JP2009088307A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】陽極導電体層の丸みを帯びた形状部分を要因とする基板実装時における凝固したはんだの引っ張りによる起き上がり不良を低減する。
【解決手段】弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線２を植立した焼結体３に、酸化皮膜層４、固体電解質層５、陰極引出層６を順次形成してなる直方体形状のコンデンサ素子２０と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２を植立した面および陽極引出線２に対向する面を除く外周面に形成された絶縁樹脂からなる第１外装樹脂層７と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２を植立した面から基板実装面１１に対向する面の一端側領域にかけて形成された陽極導電体層１０と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２に対向する面から基板実装面１１に対向する面の他端側領域にかけて形成された陰極導電体層９と、少なくとも前記陽極引出線を植立した面に形成された陽極導電体層１０の表面に絶縁樹脂からなる第２外装樹脂層８とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、固体電解コンデンサに関するもので、特に基板実装時の起き上がり不良を低減したリードフレームレスチップ型の固体電解コンデンサに関するものである。

従来の固体電解コンデンサは、タンタル、ニオブ等の弁作用金属からなる焼結体に陽極引出線を植立し、焼結体表面に、陽極酸化によって酸化皮膜層を形成し、酸化皮膜上に半導体である二酸化マンガン等の固体電解質層を形成する。

続いて、固体電解質層上にグラファイト層を形成し、さらに、銀等の金属粒子を含有する導電性ペーストを塗布して、陰極引出層を形成し、固体電解コンデンサ素子とする。その後、コンデンサ素子の陽極引出線を植立した面および陽極引出線に対向する面を除く外周面に絶縁樹脂を被覆、硬化して外装樹脂を形成する。この後、はんだの溶融槽にコンデンサ素子を浸漬して溶融槽から引き上げる処理を施すことによって、外装樹脂から露出した陽極引出部とその周辺部および陽極引出線に対向する面に、それぞれ少なくとも１層以上の陽極導電体層および陰極導電体層を形成してリードフレームレスチップ型の固体電解コンデンサを完成させる(例えば特許文献１参照)。

特開平７−２２２９３号公報

しかしながら、上記従来の製造方法により完成された固体電解コンデンサでは、基板に実装する際に、陽極導電体層の面が、溶融、凝固する基板上のはんだに引っ張られることにより起き上がり不良が発生し易いという問題がある。

そこで、本発明者は、起き上がり不良の発生原因を調査および検討した結果、陽極導電体層の形成工程において、はんだの溶融槽からコンデンサ素子を引き上げたときに、表面張力によりはんだが陽極引出線に引っ張られ、陽極導電体層の面が丸みを帯びた形状になり、この丸みを帯びた形状部分が起き上がり不良を発生させ易くする要因であることを見出した。

本発明は、上記技術的課題に鑑み、陽極導電体層の丸みを帯びた形状部分を要因とする基板実装時における凝固したはんだの引っ張りによる起き上がり不良を低減することができる固体電解コンデンサの提供を目的とする。

本発明は、弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立した焼結体に、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直方体形状のコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子における前記陽極引出線を植立した面および前記陽極引出線に対向する面を除く外周面に形成された絶縁樹脂からなる第１外装樹脂層と、前記コンデンサ素子における前記陽極引出線を植立した面から基板実装面に対向する面の一端側領域にかけて形成された陽極導電体層と、前記コンデンサ素子における前記陽極引出線に対向する面から前記基板実装面に対向する面の他端側領域にかけて形成された陰極導電体層と、少なくとも前記陽極引出線を植立した面に形成された前記陽極導電体層の表面に絶縁樹脂からなる第２外装樹脂層とを有する。

上記の構成において、はんだが溶融した槽にコンデンサ素子を浸漬後、槽から引き上げる方法で陽極導電体層を形成するときに、表面張力によりはんだが陽極引出線に引っ張られることによって、陽極導電体層の面が丸みを帯びた形状になった場合であっても、第２外装樹脂層が陽極導電体層の基板実装面に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層の丸みを帯びた形状が第２外装樹脂層により解消されることになる。この結果、固体電解コンデンサを起き上がり難い外形状にすることができる。

さらに、第２外装樹脂層が陽極導電体層の基板実装面に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層は、基板実装面の実装部分にのみ露出された状態になる。これにより、基板実装面への実装時に、基板上の溶融、凝固したはんだに引張られる陽極導電体層の露出面積が小さくなることによって、固体電解コンデンサを起き上がらせようとする引張力が低減されると共に、陽極導電体層の丸みを帯びた形状の解消により固体電解コンデンサが起き上がり難い外形状に形成されているため、凝固したはんだの引張りによる起き上がり不良を低減することができる。

本発明における前記第２外装樹脂層は、前記陽極導電体層の前記一端側領域および前記陰極導電体層の前記他端側領域を除いた面に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、陽極導電体層の一端側領域および陰極導電体層の他端側領域を接離可能にマスキングした後、面全体に第２外装樹脂層を形成し、その後、マスクを外すという処理によって、陽極導電体層の基板実装面に垂直な面に形成された第２外装樹脂層とすることができるため、所望の効果を発揮する第２外装樹脂層を容易に形成することができる。

本発明は、少なくとも陽極導電体層を基板実装面の実装部分にのみ露出させ、かつ、陽極導電体層の丸みを帯びた部分に第２外装樹脂層を形成することで、凝固したはんだの引張りによる起き上がり不良を低減することができる。

そして、第２外装樹脂層を、前記基板実装面の実装部分を除いた面に形成することで、陽極引出線の植立面とその対向する面に形成された陽極導電体層と陰極導電体層とが、第２外装樹脂層で覆われるため、基板に実装される部品間隔を狭くすることができるので、高密度化が可能となる。

さらに、第２外装樹脂層を、前記基板実装面の実装部分を除いた面に形成することで、固体電解コンデンサを基板に実装する際、第２外装樹脂層が起き上がりを防止するので、セルフアライメントを向上させることも可能となる。

本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立した焼結体に、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直方体形状のコンデンサ素子の陽極引出線を植立した面および陽極引出線に対向する面を除く外周面を絶縁樹脂で外装し、陽極導電体層および陰極導電体層を形成し、少なくとも陽極導電体層の基板実装面に垂直な面に第２の外装樹脂を備えていることを特徴とする。以下に実施例を示す。

（固体電解コンデンサの構成）
以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例を示すリードフレームレスチップ型の固体電解コンデンサ１の断面図である。

固体電解コンデンサ１は、直方体形状のコンデンサ素子２０を備えている。コンデンサ素子２０は、弁作用金属粉末を加圧成形して形成された直方体形状の焼結体３と、焼結体３の引出面３ａに植立された陽極引出線２と、焼結体３の表面全体に形成された酸化皮膜層４と、酸化皮膜層４の表面全体に形成された固体電解質層５と、固体電解質層５の表面全体に形成された陰極引出層６とを有している。

また、固体電解コンデンサ１は、第１外装樹脂層７と第２外装樹脂層８と陰極導電体層９と陽極導電体層１０とを有している。第１外装樹脂層７は、陽極引出線２が植立された引出面３ａ側および引出面３ａに対向する引出対向面３ｂ側の外周面を除く残りの４面の外周面に形成されている。第１外装樹脂層７は、絶縁樹脂により形成されている。尚、絶縁樹脂は、絶縁性を有した樹脂であれば、特に限定されるものではない。

陽極導電体層１０は、コンデンサ素子２０における引出面３ａ側の面から基板実装面１１に対向する面の一端側の一部領域（一端側領域１０ａ）にかけて形成されている。また、陰極導電体層９は、コンデンサ素子２０における引出対向面３ｂ側の面から基板実装面１１に対向する面の他端側の一部領域（他端側領域９ａ）にかけて形成されている。

また、第２外装樹脂層８は、絶縁樹脂からなり、陽極導電体層１０の一端側領域１０ａおよび陰極導電体層９の他端側領域９ａを除いた面に形成されている。これにより、陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な引出面３ａ側の面に第２外装樹脂層８が形成されることによって、陽極導電体層１０の丸みを帯びた形状を第２外装樹脂層８により解消されるようになっている。この結果、第２外装樹脂層８は、固体電解コンデンサ１を起き上がり難い外形状に形成するようになっている。換言すれば、第２外装樹脂層８は、固体電解コンデンサ１を起き上がり難い外形状に形成するように設けられている。

尚、第２外装樹脂層８は、陽極導電体層１０の一端側領域１０ａおよび陰極導電体層９の他端側領域９ａを除いた面において、少なくとも陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な引出面３ａ側の面に形成されていればよい。

（固体電解コンデンサの製造方法）
固体電解コンデンサ１の製造方法を説明する。先ず、タンタルやニオブ等の弁作用金属からなる焼結体３の引出面３ａに陽極引出線２を植立し、焼結体３の表面全体に陽極酸化によって酸化皮膜層４を形成し、酸化皮膜上に半導体である二酸化マンガン等の固体電解質層５を形成する。次に、固体電解質層５上に図示しないグラファイト層を形成し、さらに、銀等の金属粒子を含有する導電性ペーストを塗布、硬化して陰極引出層６を形成することによって、コンデンサ素子２０を形成する。

その後、引出面３ａおよび引出対向面３ｂを除く焼結体３の外周面に絶縁樹脂を被覆、硬化して外装樹脂からなる第１外装樹脂層７を形成する。そして、はんだの溶融槽にコンデンサ素子を浸漬して溶融槽から引き上げることによって、第１外装樹脂層７から露出した陽極引出部とその周辺部および陽極引出線２に対向する面に、それぞれ少なくとも１層以上の陽極導電体層１０および陰極導電体層９を形成する。

次に、陽極導電体層１０の一端側領域１０ａおよび陰極導電体層９の他端側領域９ａを接離可能にマスキングした後、外周面全体を静電塗装により絶縁樹脂で被覆し、外周面全体に第２外装樹脂層を形成した後、マスクを外すという処理を施すことによって、固体電解コンデンサ１とする。

これにより、本実施例の製造方法によれば、陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に第２外装樹脂層８を形成することができるため、起き上がり不良を発生し難くするという所望の効果を発揮する第２外装樹脂層８を備えた固体電解コンデンサ１を容易に製造することができる。

（固体電解コンデンサの基板実装時の動作）
上記のようにして製造された固体電解コンデンサ１は、はんだの溶融槽にコンデンサ素子２０を浸漬後、溶融槽から引き上げる方法で陽極導電体層１０を形成するときに、表面張力によりはんだが陽極引出線２に引っ張られることによって、陽極導電体層１０が丸みを帯びた形状、即ち、陽極引出線２を植立した引出面３ａ側の面から基板実装面１１に対向する面の直方体形状のコーナー部を含む面が丸みを帯びた形状になる場合がある。

ところが、陽極導電体層１０が丸みを帯びた形状になった場合でも、第２外装樹脂層８が陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層１０の丸みを帯びた形状が第２外装樹脂層８により解消されることになる。この結果、固体電解コンデンサ１は、第２外装樹脂層８により起き上がり難い外形状に整形された状態となっている。

固体電解コンデンサ１が基板実装面１１にセットされ、はんだ付けが開始されると、陽極導電体層１０および陰極導電体層９が基板実装面１１に対してはんだ付けされることになる。この際、第２外装樹脂層８が陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層１０は、基板実装面１１の実装部分となる一端側領域１０ａのみが露出された状態になっている。これにより、基板実装面１１への実装時に、基板上の溶融、凝固したはんだに引張られる陽極導電体層１０の露出面積が小さくなることによって、固体電解コンデンサ１を起き上がらせようとする引張力が低減される。そして、上述の陽極導電体層１０の丸みを帯びた形状の解消により固体電解コンデンサ１が起き上がり難い外形状に整形されているため、凝固したはんだの引張りによる起き上がり不良が低減されることになる。

（起き上がり不良の比較検査）
次に、本実施例の固体電解コンデンサ１と、比較例となる従来の固体電解コンデンサ１（図２参照）とを用いて、起き上がり不良の発生率の調査を行った。

先ず、本実施の固体電解コンデンサ１を作製した。具体的には、弁作用金属のタンタル粉末を１．４５ｍｍ×２．５０ｍｍ×０．８０ｍｍの大きさに加圧成形し、焼結して得られた焼結体３に、実装面と水平方向に引き出される陽極引出線２を抵抗溶接により植立した後、焼結体表面に陽極酸化により酸化皮膜層４を形成した。

その後、酸化皮膜層上に二酸化マンガンからなる固体電解質層５を形成し、続いて、グラファイト層、銀の粒子を含有する導電性ペーストを塗布、硬化して陰極引出層６を形成した。その後、陽極引出線２の外周にフッ素系樹脂を被覆し、続いて、コンデンサ素子２０の陽極引出線２を植立した面および陽極引出線２に対向する面を除く外周面をエポキシ系絶縁樹脂で被覆、硬化して外装樹脂７を形成した。

次に、コンデンサ素子２０をはんだの溶融槽に浸漬した後、引き上げることで、第１外装樹脂層７が施されていない陽極引出線２とその周辺部、および陽極引出線２に対向する面に電極となる陽極導電体層１０および陰極導電体層９を形成した。続いて、陽極導電体層１０および陰極導電体層９の実装部分（一端側領域１０ａ、他端側領域９ａ）にポリイミド材粘着テープを貼り付け、外周面を静電塗装によりエポキシ系絶縁樹脂で被覆した。そして、実装部分に貼り付けた粘着テープを剥がした後、１５０℃で硬化して第２外装樹脂層８を形成し、リードフレームレスチップ型の固体電解コンデンサ１を１００００個作製した。

（比較例）
次に、外装樹脂１０を形成していない以外は、実施例と同様の方法で固体電解コンデンサ１を作製した。そして、この固体電解コンデンサ１を比較例として１００００個準備した。

実施例と比較例の固体電解コンデンサ１を２６０℃リフロー、１０秒で実装した時の起き上がり不良率を表１に示す。起き上がり不良の判定基準は、基板上のはんだと固体電解コンデンサ１の陰極導電体層９の接触面積が陰極導電体層９の実装面の面積の８０％以下になった状態を不良とした。

表１から明らかなように、実施例は比較例と比較して、起き上がり不良率を低減することができた。これは、実装部分にのみ陽極導電体層１０および陰極導電体層９を露出させることで、溶融、凝固するはんだに引っ張られる陽極導電体層１０の面積が小さくなるためと考えられる。

（実施例の概要）
本実施例の固体電解コンデンサ１は、図１に示すように、弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線２を植立した焼結体３に、酸化皮膜層４、固体電解質層５、陰極引出層６を順次形成してなる直方体形状のコンデンサ素子２０と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２を植立した面および陽極引出線２に対向する面を除く外周面に形成された絶縁樹脂からなる第１外装樹脂層７と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２を植立した面から基板実装面１１に対向する面の一端側領域にかけて形成された陽極導電体層１０と、コンデンサ素子２０における陽極引出線２に対向する面から基板実装面１１に対向する面の他端側領域にかけて形成された陰極導電体層９と、陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成された絶縁樹脂からなる第２外装樹脂層８とを有した構成にされている。

上記の構成において、はんだの溶融槽にコンデンサ素子２０を浸漬後、溶融槽から引き上げる方法で陽極導電体層１０を形成するときに、表面張力によりはんだが陽極引出線２に引っ張られることによって、陽極導電体層１０の面が丸みを帯びた形状になった場合であっても、第２外装樹脂層８が陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層１０の丸みを帯びた形状が第２外装樹脂層８により解消されることになる。この結果、固体電解コンデンサ１を起き上がり難い外形状にすることができる。

さらに、第２外装樹脂層８が陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成されることによって、陽極導電体層１０は、基板実装面１１の実装部分にのみ露出された状態になる。これにより、基板実装面１１への実装時に、基板上の溶融、凝固したはんだに引張られる陽極導電体層１０の露出面積が小さくなることによって、固体電解コンデンサ１を起き上がらせようとする引張力が低減されると共に、陽極導電体層１０の丸みを帯びた形状の解消により固体電解コンデンサ１が起き上がり難い外形状に形成されているため、凝固したはんだの引張りによる起き上がり不良を低減することができる。

また、本実施の固体電解コンデンサ１は、上記の第２外装樹脂層８が、陽極導電体層１０の一端側領域１０ａおよび陰極導電体層９の他端側領域９ａを除いた面に形成されている。この構成によれば、陽極導電体層１０の一端側領域１０ａおよび陰極導電体層９の他端側領域９ａを接離可能にマスキングした後、面全体に第２外装樹脂層８を形成し、その後、マスクを外すという処理によって、陽極導電体層１０の基板実装面１１に垂直な面に形成された第２外装樹脂層８とすることができるため、所望の効果を発揮する第２外装樹脂層８を容易に形成することができる。

尚、本実施例において、陽極導電体層１０および陰極導電体層９の実装部分以外の外周面をエポキシ系絶縁樹脂で被覆し、硬化して第２外装樹脂層８を形成することによって、リードフレームレスチップ型の固体電解コンデンサ１としたが、第２外装樹脂層８は、エポキシ系絶縁樹脂に限定されるものではなく、絶縁性を有した絶縁樹脂であれば同様の効果を得ることができる。

本実施例の固体電解コンデンサの断面図。 比較例の電解コンデンサの断面図。

符号の説明

１ 固体電解コンデンサ
２ 陽極引出線
３ 焼結体
４ 酸化皮膜層
５ 固体電解質層
６ 陰極引出層
７ 第１外装樹脂層
８ 第２外装樹脂層
９ 陰極導電体層
１０ 陽極導電体層
１１ 基板実装面
１２ はんだ
２０ コンデンサ素子

Claims (2)

1. 弁作用金属粉末を加圧成形し、陽極引出線を植立した焼結体に、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直方体形状のコンデンサ素子と、
   前記コンデンサ素子における前記陽極引出線を植立した面および前記陽極引出線に対向する面を除く外周面に形成された絶縁樹脂からなる第１外装樹脂層と、
   前記コンデンサ素子における前記陽極引出線を植立した面から基板実装面に対向する面の一端側領域にかけて形成された陽極導電体層と、
   前記コンデンサ素子における前記陽極引出線に対向する面から前記基板実装面に対向する面の他端側領域にかけて形成された陰極導電体層と、
   少なくとも前記陽極引出線を植立した面に形成された前記陽極導電体層の表面に絶縁樹脂からなる第２外装樹脂層と
   を有することを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記第２外装樹脂層は、前記陽極導電体層の前記一端側領域および前記陰極導電体層の前記他端側領域を除いた面に形成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。
   

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