JP2011003698A - Method of manufacturing solid electrolytic capacitor and solid electrolytic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、箔巻回型コンデンサ素子に導電性高分子からなる固体電解質が形成されている固体電解コンデンサを低背で面実装可能なチップ部品とする固体電解コンデンサの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on a foil wound capacitor element is used as a chip component that can be surface-mounted with a low profile.
固体電解コンデンサでは、電解質として導電性高分子からなる固体電解質を用いるため、電解液が含浸されたアルミニウム電解コンデンサで指摘されている液漏れや蒸散と言った問題や、特性劣化がほとんどなく長寿命であり、しかも低ESR化が容易であることなどからして、近年急速に普及されている。 Solid electrolytic capacitors use a solid electrolyte made of a conductive polymer as the electrolyte, so there is almost no problem such as liquid leakage or transpiration, which has been pointed out in aluminum electrolytic capacitors impregnated with electrolytic solution, and long life. In addition, in recent years, it has been rapidly spread because of its low ESR.
箔巻回型コンデンサ素子を用いるアルミニウム固体電解コンデンサは、電解質形成工程を除いて、アルミニウム電解コンデンサとほぼ同じ工程を経て作製される。 An aluminum solid electrolytic capacitor using a foil-wound capacitor element is manufactured through almost the same process as an aluminum electrolytic capacitor except for an electrolyte forming process.
すなわち、タブ端子がそれぞれ接続されたアルミニウムからなる陽極箔と陰極箔とをセパレータを介して渦巻き状に巻回したコンデンサ素子に、電解液の含浸に代えて、導電性高分子からなる固体電解質を形成し、外装体としての有底円筒状のアルミニウムケース内に収納し、その開口部を封口ゴムで封止し、開口部端縁をかしめるとともに、封口ゴムに対応するケース周面に横絞り溝を刻設することにより作製される。 That is, instead of impregnating with an electrolyte solution, a solid electrolyte made of a conductive polymer is used instead of impregnation of an electrolytic solution on a capacitor element in which an anode foil and a cathode foil made of aluminum each having a tab terminal connected thereto are spirally wound through a separator. Formed and housed in a bottomed cylindrical aluminum case as an exterior body, its opening is sealed with sealing rubber, the edge of the opening is caulked, and it is laterally drawn on the case peripheral surface corresponding to the sealing rubber It is produced by engraving a groove.
したがって、外観上は例えば特許文献1に記載されているアルミニウム電解コンデンサとほとんど同じである。 Therefore, the appearance is almost the same as the aluminum electrolytic capacitor described in Patent Document 1, for example.
しかしながら、アルミニウムケースの開口部を封口ゴムで封止しているため、他のチップ部品に比べて封口ゴムの厚さ分、背(全体の軸長)が高い、という問題がある。 However, since the opening of the aluminum case is sealed with the sealing rubber, there is a problem that the height (total axial length) of the sealing rubber is higher than that of other chip components.
封口ゴムの厚さを薄くすれば、その分、低背化することができるが、他方において、リフローはんだ時の熱によるケース内の圧力上昇に耐えられず、いわゆるリフロー膨れが生じやすくなるため、好ましくない。 If the thickness of the sealing rubber is reduced, it can be reduced in height, but on the other hand, it cannot withstand the pressure increase in the case due to heat during reflow soldering, and so-called reflow swelling is likely to occur. It is not preferable.
箔積層型とすれば、低背化することができるが、これには専用設備を新規に導入する必要があり、生産コストが高くなる、という別の問題がある。 If it is a foil laminated type, the height can be reduced, but this has another problem that it is necessary to newly introduce dedicated equipment and the production cost is increased.
したがって、本発明の課題は、箔巻回型コンデンサ素子に導電性高分子の固体電解質を形成してなる固体電解コンデンサを低背で面実装可能なチップ部品とする固体電解コンデンサの製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a solid electrolytic capacitor using a solid electrolytic capacitor formed by forming a conductive polymer solid electrolyte on a foil-wound capacitor element as a chip component that can be surface-mounted with a low profile. There is to do.
上記課題を解決するため、本願の第1の発明は、陽極リード端子と陰極リード端子とを有する箔巻回型のコンデンサ素子に導電性高分子からなる固体電解質が形成されている固体電解コンデンサの製造方法において、上記箔巻回型のコンデンサ素子を長円形状もしくは楕円形状に扁平化して扁平形コンデンサ素子としたのち、上記扁平形コンデンサ素子に導電性高分子を含む固体電解質を形成し、上面が開放され所定の側面に上記陽極リード端子と上記陰極リード端子とに対応するリード挿通孔を有する扁平な箱体からなる外装体内に、上記固体電解質が形成された扁平形コンデンサ素子を収納するとともに、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を上記各リード挿通孔から引き出し、上記外装体の上面開口部から硬化性樹脂を充填して上記扁平形コンデンサ素子を上記外装体内に固定し、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を所定方向に折り曲げて、低背で面実装可能なチップ部品とすることを特徴としている。 In order to solve the above problems, a first invention of the present application is a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on a foil wound type capacitor element having an anode lead terminal and a cathode lead terminal. In the manufacturing method, the foil-wound capacitor element is flattened into an oval shape or an ellipse shape to obtain a flat capacitor element, and then a solid electrolyte containing a conductive polymer is formed on the flat capacitor element. The flat capacitor element in which the solid electrolyte is formed is housed in an outer package made of a flat box having a lead insertion hole corresponding to the anode lead terminal and the cathode lead terminal on a predetermined side surface. The lead end side of each of the anode lead terminal and the cathode lead terminal is pulled out from each lead insertion hole, and a curable resin is opened from the upper surface opening of the exterior body. To fix the flat capacitor element in the outer package, and bend the tip of each of the anode lead terminal and the cathode lead terminal in a predetermined direction to form a chip component that can be surface-mounted with a low profile. It is characterized by.
また、本願の第2の発明は、 陽極リード端子と陰極リード端子とを有する箔巻回型のコンデンサ素子に導電性高分子からなる固体電解質が形成されている固体電解コンデンサの製造方法において、上記箔巻回型のコンデンサ素子を長円形状もしくは楕円形状に扁平化して扁平形コンデンサ素子とし、上記扁平形コンデンサ素子に導電性高分子を含む固体電解質を形成したのち、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を除いて上記扁平形コンデンサ素子の周りに、その扁平形状に沿ってモールド樹脂よりなる樹脂外装体を直接形成し、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を所定方向に折り曲げて、低背で面実装可能なチップ部品とすることを特徴としている。 Further, a second invention of the present application is the method for producing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on a foil wound type capacitor element having an anode lead terminal and a cathode lead terminal. The foil-wound capacitor element is flattened into an oval or elliptical shape to form a flat capacitor element, and after forming a solid electrolyte containing a conductive polymer in the flat capacitor element, the anode lead terminal and the cathode A resin sheathing body made of a mold resin is formed directly around the flat capacitor element except for the respective tip end sides of the lead terminals, and the tip ends of the anode lead terminal and the cathode lead terminal are formed. The side is bent in a predetermined direction to form a chip component that can be surface-mounted with a low profile.
上記の各発明において、上記箔巻回型のコンデンサ素子は、リード同一方向型であってもよいし、リード反対方向型であってもよい。 In each of the above inventions, the foil wound type capacitor element may be of the same lead direction type or may be of the opposite lead type.
また、本発明には、上記の各発明の製造方法によって製造された固体電解コンデンサも含まれる。 The present invention also includes a solid electrolytic capacitor manufactured by the manufacturing method of each of the above inventions.
本発明によれば、例えば既存のアルミニウム電解コンデンサの設備によって作製された円筒状の箔巻回型のコンデンサ素子を、長円形状もしくは楕円形状に扁平化して扁平形コンデンサ素子としたのち、導電性高分子を含む固体電解質を形成し、この扁平化された固体電解質を有するコンデンサ素子を横置き、すなわちコンデンサ素子の巻き取り軸線を回路基板の基板面に対して平行として、コンデンサ素子をそれに見合った扁平な箱形の外装体内に収納して硬化性樹脂により固定するか、もしくはコンデンサ素子の周りに、直接モールド樹脂よりなる扁平形状に見合った外装体を形成することにより、低背で面実装可能なチップ部品とすることができる。 According to the present invention, for example, a cylindrical foil wound capacitor element produced by an existing aluminum electrolytic capacitor facility is flattened into an oval shape or an elliptical shape to obtain a flat capacitor element, and then the conductive property is obtained. A solid electrolyte containing a polymer was formed, and the capacitor element having the flattened solid electrolyte was placed sideways, that is, the winding axis of the capacitor element was parallel to the substrate surface of the circuit board, and the capacitor element was matched to it. Low-profile surface mounting is possible by storing in a flat box-shaped outer package and fixing it with a curable resin, or by forming an outer package that is made of mold resin directly around the capacitor element. Chip components.
次に、図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Next, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
本発明の固体電解コンデンサは、箔巻回型のコンデンサ素子を用いることから、まず図1aに示すように、タブ端子15が取り付けられた陽極電極箔11と、タブ端子16が取り付けられた陰極電極箔13とをセパレータ12,14を介して渦巻き状に巻回することにより、図1bに示す円筒状のコンデンサ素子10を作製する。
Since the solid electrolytic capacitor of the present invention uses a foil wound type capacitor element, first, as shown in FIG. 1a, the
陽極電極箔11には、エッチング処理により表面が粗面化され、その後に例えば陽極酸化法にて、誘電体としての酸化被膜が表面に形成されたアルミニウム箔が好ましく使用される。
The
これに対して、陰極電極箔13には、アルミニウム箔またはその合金箔をエッチングにより表面粗化したもの、あるいはそれに酸化被膜を形成したもの、弁金属箔またはその合金をプレーンのまま、またはエッチングし表面にカーボンやチタンなどの粒子を蒸着等で付着させたものを使用することができる。
On the other hand, the
また、タブ端子15,16には、アルミニウム丸棒線の一端側をプレスして扁平とした羽子板状の端子本体15a,16aの丸棒側の端面に、CP線(ハンダメッキ銅被覆鋼線)15b,16bを溶接してなる端子が用いられてよい。
Further, the
なお、以下の説明において、陽極側のタブ端子15のCP線15bを「陽極リード端子15b」、陰極側のタブ端子16のCP線16bを「陰極リード端子16b」と言うことがある。
In the following description, the
次に、図1bに示すように、コンデンサ素子10をプレス装置の水平な基台面110上に載置し、プレスヘッド120にてコンデンサ素子10をその巻き取り軸と直交する方向(矢印A方向)から押し潰して、図1cに示す第1実施形態における扁平形コンデンサ素子10Aを作製する。
Next, as shown in FIG. 1 b, the
この第1実施形態における扁平形コンデンサ素子10Aは、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bとが、箔巻回体の同一端面側から引き出されているリード同一方向型(ディスクリート型)である。
The
なお、コンデンサ素子10を扁平に押し潰す際、タブ端子15,16の端子本体15a,16aの角によって箔損傷もしくは箔切れが生じないようにするため、図1bに示すように、素子巻き取り時にタブ端子15,16を、円筒状コンデンサ素子10の直径線R1を中心として仮想的に分けられた2つの素子内部のいずれか一方の素子内部に存在させ、直径線R1を基台面110と平行として、円筒状コンデンサ素子10を基台面110と直交する方向から押し潰すことが好ましい。
When the
図1cでは、作図の都合上、扁平形コンデンサ素子10Aは楕円形を呈しているが、プレスによって押し潰した場合、実際には一対の平行な平坦面を含む長円形とされる。これとは別に、扁平形コンデンサ素子10Aは楕円状に巻き取られてもよく、この態様も本発明に含まれる。
In FIG. 1c, for convenience of drawing, the
そして、好ましくは扁平形コンデンサ素子10Aを例えばアジピン酸アンモンを主成分とする化成液に浸漬し、タブ端子15を介して陽極電極箔11に所定の電圧を印加して、陽極電極箔11を再化成する。これにより、箔巻回時および扁平化時に生じた陽極電極箔11の酸化皮膜の欠損箇所を修復する。
Preferably, the
その後、扁平形コンデンサ素子10Aに所定のモノマー(例えば、チオフェンモノマー(3,4−エチレンジオキシチオフェン))と酸化剤を含浸し、化学重合させて導電性高分子からなる固体電解質を形成する。
Thereafter, the
このように、本発明においては、扁平化したコンデンサ素子10Aに対して、固体電解質を形成することにより、以下の工程において良好な固体電解質が維持される。
As described above, in the present invention, by forming a solid electrolyte on the flattened
次に、扁平形コンデンサ素子10Aに外装体を形成するため、第1実施形態では、図1dに示すように、外装体として、上面が開放されていて、同一側面に陽極リード端子15b用の第1リード挿通孔21aと陰極リード端子16b用の第2リード挿通孔21bとが穿設されている耐熱性樹脂よりなる扁平な箱体20Aを用いる。
Next, in order to form an exterior body on the
この箱体20A内に、図1eに示すように、扁平形コンデンサ素子10Aを横置き状に収納して、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bとを、それぞれ第1リード挿通孔21a,第2リード挿通孔21bから引き出す。
In this
そして、図1fに示すように、箱体20Aの上面開口部より硬化性樹脂31を充填し、硬化させて扁平形コンデンサ素子10Aを箱体20A内に固定する。なお、硬化性樹脂31は、熱硬化樹脂もしくは紫外線硬化樹脂のいずれでもよいが、樹脂全体をまんべんなく硬化させる上で、熱硬化樹脂が好ましい。
Then, as shown in FIG. 1f, the
その後、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部分を図示しない回路基板の基板面に沿うように所定方向に折り曲げて、面実装可能なチップ化された固体電解コンデンサ1Aを得る。
Thereafter, the respective tip portions of the
この例では、図1fに示すように、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部分を箱体20Aの側面に沿って下方に向けて折り曲げてから、箱体20Aの底面を含む平面に沿って箱体20Aから離れる方向に折り曲げているが、これとは反対に、箱体20Aの底面に潜り込むように折り曲げてもよい。いずれにしても、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部分をプレス等で扁平に押し潰すことが好ましい。
In this example, as shown in FIG. 1f, the front end portions of the
この固体電解コンデンサ1によれば、箔巻回型のコンデンサ素子を扁平に押し潰してなる扁平形のコンデンサ素子1Aを用いているため、その分、低背化することができる。また、固体電解質の形成工程を除いて、既存のアルミニウム電解コンデンサの製造設備を使用することができるため、生産コスト的にも有利である。
According to the solid electrolytic capacitor 1, since the
次に、図2a〜図2cにより、本発明の第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、図1cに示すリード同一方向型の扁平形コンデンサ素子10Aを、見かけ上、リード反対方向型のチップ化された固体電解コンデンサとする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2a to 2c. In this second embodiment, the
そのため、扁平形コンデンサ素子10Aを収納する外装体として、図2aに示すように、上面が開放されており、陽極リード端子15b用の第1リード挿通孔21aと陰極リード端子16b用の第リード挿通孔21bとが対向する側面に穿設されている耐熱性樹脂よりなる扁平な箱体20Bを用いる。
Therefore, as shown in FIG. 2a, the upper surface is opened as an exterior body for housing the
図2bに、扁平形コンデンサ素子10Aを横置き状として箱体20B内に収納し、各リード端子15b,16bをリード挿通孔21a,21bから引き出した状態を示す。
FIG. 2B shows a state in which the
この場合、一方のリード端子は、対向する側面に穿設されているリード挿通孔から引き出され、他方のリード端子は、その長さを長くして扁平形コンデンサ素子10Aの他方の端面側に折り曲げられたうえで、反対側の側面に穿設されているリード挿通孔から引き出されることになるが、上記一方のリード端子を陽極リード端子15bとし、上記他方のリード端子を陰極リード端子16bとすることが好ましい。
In this case, one lead terminal is pulled out from a lead insertion hole formed in the opposite side surface, and the other lead terminal is lengthened and bent to the other end face side of the
上記のように扁平形コンデンサ素子10Aを箱体20B内に収納したのち、図2cに示すように、箱体20Bの上面開口部より硬化性樹脂31を充填し、硬化させて扁平形コンデンサ素子10Aを箱体20B内に固定する。硬化性樹脂31は、熱硬化樹脂もしくは紫外線硬化樹脂のいずれでもよいが、この第2実施形態においても、樹脂全体をまんべんなく硬化させるうえで、熱硬化樹脂が好ましい。
After the
その後、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部分を図示しない回路基板の基板面に沿うように所定方向に折り曲げることにより、面実装可能なチップ化されたリード反対方向型の固体電解コンデンサ1Bを得る。
After that, the tip portions of the
この第2実施形態においても、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部分を上記第1実施形態塗同じく所定方向に折り曲げ、プレス等で扁平に押し潰すことが好ましい。
Also in the second embodiment, it is preferable that the tip portions of the
なお、図2cに示すリード反対方向型のチップ化された固体電解コンデンサ1Bを得るにあたって、図3に示すリード反対方向型の扁平形コンデンサ素子10Bを用いることもできる。
In order to obtain the chip-type solid
この扁平形コンデンサ素子10Bは、図1aにおいて、例えば陰極側のタブ端子16を陽極側のタブ端子15とは反対方向に取り付けて、陽極電極箔11と陰極電極箔13とをセパレータ12,14を介して渦巻き状に巻回したのち、図1bに示すように扁平に押し潰すことにより作製される。
In FIG. 1 a, the
このリード反対方向型の扁平形コンデンサ素子10Bによれば、上記第2実施形態のように、一方のリード端子を箱体20B内で引き回すことなく、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bとを、それぞれ対応するリード挿通孔21a,21bから直接的に引き出すことができる。
According to the
次に、図4により、本発明の第3実施形態について説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
この第3実施形態では、図3に示すリード反対方向型の扁平形コンデンサ素子10Bの周りに、その扁平形状に沿ってモールド樹脂よりなる樹脂外装体41を直接形成し、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部側を所定方向に折り曲げて、低背で面実装可能なチップ化された固体電解コンデンサ1Cとする。
In the third embodiment, a
樹脂外装体41は、リード反対方向型の扁平形コンデンサ素子10Bを図示しない成型金型内に入れ、そのキャビティ内に耐熱性の溶融合成樹脂を注入することにより形成されてよい。
The
図4において、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部側は、樹脂外装体41の底面に沿って互いに近づく方向にいゆわる蟹足状に折り曲げられているが、樹脂外装体41の底面を含む平面内で互いに離れる方向に折り曲げられてもよい。
In FIG. 4, the tip end sides of the
いずれの場合も、陽極リード端子15bと陰極リード端子16bの各先端部側は、プレスにより扁平に押し潰されることが好ましい。
In any case, it is preferable that the tip end sides of the
1A,1B,1C 固体電解コンデンサ
10A,10B 扁平形コンデンサ素子
15b 陽極リード端子
16b 陰極リード端子
20A,20B 箱体
21a 第1リード挿通孔
21b 第1リード挿通孔
31 硬化性樹脂
41 樹脂外装体
1A, 1B, 1C Solid
Claims (5)
上記箔巻回型のコンデンサ素子を長円形状もしくは楕円形状に扁平化して扁平形コンデンサ素子としたのち、上記扁平形コンデンサ素子に導電性高分子を含む固体電解質を形成し、
上面が開放され所定の側面に上記陽極リード端子と上記陰極リード端子とに対応するリード挿通孔を有する扁平な箱体からなる外装体内に、上記固体電解質が形成された扁平形コンデンサ素子を収納するとともに、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を上記各リード挿通孔から引き出し、
上記外装体の上面開口部から硬化性樹脂を充填して上記扁平形コンデンサ素子を上記外装体内に固定し、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を所定方向に折り曲げて、低背で面実装可能なチップ部品とすることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 In a method for producing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on a foil wound type capacitor element having an anode lead terminal and a cathode lead terminal,
After flattening the foil-wound capacitor element into an oval or elliptical shape to form a flat capacitor element, a solid electrolyte containing a conductive polymer is formed on the flat capacitor element,
A flat capacitor element in which the solid electrolyte is formed is housed in an outer package made of a flat box having an open upper surface and a lead insertion hole corresponding to the anode lead terminal and the cathode lead terminal on a predetermined side surface. Along with, the leading end side of the anode lead terminal and the cathode lead terminal from the lead insertion hole,
A curable resin is filled from the opening on the top surface of the outer package to fix the flat capacitor element in the outer package, and the front ends of the anode lead terminal and the cathode lead terminal are bent in a predetermined direction to reduce the A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor, characterized in that the chip component is surface-mountable on the back.
上記箔巻回型のコンデンサ素子を長円形状もしくは楕円形状に扁平化して扁平形コンデンサ素子とし、上記扁平形コンデンサ素子に導電性高分子を含む固体電解質を形成したのち、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を除いて上記扁平形コンデンサ素子の周りに、その扁平形状に沿ってモールド樹脂よりなる樹脂外装体を直接形成し、上記陽極リード端子と上記陰極リード端子の各先端部側を所定方向に折り曲げて、低背で面実装可能なチップ部品とすることを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。 In a method for producing a solid electrolytic capacitor in which a solid electrolyte made of a conductive polymer is formed on a foil wound type capacitor element having an anode lead terminal and a cathode lead terminal,
The foil-wound capacitor element is flattened into an oval shape or an elliptical shape to form a flat capacitor element, and after forming a solid electrolyte containing a conductive polymer in the flat capacitor element, the anode lead terminal and the above A resin sheathing body made of a mold resin is directly formed around the flat capacitor element along the flat shape except for the respective tip end sides of the cathode lead terminal, and each tip of the anode lead terminal and the cathode lead terminal is formed. A method of manufacturing a solid electrolytic capacitor, wherein a chip part that can be surface-mounted with a low profile is formed by bending a portion side in a predetermined direction.
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US20150187508A1 (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | Minwax Electronic Enterprise Ltd. | Electrolytic Capacitor |
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