JP3535014B2 - 電解コンデンサ用電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁金属粉末の成形
体に弁金属からなるリードを取り付けた電解コンデンサ
用電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電源平滑回路の２次側やパーソ
ナルコンピュータのＣＰＵ周りなどに使用される電解コ
ンデンサ素子は、高周波に対応し、かつ大電流が流せる
ことが要求されている。

【０００３】図６は、従来の電解コンデンサ用電極を示
す。タンタル、アルミニウム、チタン、ニオブなどの弁
作用を有する金属粉末からなる成形体１に、弁金属から
なるリード線３が植立されて電解コンデンサ用電極４が
形成される。

【０００４】この電解コンデンサ用電極４の成形体１に
化成が行われて誘電体酸化皮膜が形成され、前記酸化皮
膜の上に固体電解質層および陰極電極層が形成される。
そして、陽極であるリード線３に外部陽極端子が接合さ
れ、前記陰極電極層に外部陰極端子が接合されて、エポ
キシ系粉末樹脂などにて陽極全体を覆うようにモールド
することにより電解コンデンサ素子が得られる。

【０００５】このような電解コンデンサ素子に大電流を
流すためには、リード線３と成形体１を構成する弁金属
粉末との接合面積（以下、「見掛表面積」と称す。）を
大きくする必要があることから、従来より見掛表面積を
増加させる方法が各種提案されている。

【０００６】例えば、実開昭５７−１３８３３０号公報
には、リード線３の成形体１への埋め込み部分を薄く偏
平加工する方法が提案されている。また、実開昭５８−
１８７１３６号公報では、単にリード線３を偏平にする
だけでなく、その埋め込み長さや偏平度合を限定して見
掛表面積を増加させる方法が開示されている。また、実
開昭５８−１８７１２９号公報にも、同様にリード線３
の埋め込み部分を偏平形状にし、その厚さを規定した方
法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電解コンデンサ素子では、リード線３を偏平化して
見掛表面積を増やしているものの、リード線３の偏平化
には強度などの問題から限界があり、焼結時の収縮によ
る凹凸が生じて超薄型高密度実装が実現できないという
問題があった。

【０００８】このような問題を解決するものとして、特
開昭６３−２８３０１２号公報には、リード線３を成形
体１の側面に溶接したのち偏平形状にする方法が提案さ
れているが、この方法は製造工程が煩雑であるという問
題があった。

【０００９】さらに、上記の電解コンデンサ素子は、見
掛表面積を大きくしてはいるものの、いずれも大電流を
流すのに十分な見掛表面積を有するものではないという
問題もあった。

【００１０】本発明は前記問題点を解決し、見掛表面積
が大きく大電流を流すことができ、しかも高周波特性に
優れた電解コンデンサ用電極を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電解コンデンサ
用電極は、弁金属粉末の成形体に弁金属からなるリード
として箔を取り付けた電解コンデンサ用電極であって、
前記リード箔は、その幅が略一定であり、前記成形体に
埋め込まれる部分と、前記成形体へ埋め込まれていない
部分との箔幅が略同一であるように、前記成形体に一部
が埋め込まれ、かつ前記リード箔の厚みは１００μｍ以
下である電解コンデンサ用電極である。

【００１２】この本発明によると、見掛表面積を大きく
して大電流が流せ、しかも高周波特性に優れた電解コン
デンサ用電極とすることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の電解コン
デンサ用電極は、弁金属粉末の成形体に弁金属からなる
リードとして箔を取り付けた電解コンデンサ用電極であ
って、前記リード箔は、その幅が略一定であり、前記成
形体に埋め込まれる部分と、前記成形体へ埋め込まれて
いない部分との箔幅が略同一であるように、前記成形体
に一部が埋め込まれ、かつ前記リード箔の厚みは１００
μｍ以下であることを特徴とする。

【００１４】この構成によると、成形体を構成する弁金
属の粉末とリードとの接合面積が増大するため、接合点
の抵抗が低減され、等価直列抵抗が低くなり、高周波特
性に優れ、かつ大リップル電流を流すことができる。さ
らに、前記接合面積が増大することで、リードと成形体
との接着強度を向上させることもできる。

【００１５】請求項２記載の電解コンデンサ用電極は、
請求項１において、弁金属の箔の表面に凹凸を形成し、
前記箔の成形体への接触部分の表面積が、凹凸を形成し
ない箔の成形体への接触部分の表面積の２倍以上になる
ように前記凹凸が形成されていることを特徴とする。

【００１６】この構成によると、上記効果をさらに高め
ることができる。請求項３記載の電解コンデンサ用電極
は、請求項１または請求項２において、弁金属の箔が、
貫通孔を有することを特徴とする。

【００１７】この構成によると、成形体を焼結する際に
成形体が収縮する力を箔が受けやすくなるため、弁金属
の粉末と箔との接合面積がさらに増大して低等価直列抵
抗となり、しかもリードと成形体との接着強度を高くす
ることができる。

【００１８】以下、本発明の各実施の形態について、図
１〜図５を用いて説明する。なお、上記従来例を示す図
１と同様をなすものについては、同一の符号を付けて説
明する。

【００１９】（実施の形態１）図１〜図３は、本発明の
（実施の形態１）の電解コンデンサ用電極を示す。図１
に示す電解コンデンサ用電極は、上記従来例を示す図６
とほぼ同様の構成であるが、この（実施の形態１）で
は、従来は線状であったリード線３を箔形状として見掛
表面積を大きくした点で異なる。

【００２０】具体的には、弁金属としてタンタル粉末を
用い、このタンタル粉末を成形加工し、同じくタンタル
からなる箔２とともに真空焼結して電解コンデンサ用電
極４を形成する。

【００２１】そして、この電解コンデンサ用電極４に、
上記従来例と同様に酸化皮膜および電解質層を形成した
後、陰極引出電極を設ける。その後、陽極である箔２に
外部陽極端子を接合し、前記陰極電極層に外部陰極端子
を接合して、エポキシ系粉末樹脂などにて陽極全体を覆
うようにモールドして電解コンデンサ素子とする。

【００２２】このように、陽極リードの形状を線状では
なく箔２とすることで、陽極であるタンタル微粉末とリ
ードの接触面積すなわち見掛表面積が増大して、得られ
る電解コンデンサ素子は、等価直列抵抗が低減し、高周
波特性に優れたものとなる。

【００２３】また、箔２を用いることで見掛表面積を増
大させ、かつ静電容量としては損失となる埋没体積を小
さくさせることができるため、静電容量を大きくとるこ
とも可能である。

【００２４】また、見掛表面積を大きくするためには、
箔２の厚さや幅、埋め込み長さを調整するだけでなく、
箔２の表面を研磨または電気的エッチングによって増大
させてもよい。

【００２５】また、箔２を用いることでより薄型の成形
体１が作成できることから必然的に電解コンデンサ用電
極４も薄型となり、小型で大容量の電解コンデンサ素子
が得られる。

【００２６】以下にこの（実施の形態１）の具体例を示
す。見掛表面積と、等価直列抵抗およびリップル発熱温
度との関係を調べるために、以下の実施例１〜５および
比較例１を行った。

【００２７】実施例１弁金属として４００００μＦ・Ｖ
／ｇのタンタル粉末を用い、このタンタル粉末を１．７
ｍｍ×３．５ｍｍ×６．４ｍｍの大きさに成形加工し、
成形体１を得た。

【００２８】また、箔２としては、同じくタンタルから
なる、厚み２００μｍ、幅０．３ｍｍの箔２を用い、成
形体１への埋め込み部の深さを４ｍｍとして、成形体１
とともに１４５０℃で真空焼結して、電解コンデンサ用
電極４を得た。

【００２９】そして、電解コンデンサ素子として評価す
るために、この電解コンデンサ用電極４の成形体１に８
５℃のリン酸溶液中で印加電圧３０Ｖで化成を行い酸化
皮膜を形成した。さらに、電解質として二酸化マンガン
を形成した後、カーボン層、銀導電性樹脂層からなる陰
極引出電極を設けた。

【００３０】その後、箔２には外部陽極端子を接合し、
前記陰極引出電極には外部陰極端子を接合して、樹脂で
モールドして電解コンデンサ素子を作製した。この電解
コンデンサ素子を用いて、１００ｋＨｚの等価直列抵抗
とリップル発熱温度とを測定した。

【００３１】なお、リップル発熱温度は次のように測定
した。すなわち、電解コンデンサ素子の外部陽極及び外
部陰極端子に１００ｋＨｚの正弦波にバイアスを重畳し
たものをリップルとして印加する。リップル電流は１０
００ｍＡＰ−Ｐが電解コンデンサ素子に流れるようにア
ンプ出力を調整してそのリップル発熱温度を測定した。

【００３２】得られた電解コンデンサ素子の等価直列抵
抗およびリップル発熱温度を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例２〜５ 見掛表面積が電解コンデンサ素子に与える影響を調べる
ために、箔２の成形体１への埋め込み深さは４ｍｍに固
定したまま、箔２の厚さおよび幅を表１に示すように変
化させて、成形体１に埋め込まれたリード部の体積が上
記実施例１とほぼ同様になるようにした。

【００３５】そしてそれ以外は上記実施例１と同様にし
て電解コンデンサ素子を作成し、電解コンデンサ素子の
等価直列抵抗およびリップル発熱温度を測定した。得ら
れた測定結果を表１に示す。

【００３６】比較例１ リードとして、上記実施例１〜５とは異なり、断面積が
円状であり径が２８０μｍのリード線３を用いた。

【００３７】なお、リード線３の埋め込み部の深さは４
ｍｍとして、得られる電極の静電容量が上記実施例１〜
５とほぼ等しくなるようにした。

【００３８】実施例１と比較例１とを比較すると、どち
らも陽極リードの見掛表面積がほぼ同じため、等価直列
抵抗およびリップル発熱温度が同じ程度となっている。
しかし、実施例２〜５に示すように、箔２の厚みを２０
０μｍよりも小さくして、箔２の幅を広くし、見掛表面
積を大きくしていくにつれて、陽極であるタンタル微粉
末とリードとの接触面積が増大することから、得られる
電解コンデンサ素子は等価直列抵抗が低減し、高周波特
性の優れたものとなる。

【００３９】また、リップル発熱の温度上昇も低減でき
ることから、同一温度上昇範囲における許容リップル電
流量が増加した優れた電解コンデンサ素子を得ることが
できる。

【００４０】なお、上記（実施の形態１）では、陽極リ
ードとしての箔２を図１に示すように成形体１の内部に
埋め込んだが、本発明はこれに限定されるものではな
く、リード線３を用いた場合よりも見掛表面積が大きけ
れば、図２に示すように箔２を成形体１の表面に取り付
ける、あるいは図３に示すように箔２を成形体１に埋め
込みその一部を露出させてもよい。

【００４１】また、箔２の表面に研磨あるいは電子的エ
ッチングを施して凹凸を形成し、見掛表面積を増大させ
る場合には、上記実施例１〜５より明らかなように、凹
凸を形成する前の箔２の見掛表面積の２倍以上になるよ
うに凹凸を形成すると、等価直列抵抗値の低下やリップ
ル発熱温度の低下の実現により効果的となる。

【００４２】また、実施例１〜５および比較例１から明
らかなように、より大きな効果が得られたのは箔２の厚
みが１００μｍ以下の場合であった。

【００４３】（実施の形態２）上記（実施の形態１）に
おける実施例１〜５および比較例１では、見掛表面積の
等価直列抵抗およびリップル発熱温度に与える影響を調
べたが、この（実施の形態１）では、以下の実施例６〜
８および比較例２において、見掛表面積の高周波特性に
与える影響を調べた。

【００４４】実施例６〜８ 箔２として厚み５０μｍのものを用い、埋設部の体積が
同じになるようにその幅と成形体１への埋没深さを表２
に示すように変化させた。そして、それ以外は上記実施
例１と同様にして電解コンデンサ素子を作製した。

【００４５】

【表２】

【００４６】得られた電解コンデンサ素子のインピーダ
ンスの１００Ｈｚ〜４０ＭＨｚでの変化を図４に示す。

【００４７】比較例２ 比較例１と同様のリード線３を用いて、上記実施例６〜
８とほぼ同等の容量が得られるように成形体１にリード
線３を埋め込んだ。そしてそれ以外は実施例１と同様に
して電解コンデンサ素子を作製した。

【００４８】得られた電解コンデンサ素子のインピーダ
ンスの１００Ｈｚ〜４０ＭＨｚでの変化を図４に示す。

【００４９】図４に示すように、１００Ｈｚ〜３００，
０００Ｈｚの間では実施例６〜８および比較例２のイン
ピーダンスに差はないが、３００，０００Ｈｚを超えた
高周波数領域では、実施例６〜８は比較例２に比べイン
ピーダンスが小さくなり、良好な高周波数特性が得られ
た。

【００５０】これは、実施例６〜８の陽極リードが、断
面が円のリード線３ではなく断面が四角形の箔２である
ため、断面積が大きくなり共振周波数において低等価直
列抵抗となり、また箔２の幅が広くなることで低等価直
列誘導となったためと考えられる。

【００５１】（実施の形態３）図５は、本発明の（実施
の形態３）を示す。上記（実施の形態１）における図１
に示す電解コンデンサ用電極４とほぼ同様の構成である
が、この（実施の形態３）では、箔２の成形体１への埋
設部に複数の貫通孔５を設けた点で異なる。

【００５２】このように箔２に貫通孔５を設けること
で、見掛表面積はほぼ同じものであっても、成形体１と
箔２とを真空焼結する際に成形体１が収縮する力（矢印
ＡおよびＢ方向）を箔２が受けやすくなり、接合面積が
大きくなり低等価直列抵抗で高強度の電解コンデンサ素
子が得られる。

【００５３】以下にこの（実施の形態３）の具体例を示
す。

【００５４】実施例９ 厚み５０μｍ、幅１．２ｍｍ、埋め込み深さ４ｍｍの箔
２に、径０．２ｍｍの貫通孔を２０孔設けた。そしてそ
れ以外は実施例１と同様にして、電解コンデンサ素子を
作製した。

【００５５】得られた電解コンデンサ素子の１００ｋＨ
ｚにおける等価直列抵抗および比較例３と実施例９とを
比較したときの強度比を表３に示す。

【００５６】

【表３】

【００５７】比較例３ 厚み５０μｍ、幅１．２ｍｍ、埋め込み深さ４ｍｍの貫
通孔５のない箔２を用いた。そしてそれ以外は実施例１
と同様にして電解コンデンサ素子を作製した。

【００５８】得られた電解コンデンサ素子の１００ｋＨ
ｚにおける等価直列抵抗および強度比を表３に示す。

【００５９】実施例９と比較例３とは、見掛表面積はほ
ぼ等しいものの、実施例９は、真空焼結の際に成形体１
が収縮する力を箔２が受けやすくなり、粉末と箔２の接
合面積が増えるため、低等価直列抵抗となり、また、高
強度のものが得られた。

【００６０】なお、上記（実施の形態３）では、箔２に
複数の貫通孔５を設けたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、上記（実施の形態１）で述べたように箔
２の表面にエッチングなどにより凹凸を形成し、この凹
凸を有する箔２に複数の貫通孔５を形成してもよい。

【００６１】また、上記（実施の形態１）〜（実施の形
態３）では、弁金属としてタンタルを用いたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、タンタル以外の弁金
属を用いても同様の効果が得られる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明の電解コンデンサ
用電極によれば、リード箔は、その幅が略一定であり、
成形体に埋め込まれる部分と、成形体へ埋め込まれてい
ない部分との箔幅が略同一であるように、成形体に一部
が埋め込まれ、かつリード箔の厚みは１００μｍ以下と
することにより、成形体を構成する弁金属の粉末とリー
ドとの接合面積が増大するため、接合点の抵抗が低減さ
れ、等価直列抵抗が低くなり、高周波特性に優れ、かつ
大リップル電流を流すことができる電解コンデンサ用電
極が得られる。

【００６３】また、リードと成形体との接合面積が増大
することで、リードと成形体との接着強度を向上させる
こともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（実施の形態１）における電解コンデンサ用電
極の構成を示す斜視図

【図２】（実施の形態１）における別の電解コンデンサ
用電極の構成を示す斜視図

【図３】（実施の形態１）における別の電解コンデンサ
用電極の構成を示す斜視図

【図４】（実施の形態２）におけるインピーダンスの周
波数特性を示すグラフ

【図５】（実施の形態３）における電解コンデンサ用電
極の構成を示す断面図

【図６】従来の電解コンデンサ用電極の構成を示す斜視
図

【符号の説明】

１ 成形体 ２ 箔 ３ リード線 ４ 電解コンデンサ用電極 ５ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚橋 正和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 西 武志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 廣田 潔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 渡辺 郁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 喜多 広志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 樋口 吉浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 増田 洋二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−97009（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−275290（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−188936（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁金属粉末の成形体に弁金属からなるリ
   ードとして箔を取り付けた電解コンデンサ用電極であっ
   て、 前記リード箔は、その幅が略一定であり、前記成形体に
   埋め込まれる部分と、前記成形体へ埋め込まれていない
   部分との箔幅が略同一であるように、前記成形体に一部
   が埋め込まれ、かつ前記リード箔の厚みは１００μｍ以
   下である電解コンデンサ用電極。
2. 【請求項２】 弁金属の箔の表面に凹凸を形成し、前記
   箔の成形体への接触部分の表面積が、凹凸を形成しない
   箔の成形体への接触部分の表面積の２倍以上になるよう
   に前記凹凸が形成されている請求項１記載の電解コンデ
   ンサ用電極。
3. 【請求項３】 弁金属の箔が、貫通孔を有する請求項１
   または請求項２記載の電解コンデンサ用電極。