または上端部に陰極端子１４０を配置することによって、陽極端子１３０と陰極端子１４０との位置が混同されることなく、明確に区分される。

これによって、従来のように、陽極端子及び陰極端子が固体電解コンデンサの各側端に一つずつ備えられることによって、端子を混同することによる逆電圧の発生を防止することができ、固体電解コンデンサ１００の信頼性を向上させることができる。

また、多数の金属粉末素子１１０は、導電性接着剤１６０によって結合されるため、陰極端子１４０を金属粉末素子１１０ごとに独立して結合させる必要はなく、一つの陰極端子１４０で多数の金属粉末素子１１０を結合させることができ、固体電解コンデンサの小型化を図ることができるという効果を奏する。

図５は、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサの変形例を示すもので、図５によれば、本発明による固体電解コンデンサ１００の内部に備えられる多数の金属粉末素子１１０を水平方向に並列結合させるのではなく、順に積層して並列結合させることもできる。

多数の金属粉末素子１１０を積層する場合にも、陽極ワイヤ１２０の位置を互いに対向するように配置する。即ち、図５中の「Ｃ」、「Ｄ」のように互いに磁場方向が反対になるように設けてその磁場を相殺させることによって、磁場の大きさを減少させると共に、等価直列抵抗値（ＥＳＲ）を減少させることが望ましい。

また、図４に示すように、多数の金属粉末素子１１０は、導電性物質による接着剤１６０を用いて結合させることができる。

以下、図６〜図８及び先に説明した図２を参照して、本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ１００の製造方法について説明する。

図６〜図８は、本発明による固体電解コンデンサの製造方法を示した斜視図である。まず、図６に示すように、ある一端に陽極ワイヤ１２０が設けられた多数の金属粉末素子１１０を備える。ここで、金属粉末素子１１０は、タンタル（Ｔａ）またはニオブ（Ｎｂ）などの金属の粉末によって形成され、隣接する金属粉末素子１１０と並列結合するために六面体の形状を有することが望ましい。

続いて、図７に示すように、備えられた金属粉末素子１１０の側面に接着剤１６０を塗布した後、水平方向に並列結合されるように互いに密結させる。ここで、接着剤１６０は、結合された多数の金属粉末素子１１０間の通電を可能にすべく、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）などの導電性物質から成ることが望ましい。

金属粉末素子１１０は、磁場の大きさを相殺させるべく磁場の流れが互いに反対方向になるようにして、隣接する金属粉末素子１１０の陽極ワイヤ１２０が互いに対向するように配置することが望ましい。

多数の金属粉末素子１１０を結合させた後、図８に示すように、多数の金属粉末素子１１０の一側に夫々突設された陽極ワイヤ１２０の下端に外部からの電源を供給するための陽極端子１３０を配置し、金属粉末素子１１０の下端部に陰極端子１４０が位置するようにする。ここで、陽極端子１３０及び陰極端子１４０は、通電が可能な導電性物質によって設けられることが望ましい。

また、図８では、陰極端子１４０が金属粉末素子１１０の下端部に設けられることに対して説明したが、陰極端子１４０は金属粉末素子１１０の上端部に設けられてもよい。

前述のように、陽極端子１３０と陰極端子１４０とを金属粉末素子１１０に結合させた後、モールディング物質で金属粉末素子１１０を封止するように外付け樹脂１５０を設けることによって、図２に示した本発明の一実施の形態による固体電解コンデンサ１００を製造することができる。

一方、多数の金属粉末素子１１０を水平方向に並列結合させたことに対して説明したが、これに限定されるものではなく、垂直方向に積層して並列結合させてもよい。

今回開示された実施の形態は例示に過ぎず、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

従来技術によるタンタルコンデンサの断面図である。 本発明の実施の形態にかかる固体電解コンデンサの斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる多数の金属粉末素子の結合状態を示した斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる多数の金属粉末素子の平面図である。 本発明の実施の形態にかかる固体電解コンデンサの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる固体電解コンデンサの製造の過程を段階的に示した斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる固体電解コンデンサの製造の過程を段階的に示した斜視図である。 本発明の実施の形態にかかる固体電解コンデンサの製造の過程を段階的に示した斜視図である。

符号の説明

１００ 固体電解コンデンサ
１１０ 金属粉末素子
１２０ 陽極ワイヤ
１３０ 陽極端子
１４０ 陰極端子
１５０ 外付け樹脂
１６０ 接着剤

Claims (12)

1. 並列結合され、陽極ワイヤが互いに対向する方向に設けられた多数の金属粉末素子と、
   前記多数の金属粉末素子の両端に夫々備えられ、前記陽極ワイヤに接続される陽極端子と、
   前記多数の金属粉末素子の下端に備えられ、前記多数の金属粉末素子に結合された陰極端子と、
   前記陽極端子及び前記陰極端子に結合された多数の金属粉末素子を封止するように設けられた外付け樹脂と、
   を含むことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記多数の金属粉末素子が、タンタルまたはニオブから成ることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記多数の金属粉末素子間に設けられた接着剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記接着剤が、金または銀の導電性物質から成ることを特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記多数の金属粉末素子が、順に積層されて並列結合されたことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
6. 前記多数の金属粉末素子が、互いに水平方向に並列結合されたことを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
7. 一側端に陽極ワイヤが突設された多数の金属粉末素子を備えるステップと、
   隣接する金属粉末素子の陽極ワイヤが互いに対向する方向に位置するように前記多数の金属粉末素子を並列結合させるステップと、
   前記並列結合した多数の金属粉末素子の各陽極ワイヤの下端に、陽極端子を接続させるステップと、
   前記陽極端子が結合された多数の金属粉末素子の下端に、陰極端子を結合させるステップと、
   前記多数の金属粉末素子を封止するように外付け樹脂を設けるステップと、
   を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
8. 前記多数の金属粉末素子が、タンタルまたはニオブから成ることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
9. 前記多数の金属粉末素子が、接着剤を用いて結合されることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
10. 前記接着剤が、金または銀の導電性物質から成ることを特徴とする請求項９に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
11. 前記多数の金属粉末素子を並列結合させるステップが、
    前記多数の金属粉末素子を順に積層して並列結合させることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
12. 前記多数の金属粉末素子を並列結合させるステップが、
    前記多数の金属粉末素子を互いに水平方向に並列結合させることを特徴とする請求項７に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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