JP2007173303A - チップ型固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの電極間寸法を、リードフレームを備えた樹脂モールド型のものと同じにし、専用のプリント配線基板を準備することなく、コンデンサを基板上に実装できるようにする。
【解決手段】陽極導出線７が植立された弁作用金属からなる陽極体６の表面に、酸化皮膜層８、固体電解質層９およびカーボン層１０、銀層１１が順次形成されたコンデンサ素子１２を有する。
このコンデンサ素子における陽極導出線と陽極導出線の植立面に対向する面とを除く外周面領域に外装樹脂層が被覆され、陽極導出線およびその周辺領域には陽極端子が形成され、陽極導出線の植立面に対向する面およびその周辺領域には陰極端子が形成される。
さらに、陽極体の陽極導出線の植立面に、陽極導出線の軸方向に沿って外側にのびる突出部６ａ、６ｂが設けられ、突出部は、陽極導出線を挟んで互いに間隔をあけて平行にのびる対向面６ｃを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ型固体電解コンデンサに関し、特に、リードフレームを用いないチップ型固体電解コンデンサのコンデンサ素子の形状に関するものである。

従来のチップ型固体電解コンデンサは２つのタイプに大別される。
第１のタイプのチップ型固体電解コンデンサは、図５（Ａ）に示されるように、陽極導出線が植立された弁作用金属からなる陽極体の表面に、酸化皮膜層、固体電解質層およびカーボン層、銀層からなる陰極引出層が順次形成されたコンデンサ素子を有し、このコンデンサ素子にリードフレームが接続され、さらに、トランスファーモールドにより外装樹脂２が形成され、外側のリードフレームが折り曲げられて陽極端子１、陰極端子３が各々形成されたものからなっている。

第２のタイプのチップ型固体電解コンデンサは、図５（Ｂ）に示されるように、第１のタイプと同様の構成のコンデンサ素子を有し、コンデンサ素子における陽極導出線が植立された面に対向する面を除く外周面領域に、外装樹脂２が被覆され、陽極導出線およびその周辺領域には陽極端子１が形成され、陽極導出線が植立された面に対向する面およびその周辺領域には陰極端子３が形成された、リードフレームを用いないものである（例えば、特許文献１参照）。

この第２のタイプのチップ型固体電解コンデンサ（以下、「リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサ」と呼ぶ）は、その構造上、陽極端子が陽極導出線に沿って先細り状に突出している。このため、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの陽極端子における、突出部分の根本に相当する外周面領域のみが、プリント配線基板のランドに接触可能となっている。一方、陰極端子は、ほぼその外周面の全体にわたって、プリント配線基板のランドに接触可能である。

その結果、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサにおいては、第１のタイプのチップ型固体電解コンデンサと比べて、静電容量が大きいという特徴があるが、電極間の距離が短くなり、専用のプリント配線基板を設計する必要があるため、これまでリードフレームレス固体電解コンデンサが広く使用されてこなかった理由の１つとなっていた。

さらには、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサは、上述のように陰極端子および陽極端子の形状が非対称であり、特に、それらのプリント配線基板のランドに対する接触可能な面積が大きく異なるため、コンデンサのプリント配線基板上への実装に際して、リフロー時に溶けたはんだの濡れ上がりによって及ぼされる力が、陽極端子側より陰極端子側の方が大きくなり、コンデンサが基板から立ち上がってしまう現象（マンハッタン現象）が発生しやすいという問題を生じていた。
特開昭５８−６０５２３号公報（第３頁、第３図）

したがって、本発明の課題は、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの電極間寸法を、リードフレームを備えた樹脂モールド型と同じにすることで、専用のプリント配線基板を設計することなく、コンデンサを基板上に実装できるようにすることにある。
また、本発明の課題は、マンハッタン現象の発生を防止し、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの実装性を向上させることにもある。

上記課題を解決するため、本発明は、陽極導出線が植立された弁作用金属粉末からなる陽極体の表面に、酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層が順次形成されたコンデンサ素子を有し、前記陽極導出線が植立された面と該植立面に対向する面とを除く外周面領域に外装樹脂層が被覆され、陽極導出線およびその周辺領域には陽極端子が形成され、陽極導出線が植立された面に対向する面およびその周辺領域には陰極端子が形成されたチップ型固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極体の陽極導出線が植立された面に、陽極導出線の軸方向に沿って外側にのびる突出部が設けられ、前記突出部は、陽極導出線を挟んで互いに間隔をあけて平行にのびる対向面を有していることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサである。

本発明によれば、陽極体の陽極導出線が植立された面に、陽極導出線の軸方向に沿って外側にのびる突出部を設け、突出部には、陽極導出線を挟んで互いに間隔をあけてのびる対向面を設けたことにより、陽極体の表面に、酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層を順次形成することで得られたコンデンサ素子自体も、陽極体と同じく、陽極側に突出部を備えた形状となる。

そして、コンデンサ素子の突出部に陽極端子が形成されるため、チップ型固体電解コンデンサの陽極端子は陰極端子と同じ形状となる。その結果、電極間距離がリードフレームを用いた樹脂モールドタイプと同じになるため、プリント配線基板のランド寸法を変更することなく、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサを基板上に実装できるようになる。

また、チップ型固体電解コンデンサの陽極端子が陰極端子と同じ形状となるため、リフロー時に溶けたはんだの濡れ上がりによって及ぼされる力が、コンデンサの陽極側と陰極側で同じになり、マンハッタン現象の発生を防止し、コンデンサの実装性を向上させることができる。

本発明のリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサは、図１（Ａ）に示されるように、陽極導出線７が植立された弁作用金属からなる陽極体６を有している。さらに、陽極体６の陽極導出線７が植立された面に、陽極導出線７の軸方向に沿って外側にのびる突出部６ａ、６ｂが設けられる。突出部６ａ、６ｂは、陽極導出線７を挟んで互いに間隔をあけて平行にのびる対向面６ｃを有している。
この陽極体６の製造方法の概要は次のとおりである。弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極体６を形成する工程において、陽極体６の突出部６ａ、６ｂが中央部（陽極導出線７が植立される部分）よりも突出する凹型に成形し、陽極体６を焼結し、陽極導出線７を中央部に溶接する。

次に、図１（Ｂ）に示されるようなコンデンサ素子が形成される。すなわち、陽極体６の表面に、酸化皮膜層８、固体電解質層９、カ−ボン層１０、銀層１１が順次形成されることによって、コンデンサ素子１２が形成される。コンデンサ素子１２もまた、陽極体６の形状に対応して、陽極側において陽極導出線７に沿って外側にのびる突出部１２ａ、１２ｂを有している。

さらに、コンデンサ素子１２における陽極導出線７が植立された面と該植立面に対向する面とを除く外周面領域に外装樹脂層２が被覆される。そして、陽極導出線７の一部を露出させた状態で、陽極導出線７とコンデンサ素子１２の陽極側の突出部１２ａ、１２ｂに、電極下地層、無電解めっき層、はんだ層等からなる陽極端子１および陰極端子３が形成され、図２（Ａ）に示されるようなリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサが作製される。

本発明のリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサは、図２（Ｂ）に示されるように、コンデンサ素子の突出部に陽極端子１が形成されるため、コンデンサの陽極端子１は陰極端子３と同じ形状となる。その結果、電極間距離が従来のものより長くなり、リードフレームを用いた樹脂モールドタイプのものと同じになる。よって、プリント配線基板のランド５の寸法を変更することなく、リードフレームレスチップ型固体電解コンデンサを基板上に実装できるようになる。
また、コンデンサの陽極端子１が陰極端子３と同じ形状となるため、リフロー時に溶けたはんだの濡れ上がりによって及ぼされる力が、コンデンサの陽極側と陰極側で同じになることから、マンハッタン現象の発生が防止され、コンデンサの実装性が向上する。

［実施例］
次に、本発明の作用効果を実証すべく、実施例によるリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサを作製した。作製方法の概要は次のとおりである。
タンタル粉末を加圧成形する工程の成形金型は、固定部である４つの側面のうち、３面が平面、残る１面は金型の中央部が左右よりも対向する面に向かって突出しており、上下方向に可動する面は固定部と合わせた形状の平面となっている。この金型を使用し、図１（Ａ）に示されるような形状に成形し、陽極体６を作製した。
ただし、陽極側の突出部６ａ、６ｂの長さは陽極導出部最終の工程で陽極導出線７の切断または折り取り位置よりも短くした。
続いて、陽極体６を焼結した後、陽極導出線７を窪んだ中央部に溶接した。

この陽極体６を用いて、図１（Ｂ）に示されるようなコンデンサ素子を作製した。作製方法の概要は次のとおりである。
給電搬送用フレームに陽極導出線７を接続し、硝酸水溶液またはリン酸水溶液中に陽極体６の突出部６ａ、６ｂがすべて浸漬するよりさらに深い位置まで浸漬した後、所定の電圧を印加し、焼結した弁作用金属粉末および陽極導出線の表面に五酸化タンタルの酸化皮膜層８を形成した。

次に、硝酸マンガン水溶液に浸漬した後、引き上げて焼付ける工程を複数回繰り返し、酸化皮膜層８の表面に二酸化マンガン等の固体電解質層９を形成した。浸漬する位置は左右の突出部がすべて浸かり、かつ硝酸水溶液またはリン酸水溶液に浸漬した位置よりも浅く、最終の工程で陽極導出線の切断または折り取り位置よりも浅い位置とした。

さらに、固体電解質層表面に、カーボン層１０を下地として銀層１１を形成し、コンデンサ素子１２とした。
浸漬する位置は中央部に溶接された陽極導出部よりも浅い位置とした。

続いて、静電塗装によりコンデンサ素子１２全体に絶縁樹脂粉末を付着させ、陽極導出線が植立された面に対向する面の陰極層が表出するように絶縁樹脂粉末を拭きとった後、硬化し、外装樹脂層２を形成した。
この外装樹脂形成後に、コンデンサ素子１２の突出部１２ａ、１２ｂよりも陽極側の陽極導出線７を露出させた。

陽極端子は、露出した陽極導出線およびその左右の突出部に導電性接着剤の電極下地層を形成し、陰極端子は絶縁樹脂粉末を拭きとり表出面に導電性接着剤の電極下地層を形成し、さらに、ニッケル等の無電解メッキ層、はんだ層を電極下地層の上に形成した後、固体電解コンデンサの製品寸法に合わせて陽極導出線を切断または折り取り、給電搬送用フレームから取り外し、図２に示されるようなリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサを作製した。

（従来例１）
従来例１として、従来の構成を有するリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサを作製した。作製方法の概要は次のとおりである。
タンタル粉末を加圧成形する工程において、使用される成形金型は、固定部および可動部の全ての面が平面となっている。この金型を使用して、図３に示されるような直方体形状に成形し、陽極体を作製した。

続いて、陽極体の焼結から銀層の形成までのコンデンサ素子の作製、外装樹脂、陽極端子、陰極端子の形成は、実施例と同様の方法で行った。

（従来例２）
従来例２として、従来の構成を有する、リードフレームを備えた樹脂モールドタイプのチップ型固体電解コンデンサを作製した。作製方法の概要は次のとおりである。
タンタル粉末を加圧成形する工程において、使用される成形金型は、固定部および可動部の全ての面が平面となっている。この金型を使用して、従来例１と同じ直方体形状に成形し、陽極体を作製した。

続いて、陽極体の焼結から銀層の形成までのコンデンサ素子の作製を実施例と同様に行い、その後、コンデンサ素子にリードフレームを接続し、トランスファーモールドにより外装樹脂を形成し、外側のリードフレームを折り曲げて外部電極とした。

［実施例と従来例１、２との比較検討］
陽極、陰極方向の製品寸法を３．２mmとして、実施例、従来例１および従来例２による固体電解コンデンサを上記の方法にて各々１０個作製し、電極間の距離を測定した。測定結果を図４に示す。
図４から明らかなように、実施例は、従来例１（従来のリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサ）と比較し、電極間距離が長くなっている。
また、従来例２（従来のリードフレームを用いた樹脂モールドタイプのチップ型固体電解コンデンサ）と比較し、電極間距離がほぼ同等になっている。

次に、実施例と従来例１による固体電解コンデンサを各々１０．０００個作製し、リフローはんだによる表面実装試験を行った。
その結果、本発明による実施例では、マンハッタン現象による実装不良は発生しなかったが、従来例１では１２個発生した。
以上のように、本発明のリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサは、従来のリードフレームを用いた樹脂モールドタイプのチップ型固体電解コンデンサの実装用のプリント配線基板のランド寸法においての実装が可能となり、マンハッタン現象による実装不良も防止することができる。

本発明の１実施例によるリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの構成を示す図であり、（Ａ）は陽極体の斜視図であり、（Ｂ）はコンデンサ素子の縦断面図である。 本発明の１実施例によるリードフレームレスチップ型固体電解コンデンサの構成を示す図であり、（Ａ）は縦断面図であり、（Ｂ）はプリント配線基板上に実装された状態を示す側面図である。 本発明の従来例１および従来例２の陽極体の斜視図である。 本発明の実施例と従来例の電極間距離をプロットしたグラフである。 プリント配線基板上に実装された従来のチップ型固体電解コンデンサの側面図である。

符号の説明

１ 陽極端子
２ 外装樹脂
３ 陰極端子
４ プリント配線基板
５ ランド
６ 陽極体
６ａ、６ｂ 突出部
６ｃ 対向面
７ 陽極導出線
８ 酸化皮膜層
９ 固体電解質層
１０ カーボン層
１１ 銀層
１２ コンデンサ素子
１２ａ、１２ｂ 突出部

Claims (1)

1. 陽極導出線が植立された弁作用金属粉末からなる陽極体の表面に、酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層が順次形成されたコンデンサ素子を有し、前記陽極導出線が植立された面と該植立面に対向する面とを除く外周面領域に外装樹脂層が被覆され、陽極導出線およびその周辺領域には陽極端子が形成され、陽極導出線が植立された面に対向する面およびその周辺領域には陰極端子が形成されたチップ型固体電解コンデンサにおいて、
   前記陽極体の陽極導出線が植立された面に、陽極導出線の軸方向に沿って外側にのびる突出部が設けられ、前記突出部は、陽極導出線を挟んで互いに間隔をあけて平行にのびる対向面を有していることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。

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