JP2001118750A

JP2001118750A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2001118750A
Application number: JP29858999A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mizobata; 正俊溝端
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】陽極リードの長さによるパッケージ内の空間
の無駄をなくし、できるだけ体積の大きいコンデンサ素
子を小さいパッケージ内に内蔵し、容量などの電気的特
性を向上させることができる構造の固体電解コンデンサ
を提供する。【解決手段】弁作用金属の焼結体の一壁面からその焼
結体内に陽極リード１１の一端部が埋め込まれており、
その焼結体の外周壁に陰極１２が形成されることにより
コンデンサ素子１が形成されている。そして、陽極リー
ド１１および陰極１２が第１および第２の外部リード
２、３とそれぞれ電気的に接続され、その周囲がパッケ
ージ５により被覆されているが、本発明では、陽極リー
ド１１と第１の外部リード２との電気的接続が、抵抗溶
接ではなく、導電性接着剤によりなされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンタル粉末などの
弁作用金属の焼結体からなる固体電解コンデンサに関す
る。さらに詳しくは、パッケージをできるだけ小さくし
ながら大きなコンデンサ素子を内蔵し、容量を大きくす
るなどの電気的特性を向上させると共に、コンデンサ素
子の信頼性を向上させることができる構造の固体電解コ
ンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、図３に示
されるように、コンデンサ素子１の陽極リード１１が第
１の外部リード２と抵抗溶接などにより電気的に接続さ
れ、コンデンサ素子１の側壁に形成される陰極１２がＺ
曲げ加工された第２の外部リード３と接着剤６などによ
り接続され、その周囲が樹脂によりモールド成形されて
樹脂製パッケージ５で被覆されることにより形成されて
いる。各外部リード２、３は、モールドにより樹脂製パ
ッケージ５が形成された後にリードフレームから切断さ
れて分離され、フォーミングされることにより、図３に
示される構造に形成されている。なお、１３はテフロン
リングである。

【０００３】また、図４に示されるようにコンデンサ素
子１の陰極１２と第２の外部リード３との間にヒューズ
４を内蔵する構造のものもある。この構造も陽極リード
１１と第１の外部リード２との電気的接続は抵抗溶接に
より行われている。他の構造は図３と同様で、同じ部分
には同じ符号を付してその説明を省略する。

【０００４】前述のように、陽極リード１１と第１の外
部リード２との間を抵抗溶接により電気的に接続する
と、陽極リード１１は、たとえばタンタルワイヤなどか
らなり、溶接の信頼性を得るために、溶接部分の長さＤ
が少なくとも０.４ｍｍ程度は必要となる。また、抵抗
溶接の際に陽極リード１１の根元（焼結体に埋め込まれ
る部分）に外力が加わり、クラックが入ったり、剥離が
生じたりすることがあるため、陽極リード１１が焼結体
から突出する長さＢは、０.６５ｍｍ程度は必要とな
る。

【０００５】一方、近年の電子部品の軽薄短小化に伴
い、固体電界コンデンサでも非常にパッケージの小さい
ものが要求され、平均的なものとしても、パッケージの
外形寸法Ｃが、たとえば２ｍｍ程度に形成されており、
さらに小型のものも使用されている。この外形寸法に抑
えるためには、コンデンサ素子１の縦方向の長さ（高
さ）Ａを０.７ｍｍ程度にしかすることができず、コン
デンサ素子１の上面（陽極リード１１が挿入されている
面）と樹脂製パッケージ５の側面までの距離Ｅが０.８
ｍｍ程度以上、コンデンサ素子１の底面（陽極リード１
１が挿入される面と対向する面）と樹脂製パッケージ５
の側面との距離Ｆが０.３８ｍｍ程度であり、陰極側よ
り、陽極リード１１の長さによるパッケージ５内での空
間の占める割合が非常に大きくなっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
固体電解コンデンサの構造では、陽極リードの抵抗溶接
の信頼性を確保するためには、陽極リードの長さを短く
することができず、パッケージを小型にし、かつ、容量
（値）を大きくするなどの電気的特性を向上させるため
にコンデンサ素子の体積を大きくするという両方の要求
を満たすのが限界に達している。

【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、陽極リードの長さによるパッケージ内の空間
の無駄をなくし、できるだけ体積の大きいコンデンサ素
子を小さいパッケージ内に内蔵し、容量などの電気的特
性を向上させることができる構造の固体電解コンデンサ
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による固体電解コ
ンデンサは、弁作用金属粉末の焼結体の一側面から該焼
結体内に一端部が埋め込まれて形成される陽極リードお
よび前記焼結体の外周壁に形成される陰極を有するコン
デンサ素子と、前記陽極リードおよび陰極がそれぞれ電
気的に接続される第１および第２の外部リードと、前記
コンデンサ素子の周囲を被覆するパッケージとからな
り、前記陽極リードと第１の外部リードとの電気的接続
が導電性接着剤によりなされている。

【０００９】この構造にすることにより、陽極リードを
溶接しなくてもよいため、陽極リードに溶接しろや溶接
時の応力などの問題がなくなり、接着剤の厚さ分程度と
非常に短くすることができ、その分コンデンサ素子を長
くすることができる。その結果、コンデンサ素子の体積
を大きくすることができ、同じ粒径の金属粉末を用いれ
ば容量（値）を大きくすることができ、または粉末の粒
径を大きくすることにより、リーク電流を減らし、ま
た、等価直列抵抗（高周波における直列抵抗）を小さく
することができ、電気的特性を向上させることができ
る。

【００１０】具体的には、前記第１および第２の外部リ
ードが、リードフレームにより形成される板状リードか
らなり、前記第１の外部リードの先端部が前記陽極リー
ドの軸方向と直交する方向に折り曲げられ、前記陽極リ
ードの先端部が前記第１の外部リードの折り曲げられた
部分に突き当ての状態で、該折り曲げられた部分と前記
コンデンサ素子の陽極リードの根元に設けられるテフロ
ンリングとの間に前記導電性接着剤が充填されることに
より、前記陽極リードと前記第１の外部リードとが電気
的に接続されている。この構造にすることにより、外部
リードの折曲げ部によるスプリング性（折曲げ部が戻ろ
うとする力）により、陽極リードの先端部に外部リード
を押し付けることができ、接着剤による接続が容易にな
る。

【００１１】さらに、前記コンデンサ素子の陰極と電気
的に接続される第２の外部リードの先端部が、前記コン
デンサ素子の軸方向と直交する方向に折り曲げられ、前
記第１および第２の外部リードの折曲げ部の戻ろうとす
るスプリング性により前記コンデンサ素子を該素子の軸
方向の両端部側から挟みつける状態で前記コンデンサ素
子の底面と第２の外部リードの折曲げ部との間で導電性
接着剤により電気的接続される構造にすることにより、
折曲げ部によるスプリング性を有する外部リードにより
コンデンサ素子を挟みつけることができ、組立も容易に
なる。

【００１２】陰極側は元々パッケージ内でのスペースを
それほど占有していないので、前記コンデンサ素子の外
周壁と前記第２の外部リードとがヒューズを介して電気
的に接続される構造にすることもできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の固体電解コンデンサについて説明をする。本発明の
固体電解コンデンサは、図１に本発明の固体電解コンデ
ンサの一実施形態である断面説明図が示されるように、
弁作用金属の焼結体の一壁面からその焼結体内に陽極リ
ード１１の一端部が埋め込まれており、その焼結体の外
周壁に陰極１２が形成されることによりコンデンサ素子
１が形成されている。そして、陽極リード１１および陰
極１２が第１および第２の外部リード２、３とそれぞれ
電気的に接続され、その周囲がパッケージ５により被覆
されているが、本発明では、陽極リード１１と第１の外
部リード２との電気的接続が、抵抗溶接ではなく、導電
性接着剤６によりなされていることに特徴がある。

【００１４】図１に示される例では、第１および第２の
外部リード２、３は共にその先端部がコンデンサ素子１
の軸方向に対して直交する方向に折り曲げられており、
その折り曲げられた先端部分により、コンデンサ素子１
の陽極リード１１の先端とコンデンサ素子１の底面（陽
極リード１１が設けられる面と対向する面）とを挟みつ
ける構造になっている。すなわち、外部リード２、３
は、銅合金などからなる０.１ｍｍ程度の厚さの板状体
を打ち抜くことにより、各リードが連結したリードフレ
ームの状態で形成されており、その打ち抜く際に外部リ
ード２、３を少し長めに形成しておいて、打抜き後その
外部リード２、３の先端部を上方に折り曲げることによ
り形成されており、その折曲げ部の間隔を一定にするこ
とができると共に、リードフレームにより固定された外
部リード２、３の折曲げ部が戻ろうとするスプリング性
により、コンデンサ素子１をその間に挟みこむことがで
きる。

【００１５】接着剤６としては、従来の陰極１２側にヒ
ューズを介さないで、直接第２の外部リード３と接続す
る場合に使用されるものと同様に、銀ペーストなどの導
電性接着剤を使用することができる。この接着剤６は、
コンデンサ素子１側に塗布されていてもよいし、外部リ
ード２、３側に塗布されていてもよい。この場合、陽極
リード１１側の接着剤が余り多すぎると、テフロンリン
グ１３からはみ出して垂れ、陽極と陰極とを短絡するこ
とになる。すなわち、テフロンリング１３は絶縁性であ
るが、コンデンサ素子１の上面（テフロンリング１３か
らはみ出ている部分）は陰極になっているからである。
そのため、陽極リード１１側の接着剤６は、多すぎない
ように、かつ、充分な接着をできるようにする必要があ
る。ディスペンサなどにより接着剤を塗布することによ
り、正確な量の接着剤を塗布することができる。また、
テフロンリング１３をできるだけ大きくすることによ
り、コンデンサ素子１の上面への接着剤６のたれを防止
することができる。

【００１６】コンデンサ素子１は、タンタル、アルミニ
ウム、ニオブなどの弁作用金属の粉末が、その一側面に
陽極リード１１が埋め込まれるように角形に成形され、
焼結された後に陽極酸化により粉末の周囲にＴａ₂ Ｏ₅
などの酸化皮膜が形成され、焼結体の外周に二酸化マン
ガン層、グラファイト層、銀層などが形成されて陰極１
２が形成されている。焼結体の大きさは、たとえば底面
積が０.６ｍｍ×１ｍｍ程度で、高さ（図１のＡ寸法）
が１.３ｍｍ程度に形成される。すなわち従来は、その
高さＡが０.７ｍｍ程度のものであったが、本発明によ
り陽極リード１１を非常に短くすることができたため、
その分コンデンサ素子１の高さＡを長くすることができ
た。

【００１７】陽極リード１１の根元には、厚さが０.１
ｍｍ程度で直径が０.３〜０.８ｍｍ程度（種類によって
異なる）のテフロンリング１３が被せられ、後述する化
成処理などの液が陽極リード１１側に這い上がるのを防
止している。陽極リード１１は、化成処理や再化成処理
などのコンデンサ素子１の製造工程が終了した段階で、
上面からの長さＢ（テフロンリング１３の厚さを含んだ
距離）が０.１５ｍｍ程度の長さに切断される。なお、
テフロンリング１３の大きさは、コンデンサ素子の上面
の一辺と同じ直径くらいのできるだけ径の大きいものを
使用することが、前述のように接着剤６のコンデンサ素
子１の上面への垂れによるショート不良を防止しやすく
なるため好ましい。

【００１８】つぎに、この固体電解コンデンサの製法に
ついて説明をする。たとえばタンタル粉末を前述の大き
さに成形すると共にその一側面に、たとえば太さが０.
２ｍｍφ程度のタンタル線を埋め込んで真空中で焼結す
ることにより、陽極リード１１が一壁面（上面）に埋め
込まれた焼結体を形成する。そして、陽極リード１１の
付け根部分にテフロンリング１３を被せ、このコンデン
サ素子の陽極リード１１の先端部を、たとえばステンレ
ス板で形成した図示しないステンレスバーに数十個程度
溶接する。

【００１９】ついで、ステンレスバーに溶接された分を
まとめて、たとえばリン酸水溶液中に浸漬し、陽極リー
ド１１を陽極として陽極酸化をすることにより、タンタ
ル粉末の周囲にＴａ₂ Ｏ₅ からなる酸化物皮膜を形成す
る（化成処理）。その後、硝酸マンガン水溶液中に浸漬
し、二酸化マンガン層（図示せず）を焼結体の内部およ
びその外周面に形成すると共に、酸化皮膜の熱損傷を修
復するための再化成処理を行う。さらにその外表面にグ
ラファイト層（図示せず）を形成し、さらにその外表面
に銀層（図示せず）を形成することにより、その表面が
陰極１２とされたコンデンサ素子１が形成される。

【００２０】このように製造されたコンデンサ素子１を
１個づつステンレスバーから切り離し、陽極リード１１
の長さが、その上面（陽極リード１１が埋め込まれてい
る壁面）から０.１５ｍｍ程度になるように切断し、そ
の陽極リード１１の周囲、およびコンデンサ素子１の底
面（前述の上面に対向する面）にそれぞれ銀ペーストな
どの接着剤をディスペンサなどにより一定量塗布する。
そして、先端部が折り曲げられた外部リード２、３の間
隔を外力により広げた状態でコンデンサ素子１を挿入
し、外部リード２、３への外力を取り除くと、外部リー
ド２、３の先端部の折り曲げられた部分のスプリング性
によりコンデンサ素子１が保持される。

【００２１】そして、コンデンサ素子１が数十個分の外
部リード２、３の組が形成されたリードフレームの各リ
ード２、３間にコンデンサ素子１を装着した後、または
１個づつ連続的に装着しながら、そのままの状態でオー
ブン炉に入れて１５０〜２００℃程度に加熱することに
より、接着剤６が硬化し、コンデンサ素子１が外部リー
ド２、３間に接着固定されると共に、その陽極と陰極が
それぞれ外部リード２、３と電気的に接続される。

【００２２】このコンデンサ素子１が取り付けられたリ
ードフレームを、モールド金型の下型と上型の間にセッ
ティングし、モールド金型の空洞内に樹脂を流し込み、
硬化させることにより、図１に示されるような樹脂製の
パッケージ５が形成される。その後、リードフレームか
ら各リードを切断し、パッケージ５の底面側に折り曲げ
ることにより、図１に示される構造の固体電解コンデン
サが得られる。

【００２３】本発明によれば、陽極リードと第１の外部
リードとの電気的接続および固定を、導電性接着剤によ
り行っているため、コンデンサ素子の上面（陽極リード
が突っ込まれる面）から突出する陽極リードの長さＢを
従来の０.６５ｍｍ程度から０.１５ｍｍ程度に短くする
ことができた。そのため、コンデンサ素子の高さＡを
０.６ｍｍ程度長くして（第２の外部リード３の形状を
変えたことにより、さらに０.１ｍｍ程度長くでき
た）、１.３ｍｍ程度にしても、従来と同じパッケージ
の外形寸法（たとえばＣ＝２ｍｍ）で形成することがで
きた。

【００２４】その結果、底面積は従来と同じで、高さＡ
が０.７ｍｍから１.３ｍｍ程度になることにより、コン
デンサ素子の体積は約１.８５倍となり、焼結粉末とし
て同じものを使用すれば、容量（値）が約１.８５倍と
なる。また、容量を大きくする必要がなければ、焼結粉
末の粒径を大きくする（粒径を大きくすると容量が小さ
くなる）ことにより、等価直列抵抗が小さくなり、ま
た、粒子が大きくなることにより、粉末表面の結晶性酸
化膜が少なくなるため、リーク電流を減らすことがで
き、電気的特性を向上させることができる。さらにこれ
らの電気的特性を向上させなければ、従来のコンデンサ
素子のままで、パッケージを小型にすることができる。

【００２５】さらに本発明によれば、陽極リードを溶接
しないため、溶接時の応力が陽極リードの根元に加わる
ということもなく、陽極リード周辺でのクラックや剥が
れなどに伴う直列抵抗の増加やリーク電流の増加を防止
することができる。

【００２６】前述の例は、陰極と接続する第２の外部リ
ード３も、第１の外部リードと同じようにコンデンサ素
子１の軸方向と直角方向に折り曲げ、その折り曲げた部
分同士の間にコンデンサ素子１を挟みこんだ構造であっ
たが、このような構造にすれば、コンデンサ素子１を両
側から挟みこめるため、組立工程が容易になると共に、
Ｚ曲げ加工によりコンデンサ素子１の側面側（図１の上
側）にはリードが形成されないため、図１の上下方向
（底面積）にも素子を大きくすることができるため好ま
しい。しかし、陽極リード１１が導電性接着剤により接
着される構造であれば、外部リードの形状には限定され
ない。とくに、陰極側の第２の外部リード３は、従来の
ようなＺ曲げ加工を施したものでコンデンサ素子１を保
持するようにしてもよい。また、陰極側にヒューズを介
在させてもよい。

【００２７】図２は、コンデンサ素子１の陰極１２と第
２の外部リード３との間にヒューズ４を介在させた構造
である。第２の外部リード３の形状とヒューズ４が設け
られていることを除き、他の構造は図１に示される構造
と同じで、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省
略する。このような構造にすると、第２のリード３とコ
ンデンサ素子１の底面との間に空隙部を設ける必要があ
るため、図１に示される構造ほどコンデンサ素子１の高
さを大きくすることはできないが、ヒューズを内蔵した
高性能な固体電解コンデンサとなりながら、コンデンサ
素子１の高さ（図２のＡ寸法）が１.１ｍｍ程度とな
り、従来の０.７ｍｍより大幅に体積を増加させること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、パッケージ内に効率よ
くコンデンサ素子を内蔵させることができるため、同じ
外形寸法のパッケージ内に容量を大きくしたり、リーク
電流を減らした、電気的特性の向上した固体電解コンデ
ンサが得られる。また、電気的特性を変化させなけれ
ば、パッケージの外形寸法を小さくすることができ、最
近の電子機器における軽薄短小化の要求に応えることが
できる。

【００２９】さらに、本発明によれば、陽極リードを抵
抗溶接により固着していないため、抵抗溶接時の応力な
どが生ぜず、クラックなどに起因する不良や信頼性の低
下を防止し、その後の使用に対しても非常に信頼性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体電解コンデンサの一実施形態
の断面説明図である。

【図２】図１の変形例を示す断面説明図である。

【図３】従来の固体電解コンデンサの断面説明図であ
る。

【図４】従来の固体電解コンデンサの断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１コンデンサ素子２第１の外部リード３第２の外部リード５パッケージ１１陽極リード１２陰極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁作用金属粉末の焼結体の一壁面から該
焼結体内に一端部が埋め込まれて形成される陽極リード
および前記焼結体の外周壁に形成される陰極を有するコ
ンデンサ素子と、前記陽極リードおよび陰極がそれぞれ
電気的に接続される第１および第２の外部リードと、前
記コンデンサ素子の周囲を被覆するパッケージとからな
り、前記陽極リードと第１の外部リードとの電気的接続
が導電性接着剤によりなされてなる固体電解コンデン
サ。
【請求項２】前記第１および第２の外部リードが、リ
ードフレームにより形成される板状リードからなり、前
記第１の外部リードの先端部が前記陽極リードの軸方向
と直交する方向に折り曲げられ、前記陽極リードの先端
部が前記第１の外部リードの折り曲げられた部分に突き
当ての状態で、該折り曲げられた部分と前記コンデンサ
素子の陽極リードの根元に設けられるテフロンリングと
の間に前記導電性接着剤が充填されることにより、前記
陽極リードと前記第１の外部リードとが電気的に接続さ
れてなる請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】前記コンデンサ素子の陰極と電気的に接
続される第２の外部リードの先端部が、前記コンデンサ
素子の軸方向と直交する方向に折り曲げられ、前記第１
および第２の外部リードの折曲げ部の戻ろうとするスプ
リング性により前記コンデンサ素子を該素子の軸方向の
両端部側から挟みつける状態で前記コンデンサ素子の底
面と第２の外部リードの折曲げ部との間で導電性接着剤
により電気的接続されてなる請求項２記載の固体電解コ
ンデンサ。
【請求項４】前記コンデンサ素子の外周壁と前記第２
の外部リードとがヒューズを介して電気的に接続されて
なる請求項１または２記載の固体電解コンデンサ。