JP2007005512A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】
薄型の固体電解コンデンサにおいて、小型大容量で製造し易く、さらに、耐湿性の向上及び電気抵抗の小さい固体電解コンデンサを提供することである。
【解決手段】
陽極引出部を有する陽極体の表面に誘電体皮膜、陰極層、陰極引出層を順次形成してコンデンサ素子を構成し、前記陰極引出層に陰極リードフレームの第１端部を接続し、前記陰極リードフレームの第１端部を外装樹脂で被覆し、前記陰極リードフレームの第２端部を外装樹脂の外へ引き出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第１端部は、前記陰極リードフレームの第２端部より薄いことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関し、特に、陰極リードフレームの構造に関するものである。

電子機器のデジタル化に伴い、使用される固体電解コンデンサ（１）にも小型大容量化が求められ、その構造として、図７に示すようなものが知られている。

この固体電解コンデンサ（１）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（９）の表面に、該表面を酸化させた誘電体皮膜（１０）、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（１１）、カーボン、銀等からなる陰極引出層（１２）を順次形成してコンデンサ素子（２）を構成し、前記陽極体（９）の一端面に植立された陽極リードピン（３）に陽極リードフレーム（４）を接続し、前記陰極引出層（１２）に導電性接着剤（６）を介して陰極リードフレーム（５）を接続し、前記コンデンサ素子（２）の回りを、エポキシ樹脂等からなる外装樹脂（７）にて被覆密封したものである。（例えば、特許文献１参照）
ここで、コンデンサ素子（２）を外装樹脂（７）にて被覆密封する際には、陰極リードフレーム（５）の外装樹脂内に収まるべき部分が、寸法誤差などにより外装樹脂から飛び出すことのないように、外装樹脂にある程度の厚みを持たせる必要がある。

また、陽極リードフレーム（４）や陰極リードフレーム（５）については、製造工程中の搬送時における変形等の問題が起こらないように、ある程度の厚みを持たせて強度を確保している。
特開平１０−６４７６１号公報

固体電解コンデンサ（１）の厚みを薄くすると、図８のようにコンデンサ素子（２）の厚みに比べて陰極リードフレーム（５）の厚みの割合が大きくなり、陰極リードフレーム（５）はコンデンサとしての容量に寄与しないため、固体電解コンデンサ（１）の単位体積当たりの容量、すなわち容量体積効率が低下するという問題がある。

固体電解コンデンサ（１）の容量体積効率の向上を図るために陰極リードフレーム（５）の厚みを薄くすると、通常は陰極リードフレームと同じ厚みを有する陽極リードフレーム（４）の厚み及びリードフレーム（１３）も薄くなって、リードフレーム全体の強度が低下し、製造工程中において、図１２のようにコンデンサ素子（２）を載せたリードフレーム（１３）を搬送用のマガジンラックに収納する際、リードフレーム（１３）が変形して収納できなくなるという問題が生じる。

本発明は、上述のような問題に鑑み、小型大容量で製造し易く、耐湿性に優れて等価直列抵抗も小さい固体電解コンデンサ（１）を提供することを目的とする。

本発明による固体電解コンデンサ（１）は、請求項１記載のように、陽極引出部を有する陽極体の表面に誘電体皮膜（１０）、陰極層（１１）、陰極引出層（１２）を順次形成してコンデンサ素子（２）を構成し、前記陽極引出部に陽極リードフレームの第１端部を接続し、前記陰極引出層（１２）に陰極リードフレームの第１端部（５ａ）を接続し、前記コンデンサ素子並びに前記陽極リードフレームの第１端部を外装樹脂（７）で被覆し、陽極リードフレームの第２端部及び陰極リードフレームの第２端部（５ｃ）を前記外装樹脂（７）の外側に配した固体電解コンデンサ（１）において、前記陰極リードフレームの第１端部（５ａ）と第２端部（５ｃ）との間に、該陰極リードフレームの厚さが段差状又はスロープ状に変化する厚さ変化部（５ｂ）を設け、前記陰極リードフレームの第１端部（５ａ）を、該陰極リードフレームの第２端部（５ｂ）より薄くしたことを特徴とする。

この構成によれば、リードフレーム（１３）、陽極リードフレーム（４）及び陰極リードフレーム（５）の強度を確保しながら、コンデンサ素子の厚みに対する陰極リードフレーム（５）の厚みの割合を小さくすることができ、固体電解コンデンサ容量の体積効率が向上する。また、外装樹脂（７）の厚みは厚くでき耐湿性向上となる。

本発明の更に好ましい局面においては、請求項２記載のように、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を、前記コンデンサ素子（２）の稜辺に近接する箇所に配したことを特徴とする。

この構成によれば、コンデンサ素子（２）の陰極リードフレーム（５）上での位置決めができ、接合面積を一定にできることから、接続抵抗のバラツキを抑制できる。または、陰極リードフレーム（５）を薄くできるため、コンデンサ素子（２）を大きくでき容量が増加できる。

或いは、請求項３記載のように、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を、該陰極リードフレームを前記外装樹脂（７）から引き出した箇所の直近に配したことを特徴とする。

この構成によれば、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を外装樹脂（７）埋め込みの位置決めにでき、該外装樹脂埋め込みのバラツキがなくなり、また、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）でスロープ状は、折り曲げによるステップ状の応力集中がなくなるため、厚みが変化する段差部でクラックなどが生じないため、前記陰極リードフレーム（５）の電気抵抗が大きくならない。

或いは、請求項４記載のように、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を構成する段差又はスロープを、該陰極リードフレームの前記陰極引出層（１２）との接続に供される第１表面（５Ｈ）及びその裏側の第２表面（５Ｒ）の内、第１表面（５Ｈ）のみに形成したことを特徴とする。

この構成によれば、前期陰極リードフレームの第１表面（５Ｈ）及びその裏側の第２表面（５Ｒ）の両面から薄くするより、前期陰極リードフレームの第１表面（５Ｈ）のみ薄くするため、コンデンサ素子（２）をより大きくでき、容量が大きくできより好ましい。

或いは請求項５記載のように、前記陰極リードフレームを、前記コンデンサ素子（２）との接続部から前記外装樹脂（７）の外まで、途中で折り曲げることなく引き出したことを特徴とする。

この構成によれば、前記陰極リードフレーム（５）の折れ曲がった部分により制限されていたコンデンサ素子（２）を、大きくする事ができ容量を大きくすることができる。

請求項１記載の発明によれば、陽極リードフレーム（４）及び陰極リードフレーム（５）の強度を確保しながら、コンデンサ素子（２）の厚みに対する陰極リードフレーム（５）の厚みの割合を小さくすることができ、固体電解コンデンサ容量の体積効率が向上し容量増加となり、また、外装樹脂（７）が厚くなることで、耐湿性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、コンデンサ素子（２）の陰極リードフレーム（５）上での位置決めができ、接合面積を一定にできることから、接続抵抗のバラツキを抑制でき、品質向上となる。または、陰極リードフレーム（５）を薄くできるため、コンデンサ素子（２）を大きくでき容量も増加できる。

請求項３記載の発明によれば、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を外装樹脂（７）埋め込みの位置決めにでき、該外装樹脂埋め込みのバラツキがなくなり、または前記陰極リードフレーム（５）の折り曲げによるステップ状の形状での応力集中がなくなるため、厚み変化部での段差付け根部（１４）でクラックなどが生じないため、前記陰極リードフレーム（５）の電気抵抗が大きくならない。その結果、ＥＳＲの小さいコンデンサとなる。

請求項４記載の発明によれば、前期陰極リードフレームの第１表面（５Ｈ）及びその裏側の第２表面（５Ｒ）の両面から薄くするより、前期陰極リードフレームの第１表面のみ薄くするため、コンデンサ素子（２）をより大きくでき、容量が大きくできより好ましい。

請求項５記載の発明によれば、前記陰極リードフレーム（５）の折れ曲がった部分により制限されていたコンデンサ素子（２）を、大きくする事ができ容量も大きくすることができる。

本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

（実施例１）
図１にはコンデンサ素子（２）の構造を図示していないため、コンデンサ素子部分は図７で説明する。

図７に示すように、タンタル焼結体からなる陽極体（９）表面に、該陽極体表面を酸化させた誘電体皮膜（１０）、導電体ポリマーであるポリピロールからなる固体電解質層（１１）、カーボン及び銀からなる陰極引出層（１２）を順次形成してコンデンサ素子（２）を構成し、前記陽極体（９）の一端面に植立された陽極リードピン（３）に、陽極リードフレーム（４）の外装樹脂内を接続し、前記陰極引出層（１２）に陰極リードフームの第１端部（５ａ）を接続した。

その後、前記コンデンサ素子（２）の回り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（１）を完成させた。

図１（誘電体皮膜、固体電解質層、陰極引出層は図示せず）を用いて陰極リードフレーム（５）について説明する。

リードフレーム基材は４２アロイ合金を用い、陰極リードフレーム（５）の第１端部の薄い部分の厚みは0.05ｍｍとし、その他の部分である図１２のようにリードフレーム（１３）の骨格部分は0.1ｍｍの厚みで製作した。

その結果、リードフレーム（１３）の骨格部分は0.1ｍｍの厚みで従来と同様であるため、強度低下が起こらず、製造工程中で前記コンデンサ素子（２）を載せた図１２のようなリードフレーム（１３）を、搬送用のマガジンラックに収納する場合、リードフレームが曲がる問題も起こらず、製造工程で厚み変更による不具合は生じなかった。

従来例である図８と比較すると、前期陰極リードフレーム（５）の材料寸法誤差、位置決め誤差などにより外装樹脂（７）からはみ出さないように最小の厚み寸法ｍは同じである。

本発明の陰極リードフレームの第１端部（５ａ）は従来例より厚みｎだけ薄くなっている。その結果、コンデンサ素子（２）の厚みが、ｘからｘ+ｎと増加する。

例えば、図１のように前記陰極リードフレーム（５）の減じる厚みｎを均等に分けた場合は0.1ｍｍから0.05ｍｍを差異引いて、２分割した0.025ｍｍとなる。

コンデンサの容量は、コンデンサ素子（２）の増加厚みに対して、コンデンサ素子の陰極リードフレーム（５）が接合する面の面積を掛ける為、厚みの増加は少なくても大きな容量増加となる。

また、前記外装樹脂が厚いと耐湿性の向上となるが、固体電解コンデンサ（１）が大きくなってしまう。

図１では、前記外装樹脂（７）の最小厚みｍを確保し、さらに、前記陰極リードフレーム（５）の第２表面（５Ｒ）が厚みｎだけ薄くなっているため、前記外装樹脂の厚みをｎだけ厚くでき、固体電解コンデンサ（１）の大きさを大きくせず、耐湿性の向上が図れる。

本発明の実施により、容量増加、耐湿性向上及び製造しやすい固体電解コンデンサが作製できる。
（実施例２）
図２に示すように陰極リードフレーム（７）の前記陰極引出層（１２）との接続に供される第１表面（５Ｈ）にのみ厚み2ｎの段差を設け、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を、前記コンデンサ素子（２）の稜辺に近接する箇所に配したこと以外は実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。

例えば、図１と同じように前記陰極リードフレームの減じる厚みｎを0.025ｍｍとするとこの場合2ｎであるため0.05ｍｍ減じることができる。そのため、コンデンサ素子（２）の厚みが、ｘからｘ+2ｎとなるため、0.05ｍｍ厚くできる。

従来例として、前記陰極リードフレームの厚みが従来どおり0.1ｍｍで、その他は本発明品図１と同様に製作した。
実施例１と実施例２と従来例を各5個ずつ作製し、容量を測定し、平均容量の比較を行った。

表１より、実施例１は従来例より6％、実施例２は従来例より、約13％多くなった。

本発明の実施により、従来例より容量が約13％ｕｐし、且つ陰極リードフレーム（５）を薄くしても、リードフレーム（１３）の骨格部分は従来どおり厚いままであるため、強度は低下することなく製造工程での問題も生じない。

また、図２に示すように陰極リードフレーム（７）の前記陰極引出層（１２）との接続に供される第１表面（５Ｈ）に厚み2ｎの段差を設けたことにより、前記コンデンサ素子（２）の位置決めも行なうことができ、前記コンデンサ素子（２）と前記陰極リードフレーム（５）の接合面積で接触抵抗にバラツキが生じていたが、位置決めにより接触抵抗のバラツキも低減できる。

本発明は、実施例１よりも容量増加及び接触抵抗のバラツキの減少が図れるためより好ましい。
（実施例３）
図３に示すように、前記陰極リードフレーム（７）の前記陰極引出層（１２）との接続に供される第１表面（５Ｈ）の裏側の第２表面（５Ｒ）に厚み2ｎの段差を設けた以外は実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。この場合は、図８と比較して、容量の増加はないが、外装樹脂（７）の陰極リードフレーム（５）に接合する厚みは、厚み寸法ｍから、ｍ+2ｎと厚くなる。

その結果、外装樹脂（７）が湿度などのバリヤーとしての働くため、耐湿性が良くなり、信頼性が向上する。
（実施例４）
図４に示すように、前記陰極リードフレームの厚み変化部（５ｂ）を、前記外装樹脂（７）から引き出した箇所の直近に配した以外は、実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサを作製した。本発明の容量増加については、前記陰極リードフレーム（７）の減少分が実施例２と同等であるため、コンデンサ素子（２）の増加と容量増加も同じであり、従来品より容量増加が図れる。

また、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を外装樹脂（７）埋め込みの位置決めにできるため、外装樹脂（７）の埋め込みのバラツキがなくなり、固体電界コンデンサ（１）の大きさのバラツキもなくなる。
（実施例５）
図５に示すように、前記陰極リードフレームのスロープ状の厚さ変化部（５ｂ）を前記外装樹脂（７）から引き出した箇所の直近に配置したこと以外は実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。

図１１の（ａ）（ｂ）の場合、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）が段差状に変化するため折曲げ支点（１５）で折曲げると、段差付け根部（１４）が引き伸ばされクラックが入りやすく、その結果電気抵抗が増加し、ＥＳＲ増加の要因にもなっていた。

本実施例の前記陰極リードフレームの厚み変化部（５ｂ）は図１１の（ｃ）（ｄ）のように、スロープ状に変化するため、折曲げ支点（１５）で折曲げても、段差付け根部（１４）が引き伸ばされることが無くクラックが入りらないため、電気抵抗に変化は無く低ＥＳＲな固体電解コンデンサ（１）が作製できる。
（実施例６）
図６に示すように、前記陰極リードフレーム（５）がコンデンサ素子（２）との接続部から前記外装樹脂の外まで途中で折り曲げることなく引き出した以外は、実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。

前記陰極リードフレーム（５）が外装樹脂（７）内で折れ曲がっていると、コンデンサ素子（２）を大きくすることができなかったが、本実施例は、前記陰極リードフレーム（５）が折れ曲がり無く真っ直ぐ外装樹脂（７）の外に引き出されているためコンデンサ素子（２）を大きくでき、より容量増加が図れ好ましい。
（実施例７）
図９に示すように、陰極リードフレーム（７）の前記陰極引出層（１２）との接続に供される第１表面（５Ｈ）にのみ厚み2ｎの段差を設け、前記陰極リードフレームの厚さ変化部（５ｂ）を、前記コンデンサ素子（２）の稜辺に近接する箇所に配したことと前記リードフレーム（５）が折り曲げ部分が無く外装樹脂（７）の外に引き出された以外は、実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。

本実施例は、実施例２の場合と同様、前記陰極リードフレームに厚さ変化部（５ｂ）を設けたことにより、コンデンサ素子の位置決めも行なうことができ、従来コンデンサ素子（２）と前記陰極リードフレーム（５）の接合面積で接触抵抗にバラツキが生じていたが、位置決めにより接触抵抗のバラツキが低減する。
（実施例８）
図１０に示すように、前記陰極リードフレーム第１端部（５ａ）の接続を、コンデンサ素子（２）の下端部に接続した以外は、実施例１と同様な製造方法で固体電解コンデンサ（１）を作製した。

この場合、図１の前記陰極リードフレーム第１端部（５ａ）の接続位置を変更しただけで、コンデンサ素子（２）の大きさの増加による容量増加、外装樹脂（７）の厚み増加による耐湿性向上も同様となる。

従って、上記実施例２から７においても、前記陰極リードフレーム第１端部（５ａ）の接続位置をコンデンサ素子（２）の下端部に変更しても容量の増加、耐湿性向上、電気抵抗の低減など図れる。

以上述べた実施例により、薄型の固体電解コンデンサの小型大容量化、耐湿性向上、さらに、陰極リードフレーム（５）とコンデンサ素子（２）の接触面積のバラツキ低減と応力による陰極リードフレーム（５）へのクラック発生の低減の両方で、電気抵抗の低減による低ＥＳＲ化の固体電解コンデンサ（１）を提供できる。

（ａ）（ｂ）本発明の実施例１の個体電解コンデンサの側面図及び陰極リードフレーム拡大図 （ａ）（ｂ）本発明の実施例２の個体電解コンデンサの側面図及び陰極リードフレーム拡大図 （ａ）（ｂ）本発明の実施例３の固体電解コンデンサの側面図及び陰極リードフレーム拡大図 本発明の実施例４個体電解コンデンサの側面図 本発明の実施例５の固体電解コンデンサの側面図 本発明の実施例６の固体電解コンデンサの側面図 従来の固体電解コンデンサの側面図 （ａ）（ｂ）従来の薄型固体電解コンデンサの側面図及び陰極リードフレーム拡大図 本発明の実施例7の固体電解コンデンサの側面図 （ａ）（ｂ）本発明の実施例８の固体電解コンデンサの側面図及び陰極リードフレーム拡大図 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）陰極リードフレーム図及び折り曲げ状態図 リードフレーム図

符号の説明

１ 固体電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 陽極リードピン
４ 陽極リードフレーム（第１端部と第２端部含む）
５ 陰極リードフレーム
５ａ 陰極リードフレームの第１端部
５ｂ 陰極リードフレームの厚み変化部
５ｃ 陰極リードフレームの第２端部
６ 導電性接着剤
７ 外装樹脂
９ 陽極体
１０ 誘電体皮膜
１１ 固体電解質
１２ 陰極引出層
１３ リードフレーム
１４ 段差付け根部
１５ 支点

Claims (5)

1. 陽極引出部を有する陽極体の表面に誘電体皮膜、陰極層、陰極引出層を順次形成してコンデンサ素子を構成し、前記陽極引出部に陽極リードフレームの第１端部を接続し、前記陰極引出層に陰極リードフレームの第１端部を接続し、前記コンデンサ素子並びに前記陽極リードフレームの第１端部及び前記陰極リードフレームの第１端部を外装樹脂で被覆し、陽極リードフレームの第２端部及び陰極リードフレームの第２端部を前記外装樹脂の外側に配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第１端部と第２端部との間に、該陰極リードフレームの厚さが段差状又はスロープ状に変化する厚さ変化部を設け、
   前記陰極リードフレームの第１端部を、該陰極リードフレームの第２端部より薄くしたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 請求項１記載の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厚さ変化部を、前記コンデンサ素子の稜辺に近接する箇所に配したことを特徴とする固体電界コンデンサ。
3. 請求項１記載の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厚さ変化部を、該陰極リードフレームを前記外装樹脂から引き出した箇所の直近に配したことを特徴とする固体電界コンデンサ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の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厚さ変化部を構成する段差又はスロープを、該陰極リードフレームの、前記陰極引出層との接続に供される第１表面及びその裏側の第２表面の内、第１表面のみに形成したことを特徴とする固体電解コンデンサ。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載固体電解コンデンサにおいて、前記陰極リードフレームを、前記コンデンサ素子との接続部から前記外装樹脂の外まで、途中で折り曲げることなく引き出したことを特徴とする固体電解コンデンサ。