JP2006093371A

JP2006093371A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006093371A
Application number: JP2004276366A
Authority: JP
Inventors: Kazutoyo Horio; 和豊堀尾; Takayuki Matsumoto; 貴行松本; Tetsuyuki Sakuta; 鉄幸作田
Original assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Saga Sanyo Industry Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2004-09-24
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】陽極部に加わる機械的なストレスを緩和して、漏れ電流の増大を防ぐ。
【解決手段】固体電解コンデンサ1は、陽極部2aと陰極部2bを具えた複数枚の金属箔20、20を積層してコンデンサ素子2を形成し、各金属箔20の陽極部2aはリベット5によって陽極側リードフレーム9に接合されている。各陽極部2aはリベット5に通電することにより溶接されている。リベット5には、陽極部2aの下面を受ける鍔体51が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

図６は、従来の固体電解コンデンサ(１)の断面図である。これは、陽極側及び陰極側リードフレーム(９)(90)に跨ってコンデンサ素子(２)を載置しており、該コンデンサ素子(２)は合成樹脂製のハウジング(70)にて覆われる。コンデンサ素子(２)は、複数枚の金属箔(20)(20)を重ねて形成され、陽極部(２a)が溶接にて陽極側リードフレーム(９)に、陰極部(２b)は導電性接着剤により陰極側リードフレーム(90)に夫々取り付けられる(例えば、特許文献１参照)。
固体電解コンデンサ(１)の大容量化の為に、金属箔(20)(20)は多数枚積層される。

図７は、各金属箔(20)を示す断面図である。金属箔(20)には、誘電体酸化被膜(21)が形成され、該酸化被膜(21)上に固体電解質層(22)、カーボン層(23)、銀ペースト層(24)が順に形成されている。固体電解質層(22)が形成されていない部分が、陽極部(２a)となり、固体電解質層(22)が形成された部分が、陰極部(２b)となる。尚、金属箔(20)は化成処理した金属板を切断して形成されるから、陽極部(２a)上にも、誘電体酸化被膜は形成される。金属箔(20)は、アルミニウム等の弁金属から形成され、固体電解質層(22)は、ポリチオフェン系又はポリピロール系等の導電性高分子、又はＴＣＮＱ(７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン)錯塩から形成される。
コンデンサ素子(２)の製造方法を示すが、該方法は従来と同じである。先ずアルミニウム製の金属箔(20)の一部を０.０１〜０.０２ｗｔ％の燐酸水溶液又はアジピン酸水溶液内に浸して電解酸化処理し、誘電体酸化被膜(21)を形成する。次に、ブタノールを溶媒とした３,４−エチレンジオキシチオフェン、Ｐ−トルエンスルホン酸第２鉄の溶液に、金属箔(20)の一部を浸漬し、固体電解質層(22)を形成する。この固体電解質層(22)上に、カーボン層(23)、銀ペースト層(24)を順に形成する。複数枚の金属箔(20)を重ね、陽極部(２a)(２a)をレーザー又はスポット溶接して、コンデンサ素子(２)が完成する。
金属箔(20)には予めエッチング加工が施され、これにより金属箔(20)の表面積を大きくして、コンデンサの容量を大きくしている。
この後は、周知の如く、コンデンサ素子(２)を樹脂塊(図示せず)にて被覆し、該樹脂塊を切断して、固体電解コンデンサ(１)を得る。
尚、図８に示すように、各陽極部(20)にリベット(５)を貫通させて、該リベット(５)の先端部を陽極側リードフレーム(９)にかしめ、陽極部(２a)と陽極側リードフレーム(９)の接合を容易にする構成も知られている(例えば、特許文献２参照)。

国際公開ＷＯ００／７４０９１号公報特開２００３−２４３２５７号公報

ところが、特許文献２に記載のように、リベット(５)による圧着成形だけでは、各金属箔(20)(20)の陽極部(２a)(２a)が緊密に密着していないため、接触抵抗が大きくなる。そのため、固体電解コンデンサ完成品のＥＳＲ(等価直列抵抗)が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、上記問題に鑑み、複数枚の積層された金属箔(20)の接続を容易にするとともに、ＥＳＲ特性の良好な固体電解コンデンサを提供する。

本発明は、陽極部(２a)と陰極部(２b)を具えた複数枚の金属箔(20)を積層してコンデンサ素子(２)を形成し、各金属箔(20)の陽極部(２a)はリベット(５)によって陽極側リードフレーム(９)に接合されている固体電解コンデンサに於いて、
各陽極部(２a)はリベット(５)に通電することにより溶接されていることを特徴とする。

各陽極部(２a)(２a)の一部が融解して接続されているため、リベット(５)による圧着成形のみのものよりも、各陽極部(２a)(２a)の接触抵抗を低下させることができ、固体電解コンデンサ完成品のＥＳＲを低下させることができる。

図１は、本例に係わる固体電解コンデンサ(１)の断面図である。コンデンサ素子(２)がハウジング(70)に覆われ、両リードフレーム(９)(90)が下面から露出する点、及びコンデンサ素子(２)が複数枚の金属箔(20)(20)を積層して形成される点は、従来と同じである。
各金属箔(20)の陽極部(２a)には、孔(28)が開設され、該孔(28)には金属製のリベット(５)が嵌まる。リベット(５)は銅製であるが、鉄、黄銅、アルミニウム、ステンレスから形成してもよい。該リベット(５)により陽極部(２a)(２a)は重なった状態で、陽極側リードフレーム(９)に接合される。
図２は、リベット(５)の正面図である。リベット(５)は縦に延びた軸体(50)の長手方向の略中央部から鍔体(51)を外向きに突出し、軸体(50)の上下端部には、座ぐり(52)が設けられている。鍔体(51)は、陽極部(２a)と陽極側リードフレーム(９)に挟まる。

(固体電解コンデンサの製造方法)
図１の固体電解コンデンサ(１)の製造方法を、以下に示す。先ず、図３に示すように、陽極側リードフレーム(９)に開設された嵌め孔(91)にリベット(５)の軸体(50)の下端部を嵌める。次に、複数内の金属箔(20)(20)を孔(28)(28)を揃えて重ね、軸体(50)の上端部に嵌める。最下位の陽極部(２a)の下面は、鍔体(51)の上面に接する。このとき、予め陽極部(２a)上の誘電体酸化被膜をレーザー、研磨等により除去してもよい。また、陰極部(２b)は導電性接着剤によって陰極側リードフレーム(90)に取り付けられる。
軸体(50)の上端部と下端部をかしめて圧着成型し、陽極部(２a)(２a)と陽極側リードフレーム(９)を接合する。軸体(50)の上下端部には、座ぐり(52)が設けられている故に、かしめ易くなる。

次に、図４に示すように、かしめられた軸体(50)の上下端部に溶接電極(６)(６)を当てて、リベット(５)に通電する。重なり合った陽極部(２a)(２a)はその一部が溶けて溶接される。リベット(５)による圧着成型だけでは、溶接に比べ、陽極部(２a)(２a)が緊密に密着していないから、接触抵抗が大きくなる。従って、ＥＳＲ(等価直列抵抗)も大きくなる。
しかし、陽極部(２a)(２a)を互いに溶接することにより、ＥＳＲを低減させることができる。
この後、周知の如く、コンデンサ素子(２)を樹脂塊(図示せず)にて被覆し、該樹脂塊を切断して、固体電解コンデンサ(１)を得る。

リベット(５)にて陽極部(２a)(２a)を接合することのメリットとして、以下の点が挙げられる。金属箔(20)にはエッチング加工が施されているから、表面に凹凸がある。このため、溶接時に該凹凸間に火花放電を生じ、溶接に対して障害となる。従って、多数枚、具体的には６枚以上の金属箔(20)を積層して溶接のみにて接合せんとすると、溶接のバラ付きが大きくなり、ＥＳＲが増大する。また、積層した金属箔(20)を溶接のみにて接合せんとすると、金属箔(20)のエッチング倍率(エッチングにより表面積が増加した割合)や誘電体酸化被膜(21)を形成する際の印加電圧が変わる度に、溶接時の最適条件を設定しなければならず、手間が掛かっていた。
本例にあっては、リベット(５)にて陽極部(２a)(２a)を接合してから溶接することにより、溶接のみで金属箔(20)(20)を接合することの上記デメリットを解消できる。更に、上記の如く、リベット(５)に鍔体(51)を設けることにより、溶接時に於ける熱を陽極側リードフレーム(９)に逃がすことができ、コンデンサ素子(２)にかかる熱負荷を軽減し、誘電体酸化被膜の損傷を抑えることができる。また、リベット(５)として陽極側リードフレーム(９)よりも軟らかいものを用いた場合、該リベット(５)を陽極側リードフレーム(９)にかしめる際に生じる機械的なストレスの一部が鍔体(51)に加わり、陽極部(２a)に加わるストレスを緩和することができる。

出願人は、図６に示すように、陽極部(２a)(２a)を積層して溶接したコンデンサ(１)を作り、これを従来例１とした。また、図８に示すように、陽極部(２a)(２a)をリベット(５)にて接合したコンデンサ(１)を作り、これを従来例２とした。
更に、レーザーにて誘電体酸化被膜を除去した陽極部(２a)(２a)をリベット(５)にて接合したコンデンサ(１)を作り、これを従来例３とした。このリベット(５)は図８に示す従来品であり、各陽極部(２a)(２a)を溶接していない。
また、従来例３の内容に加え、各陽極部(２a)(２a)を溶接したコンデンサ(１)を作り、これを実施例１とした。また、レーザーにて各陽極部(２a)の誘電体酸化被膜を除去し、鍔体(51)付きのリベット(５)で陽極部(２a)(２a)を接合し、その後に陽極部(２a)(２a)を溶接した図１に示すコンデンサ(１)を作り、これを実施例２とした。
これらの従来例１−３及び実施例１、２のコンデンサ(１)を１００ケずつ作り、ＥＳＲ(単位：ｍΩ)を測定し、ＥＳＲ不良率及び合格品のＥＳＲの標準偏差σ、ＬＣ不良率を求めた。ＥＳＲ不良率は１５ｍΩ以上のものを不良品として算出した。また、ＬＣ不良率はＬＣの測定値が容量：Ｃ×電圧：Ｖ×０．１以上のものを不良品として算出した。何れもコンデンサ(１)は、定格電圧１６Ｖ品である。結果を表１に示す。

表１の従来例１とその他の例のデータから判るように、リベット(５)にて陽極部(２a)(２a)を溶接した実施例１及び実施例２は、溶接を行わなかった従来例１−３に比べ、ＥＳＲを大幅に低減することができた。また、鍔体(51)を設けた実施例２は、他のものに比べ、ＬＣ不良率を低減することができた。これは、溶接時に於ける熱を陽極側リードフレーム(９)に逃がすことができ、コンデンサ素子(２)にかかる熱負荷を軽減し、誘電体酸化被膜の損傷を抑えることができ、本実施例の場合、リードフレームとして銅合金を用い、リベットとして銅合金よりも軟らかい銅を用いたため、更に、リベット(５)を陽極側リードフレーム(９)にかしめる際に生じる機械的なストレスの一部が鍔体(51)に加わり、陽極部(２a)に加わるストレスを緩和することができるためと考えられる。

また、従来例１及び実施例１のコンデンサ(１)を２０ケずつ用意し、リフロー試験後、１０５℃雰囲気中に放置して耐久性試験を行い、１０００時間後、３０００時間後のＥＳＲを測定した。結果を図５に示す。
図５の結果から判るように、従来例１のコンデンサ(１)では、リフロー試験及び耐久性試験の熱ストレスによって、陽極部(２a)の溶接箇所が剥離等して、ＥＳＲが大きくバラ付いている。これに対し、実施例１のコンデンサ(１)では、ＥＳＲのバラ付きは少なく、安定していた。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

固体電解コンデンサの断面図である。リベットの正面図である。固体電解コンデンサの製造方法を示す断面図である。固体電解コンデンサの製造方法を示す断面図である。リフロー試験と耐久性試験の結果を示す表である。従来の固体電解コンデンサの断面図である。金属箔の断面図である。別の従来の固体電解コンデンサの断面図である。

符号の説明

(１) 固体電解コンデンサ
(２) コンデンサ素子
(５) リベット
(９) 陽極側リードフレーム
(20) 金属箔
(51) 鍔体

Claims

陽極部(２a)と陰極部(２b)を具えた複数枚の金属箔(20)を積層してコンデンサ素子(２)を形成し、各金属箔(20)の陽極部(２a)はリベット(５)によって陽極側リードフレーム(９)に接合されている固体電解コンデンサに於いて、
各陽極部(２a)はリベット(５)に通電することにより溶接されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
リベット(５)には、陽極部(２a)の下面を受ける鍔体(51)が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
複数枚の金属箔(20)を積層して、各陽極部(２a)及び陽極側リードフレーム(９)にリベット(５)を貫通させ、リベット(５)をかしめて、陽極部(２a)と陽極側リードフレーム(９)を接合する工程と、
リベット(５)に通電して、各陽極部(２a)を溶接する工程を有する固体電解コンデンサの製造方法。
リベット(５)には、陽極部(２a)の下面を受ける鍔体(51)が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。