JP2002025858A - 固体電解コンデンサおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 陰極および陽極リードを接続する部分を同一
平面に形成しながら、直接陰極および陽極リードを接触
させて固定することができる構造の固体電解コンデンサ
およびその信頼性を向上させるこができる製法を提供す
る。 【解決手段】 金属粉末焼結体の一壁面のほぼ中央部に
陽極リード１１の一端部が埋設され、その焼結体の外周
部に陰極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。この陽極リード１１の先端部（他端
部）が焼結体の中心部から焼結体の側面の位置に端部を
有するようにフォーミングされている。そして、リード
フレームからなり、並置して設けられる板状の第１およ
び第２のリード２、３上などにコンデンサ素子１のフォ
ーミングされた陽極リード１１および陰極１２がそれぞ
れ直接載置され、導電性接着剤などにより陽極リード１
１および陰極１２がそれぞれ第１および第２のリードに
電気的に接続されている。

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およ
びその製法に関する。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、容量値を大きくするなどの電気的特性を向上させる
ことができると共に、製造工程が簡単で、かつ、陽極リ
ードの接続の信頼性を向上させることができる固体電解
コンデンサおよびその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、図５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がヒ
ューズ４を介して、または直接第２の外部リード３とそ
れぞれ電気的に接続され、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。第１および第２の外部リード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５に示される構造に形成されて
いる。

【０００３】この構造では、リードフレームを用いて製
造することができるため、非常に安価に製造することが
できるという利点がある。しかし、コンデンサ素子１の
上下両面側にパッケージ５で被覆するスペースを必要と
するため、パッケージの外形寸法に対するコンデンサ素
子１の割合を充分に大きくすることができない。とくに
近年では、電子部品の軽薄短小化に伴い、固体電解コン
デンサでも非常にパッケージの小さいものが要求される
と共に、容量値の増大化など、特性面の向上が要求され
ている。容量値の増大化などの特性面の向上を図るため
には、コンデンサ素子の大きさを大きくしなければなら
ないが、パッケージの小形化と相容れない。

【０００４】パッケージの外形を小さくしながら、コン
デンサ素子を大きくすることができる構造として、たと
えば特開平８−１４８３８６号公報には、図６に示され
るような構造の固体電解コンデンサが開示されている。
すなわち、図６に示される構造では、絶縁性の基板２１
の裏面に外部電極２２、２３が形成され、絶縁性基板２
１のスルーホール内の導電部材２４を介して上面側の内
部電極２２ａ、２３ａに接続されるように、コンデンサ
素子１の外周部が基板２１の低い部分２１ｂに固着さ
れ、陽極リード１１は絶縁性基板２１の段差により高く
された部分２１ａの表面の内部電極２３ａに接続される
ことにより形成されている。そして、その上面側がケー
ス５により被覆される構造になっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のような絶縁性基
板を用いた構造では、パッケージの占める部分は最小限
に減らすことができ、外形寸法に対するコンデンサ素子
の割合を大きくすることができるが、陽極リードの位置
がコンデンサ素子のほぼ中央部に埋め込まれているた
め、陰極面である焼結体の外周壁の位置と異なり、図６
に示されるように、基板の厚さを陽極リード接続部分で
は厚くし、陰極接続部分では薄くして、基板に段差を設
けなければならない。このような段差を有する基板を形
成するには、非常に高価になると共に、その裏面側に設
けられる外部電極と電気的に接続するため、スルーホー
ルを設けなければならないが、厚い部分にスルーホール
を設けて導電部材を埋め込むとさらに高価になるという
問題がある。一方、基板に段差を設けないと、陽極リー
ドが基板表面から高い位置にあり、別の導電性部材を介
さないと基板上の電極と電気的に接続することができな
いという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、陰極および陽極リードを接続する部
分を同一平面に形成しながら、直接陰極および陽極リー
ドを接触させて固定す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。

【０００７】本発明の他の目的は、前述の構造にする場
合に、陽極リードと焼結体の接合部などの酸化皮膜にク
ラックなどが生じ難く、信頼性を向上させることができ
る固体電解コンデンサの製法を提供することにある。

【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、金属粉末焼結体の一壁面のほぼ中央部に陽
極リードの一端部が埋設され、該焼結体の外周部に陰極
が形成されるコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の陽
極リードおよび陰極がそれぞれ電気的に接続される、フ
レーム状に並置して設けられる板状の第１および第２の
リード、または第１および第２の電極を有する絶縁性基
板と、前記コンデンサ素子の周囲を被覆する被覆層とか
らなり、前記陽極リードの他端部が前記焼結体の中心部
から該焼結体の側面近傍の位置に端部を有するようにフ
ォーミングされ、前記第１のリードまたは前記第１の電
極に直接接触させて固定されている。ここに電極とは、
絶縁性基板裏面などに設けられ、回路基板などに実装す
るための外部電極と電気的に接続して基板表面に設けら
れる内部電極などを意味する。

【０００９】この構造にすることにより、コンデンサ素
子の陽極リードが焼結体の中心部から導出され、焼結体
の外周部である陰極部を直接平坦面上に載置しても、陽
極リードがフォーミングされて、その先端部（他端部）
が焼結体の外周壁部分とほぼ同じ位置になるように形成
されているため、陽極リードも平坦面の絶縁基板上また
は平坦な第１および第２のリード上で直接接触させるこ
とができる。その結果、導電性接着剤などにより接着す
ることにより、電気的に接続しながら、固定をすること
ができる。

【００１０】本発明による固体電解コンデンサの製法
は、（ａ）金属粉末からなる成形体の一壁面に陽極リー
ドの一端部を埋め込み焼結することにより、焼結体を複
数個形成し、（ｂ）前記焼結体のそれぞれの前記陽極リ
ード他端部を板状体に並べて溶接した後に、該焼結体部
を金型で保持しながら、該焼結体の近傍で前記陽極リー
ドが前記焼結体の側壁近傍に沿って延びるように該陽極
リードをフォーミングし、（ｃ）前記焼結体の金属粉末
表面に酸化皮膜を形成すると共に、二酸化マンガン層を
形成し、外周部に陰極を設けることによりコンデンサ素
子を形成し、（ｄ）前記フォーミングされた陽極リード
を前記焼結体の側壁近傍に沿う部分で切断し、（ｅ）リ
ードフレームからなる第１および第２のリード、または
絶縁性基板に設けられる第１および第２の電極に、前記
コンデンサ素子の陽極リードのフォーミングされた部分
および前記外周部の陰極を直接接触させて固定すること
を特徴とする。

【００１１】この方法を用いることにより、酸化皮膜を
形成する前に陽極リードのフォーミングを行っているた
め、陽極リードのフォーミングによる外力で酸化皮膜に
クラックや剥れなどが生じることがない。しかも、焼結
体を金型で保持しながらフォーミングしているため、Ｔ
ａなどからなり、堅い陽極リードを曲げる場合でも、陽
極リードが焼結体から剥れたり抜け出ることがない。そ
の結果、コンデンサの特性に影響を与えることなく、信
頼性の高い固体電解コンデンサが得られる。

【００１２】

【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およびその製法について説明を
する。本発明による固体電解コンデンサは、図１に本発
明による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、金属粉末焼結体の一壁面のほぼ
中央部に陽極リード１１の一端部が埋設され、その焼結
体の外周部に陰極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、図１に示されるよ
うに、陽極リード１１の先端部（他端部）が焼結体の中
心部から焼結体の側面の位置に端部を有するようにフォ
ーミングされている。

【００１３】図１に示される例では、リードフレームか
らなり、並置して設けられる板状の第１および第２のリ
ード２、３上にコンデンサ素子１のフォーミングされた
陽極リード１１および陰極１２がそれぞれ直接載置さ
れ、図示しない導電性接着剤などにより陽極リード１１
および陰極１２がそれぞれ第１および第２のリードに電
気的に接続されている。すなわち、焼結体の側面（陰極
１２）とその側面側にフォーミングされた部分が第２お
よび第１のリード３、２上に載り、平らに保持される。
そのため、第２のリード３部分が短く、陰極１２部分が
完全に第２のリード３上に載らなくても、陽極リード側
が傾くこともなく、安定に保持される。そして、その上
面側には樹脂が塗布されることによりパッケージ５が形
成されている。

【００１４】第１リード２および第２リード３は、従来
のリードフレームを用いたリードと同様に銅を９０％以
上含む銅合金または４２合金などからなる０.０５〜０.
３ｍｍ程度の厚さの板状体を打ち抜いたり、エッチング
により形成され、各第１リード２および第２リード３が
相互に対向すると共に連結されたリードフレームの状態
で形成されている。すなわち、図２に示されるように、
板状体３０に第１リード２および第２リード３の間隔分
の溝３１を打抜きまたはエッチングにより形成すること
により形成されている。図２において、Ｐ１、Ｐ２…が
それぞれ１個のコンデンサ分で、図２に示されるよう
に、１枚の板状体（リードフレーム）３０で多数個分形
成され、樹脂製パッケージ５がリードフレーム上に一面
に形成された後に、各素子の境界部で切断されることに
より各固体電解コンデンサが形成される。なお、板状体
３０の端部の溝３２は、切断分離される固体電解コンデ
ンサの端部の切断位置を示しているもので、なくても構
わない。

【００１５】コンデンサ素子１は、陽極リード１１のフ
ォーミングを除き、従来の素子と同じ構造で、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、
その一壁面に陽極リード１１が埋め込まれた角形などの
形状に成形され、陽極酸化により粉末の周囲にＴａ₂Ｏ₅
などの酸化皮膜や二酸化マンガン層が形成され、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１２が形成されている。この酸化皮膜
の形成や二酸化マンガン層の形成は、図３に示されるよ
うに、ステンレスバー４１と呼ばれる板状体に長めに切
断された陽極リード１１の先端部（他端部）を溶接など
により固定し、数十個分まとめて処理液に浸漬すること
により形成される。

【００１６】このステンレスバー４１に溶接した状態
（図３（ａ）参照）で、焼結体部を金型などにより保持
し、陽極リード１１をクランク状にフォーミングする
（図３（ｂ）参照）ことにより、焼結体の中心部から導
出される陽極リード１１が焼結体の側壁に沿って延びる
ように形成されている。このように、酸化皮膜を形成す
る前に、焼結体を金型などにより保持しながらフォーミ
ングすることにより、陽極リードが焼結体から剥れるな
どの不具合は発生しない。焼結体の大きさは、従来構造
と同様で、たとえば底面積が０.３ｍｍ四方から数ｍｍ
四方程度に形成される。なお、１３はテフロン（登録商
標）リングで前述の二酸化マンガン層形成の際に浸漬す
る溶液が陽極リード１１と接触してショートしないよう
にするためのものである。このコンデンサ素子１の焼結
体部の外周が陰極１２とされ、前述のリードフレームか
らなる第２リード３上に銀ペーストなどの導電性接着剤
により固定される。

【００１７】樹脂製パッケージ５は、コンデンサ素子１
がマウントされて組み立てられた状態で、黒い液状の樹
脂などを印刷などにより塗布し、固化させることにより
形成される。すなわち、図５に示される従来構造のよう
に射出成形で形成するのではなく、その量も少ないた
め、ただ塗布して固化するだけで形成される。この場
合、板状体３０の溝３１から樹脂などが流出しないよう
に板状体３０の裏面にテープなどを貼着してから真空状
態で樹脂のコーティングをすることにより狭いところに
も充填される。

【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壁面に、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１の陽極リード１１の先端部を、図３に示される
ように、たとえばステンレス板で形成したステンレスバ
ー４１に数十個程度溶接する。

【００１９】ついで、焼結体部分を、その焼結体の大き
さに合せた空洞部を有する金型で挟み、同時にその金型
で陽極リード１１を焼結体のすぐ上で、焼結体の中心部
から伸びる陽極リード１１が焼結体の側面から延びるよ
うにクランク形状にフォーミングする。

【００２０】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Ｔａ₂Ｏ₅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。この際、酸化物皮膜が部分的
に破壊されるため、再度酸化物皮膜の形成工程と二酸化
マンガン層の形成工程を数回繰り返す（再化成処理）。
この硝酸マンガン水溶液が陽極リード１１に上らないよ
うにテフロンリング１３が設けられている。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。

【００２１】このように製造されたコンデンサ素子１
を、前述のクランク状にフォーミングされた部分に所定
の長さを有するように１個づつステンレスバーから切り
離し（図３のＣ部参照）、リードフレームの第２リード
３上にコンデンサ素子１の側壁部（陰極１２）を図示し
ない導電性接着剤により接着する。この際、フォーミン
グされた陽極リード１１の先端部も第１のリード２上に
載置され、図示しない導電性接着剤により接着する。な
お、陽極リードを切断した後、その先端部を潰すことに
より表面の酸化膜が除去されると共に、平坦部となり、
より一層接着の安定性が増す。

【００２２】このコンデンサ素子１が取り付けられたリ
ードフレーム上に印刷などにより樹脂をコーティングし
て、コンデンサ素子１部分を被覆し、パッケージ５を形
成する。その後、全面にパッケージが形成されたリード
フレームを切断することにより、図１（ａ）に示される
構造の固体電解コンデンサが得られる。なお、リードフ
レームの状態でハンダメッキをしておくことにより、そ
のままプリント基板などに組み込むことができる。

【００２３】図４は、リードフレームではなく、絶縁基
板を用いた場合の本発明による陽極リード側の接続構造
の例を示す、図１と同様の説明図である。すなわち、図
４において、たとえばガラスエポキシやポリイミドなど
からなる絶縁基板２１の裏面の両端部に第１の外部電極
２２および第２の外部電極２３が形成され、絶縁基板２
１に設けられるスルーホール内の導電部材２４を介し
て、それぞれ上面側の第１および第２の内部電極２２
ａ、２３ａに接続されている。そして、第２の内部電極
２３ａ上にコンデンサ素子１の外周壁が図示しない導電
性接着剤により接着されている。そして、前述のように
フォーミングされた陽極リード１１の先端部が同様に第
１の内部電極２２ａ上に図示しない導電性接着剤により
接着されている。そして、その周囲にパッケージ５が被
されている。なお、このパッケージ５は、前述の例と同
様に樹脂の塗布により形成することもできる。

【００２４】本発明によれば、リードフレームまたは絶
縁基板上に直接コンデンサ素子を接着することにより、
コンデンサ素子とパッケージとの間隔を、非常に薄く形
成しながら、陽極リードもその先端部がコンデンサ素子
の側壁とほぼ同じ位置にくるようにフォーミングされて
いるため、同一平面に形成された第１および第２のリー
ド、または絶縁性基板上の第１および第２の電極上に直
接導電性接着剤により電気的接続と固定をすることがで
きる。その結果、リードフレームまたは絶縁基板も平板
状ですみ、段差を有する基板を用いなくてもよく、非常
に安価に製造することができる。しかも、リードフレー
ムを用いて第２リード３の長さが焼結体の長さの半分以
下であっても、陽極リード１１が突っ支い棒となり、組
立の際に傾くこともなく、非常に製造が容易になる。

【００２５】また、前述の製法によれば、陽極リードを
フォーミングするのに、焼結体を形成した後に行ってい
るため、酸化皮膜の形成前であり、コンデンサの特性に
とくに影響の激しい酸化皮膜に欠陥を生じさせることが
ない。さらに、焼結体を金型により保持しながら陽極リ
ードのフォーミングを行うことにより、陽極リードが堅
くて加工し難い材料であっても、焼結体に欠陥を生じさ
せることなく、フォーミングを行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、段差を有しない平坦な
絶縁性基板やリードフレーム上に直接陰極部を載置しな
がら、陽極リードもその接続部が直接リードまたは電極
上に載置されるため、非常に安価に製造することができ
る。しかも、小さなパッケージで大きなコンデンサ素子
を内蔵することができ、容量値を大きくしたり、リーク
電流を減少させることができ、非常に高性能な固体電解
コンデンサが得られる。

【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の固体電解コンデンサの一製造工程のリー
ドフレームを示す説明図である。

【図３】図１の陽極リードをフォーミングする際の工程
図の説明図である。

【図４】本発明による固体電解コンデンサの他の実施形
態を示す断面説明図である。

【図５】従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面説
明図である。

【図６】従来における固体電解コンデンサの他の例を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１ コンデンサ素子 ２ 第１のリード ３ 第２のリード ５ 被覆層（パッケージ） １１ 陽極リード １２ 陰極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末焼結体の一壁面のほぼ中央部に
   陽極リードの一端部が埋設され、該焼結体の外周部に陰
   極が形成されるコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の
   陽極リードおよび陰極がそれぞれ電気的に接続されるフ
   レーム状に並置して設けられる板状の第１および第２の
   リード、または第１および第２の電極を有する絶縁性基
   板と、前記コンデンサ素子の周囲を被覆する被覆層とか
   らなり、前記陽極リードはその他端部が前記焼結体の中
   心部から該焼結体の側面近傍に端部を有するようにフォ
   ーミングされ、前記第１のリードまたは前記第１の電極
   に直接接触させて固定されてなる固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 （ａ）金属粉末からなる成形体の一壁面
   のほぼ中央部に陽極リードの一端部を埋め込み焼結する
   ことにより、焼結体を複数個形成し、（ｂ）前記焼結体
   のそれぞれの前記陽極リード他端部を板状体に並べて溶
   接した後に、該焼結体部を金型で保持しながら、該焼結
   体の近傍で前記陽極リードが前記焼結体の側壁近傍に沿
   って延びるように該陽極リードをフォーミングし、
   （ｃ）前記焼結体の金属粉末表面に酸化皮膜を形成する
   と共に、二酸化マンガン層を形成し、外周部に陰極を設
   けることによりコンデンサ素子を形成し、（ｄ）前記フ
   ォーミングされた陽極リードを前記焼結体の側壁近傍に
   沿う部分で切断し、（ｅ）リードフレームからなる第１
   および第２のリード、または絶縁性基板に設けられる第
   １および第２の電極に、前記コンデンサ素子の陽極リー
   ドのフォーミングされた部分および前記外周部の陰極を
   直接接触させて固定することを特徴とする固体電解コン
   デンサの製法。