(57)【要約】【課題】容量素子の外部に接続された負荷が短絡した場合でも、周辺の回路を保護することができる三端子型容量素子、及び三端子型受動フィルタを提供することである。【解決手段】本発明にかかる三端子型容量素子は、第１の陽極電極１及び第２の陽極電極２と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体４を介して隔てた位置に配置された陰極電極３とを備えている。そして、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズ５が形成されている。第１の陽極電極１は第１の陽極リード６を用いて第１の陽極端子９に接続されている。また、第２の陽極電極２は第２の陽極リード７を用いて第２の陽極端子１０に接続されている。また、陰極電極３は陰極リード８を用いて陰極端子１１に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の陽極電極及び第２の陽極電極と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体を介して隔てた位置に配置された陰極電極と、を備え、
前記第１の陽極電極と前記第２の陽極電極との間にヒューズが形成されている、三端子型容量素子。
【請求項２】
前記第１の陽極電極と前記第２の陽極電極との間に前記ヒューズとして機能する狭窄部が形成されており、当該狭窄部は所定の値以上の電流が流れた場合に溶断する、請求項１に記載の三端子型容量素子。
【請求項３】
前記ヒューズは、所定の値以上の電流が流れた場合に溶断する金属線である、請求項１に記載の三端子型容量素子。
【請求項４】
前記第１の陽極電極と前記第２の陽極電極とが同一面に配置されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の三端子型容量素子。
【請求項５】
前記第１の陽極電極と接続された第１の陽極端子と、前記第２の陽極電極と接続された第２の陽極端子と、前記陰極電極と接続された陰極端子と、を更に備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の三端子型容量素子。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の三端子型容量素子と、
前記三端子型容量素子の第１の陽極電極と接続されたインダクタと、を有する三端子型受動フィルタ。
【請求項７】
前記インダクタと接続されたインダクタ端子と、前記第２の陽極電極と接続された第２の陽極端子と、前記陰極電極と接続された陰極端子と、を更に備える請求項６に記載の三端子型受動フィルタ。
【請求項８】
前記インダクタ端子と前記第２の陽極端子の面積が同一で、且つ、前記インダクタ端子と前記陰極端子と前記第２の陽極端子が前記陰極端子の中心点を中心に点対称に配置されている、請求項７に記載の三端子型受動フィルタ。
【請求項９】
前記インダクタは巻線が磁性体で封じ込められたインダクタである、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の三端子型受動フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三端子型容量素子、及び三端子型受動フィルタに関し、特にヒューズ機能を有する三端子型容量素子、及び三端子型受動フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に固体電解コンデンサは他の電解コンデンサに比べて体積比容量が大きく、その利便性から近年種々の電子回路に使用されている。また、保護回路としてヒューズ機能を内蔵している固体電解コンデンサも存在しており、万一、固体電解コンデンサ自身が故障しても、短絡電流によりコンデンサ素子が発熱したり、周辺の回路を構成する素子にダメージを与えたりすることを防止することができる。
【０００３】
図５は、特許文献１に開示されているヒューズ付き固体電解コンデンサを示す図である。図５（ａ）はヒューズ付き固体電解コンデンサの断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すヒューズ付き固体電解コンデンサの等化回路図である。図５（ａ）に示すように、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１０１、陽極リード１０２、陽極外部端子１０３、陰極層１０１ａ、導電性接着剤１０８、ヒューズ１０５、接続部１０４ａ、陰極外部端子１０４、弾性樹脂１０６、外装樹脂１０７を有する。
【０００４】
固体電解コンデンサ１０１に接続された陽極リード１０２の端部は、断面コの字状に折り曲げられた陽極外部端子１０３と接続されている。さらに、断面コの字状に折り曲げられた陰極外部端子１０４の端部の接続部１０４ａとヒューズ１０５の一端が接続されている。また、固体電解コンデンサ１０１の最外層の陰極層１０１ａとヒューズ１０５の他端が導電性接着剤１０８を用いて接続されている。そして、ヒューズ１０５をシリコン樹脂等の絶縁性を有する弾性樹脂１０６で被覆し、さらに陽極外部端子１０３、陰極外部端子１０４の一部を残して全体をエポキシ樹脂などの外装樹脂１０７で外装している。
【０００５】
図５（ｂ）の等化回路図に示すように、特許文献１にかかる固体電解コンデンサは陽極外部端子１０３と陰極外部端子１０４との間にヒューズ１０５が形成されているので、コンデンサ素子１０１自身が短絡した場合でも、短絡電流によりコンデンサ素子が発熱したり、周辺の回路を構成する素子にダメージを与えたりすることを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−１０５５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されているヒューズ付き固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ自身が短絡した場合には、図５（ｂ）に示すヒューズ１０５が機能する。しかし、固体電解コンデンサの外部に接続された負荷が短絡した場合は、固体電解コンデンサの内部には短絡電流が流れないので、図５（ｂ）に示すヒューズ１０５は機能しない。この場合は、電源電流が流れるプリント基板上にヒューズを別途設ける必要がある。
【０００８】
本発明の目的は容量素子の外部に接続された負荷が短絡した場合でも、周辺の回路を保護することができる三端子型容量素子、及び三端子型受動フィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる三端子型容量素子は、第１の陽極電極及び第２の陽極電極と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体を介して隔てた位置に配置された陰極電極と、を備えており、前記第１の陽極電極と前記第２の陽極電極との間にヒューズが形成されている。このような構成を有する本発明にかかる三端子型容量素子では、外部に接続された負荷が故障し短絡した場合、第１の陽極電極と第２の陽極電極との間に設けられたヒューズが発熱し溶断するので、周辺の回路を構成する素子を保護することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる三端子型受動フィルタは、第１の陽極電極及び第２の陽極電極と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体を介して隔てた位置に配置された陰極電極と、を備え、前記第１の陽極電極と前記第２の陽極電極との間にヒューズが形成されている三端子型容量素子と、前記三端子型容量素子の第１の陽極電極と接続されたインダクタと、を有する。このような構成を有する本発明にかかる三端子型受動フィルタでは、外部に接続された負荷が故障し短絡した場合、第１の陽極電極と第２の陽極電極との間に設けられたヒューズが発熱し溶断するので、周辺の回路を構成する素子を保護することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、容量素子の外部に接続された負荷が短絡した場合でも、周辺の回路を保護することができる三端子型容量素子、及び三端子型受動フィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかる三端子型容量素子を示す図である。（ａ）は三端子型容量素子の断面図である。（ｂ）は（ａ）に示す三端子型容量素子の等価回路図である。
【図２】三端子型容量素子の陽極電極のパターンを示す図である。（ａ）は一般的な陽極電極のパターンである。（ｂ）は実施の形態１にかかる陽極電極のパターンである。
【図３】実施の形態２にかかる三端子型受動フィルタを示す図である。（ａ）は三端子型受動フィルタの断面図である。（ｂ）は（ａ）に示す三端子型受動フィルタの等価回路図である。
【図４】実施の形態２にかかる三端子型受動フィルタを示す図である。（ａ）は三端子型受動フィルタの陽極端子、陰極端子、インダクタ端子の配置を示す図である。（ｂ）は（ａ）に示す三端子型受動フィルタの等価回路図である。
【図５】背景技術にかかるヒューズ付き固体電解コンデンサを示す図である。（ａ）はヒューズ付き固体電解コンデンサの断面図である。（ｂ）は（ａ）に示すヒューズ付き固体電解コンデンサの等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。
図１（ａ）は本実施の形態にかかる三端子型容量素子の断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）に示す三端子型容量素子の等価回路図である。
図１（ａ）に示す三端子型容量素子は、第１の陽極電極１及び第２の陽極電極２と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体４を介して隔てた位置に配置された陰極電極３とを備えている。そして、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズ５が形成されている。
【００１４】
第１の陽極電極１は第１の陽極リード６を用いて第１の陽極端子９に接続されている。また、第２の陽極電極２は第２の陽極リード７を用いて第２の陽極端子１０に接続されている。また、陰極電極３は陰極リード８を用いて陰極端子１１に接続されている。また、これらで構成される三端子型容量素子は、外装ケース１２に収納されている。
【００１５】
本実施の形態にかかる三端子型容量素子の一例であるアルミ電解コンデンサは、例えば次の方法で製造することができる。
まず、アルミニウム電極箔の表面積を拡大するために、アルミニウム電極箔の表面を電気化学的に粗面化（エッチング）する。次に、エッチング処理をしたアルミニウム電極箔に化成処理を施し、誘電体となるアルミ酸化皮膜を形成する。化成処理は化成液中でエッチング処理されたアルミニウム電極箔を陽極として電気分解（陽極酸化）することで行なわれる。ここで、化成処理がされたアルミニウム電極箔を陽極板とする。
【００１６】
次に、陽極板の表面に導電性高分子層の固体電解質層を形成する。そして、この固体電解質層を形成した陽極板に陰極引き出し層としてグラファイト層、銀ペースト層を順次形成し、三端子型容量素子を得る。外装ケースは、第１の陽極端子９、陰極端子１１、第２の陽極端子１０の３端子からなるリードフレーム上に熱可塑性樹脂をインサートモールドしたものを使用する。
【００１７】
三端子型容量素子はこの外装ケース１２内に収められ、陽極板にある第１の陽極電極１と第１の陽極端子９が第１の陽極リード６を用いて接続されている。また、陽極板にある第２の陽極電極２と第２の陽極端子１０が第２の陽極リード７を用いて接続されている。また、陰極電極（陰極引き出し層）３と陰極端子１１が陰極リード８を用いて接続されている。ここで、各電極と各端子の接続には例えば導電性ペーストを用いることができる。
そして、第１及び第２の陽極端子９、１０と陰極端子１１の外表面の一部が露呈するようにエポキシ樹脂で接着する。
【００１８】
本実施の形態にかかる三端子型容量素子は、図１（ｂ）の等価回路図に示すように、第１及び第２の陽極電極１、２と陰極電極３との間に誘電体が設けられているので容量素子として機能する。また、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズ５が設けられているので、第１の陽極端子９と第２の陽極端子１０との間に接続された負荷が短絡した場合でも、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間に大電流が流れることを防止することができ、周辺の回路を構成する素子を保護することができる。
【００１９】
図２は、三端子型容量素子の陽極電極のパターンを示す図である。図２（ａ）は一般的な陽極電極のパターンである。図２（ｂ）は本実施の形態にかかる陽極電極のパターンである。図２（ａ）に示すように、一般的な陽極電極のパターンは、電流が流れる方向と垂直な方向の幅がある一定の幅Ｌ１となっている。これに対して本実施の形態にかかる三端子型容量素子の陽極電極のパターンは、電流が流れる方向と垂直な方向の幅の一部が狭くなっている。つまり、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズとして機能する狭窄部５を有する。この狭窄部５の幅をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２の関係となっている。
【００２０】
これにより、例えば電源側の第１の陽極電極１から負荷側の第２の陽極端子２へ流れる電流が通常の負荷の電流量である１Ａ程度であれば定常的な三端子型容量素子として機能するが、負荷が短絡した場合は、例えば５Ａ以上の大電流が流れる。この場合は、ヒューズである狭窄部５に大電流が流れ発熱し、狭窄部５が溶断する。
【００２１】
なお、狭窄部５が溶断する電流量は、狭窄部５の幅Ｌ２や陽極電極の厚さを変えることで調整することができる。つまり、狭窄部５の断面積が小さくなるほど、狭窄部５は少ない電流量で溶断し、逆に狭窄部５の断面積が大きくなるほど狭窄部５は大きな電流量で溶断する。
【００２２】
また、本実施の形態では陽極電極に狭窄部５を形成することでヒューズを形成しているが、この方法以外に例えばヒューズ線を用いてヒューズを形成してもよい。この場合は、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２をヒューズ線で接続する。ヒューズ線を用いる場合は、ヒューズ線の断面積を変えることで溶断する電流量を調整することができる。
【００２３】
また、本実施の形態にかかる三端子型容量素子が接続される負荷としては、例えばＣＰＵ等であり、例えば数十から百ワット程度までの電力を消費するものとすることができる。また、本実施の形態では第１の陽極電極と第２の陽極電極が同一面に配置された例を用いて説明したが、第１の陽極電極と第２の陽極電極が異なる面に配置されていてもよい。  また、本実施の形態では例としてアルミ電解コンデンサについて説明したが、本発明はタンタル電解コンデンサ、ニオブ電解コンデンサ、酸化ニオブ電解コンデンサ等にも適用することができる。本発明は第１及び第２の陽極電極と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体を介して隔てた位置に配置された陰極電極と、を備える三端子型容量素子に広く適用することができる。
【００２４】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる三端子型容量素子では第１の陽極電極と第２の陽極電極の間にヒューズが形成されているので、容量素子の外部に接続された負荷が短絡した場合でも、周辺の回路を保護することができる三端子型容量素子を提供することが可能となる。
【００２５】
実施の形態２
以下、図面を参照して本発明の実施の形態２について説明する。
図３（ａ）は本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタの断面図である。また、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す三端子型受動フィルタの等価回路図である。
【００２６】
図３（ａ）に示す三端子型受動フィルタは、第１の陽極電極１及び第２の陽極電極２と、当該第１及び第２の陽極電極と誘電体４を介して隔てた位置に配置された陰極電極３とを備えた容量素子と、巻線１３が磁性体１４で封じ込められたインダクタ１５とを有する。そして、容量素子の第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズ５が形成されている。
【００２７】
巻線１３の一方の端部は第１の陽極電極１と接続されており、巻線１３の他方の端部はインダクタリード１７を介してインダクタ端子１６と接続されている。また、第２の陽極電極２は第２の陽極リード７を用いて第２の陽極端子１０に接続されている。また、陰極電極３は陰極リード８を用いて陰極端子１１に接続されている。また、これらで構成される三端子型受動フィルタは、外装ケース１２に収納されている。
【００２８】
本実施の形態にかかる三端子型受動素子は、図３（ｂ）の等価回路図に示すようにインダクタ端子１６と第１の陽極電極１との間にインダクタ１５を有し、また、第１及び第２の陽極電極１、２と陰極電極３との間に誘電体が設けられた容量素子を有するので、三端子型受動フィルタとして機能する。また、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズ５が設けられているので、インダクタ端子１６と第２の陽極端子１０との間に接続された負荷が短絡した場合でも、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間に大電流が流れることを防止することができ、周辺の回路を構成する素子を保護することができる。
【００２９】
また、本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタを構成する容量素子は実施の形態１で説明した三端子型容量素子と同様に、図２（ｂ）に示すような陽極電極のパターンを有する。つまり、本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタを構成する容量素子は、第１の陽極電極１と第２の陽極電極２との間にヒューズとして機能する狭窄部５を有する。この狭窄部５は例えば幅Ｌ２を有し、Ｌ１＞Ｌ２の関係となっている。
【００３０】
これにより、例えばインダクタンス側の第１の陽極電極１から負荷側の第２の陽極端子２へ流れる電流が通常の負荷の電流量である１Ａ程度であれば定常的な三端子型受動フィルタとして機能するが、負荷が短絡した場合は、例えば５Ａ以上の大電流が流れる。この場合は、ヒューズである狭窄部５に大電流が流れ発熱し、狭窄部５が溶断する。
【００３１】
なお、狭窄部５が溶断する電流量は、狭窄部５の幅Ｌ２や陽極電極の厚さを変えることで調整することができる。また、本実施の形態では陽極電極に狭窄部５を形成することでヒューズを形成しているが、この方法以外に例えばヒューズ線を用いてヒューズを形成してもよい。
また、本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタを構成する容量素子の製造方法等は、実施の形態１で説明した製造方法と同様である。
【００３２】
以上で説明したように、本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタでは第１の陽極電極と第２の陽極電極の間にヒューズが形成されているので、受動フィルタの外部に接続された負荷が短絡した場合でも、周辺の回路を保護することができる三端子型受動フィルタを提供することが可能となる。
【００３３】
一方、図４（ａ）は、本実施の形態にかかる三端子型受動フィルタの陽極端子１０、陰極端子１１、インダクタ端子１６の配置を示す図である。また、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す三端子型受動フィルタの等価回路図である。
本実施の形態において、インダクタ端子１６と第２の陽極端子１０の面積が同一で、インダクタ端子１６と第２の陽極端子１０と陰極端子１１が、陰極端子１１の中心点を中心として点対称に配列されている場合は、半回転することで２通りの実装方法が可能となり、フィルタ回路も２通りの選択が可能となる。
【００３４】
つまり、同一の基板パターンにおいて実装方向を半回転するだけで、インダクタ端子１６と第２の陽極端子１０の接続箇所を変えることができ、２通りのフィルタ回路構成（図３（ｂ）に示す回路構成と図４（ｂ）に示す回路構成）が可能となる。
【００３５】
以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明はパーソナルコンピュータやテレビ等のデジタル家電分野の回路に広く用いることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  第１の陽極電極
２  第２の陽極電極
３  陰極電極
４  誘電体
５  ヒューズ（狭窄部）
６  第１の陽極リード
７  第２の陽極リード
８  陰極リード
９  第１の陽極端子
１０  第２の陽極端子
１１  陰極端子
１２  外装ケース
１３  巻線
１４  磁性体
１５  インダクタ
１６  インダクタ端子
１７  インダクタリード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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