JP2006237195A

JP2006237195A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2006237195A
Application number: JP2005048398A
Authority: JP
Inventors: Chihiro Kato; 千博加藤; Hitoshi Ini; 仁井二
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2006-09-07

Abstract

【課題】陰極リードフレームが熱膨張しても導電性接着剤、外装樹脂に亀裂、浮きなどが入らないようにし、ＥＳＲのバラツキ、高湿度環境での特性変化が起こらない固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】金属材からなる陽極体表面に、誘電体皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成後、前記陰極引出層に導電性接着剤を介して陰極リードフレームを接続し、その後、外装樹脂で被覆する固体電解コンデンサにおいて、前記陰極引出層と導電性接着剤を介して接続する前記陰極リードフレームの平面に凹部を設け、さらに、裏面である前記陰極リードフレームの外装樹脂と接続する平面にも凹部を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関する。

従来、固体電解コンデンサとして図７に示す構造のものが知られている。この固体電解コンデンサは、弁作用金属（タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等）の焼結体からなる陽極体（２）表面に、該陽極体表面を酸化させた誘電体皮膜（３）、二酸化マンガン等の導電性無機材料、或いはＴＣＮＱ錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料からなる固体電解質層（４）、カーボン、銀等からなる陰極引出層（５）を順次形成してコンデンサ素子（１５）を構成し、前記陽極体（２）の一端面に植立された陽極リードピン（１６）に陽極リードフレーム（６１）を接続し、さらに、前記陰極引出層（５）に陰極引出層側に凹部を設けた陰極リードフレーム（６２）を導電性接着剤（６）により接続し、前記コンデンサ素子（１５）の外側にエポキシ樹脂等からなる外装樹脂層（７）にて被覆密封したものである。

上記のような固体電解コンデンサに用いるリードフレーム基材としては、表面酸化が少ないこと、引張り強度が大きいこと、延性が充分で曲げ加工性に富むこと、半田との濡れ性や耐候性が良好であること、エッチング性が良好であること、プレス打抜き性やプレス曲げ性のような加工性がすぐれること等の要件を具備することが要求されている。

これらの特性を比較的よく満足していることから、リードフレーム基材としては従来から42Ｎｉ―Ｆｅ合金が使用されてきたが、固体電解コンデンサの低ＥＳＲ化が要求されてきたため導電率の高いＣｕを主成分とする合金が広く使用されるようになってきている。
前記Ｃｕを主成分とする合金等の高導電率を有する金属材料は、42Ｎｉ―Ｆｅ合金などより熱膨張率が高く、導電性接着剤（６）より高い。

固体電解コンデンサ（１）を形成した後には、リードフレーム（６１）（６２）に１０Ｖ程度の電圧を一定時間だけ印加して、誘電体酸化皮膜（３）の欠陥を修復する。これをエージングと呼ぶが、かかるエージングの際に、誘電体皮膜（３）の欠陥部分に過電流が流れ高温になるため、かかる熱がリードフレームに伝わる。従って、リードフレーム（６１）（６２）の熱膨張によって押圧されて、硬化した導電性接着剤（６）に亀裂が入り、接触抵抗の変化によってＥＳＲ（等価直列抵抗）がバラツキ、量産歩留りが低下するおそれがあった。そのため、前記陰極引出層に導電性接着剤を介して陰極リードフレームを接続する平面に凹部を設けて、接続を向上させ導電性接着剤（６）に入る亀裂などを防止した（特許文献１参照）。
特願2003-33923号公報

前記陰極引出層（５）に導電性接着剤（６）を介して陰極リードフレーム（６２）を接続する平面に凹部を設けることにより、接続を向上させ導電性接着剤（６）に入る亀裂などを防止した。

しかしながら、陰極リードフレームと外装樹脂層（７）との間については熱対策を施していないため、熱膨張の不一致により接続面に亀裂、浮きなどが生じることがあり、外装樹脂間の隙間から水分が浸入することで、高湿度環境での特性変化が起こるおそれがある。

本発明の目的は、陰極リードフレーム（６２）が熱膨張しても導電性接着剤、外装樹脂に亀裂、浮きなどが入らないようにしＥＳＲのバラツキ、高湿度環境での特性変化が起こらない固体電解コンデンサを提供することである。

本発明は、上記問題点を鑑みて、金属材からなる陽極体（２）表面に、誘電体皮膜（３）、固体電解質層（４）、陰極引出層（５）を順次形成後、前記陰極引出層（５）に導電性接着剤（６）を介して陰極リードフレーム（６２）を接続し、その後、外装樹脂（７）で被覆する固体電解コンデンサにおいて、前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する前記陰極リードフレーム（６２）の平面（２０）に凹部を設け、さらに、裏面である前記陰極リードフレーム（６２）の外装樹脂（７）と接続する平面（２０ａ）にも凹部を設けたことを特徴とする固体電解コンデンサである。

前記陰極リードフレーム（６２）に、凹部を入れることにより熱膨張する平面が分断され、応力が低減する。さらに、凹部の配列により、熱膨張の局所的な応力の係りを防ぎ、応力を分散させる効果がある。さらに、前記陰極リードフレーム（６２）表裏の両面に同様な凹部加工が施されたことにより、両面に均等な応力がかかり反りが低減し、接合部にかかる応力の緩和が図れる。さらに、導電性接着剤（６）、外装樹脂（７）が凹部に入り込みアンカー効果を持ち接合強度の向上が図れる。さらに、前記陰極リードフレーム（６２）の導電性接着剤と接する面、及び外装樹脂と接する面において、導電性接着剤と接する面から透視して、凹部の重なりの面積と凹部が重ならない面積を比較して、凹部が重ならない面積が多いことにより、前記陰極リードフレーム（６２）の凹部の重なりによる厚みの薄くなる部分より厚みの厚くなる部分が多くなるため強度も保たれる。

以上のことにより、陰極リードフレーム（６２）と導電性接着剤（６）の接着強度向上、さらに、陰極リードフレーム（６２）と外装樹脂（７）との密着性が向上する。

これにより、陰極リードフレーム（６２）と導電性接着剤（６）、外装樹脂（７）の接合部の亀裂、浮きなどが防止でき、製品の抵抗上昇の抑制、耐湿度環境特性を改善でき、製品品質が向上する。

本発明の実施例を、図を用いて説明する。本発明の実施形態を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
図１に示すように、タンタル焼結体からなる陽極体（２）表面に、該陽極体表面を酸化させた誘電体皮膜（３）、導電体ポリマーからなる固体電解質層（４）、カーボン及び銀からなる陰極引出層（５）を順次形成してコンデンサ素子１５を構成し、前記陽極体（２）の一端面に植立された陽極リードピン（１６）に陽極リードフレーム（６１）を接続し、前記陰極引出層（５）に陰極リードフーム（６２）を接続した。その後、前記コンデンサ素子（１５）の外側にエポキシ樹脂等からなる外装樹脂層（７）にて被覆密封し、固体電解コンデンサを完成させた。

前記リードフレーム基材としてＣｕ又はＣｕを主成分とする合金を用いている。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように前記陰極リードフレームとして、図２（ａ）に示すように前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する平面（２０）に幅1ｍｍ以下の凹部（２１）を一方向に設け、さらに、図２（ｂ）に示すように平面（２０）の裏面である陰極リードフレームと外装樹脂が接続する平面（２０ａ）に、同様な凹部（２１ａ）を設けた。図２（ｃ）は前記陰極リードフレームと前記導電性接着剤が接する面及び前記外装樹脂に接する面、Ａ―Ａ’の断面の拡大図であり、両面に凹部を設けてあるのが分かる。

（実施例２）
図３に示すように前記陰極リードフレーム（６２）の前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する（平面２０）に該平面のほぼ中央から放射状に凹部（２１）を設けたもの、さらに、平面（２０）の裏面である陰極リードフレーム（６２）と外装樹脂（７）が接続する平面（２０ａ）にも同様な凹部（２１ａ）を設けたものを用いた以外は実施例１と同様な方法で固体電解コンデンサを完成させた。

（実施例３）
図４（ａ）に示すように前記陰極リードフレーム（６２）の前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する平面（２０）に幅1ｍｍ以下の凹部（２１）を、交差状に設けたもの、さらに、図４（ｂ）に示すように平面（２０）の裏面である陰極リードフレームと外装樹脂が接続する平面（２０ａ）にも、同様に交差状に凹部（２１ａ）を設けた。図４（ｃ）は前記陰極リードフレームと前記導電性接着剤が接する面及び前記外装樹脂に接する面、Ｂ―Ｂ’の断面の拡大図である。図４（ｄ）は前記陰極リードフレームと前記導電性接着剤が接する面及び前記外装樹脂に接する面、Ｃ―Ｃ’の断面の拡大図である。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように前記陰極リードフレーム（６２）の前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する平面（２０）に幅1ｍｍ以下の凹部（２１）を交差状に設けたもの、さらに、平面（２０）の裏面である陰極リードフレーム（６２）と外装樹脂（７）が接続する平面（２０ａ）にも同様な凹部（２１ａ）を設けたものを用いた以外は実施例１と同様な方法で固体電解コンデンサを完成させた。

（実施例４）
図５（ａ）に示すように前記陰極リードフレーム（６２）の前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する平面（２０）に一方向に凹部（２１）を設けたもの。図５（ｂ）に示すように平面（２０）の裏面である陰極リードフレーム（６２）と外装樹脂（７）が接続する平面（２０ａ）に、平面（２０）とは方向が異なる凹部（２１ａ）を設けたもの。図５（ｃ）は図５（ａ）、（ｂ）図面のＤ−Ｄ’断面の拡大図であり、平面（２０）と裏面である平面（２０ａ）において凹部の方向が異なる。

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように前記陰極リードフレーム（６２）の前記陰極引出層（５）と導電性接着剤（６）を介して接続する平面（２０）に一方向に凹部（２１）を設けたもの、さらに、平面（２０）の裏面である陰極リードフレーム（６２）と外装樹脂（７）が接続する平面（２０ａ）には、表面とは方向が異なる凹部（２１ａ）を設けたものを用いた以外は実施例１と同様な方法で固体電解コンデンサを完成させた。

（実施例５）
図６は前記陰極リードフレーム（６２）の断面図の拡大である。
前記陰極リードフレーム（６２）の前記導電性接着剤に接する面（２０）、及び前記外装樹脂に接する面（２０ａ）において、前記陰極リードフレーム（６２）の前記導電性接着剤に接する面（２０）から透視して、凹部が重なる部分の面積と凹部が重ならない部分の面積を比べて重ならない部分の面積が多くなるように、凹部を設けた以外は実施例１と同様な方法で固体電解コンデンサを完成させた。

実施例１、２、３、４、５に示すように、前記陰極リードフレーム（６２）に、凹部を入れることにより、熱膨張する平面が分断され応力が低減する。さらに、凹部の配列により、熱膨張の局所的な応力の係りを防ぎ、応力を分散させる効果がある。さらに、前記陰極リードフレーム（６２）両平面に同様な凹部加工が施されたことにより、反り低減の効果があり、接合部にかかる応力の緩和が図れる。さらに、導電性接着剤（６）、外装樹脂（７）が凹部に入り込みアンカー効果を持ち接合強度の向上が図れる。さらに、前記陰極リードフレーム（６２）の導電性接着剤と接する面と外装樹脂と接する面において、導電性接着剤と接する面から透視して凹部の重なりの面積が少なくなることにより、前記陰極リードフレーム（６２）の凹部の重なりによる厚みの薄くなる部分が少なくなることで、強度も保たれる。

以上のことにより、前記陰極リードフレーム（６２）と前記導電性接着剤（６）の接着強度向上、さらに、前記陰極リードフレーム（６２）と前記外装樹脂（７）との密着性が向上する。

そのため、エージングやリフロー時などの加熱による前記陰極リードフレーム（６２）と前記導電性接着剤（６）、前記外装樹脂（７）の接合部の亀裂、浮きなどが防止でき、製品の抵抗上昇の抑制、耐湿度環境特性を改善でき、製品品質が向上する。

実施例では陰極リードフレーム基材としてＣｕ又はＣｕを主成分とする合金を用いたが、熱膨張率の高い材料であればこれに限らず、同様に、エージングやリフロー時などの熱による接合面の亀裂の発生を防止することができる。

本発明における固体電解コンデンサの縦断面図である。（ａ）実施例１の陰極リードフレームの平面図、（ｂ）実施例１の陰極リードフレームの平面図、（ｃ）実施例１の陰極リードフレームＡ−Ａ’断面の拡大図である。実施例２の陰極リードフレームの平面図である。（ａ）実施例３の陰極リードフレームの平面図、（ｂ）実施例３の陰極リードフレームの平面図、（ｃ）実施例３の陰極リードフレームＢ−Ｂ’断面の拡大図、（ｄ）実施例３の陰極リードフレームＣ−Ｃ’断面の拡大図である。（ａ）実施例４の陰極リードフレームの平面図、（ｂ）実施例４の陰極リードフレームの平面図、（ｃ）実施例４の陰極リードフレームＤ−Ｄ’断面の拡大図である。実施例５の陰極リードフレーム断面の拡大図である。従来の固体電解コンデンサの縦断面図である。

符号の説明

１固体電解コンデンサ
２陽極体
３誘電体皮膜
４固体電解質層
５陰極引出層
６導電性接着剤
７外装樹脂
１５コンデンサ素子
１６陽極リードピン
２０陰極リードフレームの陰極引出層と接続する平面
２０ａ陰極リードフレームの外装樹脂と接続する平面
２１、２１ａ、２２、２２ａ凹部
６１陽極リードフレーム
６２陰極リードフレーム

Claims

金属材からなる陽極体表面に、誘電体皮膜、固体電解質層、陰極引出層を順次形成し、前記陰極引出層に導電性接着剤を介して陰極リードフレームを接続し、さらに、その回りを外装樹脂で被覆した固体電解コンデンサにおいて、
前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面、及び前記外装樹脂に接する面に、複数の溝または凹みからなる凹部を設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
請求項１記載の凹部が、前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面、及び前記外装樹脂に接する面において、ほぼ中央から放射状に設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
請求項１記載の凹部が、前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面、及び前記外装樹脂に接する面において、交差状になるように設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
請求項１記載の凹部が、前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面に設けた凹部、及び前記外装樹脂に接する面に設けた凹部において、凹部の方向が異なるように設けたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
請求項１記載の凹部が、前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面、及び前記外装樹脂に接する面において、前記陰極リードフレームの前記導電性接着剤に接する面から透視して、凹部が重なる部分の面積と凹部が重ならない部分の面積を比べて重ならない部分の面積が多いことを特徴とする固体電解コンデンサ。