JP2008294187A

JP2008294187A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2008294187A
Application number: JP2007137618A
Authority: JP
Inventors: Joji Nakamoto; 譲治中本
Original assignee: Nichicon Corp
Current assignee: Nichicon Corp
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】固体電解コンデンサにおいて、抵抗溶接による陽極リードと陽極リードフレームとの接続性を向上させ、そのための工程数も少なくすること。
【解決手段】固体電解コンデンサ素子６の陽極リード９と、表面に金属メッキが施された陽極リードフレーム１０とが抵抗溶接で接続される固体電解コンデンサにおいて、陽極リード９は、その陽極リードフレーム１０との抵抗溶接部の接合面に凹溝１４が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関し、特に陽極リードと陽極リードフレームとの接合性を改善した固体電解コンデンサに関するものである。

一般に、固体電解コンデンサは、次のようにして製造される。図６に示すように、陽極リード９を植立した弁作用金属粉末を加圧成形し、真空焼結したものを焼結体１とし、この焼結体１を電気化学的に陽極酸化し、表面に酸化皮膜層２を形成させる。次いで、硝酸マンガンへの含浸・熱分解を複数回繰り返すことにより二酸化マンガンからなる固体電解質層３を形成した後、さらにカーボングラファイト層４および銀層５を順次積層して陰極引出層を形成してコンデンサ素子６とする。
そして、上記銀層５と４２アロイ等からなる陰極リードフレーム８とを導電性接着剤７を介して接続し、さらに陽極リード９と表面に錫等のメッキが施された陽極リードフレーム１０とを抵抗溶接等で接続した後、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂によるモールドで樹脂外装する（例えば、特許文献１参照）。

上述したように製造された従来の固体電解コンデンサでは、陽極リード表面の酸化皮膜層が厚くなるに従い、また陽極リードと陽極リードフレームとの材質の違いにより、抵抗溶接等で陽極リードと陽極リードフレームとを接続するときに、その接続強度にバラツキが生じやすい。そのため、両者の接続が不十分になった場合には、コンデンサの機能を果たさないという問題がある。

近時、陽極リードの周面の全領域に亘って溝を形成し、かつこの溝を分断する凹み部を陽極リードの上下に形成するようにした固体電解コンデンサが提案されている（特許文献２）。

しかしながら、特許文献２に係る技術では、陽極リードの周面の全領域に溝を形成するため、片側の溝の深さに制限があることによって溝が浅くなる。そのため、溶接時に陽極リードフレームの表面を覆っている錫等のメッキ金属の溶融物が上記溝内に十分に形成されない。その結果、溶接強度を向上させる効果は少なくなってしまう。また、陽極リードの周方向全体に加工を施す必要があるので、その工程数が多くなるという問題がある。

特開平０４−２１６６０８号公報特開２００３−１４２３３９号公報

本発明は、上記に鑑みて、なされたもので、溶接による陽極リードと陽極リードフレームとの接続性を向上させ、そのための工程数も少ない固体電解コンデンサの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、弁作用金属粉末を加圧成形して、焼結した後、酸化皮膜層、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなる固体電解コンデンサ素子の陽極リードと、表面に金属メッキが施された陽極リードフレームとが抵抗溶接で接続される固体電解コンデンサにおいて、上記陽極リードの上記陽極リードフレームとの抵抗溶接部の接合面に１以上の凹溝が形成されている。

ここで、上記凹溝１４の深さは、上記陽極リードの径方向の長さの３０〜７０％に設定されていることが好ましい。この範囲よりも浅くても深くても、陽極リードと陽極リードフレームとの接続不良率に関する改善効果が低下してしまうからである。特に、深すぎる場合には、陽極リード自身の強度が弱くなる。

また、上記凹溝の幅は、上記陽極リードの径方向長さの１５〜２０％に設定されていることが好ましい。これは、１５％未満では、溶接時の凹溝への陽極リードフレームの表面を覆っているメッキ金属の溶融物の形成量が少なくなってしまう一方、２０％を超えると、陽極リード自体の強度が弱くなるおそれがあるからである。

特に、上記凹溝を複数形成する場合には、これら凹溝同士の間隔は、上記陽極リードの径方向の長さの２０〜４０％に設定されていることが好ましい。これは、２０％未満では、凹溝形成時の凹溝同士の間に凸部の強度が弱く加工困難となる一方、４０％を超えると、形成可能な凹溝の数が少なくなって本発明の効果が得られ難くなるからである。

本発明によれば、陽極リードの陽極リードフレームとの溶接接合面のみに凹溝を形成する（換言すると、凹状加工を施している）ため、周方向全体に凹溝を形成する場合と比較し、凹溝をより深く形成することができるので、溶接時に陽極リードフレームの表面を覆っているメッキ金属の溶融物が凹溝内に充分形成されることになる。
そのため、溶接強度をより強くすることが可能となる。また、陽極リードの周方向全体に上記の凹状加工を施す必要がないため、その工程数も少なくすることができる。

以下に、本発明の具体的な実施例について、添付図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１〜８に係る固体電解コンデンサの概略構成を示す断面図、図２は図１のＸ部を拡大して示す図である。なお、図１および図２において、１は焼結体、２は酸化皮膜層、３は固体電解質層、４はカーボングラファイト層（以下、単に「グラファイト層」という）、５は銀層、６はコンデンサ素子、７は導電性接着剤、８は陰極リードフレーム、９は陽極リード、１０は陽極リードフレーム、１１は外装樹脂である。

［実施例１］
本実施例では、まず、陽極リード９となるタンタルワイヤの一部を埋め込んだ状態でタンタル粉末を加圧成形し、さらに真空焼結することによって焼結体１を形成した後、陽極リード９の上部を抵抗溶接により金属バー１２（図３参照）に接続した。

次に、０．１％硝酸水溶液の槽に焼結体１を浸漬し、金属バー１２を通じて上記焼結体１を陽極とし、硝酸水溶液槽を陰極として、８０Ｖの電圧を印加することによって上記陽極リード９の引出側端面を除いて当該焼結体１上に酸化皮膜層２を形成した後、硝酸マンガン溶液への浸漬と熱分解処理とを複数回行うことにより、上記焼結体１を覆う酸化皮膜２上に固体電解質層３を形成した。

続いて、固体電解質層３上にグラファイト層４および銀層５を順次積層して陰極引出層を形成し、コンデンサ素子６を作製した。

さらに、上記コンデンサ素子６に植立された陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に凹状加工を施した。

具体的には、図３に示すように、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接部を金属バー１２に固定した状態で、当該陽極リードフレーム１０との抵抗溶接部の接合面を金属製のブレード１３で削って凹溝１４を２箇所形成した。特に、本実施例１においては、これら凹溝１４の深さは、陽極リード９の径方向の長さ（直径）の３０％としており、幅は陽極リード９の径方向の長さ（直径）の２０％としている。また、凹溝１４同士の間隔は、上記凹溝１４の幅と同様に、陽極リード９の径方向の長さ（直径）の２０％としている。なお、以下の説明において、「陽極リード９の径方向の長さ（直径）」を単に「陽極リード径」と称する。

そして、金属バー１２から陽極リード９を切り離した後、陽極リード９と、表面に錫等のメッキが施された陽極リードフレーム１０とを抵抗溶接で接続した。本実施例１においては、陽極リードフレーム１０として、表面に錫メッキを施した４２アロイからなるリードフレームを使用した。

具体的には、図４に示すように、陽極リードフレーム１０上に上記の陽極リード９の凹溝１４を形成した部分（陽極リード９の凹状加工部）を重ね、電源１６に接続された上電極１５ａおよび下電極１５ｂで挟持・加圧して両者を接触させた後に、電圧を印加することで抵抗溶接を行い、陽極リード９と陽極リードフレーム１０とを接続した。

なお、上記抵抗溶接と同時に、導電性接着剤７を介して、上記の銀層５および陰極リードフレーム８の両者を接続した。

続いて、熱硬化性を有するエポキシ樹脂を用いたトランスファーモールドにより外装樹脂１１を形成し、寸法が２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×１．１ｍｍで定格が２５Ｖ−１μＦである固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例２］
本実施例２では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の深さを上記の陽極リード径の５０％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例３］
本実施例３では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の深さを上記の陽極リード径の７０％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例４］
本実施例４では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の幅を上記の陽極リード径の１５％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例５］
本実施例５では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の深さを上記の陽極リード径の２０％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例６］
本実施例６では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の深さを上記の陽極リード径の８０％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例７］
本実施例７では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の幅を上記の陽極リード径の１０％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［実施例８］
本実施例８では、上記の陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接接合面に形成する凹溝１４の幅を上記の陽極リード径の２５％とした以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

［従来例］
従来例では、図５に示すように、陽極リード９の陽極リードフレーム１０との抵抗溶接部に上記の凹状加工を施さない状態で陽極リードフレーム１０と当接させて抵抗溶接により接続した以外は、実施例１と同様に、固体電解コンデンサを１０，０００個作製した。

上述した実施例１〜８および従来例において、陽極リード９と陽極リードフレーム１０との接続不良率および接続強度の平均値を比較した結果を表１に示す。

表１より明らかなように、実施例１〜８は、従来例と比較し、上記の接続不良率および接続強度が共に改善された。実施例５および６においても、従来例と比較すると、上記の接続不良率および接続強度が共に若干改善されている。しかし、実施例５では、凹溝１４の深さが実施例１〜３に比べて浅いため、上記の接続不良率の改善効果は、実施例１〜４よりも小さくなっている。他方、実施例６では、凹溝１４の深さが実施例１〜４に比べて深いため、陽極リード９自身の強度が弱くなり、そのために上記の接続不良率の改善効果は、実施例１〜４よりも小さくなっている。よって、凹溝１４の深さは、上記陽極リード径の３０〜７０％の範囲とすることが好ましい。

また、実施例７は、凹溝１４の幅が実施例１〜４に比べて狭いため、上記の接続不良率と接続強度の改善効果が小さくなっている。他方、実施例８は、凹溝１４の幅が実施例１〜４に比べて広いため、陽極リード９自身の強度が弱くなり、上記の接続不良率の改善効果が小さくなっている。よって、凹溝１４の幅は、上記陽極リード径の１５〜２０％の範囲とすることが好ましい。

本発明において、上記のような改善効果を得られたのは、抵抗溶接時に陽極リードフレーム１０の表面を覆っている錫の溶融物が陽極リード９の凹溝１４部の内部に充分に形成されるからである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例においては、陽極リードの陽極リードフレームとの抵抗溶接接合面に２つの凹溝を形成した例について記載したが、凹溝が１つであっても、本発明の目的は十分に達成し得る。もちろん、凹溝の数は３つ以上であっても差し支えない。これは、凹溝の数には制限がないが、その数は、凹溝内での陽極リードフレームのメッキ金属の溶融物の形成量、および陽極リード自体の強度保持を考慮して決定すべきであることを意味する。

また、上記実施例では、固体電解質に二酸化マンガンを使用したが、ポリエチレンジオキシチオフェン等の導電性高分子を使用しても同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施例では、タンタル固体電解コンデンサを適用したが、ニオブコンデンサに適用しても同様の効果を得ることができる。

その他、本明細書に添付の特許請求の範囲内での種々の設計変更および修正を加え得ることは勿論である。

本発明では、抵抗溶接による陽極リードと陽極リードフレームとの接続性が向上し、そのための工程数も少なくて済むゆえ、固体電解コンデンサとして有用である。

本発明の実施例に係る固体電解コンデンサの概略構成を示す断面図である。図１のＸ部を拡大して示す図である。陽極リードの陽極リードフレームとの抵抗溶接部の接合面に凹状加工を施す方法を簡略化して示す斜視図である。実施例における陽極リードと陽極リードフレームとを抵抗溶接にて接続する方法を簡略化して示す斜視図である。従来例における陽極リードと陽極リードフレームとを抵抗溶接にて接続する方法を簡略化して示す斜視図である。従来の固体電解コンデンサの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１焼結体
２酸化皮膜層
３固体電解質層
４グラファイト層
５銀層
６コンデンサ素子
７導電性接着剤
８陰極リードフレーム
９陽極リード
１０陽極リードフレーム
１１外装樹脂
１２金属バー
１３ブレード
１４凹溝
１５ａ，１５ｂ電極
１６電源

Claims

弁作用金属粉末を加圧成形して、焼結した後、酸化皮膜層、固体電解質層、陰極引出層を順次形成してなる固体電解コンデンサ素子の陽極リードと、表面に金属メッキが施された陽極リードフレームとが溶接で接続される固体電解コンデンサにおいて、
上記陽極リードの上記陽極リードフレームとの溶接部の接合面に１以上の凹溝が形成されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
上記凹溝の深さは、陽極リードの径方向長さの３０〜７０％に設定さ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。
上記凹溝の幅は、陽極リードの径方向長さの１５〜２０％に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。