JP2010080570A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子の容積の割合を大きくすることである。
【解決手段】本発明に係る固体電解コンデンサにおいては、陽極リードフレーム３及び陰極リードフレーム４がそれぞれ、外装樹脂２の下面から露出する陽極端子面３ａ及び陰極端子面４ａを有し、陰極リードフレーム４は、その上面がコンデンサ素子１の陰極層１５に接触している。コンデンサ素子１の陽極リード１２は、外装樹脂２の前面２ａと同じ位置まで延びて、該陽極リード１２の先端面１２ｃが外装樹脂２の前面２ａに露出し、陽極リードフレーム３は、その前端面３ｂが外装樹脂２の前面２ａに露出している。外装樹脂２の前面２ａには、陽極リード１２の先端面１２ｃと陽極リードフレーム３の前端面３ｂとを互いに電気的に接続する導電部５が形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。

従来の固体電解コンデンサは、図１１に示される様に、コンデンサ素子１０１と、コンデンサ素子１０１を被覆する外装樹脂１０２と、陽極リードフレーム１０３と、陰極リードフレーム１０４とを具える。コンデンサ素子１０１は、陽極リード１１２が引き出された陽極体１１１の外面に誘電体層１１３を介して陰極層１１５を形成してなる。陽極リードフレーム１０３及び陰極リードフレーム１０４は、コンデンサ素子１０１の下面に沿って配置されると共に外装樹脂１０２に埋設される一方、外装樹脂１０２の下面から露出する陽極端子面１０３ａ及び陰極端子面１０４ａを有している。

そして、外装樹脂１０２の内部において、コンデンサ素子１０１の陽極リード１１２と陽極リードフレーム１０３とが枕部材１０５によって互いに電気的に接続されている。又、陰極リードフレーム１０４は、その上面がコンデンサ素子１０１の陰極層１１５に接触している。
特開２００８−９１７８４号公報

しかし、従来の固体電解コンデンサでは、外装樹脂１０２の内部に枕部材１０５が配備されているため、固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子１０１の容積の割合は、枕部材１０５を配備するために必要とされる容積の分だけ小さくならざるを得なかった。すなわち、固体電解コンデンサの単位容積当たりの静電容量は、枕部材１０５を配備するために必要とされる容積の分だけ小さくなっていた。

そこで本発明の目的は、固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子の容積の割合を大きくすることである。

本発明に係る固体電解コンデンサは、陽極リード（１２）が引き出された陽極体（１１）の外面に誘電体層（１３）を介して陰極層（１５）を形成してなるコンデンサ素子（１）と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂（２）と、該コンデンサ素子の下面に沿って配置されると共に前記外装樹脂に埋設された陽極リードフレーム（３）及び陰極リードフレーム（４）とを具え、前記陽極リードフレーム（３）及び陰極リードフレーム（４）はそれぞれ、前記外装樹脂（２）の下面から露出する陽極端子面（３ａ）及び陰極端子面（４ａ）を有している。

前記陰極リードフレーム（４）は、その上面が前記コンデンサ素子（１）の陰極層（１５）に接触し、前記コンデンサ素子（１）の陽極リード（１２）は、前記外装樹脂（２）の前面（２ａ）と同じ位置まで延びて、該陽極リードの先端面（１２ｃ）が前記外装樹脂の前面（２ａ）に露出し、前記陽極リードフレーム（３）は、その前端面（３ｂ）が前記外装樹脂の前面（２ａ）に露出している。前記外装樹脂の前面（２ａ）には、前記陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と陽極リードフレーム（３）の前端面（３ｂ）とを互いに電気的に接続する導電部（５）が形成されている。

具体的態様において、前記導電部（５）は、導電性を有する板状部材（５１）、導電性を有する接着剤、及び半田の何れかによって形成されている。

上記固体電解コンデンサによれば、外装樹脂（２）の前面（２ａ）に、陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と陽極リードフレーム（３）の前端面（３ｂ）とを互いに電気的に接続する電動部（５）が形成されているので、外装樹脂の内部に枕部材を配備した従来の固体電解コンデンサに比べて、導電部（５）を配備するために必要な容積が顕著に小さくなる。よって、固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子の容積の割合が、枕部材を配備した従来の固体電解コンデンサよりも顕著に大きくなる。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法は、コンデンサ素子（１）と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂（２）と、該コンデンサ素子の下面に沿って配置されると共に前記外装樹脂に埋設された陽極リードフレーム（３）及び陰極リードフレーム（４）とを具え、前記陽極リードフレーム（３）及び陰極リードフレーム（４）はそれぞれ、前記外装樹脂（２）の下面から露出する陽極端子面（３ａ）及び陰極端子面（４ａ）を有している固体電解コンデンサの製造方法であり、素子搭載工程と、樹脂被覆工程と、切断工程と、導電部形成工程とを有する。

素子搭載工程では、前記陽極リードフレーム（３）となる陽極部（６１）と前記陰極リードフレーム（４）となる陰極部（６２）とを有するフレーム材（６）の表面に、陽極リード（１２）が引き出された陽極体（１１）の外面に誘電体層（１３）を介して陰極層（１５）を形成してなるコンデンサ素子体（７）を搭載し、該コンデンサ素子体の陰極層をフレーム材の陰極部に接触させる。

樹脂被覆工程では、前記フレーム材（６）及びコンデンサ素子体（７）を外装樹脂（２）によって被覆し、該外装樹脂の下面からフレーム材の下面が露出した素子ブロック（７１）を作成する。

切断工程では、前記素子ブロック（７１）に切断加工を施して、外装樹脂（２）の前面（２ａ）に前記コンデンサ素子体（７）の陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と前記フレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）とが露出したコンデンサ素子チップ（７２）を作成する。

導電部形成工程では、前記コンデンサ素子チップ（７２）の前面に、前記陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と前記フレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）とを互いに電気的に接続する導電部（５）を形成する。

具体的態様において、前記導電部形成工程では、前記導電部（５）となる導電性を有する板状部材（５１）を前記陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と前記フレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）に接触させて、接触した面に対してレーザ溶接を施す。

或いは、前記導電部形成工程では、前記導電部（５）となる導電性を有する接着剤又はクリーム半田を前記コンデンサ素子チップ（７２）の前面に塗布することにより、前記陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）と前記フレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）とを互いに電気的に接続する。

上記固体電解コンデンサの製造方法によれば、全体の容積に対するコンデンサ素子（１）の容積の割合が、枕部材を配備した従来の固体電解コンデンサよりも顕著に大きい固体電解コンデンサを製造することができる。しかも、従来の固体電解コンデンサの製造方法と比べても、本発明の製造方法が複雑化するということがない。

更に具体的な態様において、上記固体電解コンデンサの製造方法は溝形成工程を更に有している。溝形成工程では、前記切断工程での切断加工により形成された前記コンデンサ素子チップ（７２）の前面に、前記陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）から前記フレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）まで延びた溝（８）を形成する。そして、前記導電部形成工程では、前記溝形成工程で形成された溝（８）に導電性を有する接着剤又はクリーム半田を充填する。
該具体的態様によれば、導電性を有する接着剤又はクリーム半田を溝（８）に充填するという簡単な方法により、陽極リード（１２）の先端面（１２ｃ）とフレーム材（６）の陽極部（６１）の前端面（６１ａ）との間を確実に導通させることができる。

本発明によれば、固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子の容積の割合を大きくすることができる。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図１〜図６は、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法を工程順に表している。まず、素子搭載工程において、図１（ａ）に示される様に、複数のコンデンサ素子体７をフレーム材６の表面に搭載する。
ここで、コンデンサ素子体７は、図１（ｂ）に示される様に、陽極体１１、陽極リード１２、誘電体層１３、電解質層１４及び陰極層１５を具えている。陽極体１１は、弁作用を有する金属からなる多孔質焼結体によって構成される。弁作用を有する金属には、例えばタンタル、ニオブ、チタン、アルミニウムなどが用いられる。

陽極リード１２は、陽極体１１から引き出されており、一方の端部１２ａが陽極体１１から突出すると共に、他方の端部１２ｂが陽極体１１内に埋設されている。陽極リード１２は、陽極体１１を構成する金属と同種の金属によって構成され、陽極体１１と電気的に接続している。

誘電体層１３は、陽極体１１の表面を酸化することによって形成された酸化皮膜によって構成されている。具体的には、陽極体１１をリン酸水溶液などの電解溶液に浸し、陽極体１１の表面を電気化学的に酸化させること（陽極酸化）によって、誘電体層１３を構成する酸化皮膜が形成される。

電解質層１４は、二酸化マンガン等の導電性無機材料、ＴＣＮＱ（Tetracyano-quinodimethane）錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料などによって、誘電体層１３の表面に形成されている。
陰極層１５は、電解質層１４の表面に形成されたカーボン層と、カーボン層の表面に形成された銀ペースト層とから構成され、電解質層１４と電気的に接続している。

又、フレーム材６は、図１（ａ）に示される様に、固体電解コンデンサの陽極リードフレーム３となる陽極部６１と、該固体電解コンデンサの陰極リードフレーム４となる陰極部６２とを有している。陽極部６１の表面には絶縁層２１が形成されている（図１（ｂ）参照）。

そして図１（ｂ）に示される様に、コンデンサ素子体７は、陰極層１５がフレーム材６の陰極部６２に接触すると共に絶縁層２１の表面にも接触するように搭載される。

素子搭載工程の後、樹脂被覆工程において、図２（ａ）に示される様に、フレーム材６及びコンデンサ素子体７を外装樹脂２によって被覆して、素子ブロック７１を作成する。このとき、外装樹脂２の下面からは、図２（ｂ）に示される様に、フレーム材６の陽極部６１及び陰極部６２の下面が露出している。尚、外装樹脂２には、エポキシ樹脂などの樹脂材が用いられる。

樹脂被覆工程の後、切断工程において、素子ブロック７に切断加工を施す。具体的には、図３（ａ）に示される様に、一点鎖線に沿って素子ブロック７を切断する。
これにより、図３（ｂ）に示される様に、外装樹脂２の前面２ａにコンデンサ素子体７の陽極リード１２の先端面１２ｃとフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａとが露出したコンデンサ素子チップ７２が作成される。

切断工程の後、導電部形成工程において、コンデンサ素子チップ７２の前面に、陽極リード１２の先端面１２ｃとフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａとを互いに電気的に接続する導電部５を形成する。

具体的には、導電部形成工程では、図４に示される様に導電性を有する板状部材５１を、陽極リード１２の先端面１２ｃとフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａに接触させる。そして、図５に示される様に、陽極リード１２とフレーム材６の陽極部６１との接触面に対してレーザ溶接を施す。尚、図５では、レーザ溶接点を黒丸によって表している。これにより、上記導電部５が形成され、その結果、図６に示される様に本発明に係る固体電解コンデンサが製造される。

製造された固体電解コンデンサにおいては、陽極リード１２の先端部が切断されたコンデンサ素子体７によってコンデンサ素子１が構成される。該コンデンサ素子１の陽極リード１２は、外装樹脂２の前面２ａと同じ位置まで延びて、該陽極リード１２の先端面１２ｃが外装樹脂２の前面２ａに露出している。

又、フレーム材６の陽極部６１及び陰極部６２によって陽極リードフレーム３及び陰極リードフレーム４が構成される。陽極リードフレーム３及び陰極リードフレーム４は、コンデンサ素子１の下面に沿って配置されると共に外装樹脂２に埋設される一方、陽極端子面３ａ及び陰極端子面４ａが外装樹脂２の下面から露出している。
そして、陽極リードフレーム３は、その前端面３ｂが外装樹脂２の前面２ａに露出し、陽極リードフレーム３とコンデンサ素子１の陰極層１５との間には絶縁層２１が介在している。陰極リードフレーム４は、その上面がコンデンサ素子１の陰極層１５に接触している。

更に、外装樹脂２の前面２ａには、陽極リード１２の先端面１２ｃと陽極リードフレーム３の前端面３ｂとを互いに電気的に接続する導電部５が形成されている。

上記固体電解コンデンサによれば、外装樹脂２の前面２ａに電動部５が形成されているので、外装樹脂の内部に枕部材を配備した従来の固体電解コンデンサに比べて、導電部５を配備するために必要な容積が顕著に小さくなる。よって、固体電解コンデンサの容積に対するコンデンサ素子１の容積の割合が、枕部材を配備した従来の固体電解コンデンサよりも顕著に大きくなる。
しかも、従来の固体電解コンデンサの製造方法と比べても、本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法が複雑化しているということがない。

図７は、固体電解コンデンサ及びその製造方法に対する改良形態の例を示している。図７に示される様に、導電部５となる導電性を有する板状部材５１は、陽極リード１２の先端面１２ｃと接触する部分が凸状に突出した形状を呈する。

上記改良形態によれば、導電部形成工程においてレーザ溶接を施す際に、レーザ溶接すべき陽極リード１２の先端面１２ｃと板状部材５１との接触面を認識することができる。よって、レーザ溶接による加工精度が向上する。

図８（ａ）〜図８（ｃ）は、固体電解コンデンサの製造方法に対する他の改良形態の例を工程順に示している。該形態例では、導電部形成工程において、上述したレーザ溶接による板状部材５１の取付けに替えて、導電性を有する接着剤又はクレーム半田をコンデンサ素子チップ７２の前面に塗布することにより、陽極リード１２の先端面１２ｃと陽極リードフレーム３の前端面３ｂとを互いに電気的に接続する。

具体的には、まず図８（ａ）に示される様に、切断工程によって作成されたコンデンサ素子チップ７２の前面に対して、レーザ又はプラズマを照射する。これにより、切断面に付着したバリ等の汚れや、陽極リード１２の先端面１２ｃ及びフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａに形成された酸化被膜が除去される。

次に、図８（ｂ）に示される様に、コンデンサ素子チップ７２の前面に対して、蒸着処理又はメッキ処理を施す。これにより、１次電極層５２が形成され、後述する２次電極層の形成を容易にする。

１次電極層５２の形成後、図８（ｃ）に示される様に、１次電極層５２の表面に導電性を有する接着剤又はクリーム半田を塗布する。これにより、１次電極層５２の表面に２次電極層５３が形成され、図９に示される様に、コンデンサ素子チップ７２の前面の殆どの領域が、１次電極層５２と２次電極層５３によって覆われることとなる。
その結果、１次電極層５２と２次電極層５３によって、陽極リード１２の先端面１２ｃと陽極リードフレーム３の前端面３ｂとを互いに電気的に接続する導電部５が形成される。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、固体電解コンデンサの製造方法に対する更に他の改良形態の例を工程順に示している。該形態例では切断工程の後、溝形成工程において、図１０（ａ）に示される様に、コンデンサ素子チップ７２の前面に、陽極リード１２の先端面１２ｃからフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａまで延びた溝８を形成する。

溝形成工程の後、導電部形成工程において、導電性を有する接着剤又はクリーム半田である充填剤５４を溝８に充填する。これにより、陽極リード１２の先端面１２ｃと陽極リードフレーム３の前端面３ｂとを互いに電気的に接続する導電部５が形成される。

上記改良形態に係る製造方法によれば、導電性を有する接着剤又はクリーム半田を溝８に充填するという簡単な方法により、陽極リード１２の先端面１２ｃとフレーム材６の陽極部６１の前端面６１ａとの間を確実に導通させることができる。

尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、導電部５を形成するものは、導電性を有する板状部材５１、導電性を有する接着剤、及びクリーム半田に限られない。

本発明に係る固体電解コンデンサの製造方法の素子搭載工程を説明する、（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。 該製造方法の樹脂被覆工程で作成される素子ブロックを、（ａ）フレーム材の表面から見た斜視図、及び（ｂ）フレーム材の裏面から見た斜視図である。 （ａ）該製造方法の切断工程を説明する斜視図、及び（ｂ）切断工程で作成されるコンデンサ素子チップを示す斜視図である。 該製造方法の導電部形成工程を説明する、（ａ）斜視図、及び（ｂ）断面図である。 該導電部形成工程を説明する正面図である。 該製造方法によって製造される固体電解コンデンサの断面図である。 該製造方法に対する改良形態の一例を示す正面図である。 該製造方法に対する改良形態の他の例を示す一連の断面図である。 該他の例の正面図である。 該製造方法に対する改良形態の更に他の例を示す一連の正面図である。 従来の固体電解コンデンサを示す断面図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
１１ 陽極体
１２ 陽極リード
１２ｃ 先端面
１３ 誘電体層
１５ 陰極層
２ 外装樹脂
２ａ 前面
３ 陽極リードフレーム
３ａ 陽極端子面
３ｂ 前端面
４ 陰極リードフレーム
４ａ 陰極端子面
５ 導電部
５１ 導電性を有する板状部材
５３ 第２電極層
５４ 充填剤
６ フレーム材
６１ 陽極部
６１ａ 前端面
６２ 陰極部
７ コンデンサ素子体
７１ 素子ブロック
７２ コンデンサ素子チップ
８ 溝

Claims (6)

1. 陽極リードが引き出された陽極体の外面に誘電体層を介して陰極層を形成してなるコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂と、該コンデンサ素子の下面に沿って配置されると共に前記外装樹脂に埋設された陽極リードフレーム及び陰極リードフレームとを具え、前記陽極リードフレーム及び陰極リードフレームはそれぞれ、前記外装樹脂の下面から露出する陽極端子面及び陰極端子面を有している固体電解コンデンサにおいて、
   前記陰極リードフレームは、その上面が前記コンデンサ素子の陰極層に接触し、前記コンデンサ素子の陽極リードは、前記外装樹脂の前面と同じ位置まで延びて、該陽極リードの先端面が前記外装樹脂の前面に露出し、前記陽極リードフレームは、その前端面が前記外装樹脂の前面に露出し、前記外装樹脂の前面には、前記陽極リードの先端面と陽極リードフレームの前端面とを互いに電気的に接続する導電部が形成されていることを特徴する固体電解コンデンサ。
2. 前記導電部は、導電性を有する板状部材、導電性を有する接着剤、及び半田の何れかによって形成されている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. コンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂と、該コンデンサ素子の下面に沿って配置されると共に前記外装樹脂に埋設された陽極リードフレーム及び陰極リードフレームとを具え、前記陽極リードフレーム及び陰極リードフレームはそれぞれ、前記外装樹脂の下面から露出する陽極端子面及び陰極端子面を有している固体電解コンデンサの製造方法において、
   前記陽極リードフレームとなる陽極部と前記陰極リードフレームとなる陰極部とを有するフレーム材の表面に、陽極リードが引き出された陽極体の外面に誘電体層を介して陰極層を形成してなるコンデンサ素子体を搭載し、該コンデンサ素子体の陰極層をフレーム材の陰極部に接触させる素子搭載工程と、
   前記フレーム材及びコンデンサ素子体を外装樹脂によって被覆し、該外装樹脂の下面からフレーム材の下面が露出した素子ブロックを作成する樹脂被覆工程と、
   前記素子ブロックに切断加工を施して、外装樹脂の前面に前記コンデンサ素子体の陽極リードの先端面と前記フレーム材の陽極部の前端面とが露出したコンデンサ素子チップを作成する切断工程と、
   前記コンデンサ素子チップの前面に、前記陽極リードの先端面と前記フレーム材の陽極部の前端面とを互いに電気的に接続する導電部を形成する導電部形成工程
   とを有することを特徴とする固体電界コンデンサの製造方法。
4. 前記導電部形成工程では、前記導電部となる導電性を有する板状部材を前記陽極リードの先端面と前記フレーム材の陽極部の前端面に接触させて、接触した面に対してレーザ溶接を施す請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
5. 前記導電部形成工程では、前記導電部となる導電性を有する接着剤又はクリーム半田を前記コンデンサ素子チップの前面に塗布することにより、前記陽極リードの先端面と前記フレーム材の陽極部の前端面とを互いに電気的に接続する請求項３に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
6. 前記切断工程での切断加工により形成された前記コンデンサ素子チップの前面に、前記陽極リードの先端面から前記フレーム材の陽極部の前端面まで延びた溝を形成する溝形成工程を更に有し、
   前記導電部形成工程では、前記溝形成工程で形成された溝に前記導電性を有する接着剤又はクリーム半田を充填する請求項５に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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