JP2010165797A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ高い製造歩留りで製造することができる固体電解コンデンサを提供する。
【解決手段】第１リードフレーム３１は、第１導電性部材２１を介して陰極部１３と接続された陰極接続部３１ａと、第１接続面を有する第１接続部３１ｂとを有し、かつ少なくとも一部が外部に露出されている。第２リードフレーム３２は、第２導電性部材２２を介して陰極部１３と接続された補助接続部３２ａと、第１接続面と向かい合う第２接続面を有する第２接続部３２ｃとを含む。第３導電性部材２３は第１および第２接続部３１ｂ、３２ｃを互いに接続している。
【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ある。

固体電解コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ：Equivalent Series Resistance）を低減するための技術が近年提案されている。

特開２００４−２４７６６５号公報（特許文献１）によれば、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、陰極リードフレームと、補助陰極リードフレームとを有する。陰極リードフレームは、コンデンサ素子と接続され、少なくとも一部が外装樹脂から露出されている。補助陰極リードフレームは、コンデンサ素子および陰極リードフレームの各々と接続されている。陰極リードフレームと補助陰極リードフレームとは、レーザ溶接によって互いに接続されている。

また特開２００２−２４６２６８号公報（特許文献２）によれば、固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、外装樹脂と、金属層と、リードフレームとを有する。リードフレームは、コンデンサ素子と電気的に接続され、少なくとも一部が外装樹脂外部に露出されている。金属層はコンデンサ素子を挟んでおり、この金属層を介してコンデンサ素子とリードフレームとの間が電気的に接続されている。接続のためには、たとえば導電性接着剤が用いられる。

コンデンサ素子を挟むリード端子を取り付ける方法は、たとえば特開平９−２６６１３７号公報（特許文献３）に開示されている。この方法によれば、コンデンサ素子は、まず、陰極リード端子上に載せられ、銀ペーストによって接合される。その後コンデンサ素子は、陰極リード端子の折り返された部分と銀ペーストによって接合される。

特開２００４−２４７６６５号公報 特開２００２−２４６２６８号公報 特開平９−２６６１３７号公報

上記の特開２００４−２４７６６５号公報（特許文献１）によれば、製造ばらつきによってコンデンサ素子の厚さが大きくなった場合、陰極リードフレームと補助陰極リードフレームとの間の隙間が大きくなることで、陰極リードフレームと補助陰極リードフレームとを互いに溶接できなくなることがある。この結果、製造歩留りが低下するという問題がある。

上記の特開２００２−２４６２６８号公報（特許文献２）によれば、コンデンサ外部と金属層との間を電気的に接続するためのリードフレームを設ける必要がある。このため製造コストが増大するという問題がある。

また特に量産工程においては、導電性接着剤が塗布された製品を保管場所へ速やかに移動させる必要がある。この際、導電性接着剤が未硬化であるために、金属層が所定の位置からずれてしまうことがある。この結果、製造歩留りが低下するという問題がある。

上記の特開平９−２６６１３７号公報（特許文献３）によれば、陰極リード端子がコンデンサ素子を挟む際に、コンデンサ素子を挟む圧力が過大となることで、コンデンサ素子が破損することがある。このため固体電解コンデンサの製造歩留りや信頼性が低くなるという問題がある。

またこの圧力によって、陰極リード端子とコンデンサ素子との間から銀ペーストがはみ出すことがあり、この結果、陰極リード端子と陽極とが短絡し得る。このため固体電解コンデンサの製造歩留りや信頼性が低くなるという問題がある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その一の目的は、低コストかつ高い製造歩留りで製造することができる固体電解コンデンサを提供することである。また他の目的は、高い製造歩留りで信頼性の高い固体電解コンデンサを製造する方法を提供することである。

本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と、第１〜第３導電性部材と、第１および第２リードフレームとを有する。コンデンサ素子は、陽極部と、陽極部上に設けられた誘電体被膜と、誘電体被膜上に設けられた陰極部とを有する。第１および第２導電性部材の各々は陰極部上に設けられている。第１リードフレームは、第１導電性部材を介して陰極部と接続された陰極接続部と、第１接続面を有する第１接続部とを有し、かつ少なくとも一部が外部に露出されている。第２リードフレームは、第２導電性部材を介して陰極部と接続された補助接続部と、第１接続面と向かい合う第２接続面を有する第２接続部とを含む。第３導電性部材は第１および第２接続部を互いに接続している。

本発明の固体電解コンデンサによれば、第１リードフレームの第１接続部と、第２リードフレームの第２接続部とは、第３導電性部材によって接続されている。よって第３導電性部材が第１および第２リードフレームの間を埋めることができるので、第１および第２リードフレームの間をより確実につなぐことができる。これにより製造歩留りを高めることができる。

また第１リードフレームは外部に露出された部分を有するので、第１リードフレームと固体電解コンデンサ外部との間を電気的に接続するための部材を別途設ける必要がない。これにより製造コストを低減することができる。

好ましくは、第２接続面は第１接続面に対して傾斜している。これにより、第２リードフレームが取り付けられる際に第１および第２リードフレームの間から第３導電性部材がはみ出すことを抑制できる。

好ましくは第１および第２接続面は３°以上１５°以下の角度をなしている。角度が３°以上であることによって、第３導電性部材のはみ出しを、より確実に抑制することができる。また角度が１５°以下であることによって、第１および第２接続面の間の接着面積をより十分に確保することができる。

好ましくは、第２リードフレームの厚さは第１リードフレームの厚さよりも小さい。これにより固体電解コンデンサの厚さを小さくすることができる。

本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、以下の工程を有する。
陰極接続部および第１接続部を有する第１リードフレームの陰極接続部上に第１導電性部材が形成される。陽極部と、陽極部上に設けられた誘電体被膜と、誘電体被膜上に設けられた陰極部とを有するコンデンサ素子が、陰極部が第１導電性部材に接触するように第１導電性部材上に配置される。陰極部および第１接続部のそれぞれの上に、粘性を有する第２および第３導電性部材が形成される。陰極部の第２導電性部材が形成された面に沿って、補助接続部および第２接続部を有する第２リードフレームを移動させることによって、補助接続部および第２接続部のそれぞれが、第２および第３導電性部材を介して、陰極部および第１接続部に取り付けられる。第２および第３導電性部材が硬化される。

本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、第２リードフレームの陰極部への取り付けは、第２リードフレームを陰極部の第２導電性部材が形成された面に沿って移動させることによって行なわれる。これにより取り付けの際に陰極部に加わる圧力が抑制されるので、コンデンサ素子が破損したり第２導電性部材がはみ出したりすることを抑制できる。よって高い製造歩留りで信頼性の高い固体電解コンデンサを製造することができる。

好ましくは、第２および第３導電性部材が硬化される方法は、以下の工程を有する。
第１温度で第１時間に渡って第２および第３導電性部材が加熱される。第１温度よりも低い第２温度に第２および第３導電性部材が冷却される。第２温度よりも高い第３温度で第１時間よりも長い第２時間に渡って第２および第３導電性部材が再加熱される。

これにより、第２時間に比して短い第１時間に渡る加熱によって、第２リードフレームのずれを抑制できる程度にまで、第２および第３導電性部材を硬化させることができる。すなわち短い時間の加熱によって第２リードフレームの位置がずれにくくされる。よって長時間に渡る第２および第３導電性部材の硬化が行なわれずに仕掛品が搬送された場合でも、第２リードフレームの位置がずれにくい。よって製造効率および製造歩留りを高めることができる。

好ましくは、粘性は、３００ｄＰａ・ｓ以上８００ｄＰａ・ｓ以下の粘性率である。粘性率が３００ｄＰａ・ｓ以上であることによって、第１および第２接続部の間の間隔が大きくても、より確実に第３導電性部材が保持される。よって第１および第２接続部をより確実に接続することができるので、製造歩留りを高めることができる。また粘性率が８００ｄＰａ・ｓ以下であることによって、第３導電性部材をより容易に塗布することができる。

以上説明したように、本発明の固体電解コンデンサによれば、製造歩留りを高め、また製造コストを低減することができる。また本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、高い製造歩留りで信頼性の高い固体電解コンデンサを製造することができる。

本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの構成を概略的に示す断面図である。 図１の矢印Ｃで示す領域の拡大図である。 本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの製造方法において、第２リードフレームが取り付けられる様子を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態１における固体電解コンデンサの製造方法において、第１および第２リードフレームが互いに接着された様子を概略的に示す部分正面図である。 第１の比較例において、第１および第２リードフレームの間の接合に不良が生じた様子を概略的に示す部分正面図である。 第２の比較例において、第２リードフレームが取り付けられる様子を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態２における固体電解コンデンサの構成を概略的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子１０と、第１〜第３導電性部材２１〜２３と、第１および第２リードフレーム３１、３２と、陽極リードフレーム４１と、外装樹脂５０とを有する。

コンデンサ素子１０は、陽極部１１と、陽極部１１上に設けられた誘電体被膜１２と、誘電体被膜１２上に設けられた陰極部１３とを有する。陽極部１１の材料は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）またはタンタル（Ｔａ）である。また陽極部１１は、一方側（図１における左側）に陽極リード１１ｐを有する。誘電体被膜１２は、陽極リード１１ｐの一部を除いて陽極部１１の表面を酸化することにより形成されている。陰極部１３は誘電体被膜１２上に、たとえば導電性高分子層とカーボン層と銀ペースト層とが順に形成されることにより構成されている。

第１〜第３導電性部材２１〜２３は、たとえば、粘性を有する導電性接着剤が硬化されることにより形成されている。第１および第２導電性部材２１、２２の各々は陰極部１３上に設けられている。第３導電性部材２３は、第１および第２リードフレーム３１、３２を互いに接合している。

第１リードフレーム３１は、陰極接続部３１ａと、第１接続部３１ｂとを有する。陰極接続部３１ａは第１導電性部材２１を介して陰極部１３と接続されている。第１接続部３１ｂは第１接続面Ｃ１を有する。また第１リードフレーム３１は、少なくとも一部が外装樹脂５０の外部に露出されている。

第２リードフレーム３２は、補助接続部３２ａと、結合部３２ｂと、第２接続部３２ｃとを有する。補助接続部３２ａは第２導電性部材２２を介して陰極部１３と接続されている。結合部３２ｂは、補助接続部３２ａと第２接続部３２ｃとを互いに結合している。第２接続部３２ｃは第１接続部３１ｂと第３導電性部材２３によって接続されている。第２接続部３２ｃは、第１接続面Ｃ１と向かい合う第２接続面Ｃ２を有する。

好ましくは、第２接続面Ｃ２は第１接続面Ｃ１に対して傾斜している。さらに好ましくは、第１および第２接続面Ｃ１、Ｃ２のなす角度ＡＧは、３°以上１５°以下である。

次に本実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法について説明する。
主に図３を参照して、まず図３に示すようなコンデンサ素子１０を用意する。陽極部１１、誘電体被膜１２および陰極部１３の積層体は、陽極リード１１ｐから遠い位置において厚さＴ１を有し、陽極リード１１ｐに近い位置において厚さＴ２を有する。設計上は厚さＴ１およびＴ２が同一とされても、製造ばらつきによって厚さＴ２が厚さＴ１に比して小さくなることがある。たとえば厚さＴ２が厚さＴ１に比して０．２ｍｍ程度小さくなることがある。

次に陽極部１１の陽極リード１１ｐに陽極リードフレーム４１が溶接される。また第１リードフレーム３１の陰極接続部３１ａ上に第１導電性部材２１が形成される。第１導電性部材２１の形成は、たとえば導電性接着剤を塗布することによって行なわれる。

次に陰極部１３が第１導電性部材２１に接触するように、コンデンサ素子１０が第１導電性部材２１上に配置される。これにより第１導電性部材２１を介して、陰極部１３の一方主面（図３における下面）と、第１リードフレーム３１の陰極接続部３１ａとが電気的に接続される。

次に陰極部１３の他方主面（図３における上面）上に、粘性を有する第２導電性部材２２ｆが形成される。また第１接続部３１ｂ上に、粘性を有する第３導電性部材２３ｆが形成される。第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆの材料は、たとえば導電性接着剤である。好ましくは、第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆの各々は３００ｄＰａ・ｓ以上８００ｄＰａ・ｓ以下の粘性率を有する。

次に、コンデンサ素子１０の陽極リード１１ｐ側と反対側の方に第２リードフレーム３２が配置される。そして図３における矢印ＭＬで示すように、陰極部１３の第２導電性部材２２ｆが形成された面に沿う方向に、第２リードフレーム３２が移動され始める。これにより、まず第２導電性部材２２ｆのうちコンデンサ素子１０の厚さＴ１の部分の上に位置する部分と、第２リードフレーム３２の補助接続部３２ａとが接触する。

そして第２リードフレーム３２が、図３における矢印ＭＬに沿って、さらに移動される。これにより、コンデンサ素子１０の厚さＴ１の部分上に位置していた第２導電性部材２２ｆのうちの一部が、破線矢印Ｍ２に示すように、コンデンサ素子１０の厚さＴ２の部分上に移動される。すなわち厚さＴ２の部分の上の第２導電性部材２２ｆの厚さが、厚さＴ１の部分の上の第２導電性部材２２ｆの厚さよりも大きくなる。また補助接続部３２ａおよび第２接続部３２ｃのそれぞれが、第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆを介して、陰極部１３および第１接続部３１ｂに取り付けられる。

次に第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆのそれぞれが硬化されることにより、第２および第３導電性部材２２、２３（図１）が形成される。好ましくは、この硬化は以下のように行なわれる。

まず第１温度で第１時間に渡って第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆが加熱される。具体的には、たとえば１５０℃で１分以下に渡って加熱が行なわれる。この加熱によって第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆは、第２リードフレーム３２のずれを抑制できる程度に硬化される。すなわち第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆは仮硬化される。

次に第１温度よりも低い第２温度に第２および第３導電性部材２２、２３が冷却される。具体的には、たとえば室温までの冷却が行なわれる。この冷却中、あるいは冷却後において、上記の仕掛品の搬送が行なわれる。

次に第２温度よりも高い第３温度で第１時間よりも長い第２時間に渡って第２および第３導電性部材２２、２３が再加熱される。具体的には、たとえば１５０℃で２時間以上に渡って再加熱が行なわれる。この加熱によって第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆは、より完全に硬化される。

次に外装樹脂５０による封止が行なわれることで、本実施の形態の固体電解コンデンサ（図１）が得られる。

図６を参照して、次に比較例について説明する。
第２リードフレーム３２Ｚの第２接続部３２ｃＺの第２接続面Ｃ２Ｚは、第１接続面Ｃ１と平行である。このため第２リードフレーム３２Ｚの取り付けの際に、破線矢印Ｍ１Ｚで示すように、第１および第２リードフレーム３１、３２Ｚの間から第３導電性部材２３ｆがはみ出しやすい。

また第２リードフレーム３２Ｚは、矢印ＭＬＺで示すように、第１リードフレーム３１との間でコンデンサ素子１０を挟むように移動されることで取り付けられる。このため取り付けの際にコンデンサ素子１０に大きな圧力が加わりやすいので、コンデンサ素子１０が破損することがある。

また本比較例において、製造ばらつきによって厚さＴ２が厚さＴ１に比して小さい場合であっても厚さＴ２の部分と第２リードフレーム３２Ｚとを確実に接合するためには、厚さＴ２の部分に第２導電性部材２２ｆを予め厚く塗布しておく必要がある。このような塗布が行なわれた場合、特に厚さＴ２が厚さＴ１と同程度の場合に、破線矢印Ｍ２Ｚに示すように第２導電性部材２２ｆがはみ出すことがある。このはみ出しによって、第２リードフレーム３２Ｚと陽極リード１１ｐとが短絡してしまうことがある。

本発明の固体電解コンデンサによれば、図４に示すように、第３導電性部材２３が第１および第２リードフレーム３１、３２の間の間隔Ｄを埋めることができる。このため第１および第２リードフレーム３１、３２の間をより確実につなぐことができる。よって固体電解コンデンサの製造歩留りを高めることができる。

また第１リードフレーム３１（図１）は外装樹脂５０の外部に露出された部分を有するので、第１リードフレーム３１と固体電解コンデンサ外部との間を電気的に接続するための部材を別途設ける必要がない。これにより製造コストを低減することができる。

また図２に示すように、第２接続面Ｃ２は第１接続面Ｃ１に対して角度ＡＧだけ傾斜している。これにより第２リードフレーム３２の取り付けの際に、第１および第２リードフレーム３１、３２の間から第３導電性部材２３が破線矢印Ｍ１のようにはみ出すことを抑制することができる。

さらに角度ＡＧが３°以上とされると、第３導電性部材２３のはみ出しを、より確実に抑制することができる。また角度ＡＧが１５°以下とされると、第１および第２接続面Ｃ１、Ｃ２の間の接着面積をより十分に確保することができる。

本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、第２リードフレーム３２の陰極部１３への取り付けは、第２リードフレーム３２を、矢印ＭＬ（図３）に示すように、陰極部１３の第２導電性部材２２が形成された面に沿って移動させることによって行なわれる。これにより、取り付けの際に陰極部１３に加わる圧力が抑制されるので、コンデンサ素子１０が破損したり第２導電性部材２２ｆが陽極リード１１ｐの方にはみ出したりすることを抑制できる。よって高い製造歩留りで信頼性の高い固体電解コンデンサを製造することができる。

また図３に示すように、第２リードフレーム３２の取り付けの際に、破線矢印Ｍ２に示すように第２導電性部材２２ｆの移動が生じることで、コンデンサ素子１０の厚さが小さくなり得る部分（厚さＴ２の部分）において、第２導電性部材２２ｆの厚さが大きくなる。これにより、厚さＴ２の部分上において、より確実な接合を行なうことができる。

また図４に示すように、第３導電性部材２３ｆの粘性率が３００ｄＰａ・ｓ以上とされることで、第１および第２接続部３１ｂ、３２ｃの間の間隔Ｄがある程度大きくても、第１および第２接続部３１ｂ、３２ｃの間に、より確実に第３導電性部材２３ｆが保持される。すなわち比較例（図５）に示すような不良が発生することを抑制できる。よって第１および第２接続部３１ｂ、３２ｃをより確実に接続することができるので、製造歩留りを高めることができる。

また第３導電性部材２３ｆの粘性率が８００ｄＰａ・ｓ以下であることによって、第３導電性部材２３ｆをより容易に塗布することができる。

また第２リードフレーム３２が取り付けられた後に第２および第３導電性部材２２ｆ、２３ｆが仮硬化されることで、第２リードフレーム３２のずれを抑制しつつ速やかに仕掛品を搬送できる。よって、製造効率および製造歩留りを高めることができる。

（実施の形態２）
主に図７を参照して、本実施の形態の固体電解コンデンサは、第２リードフレーム３２（図１）の代わりに第２リードフレーム３２Ｖを有する。第２リードフレーム３２Ｖの厚さは第１リードフレーム３１の厚さよりも小さくされている。

なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

本実施の形態によれば、第２リードフレーム３２Ｖの厚さが小さいので、固体電解コンデンサの厚さを小さくすることができる。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

本発明は、固体電解コンデンサに特に有利に適用され得る。

１０ コンデンサ素子、１１ 陽極部、１１ｐ 陽極リード、１２ 誘電体被膜、１３ 陰極部、２１〜２３ 第１〜第３導電性部材、２２ｆ 第２導電性部材、２３ｆ 第３導電性部材、３１ 第１リードフレーム、３１ａ 陰極接続部、３１ｂ 第１接続部、３２，３２Ｖ 第２リードフレーム、３２ａ 補助接続部、３２ｂ 結合部、３２ｃ 第２接続部、４１ 陽極リードフレーム、５０ 外装樹脂、Ｃ１ 第１接続面、Ｃ２ 第２接続面。

Claims (7)

1. 陽極部と、前記陽極部上に設けられた誘電体被膜と、前記誘電体被膜上に設けられた陰極部とを有するコンデンサ素子と、
   各々が前記陰極部上に設けられた第１および第２導電性部材と、
   前記第１導電性部材を介して前記陰極部と接続された陰極接続部と、第１接続面を有する第１接続部とを有し、かつ少なくとも一部が外部に露出された第１リードフレームと、
   前記第２導電性部材を介して前記陰極部と接続された補助接続部と、前記第１接続面と向かい合う第２接続面を有する第２接続部とを含む第２リードフレームと、
   前記第１および第２接続部を互いに接続する第３導電性部材とを備えた、固体電解コンデンサ。
2. 前記第２接続面は前記第１接続面に対して傾斜している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
3. 前記第１および第２接続面は３°以上１５°以下の角度をなしている、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
4. 前記第２リードフレームの厚さは前記第１リードフレームの厚さよりも小さい、請求項１〜３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
5. 陰極接続部および第１接続部を有する第１リードフレームの前記陰極接続部上に第１導電性部材を形成する工程と、
   陽極部と、前記陽極部上に設けられた誘電体被膜と、前記誘電体被膜上に設けられた陰極部とを有するコンデンサ素子を、前記陰極部が前記第１導電性部材に接触するように前記第１導電性部材上に配置する工程と、
   前記陰極部および前記第１接続部のそれぞれの上に、粘性を有する第２および第３導電性部材を形成する工程と、
   前記陰極部の前記第２導電性部材が形成された面に沿って、補助接続部および第２接続部を有する第２リードフレームを移動させることによって、前記補助接続部および前記第２接続部のそれぞれを、前記第２および第３導電性部材を介して、前記陰極部および前記第１接続部に取り付ける工程と、
   前記第２および第３導電性部材を硬化する工程とを備えた、固体電解コンデンサの製造方法。
6. 前記硬化する工程は、
   第１温度で第１時間に渡って前記第２および第３導電性部材を加熱する工程と、
   前記第１温度よりも低い第２温度に前記第２および第３導電性部材を冷却する工程と、
   前記第２温度よりも高い第３温度で前記第１時間よりも長い第２時間に渡って前記第２および第３導電性部材を再加熱する工程とを備えた、請求項５に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
7. 前記粘性は、３００ｄＰａ・ｓ以上８００ｄＰａ・ｓ以下の粘性率である、請求項５または６に記載の固体電解コンデンサの製造方法。

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