JP2014036217A - タンタルキャパシタ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、タンタルキャパシタ及びその製造方法に関する。
【解決手段】本発明は、タンタル粉末を含み、タンタルワイヤを有するキャパシタ本体と、上記タンタルワイヤ及び上記キャパシタ本体を囲むように形成されたモールディング部と、上記タンタルワイヤと電気的に連結された陽極リードフレームと、上記キャパシタ本体が実装され下面に段差が形成された実装部と上記実装部から折れ曲がって上記モールディング部の一端面に密着される陰極端子部を有する陰極リードフレームと、上記モールディング部の一端面と上記陰極端子部の間に形成された接着層と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【選択図】図２
【解決手段】本発明は、タンタル粉末を含み、タンタルワイヤを有するキャパシタ本体と、上記タンタルワイヤ及び上記キャパシタ本体を囲むように形成されたモールディング部と、上記タンタルワイヤと電気的に連結された陽極リードフレームと、上記キャパシタ本体が実装され下面に段差が形成された実装部と上記実装部から折れ曲がって上記モールディング部の一端面に密着される陰極端子部を有する陰極リードフレームと、上記モールディング部の一端面と上記陰極端子部の間に形成された接着層と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
【選択図】図２
Description
本発明は、タンタルキャパシタ及びその製造方法に関する。
タンタル（ｔａｎｔａｌｕｍ：Ｔａ）素材は、融点が高くて延性及び耐食性等に優れた機械的又は物理的な特徴によって、電気、電子、機械及び化学工業をはじめ宇宙及び軍事分野などの産業全般にわたって広範囲に用いられる金属である。
このようなタンタル素材は、安定した陽極酸化皮膜を形成させることができる特性によって小型キャパシタの陽極素材として広く用いられており、最近では、電子及び情報通信のようなＩＴ産業の急激な発達によってその使用量が毎年１０％ずつ急激に増加している。
キャパシタは、一般に電気を一時的に貯蔵する蓄電器を意味し、互いに絶縁された二つの平板電極を接近させて陽極の間に誘電体を挟んで引力によって電荷を帯電して蓄積する部品であり、二つの導体で囲まれた空間に電荷と電界を閉じ込めて静電容量を得ようとするときに用いられる。
上記タンタル素材を用いるタンタルキャパシタ（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）は、タンタルパウダー（Ｔａｎｔａｌｕｍ Ｐｏｗｄｅｒ）を焼結して固めたときに生じる隙間を用いる構造を有し、タンタルの表面に陽極酸化法を用いて酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を形成し、この酸化タンタルを誘電体としてその上に電解質である二酸化マンガン層（ＭｎＯ２）及びＰｏｌｙｍｅｒ層を形成し、上記二酸化マンガン層及びＰｏｌｙｍｅｒ層上にカーボン層及び金属層を形成して本体を形成し、印刷回路基板（ＰＣＢ）の実装のために上記本体に陽極及び陰極リードフレームを形成しモールディング部を形成して完成するようになる。
しかしながら、従来のタンタルキャパシタは、陽極及び陰極リードフレームが製品の上面又は下面に位置し陽極リードフレームの溶接距離を確保しなければならない等の理由によってキャパシタ本体の内部容積率が小さくなり静電容量が低下するという問題があった。また、陰極端子とモールディング部の固着強度が弱いという問題があった。
下記の特許文献１は、タンタルからなる多孔質焼結体とこの多孔質焼結体を囲むように形成された樹脂パッケージを有する固体電解コンデンサーに関するもので、陰極端子が導通部材と導通されこの導通部材の上面に多孔質焼結体が実装される構造からなってその構成が複雑であり、陰極端子をモールディング部に堅固に付着させる手段は開示していない。
本発明の目的は、タンタルキャパシタの内部容積率を高めて製品のサイズを維持し且つキャパシタ本体のサイズを最大化して静電容量を拡大し、陰極端子のモールディング部に対する固着強度を向上させることである。
本発明の一側面は、タンタル粉末を含み、タンタルワイヤを有するキャパシタ本体と、上記タンタルワイヤ及び上記キャパシタ本体を囲むように形成されたモールディング部と、上記タンタルワイヤと電気的に連結された陽極リードフレームと、上記キャパシタ本体が実装され下面に段差が形成された実装部と上記実装部から折れ曲がって上記モールディング部の一端面に密着される陰極端子部を有する陰極リードフレームと、上記モールディング部の一端面と上記陰極端子部の間に形成された接着層と、を含むタンタルキャパシタを提供する。
本発明の一実施例において、上記陽極リードフレームは上記モールディング部の他端面に密着される陽極端子部を有し、上記モールディング部の他端面と上記陽極端子部の間に接着層が形成されることができる。
本発明の一実施例において、上記キャパシタ本体の下面と上記陰極リードフレームの実装部の間に導電性接着層がさらに形成されることができる。
本発明の一実施例において、上記接着層はエポキシ系の熱硬化性樹脂を含むことができる。
本発明の一実施例において、上記陽極端子部及び上記陰極端子部の面積は上記モールディング部の一端面に対して３０％以上で構成されることができる。
本発明の他の側面は、平板型の陽極及び陰極リードフレームを設ける段階と、上記陽極リードフレームは一端部を垂直に折り曲げてタンタルワイヤ接続部を形成し、上記陰極リードフレームは下面に段差を形成する段階と、上記陽極及び陰極リードフレームを水平に対向するように配置する段階と、上記陰極リードフレームの一端部の上面にキャパシタ本体を実装し、上記キャパシタ本体のタンタルワイヤを上記陽極リードフレームのタンタルワイヤ接続部に付着する段階と、上記陽極及び陰極リードフレームの端部がそれぞれ露出されるように、上記タンタルワイヤ及び上記キャパシタ本体を囲む樹脂をモールディングしてモールディング部を形成する段階と、上記陰極リードフレームの露出された端部に接着剤を塗布し折り曲げて上記モールディング部の一端面に付着させ、上記陽極リードフレームの露出された端部を折り曲げて上記モールディング部の他端面に付着させる段階と、を含むタンタルキャパシタの製造方法を提供する。
本発明の一実施例において、上記陽極リードフレームの露出された端部を折り曲げる前に、上記陽極リードフレームの露出された端部に接着剤を塗布することができる。
本発明の一実施例において、上記キャパシタ本体を実装する前に、上記陰極リードフレームの一端部の上面に導電性接着剤を塗布することができる。
本発明の一実施例において、上記キャパシタ本体を実装する前に、上記陽極及び陰極リードフレームの下面に耐熱性テープを付着し、上記耐熱性テープは上記モールディング部を形成した後に除去することができる。
本発明の一実施例において、上記平板型の陽極リードフレームを設ける段階において、上記陽極リードフレームは、上記タンタルワイヤに連結されるタンタルワイヤ接続部と、上記モールディング部の他端面に付着される陽極端子部と、上記タンタルワイヤ接続部及び上記陽極端子部を支持する連結部を構成するために折れ曲がるように、上面に二つの折曲用溝を形成することができる。
本発明の一実施例において、上記平板型の陰極リードフレームを形成する段階において、上記陰極リードフレームは、上記モールディング部の一端面に付着される陰極端子部を構成するために折れ曲がるように、上面に折曲用溝を形成することができる。
本発明の一実施形態によると、陽極及び陰極リードフレームを製品の両端面に形成して内部容積率を向上させることにより製品のサイズを維持し且つキャパシタ本体のサイズを最大化して静電容量を拡大することができる効果がある。
また、陰極リードフレームは製品の下面から引き出され且つ実装部にモールディング部と結合される段差を有し、陰極リードフレームの外部に露出される陰極端子部はモールディング部の一端面に接着剤によって付着されることにより固着強度を向上させることができるという効果がある。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。したがって、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
なお、本実施例では、説明の便宜のためにモールディング部からタンタルワイヤが引き出される方向を前方側及び端面と設定し、これと垂直に交差する面を側面と設定し、キャパシタ本体の厚さ方向に該当する面を上下面と設定して説明する。
図１から図３を参照すると、本実施形態によるタンタルキャパシタ１は、タンタル粉末を含み前方側に引き出されたタンタルワイヤ１１を有するキャパシタ本体１０と、タンタルワイヤ１１及びキャパシタ本体１０を囲むように形成されたモールディング部４０と、タンタルワイヤ１１と電気的に連結された陽極リードフレーム２０と、キャパシタ本体１０が実装され下面に段差３１ａが形成された実装部３１と実装部３１から上向きに折れ曲がってモールディング部４０の一端面に密着される陰極端子部３２を有する陰極リードフレーム３０と、モールディング部４０の後方側の端面と陰極端子部３２の間に形成された接着層３３と、を含む。
モールディング部４０の後方側の端面と陰極端子部３２の間に形成された接着層３３はエポキシ系列の熱硬化性樹脂を含む接着剤からなることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
キャパシタ本体１０はタンタル材質を用いて焼結によって成形されることができる。
このようにタンタル材質を用いてキャパシタ本体１０を製作する場合について例を挙げると、タンタル粉末とバインダーを一定比率で混合して攪拌させ、混合された粉末を圧縮して直六面体状に成形した後、これを高温及び高振動下で焼結させて製作することができる。
この際、タンタルワイヤ１１は上記混合粉末を圧縮する前に中心から偏心されるように挿入して装着することができる。
具体的には、キャパシタ本体１０はバインダーを混合したタンタル粉末にタンタルワイヤ１１を挿入し所望のサイズのタンタル素子を成形した後、上記タンタル素子を約１０００から２０００℃の高真空（１０−５ｔｏｒｒ以下）雰囲気で３０分程度焼結して製作することができる。
また、キャパシタ本体１０の表面にはカーボン及び銀（Ａｇ）が塗布されている。上記カーボンはキャパシタ本体１０の表面の接触抵抗を減少させるためのものであり、銀（Ａｇ）は陰極を引き出すためのものである。
陽極リードフレーム２０は導電性金属からなり、モールディング部４０に内蔵されてタンタルワイヤ１１と接触されるように上向きに折れ曲がる後方側の端部のタンタルワイヤ接続部２１と、モールディング部４０の前方側の端面に密着されるように上向きに折れ曲がる陽極端子部２２と、上向きに折れ曲がったタンタルワイヤ接続部２１及び陽極端子部２２を連結する連結部２４と、を含むことができる。
このタンタルワイヤ接続部２１は、例えば、電気溶接によって付着することができ、特に、溶接は、電気スポット溶接方式を用いて行われることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
この際、タンタルワイヤ接続部２１は、タンタルワイヤ１１の下側のみに接触されるため、従来のモールディング部の側面から伸びて接触される構造に比べて不要な溶接距離を減らすことができる。
また、陽極端子部２２は、他の電子製品との電気的連結のための端子として用いられることができる。陽極端子部２２がモールディング部４０の端面に形成されるため、従来の製品の上下部にリード端子があるキャパシタに比べてキャパシタ本体１０の体積効率を向上させることができる。
陽極端子部２２はモールディング部４０の一端面に対して少なくとも３０％以上の面積を覆うように形成することができる。
また、陽極リードフレーム２０の陽極端子部２２とモールディング部４０の端面の間には接着層２３が形成されることができる。この接着層２３は、陰極端子部３２に形成された接着層３３と同じ物質の接着剤からなることができる。
陰極リードフレーム３０は、導電性金属からなり、例えば、マンガン及びポリマー等を含むことができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
この陰極リードフレーム３０の実装部３１の下面に形成された段差３１ａは、モールディング部４０のモールド結合部４１と嵌合方式により結合されて固着強度を向上させることができる。
また、陰極端子部３２は、他の電子製品との電気的連結のための端子として用いられることができる。陰極端子部３２がモールディング部４０の端面に形成されるため、従来の製品の上下部にリード端子があるキャパシタに比べてキャパシタ本体１０の体積効率を向上させることができる。
陰極端子部３２はモールディング部４０の一端面に対して少なくとも３０％以上の面積を覆うように形成することができる。
一方、陰極リードフレーム３０の実装部３１の上面とキャパシタ本体１０の実装される下面の間に導電性接着層５０がさらに形成されることができる。この導電性接着層５０は、陰極端子部３２に形成された接着層３３に導電性金属粉末等をさらに含めた接着剤からなることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。この際、上記導電性金属粉末として銀（Ａｇ）を用いることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。
一般に、タンタルキャパシタの構造において、キャパシタ本体１０の体積を大きくすればするほどキャパシタの静電容量は向上するが、物理的な体積が増加するため素子の小型化には限界がある。
本実施形態では、陽極及び陰極リードフレームの端子を側面に形成することにより従来の陽極及び陰極リードフレームが上部又は下部に位置するタンタルキャパシタに比べて内部容積率を高めてキャパシタ本体のサイズを最大化することにより、製品のサイズをそのまま維持し且つ静電容量を向上させることができる効果がある。
以下、本発明の一実施形態によるタンタルキャパシタ１の製造方法を説明する。
まず、図４ａに示すように平板型からなる陽極及び陰極リードフレーム２０、３０を設ける。
この際、図４ｂに示すように陽極リードフレーム２０は後方側の端部を垂直に上向きに折り曲げてタンタルワイヤ１１に電気的に連結されるタンタルワイヤ接続部２１で形成する。また、陰極リードフレーム３０はエッチング又はプレス金型等の方法により下面に段差３１ａを形成する。
次に、陽極及び陰極リードフレーム２０、３０を水平に対向するように並べて配置する。
この際、図４ｃに示すように陽極及び陰極リードフレーム２０、３０の下面に耐熱性テープ６０を互いに連結されるように付着することができる。耐熱性テープ６０は、以後進行されるモールディング工程で陽極及び陰極リードフレーム２０、３０の表面が汚染されることを防止するためのものである。
次に、図４ｄに示すように陰極リードフレーム３０の前方側の端部の上面にキャパシタ本体１０を実装する。このようにキャパシタ本体１０が実装される部分を上記で実装部３１と称した。
これと共に、キャパシタ本体１０のタンタルワイヤ１１を陽極リードフレーム２０のタンタルワイヤ接続部２１に接触させた状態で、タンタルワイヤ１１とタンタルワイヤ接続部２１をスポット溶接（ｓｐｏｔ ｗｅｌｄｉｎｇ）又はレーザー溶接（ｌａｓｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ）するか又は導電性接着剤を塗布して電気的に付着する。
この際、陰極リードフレーム３０の実装部３１にはキャパシタ本体１０を実装する前に導電性接着剤を予め塗布して所定厚さの導電性接着層５０を形成することにより、陰極リードフレーム３０とキャパシタ本体１０間の固着強度を向上させることができる。このような導電性接着層５０の硬化のために、以後、約１００から２００℃の温度で硬化する工程を行うことができる。
次に、図４ｅに示すように陰極リードフレーム３０の陰極端子部３２及び陽極リードフレーム２０の陽極端子部２２が外部に露出されるようにこのような部分を除き、タンタルワイヤ１１及びキャパシタ本体１０を囲むように樹脂等をモールディングしてモールディング部４０を形成する。モールディング部４０は、外部からタンタルワイヤ１１及びキャパシタ本体１０を保護する役割を行う。
このようなモールディング部４０形成作業が完了したら、陽極及び陰極リードフレーム２０、３０の下面に付着されている耐熱性テープ６０を除去する。
次に、図４ｆに示すようにモールディング部４０の外部に露出された陰極リードフレーム３０の陰極端子部３２に導電性接着剤を塗布し、垂直に上向きに折り曲げてモールディング部４０の後方側の端面に付着させる。
これと共に、モールディング部４０の外部に露出された陽極リードフレーム２０の陽極端子部２２を垂直に上向きに折り曲げて図４ｇに示すようにモールディング部４０の前方側の端面に付着させてタンタルキャパシタ１を完成する。この際、陽極端子部２２を折り曲げる前に陽極端子部２２の一面に接着剤を塗布してモールディング部４０との固着強度を高めることができる。
一方、陽極及び陰極端子部２２、３２は折り曲げる前にキャパシタ本体１０のサイズ等を考慮して適宜の長さに切断することができる。
図５を参照すると、平板型の陽極リードフレーム２０'は、タンタルワイヤ１１に連結されるタンタルワイヤ接続部２１と、モールディング部４０の端面に付着される陽極端子部２２と、タンタルワイヤ接続部２１及び陽極端子部２２を支持する連結部２４を構成するために折れ曲がることが容易となるように、その上面に二つの折曲用溝２０ａ、２０ｂを形成することができる。
即ち、二つの折曲用溝２０ａ、２０ｂがタンタルワイヤ接続部２１及び陽極端子部２２の折曲時の衝撃を緩和させて陽極リードフレーム２０'が反るか又は変形される現象を防止することができる。
図６を参照すると、平板型の陰極リードフレーム３０'の上面に折曲用溝３０ａを形成することができる。折曲用溝３０ａは陰極端子部３２を折り曲げるときの衝撃を緩和させて陰極リードフレーム３０'が反るか又は変形される現象を防止することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有するものには明らかである。
１ タンタルキャパシタ
１０ キャパシタ本体
１１ タンタルワイヤ
２０ 陽極リードフレーム
２１ タンタルワイヤ接続部
２２ 陽極端子部
２３、３３、５０ 接着層
２４ 連結部
３０ 陰極リードフレーム
３１ 実装部
３２ 陰極端子部
４０ モールディング部
４１ モールド結合部
６０ 耐熱性テープ
１０ キャパシタ本体
１１ タンタルワイヤ
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４１ モールド結合部
６０ 耐熱性テープ
Claims (12)
- タンタル粉末を含み、タンタルワイヤを有するキャパシタ本体と、
前記タンタルワイヤ及び前記キャパシタ本体を囲むように形成されたモールディング部と、
前記タンタルワイヤと電気的に連結された陽極リードフレームと、
前記キャパシタ本体が実装されるとともに、前記キャパシタ本体の実装面の反対面に段差が形成された実装部、及び前記実装部から折れ曲がって前記モールディング部の一端面に密着される陰極端子部を有する陰極リードフレームと、
前記モールディング部の一端面と前記陰極端子部との間に形成された接着層と
を含む、タンタルキャパシタ。 - 前記陽極リードフレームは前記モールディング部の他端面に密着される陽極端子部を有し、前記モールディング部の他端面と前記陽極端子部の間に接着層が形成される、請求項１に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記キャパシタ本体と前記陰極リードフレームの実装部との間に導電性接着層がさらに形成される、請求項１または２に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記接着層はエポキシ系の熱硬化性樹脂を含む、請求項１から３の何れか１項に記載のタンタルキャパシタ。
- 前記陽極端子部及び前記陰極端子部の面積は前記モールディング部の一端面の面積に対して３０％以上の大きさである、請求項２に記載のタンタルキャパシタ。
- 平板型の陽極リードフレーム及び平板型の陰極リードフレームを設ける段階と、
前記陽極リードフレームの一端部を垂直に折り曲げてタンタルワイヤ接続部を形成するとともに、前記陰極リードフレームの一面に段差を形成する段階と、
前記タンタルワイヤ接続部と前記陰極リードフレームの一端部とが対向するように配置する段階と、
前記陰極リードフレームの一端部の他面にキャパシタ本体を実装して、前記キャパシタ本体のタンタルワイヤを前記陽極リードフレームの前記タンタルワイヤ接続部に付着する段階と、
前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームの端部がそれぞれ露出された状態で前記タンタルワイヤ及び前記キャパシタ本体を囲むように樹脂をモールディングしてモールディング部を形成する段階と、
前記陰極リードフレームの露出された端部に接着剤を塗布し折り曲げて前記モールディング部の一端面に付着させるステップ、及び前記陽極リードフレームの露出された端部を折り曲げて前記モールディング部の他端面に付着させるステップを有する段階と
を含む、タンタルキャパシタの製造方法。 - 前記陽極リードフレームの露出された端部を折り曲げる前に、前記陽極リードフレームの露出された端部に接着剤を塗布する、請求項６に記載のタンタルキャパシタの製造方法。
- 前記キャパシタ本体を実装する前に、前記陰極リードフレームの一端部の他面に導電性接着剤を塗布する、請求項６または７に記載のタンタルキャパシタの製造方法。
- 前記キャパシタ本体を実装する前に、前記陽極リードフレーム及び前記陰極リードフレームの一面に耐熱性テープを付着し、
前記耐熱性テープは前記モールディング部を形成した後に除去する、請求項６から８の何れか１項に記載のタンタルキャパシタの製造方法。 - 前記陰極リードフレームの露出された端部に接着剤を塗布し折り曲げて前記モールディング部の一端面に付着させるステップにおいて、前記接着剤はエポキシ系列の熱硬化性樹脂を含む、請求項６から９の何れか１項に記載のタンタルキャパシタの製造方法。
- 前記平板型の陽極リードフレームを設ける段階において、前記陽極リードフレームは、前記タンタルワイヤに連結されるタンタルワイヤ接続部と、前記モールディング部の他端面に付着される陽極端子部と、前記タンタルワイヤ接続部及び前記陽極端子部を支持する連結部を折れ曲げることにより構成するための他面に設けられる二つの折曲用溝とが形成される、請求項６から１０の何れか１項に記載のタンタルキャパシタの製造方法。
- 前記平板型の陰極リードフレームを設ける段階において、前記陰極リードフレームは、前記モールディング部の一端面に付着される陰極端子部を折れ曲げることにより構成するために他面に折曲用溝が形成される、請求項６から１１の何れか１項に記載のタンタルキャパシタの製造方法。
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