JP2005064238A - チップ型固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 陽極リード棒を導電性スペーサを介して陽極リードフレームに加圧を伴う溶接法によって溶接する際に、その圧力による機械的なスレトスがコンデンサ素子に伝わらないようにする。
【解決手段】 コンデンサ素子１１０から引き出されている陽極リード棒１１２を導電性スペーサ１６１を介して陽極リードフレーム１３０に加圧を伴う抵抗溶接法によって溶接するにあたって、陽極リード棒１１２の溶接箇所から根元に至る間の少なくとも１箇所に溶接時の加圧方向から押し潰された潰し溝Ｇａを形成する。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、チップ型固体電解コンデンサに関し、さらに詳しく言えば、ＥＳＲ（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；等価直列抵抗）を大幅に低減し得る構造を備えたチップ型固体電解コンデンサの陽極リード棒に関するものである。

まず、図１４を参照して、チップ型固体電解コンデンサの典型的な従来例について説明する。チップ型固体電解コンデンサ１は、コンデンサ素子４を陽極リードフレーム２と陰極リードフレーム３の間に装着して、その周りに例えばエポキシ系の耐熱性合成合成樹脂からなる外装体５をモールド成型し、外装体５から突出している各リードフレーム２，３の端部を外装体５の底面に沿って蟹足状に折り曲げて、図示しない回路基板に対する脚部２ａ，３ａとしている。なお、脚部２ａ，３ａを外装体５の底面側ではなく、その外側に向けて折り曲げるものもある。

コンデンサ素子４は、タンタル，アルミニウム，ニオブまたはチタンなどの弁金属（ｖａｌｖｅ ｍｅｔａｌ）の粉末を円柱状もしくは角柱状に焼結してなる陽極体４ａを備え、その一端面には陽極リード棒６が植設されている。通常、陽極リード棒６には、陽極体４ａと同一の材質のものが用いられる。

陽極体４ａの周面には、例えば燐酸水溶液中での電解酸化処理による誘電体酸化皮膜４ｂが形成され、その上に、例えば二酸化マンガンに代表される無機酸化物や導電性有機化合物（例；ポリピロール，ポリチオフェン）などの固体電解質を含む陰極層４ｃが形成されている。

なお、陽極リード棒６の根元には、陰極層４ｃを形成する際に、その固体電解質が陽極リード棒６に這い上がるのを防止するためのワッシャ６ａが挿通されている。陰極層４ｃの上には、カーボン層４ｄと銀ペースト層４ｅとを含む陰極引き出し層４ｆが形成されている。

陽極リード棒６は溶接によって陽極リードフレーム２に取り付けられ、陰極引き出し層４ｆは接着銀などの導電性接着材７を介して陰極リードフレーム３に取り付けられる。通常、陰極リードフレーム３の端部（脚部３ａと反対側の端部）には、コンデンサ素子４に対する接着面積を大きくとるため、コンデンサ素子４の底面（反陽極リード棒側の端面）から周面に沿うようにほぼＬ字形に折り曲げられた素子受け部３ｂが形成されている。

ところで、最近の電子機器の小型化および高周波化に伴って、それに使用されるチップ型固体電解コンデンサにも、特に高周波領域においてＥＳＲが低く、かつ、大容量のものが求められている。

低ＥＳＲ化を図る手法の一つとして、固体電解質にポリピロール，ポリチオフェン，ポリアニリン，ポリフランなどの導電性高分子を用いることが知られているが、現在のところでは、二酸化マンガンを用いた固体電解質ものに比べてかなりコストが高いため、市場に受け入れられにくいという問題がある。

また、大容量化として、例えばＣＰＵのバックアップ用として要求される容量を得るには、回路基板に対して複数個（例えば、５〜１０個程度）のチップ型固体電解コンデンサを並列に接続して実装する必要があるため、その実装に要する占有スペースが広くなり、機器の小型化を図るうえで支障をきたすことになる。

低ＥＳＲ化を図る別の手法として、複数のコンデンサを並列に接続する方法がある。そこで、この手法を応用して低ＥＳＲ化を図るとともに、大容量化および小実装スペース化をも実現するいくつかの提案がなされている（特許文献１〜３参照）。

すなわち、特許文献１においては、底面サイズのほぼ等しい複数個のチップ型固体電解コンデンサを接触させて積み重ね、対応する端子部を溶接により電気的に並列に接続して一つの製品としている。

特許文献２では、複数個の単位コンデンサ本体（コンデンサ素子）を、その陰極引き出し層同士が接触するように積み重ねて、陰極引き出し層の一つを陰極リードフレームに接続するとともに、各陽極リード棒をフォーミングして、その各々を陽極リードフレームに溶接した後、複数個の単位コンデンサ本体の周りに合成樹脂からなる外装体を形成するようにしている。

また、特許文献３においても、２個のチップ型固体電解コンデンサを積み上げ、それぞれ対応するリードフレーム同士を溶接により接続して、積み重ねコンデンサを得るようにしている。

特許文献１および特許文献３は、それぞれが製品として通用する例えば２個のチップ型固体電解コンデンサを積み重ねた構造であるため、一見して構成が簡単に見えるが、特許文献１においては、各チップ型固体電解コンデンサの端子部同士を接続するための端子接続用部品を別途に必要とする。したがって、既存の生産設備に加えて、端子部品の取り付け治具や溶接機を新たに導入しなければならないし、それに伴って工程数も増えることになる。

また、特許文献３においては、上方に配置されるチップ型固体電解コンデンサの陽極リードフレーム，陰極リードフレームを長くして、それらを折り曲げて下方に配置されるチップ型固体電解コンデンサの対応する陽極リードフレーム，陰極リードフレームに接続するようにしているため、特許文献１のように、別途に端子接続用部品を必要としないが、これにも次のような問題がある。

すなわち、上方に配置されるチップ型固体電解コンデンサと、下方に配置されるチップ型固体電解コンデンサとでは、用いるリードフレームの長さが異なることから、生産ラインが２系統に分かれることになり、その分、設備負担および工程数が増えることになる。

また、上方に配置されるチップ型固体電解コンデンサのリードフレームを下方に配置されるチップ型固体電解コンデンサのリードフレームに溶接するため、特許文献１と同じく、新たに溶接機を用意する必要がある。また、特許文献１，３のいずれにしても、外装体を有するチップ型固体電解コンデンサを積み重ねる構成であるため、どうしても嵩高になる。

これに対して、特許文献２においては、例えば２つのコンデンサ素子を積み重ねて、その周りに外装体を形成するものであるため、外観的には一つのチップ型固体電解コンデンサに見え、特許文献１，３のものよりも低背であり、しかも既存のリードフレームをそのまま使用することが可能である。

しかしながら、コンデンサ素子の陽極リード棒を陽極リードフレームに溶接するにあたって、上方に配置されるコンデンサ素子の陽極リード棒については、下方に配置されるコンデンサ素子の陽極リード棒よりも長くして、しかもその先端部をＬ字形にフォーミングしなければならない。したがって、このフォーミングのための工程が新たに必要となり、既存の設備のままでは対応できない。

そこで、本出願人は先に特許文献４として、ＥＳＲが低くて、しかも大容量のチップ型固体電解コンデンサを可能な限り既存の設備をそのまま利用して低コストで製造できるようにした発明を提案した。

その概略を説明すると、特許文献４に係る先願発明では、好ましくは同形，同大のコンデンサ素子を２つ備え、その各コンデンサ素子が陽極リード棒を同一方向として上下に重ねられ、陽極リード棒の各々が導電性スペーサを介して陽極リードフレームの各面にそれぞれ溶接されているとともに、陰極リードフレームが各コンデンサ素子の陰極引き出し層の間に配置されていることを特徴としている。

この先願発明において、陽極リード棒を導電性スペーサを介して陽極リードフレームに溶接するようにしたのは、陽極リード棒をフォーミングすることなく、２つのコンデンサ素子の平行度を保つためであるが、溶接を加圧を伴う抵抗溶接法で行う場合、その圧力による機械的なストレスがコンデンサ素子にかかり、これが原因でショート不良となることがある。
特開平１１−２６３０４号公報 特開２００１−２８４１９２号公報 特開２００２−２８０２６３号公報 特願２００２−３６０２４６

したがって、本発明の課題は、陽極リード棒を導電性スペーサを介して陽極リードフレームに加圧を伴う溶接法によって溶接する際に、その圧力による機械的なスレトスがコンデンサ素子に伝わらないようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、一端面に陽極リード棒を有する弁金属からなる陽極体の周面に誘電体皮膜を介して固体電解質を含む陰極層が形成され、上記陰極層上に銀ペーストを含む陰極引き出し層を有するコンデンサ素子と、上記陽極リード棒に溶接された陽極リードフレームおよび上記陰極引き出し層に導電性接着材を介して接続された陰極リードフレームと、上記コンデンサ素子の周りに形成された耐熱性合成樹脂からなる外装体とを含み、上記外装体から突出する上記陽極リードフレームおよび上記陰極リードフレームの各端部が上記外装体の底面側に向けて折り曲げられているチップ型固体電解コンデンサにおいて、上記陽極リード棒が導電性スペーサを介して上記陽極リードフレームに加圧を伴う溶接法によって溶接され、上記陽極リード棒には、その溶接箇所から根元に至る間の少なくとも１箇所に上記溶接時の加圧方向から押し潰された潰し溝が形成されていることを特徴としている。

上記潰し溝の部分は他の棒状部分に比べて加圧方向に対して機械的に脆弱であるため、溶接時に発生する機械的なストレスが潰し溝の部分で緩和され、コンデンサ素子に対する悪影響が低減される。また、上記潰し溝の場合は削り溝とは異なり、他の部分と断面積は同じであるためＥＳＲ値が高くなることもない。

本発明には、上記潰し溝が上記陽極リード棒の片側１箇所に設けられる態様と、上記潰し溝が同一箇所において対向的に設けられる態様とが含まれるが、いずれの態様においても、上記潰し溝の潰し量が上記陽極リード棒の直径に対して３／１０未満であると機械的ストレスを軽減する効果が期待するほど得られず、これに対して７／１０を超えると陽極リード棒にクラックが入り、ＥＳＲ値が上昇したり折損する確率が高くなるので好ましくない。したがって、上記潰し溝の潰し量の好ましい範囲は、上記陽極リード棒の直径に対して３／１０〜７／１０である。

また、本発明には、上記コンデンサ素子を２つ備え、上記外装体内で上記各コンデンサ素子が上記陽極リード棒を同一方向として上下に重ねられ、上記陽極リード棒の各々が上記導電性スペーサを介して上記陽極リードフレームの各面にそれぞれ溶接されているとともに、上記陰極リードフレームが上記各コンデンサ素子の上記陰極引き出し層の間に配置されている態様が含まれる。

この態様によれば、上記陽極リードフレームおよび上記陰極リードフレームを境にして、上記２つのコンデンサ素子のうちの一方がその上側，他方がその下側に配置されるため、上記導電性スペーサという新たな部品を追加するだけで、既存のチップ型固体電解コンデンサの生産設備をそのまま利用してＥＳＲが低くて、しかも大容量のチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。また、上記陽極リード棒と上記陽極リードフレームとの間に導電性スペーサを介在させることにより、上記陽極リード棒をフォーミングする必要もない。

上記２つのコンデンサ素子は、ほぼ同形かつ同大であることが好ましく、これによれば、上記２つのコンデンサ素子が上記陽極リードフレームおよび上記陰極リードフレームを境にして、ほぼ完全にシンメトリーな配置となるため、上下に配置される各コンデンサ素子に特性の差異がほとんどなく、特性の合致性に優れている。したがって、ＥＳＲをより低くすることができるとともに、いずれか一方のコンデンサ素子に片寄って電流が流れることもないため、ショートを起こすこともない。

低背化を図るうえで、上記２つのコンデンサ素子は、ともに偏平な角柱体であることが好ましい。また、上記陽極リードフレームの上面側に溶接される上記導電性スペーサと、上記陽極リードフレームの下面側に溶接される上記導電性スペーサとが、位置的に上下方向に重ならないように、それらの位置が相対的にずらされていることが好ましく、これによれば、上記陽極リードフレームに対する上記陽極リードの溶接を設備的に安価な抵抗溶接法で行うことができる。

また、上記導電性スペーサには、丸棒や角棒などの棒状体に形成されたものが用いられ、上記導電性スペーサは、上記陽極リードフレームの幅方向に沿って配置されるが、必ずしも上記陽極リードフレームの幅方向全体にわたる長さである必要はなく、上記陽極リード棒が上記陽極リードフレームの幅方向の中央に配置されることから、上記導電性スペーサの長さは、上記陽極リードフレームの幅の少なくとも１／２以上であればよい。また、上記導電性スペーサは、上記陽極リード棒との接触抵抗を小さくするうえで、上記陽極リード棒と同一の材質からなることが好ましい。

一方、上記陰極リードフレームは、上記各コンデンサ素子の上記陰極引き出し層の間に導電性接着材を介して配置されるが、その接着面積を広くする意味で、上記陰極リードフレームの一方の側縁に、上記一方のコンデンサ素子の側面に沿って折り曲げられた第１折曲片を連設し、上記陰極リードフレームの他方の側縁に、上記他方のコンデンサ素子の側面に沿って折り曲げられた第２折曲片を連設することが好ましい。

本発明によれば、陽極リード棒が導電性スペーサを介して陽極リードフレームに加圧を伴う溶接法によって溶接されるチップ型固体電解コンデンサにおいて、陽極リード棒の溶接箇所から根元に至る間の少なくとも１箇所に、上記溶接時の加圧方向から押し潰された潰し溝を設けたことにより、その溶接時に発生する機械的なスレトスをコンデンサ素子に伝わらないようにすることができる。

また、固体電解質を有する２つのコンデンサ素子を、それらの各陽極リード棒を同一方向として上下に重ね、陽極リード棒の各々を導電性スペーサを介して陽極リードフレームの各面にそれぞれ溶接するとともに、陰極リードフレームを導電性接着材を介して各コンデンサ素子の陰極引き出し層の間に配置するようにしたことにより、ＥＳＲが低くて、しかも大容量のチップ型固体電解コンデンサを可能な限り既存の設備をそのまま利用して低コストで製造することができる。

また、一方のコンデンサ素子の陽極リード棒の長さを他方のコンデンサ素子の陽極リード棒よりも短くしたことにより、設備的に安価な抵抗溶接機にて、各陽極リード棒を陽極リードフレームの各面に溶接することができる。

次に、図１ないし図１３により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１の断面図に示すように、本発明に係るチップ型固体電解コンデンサ１００は、第１および第２の２つのコンデンサ素子１１０，１２０を備えている。第１コンデンサ素子１１０と第２コンデンサ素子１２０は、陽極リードフレーム１３０と陰極リードフレーム１４０に対して上下対称として取り付けられ、それらの周りには耐熱性合成樹脂からなる外装体１５０が形成されている。

この例において、第１コンデンサ素子１１０と第２コンデンサ素子１２０は、形状，大きさおよび特性を含めて同一構成である。そのため、一方の第１コンデンサ素子１１０について、その構成を説明し、他方の第２コンデンサ素子１２０については、その参照符号を括弧内に記す。

コンデンサ素子１１０（１２０）は、従来例で説明した構成のものであってよい。すなわち、弁金属（ｖａｌｖｅ ｍｅｔａｌ）の粉末を円柱状もしくは角柱状に焼結してなる陽極体１１１（１２１）を備え、その一端面には陽極リード棒１１２（１２２）が植設されている。弁金属には、タンタル，アルミニウム，ニオブもしくはチタンなどが例示される。

なお、陽極リード棒１１２（１２２）には、陽極体１１１（１２１）と同一の材質のものが用いられることが好ましい。また、固体電解質としてポリピロールやポリチォフェンなどの高分子固体電解質を用いる場合には、陽極体１１１（１２１）は、化成処理されたアルミニウムなどからなる電極箔であってもよい。

陽極体１１１（１２１）の周面には、例えば燐酸水溶液中での電解酸化処理による誘電体酸化皮膜１１３（１２３）が形成され、その上に、固体電解質を含む陰極層１１４（１２４）が形成されている。陰極層１１４（１２４）を構成する固体電解質は、二酸化マンガンに代表される無機酸化物もしくはポリピロール，ポリチオフェンなどの導電性有機化合物のいずれであってもよいが、コスト的には、安価に形成できる無機酸化物，例えば二酸化マンガンが好ましい。

なお、陽極リード棒１１２（１２２）の根元には、陰極層１１４（１２４）を形成する際に、その固体電解質が陽極リード棒１１２（１２２）に這い上がるのを防止するためのワッシャ１１５（１２５）が挿通されている。陰極層１１４（１２４）の上には、カーボン層１１６（１２６）と銀ペースト層１１７（１２７）とを含む陰極引き出し層１１８（１２８）が形成されている。

コンデンサ素子１１０（１２０）の形状は、円柱体や角柱体のいずれであってもよいが、チップ型固体電解コンデンサ１００の図示しない回路基板上での実装高さを低くするうえで、偏平な角柱体であることが好ましい。陽極リードフレーム１３０と陰極リードフレーム１４０は、従来より用いられている例えばステンレス材からなるリードフレームを、形状などを変更することなくそのまま用いる。

第１コンデンサ素子１１０の陽極リード棒１１２は、陽極リードフレーム１３０の一方の面（この例では上面）に溶接され、第２コンデンサ素子１２０の陽極リード棒１２２は、陽極リードフレーム１３０の他方の面（この例では下面）に溶接されるが、これらの溶接にあたって、本発明では、陽極リード棒１１２，１２２のフォーミング（折曲加工）を不要とするため、棒状の導電性スペーサ１６１，１６２を用いる。

すなわち、第１コンデンサ素子１１０の陽極リード棒１１２と、第２コンデンサ素子１２０の陽極リード棒１２２は、それぞれ真っ直ぐに伸ばされた状態で導電性スペーサ１６１，１６２を介して陽極リードフレーム１３０に溶接される。

導電性スペーサ１６１，１６２は、溶接できる材質であれば、特にその材質に制限はないが、接触抵抗を小さくするうえで、陽極リード棒１１２，１２２と同じ材質であることが好ましい。また、形状も三角棒を除けば丸棒，角棒などであってよい。

陰極リードフレーム１４０は、第１コンデンサ素子１１０の陰極引き出し層１１８と、第２コンデンサ素子１２０の陰極引き出し層１２８との間に配置され、それらの各層に導電性接着材１７０を介して電気的・機械的に接続される。導電性接着材１７０には、例えば接着銀が用いられる。

第１コンデンサ素子１１０と第２コンデンサ素子１２０は、図１の想像線で示すように、真っ直ぐに伸ばされた状態の陽極リードフレーム１３０および陰極リードフレーム１４０に取り付けられ、その後、図示しない金型内で各コンデンサ素子１１０，１２０の周りにトランスファーモールド法にて例えばエポキシ樹脂からなる外装体１５０が形成される。

外装体１５０を形成した後、陽極リードフレーム１３０および陰極リードフレーム１４０の外装体１５０から突出している部分が所定の長さに切断され、その端部が外装体１５０の底面に沿って折り曲げられ、図示しない回路基板に対する脚部１３１，１４１とされる。なお、この例では、脚部１３１，１４１は、外装体１５０の底面内に位置するように蟹足状に折り曲げられているが、これとは反対向きに折り曲げられてもよい。

このチップ型固体電解コンデンサ１００によれば、第１および第２のコンデンサ素子１１０，１２０が並列に接続されているため、図１４に示すコンデンサ素子が一つのチップ型固体電解コンデンサ１に比べて、ＥＳＲを約半分程度とすることができる。

実際に、本発明によるチップ型固体電解コンデンサ（本発明例）と、図１４に示す構造のチップ型固体電解コンデンサ（比較例）とを作製して、それぞれ１００ｋＨｚ時のＥＳＲを測定したところ、次のような結果が得られた。
〔定格１０Ｖ，１００μＦ〕
本発明例のＥＳＲ；２６ｍΩ
比較例のＥＳＲ ；５５ｍΩ
〔定格１０Ｖ，１５０μＦ〕
本発明例のＥＳＲ；２１ｍΩ
比較例のＥＳＲ ；４５ｍΩ
〔定格６．３Ｖ，２２０μＦ〕
本発明例のＥＳＲ；１８ｍΩ
比較例のＥＳＲ ；４０ｍΩ

また、２つのコンデンサ素子１１０，１２０が、陽極リードフレーム１３０および陰極リードフレーム１４０を境にして、上下方向にほぼ完全にシンメトリーな配置とされているため、各コンデンサ素子１１０，１２０に特性の差異がほとんどなく、特性の合致性に優れている。したがって、ＥＳＲをより低くすることができるとともに、いずれか一方のコンデンサ素子に片寄って電流が流れることもないため、ショートを起こすこともない。

また、陰極リードフレーム１４０が、各コンデンサ素子１１０，１２０の陰極引き出し層１１８，１２８の間に配置される構成であるため、陰極リードフレーム１４０に、上記した従来例のように、ほぼＬ字形に折り曲げられた素子受け部３ｂ（図１０参照）を形成する必要がない。

したがって、素子受け部３ｂがない分だけ、コンデンサ素子を大きくすることができる（約８％程度）。このことは、コンデンサ素子の大きさを従来と同じとした場合、相対的に外装体を小型化することができることを意味している。

本発明には、図２に示す陰極リードフレーム１４０の変形例が含まれる。図２は陰極リードフレーム１４０を図１の右側から見た模式図で、この変形例によると、陰極リードフレーム１４０の一方の側縁に、第１コンデンサ素子１１０の側面に沿って折り曲げられた第１折曲片１４２が連設され、他方の側縁には、第２コンデンサ素子１２０の側面に沿って折り曲げられた第２折曲片１４３が連設されている。このようにすることで、より高い接着強度が得られる。

このチップ型固体電解コンデンサ１００において、新規に採用された部品は導電性スペーサ１６１，１６２だけであるため、溶接機を含めて既存に生産設備をそのまま利用して製造することができる。

ところで、陽極リードとリードフレームとの溶接には、レーザー溶接，抵抗溶接，超音波溶接などが適用可能であるが、超音波溶接はレーザー溶接，抵抗溶接に比べて接着力が弱く、しかもコンデンサ素子１１０，１２０の陽極酸化皮膜１１３，１２３を破壊するおそれがあるため、好ましくない。

レーザー溶接は、レーザービームを被溶接部材の突き合わせ箇所に照射すればよいため、図３に示すように、各コンデンサ素子１１０，１２０の陽極リード棒１１２，１２２を同じ長さとし、かつ、導電性スペーサ１６１，１６２を上下に重なる位置に配置して溶接することができる。

その溶接手順の一例を説明すると、まず、一方の導電性スペーサ１６１を陽極リードフレーム１３０の一方の面に溶接した後、陽極リードフレーム１３０を１８０゜反転させて、他方の導電性スペーサ１６２を陽極リードフレーム１３０の他方の面に溶接する。

次に、陽極リードフレーム１３０をさらに１８０゜反転させて、一方の導電性スペーサ１６１を上側として、同導電性スペーサ１６１に第１コンデンサ素子１１０の陽極リード棒１１２を溶接した後、陽極リードフレーム１３０を再度１８０゜反転させて、他方の導電性スペーサ１６２を上側として、同導電性スペーサ１６２に第２コンデンサ素子１２０の陽極リード棒１２２を溶接する。

なお、陽極リードフレーム１３０の一方の面において、導電性スペーサ１６１と第１コンデンサ素子１１０の陽極リード棒１１２とを順次溶接したのち、陽極リードフレーム１３０を１８０゜反転させて、その他方の面において、導電性スペーサ１６２と第２コンデンサ素子１２０の陽極リード棒１２２とを順次溶接するようにしてもよい。

レーザー溶接機は高価であるため、設備コスト負担の点からすれば、抵抗溶接法が好ましい。しかしながら、抵抗溶接の場合には、一対の電極で被溶接材（ワーク）を加圧する必要があるため、図３の配置では溶接することができない。そのため、本発明では、次のような工夫をすることにより、抵抗溶接での溶接を可能としている。

すなわち、図４に示すように、例えば第１コンデンサ１１０の陽極リード棒１１２を第２コンデンサ１２０の陽極リード棒１２２よりも短くするとともに、その短くした分、導電性スペーサ１６１，１６２の位置も相対的にずらす。陽極リード棒１１２を短くする寸法は、導電性スペーサの少なくとも外径寸法以上とする。

次に、図５ないし図８を参照して、抵抗溶接法による場合の溶接手順の一例について説明する。なお、各図に含まれている（ａ）は溶接部分を紙面手前側から見た正面図で、（ｂ）はその左側面図である。また、図中に示す上下一対の矢印は溶接電極である。

まず、図５に示すように、陽極リードフレーム１３０の一方の面に、導電性スペーサ１６１を溶接した後、陽極リードフレーム１３０を１８０゜反転させて、図６に示すように、陽極リードフレーム１３０の他方の面に、導電性スペーサ１６２を溶接する。なお、導電性スペーサ１６１，１６２は、陽極リードフレーム１３０の幅方向（陽極リードフレームの長さ方向と直交する方向）に沿って配置される。

この場合、導電性スペーサ１６２を導電性スペーサ１６１の溶接位置よりも外側（図において左側、すなわち脚部１３１側）にずらす。また、抵抗溶接の場合、ナゲットの部分に若干の凹みが生ずるため、その凹みが陽極リード棒の溶接位置（導電性スペーサの中央部分）と重ならないようにするため、図５（ｂ），図６（ｂ）に示すように、陽極リードフレーム１３０に対する導電性スペーサ１６１，１６２の溶接位置を片側にずらすことが好ましい。

次に、再度陽極リードフレーム１３０を１８０゜反転させて、図７に示すように、導電性スペーサ１６１を上向きとして、同導電性スペーサ１６１のほぼ中央部分に、第１コンデンサ素子１１０の長さ寸法が短くされた陽極リード棒１１２を溶接する。

そして、再度陽極リードフレーム１３０を１８０゜反転させて、図８に示すように、導電性スペーサ１６２を上向きとして、同導電性スペーサ１６２のほぼ中央部分に、第２コンデンサ素子１２０の陽極リード棒１２２を溶接する。このとき、陽極リード棒１１２が陽極リード棒１２２よりも短いため、下方の溶接電極を陽極リードフレーム１３０に押し当てることができる。

なお、少なくとも外装体１５０を形成するまでは、陰極リードフレーム１４０は陽極リードフレーム１３０と図示しない外枠を介して一体化されているため、図７の陽極リード棒１１２の溶接時に、第１コンデンサ素子１１０の陰極引き出し層１１８が導電性接着材１７０を介して陰極リードフレーム１４０に取り付けられ、また、図８の陽極リード棒１２２の溶接時に、第２コンデンサ素子１２０の陰極引き出し層１２８が導電性接着材１７０を介して陰極リードフレーム１４０に取り付けられる。

また、導電性スペーサ１６１，１６２の長さは、必ずしも陽極リードフレーム１３０の幅と同じ寸法である必要はない。陽極リード棒１１２，１２２を陽極リードフレーム１３０のほぼ中央に位置させるだけの長さ、すなわち、少なくとも陽極リードフレーム１３０の幅の１／２以上の長さを有していれば、陽極リードフレーム１３０の幅よりも短くてよく、その分、導電性スペーサの使用量を削減することができる。図９（図８（ｂ）に対応する図面）に、導電性スペーサ１６１，１６２の長さを陽極リードフレーム１３０の幅の２／３とした例を示す。

ところで、上記したように溶接部分を加圧する抵抗溶接法により、陽極リード棒１１２，１２２を導電性スペーサ１６１，１６２を介して陽極リードフレーム１３０に溶接する場合、その圧力による機械的なストレスがコンデンサ素子１１０，１２０にかかり、これが原因でショート不良となることがある。

これを防止するため、本発明では次のような対策を講じている。その実施形態を図１０，図１１に示す。これらの図は、一方のコンデンサ素子１１０の陽極リード棒１１２を導電性スペーサ１６１を介して陽極リードフレーム１３０に溶接する場合を示しているが、他方のコンデンサ素子１２０についても同様に本発明の対策が講じられる。図中、矢印は溶接電極を示している。

本発明によると、溶接時に発生する機械的なストレスが直接的にコンデンサ素子１１０に伝わらないようにするため、陽極リード棒１１２に潰し溝Ｇが形成される。この潰し溝Ｇは、溶接箇所から根元に至る間の少なくとも１箇所に設けられ、図示しない例えばたがねなどの工具を矢印で示す溶接電極の加圧方法と同方向から打ち込むことにより形成することができる。

潰し溝Ｇは好ましくは陽極リード棒１１２の根元側に形成され、図１０に示す第１例では、陽極リード棒１１２の根元側にその上方から図示しない工具を打ち込んで潰し溝Ｇａを形成している。また、図１１に示す第２例では、陽極リード棒１１２の根元側にその上方と下方とから図示しない工具を打ち込んで同一箇所の両面に潰し溝Ｇａ，Ｇｂを対向的に形成している。なお、陽極リード棒１１２に必要とされる機械的強度を確保し得る範囲内で、溝Ｇを異なる位置に複数形成してもよい。

図１２（ａ）に陽極リード棒１１２の潰されていない部分の断面を示し、これに対して図１２（ｂ）に図１０のＡ−Ａ線に沿った潰し溝Ｇａを有する部分の断面を示し、図１２（ｃ）に図１１のＢ−Ｂ線に沿った潰し溝Ｇａ，Ｇｂを有する部分の断面を示す。

上記第１例のように、陽極リード棒１１２の片側１箇所に潰し溝Ｇａが設けられる態様と、上記第２例のように、陽極リード棒１１２の同一箇所の両面に潰し溝Ｇａ，Ｇｂが対向的に設けられる態様のいずれの場合においても、潰し溝Ｇの潰し量は、陽極リード棒１１２の直径に対して３／１０〜７／１０であることが好ましい。

すなわち、潰し量が３／１０未満であると機械的ストレスを軽減する効果が期待するほど得られず、これに対して潰し量が７／１０を超えると陽極リード棒にクラックが入り、ＥＳＲ値が上昇したり折損する確率が高くなるので好ましくない。なお、潰し溝の場合は削り溝とは異なり、他の部分と断面積は同じであるためＥＳＲ値が高くなることもない。

次に、下記の（Ａ）〜（Ｅ）までの５種類の陽極リード棒を用意して、実際に図１に示す構造のコンデンサ素子を２つ有するチップ型固体電解コンデンサ（パッケージサイズ７．３×４．３×２．８ｍｍ，定格６．３Ｖ３３０μＦ）をそれぞれ１２０００個作製し、ショート不良率（％），ＥＳＲ（ｍΩ／１００ｋＨｚ）およびオープン（断線）不良率（％）を調べたので、その結果を表１に示す。用いた５種類の陽極リード棒（ワイヤ）の形状および寸法は次のとおり。
（Ａ）直径３．０ｍｍで潰しなしの丸棒
（Ｂ）直径３．０ｍｍで図１２（ｂ）に示す片側に潰し溝Ｇａを形成した丸棒
（Ｃ）直径３．０ｍｍで図１２（ｃ）に示す両側に潰し溝Ｇａ，Ｇｂを形成した丸棒
（Ｄ）直径３．０ｍｍで図１３（ａ）に示す断面積が１／２のＶ字切り溝を形成した丸棒
（Ｅ）直径１．５ｍｍで潰しなしの丸棒
なお、（Ｂ），（Ｃ）については潰し量を１／１０単位で１／１０〜９／１０まで９段階に代えたものをそれぞれ用いた。また、（Ｅ）は溶接時にコンデンサ素子に与えられる機械的ストレスを軽減する別の方法してワイヤ径の細いものを使用する場合の比較例として用いた。

〔評価〕（Ａ）と（Ｂ）（Ｃ）のうちの潰し量が１／１０，２／１０の場合、ショート不良率が２．５〜２．８と大きく不良品発生率が高い。
また、（Ｂ）（Ｃ）のうちの潰し量が８／１０，９／１０の場合、ショート不良率は０．６〜０．７と低いが、ＥＳＲが２８〜３５ｍΩ，オープン不良率が２．５〜５．８％と高くなり不良品発生率が高い。
（Ｄ）の切り溝の場合、ショート不良率は０．８％と低くなるが、ＥＳＲが２８ｍΩと高くなり不良品発生率が高い。
（Ｅ）の１．５φの細いワイヤの場合も、ショート不良率は０．７％と低いが、ＥＳＲが３０ｍΩと高くなり不良品発生率が高い。
これに対して、（Ｂ）（Ｃ）のうちの潰し量が３／１０〜７／１０の場合は、ショート不良率が０．７〜０．９％，ＥＳＲが１７〜１８ｍΩ，オープン不良率が０．０％といずれも良好であった。

以上説明したように、本発明によれば、加圧を伴う抵抗溶接法によって陽極リード棒を導電性スペーサを介して陽極リードフレームに溶接する際のコンデンサ素子に与えられる機械的ストレスが軽減されるため、チップ型固体電解コンデンサの生産工程における製品歩留まり率を高めることができる。

本発明によるチップ型固体電解コンデンサの内部構造を模式的に示す断面図。 上記チップ型固体電解コンデンサに用いられる陰極リードフレームの変形例を示す側面図。 上記チップ型固体電解コンデンサにおいて、陽極リード棒をレーザー溶接により溶接する手順の一例を説明するための溶接部分の正面図。 上記チップ型固体電解コンデンサにおいて、陽極リード棒を抵抗溶接法によって溶接可能とする構成を示す溶接部分の正面図。 上記陽極リード棒を抵抗溶接法によって溶接する手順（第１工程）の一例を示す（ａ）正面図，（ｂ）その左側面図。 上記陽極リード棒を抵抗溶接法によって溶接する手順（第２工程）の一例を示す（ａ）正面図，（ｂ）その左側面図。 上記陽極リード棒を抵抗溶接法によって溶接する手順（第３工程）の一例を示す（ａ）正面図，（ｂ）その左側面図。 上記陽極リード棒を抵抗溶接法によって溶接する手順（第４工程）の一例を示す（ａ）正面図，（ｂ）その左側面図。 抵抗溶接法による溶接部分の変形例を示す図８（ｂ）に対応する左側面図。 抵抗溶接法による溶接時に陽極リード棒に発生する機械的ストレスを軽減する第１実施形態を示す模式図。 抵抗溶接法による溶接時に陽極リード棒に発生する機械的ストレスを軽減する第２実施形態を示す模式図。 （ａ）陽極リード棒の潰されていない部分の断面図，（ｂ）図１０のＡ−Ａ線断面図，（ｃ）図１１のＢ−Ｂ線断面図。 （ａ）（ｂ）ともに本発明の比較例として用いた陽極リード棒の断面図。 従来の典型的なチップ型固体電解コンデンサの内部構造を模式的に示す断面図。

符号の説明

１００ チップ型固体電解コンデンサ
１１０，１２０ コンデンサ素子
１１１，１２１ 陽極体
１１２，１２２ 陽極リード棒
１１３，１２３ 陽極酸化皮膜
１１４，１２４ 陰極層
１１５，１２５ 固体電解質這い上がり防止用ワッシャ
１１６，１２６ カーボン層
１１７，１２７ 銀ペースト層
１１８，１２８ 陰極引き出し層
１３０ 陽極リードフレーム
１４０ 陰極リードフレーム
１３１，１４１ 脚部
１４２，１４３ 折曲片
１５０ 外装体
１６１，１６２ 導電性スペーサ
１７０ 導電性接着材
Ｇ，Ｇａ，Ｇｂ 潰し溝

Claims (10)

1. 一端面に陽極リード棒を有する弁金属からなる陽極体の周面に誘電体皮膜を介して固体電解質を含む陰極層が形成され、上記陰極層上に銀ペーストを含む陰極引き出し層を有するコンデンサ素子と、上記陽極リード棒に溶接された陽極リードフレームおよび上記陰極引き出し層に導電性接着材を介して接続された陰極リードフレームと、上記コンデンサ素子の周りに形成された耐熱性合成樹脂からなる外装体とを含み、上記外装体から突出する上記陽極リードフレームおよび上記陰極リードフレームの各端部が上記外装体の底面側に向けて折り曲げられているチップ型固体電解コンデンサにおいて、
   上記陽極リード棒が導電性スペーサを介して上記陽極リードフレームに加圧を伴う溶接法によって溶接され、上記陽極リード棒には、その溶接箇所から根元に至る間の少なくとも１箇所に上記溶接時の加圧方向から押し潰された潰し溝が形成されていることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。
2. 上記潰し溝が同一箇所において対向的に形成されている請求項１に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
3. 上記潰し溝の潰し量が、上記陽極リード棒の直径に対して３／１０〜７／１０である請求項１または２に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
4. 上記コンデンサ素子を２つ備え、上記外装体内で上記各コンデンサ素子が上記陽極リード棒を同一方向として上下に重ねられ、上記陽極リード棒の各々が上記導電性スペーサを介して上記陽極リードフレームの各面にそれぞれ溶接されているとともに、上記陰極リードフレームが上記各コンデンサ素子の上記陰極引き出し層の間に配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
5. 上記各コンデンサ素子が、ほぼ同形かつ同大である請求項４に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
6. 上記各コンデンサ素子が、ともに偏平な角柱体である請求項４または５に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
7. 上記陽極リードフレームの上面側に溶接される上記導電性スペーサと、上記陽極リードフレームの下面側に溶接される上記導電性スペーサとが、位置的に上下方向に重ならないように、それらの位置が相対的にずらされている請求項４〜６のいずれか１項に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
8. 上記導電性スペーサが、上記陽極リードフレームの幅の少なくとも１／２以上の長さを有する棒状体からなる請求項１〜７のいずれか１項に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
9. 上記導電性スペーサが、上記陽極リード棒と同一の材質からなる請求項１〜８のいずれか１項に記載のチップ型固体電解コンデンサ。
10. 上記陰極リードフレームの一方の側縁には、上記一方のコンデンサ素子の側面に沿って折り曲げられた第１折曲片が連設されており、上記陰極リードフレームの他方の側縁には、上記他方のコンデンサ素子の側面に沿って折り曲げられた第２折曲片が連設されている請求項４〜９のいずれか１項に記載のチップ型固体電解コンデンサ。

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