JP3806818B2 - チップ型個体電解コンデンサ - Google Patents

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本発明は、固体電解コンデンサに係り、特にチップ型固体電解コンデンサおよびその製造方法ならびにそれに用いるリードフレームに関する。
従来から弁作用金属として、タンタル、ニオブなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、CPUの電源回路などに広く使用されている。また、携帯型電子機器の発展に伴い、特にチップ型固体電解コンデンサの小型化および薄型化が進行している。
このようなチップ型固体電解コンデンサを基板に実装するとき、製品の基板実装面での端子部分とともに、製品側面においてフィレットが形成される端子部分が重要になる。その理由の一つは、はんだ付けの後に、フィレットにおける、はんだの状況を観察して、基板実装面を含めた、はんだ付けの状況を検査するためであり、他の理由は、フィレット面へ融けた、はんだが濡れ上がるときに、陽極側と陰極側で均等に濡れ上がらないと、製品が傾いて実装されるからであり、さらに他の理由はフィレット面へのはんだの濡れ上がりが十分でないと、はんだが基板実装面である底面にのみ留まり、製品が浮き上がってしまうからである。
そこで、はんだの濡れ上がりを良好にするために、フィレット面には、めっきが施される。この状況を下面電極型と呼ばれる端子を有するチップ型固体電解コンデンサに関してさらに説明する。この下面電極型の技術は、製品の小型化および薄型化に適した技術であり、リードフレームの下面を電極(陽極端子および陰極端子)の下面として使用し、リードフレームの切断面をフィレット面として使用するチップ型固体電解コンデンサの技術である。
まず、公知の製造方法で作製したコンデンサ素子を、下面電極型用として作製したリードフレームに接続した後、外装樹脂をモールドして、切断により、リードフレームから分離し、次に、側面のフィレット面となる切断面にめっき処理を施してチップ型固体電解コンデンサを作製する。
この状況を図面に基づいてさらに説明する。図9は、従来例のチップ型固体電解コンデンサを示す図であり、図9(a)は陽極側の側面図、図9(b)は正面からの内部透視図、図9(c)は陰極側の側面図である。この図9において、91はコンデンサ素子、92は陽極リード線、93は陽極端子、94は陰極端子、97は絶縁樹脂、99は外装樹脂、100は導電性接着剤、そして、96はめっき処理された陽極側のフィレット面で、98はめっき処理された陰極側のフィレット面である。また、図10は、コンデンサ素子をリードフレームに接合して、外装樹脂でモールド成形した状態を示す内部透視図である。101はリードフレームの陽極端子形成部であり、102は陰極端子形成部、そして、103aおよび103bは切断面であり、製品の側面となる面である。
これまでの工程とその後の工程について、図11に基づいて説明する。図11は従来例の工程フロー図であり、S111はリードフレームの成形工程、S112はコンデンサ素子をリードフレームへ接合固定する工程、S113は外装樹脂によるモールド成形の工程であり、既に説明したとおりである。
次に、S114は外装樹脂とリードフレームの切断工程であり、S115は切断によって表出した側面のフィレット面にめっき処理を施す工程、そして、S116はめっき工程において、向きがばらばらになった製品の整列工程である。
このように側面のリードフレーム切断面にめっきを施して端子の一部とする技術については、類似の技術として、次の特許文献1に開示された例がある。
特開平9−298256号公報
しかし、リードフレームからチップを切り離した後に、フィレット面となる切断面にめっき処理を施す場合には、次のような問題点がある。電子部品用の後めっきとして一般的に使用されるバレルめっきの場合、めっき後に製品の向きが、ばらばらになるので、製品の上下方向、縦方向、横方向、極性方向などの方向整列が必要になり、次のような問題が起きる。(1)製品整列機といった高価な設備を製作して使用しなければならず、製造コストが増加する。(2)製造日数が長くなる。(3)めっき液の製品内部の滲入による、製品特性の劣化が起こり得る。
本発明のチップ型個体電解コンデンサは、陽極リード線が導出されたコンデンサ素子と、前記陽極リード線に接続された陽極端子と、前記コンデンサ素子の陰極層に接続された陰極端子と、前記陽極端子の一部および前記陰極端子の一部を実装面に現れる形状が同形となるように露出させて前記コンデンサ素子を被覆した絶縁性の外装樹脂とを備えるチップ型固体電解コンデンサであって、前記陽極端子は部品外形面のうち実装面および前記陽極リード線側の第1側面のそれぞれ一部分において露出するとともに、前記実装面と前記第1側面との境界を横切って連続する露出面を有し、前記外装樹脂の内部では、前記陽極端子は2段の階段形状を有し、前記第1側面での厚さが、前記実装面の中心に向かう先端部の厚さよりも大であり、前記階段形状の1つの段差は前記陰極層の実装側の面と前記陽極リード線の外周面との最短距離よりも大であり、前記第1側面は切断面と陽極端子の一部に設けられためっき面とからなり、前記陰極端子は部品外形面のうち実装面および前記陽極リード線とは逆側の第2側面のそれぞれ一部分において露出するとともに、前記実装面と前記第2側面との境界を横切って連続する露出面を有し、前記外装樹脂内部では、前記陰極端子は2段の階段形状を有し、前記第2側面での厚さが、前記実装面の中心側の先端部の厚さよりも大であり、前記階段形状の1つの段差は前記陰極層の実装側の面と前記陽極リード線の外周面との最短距離よりも大であり、前記第2側面は切断面と陰極端子の一部に設けられためっき面とからなり、前記第1側面および第2側面のめっき面は実装面に隣接するとともに、前記外装樹脂と前記めっき面を隔離する前記陽極端子及び陰極端子の切断面は、先端部が実装面に達するコ字形の帯状となって配設されたことを特徴とする
前記陽極端子と前記陰極端子の一部にはAg、Au、Cu、Pd、Snの少なくとも1つを含む膜が形成されるとよい。
前記陰極層と前記陰極端子の接続にはAgを含む導電性接着剤が用いられるとよい。
本発明によれば、切断によってチップを得た後で、めっき処理を施す必要がないので、めっき後の製品整列に伴うコストの増加を回避できる。さらに、めっき処理中のめっき液の製品への悪影響を避けることができる。また、本発明のリードフレームは、めっき処理された、凹部を有するので、切断後のチップのめっき処理を不要とすることができる。
すなわち、本発明によれば、生産性および信頼性に優れ、めっき処理されたフィレット面を有するチップ型固体電解コンデンサを提供することができる。
次に、発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明のチップ型固体電解コンデンサを示し、図1(a)は陽極側の側面図、図1(b)は正面からの内部透視図、図1(c)は陰極側の側面図である。11はコンデンサ素子、12は陽極リード線、13は下面電極型の陽極端子、14は下面電極型の陰極端子、15aは陽極側のめっき処理されたフィレット面であり、15bは陰極側のめっき処理されたフィレット面であり、16は略コ字形の陽極端子切断面、17は絶縁樹脂、18は陰極端子切断面、19は外装樹脂、20は導電性接着剤である。
図3は、本発明のチップ型固体電解コンデンサを示す、下方からの斜視図である。陽極端子基板実装面31、陰極端子基板実装面32、および陽極側のフィレット面15aには、めっきが施されている。なお、図示はしないが、陰極側のフィレット面にもめっきが施されている。この構造によって、チップを基板に実装するときの姿勢が安定に保たれる。
次に、本発明のチップ型固体電解コンデンサを製造工程に沿って説明する。まず、公知の技術によってコンデンサ素子を作製する。並行して、本発明のチップ型固体電解コンデンサの製造工程で用いるリードフレームを作製する。図4は、本発明のリードフレームの一部を示す平面図であり、41は陽極端子形成部、42は陰極端子形成部、43aおよび43bは凹部の形成部である。図5は、陽極端子形成部51と陰極端子形成部52を成形加工した状態を示す斜視図である。53aおよび53bは直方体状の空間部である凹部である。その凹部について、図6に基づいて説明する。図6(a)は第1型の凹部を示す断面図である。図6(a)においては、61aは凹部であり、金型を用いた、プレスによるエンボス加工と同様に形成される。そして、リードフレーム全面もしくは凹部を含む陽極端子形成部と陰極端子形成部にめっき処理を施す。このめっき膜には、Ag、Au、Cu、Pd、Snの少なくとも1つを金属膜を用いる。また、図6(b)に第2型の凹部として断面図で示すように凹部61bは端子の先端部に近い側を深くして、一方の遠い側を浅くしてもよい。
このように作製したリードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成形した状態を図2に内部透視図で示す。21はリードフレームの陽極端子形成部、22はリードフレームの陰極端子形成部を示す。また、外装樹脂19とリードフレームを切断面23aおよび23bにおいて切断するとき、凹部24a、24bは分離されてフィレット面15a、15bとなる。
ここで、本発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法について、図8を参照して、整理する。S81は平面状のリードフレームに陽極溶接部のつぶし加工および凹部を形成する加工工程であり、S82は、めっき処理工程であり、S83はコンデンサ素子の接合固定の工程、S84は外装樹脂モールド成形の工程、S85はリードフレームと外装樹脂の切断工程である。このような工程を経て、本発明のチップ型固体電解コンデンサが得られる。
次に、本発明の実施例を挙げて、さらに説明する。弁作用金属としてタンタルを用いた場合を記す。タンタル線のまわりに、タンタル粉末をプレス機で成型し、高真空・高温度で焼結する。次に、タンタル金属粉末の表面にTaの酸化被膜を形成する。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解して、MnOを形成し、引き続き、グラファイトおよびAgによる陰極層を形成して、コンデンサ素子を得る。なお、陰極層のMnOに換えて、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性高分子を用いると、低ESRを得るのが容易になる。また、弁作用金属として、タンタルの他に、ニオブ、アルミニウム、チタンなどを用いることができる。
次に、リードフレームの作製について説明する。本発明のリードフレームとしては、図4に示すような平板状のリードフレームを作製する。次に、凹部の形成部43aおよび43bには、紙面の下方から凹部を作製する。さらに、コンデンサ素子の陽極リード線との接合部、およびコンデンサ素子の陰極層との接続部のつぶし加工を行い、図5のような、コンデンサ素子との接続部を形成する。なお、つぶし加工によって得られる形状は、2段の階段形状を有し、製品となったときの側面での厚さが、実装面の中心に向かう先端部の厚さよりも大であり、階段形状の1つの段差は前記陰極層の実装側の面と前記陽極リード線の外周面との最短距離よりも大となる形状である。
ここで、本発明のリードフレームに特徴的な凹部について、さらに説明する。本実施例1の凹部の形状は図7(a)のとおり直方体であり、その断面形状は図6(a)のとおり四角形状である。なお、図7(a)〜図7(d)においては、基板実装面を上に向けて斜視図で描いた。リードフレームの材質には、42合金(42%Ni−58%Fe合金)を用い、平板状のリードフレームに金型切断加工を行い、図6(a)または図7(a)のような凹部61aまたは凹部71を形成した。また、リードフレームへのコンデンサ素子の接合について、陽極側については、コンデンサ素子の陰極層と接近する陽極端子部分には絶縁性樹脂17を塗布した後、陽極リード線とレーザ溶接により接続して、陰極側については、Agを含む導電性接着剤20により接続した。次いで、外装樹脂をトランスファーモールドにより成形した後、ダイシングソーにより、製品側面となる二面を切断して、本実施例1のチップ型固体電解コンデンサを得た。
次に、本発明の実施例2を説明する。本実施例2においては、凹部として、図6(b)の形状を用いた。他は実施例1と同様である。
本実施例2の凹部は図6(b)に示すように、凹部61bの端子の先端部に近い側を深くして、一方の遠い側を浅くし、その部分がめっき処理されて、フィレット面となる。
本実施例3においては、凹部として、図7(b)〜図7(d)の形状を用いた。他は実施例1と同様である。
本実施例3の凹部の第1の形状は、図7(b)に凹部72として斜視図で示すように三角形の空間を有している。端子先端に近い断面がめっき後にフィレット面となる。
また、本実施例3の凹部の第2の形状は、図7(c)に凹部73として斜視図で示すように台形状の空間を有している。端子先端に近い断面がめっき後にフィレット面となる。
さらに、本実施例3の凹部の第3の形状は、図7(d)に凹部74として斜視図で示すように円または楕円の弧状の部分と直線部分とからなる形状の空間を有している。端子先端に近い断面がめっき後にフィレット面となる。
このように実施例2および3においては、凹部の形状が異なっているが、リードフレーム合金の弾性的および塑性的性質、リードフレームの厚さ、必要なフィレット面の寸法などによって適切なものを使用するのがよい。
本発明のチップ型固体電解コンデンサを示す図。図1(a)は陽極側の側面図、図1(b)は正面からの内部透視図、図1(c)は陰極側の側面図。 本発明のリードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成形した状態を示す内部透視図。 本発明のチップ型固体電解コンデンサの外形を示す、下方からの斜視図。 本発明のリードフレームを示す平面図。 本発明のリードフレームの陽極端子形成部および陰極端子形成部を示す斜視図。 本発明のリードフレームにおける凹部を示す断面図。図6(a)は第1型の凹部を示す断面図、図6(b)は第2型の凹部を示す断面図。 実施例の凹部を示す斜視図。図7(a)は四角形状の凹部に示す斜視図、図7(b)は三角形状の凹部を示す斜視図、図7(c)は台形状の凹部を示す斜視図、図7(d)は弧状部分と直線部分からなる形状の凹部を示す斜視図。 本発明の工程フロー図。 従来のチップ型固体電解コンデンサを示す図。図9(a)は陽極側の側面図、図9(b)は正面からの内部透視図、図9(c)は陰極側の側面図。 従来のリードフレームにコンデンサ素子を接続して、外装樹脂によりモールド成形した状態を示す内部透視図。 従来の工程フロー図。
符号の説明
11、91 コンデンサ素子
12、92 陽極リード線
13、93 陽極端子
14、94 陰極端子
15a、15b、96、98 フィレット面
16 陽極端子切断面
17、97 絶縁樹脂
18 陰極端子切断面
19、99 外装樹脂
20、100 導電性接着剤
21、41、51、101 陽極端子形成部
22、42、52、102 陰極端子形成部
23a、23b、103a、103b 切断面
24a、24b、53a、53b、61a、61b、71、72、73、74 凹部
31 陽極端子基板実装面
32 陰極端子基板実装面
43a、43b 凹部の形成部

Claims (3)

  1. 陽極リード線が導出されたコンデンサ素子と、前記陽極リード線に接続された陽極端子と、前記コンデンサ素子の陰極層に接続された陰極端子と、前記陽極端子の一部および前記陰極端子の一部を実装面に現れる形状が同形となるように露出させて前記コンデンサ素子を被覆した絶縁性の外装樹脂とを備えるチップ型固体電解コンデンサであって、前記陽極端子は部品外形面のうち実装面および前記陽極リード線側の第1側面のそれぞれ一部分において露出するとともに、前記実装面と前記第1側面との境界を横切って連続する露出面を有し、前記外装樹脂の内部では、前記陽極端子は2段の階段形状を有し、前記第1側面での厚さが、前記実装面の中心に向かう先端部の厚さよりも大であり、前記階段形状の1つの段差は前記陰極層の実装側の面と前記陽極リード線の外周面との最短距離よりも大であり、前記第1側面は切断面と陽極端子の一部に設けられためっき面とからなり、前記陰極端子は部品外形面のうち実装面および前記陽極リード線とは逆側の第2側面のそれぞれ一部分において露出するとともに、前記実装面と前記第2側面との境界を横切って連続する露出面を有し、前記外装樹脂内部では、前記陰極端子は2段の階段形状を有し、前記第2側面での厚さが、前記実装面の中心側の先端部の厚さよりも大であり、前記階段形状の1つの段差は前記陰極層の実装側の面と前記陽極リード線の外周面との最短距離よりも大であり、前記第2側面は切断面と陰極端子の一部に設けられためっき面とからなり、前記第1側面および第2側面のめっき面は実装面に隣接するとともに、前記外装樹脂と前記めっき面を隔離する前記陽極端子及び陰極端子の切断面は、先端部が実装面に達するコ字形の帯状となって配設されたことを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。
  2. 前記陽極端子と前記陰極端子の一部にはAg、Au、Cu、Pd、Snの少なくとも1つを含む膜が形成されたことを特徴とする請求項記載のチップ型固体電解コンデンサ。
  3. 前記陰極層と前記陰極端子の接続にはAgを含む導電性接着剤が用いられたことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のチップ型固体電解コンデンサ。
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