JP2010212600A - Solid electrolytic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents

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Shinya Tokashiki
真哉 渡嘉敷
Tetsuya Yoshinari
哲也 吉成
Masanori Takahashi
雅典 高橋
Katsuhiro Yoshida
勝洋 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid electrolytic capacitor having high volume efficiency, higher connection strength and stable connection with an anode lead part and being capable of being made compact, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: A dielectric oxidized film 11 is formed by a chemical conversion treatment on the increased surface area of an aluminum anode body 9, and the aluminum anode body 9 is partitioned into two regions by an insulator 12. An aluminum base body 16 is exposed by peeling off the one of the regions of the dielectric oxide film 11. Next, a hole 17 is formed on the aluminum base body 16. Thereafter, a cathode part 20 is formed on the other region. Thereafter, a metal projection 19 is formed on an internal anode terminal 3; the hole 17 is passed therethrough, the cathode part 20 and the internal cathode terminal 4 of a substrate 2 for mounting are connected; then an anode lead part 18 is connected by ultrasonic vibration; and an exterior coating is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid electrolytic capacitor and a method for manufacturing the same.

近年、電子機器の小型化、薄型化が進展しているが、アルミ固体電解コンデンサは小型で大きな容量が得られるため、このような電子機器において多数採用されている。しかし今後、より一層の小型化が求められてくると現在の製造方法では対応が困難になると予想され。その製造方法の一つとして陽極リード部と実装用基板の内部陽極端子との接続方法がある。   In recent years, electronic devices have been reduced in size and thickness, but aluminum solid electrolytic capacitors are small and have a large capacity, and are thus widely used in such electronic devices. However, if further downsizing is required in the future, it is expected that it will be difficult to cope with the current manufacturing method. As one of the manufacturing methods, there is a method of connecting the anode lead portion and the internal anode terminal of the mounting substrate.

アルミ固体電解コンデンサは、表面を拡面化した板状または箔状を呈するアルミ陽極体と、誘電体酸化皮膜、絶縁体、および陰極層からなるコンデンサ素子とを備え、アルミ陽極体と陰極層の一部を実装用基板等に電気的に接続し、全体を外装樹脂で外装する構造となっている。   An aluminum solid electrolytic capacitor includes a plate-like or foil-like aluminum anode body having an enlarged surface, and a capacitor element including a dielectric oxide film, an insulator, and a cathode layer. A part is electrically connected to a mounting substrate or the like, and the whole is covered with an exterior resin.

図2を用いて、従来のアルミ固体電解コンデンサの製造方法について説明する。図2は、従来のアルミ固体電解コンデンサの構成の一例について示す図で、図2(a)は、従来のアルミ固体電解コンデンサの構成の側面方向の断面図で、図2(b)は、図2(a)のコンデンサ素子の側面方向の断面図である。   A conventional method for producing an aluminum solid electrolytic capacitor will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional aluminum solid electrolytic capacitor, FIG. 2 (a) is a side sectional view of the configuration of the conventional aluminum solid electrolytic capacitor, and FIG. 2 (b) is a diagram of FIG. It is sectional drawing of the side surface direction of the capacitor | condenser element of 2 (a).

図2に示すように、表面に拡面化層10を有する板状あるいは箔状のアルミニウムから成るアルミ陽極体9の表面に、化成処理(陽極酸化処理)によって絶縁膜である誘電体酸化皮膜11を形成する。この誘電体酸化皮膜11の所定位置にエポキシ樹脂などにより絶縁体12を形成して、アルミ陽極体9を二つの領域に区分し、前記領域のうちの一方のみに、導電性高分子から成る固体電解質層13を形成する。更に、この固体電解質層13の上にスクリーン印刷などによりグラファイト層14を形成し、グラファイト層14の上に銀ペースト等からなる金属電極層15を形成して陰極部20とする。   As shown in FIG. 2, a dielectric oxide film 11 which is an insulating film is formed on the surface of an aluminum anode body 9 made of plate-like or foil-like aluminum having a surface-enlarging layer 10 on the surface by chemical conversion treatment (anodic oxidation treatment). Form. An insulator 12 is formed at a predetermined position of the dielectric oxide film 11 with an epoxy resin or the like, and the aluminum anode body 9 is divided into two regions, and a solid made of a conductive polymer is formed only in one of the regions. The electrolyte layer 13 is formed. Further, a graphite layer 14 is formed on the solid electrolyte layer 13 by screen printing or the like, and a metal electrode layer 15 made of silver paste or the like is formed on the graphite layer 14 to form a cathode portion 20.

一方、絶縁体12により区分された他方の領域では、アルミ陽極体9の拡面化層10と誘電体酸化皮膜11をレーザ等により剥離してアルミ基体16を露出させ、銅等の金属から成る陽極リードフレーム21の超音波接合部22に、超音波接合して陽極リード部18を形成する。陰極部20および陽極リード部18は、それぞれ導電性接着剤7により、インターポーザ基板等の実装用基板2の内部陰極端子4と内部陽極端子3にそれぞれ電気的に接続される。その後、実装用基板2の外部陽極端子5と外部陰極端子6の一部が露出するように、全体を絶縁外装樹脂8により被覆し、アルミ固体電解コンデンサとなる。   On the other hand, in the other region divided by the insulator 12, the surface enlargement layer 10 and the dielectric oxide film 11 of the aluminum anode body 9 are peeled off by a laser or the like to expose the aluminum base 16 and are made of a metal such as copper. The anode lead portion 18 is formed by ultrasonic bonding to the ultrasonic bonding portion 22 of the anode lead frame 21. The cathode portion 20 and the anode lead portion 18 are electrically connected to the internal cathode terminal 4 and the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 such as an interposer substrate, respectively, by the conductive adhesive 7. Thereafter, the whole is covered with the insulating exterior resin 8 so that a part of the external anode terminal 5 and the external cathode terminal 6 of the mounting substrate 2 are exposed, and an aluminum solid electrolytic capacitor is obtained.

アルミ固体電解コンデンサの基本的な製造方法は上記のごとくであるが、上記の製造方法を用いた場合、アルミ基体16に陽極リードフレーム21を超音波溶接して陽極リード部18を形成する工程と、その陽極リード部18を導電性接着剤7により、実装用基板2に電気的に接続する工程が必要であり、煩雑となっている。   The basic manufacturing method of the aluminum solid electrolytic capacitor is as described above. When the above manufacturing method is used, the anode lead frame 21 is ultrasonically welded to the aluminum base 16 and the anode lead portion 18 is formed. The process of electrically connecting the anode lead portion 18 to the mounting substrate 2 with the conductive adhesive 7 is necessary and complicated.

また、超音波接合時に陰極部20を損傷してしまわないように、陰極部20と陽極リードフレーム21の超音波接合部22との間に一定のマージンが必要とされる。これは、コンデンサ素子1をより小型にする場合には、コンデンサ素子1における、そのマージン部分の比率が大きくなり、結果的に静電容量に寄与しない部分の割合が増えることにより静電容量が更に低下してしまう。一般的にこのような構造は体積効率が低いと言われ、この体積効率を上げることが小型化の場合は重要となる。   In addition, a certain margin is required between the cathode portion 20 and the ultrasonic bonding portion 22 of the anode lead frame 21 so as not to damage the cathode portion 20 during ultrasonic bonding. This is because, when the capacitor element 1 is further reduced in size, the ratio of the margin portion in the capacitor element 1 is increased, and as a result, the ratio of the portion not contributing to the capacitance is increased, thereby further increasing the capacitance. It will decline. In general, such a structure is said to have low volumetric efficiency, and increasing this volumetric efficiency is important in the case of downsizing.

このような問題に対して解決する方法としては、アルミ基体16と実装用基板2の内部陽極端子3との接続を、陽極リードフレーム21を超音波接合する方法ではなく、金属線をワイヤボンディングや溶接する方法を採用することにより、体積効率を上げる方法が提案されている。   As a method for solving such a problem, the connection between the aluminum base 16 and the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 is not a method in which the anode lead frame 21 is ultrasonically bonded. A method of increasing volumetric efficiency by adopting a welding method has been proposed.

前述の方法は特許文献1や特許文献2等に開示されている。特許文献1では、コンデンサ素子における陰極端子膜及び陽極端子部と、プリント基板における各配線パターンとの間の各々を金属線にてワイヤボンディングする固体電解コンデンサが提案されている。特許文献2でも、42アロイや銅等の金属から成るワイヤとコンデンサ素子の陽極用リード線を抵抗溶接によって接続し、ワイヤと陽極端子を導電接着剤で接続する方法が提案されている。このようにして製造することにより、銅等の金属から成る陽極リードフレームで溶接しないため、体積効率を低下させることのないアルミ固体電解コンデンサが得られる。   The above-described method is disclosed in Patent Document 1, Patent Document 2, and the like. Patent Document 1 proposes a solid electrolytic capacitor in which each of a space between a cathode terminal film and an anode terminal portion in a capacitor element and each wiring pattern in a printed board is wire-bonded with a metal wire. Patent Document 2 also proposes a method in which a wire made of a metal such as 42 alloy or copper and the anode lead wire of the capacitor element are connected by resistance welding, and the wire and the anode terminal are connected by a conductive adhesive. By manufacturing in this way, an aluminum solid electrolytic capacitor that does not reduce volumetric efficiency is obtained because it is not welded with an anode lead frame made of a metal such as copper.

しかしながら、上述のようにして製造した固体電解コンデンサは、陰極部を形成した後に陽極リード部を形成するため、小型化する場合に、コンデンサ素子の陽極リード部と陰極部が近接するような構造においては、金属線をアルミ基体にワイヤボンディングする際に、陰極部を形成する領域のアルミ陽極体の誘電体酸化皮膜が破壊され、アルミ基体が露出する等、陰極部に少なからずストレスが加わってしまい、漏れ電流増大等の特性劣化を起こしてしまうことが懸念される。   However, since the solid electrolytic capacitor manufactured as described above forms the anode lead portion after the cathode portion is formed, in the structure in which the anode lead portion and the cathode portion of the capacitor element are close to each other when downsizing. When a metal wire is bonded to an aluminum substrate, the dielectric oxide film of the aluminum anode body in the region where the cathode portion is formed is destroyed, and the aluminum substrate is exposed. There is a concern that characteristic deterioration such as increase in leakage current may occur.

特開平9−283376号公報JP-A-9-283376 特開2001−267181号公報JP 2001-267181 A

このような問題に対し、本発明者等は先に特願2008−269580号において、アルミ基体と実装用基板の内部陽極端子のどちらかまたはその両方に、金属製バンプを形成して重ね、その上部から超音波接合した固体電解コンデンサおよびその製造方法を提案している。   In order to solve this problem, the inventors previously formed a metal bump on one or both of the aluminum substrate and the internal anode terminal of the mounting substrate in Japanese Patent Application No. 2008-269580, A solid electrolytic capacitor ultrasonically bonded from above and a manufacturing method thereof are proposed.

即ち、アルミ基体と実装用基板との接続の際、アルミ基体と実装用基板の内部陽極端子のどちらかまたはその両方に、金属製バンプを形成し、両者を重ね、超音波接合を行っていることにより、銅等の金属から成る陽極リードフレームを超音波接合しないため、陽極リードフレームを超音波接合するのに必要な一定のマージンを確保する必要がなく、体積効率を低下させることのないアルミ固体電解コンデンサが得られる。   That is, when the aluminum substrate and the mounting substrate are connected, metal bumps are formed on one or both of the aluminum substrate and the internal anode terminal of the mounting substrate, and both are superposed to perform ultrasonic bonding. As a result, the anode lead frame made of metal such as copper is not ultrasonically bonded, so it is not necessary to secure a certain margin necessary for ultrasonic bonding of the anode lead frame, and aluminum that does not reduce volumetric efficiency. A solid electrolytic capacitor is obtained.

しかし、特願2008−269580号の提案により製造した固体電解コンデンサは、超音波接合の際、金属製バンプがアルミ基体に完全に覆われてしまい、上部から確認することができないため、金属製バンプの上部を確実に超音波振動させることは難しい。そのため、上記の方法を用いた場合、安定して強力な接合を得るには視認性に改善の余地があった。   However, in the solid electrolytic capacitor manufactured by the proposal of Japanese Patent Application No. 2008-269580, the metal bumps are completely covered with the aluminum base during ultrasonic bonding and cannot be confirmed from above, so the metal bumps It is difficult to reliably ultrasonically vibrate the upper part. Therefore, when the above method is used, there is room for improvement in visibility in order to obtain a stable and strong bond.

前述したように、従来の固体電解コンデンサは、小型化の際には作業工程の増加、低体積効率、陰極部損傷による特性劣化また陽極リード部の安定した接続が得られない等の課題があった。   As described above, the conventional solid electrolytic capacitor has problems such as an increase in work process, low volume efficiency, characteristic deterioration due to damage of the cathode part, and inability to obtain a stable connection of the anode lead part in downsizing. It was.

本発明は、前述した従来の問題を解決するためになされたもので、その目的としては作業工程が簡略化でき、体積効率も高く、作製時に陰極部への負担が少なく陽極リード部により高い接続強度と安定した接続を持ち、且つ小型化可能な固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. The purpose of the present invention is to simplify the work process, to have high volumetric efficiency, and to reduce the burden on the cathode part at the time of production, and to make a higher connection to the anode lead part. To provide a solid electrolytic capacitor having strength and stable connection and capable of being downsized, and a method of manufacturing the same.

上記課題を解決するため本発明においては先ず、表面を拡面化した板状あるいは箔状のアルミニウムからなるアルミ陽極体の表面に、化成処理によって絶縁膜である誘電体酸化皮膜を形成する。そのアルミ板または箔を、目的とする素子形状に合わせ切断加工してアルミ陽極体とし、更に所定位置にエポキシ樹脂等により絶縁体を形成してアルミ陽極体を二つの領域に区分し、一方の領域に導電性高分子からなる固体電解質層を形成する。さらにこの固体電解質層の上にグラファイト層をスクリーン印刷等により形成し、さらにその上に銀ペースト等からなる金属電極層を同様な方法で形成して陰極部とする。   In order to solve the above problems, in the present invention, first, a dielectric oxide film, which is an insulating film, is formed on the surface of an aluminum anode body made of plate-like or foil-like aluminum whose surface is enlarged by chemical conversion treatment. The aluminum plate or foil is cut and processed according to the target element shape to form an aluminum anode body, and further, an insulator is formed with epoxy resin or the like at a predetermined position to divide the aluminum anode body into two regions. A solid electrolyte layer made of a conductive polymer is formed in the region. Further, a graphite layer is formed on the solid electrolyte layer by screen printing or the like, and a metal electrode layer made of silver paste or the like is further formed on the solid electrolyte layer by the same method to form a cathode portion.

次に、絶縁体により区分された他方の領域の誘電体酸化皮膜をレーザ等により剥離し、アルミ基体の部分を露出させる。この露出したアルミ基体に、レーザ等により複数個の孔を形成し、これを陽極リード部とする。   Next, the dielectric oxide film in the other region divided by the insulator is peeled off with a laser or the like to expose the aluminum base portion. A plurality of holes are formed in the exposed aluminum substrate by a laser or the like, and these are used as anode lead portions.

陰極部は、導電性接着剤により実装用基板の内部陰極端子と電気的に接続する。一方、陽極リード部の接続は、先ずインターポーザ基板等の実装用基板の内部陽極端子に金などの金属線をボールボンディング等することにより金属製突起を形成する。その後陽極リード部に形成した孔に、この金属製突起を挿入させ、その上部から超音波振動を加えることで接続する。一方、その後は従来技術と同様に、外部陽極端子と外部陰極端子を表面に露出するように絶縁樹脂で外装し、固体電解コンデンサとする。   The cathode portion is electrically connected to the internal cathode terminal of the mounting substrate by a conductive adhesive. On the other hand, for the connection of the anode lead part, first, metal protrusions are formed by ball bonding of a metal wire such as gold to the internal anode terminal of a mounting substrate such as an interposer substrate. Thereafter, the metal protrusion is inserted into the hole formed in the anode lead portion, and connection is made by applying ultrasonic vibration from above. On the other hand, thereafter, as in the prior art, the external anode terminal and the external cathode terminal are packaged with an insulating resin so as to be exposed on the surface, thereby obtaining a solid electrolytic capacitor.

即ち、本発明の固体電解コンデンサは、板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の端部に孔を設けた陽極リード部と前記陽極リード部と絶縁体で区分された領域の陽極体の拡面化した表面に順次誘電体酸化皮膜、固体電解質層、グラファイト層、金属電極層が形成された陰極部とを有するコンデンサ素子を、上面に内部陽極端子と内部陰極端子が形成され、下面に外部陽極端子と外部陰極端子が形成され、前記内部陽極端子上に金属製突起が形成された実装用基板上に配置し前記金属製突起を前記陽極リード部の孔に挿入して接続し、前記外部陽極端子と外部陰極端子の一部が露出するように外装樹脂で被覆したことを特徴とする。   That is, the solid electrolytic capacitor of the present invention includes an anode lead portion having a hole in an end portion of a plate-like or foil-like valve metal, and an anode body in a region divided by the anode lead portion and an insulator. A capacitor element having a dielectric oxide film, a solid electrolyte layer, a graphite layer, and a cathode part on which a metal electrode layer is formed in order on the surface of which the surface is enlarged, and an inner anode terminal and an inner cathode terminal are formed on the upper surface, and the lower surface An external anode terminal and an external cathode terminal are formed, arranged on a mounting substrate in which a metal protrusion is formed on the internal anode terminal, and the metal protrusion is inserted into a hole of the anode lead portion and connected, The external anode terminal and the external cathode terminal are covered with an exterior resin so as to be exposed.

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記陽極体の弁作用金属はアルミニウムよりなることを特徴とする。   In the solid electrolytic capacitor of the present invention, the valve metal of the anode body is made of aluminum.

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記陽極リード部の孔は貫通孔であることを特徴とする。   In the solid electrolytic capacitor of the present invention, the hole of the anode lead portion is a through hole.

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記金属製突起はアルミ線または金線をウェッジボンディングまたはボールボンディングにより形成されたことを特徴とする。   The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the metal protrusion is formed by wedge bonding or ball bonding of an aluminum wire or a gold wire.

また、本発明の固体電解コンデンサは、前記金属製突起と前記陽極リード部の孔とが超音波溶接により接続されたことを特徴とする。   The solid electrolytic capacitor of the present invention is characterized in that the metal protrusion and the hole of the anode lead portion are connected by ultrasonic welding.

また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、上面に内部陽極端子と内部陰極端子が形成され、下面に外部陽極端子と外部陰極端子が形成された実装用基板の前記内部陽極端子上にアルミ線または金線をウェッジボンディングまたはボールボンディングにより金属製突起を形成する工程と、板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の端部に孔を設けた陽極リード部と前記陽極リード部と絶縁体で区分された領域の陽極体の拡面化した表面に順次誘電体酸化皮膜、固体電解質層、グラファイト層、金属電極層が形成された陰極部とを有するコンデンサ素子の前記陽極リード部の孔に前記金属製突起を挿入する工程と前記陽極リード部の孔と前記金属製突起を超音波溶接により接続する工程と、前記外部陽極端子と外部陰極端子の一部が露出するように外装樹脂で前記コンデンサ素子を被覆する工程を含むことを特徴とする。   In addition, the method for producing a solid electrolytic capacitor of the present invention is such that the inner anode terminal and the inner cathode terminal are formed on the upper surface, and the outer anode terminal and the outer cathode terminal are formed on the lower surface. Forming a metal protrusion by wedge bonding or ball bonding of a wire or a gold wire, an anode lead portion having a hole in an end portion of an anode body made of a plate-like or foil-like valve metal, and the anode lead portion, The anode lead portion of the capacitor element having a cathode portion in which a dielectric oxide film, a solid electrolyte layer, a graphite layer, and a metal electrode layer are sequentially formed on the enlarged surface of the anode body in a region divided by an insulator. A step of inserting the metal protrusion into the hole, a step of connecting the hole of the anode lead part and the metal protrusion by ultrasonic welding, and a part of the external anode terminal and the external cathode terminal. Characterized in that it comprises a step of coating the capacitor element with an exterior resin to exit.

本発明においては、陽極リード部に形成する孔の径が、実装用基板の内部陽極端子との接続の際に孔に挿入する金属製突起の径と同じ、又は、それより若干大きい程度のものとして孔と金属製突起を接続するため、従来の陽極リードフレームをアルミ基体に超音波接合して陽極リード部を形成した固体電解コンデンサと比較して、陽極リードフレームを超音波接合する場合必要であったマージンを、孔を形成するのに必要なマージンまで小さくすることができ、結果として素子の陰極部を大きくすることができ、小型化の際、体積効率を高くすることができる。   In the present invention, the diameter of the hole formed in the anode lead portion is the same as or slightly larger than the diameter of the metal protrusion inserted into the hole when connected to the internal anode terminal of the mounting substrate. In order to connect the holes and metal protrusions, the anode lead frame is necessary for ultrasonic bonding compared to a solid electrolytic capacitor in which an anode lead frame is formed by ultrasonic bonding of a conventional anode lead frame to an aluminum substrate. The margin required can be reduced to the margin necessary for forming the hole, and as a result, the cathode portion of the element can be increased, and the volume efficiency can be increased in downsizing.

また、陽極リード部と実装用基板の内部陽極端子との接続後、陽極リード部に挿入した金属製突起の上部は超音波振動により変形し、金属製突起が楔の役割を果たすため、特願2008−269580号の、アルミ基体と実装用基板のどちらか、またはその両方に金属製バンプを形成しただけの形状にするよりも陽極リード部の接続強度が高く、安定した接続を持つ固体電解コンデンサが得られる。   Also, after connecting the anode lead part and the internal anode terminal of the mounting substrate, the upper part of the metal protrusion inserted into the anode lead part is deformed by ultrasonic vibration, and the metal protrusion serves as a wedge. Solid electrolytic capacitor in which the connection strength of the anode lead portion is higher and the connection is stable than in the shape of merely forming metal bumps on either or both of the aluminum substrate and the mounting substrate of 2008-269580 Is obtained.

また、陽極リード部を直接実装用基板に設けた金属製突起に接続する構造であるため、従来のように、陽極体にリードフレームを溶接する工程と、このリードフレームと実装用基板を導電性接着剤により接着する工程を1回の接続工程で置き換えることができるため、工程の簡略化が可能となる固体電解コンデンサの製造方法が得られる。   In addition, since the anode lead portion is directly connected to the metal protrusion provided on the mounting substrate, the conventional process of welding the lead frame to the anode body, and the lead frame and the mounting substrate are made conductive. Since the process of bonding with an adhesive can be replaced with a single connection process, a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor that can simplify the process is obtained.

本発明の固体電解コンデンサの実施の形態を示す図、図1(a)は、実施の形態における側面方向の断面図、図1(b)はコンデンサ素子の側面方向の断面図、図1(c)はコンデンサ素子の平面図、図1(d)は実装用基板の側面方向の断面図。FIG. 1A is a cross-sectional view in the side surface direction according to the embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view in the side surface direction of the capacitor element, and FIG. ) Is a plan view of the capacitor element, and FIG. 1D is a cross-sectional view in the side surface direction of the mounting substrate. 従来のアルミ固体電解コンデンサの構成の一例について示す図、図2(a)は、従来のアルミ固体電解コンデンサの構成の側面方向の断面図、図2(b)は、図2(a)におけるコンデンサ素子の側面方向の断面図。FIG. 2A is a cross-sectional view of the configuration of a conventional aluminum solid electrolytic capacitor, and FIG. 2B is a diagram illustrating an example of the configuration of a conventional aluminum solid electrolytic capacitor. FIG. Sectional drawing of the side surface direction of an element. 比較例2のアルミ固体電解コンデンサの側面方向の断面図。Sectional drawing of the side surface direction of the aluminum solid electrolytic capacitor of the comparative example 2. FIG.

本発明の実施の形態による固体電解コンデンサについて、アルミ固体電解コンデンサを例に、図面を用いて説明する。   A solid electrolytic capacitor according to an embodiment of the present invention will be described using an aluminum solid electrolytic capacitor as an example with reference to the drawings.

初めに、図1(b)、図1(c)を参照して、本発明の固体電解コンデンサのコンデンサ素子1について説明する。先ずアルミ陽極体9を、目的とする素子形状に切断加工する。このアルミ陽極体9はアルミ箔からなり、その両面はエッチングにより拡面化層10が形成されている。更に、このアルミ陽極体9の両表面は化成処理により誘電体酸化皮膜11が形成されている。   First, the capacitor element 1 of the solid electrolytic capacitor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (b) and 1 (c). First, the aluminum anode body 9 is cut into a desired element shape. The aluminum anode body 9 is made of an aluminum foil, and a surface-enlarging layer 10 is formed on both surfaces by etching. Further, dielectric oxide films 11 are formed on both surfaces of the aluminum anode body 9 by chemical conversion treatment.

このアルミ陽極体9の誘電体酸化皮膜11の所定位置にエポキシ樹脂等の絶縁樹脂により絶縁体12を形成して、アルミ陽極体9を二つの領域に区分する。区分された一方の領域に対して、アルミ陽極体9の誘電体酸化皮膜11の表面に、導電性高分子からなる固体電解質層13、グラファイト層14、導電性ペーストなどによる金属電極層15を、スクリーン印刷にて順次に積層形成し、陰極部20とする。続いて絶縁体12により区分された他方の領域の誘電体酸化皮膜11と拡面化層10をレーザ等により全て剥離してアルミ基体16を露出させる。露出したアルミ基体16に、レーザ等によって孔17を形成し、これを陽極リード部18とし、コンデンサ素子1を作製する。   An insulator 12 is formed of an insulating resin such as an epoxy resin at a predetermined position of the dielectric oxide film 11 of the aluminum anode body 9, and the aluminum anode body 9 is divided into two regions. For one of the divided regions, a solid electrolyte layer 13 made of a conductive polymer, a graphite layer 14, a metal electrode layer 15 made of a conductive paste, etc. are formed on the surface of the dielectric oxide film 11 of the aluminum anode body 9. The cathode part 20 is formed by sequentially laminating by screen printing. Subsequently, the dielectric oxide film 11 and the surface enlargement layer 10 in the other region divided by the insulator 12 are all peeled off by a laser or the like to expose the aluminum base 16. A hole 17 is formed in the exposed aluminum substrate 16 by a laser or the like, and this is used as an anode lead portion 18 to produce the capacitor element 1.

次に、図1(d)のようにインターポーザ基板等の実装用基板2の内部陽極端子3に、例えば金から成る金属製突起19をボールボンディング等によって形成する。この金属製突起は金のみに限定されるものではなく、ワイヤボンディングでよく用いられるアルミを、ウェッジボンディングにて形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 1D, a metal projection 19 made of, for example, gold is formed on the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 such as an interposer substrate by ball bonding or the like. This metal protrusion is not limited to gold, and aluminum often used in wire bonding may be formed by wedge bonding.

続いて、図1(a)のように金属製突起19の上部にコンデンサ素子1の陽極リード部18の孔17を合わせ、金属製突起19を挿入させる。その後、陰極部20を導電性接着剤7により実装用基板2の内部陰極端子4と電気的に接続させる。その後、金属製突起19の上部から超音波振動を加えることにより、陽極リード部18と実装用基板2の内部陽極端子3とを接続する。なお、孔17は貫通孔であることが望ましいが、必ずしも貫通孔である必要はなく、貫通していなくとも金属製突起が孔に挿入され接続されればよい。上記のように実装用基板2にコンデンサ素子1を接続することで、固体電解コンデンサの外部陽極端子5および外部陰極端子6を取り出す。なお、当然ながら、実装用基板2の内部陽極端子3と外部陽極端子5、内部陰極端子4と外部陰極端子6は、同極同士、電気的に導通するように設計されているものとする。最後に、外部陽極端子5、外部陰極端子6の一部が表面に露出するように、絶縁外装樹脂8により外装し、アルミ固体電解コンデンサを構成する。   Subsequently, as shown in FIG. 1A, the hole 17 of the anode lead portion 18 of the capacitor element 1 is aligned with the upper portion of the metal protrusion 19, and the metal protrusion 19 is inserted. Thereafter, the cathode portion 20 is electrically connected to the internal cathode terminal 4 of the mounting substrate 2 by the conductive adhesive 7. Thereafter, ultrasonic vibration is applied from above the metal protrusion 19 to connect the anode lead 18 and the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2. The hole 17 is preferably a through-hole, but is not necessarily a through-hole, and a metal protrusion may be inserted into and connected to the hole without passing through. By connecting the capacitor element 1 to the mounting substrate 2 as described above, the external anode terminal 5 and the external cathode terminal 6 of the solid electrolytic capacitor are taken out. Of course, it is assumed that the internal anode terminal 3 and the external anode terminal 5 and the internal cathode terminal 4 and the external cathode terminal 6 of the mounting substrate 2 are designed to be electrically connected to each other. Finally, the external anode terminal 5 and the external cathode terminal 6 are externally covered with an insulating external resin 8 so that parts of the external anode terminal 5 and the external cathode terminal 6 are exposed on the surface, thereby forming an aluminum solid electrolytic capacitor.

本発明の実施例について図1を参照して説明する。まずアルミ陽極体9として、拡面化層10を有し、その表面に誘電体酸化皮膜11が設けられたアルミ箔を用いた。これはアルミ固体電解コンデンサ用として市販されているものであり、表面に誘電体酸化皮膜11を形成する際の公称化成電圧が4V、単位面積(cm2)あたりの静電容量が295μF、厚さが105μmである。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. First, an aluminum foil having a surface-enlarging layer 10 and having a dielectric oxide film 11 provided on the surface was used as the aluminum anode body 9. This is commercially available for an aluminum solid electrolytic capacitor. When the dielectric oxide film 11 is formed on the surface, the nominal formation voltage is 4 V, the capacitance per unit area (cm 2 ) is 295 μF, the thickness Is 105 μm.

この箔状のアルミ陽極体9を幅2.5mm、長さ5.0mmの長方形状に切断加工し、長さ方向の一端部から長さ方向に4.0mmの長方形の領域を、陰極部20の形成領域とし、陰極部20が形成されていない側の長さ方向の端部から長さ方向に0.5mmの長方形の領域を、陽極リード部18の形成領域とした。また、陽極リード部18と陰極部20の間を電気的に絶縁するために、陽極リード部18と陰極部20の間に、幅0.5mm、厚さ15μmの絶縁体12を、エポキシ樹脂をスクリーン印刷して形成した。   This foil-like aluminum anode body 9 is cut into a rectangular shape having a width of 2.5 mm and a length of 5.0 mm, and a rectangular region having a length of 4.0 mm from one end in the length direction is formed into a cathode portion 20. A rectangular region of 0.5 mm in the length direction from the end portion in the length direction on the side where the cathode portion 20 is not formed was defined as a formation region of the anode lead portion 18. Further, in order to electrically insulate between the anode lead portion 18 and the cathode portion 20, an insulator 12 having a width of 0.5 mm and a thickness of 15 μm is formed between the anode lead portion 18 and the cathode portion 20 with an epoxy resin. Formed by screen printing.

次に、陰極部20形成用の領域に対して、アルミ陽極体9の誘電体酸化皮膜11の表面に、モノマーとして3,4−エチレンジオキシチオフェン、酸化剤としてペルオキソ二硫酸アンモニウム、ドーパントとしてパラトルエンスルホン酸を、それぞれモル比が6:1:2の割合で反応させて導電性高分子からなる固体電解質層13を、厚み10μmとなるように形成した。さらに、その表面にスクリーン印刷によってグラファイト層14を、厚み15μmになるように形成した。そして、グラファイト層14上に、重量比80%以上の銀を含有した導電性ペーストを厚さ30μmに形成し、150℃にて放置して前記導電性ペースト中の有機溶剤を揮発させ、同時に硬化させることで、金属電極層15を形成した。このようにして、陰極部20を形成した。次に、陽極リード部18側の領域の拡面化層10と誘電体酸化皮膜11をレーザ加工により全て剥離して、アルミ基体16を露出させた。レーザのパワーは15Wと設定した。   Next, with respect to the region for forming the cathode portion 20, on the surface of the dielectric oxide film 11 of the aluminum anode body 9, 3,4-ethylenedioxythiophene as a monomer, ammonium peroxodisulfate as an oxidizing agent, and paratoluene as a dopant. The sulfonic acid was reacted at a molar ratio of 6: 1: 2 to form a solid electrolyte layer 13 made of a conductive polymer so as to have a thickness of 10 μm. Further, a graphite layer 14 was formed on the surface so as to have a thickness of 15 μm by screen printing. Then, a conductive paste containing silver having a weight ratio of 80% or more is formed on the graphite layer 14 to a thickness of 30 μm, and left at 150 ° C. to volatilize the organic solvent in the conductive paste, and at the same time, is cured. As a result, the metal electrode layer 15 was formed. Thus, the cathode part 20 was formed. Next, the surface enlargement layer 10 and the dielectric oxide film 11 in the region on the anode lead portion 18 side were all peeled off by laser processing to expose the aluminum substrate 16. The laser power was set at 15W.

この露出させたアルミ基体16の端部から長さ方向に0.250mm、幅方向に0.156mmの位置に、レーザ加工により孔17を形成した。孔17は、幅方向に等間隔に8個形成し、その直径は60μmとした。またレーザのパワーは25Wと設定した。上記のようにして陽極リード部18を形成した。   A hole 17 was formed by laser processing at a position of 0.250 mm in the length direction and 0.156 mm in the width direction from the exposed end of the aluminum substrate 16. Eight holes 17 were formed at equal intervals in the width direction, and the diameter thereof was 60 μm. The laser power was set at 25W. The anode lead portion 18 was formed as described above.

続いて実装用基板2の内部陰極端子4に、導電性接着剤7を厚み40μmになるように塗布した。この実装用基板2の内部陰極端子4は、18μmの銅層に3μmのニッケルメッキと0.1μmの金メッキを形成した。またその他の端子も同様の構造とした。   Subsequently, a conductive adhesive 7 was applied to the internal cathode terminal 4 of the mounting substrate 2 to a thickness of 40 μm. The internal cathode terminal 4 of the mounting substrate 2 was formed by forming a 3 μm nickel plating and a 0.1 μm gold plating on an 18 μm copper layer. The other terminals have the same structure.

その後、実装用基板2の内部陽極端子3に、金線をボールボンディングすることにより金属製突起19を形成した。金属製突起19の形成位置としては、コンデンサ素子1を実装したときに、陽極リード部18に形成した8個の孔17のそれぞれの真下にあたる位置とした。金属製突起19の形成に用いた金線の直径は50μmであり、ボールボンディング用として市販されているものを用いた。また金属製突起19の高さは、ボール状の部分を30μmとし、金属製突起19全体としては110μmとした。また金属製突起19のボール状の部分の直径は80μmとした。   Thereafter, a metal protrusion 19 was formed on the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 by ball bonding of a gold wire. The metal protrusion 19 was formed at a position directly below each of the eight holes 17 formed in the anode lead portion 18 when the capacitor element 1 was mounted. The diameter of the gold wire used for forming the metal protrusions 19 is 50 μm, and those commercially available for ball bonding are used. The height of the metal protrusion 19 was 30 μm for the ball-shaped portion, and 110 μm for the entire metal protrusion 19. The diameter of the ball-shaped portion of the metal protrusion 19 was 80 μm.

続いて、実装用基板2の内部陽極端子3に形成した金属製突起19が、陽極リード部18に形成した孔17を貫通するようにコンデンサ素子1を実装用基板2に積層し、陰極部20と、その直下の導電性接着剤7とを接続、硬化した。さらに金属製突起19に、上部から超音波振動を加えることにより陽極リード部18と実装用基板2の内部陽極端子3とを接続した。超音波接合の際の負荷は5MPa、パワーは20Wとした。その後、実装用基板2の外部陽極端子5、外部陰極端子6が表面に露出するように、エポキシ樹脂からなる絶縁外装樹脂8により、モールド外装することで、固体電解コンデンサを完成させた。本実施例では、固体電解コンデンサの作製数は10個とした。   Subsequently, the capacitor element 1 is laminated on the mounting substrate 2 so that the metal protrusion 19 formed on the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 penetrates the hole 17 formed in the anode lead portion 18, and the cathode portion 20. And the conductive adhesive 7 directly thereunder were connected and cured. Furthermore, the anode lead 18 and the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 were connected to the metal protrusion 19 by applying ultrasonic vibration from above. The load during ultrasonic bonding was 5 MPa and the power was 20 W. Thereafter, the external electrolytic terminal 5 and the external cathode terminal 6 of the mounting substrate 2 were molded and covered with an insulating exterior resin 8 made of an epoxy resin so that the solid electrolytic capacitor was completed. In this example, the number of solid electrolytic capacitors produced was 10.

作製した10個の固体電解コンデンサについて電気特性を測定した。測定項目は、静電容量、等価直列抵抗(以下、ESRと呼称)、漏れ電流の3項目である。静電容量およびESRはいずれも交流インピーダンスブリッジ法により測定した。このうち静電容量の測定条件は、印加した基準信号の周波数が120Hz、電圧が1Vrmsで、DCバイアスを0Vとした。一方、ESRは印加した基準信号の周波数が100kHz、電圧が1Vrms、DCバイアスは0Vとした。また、漏れ電流については固体電解コンデンサの定格電圧である2.5Vの信号を印加し、1分後の値を測定した。作製した10個の固体電解コンデンサの各特性の平均値を、表1の実施例に示す。   The electrical characteristics of the produced 10 solid electrolytic capacitors were measured. There are three measurement items: capacitance, equivalent series resistance (hereinafter referred to as ESR), and leakage current. Capacitance and ESR were both measured by the AC impedance bridge method. Among these, the measurement conditions of the capacitance were that the frequency of the applied reference signal was 120 Hz, the voltage was 1 Vrms, and the DC bias was 0V. On the other hand, in ESR, the frequency of the applied reference signal was 100 kHz, the voltage was 1 Vrms, and the DC bias was 0V. As for leakage current, a signal of 2.5 V, which is the rated voltage of the solid electrolytic capacitor, was applied, and the value after 1 minute was measured. The average value of each characteristic of the produced 10 solid electrolytic capacitors is shown in the examples in Table 1.

上述のように電気特性を測定した後に引張試験を行い、引張強度を測定した。引張強度の平均値についても電気特性同様、表1の実施例に示す。   After measuring the electrical characteristics as described above, a tensile test was performed to measure the tensile strength. The average value of the tensile strength is also shown in the examples in Table 1 as with the electrical characteristics.

(比較例1)
前述の実施例に示した方法により作製したコンデンサと比較するために、従来工法により作製したアルミ固体電解コンデンサを比較例1として作製した。図2の従来のアルミ固体電解コンデンサの構成の一例について示す図を参照して説明する。
(Comparative Example 1)
An aluminum solid electrolytic capacitor produced by a conventional method was produced as Comparative Example 1 in order to compare with the capacitor produced by the method shown in the above-mentioned Examples. An example of the configuration of the conventional aluminum solid electrolytic capacitor in FIG. 2 will be described with reference to the drawing.

本比較例では実施例に用いたのと同様の箔状のアルミ陽極体9を使用した。これを幅2.5mm、長さ5.0mmの長方形状に切り出した。ここで、実施例と同様に陰極部20を形成しようとすると、陽極リードフレーム21の超音波接合に必要となる一定のマージンを確保することができなくなるため、この長さ方向の一端部から長さ方向に3.5mmの長方形の領域を、陰極部20の形成領域とし、陰極部20が形成されていない側の長さ方向の端部から長さ方向に1.0mmの長方形の領域を、陽極リード部18の形成領域とした。次に、陽極リード部18と陰極部20の間を電気的に絶縁するために、エポキシ樹脂をスクリーン印刷することで幅0.5mm、厚さ15μmの絶縁体12を形成した。   In this comparative example, a foil-like aluminum anode body 9 similar to that used in the example was used. This was cut into a rectangular shape having a width of 2.5 mm and a length of 5.0 mm. Here, if the cathode portion 20 is formed in the same manner as in the embodiment, a certain margin required for ultrasonic bonding of the anode lead frame 21 cannot be secured. A rectangular area of 3.5 mm in the vertical direction is defined as a formation area of the cathode part 20, and a rectangular area of 1.0 mm in the length direction from the end in the length direction on the side where the cathode part 20 is not formed, It was set as the formation area of the anode lead part 18. Next, in order to electrically insulate between the anode lead part 18 and the cathode part 20, the insulator 12 having a width of 0.5 mm and a thickness of 15 μm was formed by screen printing of an epoxy resin.

次いで、前述の陰極部20形成用の領域に、実施例と同様の方法で陰極部20を形成した。その後、陽極リード部18の領域の拡面化層10と誘電体酸化皮膜11をレーザ加工により全て剥離して、アルミ基体16を露出させた。レーザのパワーは15Wと設定した。その後、陽極リード部18に銅から成る陽極リードフレーム21の超音波接合部22に、超音波接合して陽極リード部18を形成した。超音波接合の際負荷は5MPa、パワーは20Wとした。ここで使用した陽極リードフレーム21の厚さは50μmである。次に、陽極リードフレーム21と実装用基板2の内部陽極端子3とを、また陰極部20と実装用基板2の内部陰極端子4とを、導電性接着剤7によりそれぞれ接着した。その後、本発明の実施例と同様に外装を行い、固体電解コンデンサを作製した。本比較例においても、固体電解コンデンサの作製数は10個であり、作製した10個の固体電解コンデンサについて実施例と同様にして電気特性と引張強度を測定した。   Subsequently, the cathode part 20 was formed in the area | region for the above-mentioned cathode part 20 formation by the method similar to an Example. Thereafter, the surface expansion layer 10 and the dielectric oxide film 11 in the region of the anode lead portion 18 were all peeled off by laser processing to expose the aluminum substrate 16. The laser power was set at 15W. Thereafter, the anode lead 18 was formed by ultrasonic bonding to the ultrasonic bonding 22 of the anode lead frame 21 made of copper. During ultrasonic bonding, the load was 5 MPa and the power was 20 W. The thickness of the anode lead frame 21 used here is 50 μm. Next, the anode lead frame 21 and the internal anode terminal 3 of the mounting substrate 2 were bonded to each other, and the cathode portion 20 and the internal cathode terminal 4 of the mounting substrate 2 were bonded to each other with the conductive adhesive 7. Then, the exterior was carried out similarly to the Example of this invention, and the solid electrolytic capacitor was produced. Also in this comparative example, the number of solid electrolytic capacitors produced was 10, and the electrical characteristics and tensile strength of the 10 produced solid electrolytic capacitors were measured in the same manner as in the examples.

(比較例2)
次に、実装用基板の内部陽極端子およびアルミ基体に、金属製バンプを形成した上で、陽極リード部を超音波接合により接続する固体電解コンデンサを比較例2として作製した。図3を参照して説明する。
(Comparative Example 2)
Next, a solid electrolytic capacitor in which a metal bump was formed on the internal anode terminal and the aluminum base of the mounting substrate and the anode lead part was connected by ultrasonic bonding was produced as Comparative Example 2. This will be described with reference to FIG.

比較例2においても、実施例と同様の箔状のアルミ陽極体9を使用した。この箔状のアルミ陽極体9を幅2.5mm、長さ5.0mmの長方形状に切断加工し、長さ方向の一端部から長さ方向に4.0mmの長方形の領域を、陰極部20の形成領域とし、陰極部20が形成されていない側の長さ方向の端部から長さ方向に0.5mmの長方形の領域を、陽極リード部18の形成領域とした。ここで、アルミ陽極体9の切断面に、再度誘電体酸化皮膜を形成した。また、陽極リード部18と陰極部20の間を電気的に絶縁するために、陽極リード部18と陰極部20の間に、幅0.5mm、厚さ15μmの絶縁体12を、エポキシ樹脂をスクリーン印刷して形成した。   Also in Comparative Example 2, the same foil-like aluminum anode body 9 as in the example was used. This foil-like aluminum anode body 9 is cut into a rectangular shape having a width of 2.5 mm and a length of 5.0 mm, and a rectangular region having a length of 4.0 mm from one end in the length direction is formed into a cathode portion 20. A rectangular region of 0.5 mm in the length direction from the end portion in the length direction on the side where the cathode portion 20 is not formed was defined as a formation region of the anode lead portion 18. Here, a dielectric oxide film was formed again on the cut surface of the aluminum anode body 9. Further, in order to electrically insulate between the anode lead portion 18 and the cathode portion 20, an insulator 12 having a width of 0.5 mm and a thickness of 15 μm is formed between the anode lead portion 18 and the cathode portion 20 with an epoxy resin. Formed by screen printing.

次いで、前述の陰極部20形成用の領域に、実施例と同様の方法で陰極部20を形成した。その後、陽極リード部18の領域の拡面化層10と誘電体酸化皮膜11をレーザ加工により全て剥離して、アルミ基体16を露出させた。レーザのパワーは15Wと設定した。   Subsequently, the cathode part 20 was formed in the area | region for the above-mentioned cathode part 20 formation by the method similar to an Example. Thereafter, the surface expansion layer 10 and the dielectric oxide film 11 in the region of the anode lead portion 18 were all peeled off by laser processing to expose the aluminum substrate 16. The laser power was set at 15W.

その後、実装用基板2の内部陽極端子3に、金線をボールボンディングすることにより金属製バンプ23を形成した。金属製バンプ23の形成に用いた金線は実施例に用いたものと同様のものを用い、金属製バンプ23の直径は80μm、高さは30μmとした。その後、本発明の実施例と同様に、陰極部20と実装用基板2の内部陰極端子4とを接続し、陽極リード部18と金属製バンプ23とを超音波接合した。超音波接合時の負荷は20MPa、パワーは20Wとした。その後、外装を行い、アルミ固体電解コンデンサを作製した。本比較例においても、固体電解コンデンサの作製数は10個であり、作製した10個の固体電解コンデンサについて実施例と同様にして電気特性を測定した。   Thereafter, metal bumps 23 were formed on the internal anode terminals 3 of the mounting substrate 2 by ball bonding of gold wires. The gold wire used for forming the metal bump 23 was the same as that used in the example, and the metal bump 23 had a diameter of 80 μm and a height of 30 μm. Thereafter, similarly to the example of the present invention, the cathode portion 20 and the internal cathode terminal 4 of the mounting substrate 2 were connected, and the anode lead portion 18 and the metal bump 23 were ultrasonically bonded. The load during ultrasonic bonding was 20 MPa, and the power was 20 W. Then, the exterior was covered and the aluminum solid electrolytic capacitor was produced. Also in this comparative example, the number of solid electrolytic capacitors produced was 10, and the electrical characteristics of the 10 produced solid electrolytic capacitors were measured in the same manner as in the examples.

表1は、実施例、比較例1、および比較例2について電気特性と、引張強度、陰極部の実効面積、を測定した結果と歩留を記したものである。   Table 1 shows the measurement results and yield of the electrical characteristics, tensile strength, and effective area of the cathode portion for the example, comparative example 1, and comparative example 2.

Figure 2010212600
Figure 2010212600

表1において、本発明の実施例の固体電解コンデンサは、陽極リードフレームをアルミ基体に超音波接合して陽極リード部を形成した比較例1と比べて、静電容量が10%以上高く、さらにESRも低くなっていることがわかる。実施例における静電容量の向上およびESRの低減は、比較例1に比べてコンデンサとして機能する陰極部の実効面積を大きくとれたことによる。従って、外装寸法を大きくすることなく、静電容量の向上およびESRの低減を図れるため、体積効率およびコンデンサ特性に優れた固体電解コンデンサが得られることが確認できた。   In Table 1, the solid electrolytic capacitor of the example of the present invention has a capacitance 10% or more higher than that of Comparative Example 1 in which the anode lead frame is formed by ultrasonically bonding the anode lead frame to the aluminum substrate. It turns out that ESR is also low. The improvement in capacitance and the reduction in ESR in the example are due to the fact that the effective area of the cathode part functioning as a capacitor can be made larger than in Comparative Example 1. Accordingly, it was confirmed that a solid electrolytic capacitor excellent in volume efficiency and capacitor characteristics can be obtained because the electrostatic capacity can be improved and the ESR can be reduced without increasing the exterior dimensions.

また表1において、本発明の実施例の固体電解コンデンサは、実装用基板の内部陽極端子に金属製バンプを形成して陽極リード部と超音波接合した比較例2に比べて、引張強度がおよそ2.5倍になっており、強固な接続が保たれていることがわかる。引張強度の増大は、陽極リード部の上下から金属製突起で挟まれ、金属製突起が楔の役割を果たす構造になったことによる。また引張強度の増大により歩留も大幅に向上しており、陽極リード部と実装用基板の内部陽極端子との安定した接続が得られていることが確認できた。   Also, in Table 1, the solid electrolytic capacitor of the example of the present invention has a tensile strength of about that of Comparative Example 2 in which a metal bump is formed on the internal anode terminal of the mounting substrate and ultrasonically bonded to the anode lead portion. It is 2.5 times that it can be seen that a strong connection is maintained. The increase in tensile strength is due to the structure in which the metal protrusion is sandwiched from above and below the anode lead portion and serves as a wedge. In addition, the yield was greatly improved by increasing the tensile strength, and it was confirmed that a stable connection between the anode lead portion and the internal anode terminal of the mounting substrate was obtained.

以上、本発明によれば、体積効率が高く、超音波接合時にアルミ陽極体への負担が少なく、より高い接続強度を持ち、且つ小型化可能な固体電解コンデンサの作製が可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to produce a solid electrolytic capacitor having high volumetric efficiency, less burden on the aluminum anode body during ultrasonic bonding, higher connection strength, and capable of being downsized.

1 コンデンサ素子
2 実装用基板
3 内部陽極端子
4 内部陰極端子
5 外部陽極端子
6 外部陰極端子
7 導電性接着剤
8 絶縁外装樹脂
9 アルミ陽極体
10 拡面化層
11 誘電体酸化皮膜
12 絶縁体
13 固体電解質層
14 グラファイト層
15 金属電極層
16 アルミ基体
17 孔
18 陽極リード部
19 金属製突起
20 陰極部
21 陽極リードフレーム
22 超音波接合部
23 金属製バンプ
1 Capacitor element
2 Mounting board
3 Internal anode terminal
4 Internal cathode terminal
5 External anode terminal
6 External cathode terminal
7 Conductive adhesive
8 Insulation exterior resin
9 Aluminum anode body
10 Expanded layer
11 Dielectric oxide film
12 Insulator
13 Solid electrolyte layer
14 Graphite layer
15 Metal electrode layer
16 Aluminum base
17 holes
18 Anode lead
19 Metal projection
20 Cathode part
21 Anode lead frame
22 Ultrasonic joint
23 Metal bump

Claims (6)

板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の端部に孔を設けた陽極リード部と前記陽極リード部と絶縁体で区分された領域の陽極体の拡面化した表面に順次誘電体酸化皮膜、固体電解質層、グラファイト層、金属電極層が形成された陰極部とを有するコンデンサ素子を、上面に内部陽極端子と内部陰極端子が形成され、下面に外部陽極端子と外部陰極端子が形成され、前記内部陽極端子上に金属製突起が形成された実装用基板上に配置し前記金属製突起を前記陽極リード部の孔に挿入して接続し、前記外部陽極端子と外部陰極端子の一部が露出するように外装樹脂で被覆したことを特徴とする固体電解コンデンサ。   An anode lead portion having a hole in the end portion of a plate-like or foil-like valve metal, and a dielectric on the surface of the anode body in a region divided by the anode lead portion and the insulator in order Capacitor element having an oxide film, a solid electrolyte layer, a graphite layer, and a cathode portion on which a metal electrode layer is formed, an internal anode terminal and an internal cathode terminal are formed on the upper surface, and an external anode terminal and an external cathode terminal are formed on the lower surface Arranged on a mounting substrate on which a metal protrusion is formed on the internal anode terminal, and the metal protrusion is inserted into and connected to a hole of the anode lead portion, and one of the external anode terminal and the external cathode terminal is connected. A solid electrolytic capacitor characterized in that it is coated with an exterior resin so that a portion is exposed. 前記陽極体の弁作用金属はアルミニウムよりな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。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the valve metal of the anode body is made of aluminum. 前記陽極リード部の孔は貫通孔であ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。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the hole of the anode lead portion is a through hole. 前記金属製突起は金線をボールボンディングにより、またはアルミ線をウェッジボンディングにより形成された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。   2. The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the metal protrusion is formed by ball bonding of a gold wire or wedge bonding of an aluminum wire. 前記金属製突起と前記陽極リード部の孔とが超音波溶接により接続された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。   The solid electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the metal protrusion and the hole of the anode lead portion are connected by ultrasonic welding. 上面に内部陽極端子と内部陰極端子が形成され、下面に外部陽極端子と外部陰極端子が形成された実装用基板の前記内部陽極端子上にアルミ線または金線をウェッジボンディングまたはボールボンディングにより金属製突起を形成する工程と、板状または箔状の弁作用金属からなる陽極体の端部に孔を設けた陽極リード部と前記陽極リード部と絶縁体で区分された領域の陽極体の拡面化した表面に順次誘電体酸化皮膜、固体電解質層、グラファイト層、金属電極層が形成された陰極部とを有するコンデンサ素子の前記陽極リード部の孔に前記金属製突起を挿入する工程と前記陽極リード部の孔と前記金属製突起を超音波溶接により接続する工程と、前記外部陽極端子と外部陰極端子の一部が露出するように外装樹脂で前記コンデンサ素子を被覆する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。   An aluminum wire or a gold wire is made of metal by wedge bonding or ball bonding on the internal anode terminal of the mounting substrate having an internal anode terminal and an internal cathode terminal formed on the upper surface and an external anode terminal and an external cathode terminal formed on the lower surface. A step of forming protrusions, an anode lead portion having a hole in an end portion of a plate-like or foil-like valve metal, and an enlarged surface of the anode body in a region divided by the anode lead portion and the insulator A step of inserting the metal protrusion into the hole of the anode lead portion of the capacitor element having a dielectric oxide film, a solid electrolyte layer, a graphite layer, and a cathode portion on which a metal electrode layer is formed in order on the converted surface and the anode A step of connecting the hole of the lead portion and the metal protrusion by ultrasonic welding, and covering the capacitor element with an exterior resin so that a part of the external anode terminal and the external cathode terminal are exposed. Method for producing a solid electrolytic capacitor which comprises a step of.
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