JP2004349724A - チップ状固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサ素子とリードフレームの凸部を接続するときに高さが異なるが、陽極基体が曲がるのを避けるためリードフレームの凸部に段差を設けて陽極基体の湾曲を緩和する。このための高価な金型を製造することなく、コストが安く、漏れ電流値が良好なチップ状固体電解コンデンサの提供。
【解決手段】 端部に陽極部が設けられ、表面に誘電体酸化皮膜層を有する平板状の弁作用金属からなる陽極基体の前記誘電体酸化皮膜層上に半導体層、導電体層が順次設けられた固体電解コンデンサ素子と、前記陽極部に接続される第１のリードと、前記導電体層に接続される第２のリードを備え、前記第１と第２のリードの一部を残して外部樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサであって、前記陽極部と前記第１のリードとを複数の金属線を介して電気接続した、前記導電体層に接続される前記第２のリードを備え、前記第１と第２のリード一部を残して外装樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コストが安く、漏れ電流値が良好なチップ状固体電解コンデンサに関する。

従来のチップ状固体電解コンデンサは、図３及び図４に示すように表面に誘電体酸化皮膜層２を有するアルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属からなる平板状の陽極基体１の表面に陽極部となる一部を除いて半導体層３及び導電体層４を順次積層した固体電解コンデンサ素子５（以下、コンデンサ素子と称する）を形成し、次いでこのコンデンサ素子５をリードフレーム６に接続するが、リードフレーム６の２ヶ所の凸部６ａ、６ｂを間隔をおいて対向させ、それぞれの凸部６ａ、６ｂに前記コンデンサ素子５の陽極部７と導電体層形成部８を載置している。

そして前者は熔接９などで、後者は銀ペースト等の導電材１０でリードフレーム６の凸部６ａ、６ｂに電気的、かつ機械的に接続した後、外装樹脂１１で封止して、チップ状固体電解コンデンサ１２が構成されている。そして、この封口した固体電解コンデンサは所定の容量、ｔａｎδ、漏れ電流等の電気性能を満たすものを製品としている。

前述したコンデンサ素子の導電体層形成部は、アルミニウム箔等の陽極基体の表面に半導体層及び導電体層が積層されているため、陽極部よりも厚みが厚くなっている。このため陽極部とリードフレームの凸部を接続すると極端な時には、陽極基体が曲がり、漏れ電流を悪化させている。

このような欠点を防ぐために、陽極部と電導体層形成部の厚みの差だけリードフレームの凸部にあらかじめ段差を設けておき、前記した接続時の陽極基体の湾曲を緩和することが考えられるが、陽極基体の形状が変更される毎に高価な金型を製造してリードフレームを作製せねばならず生産上かつコスト上の問題があった。従ってコストが安く、漏れ電流値が良好なチップ状固体電解コンデンサが求められていた。

本発明は、前述した問題点を解決するためになされたものであって、
［１］ 端部に陽極部が設けられ、表面に誘電体酸化皮膜層を有する平板状の弁作用金属からなる陽極基体の前記誘電体酸化皮膜層上に半導体層、導電体層が順次設けられた固体電解コンデンサ素子と、
前記陽極部に接続される第１のリードと、前記導電体層に接続される第２のリードを備え、前記第１と第２のリードの一部を残して外部樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサであって、
前記陽極部と前記第１のリードとを複数の金属線を介して電気接続した
、前記導電体層に接続される前記第２のリードを備え、前記第１と第２のリードの一部を残して外装樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサ、
［２］ 前記陽極部の上面と第１のリードの上面とを複数の金属線を介して電気接続した請求項１に記載のチップ状固体電解コンデンサ、及び
［３］ 前記陽極基体がアルミニウム箔である上記［１］または［２］に記載のチップ状固体電解コンデンサ、を開発することにより上記の課題を解決した。

本発明のチップ状固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ素子の陽極部とリードフレームとの接続を金属線を介して行っており、陽極基体に応力がかからないため漏れ電流値が良好な固体電解コンデンサを効率よく製造することができる。

以下本発明の固体電解コンデンサについて詳細に説明する。
本発明において固体電解コンデンサの陽極として用いられる弁作用を有する陽極基体としては、例えばアルミニウム、タンタル、及びこれらを基質とする合金等、弁作用を有する金属がいずれも使用できる。そして陽極基体の形状としては平板状のアルミニウムの箔や板が挙げられる。

陽極基体の表面に設ける誘電体酸化皮膜層は、弁作用金属の表面部分に設けられた弁作用金属自体の酸化物層であってもよく、或は弁作用金属箔の表面上に設けられた他の誘電体酸化物の層であってもよいが、特に弁作用金属自体の酸化物からなる層であることが望ましい。

本発明では、表面に誘電体酸化皮膜層が形成された平板状の陽極基体の端部の一区画に陽極部を設けており、陽極部とした以外の残りの誘電体酸化皮膜層上に半導体層を形成させているが、半導体層の種類には特に制限は無く、従来公知の半導体層が使用できる。

この中でとりわけ本願出願人の出願による二酸化鉛又は二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層（特開昭６２−２５６４２３号公報、特開昭６３−５１６２１号公報）が、作製した固体電解コンデンサの高周波性能が良好なために好ましい。また、テトラチオテトラセンとクロラニルの錯体を半導体層として形成させる方法（特開昭６２−２９１２３号公報）、タリウムイオン及び過硫酸イオンを含んだ反応母液から化学的に酸化第２タリウムを半導体層として析出させる方法（特開昭６２−３８７１５号公報）もその一例である。

そしてこのような半導体層上には、例えばカーボンペースト及び／又は銀ペースト等の従来公知の導電ペーストを積層して導電体層を形成して導電体層形成部を構成している。また本発明においては、前述した陽極部と導電体層形成部との界面に絶縁性樹脂によってはち巻き状に樹脂層部をあらかじめ形成しておくと、半導体層を形成する時に半導体層の形成面積が一定しバラツキの少ない容量のものが得られる。

次にこのように導電体層まで形成されたコンデンサ素子を一対の対向して配置されたリードフレームに接続する方法を説明する。図１及び図２は、固体電解コンデンサ素子５を導電材１０及び金属線１３で接合した状態を示す断面図である。

図１において、陽極基体１の表面に誘電体酸化皮膜層２が形成されており、その上に半導体層３、さらにその上に導電体層４が形成された固体電解コンデンサ素子５をリードフレーム６の他方の凸部６ｂに載置した後、導電体層形成部８の一部を導電材１０で接合され、また、リードフレーム６の一方の凸部６ａと陽極部７が金属線１３で接合されている。図２においては固体電解コンデンサ素子５の陽極部７の一部がリードフレーム６の一方の凸部６ａまで伸びていて、陽極部７と一方の凸部６ａは金属線１３で接合されている。

前述した導電材１０としては、銀ペースト等の公知の導電ペースト、クリーム半田等の溶融可能金属が挙げられる。また金属線１３の材質としては鉄、ニッケル、銅、アルミ及びこれらの合金等公知のものが挙げられ、金属線には半田等のメッキが施されていてもよい。金属線の太さは、数ミクロンないし数ミリメートルのものが適用され、リードフレームとの接続の容易さ、固体電解コンデンサ素子の形状等によって選定される。金属線の長さは通常、数ミリメートルであるが後述する外装形状、固体電解コンデンサの大きさによって決定される。一般に金属線は、後述する外装時の応力を緩和するために、遊びを持たせてリードフレームと陽極部間を接続することが好ましい。金属線とリードフレーム及び陽極部とは、熔接、導電ペースト、半田等で接続される。

図１及び図２では、金属線１３の本数を各１本で示したが、接続を強固にするために複数本接続してもよい。また、金属線の接続順序として、あらかじめリードフレーム６の一方の凸部６ａに金属線１３が接続したリードフレームを使用して、固体電解コンデンサ素子５の載置時に、陽極部７と接続してもよい。或いは、あらかじめ陽極部７に金属線１３を接続しておきリードフレーム６に固体電解コンデンサ素子５が載置された時に一方の凸部６ａと接続してもよい。後者の場合、陽極部７に金属線１３を接続する時期は、半導体層３の形成前後又は導電体層４の形成後でもよい。

このようにしてリードフレームに接続された固体電解コンデンサ素子は、リードフレームの一部を残して、エポキシ樹脂等の外装樹脂１１により、トランスファー成形機などで封止成形を行った後、リードフレームの凸部をコンデンサ素子の近辺で切断してチップ状の固体電解コンデンサとしている。

以下、実施例及び比較例を示して本発明をさらに詳しく説明する。

（実施例１）
りん酸とりん酸アンモニウム水溶液中で化成処理して表面に誘電体酸化皮膜層を形成した４５μＦ／ｃｍ^２ のアルミニウムエッチング箔（以下、化成箔と称する。）の小片４×３ｍｍを用意した。この化成箔の端から１×３ｍｍの部分を陽極部とし、残り３×３ｍｍの部分を酢酸鉛三水和物２．４モル／ｌの水溶液と過硫酸アンモニウム４．０モル／ｌ水溶液の混合液に浸漬し、６０℃で２０分放置し、二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層を形成した。

このような操作を３回行った後、半導体層上にカーボンペースト及び銀ペーストを順に積層して導電体層を形成し、コンデンサ素子を作製した。一方、別に用意したリードフレーム（材質４２アロイ、厚み０．１ｍｍ、凸部の寸法：幅３ｍｍ、凸部の先端間隙１ｍｍ）を用い、前記したコンデンサ素子を他方の凸部に載置し銀ペーストで接続すると共に、陽極部の先端中央部と一方の凸部の先端中央部に０．２５φ、長さ４ｍｍのアルミ線を渡し、両端をそれぞれ熔接で接続した。その後、エポキシ樹脂を用いてトランスファー成形して外形寸法７×４×３ｍｍのチップ状固体電解コンデンサを作製した。

（実施例２）
実施例１と同様のコンデンサ素子を用い、リードフレームの凸部の先端間隙が０．５ｍｍである以外は実施例１と同様のリードフレームの他方の凸部にコンデンサ素子の導電体層形成部３×３ｍｍを載置し、銀ペーストで接続すると共に、リードフレームの一方の凸部にはコンデンサ素子の陽極部の０．５ｍｍの部分がかかるように載置し、陽極部の幅方向の中央の所の先端から、リードフレームの一方の凸部の先端から１．２ｍｍの所で凸部の幅方向の中央の位置にニッケル線（太さ０．３φ、長さ４ｍｍ）を渡し熔接で接続した。その後、エポキシ樹脂を用いてトランスファー成形して外形寸法７×４×３ｍｍのチップ状固体電解コンデンサを作製した。

（実施例３、４）
実施例１、２で半導体層を酢酸鉛三水和物２．０モル／ｌ水溶液に化成箔を浸漬して、別に用意した白金陰極との間で電気化学的に形成した二酸化鉛にした以外は、実施例１、２と同様にしてチップ状固体電解コンデンサを作製した。

（比較例１）
陽極部と陽極部側のリードフレームの接続を、金属線を使用せずに、直接、陽極部とリードフレームの凸部とを熔接で行った以外は実施例２と同様にしてチップ状固体電解コンデンサを作製した。なお、陽極部の下面とリードフレームの凸部の隙間は１ｍｍであった。

以上のようにして作製した直後の固体電解コンデンサの性能を表１に示した。なお、各実施例又は比較例は、全数値ｎ＝１００点の平均値である。

本発明の固体電解コンデンサは、固体電解コンデンサ素子の陽極部とリードフレームの凸部との接続を金属線で行っているので、陽極部とリードフレームの凸部とに隙間があっても、接続時に、陽極基体に応力がかからず、陽極基体の湾曲が起きないために、生産性よく、漏れ電流値の良好なチップ状固体電解コンデンサを製造することができる。

固体電解コンデンサ素子をリードフレームに載置した状態を示す断面図である。 固体電解コンデンサ素子をリードフレームに載置した状態を示す他例の断面図である。 従来のチップ状固体電解コンデンサをリードフレームに載置した状態を示す平面図である。 従来のチップ状固体電解コンデンサをリードフレームに載置した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 陽極基体
２ 誘電体酸化皮膜層
３ 半導体層
４ 導電体層
５ 固体電解コンデンサ素子
６ａ リードフレームの一方の凸部
６ｂ リードフレームの他方の凸部
７ 陽極部
８ 導電体層形成部
９ 熔接
１０ 導電材
１１ 外装樹脂
１２ チップ状固体電解コンデンサ
１３ 金属線

Claims (3)

1. 端部に陽極部が設けられ、表面に誘電体酸化皮膜層を有する平板状の弁作用金属からなる陽極基体の前記誘電体酸化皮膜層上に半導体層、導電体層が順次設けられた固体電解コンデンサ素子と、
   前記陽極部に接続される第１のリードと、前記導電体層に接続される第２のリードを備え、前記第１と第２のリードの一部を残して外部樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサであって、
   前記陽極部と前記第１のリードとを複数の金属線を介して電気接続した
   、前記導電体層に接続される前記第２のリードを備え、前記第１と第２のリードの一部を残して外装樹脂により封口されたチップ状固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極部の上面と第１のリードの上面とを複数の金属線を介して電気接続した請求項１に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
3. 前記陽極基体がアルミニウム箔である請求項１または２に記載のチップ状固体電解コンデンサ。
   

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