JP5698450B2 - 固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
〈1〉 複数の固体電解コンデンサ素子を、近接して並列に、リードフレームの陰極リード部に、導電性接着剤の層を介して、載置すること、および
前記導電性接着剤が前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に入り込むようにして前記陰極リード部に前記固体電解コンデンサ素子を電気的に接続させることを含む、固体電解コンデンサの製造方法。
〈2〉 前記固体電解コンデンサ素子間の隙間の平均幅を250μm以下にする、前記〈1〉に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
〈3〉 導電性接着剤が固体電解コンデンサ素子間の隙間に入り込むようにして陰極リード部に固体電解コンデンサ素子を電気的に接続させることは、導電性接着剤の層を介して陰極リード部に載置された複数の固体電解コンデンサ素子を前記陰極リード部に圧しつけることを含む、前記〈1〉または〈2〉に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
〈4〉 陰極リード部に載置された複数の固体電解コンデンサ素子の最大外形の外に導電性接着剤がはみ出ないようにする、前記〈1〉〜〈3〉のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
〈5〉 導電性接着剤が銀ペーストである前記〈1〉〜〈4〉のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
〈6〉 固体電解コンデンサ素子は、弁作用金属材料の焼結体または導電性酸化物の焼結体を陽極体とし、前記陽極体表面に誘電体層を形成し、該誘電体層の上に半導体層および導電体層をこの順に積層してなる素子である、前記〈1〉〜〈5〉のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
〈8〉 離れて対向する一対の陽極リードおよび陰極リード、 陽極部と陰極部とを有する2個以上の固体電解コンデンサ素子、並びに 陽極リードと陰極リードと固体電解コンデンサ素子を封止するための封止材を含んでなる固体電解コンデンサであって、 2個以上の固体電解コンデンサ素子は並列して近接するように配置され、陽極リードの先端部に前記素子の陽極部が通電可能に接続されており、陰極リードの先端部に前記素子の陰極部が導電性接着剤を介して通電可能に接続されており且つ前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に前記導電性接着剤が入り込んでいる、固体電解コンデンサ。
一定の大きさの固体電解コンデンサ素子を密着させて並べても、素子表面の微妙な凹凸によって、素子間に隙間が生じる。該隙間の幅は必ずしも一定しない。隙間の幅と固体電解コンデンサのESRとの間には負の相関がある。すなわち、隙間の幅が小さいほど固体電解コンデンサのESRが高くなる。以上のようなことなどから、固体電解コンデンサのESRにばらつきが生じると考えられる。
本発明の固体電解コンデンサは、離れて対向する一対の陽極リードおよび陰極リード、陽極部と陰極部とを有する2個以上の固体電解コンデンサ素子、並びに陽極リードと陰極リードと固体電解コンデンサ素子を封止するための封止材を含んでなるものである。そして、本発明の固体電解コンデンサは、2個以上の固体電解コンデンサ素子は並列して近接するように配置され、陽極リードの先端部に前記素子の陽極部が通電可能に接続されており、陰極リードの先端部に前記素子の陰極部が導電性接着剤を介して通電可能に接続されており且つ前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に前記導電性接着剤が入り込んでいる。図1には、2個の固体電解コンデンサ素子1が同じ向きで近接して並列に陰極リード3に載置されている状態を示している。図2には、固体電解コンデンサ素子1と陰極リード3とが導電性接着剤7を介して接着され、かつ、前記導電性接着剤7aが近接する固体電解コンデンサ素子間の隙間2に入り込んでいる状態を示している。
本発明に用いられる固体電解コンデンサ素子は、陽極体に、誘電体層、半導体層および導電体層がこの順で積層された構成を有しているものである。
前記誘電体層の上に半導体層が積層されている。半導体層は、有機半導体または無機半導体で構成される。半導体層の上には導電体層が積層されている。導電体層としては、導電性カーボン層、導電性金属層などがある。導電体層としては、導電性カーボン層と導電性金属層とが積層されたものが好ましい。また、半導体層に接する導電体層は導電性カーボン層であることが好ましい。半導体層および導電体層は、通常、陽極部を除いた素子の外周面を覆うように形成される。半導体層および導電体層によって陰極部が構成される。
本発明の固体電解コンデンサの製造に用いられるリードフレームは、特に制限されない。例えば、従来の固体電解コンデンサの製造において使用されていたもの等の中から適宜選択することができる。
リードフレームは、その一部または全部に、ハンダ、錫、チタン、金、銀などのメッキが施されていてもよい。また、ニッケル、パラジウムまたは銅などの下地メッキが施されていてもよい。
リードフレームには、切断折り曲げの加工前または加工後に、各種メッキを行うことができる。また、固体電解コンデンサ素子を載置接続する前にリードフレームにメッキを行い、次いで封止後の任意の時にリードフレームにメッキを行ってもよい。
本発明の固体電解コンデンサの製造に用いられる導電性接着剤は、特に制限されない。例えば、従来の固体電解コンデンサの製造において使用されていたもの等の中から適宜選択することができる。本発明においては、例えば、銀ペーストが好ましい導電性接着剤として挙げられる。導電性接着剤は熱硬化性のものが好ましい。熱硬化性導電性接着剤を用いると、固体電解コンデンサ素子を陰極リードに載せた状態で、加熱するだけで、固体電解コンデンサ素子と陰極リードとを電気的に接続することができる。
本発明の固体電解コンデンサの製造方法では、先ず、複数の固体電解コンデンサ素子を、近接して並列に、リードフレームの陰極リード部に、導電性接着剤の層を介して、載置する。例えば、図1に示すように載置する。
固体電解コンデンサ素子間の隙間に導電性接着剤を入り込ませる方法は特に制限されない。例えば、載置される固体電解コンデンサ素子の隙間側になる接続面の縁に導電性接着剤をより多く塗布する方法がある。本発明においては、固体電解コンデンサ素子間の隙間に導電性接着剤を入り込ませる方法として、導電性接着剤の層を介して陰極リード部に載置された複数の固体電解コンデンサ素子を前記陰極リード部に圧しつけることによる方法が好ましい。固体電解コンデンサ素子を圧しつけると、陰極リードと固体電解コンデンサ素子との間に在った導電性接着剤が脇に圧し出され、固体電解コンデンサ素子間の隙間に入り込むようになる。圧しつけは、陰極リードと固体電解コンデンサ素子と間の接続面に対して垂直な方向から行ってもよいし、固体電解コンデンサ素子間の隙間に圧しつけ力が集中するような方向から行ってもよい。
圧しつけ操作は、導電性接着剤が完全に硬化するまで行い続けてもよいが、導電性接着剤が流動しない程度にまで硬化したところで止めてもよい。
例えば、熱硬化性の導電性接着剤を用いた場合は、固体電解コンデンサ素子を陰極リードに載置し、固体電解コンデンサを圧しつけながら熱を加え、導電性接着剤が流動しない程度に硬化したところで圧しつけをやめ、次いで圧しつけせずに完全に硬化するまで加熱を続けることができる。このような場合の最適な圧しつけ時間は、導電性接着剤の種類によるが、通常、0.5〜500秒間である。
リードフレームに固体電解コンデンサ素子を接続した後、それらを封止する。封止方法は特に制限されない。例えば、樹脂モールド外装、樹脂ケース外装、金属製ケース外装、樹脂のディッピングによる外装、ラミネートフイルムによる外装などがある。これらの中でも、小型化と低コスト化が簡単に行えることから、樹脂モールド外装が好ましい。
(固体電解コンデンサ素子の製造)
ニオブインゴットの水素脆性を利用して粉砕して平均粒径0.31μmのニオブ粉を得た。このニオブ粉を造粒して平均粒径128μmのニオブ造粒品を得た。このニオブ造粒品は自然酸化され酸素を1%含有していた。次に、このニオブ造粒品を450℃の窒素雰囲気中に1時間放置し、続けて700℃のアルゴン中に2時間放置することにより、一部窒化したニオブ造粒品を得た。この一部窒化したニオブ造粒品は、窒化量が1%、CV値が220000μF・V/gであった。
以上の操作を繰り返して、6400個の固体電解コンデンサ素子を製造した。
0.7μmの下地ニッケルが施され、その上に7μmの錫の無光沢メッキが施された厚さ0.1mmの銅合金(商品名C−151SH)製のリードフレームを用意した。このリードフレームは、枠の内側に向かって対向する一組の凸部を有する形状を成していた。該凸部が陰極リード及び陽極リードである。リードフレーム1枚に、32組の凸部が設けられていた。1組の陰極リード及び陽極リードの間は1mmの隙間があった。陰極リードは幅3.5mm、長さ4.7mmで高さ0.45mmの段差折り曲げ加工が施してあった(図1)。
以上の操作を繰り返して、32組の陰・陽極リードに、64個の固体電解コンデンサ素子を載置した。
以上の操作を繰り返して、固体電解コンデンサ素子が導電性接着剤を介して接続されたリードフレームを100枚製造した。
導電性接着剤が固体電解コンデンサ素子の最大外形の外にはみ出したものは一組もなかった。
固体電解コンデンサ素子間の隙間の平均幅は0.15mmであった。
320組の固体電解コンデンサ素子のうち、52組は、近接して並べられた2つの固体電解コンデンサ素子の間で一部接触しているが、隙間の存在を観察することができた。該52組の固体電解コンデンサ素子は、その隙間の幅が0.11〜0.01mmの範囲にあり、隙間に入り込んだ導電性接着剤が到達した高さが0.08〜0.13mmの範囲にあった。
320組の固体電解コンデンサ素子のうち、4組は、近接して並べられた2つの固体電解コンデンサ素子の間が密着しており、隙間の存在を拡大鏡で観察することができなかった。
前記リードフレームの残り90枚を、減圧下190℃の中に2時間放置して、導電性接着剤を完全に硬化させた。該リードフレームを室温に戻し、所定の金型に配置し、次いでエポキシ樹脂によるトランスファー成形で封止外装した。その後、エージング処理し、外装の外に出ているリードフレームの部分を所定寸法に切断および曲げ加工して、7.3mm×4.3mm×1.8mmの大きさの固体電解コンデンサを2880個得た。
該固体電解コンデンサは、定格電圧が2.5V、容量が680μFであった。また、2880個の固体電解コンデンサのESRは、平均値が5.2mΩ、最小値が4.7mΩ、最大値が6.2mΩ、および標準偏差が0.15mΩであった。
固体電解コンデンサ素子が載置されたリードフレームをプレスしなかった以外は実施例1と同じ手法によって固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレームを作製した。
固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレーム10枚を無作為に選び出し、実施例1と同じ手法で320組の固体電解コンデンサ素子について拡大鏡を用いて観察した。導電性接着剤が固体電解コンデンサ素子の最大外形の外にはみ出したものは一組もなかった。また、固体電解コンデンサ素子間の隙間に導電性接着剤が入り込んだものは一組もなかった。なお、固体電解コンデンサ素子間の隙間の平均幅は0.14mmであった。
固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレーム90枚を用いて実施例1と同じ手法で2880個の固体電解コンデンサを製造した。
該固体電解コンデンサは、定格電圧が2.5V、容量が680μFであった。
また、2880個の固体電解コンデンサのESRは、平均値が5.6mΩ、最小値が5.0mΩ、最大値が10.6mΩ、および標準偏差が0.41mΩであった。
焼結体の大きさを、長さ4.5mm、幅3.0mmおよび高さ1.0mmのものに変えた以外は実施例1と同じ手法にて3200個の固体電解コンデンサ素子を得た。
1枚の陰極リードに1個の前記固体電解コンデンサ素子を載置した以外は、実施例1と同じ手法にて固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレームを得た。
固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレーム10枚を無作為に選び出し、実施例1と同じ手法で320個の固体電解コンデンサ素子について拡大鏡を用いて観察した。320個の固体電解コンデンサ素子は、そのほとんどが、固体電解コンデンサ素子の最大外形の外に、導電性接着剤のはみ出しがあった。
固体電解コンデンサ素子が接続されたリードフレーム90枚を用いて実施例1と同じ手法で2880個の固体電解コンデンサを製造した。
該固体電解コンデンサは、定格電圧が2.5V、容量が680μFであった。
また、2880個の固体電解コンデンサのESRは、平均値が11.6mΩ、最小値が8.7mΩ、最大値が16.6mΩ、および標準偏差が0.37mΩであった。
2:固体電解コンデンサ素子間の隙間
3:陰極リード
4:陽極リード線
5:陽極リード
6:溶接部
7:導電性接着剤
7a:隙間に入り込む導電性接着剤
7b:脇からはみ出す導電性接着剤
A:固体電解コンデンサ素子間の隙間の幅
B:固体電解コンデンサ素子の最大外形の大きさ
C:隙間に入り込んだ導電性接着剤が到達した高さ
Claims (8)
- 複数の固体電解コンデンサ素子を、近接して並列に、リードフレームの陰極リード部に、導電性接着剤の層を介して、載置すること、および
前記導電性接着剤を前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に入り込ませながら前記陰極リード部に前記固体電解コンデンサ素子を電気的に接続させることを含む、
前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に前記導電性接着剤が小さい幅の隙間ほどより大きい面積で隙間内に広がって入り込んでいる、固体電解コンデンサの製造方法。 - 前記固体電解コンデンサ素子間の隙間の平均幅を250μm以下にする、請求項1に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 導電性接着剤を固体電解コンデンサ素子間の隙間に入り込ませながら陰極リード部に固体電解コンデンサ素子を電気的に接続させることは、導電性接着剤の層を介して陰極リード部に載置された複数の固体電解コンデンサ素子を前記陰極リード部に圧しつけながら導電性接着剤を硬化させることを含む、請求項1または2に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 陰極リード部に載置された複数の固体電解コンデンサ素子の最大外形の外に導電性接着剤がはみ出ないようにする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 導電性接着剤が銀ペーストである請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 固体電解コンデンサ素子は、弁作用金属材料の焼結体または導電性酸化物の焼結体を陽極体とし、前記陽極体表面に誘電体層を形成し、該誘電体層の上に半導体層および導電体層をこの順に積層してなる素子である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法で製造される固体電解コンデンサ。
- 離れて対向する一対の陽極リードおよび陰極リード、
陽極部と陰極部とを有する2個以上の固体電解コンデンサ素子、並びに
陽極リードと陰極リードと固体電解コンデンサ素子を封止するための封止材を含んでなる固体電解コンデンサであって、
2個以上の固体電解コンデンサ素子は並列して近接するように配置され、陽極リードの先端部に前記素子の陽極部が通電可能に接続されており、陰極リードの先端部に前記素子の陰極部が導電性接着剤を介して通電可能に接続されており且つ前記固体電解コンデンサ素子間の隙間に前記導電性接着剤が小さい幅の隙間ほどより大きい面積で隙間内に広がって入り込んでいる、固体電解コンデンサ。
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