JP4853966B2

JP4853966B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4853966B2
Application number: JP2007017687A
Authority: JP
Inventors: 隆博大穂
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP2008186900A

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関するもので、特に固体電解質層形成時に使用する硝酸マンガン水溶液の這い上がりを防止する絶縁性撥水部材に関する。

従来から、電子回路においては、コンデンサが幅広く利用されている。コンデンサの中でも固体電解コンデンサは、比較的小形で大容量であることから電源回路等によく用いられている。

固体電解コンデンサ素子は、例えば図３に示すような構成のものがある。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、この固体電解コンデンサ素子１は、タンタル等の弁作用金属粉末からなる圧縮成形体を焼結して得られる多孔質焼結体２に、陽極ワイヤ５の一端部が埋設、または溶接により一体化されている。
さらに、多孔質焼結体２の細孔内に、たとえばＴａ_２Ｏ_５からなる酸化皮膜層３および二酸化マンガン層からなる固体電解質層４が形成され、その上に陰極引出層としてのカーボン層６および銀層７が形成されている。

固体電解質層４は、酸化皮膜層を形成した多孔質焼結体２を硝酸マンガン水溶液に一定時間浸漬させ、その後、２００〜４００℃で焼付を行うことにより形成される。多孔質焼結体２を硝酸マンガン水溶液に浸漬させる時、液の表面張力や毛細管現象により硝酸マンガン水溶液が陽極ワイヤ５に這い上がりを起こし、陽極ワイヤ５上に固体電解質層が形成されてしまい、漏れ電流特性が悪化し易くなる。

従って、図３（ｃ）に示すように、硝酸マンガン水溶液の這い上がりを防ぐために、一般に、陽極ワイヤ５に、絶縁性撥水部材リング１０が挿入されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献２等に示すように、硝酸マンガン水溶液の這い上がりを防止するために、陽極ワイヤ５に液体の絶縁性撥水剤を塗布している。
特開２００３−２４３２５８号公報（００１８欄および図１等の符号９）特開２００２−２７０４６８号公報

しかしながら、上記の従来における陽極ワイヤ５では、液体の絶縁性撥水剤を塗布する際に、絶縁性撥水剤が陽極ワイヤ５を通じて多孔質焼結体２の上部に垂れ、多孔質焼結体２の細孔内に浸透する問題があった。そのため、固体電解質層４が細孔内に埋まることができず、静電容量、損失、等価直列抵抗および漏れ電流特性が悪化する問題があった。

また、絶縁性撥水部材リング１０を使用する方法では、陽極ワイヤ５の径（例えば０．２３ｍｍ）と、絶縁性撥水部材リング１０の挿通孔の径（例えば０．２５ｍｍ）と、が略同径である。そのため、陽極ワイヤ５に挿入する際に、陽極ワイヤ５と絶縁性撥水部材リング１０の挿通孔とが余裕がなく面接触してしまい、その面接触によるストレスによって、絶縁性撥水部材リングの挿入中に陽極ワイヤ５が曲がり、組立不良が生じる問題があった。
さらに、絶縁性撥水部材リングの挿入中に、陽極ワイヤ５を通じて多孔質焼結体２に機械的ストレスがかかり、陽極ワイヤ近傍の焼結体にクラックが発生して、酸化皮膜層が損傷し、漏れ電流特性が悪化する問題があった。

上記課題を解決するために、本発明は、陽極ワイヤを有する固体電解コンデンサにおいて、前記陽極ワイヤに嵌合する絶縁性撥水部材を備え、絶縁性撥水部材は、陽極ワイヤに挿通可能な貫通孔を有し、絶縁性撥水部材が貫通孔を介して陽極ワイヤに嵌合される際に、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとが、貫通孔の少なくとも上端と下端とで略線接触するように構成されている。

また、絶縁性撥水部材と前記陽極ワイヤとが、貫通孔の中間部でも略線接触するように構成されていても良い。

本発明は、上記のように、絶縁性撥水部材が貫通孔を介して陽極ワイヤに嵌合される際に、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとが、貫通孔の少なくとも上端と下端とで略線接触するように構成されている。即ち、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとが、従来のような面接触ではなく、略線接触するように構成されている。

これにより、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとの接触面積が減少する。よって、絶縁性撥水部材を陽極ワイヤに挿入中の陽極ワイヤにかかるストレスが著しく減少するため、陽極ワイヤの曲がりが発生することがない。さらに、多孔質焼結体のクラック発生が無い状態で、酸化皮膜層、固体電解質層を順次形成することができる。

そのため、組立不良が無く、静電容量、損失、等価直列抵抗および漏れ電流特性に優れた固体電解コンデンサを提供することができる。

以下、図面に基づいて、本発明に係る固体電解コンデンサについて説明する。
図１は、本発明に係る固体電解コンデンサを示し、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線の円形部分の拡大断面図である。図２は、本発明に係る絶縁性撥水部材を説明するための断面図であり、（ａ）は参考例１、（ｂ）は実施例２を示している。

図１に示すように、固体電解コンデンサ素子１は、タンタル等の弁作用金属粉末からなる圧縮成形体を焼結して得られる多孔質焼結体２に、陽極ワイヤ５の一端部が埋設され一体化されている。多孔質焼結体２の細孔内に、たとえばＴａ_２Ｏ_５からなる酸化皮膜層３および二酸化マンガン層からなる固体電解質層４が形成され、その上に陰極引出層としてのカーボン層６および銀層７が形成されている。
固体電解質層４は、酸化皮膜層が形成された多孔質焼結体２を硝酸マンガン水溶液に一定時間浸漬させ、その後、２００〜４００℃で焼付を行い形成される。そして、硝酸マンガン水溶液の這い上がりを防ぐために、陽極ワイヤ５に、絶縁性撥水部材１０が挿入されている。

（参考例１）
図２（ａ）に基づき、参考例１に係る固体電解コンデンサについて説明する。陽極ワイヤ５は、ワイヤ径が０．２３ｍｍである。絶縁性撥水部材１０は四フッ化エチレン樹脂からなり、例えばリング状をなしており、略中心に円筒状の貫通孔２０を備えている。貫通孔２０は、上端２０ａの径が０．２５ｍｍ、下端２０ｂの径が０．３０ｍｍである。
ここで、貫通孔２０において、下端２０ｂは多孔質焼結体２の近くに配置される端部をいい、それに対し、上端２０ａは多孔質焼結体２の遠くに配置される端部をいう。

先ず、タンタルの多孔質焼結体２に陽極ワイヤ５の一端部が埋設された陽極素子を作製した。次に、陽極ワイヤ５に、絶縁性撥水部材１０を挿入した。その後、この多孔質焼結体２に酸化皮膜層３、固体電解質層４、カーボン層６および銀層７を順次形成し、この銀層７と陰極端子とを導電性接着剤を介して接続し、陽極ワイヤ５に陽極端子を接続した後、外装樹脂を施すことによりチップ状固体電解コンデンサ１を作製した。

（実施例２）
図２（ｂ）に基づき、実施例２に係る固体電解コンデンサについて説明する。絶縁性撥水部材１０の貫通孔２０’は、上端２０ａ’、下端２０ｂ’および中間部２０ｃの径が０．２５ｍｍであり、これら２０ａ’，２０ｂ’，２０ｃの間の径が０．３０ｍｍである。
よって、貫通孔２０’は、その径が０．２５〜０．３０ｍｍの範囲で凹凸状（畝状）になっている。そして、陽極ワイヤ５に絶縁性撥水部材１０を挿入した後、前述の参考例１と同様に、チップ状固体電解コンデンサ１を作製した。

（従来例１）
従来例１でも、陽極ワイヤ５に絶縁性撥水部材１０を挿入した。但し、図３（ｃ）に示すように、絶縁性撥水部材１０の孔径は、０．２５ｍｍの均一な径である。その後、前述の参考例１と同様の方法によりチップ状固体電解コンデンサ１を作製した。

（従来例２）
従来例２では、陽極ワイヤ５に液体の絶縁性撥水剤を塗布し焼き付けして硬化させる方法を用いた。その後、前述の参考例１と同様の方法によりチップ状固体電解コンデンサを作製した。

（比較例１）
前述した参考例１と同様の工程を経て陽極素子およびチップ状固体電解コンデンサを作製した。但し、固体電解質層の形成で使用する硝酸マンガン水溶液の這い上がりを防止するための絶縁性撥水部材を使用していない。

上記の参考例１および実施例２、従来例１および２、比較例１で作製した固体電解コンデンサの組立不良率および電気特性を表１に示す。各々、定格１０Ｖ−２２μＦのコンデンサを１００００個作製した。静電容量および損失は１２０Ｈｚ、等価直列抵抗は１００ｋＨｚで測定を行い、その平均値を示している。漏れ電流は、定格電圧を１分印加した後の平均値を示す。また、表１中の多孔質焼結体上部への液体の絶縁性撥水剤の垂れの発生率は、固体電解コンデンサ素子を１００００個確認することで算出した。

表１に示すように、実施例２は、従来例２に比べ静電容量、損失および等価直列抵抗共に良好な効果がみられる。また、実施例２は、従来例１に比べ、組立不良率と漏れ電流に良好な効果がみられる。実施例２は、比較例１と比較して明らかなように、漏れ電流の低減効果は非常に良い。

本発明は、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとが、従来のような面接触ではなく、略線接触するように構成されている。上記の効果が得られた要因は、絶縁性撥水部材と陽極ワイヤとの接触面積が減少したことにより、絶縁性撥水部材を陽極ワイヤに挿入する際のストレスが極めて減少し、陽極ワイヤの曲がりが発生せず、陽極ワイヤ近傍の多孔質焼結体のクラック発生が無い状態で酸化皮膜層、固体電解質層を順次形成することができるためである。

今回の実施例では絶縁性撥水部材として四フッ化エチレン樹脂を用いたが、四フッ化エチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂のうち少なくとも一つを用いても同様の効果が得られる。

絶縁性撥水部材における貫通孔の径の形状やサイズは、上記実施例に限らない。少なくとも貫通孔の上端と下端と陽極ワイヤとが略線接触することで同様の効果が得られる。従って、貫通孔の上端と下端とに加え、上端と下端との間にある中間部が線接触しているものでもよい。

本発明においては、固体電解質として二酸化マンガンを使用したが、導電性高分子を使用しても同様の効果が得られる。

本発明に係る固体電解コンデンサを示し、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線の円形部分の拡大断面図である。本発明に係る絶縁性撥水部材を説明するための断面図であり、（ａ）は参考例１、（ｂ）は実施例２を示している。従来例の固体電解コンデンサを示し、（ａ）は一部断面図、（ｂ）は（ａ）の一点鎖線部分の拡大断面図、（ｃ）は絶縁性撥水部材を説明するための断面図である。

符号の説明

１固体電解コンデンサ
２多孔質焼結体
３酸化皮膜層
４固体電解質層
５陽極ワイヤ
６カーボン層
７銀層
１０絶縁性撥水部材
２０，２０’ 貫通孔
２０ａ，２０ａ’ 貫通孔の上端
２０ｂ，２０ｂ’ 貫通孔の下端
２０ｃ貫通孔の中間部

Claims

陽極ワイヤを有する固体電解コンデンサにおいて、前記陽極ワイヤに嵌合する絶縁性撥水部材を備え、前記絶縁性撥水部材は、前記陽極ワイヤに挿通可能な貫通孔を有し、前記絶縁性撥水部材が前記貫通孔を介して前記陽極ワイヤに嵌合される際に、前記絶縁性撥水部材と前記陽極ワイヤとが、前記貫通孔の少なくとも上端と下端とで略線接触するように構成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
前記絶縁性撥水部材と前記陽極ワイヤとが、前記貫通孔の上端と下端との間の中間部でも略線接触するように構成されてい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。