JP2009252867A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】リードフレームを具えた固体電解コンデンサにおいて、ＥＳＬが低く且つ基板の実装面積を低減することのできる構造を有する固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】陽極部と陰極部を有するコンデンサ素子と、前記陽極部及び前記陰極部と各々接続される陽極リードフレーム及び陰極リードフレームと、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームには夫々前記外装樹脂から露出する陽極端子部及び陰極端子部を有し、
前記陽極端子部及び前記陰極端子部は、前記陽極部と前記陰極部が連なる方向に略垂直な同一平面に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、陽極部と陰極部を有するコンデンサ素子と、該コンデンサ素子に接続されるリードフレームを具える固体電解コンデンサに関する。

従来の固体電解コンデンサとして図６に示す構造のものがある。すなわち図６の固体電解コンデンサは、陽極部１１１及び陰極部１１４を有するコンデンサ素子を複数具え、陽極部１１１は陽極リードフレーム１２０と、陰極部１１４は陰極リードフレーム１３０と夫々接続されている。陽極リードフレーム１２０及び陰極リードフレーム１３０は、図６に示すように、平板状のリードフレームから形成され、陽極リードフレーム１２０及び陰極リードフレーム１３０の一部とコンデンサ素子は、外装樹脂１４０にて被覆されている。また、外装樹脂１４０から露出している陽極リードフレーム１２０及び陰極リードフレーム１３０は、外装樹脂１４０の周面に沿って同一方向に折り曲げ、さらに外装樹脂１４０の底面に沿わせるように折り曲げてなる構造を有している。このようなコンデンサは静電容量が大きく、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。しかしながら、携帯型電子機器の発展に伴い、このような固体電解コンデンサにおいても、特に高周波領域における低ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）化や低ＥＳＬ（Equivalent Series Inductance：等価直列インダクタンス）化が要求されている。また、固体電解コンデンサの小型化や基板への実装面積の削減が求められている。このような要求に対応して、図８に示すような構造を有する下面電極型固体電解コンデンサが製品化されている（例えば特許文献１）。

図８の固体電解コンデンサは、陽極部２１１及び陰極部２１４を有するコンデンサ素子を複数具え、陽極部２１１は陽極リードフレーム２２０と、陰極部２１４は陰極リードフレーム２３０と夫々接続されている。コンデンサ素子は外装樹脂１４０にて被覆され、外装樹脂１４０の下端面からは陽極リードフレーム２２０及び陰極リードフレーム２３０が露出している。

また、導出方向と略直交する方向に偏芯するように陽極リードが導出された焼結体を陽極部として用いた固体電解コンデンサにおいて、ダミー端子を設け、陽極端子部と印極端子部を該導出方向に並列するように配設することが提案されている（例えば特許文献２）。
特開２００５−１０１４９６号公報。 特開２００７−１４２１６１号公報。

しかしながら、上記の特許文献１及び２で提示された固体電解コンデンサにおいて、ＥＳＲ特性及びＥＳＬ特性の改善は行えたが、実装面積の低減を行うことはできず、依然として課題があった。

上記問題を鑑みて、本発明はＥＳＬを低減させ、且つ実装面積を低減させることが可能な固体電解コンデンサを提供することを目的とし、本発明は、陽極部と陰極部を有するコンデンサ素子と、前記陽極部及び前記陰極部と各々接続される陽極リードフレーム及び陰極リードフレームと、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具えた固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームには夫々前記外装樹脂から露出する陽極端子部及び陰極端子部を有し、前記陽極端子部及び前記陰極端子部は、前記陽極部と前記陰極部が連なる方向に略垂直な同一平面に設けられていることを特徴とする。前記陽極端子部及び前記陰極端子部は、相対する方向に延在していることが好ましい。

また、前記陽極端子部及び前記陰極端子部が露出している面と対向する面において、ダミー端子部が露出していてもよい。該ダミー端子部は、前記陰極リードフレームに設けられていても、前記陽極リードフレームに設けられていても構わないが、前記ダミー端子部を有する前記陽極リードフレームまたは前記陰極リードフレームには、絶縁部材で被覆してなる絶縁部を有することを特徴とする。

本発明のような構造を採用することにより、ＥＳＲ特性及びＥＳＬ特性に優れた固体電解コンデンサを提供することができると共に、実装面積が減少することにより、実装面における単位面積あたりの容量出現率が良好な固体電解コンデンサを提供することができる。また、本発明の固体電解コンデンサの実装面積が減少することにより、基板上の他の電子部品との距離を大きくとることができるので、固体電解コンデンサの放熱性が向上し、熱による膨張や収縮の発生を抑制することができる。

本発明の実施のための最良の形態について、図を用いて以下に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における固体電解コンデンサの正面斜視図（ａ）及びＸ方向から見た側面図（ｂ）であり、図２は本発明の固体電解電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子の断面図である。本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、陽極リードフレーム２と、陰極リードフレーム３と、外装樹脂４とを具えている。コンデンサ素子１は、図２に示すように弁作用金属からなる陽極部１１の一部を残した周面に誘電体皮膜層１２、陰極層１３、陰極部１４が順次形成してなる構造を有している。該陽極部１１は陽極リードフレーム２と、陰極部１４は陰極リードフレーム３と夫々接続しており、コンデンサ素子は外装樹脂４にて被覆されている。コンデンサ素子の陽極部１１と陰極部１４が連なる方向に略垂直な面において、陽極リードフレーム２及び陰極リードフレーム３は外装樹脂４から露出している陽極端子部２１及び陰極端子部３１を有している。また、陽極リードフレーム２は、コンデンサ素子の陽極部１１と接続している陽極接続部２２を有し、陰極リードフレーム３は陰極部１４と接続している陰極接続部３２と、表面が絶縁被覆されている絶縁部３３と、ダミー端子部を有している。陽極端子部２１及び陰極端子部３１は、略同一水平面から外装樹脂４の外側に露出しており、外装樹脂４表面に沿うようにして各々逆向きに曲げられている。陽極端子部２１及び陰極端子部３１の端部は、外装樹脂４の陽極端子部２１及び陰極端子部３１が露出している面上の端辺と略同一線上か、外装樹脂４面から外側に位置していることが好ましい。このような構成とすることで、固体電解コンデンサを基板に実装する際、半田フィレットを確認することができ、固体電解コンデンサと基板とを確実に接続することができる。

本発明の実施形態１に用いられるリードフレームは、平板状のフレームからなり、図３に示す構造を有している。図３に示すように、陽極リードフレーム２は、陽極端子部２１と、陽極接続部２２からなり、陰極リードフレーム３は、陰極端子部３１と、陰極接続部３２と、絶縁部３３と、ダミー端子部３４とを有している。陽極端子部２１及び陰極端子部３１は、同一方向に並列に配設されており、陽極接続部２２は、陽極端子部２１から連なり、略垂直に折曲している。陰極端子部３１は絶縁部３３を介して陰極接続部３２と繋がっており、陰極接続部３２は、ダミー端子部３４に連なっている。ここで、絶縁部３３は、少なくともコンデンサ素子の陽極部１１と接触する箇所の表面が絶縁被覆されていれば問題ないが、表面全体を絶縁テープ等で被覆していてもよい。陰極接続部３２とダミー端子部３４の境界には、開孔部３５が設けられている。該開孔部３５は、本発明において必ずしも必要とはしないが、リードフレームを切断する際の切断箇所の決定が容易となるため、開孔部３５が設けられていることが好ましい。このようなリードフレームを用い、上述のような構造の固体電解コンデンサを作製することにより、陽極端子部２１と陰極端子部３１の距離を小さくすることができるので、ＥＳＬの低減と共に、実装面積の削減が可能な固体電解コンデンサを提供することができる。

次に、本発明の実施形態１の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。本発明の固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子は、弁作用金属からなる陽極部１１の一部を残した周面に、誘電体皮膜層１２、陰極層１３、陰極部１４を順次形成して作製され、これら各層は、従来周知の方法で作製することができる。ここで、誘電体皮膜層１２、陰極層１３、陰極部１４は単層から形成されていてもよいし、複数の層を積層させていてもよい。

図３に示すリードフレームを作製する。予め表面にメッキが施されている平板状のリードフレームを、打ち抜き加工等を行うことにより、図３に示すリードフレームの形状が作製される。この際、陰極リードフレーム３の陰極接続部３２とダミー端子部３４の境界近傍に設けられた開孔部３５は、本発明において必ずしも必要とするものではないが、切断箇所の決定が容易であるため、設けられていることが好ましい。次に、陰極端子部３１と陰極接続部３２の間の表面を絶縁テープ等の絶縁部材で被覆することにより、絶縁部３３を形成する。絶縁部３３は、陽極接続部２２と並列する箇所に設けられており、コンデンサ素子を載置する際、コンデンサ素子の陽極部１２と陰極リードフレーム３が接触する箇所の全域に設けられている。このように絶縁部３３を設けることで、コンデンサ素子をリードフレーム上に載置した際、コンデンサ素子の陽極部２１と陰極リードフレーム３との接触を防ぐことができ、ショート不良の発生を抑制することができる。

上記のコンデンサ素子を複数作製し、図３に示すリードフレームに接続する。まず、コンデンサ素子の陽極部１１が陽極リードフレーム２の陽極接続部２２上に、陰極部１４が陰極リードフレーム３の陰極接続部３２上に位置するように、リードフレーム上にコンデンサ素子を配置し、接続する。接続方法は従来周知の方法を用いることができ、例えば導電性ペーストを用いた方法や、抵抗溶接、レーザー溶接等が挙げられる。次にリードフレームと接続されたコンデンサ素子上に別のコンデンサ素子を積み重ね、各々接続する。その後、リードフレームのコンデンサ素子が接続されている面と対向する面において、別のコンデンサ素子を接続し、該コンデンサ素子上に複数のコンデンサ素子を積み重ね、接続する。積層するコンデンサ素子の数は図１ではリードフレームの片面について３つずつであるが、本発明はこれに限定されず、任意で選択可能である。

次に陽極リードフレーム２の陽極端子部２１、陰極リードフレーム３の陰極端子部３１、ダミー端子部３４が露出するように、金型を用いてコンデンサ素子を外装樹脂４で被覆し、外装樹脂４から露出している陽極端子部２１及び陰極端子部３１を、外装樹脂４の形成する面に沿うように略垂直に、各々逆方向に折り曲げる。またダミー端子部３４は、開孔部３５を通る直線状で切断する。ダミー端子部３４の切断と、陽極端子部２１及び陰極端子部３１の折り曲げを行う順序は特に限定されず、ダミー端子部３４の切断が先であっても構わない。

このようにして、本発明の実施形態１における固体電解コンデンサを作製する。該固体電解コンデンサは、陽極端子部２１と陰極端子部３１との距離を短くすることができるため、固体電解コンデンサのＥＳＬを低減させることができると共に、外装樹脂４から露出している陽極端子部２１及び陰極端子部３１が固体電解コンデンサを形成する面のうち最も面積の少ない面が実装面となるため、基板への実装面積を減少させることができる。このことにより、基板上の他の部品との距離を確保することができるため、放熱性が良好となり、実装時の熱的悪影響を受けにくい固体電解コンデンサを提供することができる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２の固体電解コンデンサは、図３に示すリードフレームに代わって、図４に示すリードフレームを用いること以外は実施形態１と同様である。
実施形態２のリードフレームは、陽極リードフレームと陰極リードフレームから構成されている。該陽極リードフレームは、基板に接続される陽極端子部２１と、コンデンサ素子の陽極部１１と接続される陽極接続部２２と、陽極端子部２１と陽極接続部２２間に設けられた絶縁部２３と、陽極接続部２２から連なるダミー端子部２４と、陽極接続部２２とダミー端子部２４の境界近傍に設けられた開孔部２５を有している。また、前記陰極リードフレームは、基板に接続される陰極端子部３１と、コンデンサ素子の陰極部１４と接続される陰極接続部３２とを具えている。陽極端子部２１と陰極端子部３１は並列に配置されている。このような構成とすることにより、陽極端子部２１と陰極端子部３１間の距離を短くすることができるので、固体電解コンデンサのＥＳＬを低減することが可能である。また、絶縁部２３は陰極接続部３２と並列に配置され、少なくともコンデンサ素子がリードフレームに載置される際のコンデンサ素子の陰極部１４が当接する箇所の全域に亘って設けられている。このような構成とすることで、コンデンサ素子の陰極部１４と、陽極リードフレームとの接触を防止することができ、ショート不良等の発生を回避することができる。

図４に示す固体電解コンデンサを用いた場合、固体電解コンデンサの基板への実装面は、コンデンサ素子の陽極部１１と陰極部１４が連なる方向に略垂直な面のうち、陰極部１４に近い側の面となり、陽極部１１側にダミー端子部２４が存在することになるが、その他の構成等は図１に示す固体電解コンデンサと変わらない。
上記実施の形態は、本発明を説明するためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載の発明を限定する様に解すべきでない。本発明は、特許請求の範囲内及び均等の意味の範囲内で自由に変更することができる。例えば、本発明の実施形態１に示す陽極接続部は、陽極端子部から略垂直に折曲した構造を有するが、本発明の陽極リードフレームの構造はこれに限られるものではない。また、実施形態２の態様において、図５に示す構造のリードフレームを用いてもよい。さらに、本発明の固体電解コンデンサに用いられるコンデンサ素子の陽極部は、弁作用金属からなる焼結体であってもよい。

本発明の一実施形態の固体電解コンデンサの正面断面図（ａ）及びＸ方向から見た断面図（ｂ）である。 本発明のコンデンサ素子の断面図である。 本発明の実施形態１に用いられるリードフレームを示す図である。 本発明の実施形態２に用いられるリードフレームを示す図である。 本発明の実施形態２に用いられる別のリードフレームを示す図である。 従来の固体電解コンデンサの正面断面図である。 従来の固体電解コンデンサに用いられるリードフレームを示す図である。 従来の別の固体電解コンデンサの正面断面図である。

符号の説明

１１ 陽極部
１２ 誘電体皮膜層
１３ 陰極層
１４ 陰極部
２ 陽極リードフレーム
２１ 陽極端子部
２２ 陽極接続部
３ 陰極リードフレーム
３１ 陰極端子部
３２ 陰極接続部
２３・３３ 絶縁部
２４・３４ ダミー端子部
４ 外装樹脂

Claims (7)

1. 陽極部と陰極部を有するコンデンサ素子と、前記陽極部及び前記陰極部と各々接続される陽極リードフレーム及び陰極リードフレームと、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具えた固体電解コンデンサにおいて、
   前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームには夫々前記外装樹脂から露出する陽極端子部及び陰極端子部を有し、
   前記陽極端子部及び前記陰極端子部は、前記陽極部と前記陰極部が連なる方向に略垂直な同一平面に設けられていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
2. 前記陽極端子部及び前記陰極端子部は、相対する方向に延在し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。
3. 前記陽極端子部及び前記陰極端子部が露出している面と対向する面において、ダミー端子部が露出し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。
4. 前記ダミー端子部は、前記陰極リードフレームに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
5. 前記ダミー端子部は、前記陽極リードフレームに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の固体電解コンデンサ。
6. 前記ダミー端子部を有するリードフレームには、表面を絶縁部材で被覆してなる絶縁部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の固体電解コンデンサ。
7. 前記コンデンサ素子を複数有し、該コンデンサ素子は、リードフレームの対抗する両面において、前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームと接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。

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