JP4683179B2 - チップ型固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
チップ型固体電解コンデンサおよびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に搭載される高密度表面実装に使用可能なチップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られているチップ型固体電解コンデンサとしては、例えば図６に示す実開昭４８−８８９４２号に記載されたようなものがある。このチップ型固体電解コンデンサ５１は、タンタルのような弁金属粉末を成型して焼結することにより得た陽極体の表面に陽極酸化により誘電体となる酸化皮膜を形成し、さらにこの陽極体上に二酸化マンガンなどの固体電解質層を形成し、さらにカーボンや銀ペーストから成る陰極層とを積層形成することにより得られるコンデンサ素子５２を陽極リード５５並びに陰極リード５６を有するリードフレームに取付けたものとされている。
【０００３】
これらチップ型固体電解コンデンサ５１に使用されるリードフレームは、例えば実開昭６２−８９１２６号の第５図或いは第６図に示されるような構造のもので、コンデンサ素子から導出した陽極導出線を陽極のリードフレームに溶接するとともに、前記陰極層をその外周に有するコンデンサ素子の本体部を陰極のリードフレームに半田等により接着した後、エポキシ樹脂等によるトランスファーモールドによりコンデンサ素子を樹脂封止し、さらにリードフレームを切断して形成した外部リードを外装に沿って折り曲げてチップ型固体電解コンデンサが構成されている。
【０００４】
しかしながら、このようなチップ型固体電解コンデンサ５１は、陽極導出線５４と陽極リード５５との溶接部分をも樹脂５３にて被覆する構造となっているため、コンデンサ全体の大きさに対するコンデンサ素子５２の占める体積が小さく、小型で且つ大容量を有するコンデンサヘの要求に対して十分に対応できるものではなかった。
【０００５】
このため、図７の特開昭５５−８６１１１号に示すような構造のチップ型固体電解コンデンサ６１が知られている。このチップ型固体電解コンデンサ６１は、外部電極６５、６６をコンデンサの実装面に設ける構造とし、外部電極６５、６６とコンデンサ素子６２の陽極導出線６４とを、導電性の補助リード線６９を介して接続したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構造のチップ型固体電解コンデンサにおいては、陽極導出線と陽極端子との接合は、スポット溶接などの抵抗溶接法によって行われていた。ところで、抵抗溶接法によって接合すると、陽極端子と陽極導出線の接触部分で溶接されることになるが、コンデンサ素子での陽極導出線の導出位置のばらつきや、コンデンサ素子をリードフレームに載置した際の搭載位置によって、陽極導出線と陽極端子の接触位置が異なり、溶接位置がばらついてしまうことがあった。そして、陽極端子と陽極導出線が接触していない場合には溶接されない等の問題が発生する場合もあった。
【０００７】
よって、本発明は上記した問題点に着目してなされたもので、陽極導出線と陽極端子との接続が確実に行われるチップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、チップ型固体電解コンデンサとして陽極導出線を備える陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、さらに電解質層と陰極層を順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備するチップ型固体電解コンデンサにおいて、外部電極となる陽極端子と陽極導出線とを、前記陽極端子の側から照射したレーザーにより融解した前記陽極端子で溶接したチップ型固体電解コンデンサを特徴としている。
【０００９】
陽極導出線と陽極端子の溶接をレーザー溶接により行うことにより、溶接すべき箇所が局所的なものであっても、確実に溶接を行うことができる。また、レーザーの照射位置は外部から制御できるために、所望の位置で溶接することが可能となる。
【００１０】
また、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は、陽極端子の側から行っているので、陽極端子を構成する金属を陽極導出線と接合するのに十分でかつ必要な量だけ融解して陽極導出線に接合させることができるため、接合強度を十分なものとすることができる。さらに、陽極導出線側からレーザーを照射して陽極導出線を融解すると、その際の熱エネルギーがコンデンサ素子に伝達して誘電体酸化皮膜層などに悪影響を及ぼすことがあるが、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は陽極端子の側から行っているので、コンデンサ素子まで熱が伝わりにくく、コンデンサ素子への熱の影響も少なくなる。
【００１１】
この発明では、棒状の陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、さらに電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層にそれぞれ接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部が少なくともチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極端子の露出部と連続するように起立部を形成し、前記陽極導出線の側面と近接させた前記起立部に照射したレーザーにより融解した前記起立部で溶接したチップ型固体電解コンデンサを特徴としている。
【００１２】
この発明のチップ型固体電解コンデンサのように、チップ型固体電解コンデンサに実装面で露出するように両極の外部端子を形成し、陽極端子の露出部と連続するように形成した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、チップ型固体電解コンデンサの外部端子の引出し構造が小さなものとなり、チップ型固体電解コンデンサの全体の大きさに占めるコンデンサ素子の体積を大きなものとすることができ、コンデンサの大容量化を図ることができる。また、補助リード線を使用することも無いため、内部構造も簡単なものとなる。
【００１３】
また、この発明のチップ型固体電解コンデンサのように、陽極端子の形状を陽極端子の露出部と連続した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、陽極端子と陽極導出線の位置関係が、陽極導出線の横側あるいは上側に陽極端子が位置することになり、陽極端子側からのレーザーの照射が容易となる。
【００１４】
この発明は、陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層に接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部がチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサ前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層に接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部が前記外装樹脂から露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサの製造方法において、陽極外部端子となるリードフレームに起立部を設け、該リードフレームにコンデンサ素子を搭載して前記起立部と陽極導出線を近接させ、前記起立部の側からのレーザー照射により、外部陽極端子の一部を融解して陽極導出線に接合したチップ型固体電解コンデンサの製造方法であることを特徴としている。
【００１５】
この発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法により、前述した体積効率の良いチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。また、その製造過程において、リードフレームに補助リード線を接続する工程が無くなるなど、製造工程も簡単なものとなる。
【００１６】
前述のチップ型固体電解コンデンサの製造方法においては、リードフレームにコンデンサ素子を搭載した際に起立部と陽極導出線の側面を当接させると好適である。
【００１７】
この発明の製造方法によれば、起立部を設けたリードフレームにコンデンサ素子を搭載する際に、起立部にコンデンサ素子の陽極導出線に当接させるため、起立部をコンデンサ素子の位置決め基準とすることができる。そのため、レーザー溶接する箇所を一定とすることができ、確実な接合が得られる。
【００１８】
さらに、前述のチップ型固体電解コンデンサの製造方法においては、前記起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることが好ましい。
【００１９】
起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることにより、レーザー照射面で反射するレーザーの率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く起立部の融解に用いることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施例）
図１は本実施例のチップ型固体電解コンデンサの構造を示す斜視図であり、図２は、本実施例のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図であり、（ａ）は正面図からみた図、（ｂ）は側面からみた図である。
【００２１】
本実施例のチップ型固体電解コンデンサ１は、図１に示すように、コンデンサ素子２と、該コンデンサ素子２の側面から導出された陽極導出線４が溶接にて接続される陽極端子５と、該陽極端子５と前記コンデンサ素子２を挟んで対向する側に、該コンデンサ素子２の下方に配置されるとともに、該コンデンサ素子２の外周部下面と導電性接着剤１０にて電気的並びに機械的に接合された陰極端子６と、これら陽極端子５並びに陰極端子６の露出部を除く部分を、前記コンデンサ素子２を被覆するように覆う外装樹脂３とから主に構成されている。
【００２２】
前記コンデンサ素子２としては、従来より固体電解コンデンサ素子として使用されている素子、例えばタンタルのような弁金属粉末を成型して焼結することにより得た陽極体とし、高純度のタンタルからなる棒状の陽極導出線４を埋設したものである。そして陽極体の表面に陽極酸化により誘電体となる酸化皮膜を形成し、この陽極体上に二酸化マンガンなどの固体電解質層と、カーボンや銀ペーストから成る陰極層とを積層形成することにより得られるコンデンサ素子等を好適に使用することができる。尚、前記固体電解質としてポリピロール等の高分子電解質を用いたもの等も使用することができる。
【００２３】
この本実施例に用いた前記陽極端子５は、陽極端子５の露出部から連続するようにＶ字状に折り曲げられた起立部１５を有している。そして、起立部１５の一側面が陽極導出線４の側面と当接するようになる。陽極端子５はコンデンサ素子２の下面に配置されているので、該コンデンサ素子２の下面と陽極端子５が当接すると、コンデンサ素子２の表面に形成されている陰極層を介して該陽極端子５と陰極端子６とが短絡することから、該コンデンサ素子２の下面との間に絶縁樹脂９が介在するように、前記陽極端子５の上面に絶縁樹脂９が設けられている。
【００２４】
以下、本実施例のチップ型固体電解コンデンサ１をその製造工程に沿って説明する。まず、本実施例において前記陽極端子５と陰極端子６とは、図２に示すような形状であり、複数のコンデンサ素子２が実装可能とされたリードフレーム１１により形成されている。このリードフレーム１１は、図３に示すような形状のもので、板状の金属板をプレスないし折り曲げ加工等により、陽極端子となる部分に起立部１５が形成されている。なお、この図３におけるリードフレームは、搭載されるコンデンサ素子の周辺部分のみを表示したものであり、実際に使用されるリードフレームは図３に示したリードフレームを一単位として、前後左右に連結させたものを用いている。この起立部１５の高さは、後に説明するコンデンサ素子をリードフレームに搭載した際のコンデンサ素子の陽極導出線の位置よりも高く形成されている。起立部１５の形成方法としては、リードフレーム１１の一部を折り曲げるようにして形成すると、板状の金属からリードフレームにプレス加工する工程と同時に起立部を形成することができるので、作業工程が簡略なものとなり好ましい。
【００２５】
なお、このリードフレームの材質としてとしては、４２％のニッケルを含有する鉄合金である４２アロイを用いている。
【００２６】
まず、このリードフレーム１１の陽極端子５となる部分の上面に、図４（ａ）に示すように塗料を塗布、乾燥させて絶縁樹脂９を形成する。本実施例においては、これら塗料を塗布の方法として、図示しないインクジェットノズルを用いてリードフレーム１１の該当部位に、絶縁樹脂９の厚みが十分な絶縁性が得られる厚みとなるように塗料を塗布、乾操させて形成をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら絶縁樹脂９の形成方法としては任意の方法を用いることができる。
【００２７】
尚、前記インクジェットノズルによる塗布、乾燥においては、ピンホールのない良好な絶縁樹脂層を形成できるように、塗布、乾燥を複数回に渡り繰返し実施するようになっている。
【００２８】
また、これら絶縁樹脂９としては、乾燥工程の効率化とともに、樹脂の固形分の高さから容易に比較的厚みの大きな塗膜を得られることから、本実施例では紫外線硬化樹脂を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
これら絶縁樹脂９の形成後に、図４（ｂ）に示すように、陰極端子６となる部分の上面に、導電性接着材７を塗布形成し、該塗布後に図４（ｃ）に示すようにコンデンサ素子２を実装する。リードフレーム１１へのコンデンサ素子２の実装の際には、起立部１５がリードフレーム１１に対するコンデンサ素子２の位置決めの基準となる。従って、リードフレーム１１での起立部１５の形成形状を一様なものとしておくことにより、コンデンサ素子２を常に同じ位置に搭載することが容易となる。このように、起立部１５にコンデンサ素子２の陽極導出線４を当接させるようにして、コンデンサ素子２をリードフレーム１１に搭載すると、コンデンサ素子２のリードフレーム１１に対しての位置決めが容易となるから好ましいが、後に説明するレーザー溶接によって、陽極導出線４とリードフレーム１１が接合が可能な程度に起立部１５と陽極導出線４を近接させておくだけでも良い。
【００３０】
なお、起立部１５を陽極導出線４の側面と接触するような構成とすると、陽極導出線３と陽極端子５の接合面積を大きなものとすることができると同時に、完成したチップ型固体電解コンデンサ本体の長さ方向を小さなものとすることができるようになる。
【００３１】
導電性接着剤１０としては、接続する前記コンデンサ素子２の下面が前述のようにカーボンや銀ペーストから成る陰極層が露出していることから、これら陰極層との接着性等の観点から、通常においてＩＣ等のマウントに使用される銀系の導電性接着剤１０が好適に使用されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら導電性接着材７に代えて半田ペースト等を塗布しておき、コンデンサ素子２の搭載後において該半田ペーストを溶融させてコンデンサ素子２を固定、実装するようにしても良い。
【００３２】
そして、図４（ｄ）に示すように、前記陽極導出線４と前記起立部１５とをレーザー溶接にて接続する。この際、レーザー１０の照射は陽極端子６の起立部１５側より行う。このレーザー１０の照射は、図８に示すように、起立部１５の側面（レーザー照射面）に対し４０度以上の角度となるように入射角を設定して照射することが好ましい。
【００３３】
金属にレーザーを照射すると、レーザーが金属表面で反射して、入射したエネルギーの損失が発生するが、レーザー照射面に対するレーザーの入射角が４０度以上の角度となるようにすると、金属表面で反射する率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く金属の融解に用いることができる。
【００３４】
すなわち、下記の表１に示すように、レーザーの入射角と反射率についての関係をみると、入射角が３５度では反射率が５０％を超え、入射角度が小さくなるほど、さらに反射率が大きくなることが判る。そのため、入射したレーザーのエネルギーが照射部の融解には寄与せず、反射してしまうため、エネルギー効率が著しく悪くなってしまう。また、反射したレーザーが照射部の周辺部へも影響を及ぼすおそれも出てくるため、反射率が５０％を超えることは好ましくない。従って、レーザー照射面に対するレーザーの入射角は４０度以上、より好ましくは６５度以上である。
【００３５】
【表１】
【００３６】
起立部１５側よりレーザー１０を照射することにより、起立部１５を構成する金属が融解して、陽極導出線４を取り囲むようになる。このレーザー溶接結果、起立部１５と陽極導出線４の接合面積が増加し、接合強度も増すとともに接触抵抗の低減を図ることができる。また、この発明の実施の形態の中では、陽極導出線４として高純度のタンタルを用い、リードフレーム１１として４２アロイを用いている。タンタルの融点が２９９６℃で、４２アロイの融点が約１４５０℃であるため、リードフレーム１１の側からレーザー照射をした場合には、タンタルで形成された陽極導出線４が融解せず、４２アロイで形成されたリードフレーム１１のみが融解する。このように、リードフレームを陽極導出線よりも低融点の材質を用いていると陽極導出線の形状が変形することが無く、溶接位置や接合強度の制御が容易となるので好ましい。
【００３７】
なお、レーザー照射を起立部１５のレーザー照射面に対して４０度以上の角度で行えるようにするために、起立部１５の高さをコンデンサ素子２の陽極導出線４の位置よりも高いものとする。このような形状とすると、レーザーの照射を上又は横から行うことができ、陽極端子等がレーザーの照射の障害となることがない。そのため、レーザー照射面に対するレーザーの入射角を４０度以上の任意の角度に設定してレーザー照射を行うことができるようになる。
【００３８】
さらに、前記導電性接着材７の乾燥或いは硬化を行ってコンデンサ素子２を固定する。
【００３９】
次いで、図４（ｅ）に示すように、コンデンサ素子及び前記リードフレーム１１の全体に外装樹脂３となる封止樹脂で被覆するとともに、該外装樹脂３を硬化させる。
【００４０】
これら外装樹脂３としては、従来のトランスファーモールド成型に使用されるモールド樹脂であるエポキシアクリレート等のエポキシ系樹脂を好適に使用することができるとともに、基板実装時の半田耐熱に耐えられる耐熱性を有し、適宜な加熱状態或いは常温において液体状態を得ることができる樹脂であれば好適に使用することができる。
【００４１】
前記外装樹脂３が適宜な硬化状態となった後に、所定位置でチップ型固体電解コンデンサの連続体を切り出して、個々のチップ型固体電解コンデンサ１が得られる。
【００４２】
以上、本発明を図面に基づいて説明してきたが、本発明はこれら前記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での変更や追加があっても、本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、陽極端子の形状としては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような、陽極端子に切り込みを入れ、起立部を垂直に切り起こした形状のものでもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は、陽極端子の側から行っているので、陽極端子を構成する金属を陽極導出線と接合するのに十分でかつ必要な量だけ融解して陽極導出線に接合させることができるため、接合強度を十分なものとすることができる。また、陽極導出線側からレーザーを照射して陽極導出線を融解すると、その際の熱エネルギーがコンデンサ素子に伝達して誘電体酸化皮膜層などに悪影響を及ぼすことがあるが、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は陽極端子の側から行っているので、コンデンサ素子まで熱が伝わりにくく、コンデンサ素子への熱の影響も少なくなる。
【００４４】
請求項２の発明によると、チップ型固体電解コンデンサに実装面で露出するように両極の外部端子を形成し、陽極端子の露出部と連続するように形成した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造としたことにより、チップ型固体電解コンデンサの外部端子の引出し構造が小さなものとなり、チップ型固体電解コンデンサの全体の大きさに占めるコンデンサ素子の体積を大きなものとすることができ、コンデンサの大容量化を図ることができる。また、陽極端子の形状を陽極端子の露出部と連続した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、陽極端子と陽極導出線の位置関係が、陽極導出線の横側あるいは上側に陽極端子が位置することになり、陽極端子側からのレーザーの照射が容易となる。
【００４５】
請求項３の発明によると、前述した体積効率の良いチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。また、その製造過程において、リードフレームに補助リード線を接続する工程が無くなるなど、製造工程も簡単なものとなる。
【００４６】
請求項４の発明によると、起立部を設けたリードフレームにコンデンサ素子を搭載するため、起立部をコンデンサ素子の位置決め基準とすることができる。そのため、レーザー溶接する箇所を一定とすることができ、確実な接合が得られるようになる。
【００４７】
請求項５の発明によると、起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることで、レーザー照射面でレーザーが反射する率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く、起立部の融解に用いることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のチップ型固体電解コンデンサを示す斜視図である。
【図２】この発明のチップ型固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図３】この発明で用いるリードフレームを示す斜視図である。
【図４】この発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法を示す説明図で、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ製造工程を表し、鎖線より左は正面から見た図、鎖線より右は側面から図である。
【図５】この発明の別の実施例を示す断面図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図６】従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図である。
【図７】従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図である。
【図８】起立部に対するレーザーの照射角度を説明する図面である。
【符号の説明】
１ チップ型固体電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 外装樹脂
４ 陽極導出線
５ 陽極端子
６ 陰極端子
７ 導電性接着材
９ 絶縁樹脂
１０ レーザー
１５ 起立部
５１ チップ型固体電解コンデンサ
５３ 外装樹脂
５４ 陽極導出線
５５ 陽極端子
５６ 陰極端子
５７ 導電性接着材
６１ チップ型固体電解コンデンサ
６３ 外装樹脂
６４ 陽極導出線
６５ 陽極端子
６６ 陰極端子
６７ 導電性接着材
６８ 絶縁部材
６９ 補助リード線
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種電子機器に搭載される高密度表面実装に使用可能なチップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より知られているチップ型固体電解コンデンサとしては、例えば図６に示す実開昭４８−８８９４２号に記載されたようなものがある。このチップ型固体電解コンデンサ５１は、タンタルのような弁金属粉末を成型して焼結することにより得た陽極体の表面に陽極酸化により誘電体となる酸化皮膜を形成し、さらにこの陽極体上に二酸化マンガンなどの固体電解質層を形成し、さらにカーボンや銀ペーストから成る陰極層とを積層形成することにより得られるコンデンサ素子５２を陽極リード５５並びに陰極リード５６を有するリードフレームに取付けたものとされている。
【０００３】
これらチップ型固体電解コンデンサ５１に使用されるリードフレームは、例えば実開昭６２−８９１２６号の第５図或いは第６図に示されるような構造のもので、コンデンサ素子から導出した陽極導出線を陽極のリードフレームに溶接するとともに、前記陰極層をその外周に有するコンデンサ素子の本体部を陰極のリードフレームに半田等により接着した後、エポキシ樹脂等によるトランスファーモールドによりコンデンサ素子を樹脂封止し、さらにリードフレームを切断して形成した外部リードを外装に沿って折り曲げてチップ型固体電解コンデンサが構成されている。
【０００４】
しかしながら、このようなチップ型固体電解コンデンサ５１は、陽極導出線５４と陽極リード５５との溶接部分をも樹脂５３にて被覆する構造となっているため、コンデンサ全体の大きさに対するコンデンサ素子５２の占める体積が小さく、小型で且つ大容量を有するコンデンサヘの要求に対して十分に対応できるものではなかった。
【０００５】
このため、図７の特開昭５５−８６１１１号に示すような構造のチップ型固体電解コンデンサ６１が知られている。このチップ型固体電解コンデンサ６１は、外部電極６５、６６をコンデンサの実装面に設ける構造とし、外部電極６５、６６とコンデンサ素子６２の陽極導出線６４とを、導電性の補助リード線６９を介して接続したものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような構造のチップ型固体電解コンデンサにおいては、陽極導出線と陽極端子との接合は、スポット溶接などの抵抗溶接法によって行われていた。ところで、抵抗溶接法によって接合すると、陽極端子と陽極導出線の接触部分で溶接されることになるが、コンデンサ素子での陽極導出線の導出位置のばらつきや、コンデンサ素子をリードフレームに載置した際の搭載位置によって、陽極導出線と陽極端子の接触位置が異なり、溶接位置がばらついてしまうことがあった。そして、陽極端子と陽極導出線が接触していない場合には溶接されない等の問題が発生する場合もあった。
【０００７】
よって、本発明は上記した問題点に着目してなされたもので、陽極導出線と陽極端子との接続が確実に行われるチップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、チップ型固体電解コンデンサとして陽極導出線を備える陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、さらに電解質層と陰極層を順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備するチップ型固体電解コンデンサにおいて、外部電極となる陽極端子と陽極導出線とを、前記陽極端子の側から照射したレーザーにより融解した前記陽極端子で溶接したチップ型固体電解コンデンサを特徴としている。
【０００９】
陽極導出線と陽極端子の溶接をレーザー溶接により行うことにより、溶接すべき箇所が局所的なものであっても、確実に溶接を行うことができる。また、レーザーの照射位置は外部から制御できるために、所望の位置で溶接することが可能となる。
【００１０】
また、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は、陽極端子の側から行っているので、陽極端子を構成する金属を陽極導出線と接合するのに十分でかつ必要な量だけ融解して陽極導出線に接合させることができるため、接合強度を十分なものとすることができる。さらに、陽極導出線側からレーザーを照射して陽極導出線を融解すると、その際の熱エネルギーがコンデンサ素子に伝達して誘電体酸化皮膜層などに悪影響を及ぼすことがあるが、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は陽極端子の側から行っているので、コンデンサ素子まで熱が伝わりにくく、コンデンサ素子への熱の影響も少なくなる。
【００１１】
この発明では、棒状の陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、さらに電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層にそれぞれ接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部が少なくともチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極端子の露出部と連続するように起立部を形成し、前記陽極導出線の側面と近接させた前記起立部に照射したレーザーにより融解した前記起立部で溶接したチップ型固体電解コンデンサを特徴としている。
【００１２】
この発明のチップ型固体電解コンデンサのように、チップ型固体電解コンデンサに実装面で露出するように両極の外部端子を形成し、陽極端子の露出部と連続するように形成した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、チップ型固体電解コンデンサの外部端子の引出し構造が小さなものとなり、チップ型固体電解コンデンサの全体の大きさに占めるコンデンサ素子の体積を大きなものとすることができ、コンデンサの大容量化を図ることができる。また、補助リード線を使用することも無いため、内部構造も簡単なものとなる。
【００１３】
また、この発明のチップ型固体電解コンデンサのように、陽極端子の形状を陽極端子の露出部と連続した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、陽極端子と陽極導出線の位置関係が、陽極導出線の横側あるいは上側に陽極端子が位置することになり、陽極端子側からのレーザーの照射が容易となる。
【００１４】
この発明は、陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層に接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部がチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサ前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層に接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部が前記外装樹脂から露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサの製造方法において、陽極外部端子となるリードフレームに起立部を設け、該リードフレームにコンデンサ素子を搭載して前記起立部と陽極導出線を近接させ、前記起立部の側からのレーザー照射により、外部陽極端子の一部を融解して陽極導出線に接合したチップ型固体電解コンデンサの製造方法であることを特徴としている。
【００１５】
この発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法により、前述した体積効率の良いチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。また、その製造過程において、リードフレームに補助リード線を接続する工程が無くなるなど、製造工程も簡単なものとなる。
【００１６】
前述のチップ型固体電解コンデンサの製造方法においては、リードフレームにコンデンサ素子を搭載した際に起立部と陽極導出線の側面を当接させると好適である。
【００１７】
この発明の製造方法によれば、起立部を設けたリードフレームにコンデンサ素子を搭載する際に、起立部にコンデンサ素子の陽極導出線に当接させるため、起立部をコンデンサ素子の位置決め基準とすることができる。そのため、レーザー溶接する箇所を一定とすることができ、確実な接合が得られる。
【００１８】
さらに、前述のチップ型固体電解コンデンサの製造方法においては、前記起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることが好ましい。
【００１９】
起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることにより、レーザー照射面で反射するレーザーの率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く起立部の融解に用いることができるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
（実施例）
図１は本実施例のチップ型固体電解コンデンサの構造を示す斜視図であり、図２は、本実施例のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図であり、（ａ）は正面図からみた図、（ｂ）は側面からみた図である。
【００２１】
本実施例のチップ型固体電解コンデンサ１は、図１に示すように、コンデンサ素子２と、該コンデンサ素子２の側面から導出された陽極導出線４が溶接にて接続される陽極端子５と、該陽極端子５と前記コンデンサ素子２を挟んで対向する側に、該コンデンサ素子２の下方に配置されるとともに、該コンデンサ素子２の外周部下面と導電性接着剤１０にて電気的並びに機械的に接合された陰極端子６と、これら陽極端子５並びに陰極端子６の露出部を除く部分を、前記コンデンサ素子２を被覆するように覆う外装樹脂３とから主に構成されている。
【００２２】
前記コンデンサ素子２としては、従来より固体電解コンデンサ素子として使用されている素子、例えばタンタルのような弁金属粉末を成型して焼結することにより得た陽極体とし、高純度のタンタルからなる棒状の陽極導出線４を埋設したものである。そして陽極体の表面に陽極酸化により誘電体となる酸化皮膜を形成し、この陽極体上に二酸化マンガンなどの固体電解質層と、カーボンや銀ペーストから成る陰極層とを積層形成することにより得られるコンデンサ素子等を好適に使用することができる。尚、前記固体電解質としてポリピロール等の高分子電解質を用いたもの等も使用することができる。
【００２３】
この本実施例に用いた前記陽極端子５は、陽極端子５の露出部から連続するようにＶ字状に折り曲げられた起立部１５を有している。そして、起立部１５の一側面が陽極導出線４の側面と当接するようになる。陽極端子５はコンデンサ素子２の下面に配置されているので、該コンデンサ素子２の下面と陽極端子５が当接すると、コンデンサ素子２の表面に形成されている陰極層を介して該陽極端子５と陰極端子６とが短絡することから、該コンデンサ素子２の下面との間に絶縁樹脂９が介在するように、前記陽極端子５の上面に絶縁樹脂９が設けられている。
【００２４】
以下、本実施例のチップ型固体電解コンデンサ１をその製造工程に沿って説明する。まず、本実施例において前記陽極端子５と陰極端子６とは、図２に示すような形状であり、複数のコンデンサ素子２が実装可能とされたリードフレーム１１により形成されている。このリードフレーム１１は、図３に示すような形状のもので、板状の金属板をプレスないし折り曲げ加工等により、陽極端子となる部分に起立部１５が形成されている。なお、この図３におけるリードフレームは、搭載されるコンデンサ素子の周辺部分のみを表示したものであり、実際に使用されるリードフレームは図３に示したリードフレームを一単位として、前後左右に連結させたものを用いている。この起立部１５の高さは、後に説明するコンデンサ素子をリードフレームに搭載した際のコンデンサ素子の陽極導出線の位置よりも高く形成されている。起立部１５の形成方法としては、リードフレーム１１の一部を折り曲げるようにして形成すると、板状の金属からリードフレームにプレス加工する工程と同時に起立部を形成することができるので、作業工程が簡略なものとなり好ましい。
【００２５】
なお、このリードフレームの材質としてとしては、４２％のニッケルを含有する鉄合金である４２アロイを用いている。
【００２６】
まず、このリードフレーム１１の陽極端子５となる部分の上面に、図４（ａ）に示すように塗料を塗布、乾燥させて絶縁樹脂９を形成する。本実施例においては、これら塗料を塗布の方法として、図示しないインクジェットノズルを用いてリードフレーム１１の該当部位に、絶縁樹脂９の厚みが十分な絶縁性が得られる厚みとなるように塗料を塗布、乾操させて形成をしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら絶縁樹脂９の形成方法としては任意の方法を用いることができる。
【００２７】
尚、前記インクジェットノズルによる塗布、乾燥においては、ピンホールのない良好な絶縁樹脂層を形成できるように、塗布、乾燥を複数回に渡り繰返し実施するようになっている。
【００２８】
また、これら絶縁樹脂９としては、乾燥工程の効率化とともに、樹脂の固形分の高さから容易に比較的厚みの大きな塗膜を得られることから、本実施例では紫外線硬化樹脂を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
これら絶縁樹脂９の形成後に、図４（ｂ）に示すように、陰極端子６となる部分の上面に、導電性接着材７を塗布形成し、該塗布後に図４（ｃ）に示すようにコンデンサ素子２を実装する。リードフレーム１１へのコンデンサ素子２の実装の際には、起立部１５がリードフレーム１１に対するコンデンサ素子２の位置決めの基準となる。従って、リードフレーム１１での起立部１５の形成形状を一様なものとしておくことにより、コンデンサ素子２を常に同じ位置に搭載することが容易となる。このように、起立部１５にコンデンサ素子２の陽極導出線４を当接させるようにして、コンデンサ素子２をリードフレーム１１に搭載すると、コンデンサ素子２のリードフレーム１１に対しての位置決めが容易となるから好ましいが、後に説明するレーザー溶接によって、陽極導出線４とリードフレーム１１が接合が可能な程度に起立部１５と陽極導出線４を近接させておくだけでも良い。
【００３０】
なお、起立部１５を陽極導出線４の側面と接触するような構成とすると、陽極導出線３と陽極端子５の接合面積を大きなものとすることができると同時に、完成したチップ型固体電解コンデンサ本体の長さ方向を小さなものとすることができるようになる。
【００３１】
導電性接着剤１０としては、接続する前記コンデンサ素子２の下面が前述のようにカーボンや銀ペーストから成る陰極層が露出していることから、これら陰極層との接着性等の観点から、通常においてＩＣ等のマウントに使用される銀系の導電性接着剤１０が好適に使用されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、これら導電性接着材７に代えて半田ペースト等を塗布しておき、コンデンサ素子２の搭載後において該半田ペーストを溶融させてコンデンサ素子２を固定、実装するようにしても良い。
【００３２】
そして、図４（ｄ）に示すように、前記陽極導出線４と前記起立部１５とをレーザー溶接にて接続する。この際、レーザー１０の照射は陽極端子６の起立部１５側より行う。このレーザー１０の照射は、図８に示すように、起立部１５の側面（レーザー照射面）に対し４０度以上の角度となるように入射角を設定して照射することが好ましい。
【００３３】
金属にレーザーを照射すると、レーザーが金属表面で反射して、入射したエネルギーの損失が発生するが、レーザー照射面に対するレーザーの入射角が４０度以上の角度となるようにすると、金属表面で反射する率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く金属の融解に用いることができる。
【００３４】
すなわち、下記の表１に示すように、レーザーの入射角と反射率についての関係をみると、入射角が３５度では反射率が５０％を超え、入射角度が小さくなるほど、さらに反射率が大きくなることが判る。そのため、入射したレーザーのエネルギーが照射部の融解には寄与せず、反射してしまうため、エネルギー効率が著しく悪くなってしまう。また、反射したレーザーが照射部の周辺部へも影響を及ぼすおそれも出てくるため、反射率が５０％を超えることは好ましくない。従って、レーザー照射面に対するレーザーの入射角は４０度以上、より好ましくは６５度以上である。
【００３５】
【表１】
起立部１５側よりレーザー１０を照射することにより、起立部１５を構成する金属が融解して、陽極導出線４を取り囲むようになる。このレーザー溶接結果、起立部１５と陽極導出線４の接合面積が増加し、接合強度も増すとともに接触抵抗の低減を図ることができる。また、この発明の実施の形態の中では、陽極導出線４として高純度のタンタルを用い、リードフレーム１１として４２アロイを用いている。タンタルの融点が２９９６℃で、４２アロイの融点が約１４５０℃であるため、リードフレーム１１の側からレーザー照射をした場合には、タンタルで形成された陽極導出線４が融解せず、４２アロイで形成されたリードフレーム１１のみが融解する。このように、リードフレームを陽極導出線よりも低融点の材質を用いていると陽極導出線の形状が変形することが無く、溶接位置や接合強度の制御が容易となるので好ましい。
【００３７】
なお、レーザー照射を起立部１５のレーザー照射面に対して４０度以上の角度で行えるようにするために、起立部１５の高さをコンデンサ素子２の陽極導出線４の位置よりも高いものとする。このような形状とすると、レーザーの照射を上又は横から行うことができ、陽極端子等がレーザーの照射の障害となることがない。そのため、レーザー照射面に対するレーザーの入射角を４０度以上の任意の角度に設定してレーザー照射を行うことができるようになる。
【００３８】
さらに、前記導電性接着材７の乾燥或いは硬化を行ってコンデンサ素子２を固定する。
【００３９】
次いで、図４（ｅ）に示すように、コンデンサ素子及び前記リードフレーム１１の全体に外装樹脂３となる封止樹脂で被覆するとともに、該外装樹脂３を硬化させる。
【００４０】
これら外装樹脂３としては、従来のトランスファーモールド成型に使用されるモールド樹脂であるエポキシアクリレート等のエポキシ系樹脂を好適に使用することができるとともに、基板実装時の半田耐熱に耐えられる耐熱性を有し、適宜な加熱状態或いは常温において液体状態を得ることができる樹脂であれば好適に使用することができる。
【００４１】
前記外装樹脂３が適宜な硬化状態となった後に、所定位置でチップ型固体電解コンデンサの連続体を切り出して、個々のチップ型固体電解コンデンサ１が得られる。
【００４２】
以上、本発明を図面に基づいて説明してきたが、本発明はこれら前記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での変更や追加があっても、本発明に含まれることは言うまでもない。例えば、陽極端子の形状としては、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような、陽極端子に切り込みを入れ、起立部を垂直に切り起こした形状のものでもよい。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は、陽極端子の側から行っているので、陽極端子を構成する金属を陽極導出線と接合するのに十分でかつ必要な量だけ融解して陽極導出線に接合させることができるため、接合強度を十分なものとすることができる。また、陽極導出線側からレーザーを照射して陽極導出線を融解すると、その際の熱エネルギーがコンデンサ素子に伝達して誘電体酸化皮膜層などに悪影響を及ぼすことがあるが、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、陽極導出線と陽極端子に溶接の際のレーザーの照射は陽極端子の側から行っているので、コンデンサ素子まで熱が伝わりにくく、コンデンサ素子への熱の影響も少なくなる。
【００４４】
請求項２の発明によると、チップ型固体電解コンデンサに実装面で露出するように両極の外部端子を形成し、陽極端子の露出部と連続するように形成した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造としたことにより、チップ型固体電解コンデンサの外部端子の引出し構造が小さなものとなり、チップ型固体電解コンデンサの全体の大きさに占めるコンデンサ素子の体積を大きなものとすることができ、コンデンサの大容量化を図ることができる。また、陽極端子の形状を陽極端子の露出部と連続した起立部を有するものとし、この起立部を陽極導出線の側面と当接させる構造とすると、陽極端子と陽極導出線の位置関係が、陽極導出線の横側あるいは上側に陽極端子が位置することになり、陽極端子側からのレーザーの照射が容易となる。
【００４５】
請求項３の発明によると、前述した体積効率の良いチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。また、その製造過程において、リードフレームに補助リード線を接続する工程が無くなるなど、製造工程も簡単なものとなる。
【００４６】
請求項４の発明によると、起立部を設けたリードフレームにコンデンサ素子を搭載するため、起立部をコンデンサ素子の位置決め基準とすることができる。そのため、レーザー溶接する箇所を一定とすることができ、確実な接合が得られるようになる。
【００４７】
請求項５の発明によると、起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を４０度以上とすることで、レーザー照射面でレーザーが反射する率が低減し、レーザーのエネルギーを効率良く、起立部の融解に用いることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のチップ型固体電解コンデンサを示す斜視図である。
【図２】この発明のチップ型固体電解コンデンサの内部構造を示す断面図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図３】この発明で用いるリードフレームを示す斜視図である。
【図４】この発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法を示す説明図で、（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ製造工程を表し、鎖線より左は正面から見た図、鎖線より右は側面から図である。
【図５】この発明の別の実施例を示す断面図であり、（ａ）は正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。
【図６】従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図である。
【図７】従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図である。
【図８】起立部に対するレーザーの照射角度を説明する図面である。
【符号の説明】
１ チップ型固体電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 外装樹脂
４ 陽極導出線
５ 陽極端子
６ 陰極端子
７ 導電性接着材
９ 絶縁樹脂
１０ レーザー
１５ 起立部
５１ チップ型固体電解コンデンサ
５３ 外装樹脂
５４ 陽極導出線
５５ 陽極端子
５６ 陰極端子
５７ 導電性接着材
６１ チップ型固体電解コンデンサ
６３ 外装樹脂
６４ 陽極導出線
６５ 陽極端子
６６ 陰極端子
６７ 導電性接着材
６８ 絶縁部材
６９ 補助リード線
Claims (5)
- 陽極導出線を備える陽極体の表面に誘電体酸化皮膜層を形成し、さらに電解質層と陰極層を順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備するチップ型固体電解コンデンサにおいて、外部電極となる陽極端子と陽極導出線とを、前記陽極端子の側から照射したレーザーにより融解した前記陽極端子で溶接したチップ型固体電解コンデンサ。
- 棒状の陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、さらに電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層にそれぞれ接続された陽極端子と陰極端子を、各端子の一部が少なくともチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサにおいて、
前記陽極端子の露出部と連続するように起立部を形成し、前記陽極導出線の側面と近接させた前記起立部に照射したレーザーにより融解した前記起立部で溶接したチップ型固体電解コンデンサ。 - 棒状の陽極導出線を埋設する陽極体の表面に誘電体酸化皮膜を形成し、さらに電解質層と陰極層とを順次積層形成して、その外周が前記陰極層とされたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを具備し、前記コンデンサ素子の陽極導出線並びに陰極層にそれぞれ接続された陽極端子と陰極端子を各端子の一部が少なくともチップ型固体電解コンデンサの実装面で露出するように形成して成るチップ型固体電解コンデンサの製造方法において、
前記陽極端子と前記陰極端子となるリードフレームの、陽極端子に起立部を設け、該リードフレームにコンデンサ素子を搭載して前記起立部と陽極導出線の側面を近接させた後、前記起立部の側からのレーザー照射により、前記陽極端子の一部を融解して前記陽極導出線に接合したチップ型固体電解コンデンサの製造方法。 - リードフレームにコンデンサ素子を搭載した際に起立部と陽極導出線の側面を当接させた請求項３記載のチップ型固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記起立部のレーザー照射面に対するレーザーの入射角度を５０°以上とした請求項３または４の何れかに記載のチップ型固体電解コンデンサの製造方法。
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