JP4838214B2 - チップ状固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、チップ状固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。

電子部品の高密度実装化が進められる中で、チップ状固体電解コンデンサの小型化が求められている。
従来のチップ状固体電解コンデンサは、例えば図１に示すように、コンデンサ素子８を封止する外装樹脂１３の内部にリードフレーム９の一部が埋設され、このリードフレーム９の他の部分が外装樹脂１３の外部において折り曲げられて外部電極とされた構造である。このような構造によれば、製品体積が小さくなるほど、リードフレーム９の占める体積割合が増え、製品体積に対するコンデンサ素子８の体積効率が低くなるという問題点を生じる。

製品体積に対するコンデンサ素子の体積効率を向上させる構造として、リードフレームを用いない図２に示すような下面電極構造が提案されている（例えば、特許文献１，２を参照）。同図に示す構造においては、絶縁板１２に電極１０が設けられており、この電極１０は、絶縁板１２の貫通孔内に電解メッキによって形成された電極層１０ｂと、この電極層１０ｂの上部に接触した銅箔製の導電部１０ａとから構成されている。コンデンサ素子８は、導電部１０ａに対して導電性接着剤６および金属条材７を用いて接続されており、その周囲は、外装樹脂１３によって覆われている。

しかしながら、上記構造のチップ状固体電解コンデンサにおいては、次のような問題点がある。
すなわち、絶縁板１２に対する外装樹脂１３の接着は、絶縁板１２の平滑度が高い上面部分に対して外装樹脂１３の一部が単に対面接触して行われているに過ぎない。このため、絶縁板１２に対する外装樹脂１３の噛み込みが悪く、接続強度が弱い完成品が発生するおそれがある。この接続強度の弱い完成品は、その側面に衝撃力が加わると絶縁板から外装樹脂が剥離する可能性が高くなるため、好ましいものではない。

特開２００２−１１０４５９号公報 特開２００１−０５２９６１号公報

本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外装樹脂の接合強度を向上させることが可能なチップ状固体電解コンデンサ、およびその製造方法を提供することにある。

本発明のチップ状固体電解コンデンサは、電極が設けられている絶縁板と、該絶縁板上に搭載されたコンデンサ素子と、該コンデンサ素子の搭載部分を覆う外装樹脂と、を備えたチップ状固体電解コンデンサであって、
前記電極厚さは、前記絶縁板厚さより厚く、電極上部に導電部を有し、前記絶縁板のコンデンサ素子側の面と前記導電部との間に空間部が形成され、前記空間部に前記外装樹脂の一部が充填され、絶縁板と外装樹脂とを係止していることを特徴としている。

本発明のチップ状固体電解コンデンサの製造方法は、電極が設けられている絶縁板上にコンデンサ素子を搭載する工程と、前記コンデンサ素子の搭載部分を外装樹脂で覆う工程と、を有するチップ状固体電解コンデンサの製造方法であって、
前記絶縁板として、前記電極厚さが前記絶縁板厚さよりも厚く形成され、電極の下面部が絶縁板の下面部より下方に突出し、かつ前記電極の上部に導電部が設けられている絶縁板を用い、
前記コンデンサ素子の搭載部分を外装樹脂で覆う以前において、前記絶縁板と前記電極とをそれらの厚さ方向に相対移動させることにより、前記導電部を前記絶縁板の上方に移動させて、前記導電部と前記絶縁板の上面との間に前記外装樹脂の一部を係止させるための空間部を形成する工程を有することを特徴としている。

本発明によれば、電極の導電部と絶縁板のコンデンサ素子側の面との間に空間部が形成されて、この空間部で外装樹脂の一部を係止した構造となるために、外装樹脂と絶縁板との接合強度が向上する。その結果、外装樹脂が絶縁板から剥離し難くなり、衝撃力に強いチップ状固体電解コンデンサを提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。

図３は、本発明に係るチップ状固体電解コンデンサの一例を示す。
同図に示すチップ状固体電解コンデンサは、例えば有機フィルムを基材とする絶縁板１２に電極１０が設けられており、この電極１０は、絶縁板１２の貫通孔を埋めるように形成された電極層１０ｂと、この電極層１０ｂの上部に繋がって絶縁板１２の上面上に位置する導電部１０ｂとを有している。
ここで、電極層１０ｂは、絶縁板１２よりも厚肉に形成されており、絶縁板１２のコンデンサ素子側（図面上の上方）にその一部が突出している。このことにより、導電部１０ａは、絶縁板１２の上面より上方に位置しており、この導電部１０ａと絶縁板１２の上面との間には、空間部１５が形成されている。
コンデンサ素子８は、既存のチップ状固体電解コンデンサの素子と同様な構成であり、例えばタンタルなどの弁作用金属の多孔質焼結体からなる陽極体１の外面に、誘電体皮膜層２、固体電解質層３、カーボン層４、および銀層５が順次形成された構成を有している。このコンデンサ素子８は、導電部１０ａの上面部に導電性接着剤６および金属条材７を用いて機械的および電気的に接続されている。
外装樹脂１３は、コンデンサ素子８の搭載部分を覆っているが、その一部は、空間部１５で絶縁板に係止されている。

前記した構成のチップ状固体電解コンデンサは、次のような製造方法により製造することができる。
すなわち、例えば図４に示すように、先ず、導電部１０ａおよび電極層１０ｂが嵌合されている絶縁板１２を作製する。絶縁板１２は、例えば貫通孔が設けられた有機フィルムを基材とするものであり、その上面に銅箔をエポキシ系接着剤等を用いて貼り付けた後に、この銅箔を所定の形状にエッチングすることにより導電部１０ａが形成される。その後、電解メッキ等によって前記貫通孔内に電極層１０ｂを形成する。この際、その厚さは絶縁板１２の厚さよりも大きくし、この電極層１０ｂの下部を絶縁板１２の下面よりも下方に突出させる。
その後は、図５に示すように、圧子１４を利用する等して、絶縁板１２を電極１０に相対させて下方に押圧する。この押圧により、図６に示すように、導電部１０ａと絶縁板１２の上面との間には、空間部１５が形成される。このようにして空間部１５を形成した後に、２箇所の導電部１０ａに対して、導電性接着剤６および金属条材７を介してコンデンサ素子８を機械的および電気的に接続する。その後、コンデンサ素子８の搭載部分を覆うように外装樹脂１３による外装形成を行うと、この外装樹脂１３の一部が空間部１５に進入し、図３に示したチップ状固体電解コンデンサを製造することができる。
このように、外装樹脂１３の一部が空間部１５で絶縁板と係止されることにより、絶縁板に対する外装樹脂１３の接合強度が高まり、チップ状固体電解コンデンサの耐衝撃性が向上する。

[実施例]
本発明の具体的な実施例について説明する。
コンデンサ素子としてタンタルコンデンサ素子を用いた。まず、陽極リード線を埋設しながら、タンタルからなる弁作用金属粉末を所定の形状に加圧成形、焼結して陽極体１を形成した後、誘電体皮膜層２、固体電解質層３、カーボン層４、および銀層５を順次形成した。
また、絶縁板として、０．５ｍｍ×１．０ｍｍの長方形状の貫通孔が設けられたポリイミドフィルムに銅箔をエポキシ系接着剤で接着した後、０．７ｍｍ×１．５ｍｍの長方形状に貫通孔を塞ぐように、エッチングで電極を形成し、電解メッキでポリイミドフィルムの厚みより７〜１５μｍ厚く、貫通孔を埋めるように銅電極層を形成した後、圧子にて絶縁板の基材部分を１０ＭＰａで加圧し、絶縁板基材と銅箔を分離させ、７〜１５μｍの外装樹脂が圧入される隙間を形成し、作製した。
次に、陽極側の導電部と金属条材とを溶接にて接続し、前記絶縁板の銅箔側の面にコンデンサ素子の銀層の一部を導電性接着剤を介して接続すると同時に、コンデンサ素子の陽極リード線と金属条材とを抵抗溶接にて接続し、２００℃で３０分間導電性接着剤の硬化を行った。
その後、トランスファーモールドを用いて樹脂封止し、外装樹脂を形成した。このような工程により、６．３Ｖ−１０μＦ、１６０８サイズ（１．６×０．８×０．８ｍｍ）のチップ状固体電解コンデンサを１００個作製した。

[従来例]
電解メッキで形成した電極の高さを、ポリイミドフィルムの厚さと同等かそれよりも低くした絶縁板を使用し、絶縁板基材と銅箔を剥離させることを目的とする加圧工程を行わなかったこと以外は、前記実施例と同様にして、１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサを１００個作製した。

前記した実施例および従来例のチップ状固体電解コンデンサの各５０個について、２６０℃１０秒の条件で基板にはんだ付けを行い、側面部に２０Ｎの圧力をかけた後、１２０Ｈｚでの静電容量を測定し、測定値が１μＦ以下の製品数を不良品として数え、剥離発生数とした。
また、前記した実施例および従来例のチップ状固体電解コンデンサ各５０個について、２６０℃１０秒の条件で基板にはんだ付けを行った後、側面を基板からチップ状固体電解コンデンサが剥れるまで加圧し、破壊ピーク値をプッシュプルゲージで測定した。

表１に、前記実施例および従来例のチップ状固体電解コンデンサの剥離発生数と破壊ピーク値の平均値を示す。
表１に示すように、前記実施例のチップ状固体電解コンデンサは、破壊ピーク値が高く、同加圧力をかけた場合でも剥離が発生し難いことが判る。これは、コンデンサ素子を覆う外装樹脂の一部が、電極と絶縁板との間に形成されている空間部に進入し、衝撃力に強い構造となったことによる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。絶縁板、電極、外装樹脂などの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

リードフレームを用いたタイプの従来の固体電解コンデンサ素子の断面図である。 リードフレームを用いないタイプの従来のチップ状固体電解コンデンサの断面図である。 本発明のチップ状固体電解コンデンサの一例を示す断面図である。 図３に示すチップ状固体電解コンデンサに用いられる絶縁板の断面図である。 図３に示すチップ状固体電解コンデンサの製造方法において、絶縁板を加圧する工程の模式的な断面図である。 図３に示すチップ状固体電解コンデンサの製造方法において、絶縁板を加圧する工程が完了した状態の模式的な断面図である。

符号の説明

１ 陽極体
２ 誘電体皮膜層
３ 固体電解質層
４ カーボン層
５ 銀層
６ 導電性接着剤
７ 金属条材
８ コンデンサ素子
９ リードフレーム
１０ 電極
１０ａ 導電部（電極）
１０ｂ 電極層（電極）
１２ 絶縁板
１３ 外装樹脂
１４ 圧子
１５ 空間部

Claims (2)

1. 電極が設けられている絶縁板と、
   該絶縁板上に搭載されたコンデンサ素子と、
   該コンデンサ素子の搭載部分を覆う外装樹脂と、
   を備えたチップ状固体電解コンデンサであって、
   前記電極厚さは、前記絶縁板厚さより厚く、
   電極上部に導電部を有し、前記絶縁板のコンデンサ素子側の面と前記導電部との間に空間部が形成され、
   前記空間部に前記外装樹脂の一部が充填され、絶縁板と外装樹脂とを係止していることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサ。
2. 電極が設けられている絶縁板上にコンデンサ素子を搭載する工程と、
   前記コンデンサ素子の搭載部分を外装樹脂で覆う工程と、
   を有するチップ状固体電解コンデンサの製造方法であって、
   前記絶縁板として、前記電極厚さが前記絶縁板厚さよりも厚く形成され、電極の下面部が絶縁板の下面部より下方に突出し、かつ前記電極の上部に導電部が設けられている絶縁板を用い、
   前記コンデンサ素子の搭載部分を外装樹脂で覆う以前において、前記絶縁板と前記電極とをそれらの厚さ方向に相対移動させることにより、前記導電部を前記絶縁板の上方に移動させて、前記導電部と前記絶縁板の上面との間に前記外装樹脂の一部を係止させるための空間部を形成する工程を有することを特徴とするチップ状固体電解コンデンサの製造方法。

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