JP3568432B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップタイプの固体電解コンデンサの製造方法において、コンデンサ完成品に対するコンデンサ素子の体積比率を向上させたチップコンデンサの製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
固体電解コンデンサは、図3に示し公知の如く、一端に陽極リード(11)が導出されている弁作用金属からなる焼結体等(例えばタンタル焼結体)に誘電体酸化皮膜、固体電解質層、カーボン層、銀ペースト層を順次形成し、コンデンサ素子(2)を完成する。
次に、予め所定の寸法に折り曲げた2つのリードフレーム(21)(22)の内、一方のリードフレームを陽極リード(11)に溶接接合し、他方のリードフレーム(22)を銀接着剤(4)によって銀ぺースト層に接着接続する。
次に、トランスファーモールド等により、リードフレーム(21)(22)の先端側を露出させた状態にコンデンサ素子(2)を樹脂封止する。
最後に、外装樹脂(6)の外側に導出されたリードフレーム(21)(22)を所定の寸法に折り曲げてプラス電極及びマイナス電極を形成してコンデンサを完成する。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】
上記従来技術による方法では、プラス側に陽極リード(11)とリードフレーム(21)との接続のための溶接代(23)を、マイナス側にリードフレーム(21)の折り曲げ代(24)をとる必要がある。例えば、長さ7.3mm、幅4.3mmのサイズ(以下、「Dケース」という)のコンデンサの場合、プラス側及びマイナス側の外装樹脂(6)の肉厚L1、L2は、それぞれ約1.8mmであった。
また、従来は外装樹脂(6)の外側でリードフレーム(21)(22)を折り曲げる必要があり、モールド後の外装樹脂(6)の長さは、Dケースの規格値7.3mmに対してリードフレーム(21)の厚み分だけ小さく成型する必要があった(図3参照)。
【0004】
上記の例では、モールド後の外装樹脂(6)の長さは7.1mmに成型されている。
そのため従来技術による方法では、コンデンサ完成品に対するコンデンサ素子の体積比率(以下、単に「体積比率」という)を十分に大きくとることができず、体積比率は下記の表1のとおり約20.4%に止まっていた。表1はDケースで高さ1.8mmのコンデンサの場合の例である。
本発明は、上記問題を解決し、体積比率の向上により小型で大容量のチップコンデンサを提供するものである。
【0005】
【表1】
【0006】
【課題を解決する手段】
本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、一端に陽極リード(11)を導出し、外周面に陰極を形成したコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行う固体電極コンデンサの製法において、内外両面に夫々プラス電極とマイナス電極を有し、同極どうしをスルーホールで導通した回路基板(3)の内面に前記コンデンサ素子(2)を接着して該面のマイナス電極とコンデンサ素子(2)の陰極を電気的に接続するとともにコンデンサ素子(2)の陽極リード(11)をブラス電極に接合した後、回路基板(3)の外面を露出させてコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行うことを特徴とする。
【0007】
【作用及び効果】
回路基板(プリントサーキッドボード)(3)にコンデンサ素子(2)を接着接続することにより、体積比率を大きくすることができるため、小型で大容量のコンデンサを得ることができる。
また、従来のリードフレーム(21)を省略できるため、等価直列抵抗(ESR)の小さいコンデンサを製造できる。
さらに、従来使用していたリードフレーム(21)が不要となり、リードフレーム(21)の接合、折り曲げの手間が省ける。
【0008】
【発明の実施の形態】
固体電解コンデンサは、図10に示す如く、一端に陽極リード(11)を導出し、外周面に陰極を形成したコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行っている。
コンデンサ素子(2)は、タンタル(Ta)、アルミニウム(Al)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)等の弁作用金属の表面に、陽極酸化等の方法により、誘電体酸化皮膜を生じさせ、該皮膜上にポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等の高分子有機半導体を固体電解質として形成せしめた後、カーボン層、銀ペースト層を順次形成して完成する。銀ペースト層(図示せず)が陰極となっている。
上記コンデンサ素子(2)は公知技術(例えば特開平8−148392(H01G9/00))によって作製することができるので、コンデンサ素子そのものの製法の説明は省略する。
以下の実施例では、弁作用金属としてタンタル焼結体(1)を、固体電解質としてポリピロールを採用した。
【0009】
「実施例1」
タンタル焼結体(1)は、図10に示す如く、扁平直方体であり、長手方向と直交する一端面から長手方向に陽極リード(11)を導出している。
コンデンサの製法に際し、まず、図4のように回路基板(3)を作製する。本実施例は、Dケースのコンデンサを製造する場合の例であり、図4では、1枚の回路基板(3)で360個(30×6×2)のコンデンサを製造するレイアウトを示している。
回路基板(3)には、厚み0.2mmのガラス布・エポキシ樹脂銅張積層板を用いた。
【0010】
本実施例で用いた回路基板(3)のパターンを図5及び図6に示す。ここでは、コンデンサ素子(2)が接着される面を内面とし、その反対の面を外面としている。また、内面のプラス電極(31)は外面のプラス電極(31)と、内面のマイナス電極(32)は外面のマイナス電極(32)とそれぞれスルーホール(33)で電気的に接続されている。内面の電極のパターンを図5に、外面の電極のパータンを図6に示す。さらに、回路基板(3)のすべてのマイナス電極(32)は、図5及び図6に示すように電気的に接続されている。これは、後述するエージングの際の便宜のためである。
【0011】
次に、コンデンサ素子(2)の陽極リード(11)を回路基板(3)内面のプラス電極(31)に、外周銀ペースト層を回路基板(3)の内面のマイナス電極(32)にそれぞれ接続する。このとき、コンデンサ素子(2)の外周銀ペースト層(陰極)は回路基板(3)のマイナス電極(32)に直接に銀接着剤(4)を用いて接着接続し、陽極リード(11)は一定の長さで約90度に曲げてからプラス電極(31)に銀接着剤(4)を用いて接着接続する。
次に、エポキシ樹脂等の外装樹脂(6)を高さが一定になるように回路基板(3)の上から塗布する。本実施例では外装樹脂(6)の高さが約1.6mmになるように塗布した。その後、150℃の硬化炉に30分入れることにより外装樹脂(6)を硬化させる。
【0012】
次に、回路基板(3)を製品単位に切り分ける前に、個々のコンデンサに直流電圧を印加することにより、漏れ電流の低減を目的としてエージングを行う。プラス電極(31)はそれぞれ独立しているため、コンデンサ毎に接続する必要があるが、マイナス電極(32)は共通であるから、一ヶ所に電源に接続すれば足りる利点がある。
最後に、ダイシングにより所定の大きさにカットし、チップコンデンサ(40)が完成する。
【0013】
本発明では、従来のようにリードフレーム(21)を用いないため、マイナス側の外装樹脂(6)の長さ寸法L1は、従来の1.8mmを0.5mmにでき、さらに、外装樹脂(6)の外側でリードフレーム(21)(22)を折り曲げる必要がないため、外装樹脂(6)の全体の長さを7.3mmと従来より0.2mm長く成型でき、コンデンサ素子(2)の長さは全体で1.5mm長くできた。この関係(長さ方向)をまとめると下記の表2の通りである。
【0014】
【表2】
【0015】
また、高さ方向についてみてみると、図3のように従来必要であったコンデンサ素子(2)の上面に被さるリードフレーム(22)及び外装樹脂(6)の下面に接する様に折り曲げられるリードフレーム(21)(22)の厚みが不要となる。そのため、コンデンサ素子(2)の高さは従来に比べて0.3mm高くできた。この関係をまとめると表3の通りである。
尚、幅方向に関しては、成型後の外装樹脂(6)の幅とコンデンサ素子(2)の幅との関係は従来と同じである。
【0016】
「実施例2」
実施例2は、図11に示す如く、扁平直方体のタンタル焼結体(1)の片面に該焼結体の厚み方向に沿って陽極リード(11)を導出している。
タンタル焼結体(1)に対する誘電体酸化皮膜の形成から、ポリピロール層、カーボン層及び銀ペースト層の形成は上記実施例1と同様に公知技術により行うことができ、コンデンサ素子(2)が完成する。但し、陽極リード(11)の根元付近には銀ペースト層は形成しない。
【0017】
本実施例に用いた回路基板(3)の内面及び外面のパターンは図7及び図8のとおりである。コンデンサ素子(2)は前記同様にして回路基板(3)の内面に接着接続される。このとき、図2に示す如く、陽極リード(11)は回路基板(3)のスルーホール(33)に途中まで挿入され、銀接着剤(4)によりスルーホール(33)中で接続されている。
コンデンサ素子(2)の陽極リード(11)が導出されている面の陽極リード(11)の根元付近を除いて銀ペースト層が形成されている部分は、銀接着剤(4)により、回路基板(3)内面のマイナス電極(32)と接着接続される。
次に、コンデンサ素子(2)をエポキシ樹脂等の外装樹脂(6)によって封止する。外装樹脂(6)の封止以降の工程は、実施例1と同様である。
【0018】
実施例2では、プラス側の外装樹脂(6)の長さ寸法L2についても従来の1.8mmを0.5mmにすることができるため、実施例1よりもさらにコンデンサ素子(2)の長さを1.3mm長くすることができている。(表2参照)。
尚、高さ方向及び幅方向に関しては、実施例1の場合と同じである(下記の表3参照)。
【0019】
【表3】
【0020】
上記実施例1及び2で用いたコンデンサ素子(2)の体積及び体積比率は下記表4のとおりである。
【0021】
【表4】
【0022】
実施例1では、体積比率を従来の約1.86倍、実施例2では約2.34倍にそれぞれ大きくすることができている。このように、本発明によって、体積比率を大きくすることが可能となり、小型で大容量のコンデンサを実現できることが解る。
【0023】
「 実施例3 」
外面のパターンについては、パターンをいくつかに分割することができる。本実施例では、プラス側マイナス側をそれぞれ6つに分割している(図9参照)。それぞれのパターンにはんだボールを形成して電極としている。
【0024】
上記の如く、本発明では、回路基板(3)にコンデンサ素子(2)を接着接続することにより、体積比率を大きくすることができるため、小型で大容量のコンデンサを得ることができる。
また、リードフレーム(21)を用いる必要がないため、等価直列抵抗(ESR)の小さいコンデンサを製造することができる。
さらに、従来のリードフレーム(21)を省略できるため、図12に示す如く、実装回路基板(41)にコンデンサ(40)を配備する際に、コンデンサ(40)の両側のはんだ付けエリア(42)(42)が不要となり、実装回路基板(41)の電子部品の実装密度を向上させることができ、電子機器の小型化に貢献できる(図13参照)。
【0025】
本発明は上記実施例の構成に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載の範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1による固体電解コンデンサの断面図である。
【図2】本発明の実施例2による固体電解コンデンサの断面図である。
【図3】従来技術による固体電解コンデンサ素子の断面図である。
【図4】回路基板3のレイアウト図である。
【図5】実施例1における内面のパターン図である。
【図6】実施例1における外面のパターン図である。
【図7】実施例2における内面のパターン図である。
【図8】実施例2における外面のパターン図である。
【図9】実施例3におけるパターン図である。
【図10】実施例1におけるタンタル焼結体の斜視図である。
【図11】実施例2におけるタンタル焼結体の斜視図である。
【図12】従来技術における実装回路基板へのコンデンサ実装図である。
【図13】本発明における実装回路基板へのコンデンサ実装図である。
【符号の説明】
(1) タンタル焼結体
(2) コンデンサ素子
(3) 回路基板
(4) 銀接着剤
(6) 外装樹脂
(11) 陽極リード
(21) リードフレーム
(31) プラス電極
(32) マイナス電極
(33) スルーホール
(40) コンデンサ
Claims (4)
- 一端に陽極リード(11)を導出し、外周面に陰極を形成したコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行う固体電極コンデンサの製法において、内外両面に夫々プラス電極とマイナス電極を有し、外面のプラス電極及びマイナス電極のパターンがそれぞれ2以上に分割され、且つ同極どうしをスルーホールで導通した回路基板(3)の内面に前記コンデンサ素子(2)を接着して該面のマイナス電極とコンデンサ素子(2)の陰極を電気的に接続するとともにコンデンサ素子(2)の陽極リード(11)をプラス電極に接合した後、回路基板(3)の外面を露出させてコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- コンデンサ素子(2)を構成する弁作用金属は焼結体である請求項1に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 一端に陽極リード(11)を導出し、外周面に陰極を形成したコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行う固体電極コンデンサの製法において、内外両面に夫々プラス電極とマイナス電極を有し、同極どうしをスルーホールで導通した回路基板(3)の内面に前記コンデンサ素子(2)を接着して該面のマイナス電極とコンデンサ素子(2)の陰極を電気的に接続するとともにコンデンサ素子(2)の陽極リード(11)を回路基板(3)のスルーホールに挿入してプラス電極に接合した後、回路基板(3)の外面を露出させてコンデンサ素子(2)に対して樹脂封止を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- コンデンサ素子(2)が接着接続され樹脂封止された回路基板(3)を個々の大きさのコンデンサにカットする前に、エージング処理を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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