JP2008109007A - 下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 コンデンサ素子の体積効率を向上させた下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレームを提供すること。
【解決手段】 下面電極型固体電解コンデンサの陽極側および陰極側の外側面に露出する切断面２３ａ，２３ｂを横切るように半田形成部２４ａ，２４ｂが設けられた陽極端子形成部２１および陰極端子形成部２２を備えたリードフレームである。また、このリードフレームを用い、それに接続したコンデンサ素子１１を外装樹脂１９でモールド成型した後、切断面２３ａおよび２３ｂで切断し、陽極側および陰極側の外側面にフィレット形成面を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は基板実装面に直接引き出された電極を有する下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレームに関する。

従来から弁作用金属として、タンタル、ニオブなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵのデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。また、携帯型電子機器の発展に伴い、特に下面電極型と呼ばれる固体電解コンデンサの製品化が進んでいる。

このような下面電極型固体電解コンデンサを基板に実装するときは、基板実装面の端子部分と共に、陽極側および陰極側の側面に位置するフィレットあるいはフィレット形成面と呼ばれる端子部分が重要になる。

その理由の一つは、半田付け後に、このフィレット形成面の脇に拡がる半田の有無を観察することによりコンデンサなどの電子部品の実装の接続状態を確認できるためであり、他の理由は、フィレット形成面に融けた半田が濡れ上がるときに、陽極側と陰極側で均等に濡れ上がらないと下面電極型固体電解コンデンサが傾いて実装されるなどの問題が発生する可能性が高くなるためである。

そこで、半田の濡れ上がりを良好にするために半田フィレットが形成される端子部分には、めっき処理が施される。この状況を下面電極型固体電解コンデンサに関してさらに詳しく説明する。

この下面電極型固体電解コンデンサとしては、たとえば特許文献１に開示された技術がある。この技術を用いる場合には、フィレット形成面に、端子切断後、めっき処理を施す必要があるため、工程の追加、コストの増加等の問題がある。

これを解決する技術として、特許文献２または特許文献３の技術がある。しかし、その技術では、電極端子に凹部を形成し、その内部にめっき処理面を設けてフィレット形成面として使用するため、その部分を下面電極型固体電解コンデンサの外形内部に形成する必要があり、コンデンサ素子の体積効率（コンデンサ全体積に占めるコンデンサ素子体積の比率）のさらなる向上は難しいという問題がある。

この状況を図面に基づいてさらに説明する。図６は特許文献３に記載された従来例の下面電極型固体電解コンデンサを示す図であり、図６（ａ）は陽極側の側面図、図６（ｂ）は正面からの内部透視図、図６（ｃ）は陰極側の側面図である。７１はコンデンサ素子、７２は陽極リード線、７３は下面電極型の陽極端子、７４は下面電極型の陰極端子、７６ａは陽極側のめっき処理されたフィレット形成面、７６ｂは陰極側のめっき処理されたフィレット形成面であり、７９は略コ字形の陽極端子切断面、７７は絶縁樹脂、７８は陰極端子切断面、９９は外装樹脂、８０は導電性接着剤である。なお、図６において、ドットを付けた部分は、その内面をめっき処理した凹部を示し、その一面がフィレット形成面７６ａまたは７６ｂになる。

その工程について、図７と図８に基づいて説明する。図８は特許文献３に記載された従来例の工程フロー図であり、Ｓ６１はリードフレーム成形加工の工程、Ｓ６３はリードフレームのめっき処理工程、Ｓ６４はコンデンサ素子をリードフレームへ接合固定する工程、Ｓ６５は外装樹脂によるモールド成型工程、Ｓ６６は外装樹脂とリードフレームの切断工程である。また、リードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成型した状態を図７に内部透視図（特許文献３の図２に対応）で示す。図７において、８１はリードフレームの陽極端子形成部、８２はリードフレームの陰極端子形成部、８３ａ，８３ｂは切断面であり、８４ａ，８４ｂは切断後にフィレット形成面となる凹部である。このように、めっき処理された凹部（ドットを付けた部分）を設けることで、切断後にめっき処理を行う工程が不要となる。

特開２００４−２２８４２４号公報 特開２００５−１０１４１８号公報 特開２００５−１９７４５７号公報

小型化が要求される下面電極型固体電解コンデンサでは、さらに小型化するために下面電極型固体電解コンデンサの外形に対するコンデンサ素子７１の体積効率を向上させることは必要不可欠である。しかし、従来例のようにリードフレームに絞り加工などで凹凸を設け、その内部にめっき処理されたフィレット形成面７６ａ，７６ｂ（図６）を形成する方法では、下面電極型固体電解コンデンサの外形寸法内にめっき処理されたフィレット形成面７６ａ，７６ｂを形成することが必要となる。しかし、めっき処理されたフィレット形成面７６ａ，７６ｂを確保するには、ある程度の体積が必要であり、この構造では下面電極型固体電解コンデンサのさらなる体積効率の向上は容易でないという問題があった。

この状況にあって、本発明の課題は体積効率を向上させた下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレームを提供することにある。

前記課題解決のために、本発明のリードフレームは、陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、陽極端子および陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆うと共に前記陽極端子および陰極端子が基板への実装面およびこの実装面とほぼ垂直な外側面に露出部を有するように外装する絶縁性の外装樹脂とを備える下面電極型固体電解コンデンサの製造に用いるリードフレームであって、前記陽極端子または陰極端子となる端子形成部が設けられ、前記端子形成部には前記外側面となる切断予定面の内側に位置すると共に前記実装面の露出部に下側の一辺が接する端面が形成され、前記端面に接合され前記実装面とほぼ平行に前記切断予定面を横切って延在する半田部が設けられたことを特徴とする。このように陽極側または陰極側の外側面を形成する切断面の内側から外側にわたり前記陽極端子形成部および陰極端子形成部には一部または全面に半田からなる部分があることにより、外形面切断後にその残った半田部分をフィレット形成面として使用することができる。

また、本発明の下面電極型固体電解コンデンサの製造方法は、前記リードフレーム上にコンデンサ素子を接合する工程と、前記コンデンサ素子およびリードフレームを外装樹脂でモールド成型する工程と、前記端子形成部の前記端面に沿って、前記半田部の一部を残しながら、リードフレームおよび外装樹脂と共に切断して完成品の外側面を形成する工程と、を含むことを特徴とする。このリードフレームを用いた製造方法により、体積効率を一段と向上させた下面電極型固体電解コンデンサを製造できる。

本発明では、下面電極型固体電解コンデンサの陽極側および陰極側の外側面を横切るように半田部が形成された陽極端子形成部および陰極端子形成部を備えたリードフレームを使用し、外形切断時に半田部を一部残すように切断して下面電極型固体電解コンデンサを製造することで、下面電極型固体電解コンデンサの外形に対するコンデンサ素子の体積効率を一段と向上させる効果が得られる。すなわち、本発明によれば、生産性に優れ、体積効率が向上した下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレームを提供することができる。

次に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明の下面電極型固体電解コンデンサの製造方法およびそれに用いるリードフレームを説明する前に、まず、図１に本発明に係る下面電極型固体電解コンデンサの完成品の構造を示す。図１（ａ）は陽極側の側面図であり、図１（ｂ）は正面からの内部透視図であり、図１（ｃ）は陰極側の側面図である。１１はコンデンサ素子、１２は陽極リード線、１３は下面電極型の陽極端子、１４は下面電極型の陰極端子、１５ａは陽極側の半田が形成されたフィレット形成面、１５ｂは陰極側の半田が形成されたフィレット形成面であり、１６は陽極端子切断面、１８は陰極端子切断面、１９は外装樹脂、２０は導電性接着剤である。なお、図１において、斜線を付けた部分は半田形成部（半田部）を示し、外形面切断後にその一面がフィレット形成面１５ａまたは１５ｂになる。

本発明によって得られる下面電極型固体電解コンデンサの構造は図１のようであるが、その作製に用いる本発明のリードフレームについて、図３に基づいて説明する。図３は本発明の一実施の形態および後述の実施例１，２に係るリードフレームの平面図であり、下面電極型固体電解コンデンサの外形寸法３６を二点鎖線で示してある。

本実施の形態のリードフレームは、銅系、ニッケル鉄合金系のリードフレーム板材に切断、加圧プレス等により成形加工を施し、外装樹脂モールド成型後の外形切断を行う面を横切るように、陽極および陰極の端子形成部の端面に半田部を設けることで得られる。図３において、３１は陽極リード線との接合部３４を有した陽極端子形成部、３２はコンデンサ素子と導電性接着剤を介して接合させるための階段状の段差部３５を加圧プレス等により設けた陰極端子形成部である。下面電極型固体電解コンデンサの陽極側および陰極側の外側面に露出するように厚めに半田が施された陽極端子形成部および陰極端子形成部、つまり図３の半田形成部３３ａ、半田形成部３３ｂの部分に本発明に特徴的な半田部を形成しており、このように、リードフレーム厚さとほぼ同じ厚さに切断予定面を横切る半田部を形成することで、外形面の切断後にフィレット形成面１５ａ，１５ｂ（図１参照）として使用することができる。なお、図３では、見やすさのために、半田形成部３３ａ，３３ｂを紙面内左右方向で実際の縮尺より大きく描いた。

作製したリードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成型した状態を図２に内部透視図で示す。２１はリードフレームの陽極端子形成部、２２はリードフレームの陰極端子形成部を示す。また、外装樹脂１９、リードフレーム等を切断面２３ａ，２３ｂにおいて切断するとき、半田形成部２４ａ，２４ｂはいずれも２つに分離されてフィレット形成面１５ａ，１５ｂ（図１参照）が形成される。なお、斜線を付けた部分は陽極端子形成部２１または陰極端子形成部２２に設けられた半田形成部２４ａ，２４ｂを示す。ところで、切断面２３ａ，２３ｂについて、図２では、細い二点鎖線で示したが、実際には切断代があり、そのときは、切断代の内側が二点鎖線で示した位置に来るようにする。

ここで、本発明の下面電極型固体電解コンデンサの製造方法について、図５の工程フロー図を参照して整理する。Ｓ６１は平面状のリードフレームに陽極リード線との接合部の曲げ加工あるいは略コ型部を形成するための切断加工等の加工工程であり、Ｓ６２は、リードフレームの半田形成工程である。次にＳ６４はコンデンサ素子の接合固定の工程であり、Ｓ６５は外装樹脂モールド成型の工程であり、Ｓ６６は半田部を持つリードフレームと外装樹脂の切断工程である。このような工程を経て、本発明の下面電極型固体電解コンデンサが得られる。

（実施例１）
次に、実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。まず、コンデンサ素子１１（図２）の作製については、公知の技術によるので簡略にして、タンタルを弁作用金属として用いた場合を説明する。タンタル線のまわりに、タンタル粉末をプレス機で成型し、高真空・高温度で焼結する。次にタンタル金属粉末の表面にＴａ_２Ｏ_５の酸化被膜を形成する。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解して、ＭｎＯ_２を形成し、引き続き、グラファイトおよびＡｇによる陰極層を形成して、コンデンサ素子１１を得る。なお、固体電解質のＭｎＯ_２に換えて、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性高分子を用いると、コンデンサ素子１１として低ＥＳＲを得ることが容易になる。また、弁作用金属として、タンタルの他に、ニオブ、アルミニウム、チタンなどを用いることができる。

その半田形成方法としては、この部分にディスペンサーなどを用いて部分的にＳｎＡｇＣｕ半田ペーストを塗布した後にリフロー炉を通すことによって、紙面内で左右方向の厚みが１０μｍ以上の半田形成部３３ａ、３３ｂ（図３）を作製した。

そして、リードフレームへのコンデンサ素子１１（図２）の接合について、陽極側につ いては、陽極リード線１２とレーザー溶接により接続した。このとき、抵抗溶接も可能である。陰極側については、Ａｇを含む導電性接着剤２０により接続した。次いで、外装樹脂をトランスファーモールドにより成型した後、ダイシングソーにより、下面電極型固体電解コンデンサの外形面となる四面（正面、背面、左右の外側面）を切断して、本実施例１の下面電極型固体電解コンデンサを得た。このとき半田形成部３３ａ，３３ｂは紙面内左右方向の厚みが少なくとも１μｍ以上、残るように切断して下面電極型固体電解コンデンサを作製することができた。さらに、基板実装のリフロー工程では、フィレット形成面１５ａ，１５ｂ（図１）に融けた半田が十分に拡がり良好な半田フィレットを形成することができた。

これらの結果として、本発明の下面電極型固体電解コンデンサは、従来の下面電極型固体電解コンデンサに比べて、コンデンサ完成品の外形寸法内部にめっき処理面を確保する必要がないためコンデンサ素子の体積効率の向上が図れるといった優位性を確認できた。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図３を参照して説明する。本実施例２においては、リードフレームの半田形成部３３ａ、３３ｂが部分めっきにより、紙面内左右方向の厚みが１０μｍ以上に形成されたリードフレームを使用する。他は実施例１と同様である。本実施例でも、基板実装時のリフロー工程で、半田フィレットが良好に形成され、さらに体積効率の向上を確認できた。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３を説明する。図４は本実施例３で使用するリードフレームの平面図であり、下面電極型固体電解コンデンサの外形寸法４６を二点鎖線で示してある。本実施例３のリードフレームは、図４に示すように陰極端子形成部４２に関してダイシングソーにて切断する箇所を少なくするため、紙面垂直方向の段差部４５に切り欠き４７を設け、さらに外装樹脂の流れを改善した構造になっている。

その他の部分に関しては実施例１と同様であり、４１は陽極リード線１２との接合部４４を有した陽極端子形成部、４２はコンデンサ素子１１の陰極層と導電性接着剤２０を介して接合させるための階段状の段差部４５を加圧プレス等により設けた陰極端子形成部である。下面電極型固体電解コンデンサの陽極側および陰極側の外側面に露出する面には厚めに半田が施された半田形成部４３ａ，４３ｂが設けてある。他は実施例１と同様である。本実施例でも体積効率の向上と共にモールド成型および切断の容易性を確認できた

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は、この実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。

本発明に係る下面電極型固体電解コンデンサの完成品を示し、図１（ａ）は陽極側の側面図、図１（ｂ）は正面からの内部透視図、図１（ｃ）は陰極側の側面図。 本発明のリードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成型した状態を示す内部透視図。 本発明の一実施の形態および実施例１，２に係るリードフレームの平面図。 実施例３のリードフレームの平面図。 本発明に係る下面電極型固体電解コンデンサを作製するときの工程フロー図。 従来例の下面電極型固体電解コンデンサを示し、図６（ａ）は陽極側の側面図、図６（ｂ）は正面からの内部透視図、図６（ｃ）は陰極側の側面図。 従来例のリードフレームにコンデンサ素子を接合して外装樹脂でモールド成型した状態を示す内部透視図。 従来例の下面電極型固体電解コンデンサを作製するときの工程フロー図。

符号の説明

１１、７１ コンデンサ素子
１２、７２ 陽極リード線
１３、７３ 陽極端子
１４、７４ 陰極端子
１５ａ、１５ｂ、７６ａ、７６ｂ フィレット形成面
１６、７９ 陽極端子切断面
１８、７８ 陰極端子切断面
１９、９９ 外装樹脂
２０、８０ 導電性接着剤
２１、３１、４１、８１ 陽極端子形成部
２２、３２、４２、８２ 陰極端子形成部
２３ａ、２３ｂ、８３ａ、８３ｂ 切断面
２４ａ、２４ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ 半田形成部
３４、４４ 接合部
３５、４５ 段差部
３６、４６ 外形寸法
４７ 切り欠き
７７ 絶縁樹脂
８４ａ、８４ｂ 凹部

Claims (2)

1. 陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、陽極端子および陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆うと共に前記陽極端子および陰極端子が基板への実装面およびこの実装面とほぼ垂直な外側面に露出部を有するように外装する絶縁性の外装樹脂とを備える下面電極型固体電解コンデンサの製造に用いるリードフレームであって、
   前記陽極端子または陰極端子となる端子形成部が設けられ、
   前記端子形成部には前記外側面となる切断予定面の内側に位置すると共に前記実装面の露出部に下側の一辺が接する端面が形成され、
   前記端面に接合され前記実装面とほぼ平行に前記切断予定面を横切って延在する半田部が設けられたことを特徴とするリードフレーム。
2. 請求項１に記載のリードフレーム上にコンデンサ素子を接合する工程と、
   前記コンデンサ素子およびリードフレームを外装樹脂でモールド成型する工程と、
   前記端子形成部の前記端面に沿って、前記半田部の一部を残しながら、リードフレームおよび外装樹脂と共に切断して完成品の外側面を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする下面電極型固体電解コンデンサの製造方法。

Images