JP4539948B2 - コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、コンデンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサとしては、たとえば図１５に示したようにコンデンサ素子９０を樹脂パッケージ９１内に封止したものがある。樹脂パッケージ９１内には、外部接続用電極９２，９３の一部が封止されている。外部接続用電極９２，９３の残りの部分は、樹脂パッケージ９１から延出している。外部接続用電極９２はコンデンサ素子９０の表面に形成された内部電極９０ａと接続されており、外部接続用電極９３はコンデンサ素子９０から延出する内部電極９０ｂと接続されている。外部接続用電極９３と内部電極９０ｂとは、たとえば抵抗溶接や熱圧着により接続されている。
【０００３】
コンデンサ素子９０は、多孔質焼結体の各孔内に、たとえば誘電体層および固体電解質層を形成した上で、その表面に陰極としての金属層（内部電極９０ａ）を形成したものである。多孔質焼結体には、陽極ワイヤ（内部電極９０ｂ）が埋設されている。陽極ワイヤは、たとえば固体電解質層を形成する前に、多孔質焼結体に埋設される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体電解質層の形成工程には加熱処理が含まれているが、固体電解質層の形成前に多孔質焼結体に対して陽極ワイヤを埋設しておけば、加熱処理によって陽極ワイヤの表面が酸化してしまう。また、多孔質焼結体は、粉体を圧縮成形した後にこれを焼結することにより形成されるが、この焼結前に陽極ワイヤを埋設していれば、焼結の際に陽極ワイヤが酸化してしまう。このため、外部接続用電極９３と内部電極９０ｂとの間を接続する際には、これらの電極９０ｂ，９３の間に酸化膜が介在することとなる。したがって、接続部分にエネルギを供給したとしても、酸化膜によって電極９０ｂ，９３間の相溶や原子拡散、ひいては合金化が阻害される。その結果、エネルギ供給後においては、これらの電極９０ｂ，９３の界面に酸化物層が存在し、あるいは電極９０ｂ，９３間の接続部分に酸化物が混在した合金層が形成され、電極９０ｂ，９３間の接続強度が低くなってしまう。
【０００５】
このような不具合を解消するために、陽極ワイヤの酸化膜をサンドブラストで除去したり、陽極ワイヤに切れ目を入れて酸化膜の一部を除去する方法が考えられている。しかしながら、このような機械的処理は、コンデンサ素子が小型化するにつれて困難となってきている。また、機械的処理では、陽極ワイヤひいては陽極ワイヤが焼結体に埋設されている部分に大きな負荷が作用して陽極ワイヤと焼結体との界面が剥離して電気的特性が劣化してしまいかねず、また陽極ワイヤが切断しかねない。とくに、コンデンサ素子が小型化すれば、界面での剥離が生じやすくなり、コンデンサ素子の小型化に伴って陽極ワイヤを細くすれば、陽極ワイヤが切断しやすくなる。
【０００６】
本願発明は、このような事情のもとに考えだされたものであって、コンデンサ素子の小型化に対応でき、しかもコンデンサ素子ひいてはコンデンサの電気的特性の劣化を抑制しつつも、外部接続用電極とコンデンサ素子の内部電極との間を十分な強度をもって接続することをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
本願発明では、上記した課題を解決すべく、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明により提供されるコンデンサの製造方法は、内部電極が形成されたコンデンサ素子と、上記内部電極に導通接続された外部接続用電極と、を備えたコンデンサを製造する方法であって、上記内部電極の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、このレーザ光照射工程後において、上記内部電極と上記外部接続用電極となるべき電極用導体との間を接続する電極接続工程と、を含み、上記内部電極は、上記コンデンサ素子本体からその一部が棒状に突出し、かつ当該突出部分は導体の表面に酸化膜が形成されたものであり、上記レーザ光照射工程は、上記内部電極の上記突出部分の一側面の酸化膜を除去して導体表面を露出させ、上記導体側面を露出させた一側面と反対側の側面の酸化膜を残存させるように上記酸化膜の一部を除去する工程であるとともに、上記電極接続工程は、上記電極用導体に上記内部電極の上記導体表面露出部を接触させ、上記反対側の側面に溶接電極を接触させた状態において、抵抗溶接法によって行うことを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
上記構成においては、内部電極に供給された電流は、コンデンサ素子の内部と、電極用導体とに供給されうる。この場合、内部電極における電極用導体と接触する部分の酸化膜のみが除去されているので、抵抗の大きな酸化膜には電流が流れにくく、酸化膜が除去された部分を介して電極用導体に対して相対的に大きな電流が流れる。その結果、少ない電力供給により電極間の接続を行うことができるようになる。一方、コンデンサ素子内部への電流供給量を小さくできるので、コンデンサ素子が損傷してしまうことを抑制することもできる。
【００１４】
また、上述したように、コンデンサ素子の形成過程においては、内部電極（たとえば陽極ワイヤ）の表面に酸化膜が形成されることがあるが、このときに形成される酸化膜の形成の程度（たとえば厚み）は個々のコンデンサ素子毎に一定であるわけではなく、バラツキがある。したがって、内部電極の表面に酸化膜が存在する条件下では、電極接続時に電極用導体に供給される電流にバラツキが生じる。これにより、コンデンサ毎に内部電極と電極用導体との間の接続強度にバラツキが生じる。このようなバラツキは、内部電極に残される酸化膜が少ないほどより顕著に表れる。このため、本願発明のように、酸化膜の除去部分にのみ電極用導体を接触させて抵抗溶接を行えば、接続強度のバラツキを抑制できる。
【００１５】
そして、電極用導体との接触部分もしくはこの部分とその近傍部分についてのみ酸化膜を除去するのであれば、レーザ光照射時間が少なくてよく、レーザ光照射工程を効率良く行え、コスト的に有利に内部電極と電極用導体（外部接続用電極）との間を高い強度で接続することができる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本願発明に係る製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図、図２は図１に示したコンデンサにおけるコンデンサ素子の断面図およびその要部（図中において丸で囲んだ部分）の拡大図である。
【００１９】
コンデンサＸは、コンデンサ素子１および外部接続用電極２０，２１を有しており、コンデンサ素子１が樹脂パッケージ３に封止された形態を有している。
【００２０】
外部接続用電極２０，２１は、一部が樹脂パッケージ３内に封止されてインナリード２０ａ，２１ａを構成し、残りの部分が樹脂パッケージ３から延出してアウタリード２０ｂ，２１ｂを構成している。アウタリード２０ｂ，２１ｂは、クランク状に折り曲げられており、その先端部が樹脂パッケージ３の底面３０に沿う水平状とされている。これにより、コンデンサＸが回路基板などに対して面実装可能とされている。
【００２１】
コンデンサ素子１は、たとえば固体電解質コンデンサ素子であり、図２に示したようにコンデンサ素子本体１０から内部電極１１が突出した形態を有している。コンデンサ素子本体１０は、たとえば多孔質焼結体１２の各孔１２ａ内を埋めるようにして誘電体層１３および固体電解質層１４を形成し、多孔質焼結体１２の見かけ表面にバッファ層１５を介して内部電極１６を積層したものである。
【００２２】
多孔質焼結体１２は、たとえばタンタル、アルミニウムあるいはニオブなどの弁作用金属の粉末を直方体状に圧縮成形し、これを高真空状態において焼結することによって形成されている。
【００２３】
誘電体層１３は、文字通り、誘電体として機能するものであり、たとえば多孔質焼結体１２を構成する金属の酸化物により構成されている。この誘電体層１３は、たとえば陽極酸化（化成）処理により形成することができる。
【００２４】
固体電解質層１４は、誘電体層１３を形成した後において残存する多孔質焼結体１２の空洞部分に形成されている。固体電解質層１４は、たとえば多孔質焼結体１２に対する硝酸マンガン溶液の含浸、およびその後の加熱処理により形成される。固体電解質層１４は、多孔質焼結体１２における各孔１２ａ内が完全に埋まるまで行うのが好ましく、そのためには、通常、含浸処理および加熱処理は複数回行われる。
【００２５】
バッファ層１５は、グラファイトなどにより構成されており、固体電解質層１４と内部電極１６との間の接触抵抗が大きい場合に、これらの間の抵抗を小さくする目的で設けられる。たとえば、固体電解質層１４がＭｎＯ2により構成され、内部電極１６が銀などにより構成されている場合などにバッファ層１５が設けられる。そのため、バッファ層１５は必要に応じて設けられる任意のものである。
【００２６】
図１に良く表れているように、内部電極１６は、外部接続用電極２０のインナリード２０ａに対して導電性接着材４０を介して接続されている。この内部電極１６は、たとえば銀メッキなどにより形成することができる。導電性接着材４０としては、銀ペーストやはんだペーストが用いられる。
【００２７】
一方、内部電極１１は、多孔質焼結体１２に金属ワイヤの一端部を埋設して一体化することにより設けられている。この内部電極１１は、たとえば多孔質焼結体１２を構成する金属と同種の金属により棒状に形成されている。内部電極１１は、外部接続用電極２１のインナリード２１ａに対して接続されている。
【００２８】
コンデンサ素子１を製造する過程においては、たとえば圧縮成形体の焼結や固体電解質層１４の形成の際の加熱処理により、内部電極１１の表面が酸化され、内部電極１１の表面に酸化膜１１ａが形成される。この酸化膜１１ａは、後述するレーザ光照射によってその一部が除去されて、導体１１ｂが露出させられ、その露出部分を利用して、内部電極１１が外部接続用電極２１のインナリード２１ａと接続されている。
【００２９】
このようなコンデンサＸは、たとえば次のようにして製造することができる。
【００３０】
図３に示したように、まずコンデンサ素子１の内部電極１１に対してレーザ光照射を行う（レーザ光照射工程）。レーザ光照射は、内部電極１１の表面に形成された酸化膜１１ａを除去して、導体１１ｂを露出させることを目的として行われる（以下、導体１１ｂが露出させられた部分を「露出部１１ｃ」という）。レーザ光照射は、レーザ光発振装置の走査ヘッド５からレーザ光を発振しつつ、図３に矢印で示したように内部電極１１の軸方向に沿って走査ヘッド５を走査させることにより行われる。これにより、たとえば図４（ａ）および（ｂ）に示したように内部電極１１の軸方向に延びるよう露出部１１ｃが形成される。この露出部１１ｃは、後述する電極接続工程において、内部電極１１がリードフレーム６の第２導体片６５と接触させられる部分およびその近傍領域（図１０および図１１参照）に対応している。
【００３１】
レーザ光の照射では、内部電極１１に対しては機械的な負荷（外力）は作用しない。つまり、サンドブラストによる酸化膜の除去や内部電極に切れ目を入れる方法のように、内部電極１１に外力が作用することはない。その結果、レーザ光照射による酸化膜除去においては、コンデンサ素子１における内部電極１１が接続されている部分に負荷が作用せず、当該負荷に起因する電気的特性の劣化も起こらない。しかも、レーザ光照射は、コンデンサ素子１の小型化にともなって内部電極１１が小さくなったとしても、レーザ光のスポット径を小さくすれば、内部電極１１に対して適切にレーザ光を照射することができる。この点から、本願発明はコンデンサ素子１ないしはコンデンサＸの小型化に適応できる技術であるといえる。
【００３２】
レーザ光発振装置としては、公知の種々のレーザ光を使用することができるが、たとえばＹＡＧレーザ光が好ましく使用される。内部電極１１に照射すべきレーザ光の波長は、ＹＡＧレーザ光を用いる場合には、たとえば１０００〜１４００ｎｍとされる。もちろん、照射すべきレーザ光の波長は、目的を達成できる範囲内において適宜選択すればよく、レーザ光の照射時間も同様に適宜選択すればよい。
【００３３】
なお、レーザ光照射工程は、内部電極の表面の粗面化を目的として行うこともできる。つまり、内部電極の表面に酸化膜が形成されていない場合についてもレーザ光の照射を行ってもよいし、酸化膜の除去後においてもさらにレーザ光の照射を行ってもよい。
【００３４】
次いで、コンデンサ素子１の実装工程を行う。この工程は、図７に示したリードフレーム６の状態で行われる。リードフレーム６は、一対のサイドメンバ６０およびこれらのサイドメンバ６０の間を橋渡すようにして設けられた複数のクロスメンバ６１を有している。サイドメンバ６０およびクロスメンバ６１によって囲まれる領域は、仕切りメンバ６２よって区画され、各区画領域がコンデンサ形成領域６３を構成している。クロスメンバ６１からは、隣接する他方のクロスメンバ６１に向けて第１および第２導体片６４，６５が突出形成されている。図８に良く表れているように、第１導体片６４は、先端部６４ａがダウンセットされている。
【００３５】
コンデンサ素子１の実装工程は、図９に示したように導電性接着材７０を用いて行われる。より具体的には、第１導体片６４の先端部６４ａに導電性接着材７０を介在させた上で、先端部６４ａ上にコンデンサ素子本体１０が位置するようにコンデンサ素子１を載置し、導電性接着材７０を硬化ないし固化させることにより行われる。これにより、内部電極１６が第１導体片６４に導通した状態で、コンデンサ素子１が第１導体片６４に実装される。このとき、内部電極１１は、図１０および図１１によく表れているように導体１１ｂが露出する部分が第２導体片６５に接触した状態としておくのが好ましい。導電性接着材７０としては、銀ペーストやはんだペーストなどを用いることができる。
【００３６】
続いて、内部電極１１の接続工程を行なう。この工程は、たとえば図１０および図１１に示したように一対の電極７１，７２を用いた抵抗溶接により行われる。より具体的には、一対の電極７１，７２によって内部電極１１と第２導体片６５とを挟持して第２導体片６５と内部電極１１の露出部分１１ｃとを接触させた状態において、これらの接触部分に電流を供給することにより行われる。
【００３７】
【００３８】
酸化膜１１ａを除去した内部電極１１では、これを第２導体片６５と接触させた上で接続する際には、これらの接触部分での相溶や原子拡散が酸化膜により妨げられることもない。また、導電性接着材を用いて接続する場合においても、導電性接着材と内部電極との間に酸化物が存在することを抑制することができる。
【００３９】
また、図４に示した形態で露出部分１１ｃを形成すれば、次の利点も得られる。すなわち、内部電極１１に供給された電流は、コンデンサ素子１の内部と、第２導体片６５とに供給されうる。この場合、内部電極１１における第２導体片６５と接触する部分の酸化膜１１ａのみが除去されているので、抵抗の大きな酸化膜１１ａには電流が流れにくいため、酸化膜１１ａが除去された部分を介して第２導体片６５に対して相対的に大きな電流が流れる。一方、内部電極１１の酸化膜１１ａが完全に除去されていれば、コンデンサ素子１の内部に供給される電流が相対的に大きくなる。したがって、酸化膜１１ａを除去する領域を大きくすれば、供給された電流のうち、内部電極１１と第２導体片６５との接続に利用される割合が小さくなる。このため、酸化膜１１ａを除去すべき領域を必要最小限にとどめておくことにより、供給電流の利用効率が高くなる。その結果、少ない電力供給により内部電極１１と第２導体片６５との間の接続を行うことができるようになる。また、コンデンサ素子１の内部への電流供給量を小さくできれば、コンデンサ素子１が損傷してしまうことを抑制することもできる。
【００４０】
ところで、内部電極１１の表面に形成される酸化膜１１ａの形成の程度（たとえば厚み）は、個々のコンデンサ素子１毎に一定であるわけではなく、バラツキがある。したがって、内部電極１１の表面に酸化膜１１ａが存在する条件下では、内部電極接続時に第２導体片６５に供給される電流にバラツキが生じる。これにより、コンデンサ素子１毎に内部電極１１と第２導体片６５との間の接続強度にバラツキが生じる。このようなバラツキは、内部電極１１に残される酸化膜１１ａが少ないほどより顕著に表れる。したがって、図４に示したように、酸化膜１１ａの除去量を少なくすれば、接続強度のバラツキを抑制できる。
【００４１】
次いで、樹脂パッケージング工程を行う。この工程は、図１２に示したように上下の金型７３，７４を用いて行われる。上下の金型７３，７４は、型締め状態においてキャビティ７５を形成するものである。樹脂パッケージングに際しては、キャビティ７５内にコンデンサ素子１を収容した状態で、ゲート７６を介してキャビティ７５内に樹脂が充填される。樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。そして、キャビティ７５内に充填された樹脂を硬化または固化させた後に離型することによって、図１３に示したようにコンデンサ素子１が樹脂パッケージ３内に封止された状態となる。
【００４２】
さらに、第１および第２導体片６４，６５を切断した後、樹脂パッケージ３から突出する導体片（外部接続用電極２０，２１（図１参照））を折り曲げることにより、図１に示したようなコンデンサＸが得られる。
【００４３】
本願発明者は、陽極ワイヤの酸化膜をＹＡＧレーザにより除去して導体表面を露出させたものをリードフレームに接続した場合(サンプルＡ〜Ｃ)と、酸化膜を除去しなかったものをリードフレームに接続した場合(サンプルＤ)とで、接続部分における引張強度を比較した。その結果を図１４に示した。なお、各条件におけるサンプル数は１１個とし、引張強度は酸化膜を除去しなかったサンプル群の平均値を１とし、これに対する相対値で示した。
【００４４】
陽極ワイヤにおける酸化膜の除去は、リードフレーム側のみ（サンプルＡ）、リードフレーム側に加えてその反対である上側（サンプルＢ）、上側のみ（サンプルＣ）の３パターンとした。陽極ワイヤとリードフレームとの間の接続は、抵抗溶接により行った。各サンプル毎の溶接条件（通電量、通電時間、使用電極）は同一とした。
【００４５】
図１４から分かるように、酸化膜を除去したサンプルＡ〜Ｃの群は、酸化膜を除去していないサンプルＤの群よりも、引張強度の平均値が大きくなっている。とくに、少なくともリードフレーム側の酸化膜を除去したサンプルＡ，Ｂの群は、引っ張り強度の平均値が大きい。
【００４６】
一方、各サンプルＡ〜Ｄの群の間でのサンプル間の引張強度のバラツキは、酸化膜を除去したサンプルＡ〜Ｃの群のほうが、酸化膜を除去していないサンプルＤの群よりも小さくなっている。とくに、少なくともリードフレーム側の酸化膜を除去したサンプルＡ，Ｂの群は、引張強度のバラツキが小さくなっている。その中でも、リードフレーム側のみ酸化膜を除去したサンプルＡの群は、引張強度のバラツキがとくに小さくなっている。
【００４７】
したがって、レーザにより酸化膜の少なくとも一部を除去すれば、これをリードフレームに接続した場合の引張強度(接続強度)が高くなるとともに、安定した接続強度が得られることが分かる。このような効果をより確実に得るためには、リードフレーム側(接続部分)の酸化膜のみを除去すればよいといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係る製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図である。
【図２】 図１に示したコンデンサのコンデンサ素子の断面図およびその要部拡大断面図である。
【図３】 レーザ光照射工程を説明するための模式図である。
【図４】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿う断面図である。
【図５】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の参考例を示す全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の他の参考例を示す全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のVIｂ−VIｂ線に沿う断面図である。
【図７】 本願発明に係る製造方法で使用されるリードフレームの要部平面図である。
【図８】 図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】 コンデンサ素子の実装工程を説明するための要部断面図である。
【図１０】 内部電極の接続工程を説明するための要部断面図である。
【図１１】 図１０のXI−XI線に沿う断面図である。
【図１２】 樹脂パッケージング工程を説明するための要部断面図である。
【図１３】 樹脂パッケージング工程を説明するための要部断面図である。
【図１４】 試験結果を示すグラフである。
【図１５】 従来の製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｘ コンデンサ
１ コンデンサ素子
１０ コンデンサ素子本体
１１，１６ 内部電極
１１ａ 導体（突出部分の）
１１ｂ 酸化膜（突出部分の）
２０，２１ 外部接続用電極
５ レーザ光照射装置
【発明の属する技術分野】
本願発明は、コンデンサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサとしては、たとえば図１５に示したようにコンデンサ素子９０を樹脂パッケージ９１内に封止したものがある。樹脂パッケージ９１内には、外部接続用電極９２，９３の一部が封止されている。外部接続用電極９２，９３の残りの部分は、樹脂パッケージ９１から延出している。外部接続用電極９２はコンデンサ素子９０の表面に形成された内部電極９０ａと接続されており、外部接続用電極９３はコンデンサ素子９０から延出する内部電極９０ｂと接続されている。外部接続用電極９３と内部電極９０ｂとは、たとえば抵抗溶接や熱圧着により接続されている。
【０００３】
コンデンサ素子９０は、多孔質焼結体の各孔内に、たとえば誘電体層および固体電解質層を形成した上で、その表面に陰極としての金属層（内部電極９０ａ）を形成したものである。多孔質焼結体には、陽極ワイヤ（内部電極９０ｂ）が埋設されている。陽極ワイヤは、たとえば固体電解質層を形成する前に、多孔質焼結体に埋設される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、固体電解質層の形成工程には加熱処理が含まれているが、固体電解質層の形成前に多孔質焼結体に対して陽極ワイヤを埋設しておけば、加熱処理によって陽極ワイヤの表面が酸化してしまう。また、多孔質焼結体は、粉体を圧縮成形した後にこれを焼結することにより形成されるが、この焼結前に陽極ワイヤを埋設していれば、焼結の際に陽極ワイヤが酸化してしまう。このため、外部接続用電極９３と内部電極９０ｂとの間を接続する際には、これらの電極９０ｂ，９３の間に酸化膜が介在することとなる。したがって、接続部分にエネルギを供給したとしても、酸化膜によって電極９０ｂ，９３間の相溶や原子拡散、ひいては合金化が阻害される。その結果、エネルギ供給後においては、これらの電極９０ｂ，９３の界面に酸化物層が存在し、あるいは電極９０ｂ，９３間の接続部分に酸化物が混在した合金層が形成され、電極９０ｂ，９３間の接続強度が低くなってしまう。
【０００５】
このような不具合を解消するために、陽極ワイヤの酸化膜をサンドブラストで除去したり、陽極ワイヤに切れ目を入れて酸化膜の一部を除去する方法が考えられている。しかしながら、このような機械的処理は、コンデンサ素子が小型化するにつれて困難となってきている。また、機械的処理では、陽極ワイヤひいては陽極ワイヤが焼結体に埋設されている部分に大きな負荷が作用して陽極ワイヤと焼結体との界面が剥離して電気的特性が劣化してしまいかねず、また陽極ワイヤが切断しかねない。とくに、コンデンサ素子が小型化すれば、界面での剥離が生じやすくなり、コンデンサ素子の小型化に伴って陽極ワイヤを細くすれば、陽極ワイヤが切断しやすくなる。
【０００６】
本願発明は、このような事情のもとに考えだされたものであって、コンデンサ素子の小型化に対応でき、しかもコンデンサ素子ひいてはコンデンサの電気的特性の劣化を抑制しつつも、外部接続用電極とコンデンサ素子の内部電極との間を十分な強度をもって接続することをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
本願発明では、上記した課題を解決すべく、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明により提供されるコンデンサの製造方法は、内部電極が形成されたコンデンサ素子と、上記内部電極に導通接続された外部接続用電極と、を備えたコンデンサを製造する方法であって、上記内部電極の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、このレーザ光照射工程後において、上記内部電極と上記外部接続用電極となるべき電極用導体との間を接続する電極接続工程と、を含み、上記内部電極は、上記コンデンサ素子本体からその一部が棒状に突出し、かつ当該突出部分は導体の表面に酸化膜が形成されたものであり、上記レーザ光照射工程は、上記内部電極の上記突出部分の一側面の酸化膜を除去して導体表面を露出させ、上記導体側面を露出させた一側面と反対側の側面の酸化膜を残存させるように上記酸化膜の一部を除去する工程であるとともに、上記電極接続工程は、上記電極用導体に上記内部電極の上記導体表面露出部を接触させ、上記反対側の側面に溶接電極を接触させた状態において、抵抗溶接法によって行うことを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
上記構成においては、内部電極に供給された電流は、コンデンサ素子の内部と、電極用導体とに供給されうる。この場合、内部電極における電極用導体と接触する部分の酸化膜のみが除去されているので、抵抗の大きな酸化膜には電流が流れにくく、酸化膜が除去された部分を介して電極用導体に対して相対的に大きな電流が流れる。その結果、少ない電力供給により電極間の接続を行うことができるようになる。一方、コンデンサ素子内部への電流供給量を小さくできるので、コンデンサ素子が損傷してしまうことを抑制することもできる。
【００１４】
また、上述したように、コンデンサ素子の形成過程においては、内部電極（たとえば陽極ワイヤ）の表面に酸化膜が形成されることがあるが、このときに形成される酸化膜の形成の程度（たとえば厚み）は個々のコンデンサ素子毎に一定であるわけではなく、バラツキがある。したがって、内部電極の表面に酸化膜が存在する条件下では、電極接続時に電極用導体に供給される電流にバラツキが生じる。これにより、コンデンサ毎に内部電極と電極用導体との間の接続強度にバラツキが生じる。このようなバラツキは、内部電極に残される酸化膜が少ないほどより顕著に表れる。このため、本願発明のように、酸化膜の除去部分にのみ電極用導体を接触させて抵抗溶接を行えば、接続強度のバラツキを抑制できる。
【００１５】
そして、電極用導体との接触部分もしくはこの部分とその近傍部分についてのみ酸化膜を除去するのであれば、レーザ光照射時間が少なくてよく、レーザ光照射工程を効率良く行え、コスト的に有利に内部電極と電極用導体（外部接続用電極）との間を高い強度で接続することができる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１は本願発明に係る製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図、図２は図１に示したコンデンサにおけるコンデンサ素子の断面図およびその要部（図中において丸で囲んだ部分）の拡大図である。
【００１９】
コンデンサＸは、コンデンサ素子１および外部接続用電極２０，２１を有しており、コンデンサ素子１が樹脂パッケージ３に封止された形態を有している。
【００２０】
外部接続用電極２０，２１は、一部が樹脂パッケージ３内に封止されてインナリード２０ａ，２１ａを構成し、残りの部分が樹脂パッケージ３から延出してアウタリード２０ｂ，２１ｂを構成している。アウタリード２０ｂ，２１ｂは、クランク状に折り曲げられており、その先端部が樹脂パッケージ３の底面３０に沿う水平状とされている。これにより、コンデンサＸが回路基板などに対して面実装可能とされている。
【００２１】
コンデンサ素子１は、たとえば固体電解質コンデンサ素子であり、図２に示したようにコンデンサ素子本体１０から内部電極１１が突出した形態を有している。コンデンサ素子本体１０は、たとえば多孔質焼結体１２の各孔１２ａ内を埋めるようにして誘電体層１３および固体電解質層１４を形成し、多孔質焼結体１２の見かけ表面にバッファ層１５を介して内部電極１６を積層したものである。
【００２２】
多孔質焼結体１２は、たとえばタンタル、アルミニウムあるいはニオブなどの弁作用金属の粉末を直方体状に圧縮成形し、これを高真空状態において焼結することによって形成されている。
【００２３】
誘電体層１３は、文字通り、誘電体として機能するものであり、たとえば多孔質焼結体１２を構成する金属の酸化物により構成されている。この誘電体層１３は、たとえば陽極酸化（化成）処理により形成することができる。
【００２４】
固体電解質層１４は、誘電体層１３を形成した後において残存する多孔質焼結体１２の空洞部分に形成されている。固体電解質層１４は、たとえば多孔質焼結体１２に対する硝酸マンガン溶液の含浸、およびその後の加熱処理により形成される。固体電解質層１４は、多孔質焼結体１２における各孔１２ａ内が完全に埋まるまで行うのが好ましく、そのためには、通常、含浸処理および加熱処理は複数回行われる。
【００２５】
バッファ層１５は、グラファイトなどにより構成されており、固体電解質層１４と内部電極１６との間の接触抵抗が大きい場合に、これらの間の抵抗を小さくする目的で設けられる。たとえば、固体電解質層１４がＭｎＯ2により構成され、内部電極１６が銀などにより構成されている場合などにバッファ層１５が設けられる。そのため、バッファ層１５は必要に応じて設けられる任意のものである。
【００２６】
図１に良く表れているように、内部電極１６は、外部接続用電極２０のインナリード２０ａに対して導電性接着材４０を介して接続されている。この内部電極１６は、たとえば銀メッキなどにより形成することができる。導電性接着材４０としては、銀ペーストやはんだペーストが用いられる。
【００２７】
一方、内部電極１１は、多孔質焼結体１２に金属ワイヤの一端部を埋設して一体化することにより設けられている。この内部電極１１は、たとえば多孔質焼結体１２を構成する金属と同種の金属により棒状に形成されている。内部電極１１は、外部接続用電極２１のインナリード２１ａに対して接続されている。
【００２８】
コンデンサ素子１を製造する過程においては、たとえば圧縮成形体の焼結や固体電解質層１４の形成の際の加熱処理により、内部電極１１の表面が酸化され、内部電極１１の表面に酸化膜１１ａが形成される。この酸化膜１１ａは、後述するレーザ光照射によってその一部が除去されて、導体１１ｂが露出させられ、その露出部分を利用して、内部電極１１が外部接続用電極２１のインナリード２１ａと接続されている。
【００２９】
このようなコンデンサＸは、たとえば次のようにして製造することができる。
【００３０】
図３に示したように、まずコンデンサ素子１の内部電極１１に対してレーザ光照射を行う（レーザ光照射工程）。レーザ光照射は、内部電極１１の表面に形成された酸化膜１１ａを除去して、導体１１ｂを露出させることを目的として行われる（以下、導体１１ｂが露出させられた部分を「露出部１１ｃ」という）。レーザ光照射は、レーザ光発振装置の走査ヘッド５からレーザ光を発振しつつ、図３に矢印で示したように内部電極１１の軸方向に沿って走査ヘッド５を走査させることにより行われる。これにより、たとえば図４（ａ）および（ｂ）に示したように内部電極１１の軸方向に延びるよう露出部１１ｃが形成される。この露出部１１ｃは、後述する電極接続工程において、内部電極１１がリードフレーム６の第２導体片６５と接触させられる部分およびその近傍領域（図１０および図１１参照）に対応している。
【００３１】
レーザ光の照射では、内部電極１１に対しては機械的な負荷（外力）は作用しない。つまり、サンドブラストによる酸化膜の除去や内部電極に切れ目を入れる方法のように、内部電極１１に外力が作用することはない。その結果、レーザ光照射による酸化膜除去においては、コンデンサ素子１における内部電極１１が接続されている部分に負荷が作用せず、当該負荷に起因する電気的特性の劣化も起こらない。しかも、レーザ光照射は、コンデンサ素子１の小型化にともなって内部電極１１が小さくなったとしても、レーザ光のスポット径を小さくすれば、内部電極１１に対して適切にレーザ光を照射することができる。この点から、本願発明はコンデンサ素子１ないしはコンデンサＸの小型化に適応できる技術であるといえる。
【００３２】
レーザ光発振装置としては、公知の種々のレーザ光を使用することができるが、たとえばＹＡＧレーザ光が好ましく使用される。内部電極１１に照射すべきレーザ光の波長は、ＹＡＧレーザ光を用いる場合には、たとえば１０００〜１４００ｎｍとされる。もちろん、照射すべきレーザ光の波長は、目的を達成できる範囲内において適宜選択すればよく、レーザ光の照射時間も同様に適宜選択すればよい。
【００３３】
なお、レーザ光照射工程は、内部電極の表面の粗面化を目的として行うこともできる。つまり、内部電極の表面に酸化膜が形成されていない場合についてもレーザ光の照射を行ってもよいし、酸化膜の除去後においてもさらにレーザ光の照射を行ってもよい。
【００３４】
次いで、コンデンサ素子１の実装工程を行う。この工程は、図７に示したリードフレーム６の状態で行われる。リードフレーム６は、一対のサイドメンバ６０およびこれらのサイドメンバ６０の間を橋渡すようにして設けられた複数のクロスメンバ６１を有している。サイドメンバ６０およびクロスメンバ６１によって囲まれる領域は、仕切りメンバ６２よって区画され、各区画領域がコンデンサ形成領域６３を構成している。クロスメンバ６１からは、隣接する他方のクロスメンバ６１に向けて第１および第２導体片６４，６５が突出形成されている。図８に良く表れているように、第１導体片６４は、先端部６４ａがダウンセットされている。
【００３５】
コンデンサ素子１の実装工程は、図９に示したように導電性接着材７０を用いて行われる。より具体的には、第１導体片６４の先端部６４ａに導電性接着材７０を介在させた上で、先端部６４ａ上にコンデンサ素子本体１０が位置するようにコンデンサ素子１を載置し、導電性接着材７０を硬化ないし固化させることにより行われる。これにより、内部電極１６が第１導体片６４に導通した状態で、コンデンサ素子１が第１導体片６４に実装される。このとき、内部電極１１は、図１０および図１１によく表れているように導体１１ｂが露出する部分が第２導体片６５に接触した状態としておくのが好ましい。導電性接着材７０としては、銀ペーストやはんだペーストなどを用いることができる。
【００３６】
続いて、内部電極１１の接続工程を行なう。この工程は、たとえば図１０および図１１に示したように一対の電極７１，７２を用いた抵抗溶接により行われる。より具体的には、一対の電極７１，７２によって内部電極１１と第２導体片６５とを挟持して第２導体片６５と内部電極１１の露出部分１１ｃとを接触させた状態において、これらの接触部分に電流を供給することにより行われる。
【００３７】
【００３８】
酸化膜１１ａを除去した内部電極１１では、これを第２導体片６５と接触させた上で接続する際には、これらの接触部分での相溶や原子拡散が酸化膜により妨げられることもない。また、導電性接着材を用いて接続する場合においても、導電性接着材と内部電極との間に酸化物が存在することを抑制することができる。
【００３９】
また、図４に示した形態で露出部分１１ｃを形成すれば、次の利点も得られる。すなわち、内部電極１１に供給された電流は、コンデンサ素子１の内部と、第２導体片６５とに供給されうる。この場合、内部電極１１における第２導体片６５と接触する部分の酸化膜１１ａのみが除去されているので、抵抗の大きな酸化膜１１ａには電流が流れにくいため、酸化膜１１ａが除去された部分を介して第２導体片６５に対して相対的に大きな電流が流れる。一方、内部電極１１の酸化膜１１ａが完全に除去されていれば、コンデンサ素子１の内部に供給される電流が相対的に大きくなる。したがって、酸化膜１１ａを除去する領域を大きくすれば、供給された電流のうち、内部電極１１と第２導体片６５との接続に利用される割合が小さくなる。このため、酸化膜１１ａを除去すべき領域を必要最小限にとどめておくことにより、供給電流の利用効率が高くなる。その結果、少ない電力供給により内部電極１１と第２導体片６５との間の接続を行うことができるようになる。また、コンデンサ素子１の内部への電流供給量を小さくできれば、コンデンサ素子１が損傷してしまうことを抑制することもできる。
【００４０】
ところで、内部電極１１の表面に形成される酸化膜１１ａの形成の程度（たとえば厚み）は、個々のコンデンサ素子１毎に一定であるわけではなく、バラツキがある。したがって、内部電極１１の表面に酸化膜１１ａが存在する条件下では、内部電極接続時に第２導体片６５に供給される電流にバラツキが生じる。これにより、コンデンサ素子１毎に内部電極１１と第２導体片６５との間の接続強度にバラツキが生じる。このようなバラツキは、内部電極１１に残される酸化膜１１ａが少ないほどより顕著に表れる。したがって、図４に示したように、酸化膜１１ａの除去量を少なくすれば、接続強度のバラツキを抑制できる。
【００４１】
次いで、樹脂パッケージング工程を行う。この工程は、図１２に示したように上下の金型７３，７４を用いて行われる。上下の金型７３，７４は、型締め状態においてキャビティ７５を形成するものである。樹脂パッケージングに際しては、キャビティ７５内にコンデンサ素子１を収容した状態で、ゲート７６を介してキャビティ７５内に樹脂が充填される。樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が用いられる。そして、キャビティ７５内に充填された樹脂を硬化または固化させた後に離型することによって、図１３に示したようにコンデンサ素子１が樹脂パッケージ３内に封止された状態となる。
【００４２】
さらに、第１および第２導体片６４，６５を切断した後、樹脂パッケージ３から突出する導体片（外部接続用電極２０，２１（図１参照））を折り曲げることにより、図１に示したようなコンデンサＸが得られる。
【００４３】
本願発明者は、陽極ワイヤの酸化膜をＹＡＧレーザにより除去して導体表面を露出させたものをリードフレームに接続した場合(サンプルＡ〜Ｃ)と、酸化膜を除去しなかったものをリードフレームに接続した場合(サンプルＤ)とで、接続部分における引張強度を比較した。その結果を図１４に示した。なお、各条件におけるサンプル数は１１個とし、引張強度は酸化膜を除去しなかったサンプル群の平均値を１とし、これに対する相対値で示した。
【００４４】
陽極ワイヤにおける酸化膜の除去は、リードフレーム側のみ（サンプルＡ）、リードフレーム側に加えてその反対である上側（サンプルＢ）、上側のみ（サンプルＣ）の３パターンとした。陽極ワイヤとリードフレームとの間の接続は、抵抗溶接により行った。各サンプル毎の溶接条件（通電量、通電時間、使用電極）は同一とした。
【００４５】
図１４から分かるように、酸化膜を除去したサンプルＡ〜Ｃの群は、酸化膜を除去していないサンプルＤの群よりも、引張強度の平均値が大きくなっている。とくに、少なくともリードフレーム側の酸化膜を除去したサンプルＡ，Ｂの群は、引っ張り強度の平均値が大きい。
【００４６】
一方、各サンプルＡ〜Ｄの群の間でのサンプル間の引張強度のバラツキは、酸化膜を除去したサンプルＡ〜Ｃの群のほうが、酸化膜を除去していないサンプルＤの群よりも小さくなっている。とくに、少なくともリードフレーム側の酸化膜を除去したサンプルＡ，Ｂの群は、引張強度のバラツキが小さくなっている。その中でも、リードフレーム側のみ酸化膜を除去したサンプルＡの群は、引張強度のバラツキがとくに小さくなっている。
【００４７】
したがって、レーザにより酸化膜の少なくとも一部を除去すれば、これをリードフレームに接続した場合の引張強度(接続強度)が高くなるとともに、安定した接続強度が得られることが分かる。このような効果をより確実に得るためには、リードフレーム側(接続部分)の酸化膜のみを除去すればよいといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係る製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図である。
【図２】 図１に示したコンデンサのコンデンサ素子の断面図およびその要部拡大断面図である。
【図３】 レーザ光照射工程を説明するための模式図である。
【図４】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のIVｂ−IVｂ線に沿う断面図である。
【図５】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の参考例を示す全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に沿う断面図である。
【図６】 （ａ）はレーザ光照射工程後におけるコンデンサ素子の他の参考例を示す全体斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のVIｂ−VIｂ線に沿う断面図である。
【図７】 本願発明に係る製造方法で使用されるリードフレームの要部平面図である。
【図８】 図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】 コンデンサ素子の実装工程を説明するための要部断面図である。
【図１０】 内部電極の接続工程を説明するための要部断面図である。
【図１１】 図１０のXI−XI線に沿う断面図である。
【図１２】 樹脂パッケージング工程を説明するための要部断面図である。
【図１３】 樹脂パッケージング工程を説明するための要部断面図である。
【図１４】 試験結果を示すグラフである。
【図１５】 従来の製造方法により得られるコンデンサの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｘ コンデンサ
１ コンデンサ素子
１０ コンデンサ素子本体
１１，１６ 内部電極
１１ａ 導体（突出部分の）
１１ｂ 酸化膜（突出部分の）
２０，２１ 外部接続用電極
５ レーザ光照射装置
Claims (1)
- 内部電極が形成されたコンデンサ素子と、上記内部電極に導通接続された外部接続用電極と、を備えたコンデンサを製造する方法であって、
上記内部電極の表面にレーザ光を照射するレーザ光照射工程と、
このレーザ光照射工程後において、上記内部電極と上記外部接続用電極となるべき電極用導体との間を接続する電極接続工程と、を含み、
上記内部電極は、上記コンデンサ素子本体からその一部が棒状に突出し、かつ当該突出部分は導体の表面に酸化膜が形成されたものであり、
上記レーザ光照射工程は、上記内部電極の上記突出部分の一側面の酸化膜を除去して導体表面を露出させ、上記導体側面を露出させた一側面と反対側の側面の酸化膜を残存させるように上記酸化膜の一部を除去する工程であるとともに、
上記電極接続工程は、上記電極用導体に上記内部電極の上記導体表面露出部を接触させ、上記反対側の側面に溶接電極を接触させた状態において、抵抗溶接法によって行うことを特徴とする、コンデンサの製造方法。
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