JP4010448B2 - 固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，タンタル又はニオブ等の弁作用金属によるコンデンサ素子を使用した固体電解コンデンサのうち，温度及び過電流のいずれか一方又は両方に対して溶断するヒューズ線を備えた固体電解コンデンサにおいて，前記ヒューズ線を前記コンデンサ素子に対して接続する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に，この種の固体電解コンデンサは，図１に示すように，コンデンサ素子１を，例えば，タンタル等の弁作用金属の粉末を多孔質に焼結等して成るチップ体１ａ，このチップ体１ａの一端面から突出する陽極棒１ｂ，及び前記チップ体１ａの外周面に形成した陰極膜１ｃによって構成し，このコンデンサ素子１を，陽極リード端子２と陰極リード端子３との間に，当該コンデンサ素子１における陽極棒１ｂを陽極リード端子２に対して固着するように配設し，このコンデンサ素子１における陰極膜１ｃと前記陰極リード端子３との間を，半田ワイヤ等のヒューズ線４にて電気的に接続したのち，これらの全体を，合成樹脂製のパッケージ体５にて密封するという構成にしている。
【０００３】
なお，この図１において，符号６は，前記ヒューズ線４を被覆し，この溶断を可能にするための弾性樹脂を示す。また，前記両リード端子２，３のうちパッケージ体５より突出する部分は，パッケージ体５の下面側に折り曲げられている。
【０００４】
ところで，先行技術としての特開平５−３２６６０２号公報，特開平６−２０８９１号公報，特開平６−４５２０８号公報及び特開平７−２５４５３２号公報は，前記した安全ヒューズを備えた固体電解コンデンサにおいて，コンデンサ素子１と陰極リード端子３との間を，半田ワイヤ等のヒューズ線４にて電気的に接続するに際して，以下に述べるようなワイヤボンディングによるヒューズ線の接続方法を提案している。
【０００５】
すなわち，この先行技術は，先ず，キャビラリツールに挿通したヒューズ線の下端にボール部４ａを形成し，このボール部４ａを，前記キャビラリツールの下降動にて陰極リード端子３の上面に対して潰し変形しながら押圧することにより，ヒューズ線が陰極リード端子から立ち上がるように接合し，次いで，前記キャビラリツールを一旦上昇動したのち，前記陰極リード端子から立ち上がるヒューズ線のうちキャビラリツールに近い部分を加熱にて溶断すると同時に，この溶断したヒューズ線のうちキャビラリツール側におけるヒューズ線の下端にボール部４ａを，陰極リード端子３に接合したヒューズ線４の先端（上端）にボール部４ｂを各々形成し，次いで，陰極リード端子３に接合したヒューズ線４のうち先端の部分（ヒューズ線のうち陰極リード端子に対して接合した基端の部分を除く部分）を，コンデンサ素子１の方向に曲げ加工したのち，このヒューズ線４の先端におけるボール部４ｂを，コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける上面の陰極膜１ｃに対してボンディングツールにて潰し変形しながら押圧することによって接合するという方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，前記固体電解コンデンサのコンデンサ素子１におけるチップ体１ａは，多孔質等のように可成り脆い性質であることにより，このチップ体１ａの表面に形成されている陰極膜１ｃに対して前記ヒューズ線４の先端を接合する場合に，前記先行技術のように，前記ヒューズ線４の先端にボール部４ｂを形成し，このボール部４ｂを陰極膜１ｃに対してボンディングツールによる押圧にて接合することは，前記コンデンサ素子１におけるチップ体１ａに対して大きいストレスが作用することになる。
【０００７】
従って，先行技術によるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法においては，前記ヒューズ線４の陰極膜１ｃに対する接合の確実性を向上するためにボンディングツールによる押圧力を高くすることは，前記チップ体１ａ及び陰極膜１ｃに対するストレスが大きくなり，この部分に欠け及び／又は亀裂等が発生することになるから，不良品の発生率が高くなり，また，不良品の発生率を低くするために，ボンディングツールによる押圧力を低くすることは，ヒューズ線４の陰極膜１ｃに対する接合の確実性が低くなるという問題があった。
【０００８】
また，前記した各公報のうち特開平６−２０８９１号公報には，陰極リード端子３に対して立ち上がるように接合したヒューズ線４を，コンデンサ素子１の方向に曲げ加工し，このヒューズ線４の先端を，コンデンサ素子１における陰極膜１ｃに対して導電性ペーストにて接合することも提案している。
【０００９】
この導電性ペーストによる接合方法は，陰極リード端子に対して接合したヒューズ線の先端をコンデンサ素子における陰極膜に対して押圧・接合するときにおいて，前記コンデンサ素子に対してストレスが掛かるのを確実に回避することができる。
【００１０】
しかし，その反面，導電性ペーストによる接合において，その接合に所定の接合強度を確保するには，陰極リード端子に対して立ち上がるように接合したヒューズ線をコンデンサ素子の方向に曲げ加工するとき，その先端をコンデンサ素子の陰極膜に対して接触させるか，或いは，極めて近接することが必要であり，このように，ヒューズ線を，その先端がコンデンサ素子のチップ体における陰極膜に対して接触するか，或いは，極めて近接するようにコンデンサ素子の方向に曲げ加工するときにおいて，この曲げ加工を行うためのベンドバー等の工具が，ヒューズ線の先端をコンデンサ素子のチップ体における陰極膜に対して接触するか，或いは，極めて近接することのために，前記コンデンサ素子に対して接触することが多発し，コンデンサ素子にストレスを及ぼすおそれが増大するから，前記ヒューズ線をコンデンサ素子の方向に曲げ加工するときにおいて，コンデンサ素子におけるチップ体及び陰極膜に欠け及び／又は亀裂等が発生することが大きくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は，ヒューズ線をコンデンサ素子における陰極膜に対して導電性ペーストにて接合する場合に発生する前記の問題を解消することを解消した接続方法を提供することを技術的課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は，
「金属製のリードフレームにおける陽極リード端子にコンデンサ素子における陽極棒を固着する工程，及び前記リードフレームにおける陰極リード端子にヒューズ線の一端を接続する工程を備え，
次いで，前記コンデンサ素子における陰極膜の表面に導電性ペーストを塗布する工程を備えるとともに，前記リードフレームフレームを，その弾性に抗して前記コンデンサ素子のチップ体と前記ヒューズ線のうち先端の部分とが相対的に離れるように弾性変形してこの弾性変形の状態を保持する工程を備え，
次いで，前記リードフレームの弾性変形を保持した状態のままで，前記ヒューズ線のうち先端の部分を，前記コンデンサ素子における陰極膜の表面のうち予め塗布されている前記導電性ペーストの方向に曲げ加工する工程を備え，
次いで，前記リードフレームの弾性変形を保持する状態を解除したのち，前記導電性ペーストをキュアする工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【００１３】
また，本発明の請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記陰極リード端子に接合したヒューズ線を曲げ加工する工程の前に，前記ヒューズ線の先端にボール部を形成する工程を備えている。」
ことを特徴としている。
【００１４】
更にまた，本発明の請求項３は，
「前記請求項１の記載において，前記陰極リード端子に接合したヒューズ線を曲げ加工する工程の前に，前記ヒューズ線の先端にボール部を形成する工程と，このボール部を円盤状に潰し変形する工程とを備えている。」
ことを特徴としている。
【００１５】
なお，前記したリードフレームの弾性変形には，
(i)．請求項４にしたように，前記リードフレームのうち陰極リード端子をその弾性に抗して湾曲する場合。
(ii)．請求項５に記載したように，前記リードフレームのうち陽極リード端子をその弾性に抗して湾曲する場合。
(iii)．請求項６に記載したように，前記陽極リード端子及び陰極リード端子の両方を互いに逆方向に湾曲する場合。
とが存在する。
【００１６】
【発明の作用・効果】
前記したように，前記リードフレームフレームをその弾性に抗して前記コンデンサ素子のチップ体と前記ヒューズ線のうち先端の部分とが相対的に離れるように弾性変形し，この弾性変形の状態を保持したままで，前記陰極リード端子に対して接合されているヒューズ線をコンデンサ素子における陰極膜の表面のうち予め塗布されている導電性ペーストの方向に曲げ加工したのち，前記弾性変形の状態を解除することにより，前記コンデンサ素子と前記ヒューズ線のうち先端の部分とは，弾性変形の解除に伴う復元弾性力により互いに元の状態に復帰することになるから，前記曲げ加工したヒューズ線の先端は，コンデンサ素子における陰極膜の表面に対して接触するか，或いは，極めて近接することになるのである。
【００１７】
これにより，陰極リード端子に接合したヒューズ線を，その先端がコンデンサ素子における陰極膜の表面に対して接触又は極めて近接するように曲げ加工することを，前記弾性変形した分だけコンデンサ素子から遠ざけた位置において行うことができて，前記曲げ加工するためのベンドバー等の工具がコンデンサ素子に対して接触するおそれを大幅に少なくできるから，前記陰極リード端子に対して接合したヒューズ線の曲げ加工に際しての不良品の発生率を確実に低減できる。
【００１８】
この場合において，請求項２に記載したように，ヒューズ線の先端にボール部を形成することにより，導電性ペーストによる接着面積を増大できるから，接合強度の向上を図ることができる。
【００１９】
また，請求項３に記載したように，ヒューズ線の先端にボール部を形成し，このボール部を円盤状に潰し変形することにより，更なる接着面積を増大，ひいては，更なる接合強度の向上を図ることができる。
【００２０】
そして，前記したように，コンデンサ素子のチップ体とヒューズ線のうち先端の部分とが相対的に離れるようにする弾性変形を，請求項４に記載したように，陰極リード端子を湾曲することによって行うか，或いは，請求項５に記載したように，陽極リード端子を湾曲することによって行うことにより，互いに対を成す両リード端子のうちいずれか一方のリード端子をその弾性に抗して湾曲変形することのみで良いから，前記弾性変形するための構造を簡単化することができる利点がある。
【００２１】
これに対し，前記した弾性変形を，請求項６に記載したように，陽極リード端子及び陰極リード端子の両方を互いに逆方向に湾曲することにした場合には，弾性変形するための構造が複雑化するが，その反面，前記弾性変形を，両リード端子に分散できるので，前記コンデンサ素子のチップ体とヒューズ線のうち先端の部分とを相対的に離す距離を，両リード端子の弾性限界を越えての永久変形を招来することなく，大きくすることができるから，不良品の発生を更に低減できる利点がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２３】
図２〜図１１は，第１の実施の形態を示す。
【００２４】
この図２において，符号１は，コンデンサ素子を示す，このコンデンサ素子１は，前記図１の場合と同様に，タンタル等の弁作用金属の粉末を多孔質に焼結等して成るチップ体１ａ，このチップ体１ａの一端面から突出する陽極棒１ｂ，及び前記チップ体１ａの外周面に形成した陰極膜１ｃを備えている。
【００２５】
また，符号１０は，金属板製のリードフレームを示し，このリードフレーム１０は，長手方向に延びる左右一対のサイドフレーム１０ａ，１０ｂの相互間を長手方向に適宜間隔で配設したセクションバー１０ｃにて一体的に連結したものに構成され，前記両サイドフレーム１０ａ，１０ｂの一方のサイドフレーム１０ａには，前記各セクションバー１０ｃの間の部位に陽極リード端子２が一体的に設けられ，また，他方のサイドフレーム１０ｂには，前記各セクションバー１０ｃの間の部位に陰極リード端子３が一体的に設けられている。
【００２６】
そして，前記コンデンサ素子１を，図３に示すように，前記リードフレーム１０において対を成す陽極リード端子２と陰極リード端子３との間に，陽極棒１ｂを陽極リード端子２の方向に向けて供給したのち，この陽極棒１ｂを陽極リード端子２に対して溶接等にて固着する。
【００２７】
次いで，図４に示すように，ワイヤボンディング用のキャビラリツール１１に，ヒューズ線４を構成する半田ワイヤ４′を挿通して，この半田ワイヤ４′の下端に形成したボール部４ａを，前記キャビラリツール１１に下降動にて前記陰極リード端子３の上面に対して潰し変形しながら押圧することにより，前記半田ワイヤ４′における一端を陰極リード端子３に対して立ち上がるように接合したのち，前記キャビラリツール１１を一旦上昇動する。
【００２８】
次いで，前記陰極リード端子３から立ち上がる半田ワイヤ４′のうちキャビラリツール１１に近い部分を，図５に示すように，ノズル１２から噴出する水素火炎トーチ等による加熱にて溶融することにより，陰極リード端子３に接合されたヒューズ線４を，キャピラリツール１１側の半田ワイヤ４′より切断すると同時に，キャビラリツール側における半田ワイヤ４′の下端にボール部４ａを，陰極リード端子３に一端を接合したヒューズ線４の先端（上端）にボール部４ｂを各々形成する。
【００２９】
次いで，陰極リード端子３に接合したヒューズ線４の先端におけるボール部４ｂを，図６及び図７に示すように，一対のパンチ１３ａ，１３ｂによる挟み付けにて，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａの上面と平行な平面を有する円盤状に潰し変形する。
【００３０】
次いで，図８に示すように，前記リードフレーム１０における両サイドフレーム１０ａ，１０ｂを不動に支持した状態で，陰極リード端子３を，下面側からのプッシュ体１４の突き上げ上昇動にて当該陰極リード端子３における弾性に抗して上向きに湾曲するように弾性変形することにより，前記ヒューズ線４のうち先端の部分（ヒューズ線のうち陰極リード端子に対して接合した基端の部分を除く部分）を，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける表面の陰極膜１ｃより離すように，換言すると遠ざけるようにする。
【００３１】
次いで，このように弾性変形した状態を保持したままで，前記陰極リード端子３の上面におけるヒューズ線４のうち先端の部分を，図９に示すように，ベンドバー１５の前進動により，前記コンデンサ素子１の方向に曲げ加工する。
【００３２】
前記ヒューズ線４のうち先端の部分における曲げ加工に際しては，これに先立って，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける陰極膜１ｃの表面のうち前記ヒューズ線４の先端におけるボール部４ｂが接触又は近接する部分に，予め，導電性ペースト１６を，ディスペンサー（図示せず）からの滴下等にて塗布しておくのである。
【００３３】
そして，前記陰極リード端子３を弾性変形した状態に保持することを，前記プッシュ体１４の下降動にて解除することにより，この陰極リード端子３は，図１０に示すように，その弾性力にて元の位置まで復帰するから，前記のように曲げ加工したヒューズ線４の先端，つまり，円盤状に潰し変形したボール部４ｂは，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける陰極膜１ｃの表面に対して接触するか，或いは，又は極めて近接することになるのである。
【００３４】
これにより，陰極リード端子３に接合したヒューズ線４を，その先端，つまり，円盤状に潰し変形したボール部４ｂがコンデンサ素子１のチップ体１ａにおける陰極膜１ｃの表面に対して接触又は極めて近接するように曲げ加工することを，前記弾性変位した分だけコンデンサ素子１から離れた位置，換言すると遠ざけた位置において行うことができるから，前記曲げ加工するための工具，つまり，ベンドバー１５がコンデンサ素子１に対して接触するおそれを大幅に少なくできるのである。
【００３５】
そして，これらの工程を経たあと，加熱炉において前記導電性ペースト１６をキュアする工程を経ることにより，前記ヒューズ線４をコンデンサ素子１に対して接続することができる。
なお，これらの各工程に次いで，前記ヒューズ線４を弾性樹脂６にて被覆する工程，パッケージ体５にて密封する工程，及び，両リード端子２，３をリードフレーム１０から切り離したのちパッケージ体５の下面側に折り曲げる等の工程を経て，図１１に示すような構成の固体電解コンデンサの完成品にする。
【００３６】
次に，図１２は，第２の実施の形態を示す。
【００３７】
この第２の実施の形態は，前記第１の実施の形態のように陰極リード端子３をその弾性に抗して下向きに湾曲変形することに代えて，陽極リード端子２を，プッシュ体１６の下降動にて，当該陽極リード端子２における弾性に抗して上向きに湾曲するように弾性変形することにより，前記ヒューズ線４のうち先端の部分（ヒューズ線のうち陰極リード端子に対して接合した基端の部分を除く部分）を，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける表面の陰極膜１ｃより離すように，換言すると遠ざけるようにしたものである。その他は，前記第１の実施の形態と同じである。
【００３８】
この場合においても，前記と同様に，陰極リード端子３に接合したヒューズ線４を，その先端，つまり，円盤状に潰し変形したボール部４ｂがコンデンサ素子１のチップ体１ａにおける表面の陰極膜１ｃに対して接触又は極めて近接するように曲げ加工することを，前記弾性変位した分だけコンデンサ素子１から離れた位置，換言すると遠ざけた位置において行うことができるから，前記曲げ加工するための工具，つまり，ベンドバー１５がコンデンサ素子１に対して接触するおそれを大幅に少なくできるのである。
【００３９】
勿論，前記第１の実施の形態と第２の実施の形態との両方を組み合わせ，すなわち，陽極リード端子２を下向きに湾曲変形すると共に，陰極リード端子を上向きに湾曲変形するというように，両リード端子２，３を互いに逆方向に湾曲することによって，前記ヒューズ線４のうち先端の部分を，前記コンデンサ素子１のチップ体１ａにおける表面の陰極膜１ｃより離すように，換言すると遠ざけるようにしても良いことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ヒューズ線を備えた固体電解コンデンサの縦断正面図である。
【図２】 第１の実施の形態においてコンデンサ素子及びリードフレームを示す斜視図である。
【図３】 第１の実施の形態においてコンデンサ素子をリードフレームに供給した状態を示す斜視図である。
【図４】 第１の実施の形態においてリードフレームの陰極リード端子に半田ワイヤを接合した状態を示す斜視図である。
【図５】 第１の実施の形態において前記半田ワイヤからヒューズ線を切断した状態を示す斜視図である。
【図６】 第１の実施の形態において前記ヒューズ線の先端を潰し変形している状態を示す斜視図である。
【図７】 図６のVII −VII 視断面図である。
【図８】 第１の実施の形態において前記陰極リード端子を湾曲変形した状態を示す図である。
【図９】 第１の実施の形態においてヒューズ線を曲げ加工した状態を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態において前記陰極リード端子の湾曲変形を解除した状態を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態による固体電解コンデンサの縦断正面図である。
【図１２】第２の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
１ａ チップ体
１ｂ 陽極棒
１ｃ 陰極膜
２ 陽極リード端子
３ 陰極リード端子
４ ヒューズ線
４ａ，４ｂ ボール部
５ パッケージ体
１６ 導電性ペースト

Claims (6)

1. 金属製のリードフレームにおける陽極リード端子にコンデンサ素子における陽極棒を固着する工程，及び前記リードフレームにおける陰極リード端子にヒューズ線の一端を接続する工程を備え，
   次いで，前記コンデンサ素子における陰極膜の表面に導電性ペーストを塗布する工程を備えるとともに，前記リードフレームを，その弾性に抗して前記コンデンサ素子のチップ体と前記ヒューズ線のうち先端の部分とが相対的に離れるように弾性変形してこの弾性変形の状態を保持する工程を備え，
   次いで，前記リードフレームの弾性変形を保持した状態のままで，前記ヒューズ線のうち先端の部分を，前記コンデンサ素子における陰極膜の表面のうち予め塗布されている前記導電性ペーストの方向に曲げ加工する工程を備え，
   次いで，前記リードフレームの弾性変形を保持する状態を解除したのち，前記導電性ペーストをキュアする工程を備えていることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。
2. 前記請求項１の記載において，前記陰極リード端子に接合したヒューズ線を曲げ加工する工程の前に，前記ヒューズ線の先端にボール部を形成する工程を備えていることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。
3. 前記請求項１の記載において，前記陰極リード端子に接合したヒューズ線を曲げ加工する工程の前に，前記ヒューズ線の先端にボール部を形成する工程と，このボール部を円盤状に潰し変形する工程とを備えていることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。
4. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記弾性変形が，前記リードフレームのうち陰極リード端子をその弾性に抗して湾曲する弾性変形であることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。
5. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記弾性変形が，前記リードフレームのうち陽極リード端子をその弾性に抗して湾曲する弾性変形であることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。
6. 前記請求項１〜３のいずれかの記載において，前記弾性変形が，前記陽極リード端子及び陰極リード端子の両方を互いに逆方向に湾曲する弾性変形であることを特徴とする固体電解コンデンサにおけるコンデンサ素子に対するヒューズ線の接続方法。

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