JP6705641B2 - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、２つのコンデンサ素子を備え、かつ表面実装される樹脂パッケージ形式の固体電解コンデンサに関する。
近年における電子機器の小型化や高機能化の進展によって、該電子機器に供給される電源には高周波領域での駆動が要求されている。それに伴い、ノイズ対策や電源電圧の平滑化が必要となり、電子回路におけるコンデンサが果たす役割が重要になってきている。こうした中で、小型で静電容量が大きく、かつ周波数特性に優れ、さらにはインピーダンスが低い固体電解コンデンサに対する需要が高まっている。
一般にコンデンサのインピーダンスは、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance：等価直列抵抗）がインピーダンスと等価となる自己共振周波数よりも低い低周波領域では静電容量とＥＳＲによって決定される。また、自己共振周波数よりも高い高周波領域ではＥＳＬ（Equivalent Series Inductance：等価直列インダクタンスまたはリードインダクタンス）の影響によってインピーダンスが上昇する。ここで、固体電解コンデンサのインピーダンス特性はＥＳＬよりもＥＳＲが支配的であることから、固体電解コンデンサにおいてはＥＳＲの低減を図ることによって、効率的、かつ効果的にインピーダンスを低下させることができる。
固体電解コンデンサのＥＳＲの低減を図るため、パッケージ内において２つのコンデンサ素子を並列接続する方策が従来採られている。該方策によって、ＥＳＲの低減を図りつつ、より大きな静電容量を確保することが可能である。該方策を採った固体電解コンデンサの一例として、たとえば特許文献１および特許文献２に開示されているものが挙げられる。
特許文献１には、陰極端子の片面において、２つのコンデンサ素子を横方向に並列に接続した固体電解コンデンサの一例が開示されている。該固体電解コンデンサの陽極端子は、単一のリードフレームを前記横方向から視てコの字状となるように曲げ加工され、コンデンサ素子の陽極ワイヤが接続される部分が幅広となるように形成されている。また、前記陽極ワイヤが、コンデンサ素子の中心に対して前記横方向に偏心して配置されている。このような構成によれば、前記陽極ワイヤを前記陽極端子に抵抗スポット溶接で接続するとき２つの溶接部の間隔を広く確保できるため、それぞれの溶接部について溶接不良を回避し、かつ十分な溶接強度を得ることができる。ただし、該固体電解コンデンサにおいてＥＳＲの低減を図るため、コンデンサ素子に対する陰極端子の接続面積を十分に確保しようとすると前記コンデンサ素子を偏平な形状とすることから、前記コンデンサ素子の配置形態に起因したパッケージの大型化を招くという問題がある。
特許文献２には、陰極端子の両面において、２つのコンデンサ素子を縦方向に並列に接続した固体電解コンデンサの一例が開示されている。該固体電解コンデンサの陽極端子は両面に一対のスペーサが固定され、それぞれの前記スペーサにコンデンサ素子の陽極ワイヤが接続されている。このような構成によれば、先述した特許文献１に開示された固体電解コンデンサに対して、コンデンサ素子を偏平な形状としてもパッケージの大型化を招かずにコンデンサ素子に対する陰極端子の接続面積を十分に確保することができるため、ＥＳＲの低減を図る上で好適であるといえる。ただし、一対の前記スペーサを前記陽極端子に固定するときは、前記スペーサごとに抵抗スポット溶接によって固定することとなる。したがって、該溶接回数の増加に伴う製造効率の低下という問題や、それぞれの溶接部が相互に近接するため、特許文献１において課題として示されている溶接不良および溶接強度の低下という問題がある。また、特許文献２によれば、一対の前記スペーサと前記陽極端子を一体として形成した例や、前記スペーサを廃止して、前記陽極端子の先端部を前記スペーサの外形となるように複雑に曲げ加工した例が開示されているが、これらはともに実際に製造する上では困難であるという問題がある。
本発明は上記事情に鑑み、ＥＳＲの低減を図りつつ、陽極端子における溶接不具合の解消および製造効率の向上に寄与することが可能な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をその課題とする。
本発明の第１の側面によって提供される固体電解コンデンサは、弁作用金属からなり、かつ陽極を構成する多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体に一部が挿入された陽極ワイヤと、前記多孔質焼結体を覆う誘電体層と、前記誘電体層を覆い、かつ陰極を構成する陰極部と、をそれぞれ備えた２つのコンデンサ素子が、前記コンデンサ素子の厚さ方向である第１方向に沿って並べられ、かつ並列接続された固体電解コンデンサであって、導電性を有し、かつ前記第１方向における両端のそれぞれに前記陽極ワイヤが接続されたスペーサと、前記スペーサに対して前記２つのコンデンサ素子とは反対側に固定された陽極端子と、前記第１方向の両側からそれぞれの前記陰極部が接続された陰極端子と、２つの前記コンデンサ素子を覆う封止樹脂と、を備え、前記スペーサに固定された前記陽極端子の陽極接続部が、前記第１方向に沿って形成されていることを特徴としている。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記スペーサは、前記第１方向における両端に形成された一対の溝部を有し、前記一対の溝部のそれぞれに前記陽極ワイヤが接続されている。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記一対の溝部は、前記第１方向において正対している。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記溝部の横断面形状は、Ｖ型である。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記スペーサは、Ｃｕを含む合金からなる。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記多孔質焼結体の形状は、前記第１方向視である平面視において矩形状であり、かつ偏平である。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極ワイヤは、前記第１方向において前記多孔質焼結体の中央に位置する。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極ワイヤは、前記コンデンサ素子の幅方向であり、かつ前記第１方向に対して直角である第２方向において前記多孔質焼結体の中央に位置する。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記弁作用金属は、ＴａまたはＮｂである。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極ワイヤは、前記多孔質焼結体と同一の金属からなる。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陰極部は、前記誘電体層を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う第１陰極層と、前記第１陰極層を覆う第２陰極層と、を有し、前記第２陰極層はＡｇからなる。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陰極層と前記陰極端子との間に介在する導電性接着層をさらに備える。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記導電性接着層は、Ａｇを含む。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記封止樹脂は、ガラスフリットが含有されたエポキシ樹脂からなる。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極端子は、前記封止樹脂から露出した陽極露出部を有し、前記陰極端子は、前記封止樹脂から露出した陰極露出部を有し、前記陽極露出部および前記陰極露出部は、ともに前記封止樹脂の樹脂側面および樹脂底面に沿って屈曲している。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極端子および前記陰極端子は、前記陽極露出部および前記陰極露出部を覆う外装めっき層をさらに備える。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記外装めっき層は、互いに積層されたＮｉと、Ｓｎを含む合金と、からなる。
本発明の第２の側面によって提供される固体電解コンデンサの製造方法は、弁作用金属からなり、かつ陽極を構成する多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体に一部が挿入された陽極ワイヤと、前記多孔質焼結体を覆う誘電体層と、前記誘電体層を覆い、かつ陰極を構成する陰極部と、をそれぞれ有する２つのコンデンサ素子が、前記コンデンサ素子の厚さ方向である第１方向に沿って並べられ、かつ並列接続された固体電解コンデンサの製造方法であって、前記コンデンサ素子を準備する工程と、陽極リードにスペーサを固定する工程と、陰極リードおよび前記スペーサに２つの前記コンデンサ素子を接続する工程と、２つの前記コンデンサ素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、を備え、前記スペーサを固定する工程では、前記スペーサを前記陽極リードに固定した後に、前記スペーサが前記第１方向に沿って配置されるように、前記スペーサが固定された前記陽極リードの端部を曲げ加工することを特徴としている。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記スペーサを固定する工程では、レーザスポット溶接によって前記スペーサが前記陽極リードに固定される。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記スペーサを固定する工程では、前記曲げ加工は、しごき加工およびカム成形によって構成される。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記スペーサを固定する工程では、前記スペーサが固定された前記陽極リードの端部を曲げ加工した後に、前記第１方向における前記スペーサの両端に横断面形状がＶ型の溝部を形成する工程を含む。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記コンデンサ素子を接続する工程では、前記陰極リードに前記陰極部を接続する工程と、前記スペーサに前記陽極ワイヤを接続する工程と、前記陽極ワイヤを切断する工程と、を含む。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陽極ワイヤを接続する工程では、前記陽極ワイヤを前記溝部に係合させた後に、レーザスポット溶接によって前記スペーサに前記陽極ワイヤが接続される。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記陰極部を接続する工程では、導電性接着剤を前記陰極リードに塗布した後に、前記陰極部を前記陰極リードに接着させることで、前記陰極リードに前記陰極部が接続される。
本発明の実施の形態において好ましくは、前記コンデンサ素子を接続する工程の後に、前記導電性接着剤を熱硬化させる工程をさらに備える。
本発明にかかる固体電解コンデンサは、導電性を有し、かつコンデンサ素子の厚さ方向である第１方向における両端のそれぞれに、前記コンデンサ素子の陽極ワイヤが接続された単一部材であるスペーサを備え、前記スペーサに固定された陽極端子の陽極接続部が前記第１方向に沿って形成されている。このような構成をとることによって、前記スペーサを前記陽極接続部に１回の溶接で固定することができるため、溶接回数を減少させることによって溶接箇所の相互近接に伴う溶接不良および溶接強度の低下という問題が解消される。したがって、ＥＳＲの低減を図りつつ、陽極端子における溶接不具合の解消および固体電解コンデンサの製造効率の向上に寄与することが可能となる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面に基づき以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、添付図面に基づいて説明する。
図１〜図８に基づき、本発明にかかる固体電解コンデンサＡ１０の実施形態について説明する。固体電解コンデンサＡ１０は、２つのコンデンサ素子Ｂ、スペーサ３、陽極端子４、陰極端子５、導電性接着層５９および封止樹脂６を備える。
図１は、固体電解コンデンサＡ１０の右側面図である。図２は、固体電解コンデンサＡ１０の平面図である。図３は、固体電解コンデンサＡ１０の正面図である。図４は、固体電解コンデンサＡ１０の底面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図７は、固体電解コンデンサＡ１０のコンデンサ素子Ｂの部分拡大図である。図８は、固体電解コンデンサＡ１０のスペーサ３および陽極端子４の斜視図である。なお、図１〜図４は、理解の便宜上、封止樹脂６を省略し、かつ想像線（二点鎖線）で示している。
これらの図に示す固体電解コンデンサＡ１０は、各種回路基板に表面実装される樹脂パッケージ形式のものである。ここで、説明の便宜上、コンデンサ素子Ｂの厚さ方向（固体電解コンデンサＡ１０の高さ方向）を第１方向Ｚと、第１方向Ｚに対して直角であり、かつコンデンサ素子Ｂの幅方向を第２方向Ｙと、第１方向Ｚおよび第２方向Ｙのいずれに対しても直角であり、かつコンデンサ素子Ｂの長さ方向を第３方向Ｘと、それぞれ定義する。固体電解コンデンサＡ１０の形状は、平面視（第１方向Ｚ視）において矩形状である。
［コンデンサ素子Ｂの構成について］
固体電解コンデンサＡ１０の主たる構成要素である２つのコンデンサ素子Ｂの構成について説明する。本実施形態においては、２つのコンデンサ素子Ｂは、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２からなる。なお、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２は、ともに同一の構成である。
固体電解コンデンサＡ１０の主たる構成要素である２つのコンデンサ素子Ｂの構成について説明する。本実施形態においては、２つのコンデンサ素子Ｂは、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２からなる。なお、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２は、ともに同一の構成である。
図１〜図４に示すように、２つのコンデンサ素子Ｂは、上面１１、下面１２、一対の第１側面１３および一対の第２側面１４をそれぞれ有する。また、図５〜図７に示すように、２つのコンデンサ素子Ｂは、多孔質焼結体２１、陽極ワイヤ２２、誘電体層２３および陰極部２４をそれぞれ備える。
図１〜図４に示すように、上面１１は図１に示すコンデンサ素子Ｂの第１方向Ｚ上方を向く面であり、下面１２は図１に示すコンデンサ素子Ｂの第１方向Ｚ下方を向く面である。上面１１および下面１２は、互いに離間し、かつ反対側を向いている。上面１１および下面１２の面積は略同一である。一対の第１側面１３は、上面１１と下面１２との間に挟まれ、かつ第３方向Ｘ（コンデンサ素子Ｂの長さ方向）に離間した一対の面である。一対の第１側面１３は、ともに第２方向Ｙ（コンデンサ素子Ｂの幅方向）に沿って配置されている。一対の第１側面１３のうち、一方の第１側面１３から棒状の陽極ワイヤ２２が第３方向Ｘに沿って突出している。一対の第２側面１４は、上面１１と下面１２との間に挟まれ、かつ第２方向Ｙに離間した一対の面である。一対の第２側面１４は、ともに第３方向Ｘに沿って配置されている。本実施形態においては、陽極ワイヤ２２を除くコンデンサ素子Ｂは、第２側面１４の面積が第１側面１３の面積よりも大と設定された直方体状に、かつ偏平に形成されている。したがって、陽極ワイヤ２２を除くコンデンサ素子Ｂの形状は、平面視（第１方向Ｚ視）において矩形状である。
図１に示すように、固体電解コンデンサＡ１０において、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２は、第１方向Ｚ（コンデンサ素子Ｂの厚さ方向）に沿って並べられ、かつ陽極端子４および陰極端子５に並列接続されている。第１コンデンサ素子Ｂ１は、第２コンデンサ素子Ｂ２に対して図１に示す第１方向Ｚ上方に位置している。したがって、第１コンデンサ素子Ｂ１の下面１２と、第２コンデンサ素子Ｂ２の上面１１が互いに向き合っている。第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２のそれぞれの陽極ワイヤ２２の先端が、スペーサ３を介して陽極端子４に導通している。また、第１コンデンサ素子Ｂ１の下面１２および第２コンデンサ素子Ｂ２の上面１１が、それぞれ導電性接着層５９を介して陰極端子５に導通している。
図５および図６に示すように、多孔質焼結体２１は、陽極ワイヤ２２の一部を覆う部分である。多孔質焼結体２１は、誘電体層２３および陰極部２４に覆われ、かつ陽極ワイヤ２２とともにコンデンサ素子Ｂの陽極を構成している。コンデンサ素子Ｂにおいて、多孔質焼結体２１、誘電体層２３および陰極部２４の厚さはいずれも一様であり、多孔質焼結体２１の厚さは、誘電体層２３および陰極部２４の厚さよりも十分に厚く設定されている。よって、陽極ワイヤ２２を除くコンデンサ素子Ｂの形状は、多孔質焼結体２１の形状に基づいたものとなっている。したがって、多孔質焼結体２１の形状は直方体状で、かつ偏平である。ゆえに、多孔質焼結体２１の形状は、平面視（第１方向Ｚ）において矩形状である。多孔質焼結体２１は弁作用金属からなり、本実施形態においては、前記弁作用金属はＴａまたはＮｂからなる。図７に示すように、多孔質焼結体２１の表面は多数の細孔２１１が形成されていることから、多孔質焼結体２１の表面積が細孔２１１によって拡大されている。
図５および図６に示すように、陽極ワイヤ２２は、多孔質焼結体２１に一部が挿入された棒状で、かつ横断面形状が円形状の部分である。本実施形態においては、陽極ワイヤ２２は、第１方向Ｚおよび第２方向Ｙにおいて、ともに多孔質焼結体２１の中央に位置している。本実施形態においては、陽極ワイヤ２２は、多孔質焼結体２１と同一の金属、すなわち同一の弁作用金属であるＴａまたはＮｂからなる。
図５および図６に示すように、誘電体層２３は、多孔質焼結体２１を覆う部分である。また、図７に示すように、誘電体層２３は多孔質焼結体２１の表面が酸化されることで形成される。したがって、誘電体層２３は弁作用金属の酸化物であり、本実施形態においては、Ｔａ2Ｏ5またはＮｂ2Ｏ5からなる。
図５〜図７に示すように、陰極部２４は、固体電解質層２４１、第１陰極層２４２および第１陰極層２４２を有し、これらが互いに積層された部分である。陰極部２４は、誘電体層２３を覆い、かつコンデンサ素子Ｂの陰極を構成している。固体電解質層２４１は、多孔質焼結体２１の細孔２１１を埋めつつ、誘電体層２３を覆う部分である。固体電解質層２４１は、たとえばＭｎＯ2または導電性ポリマーからなる。固体電解コンデンサＡ１０の作動時は、誘電体層２３と固体電解質層２４１との界面に電荷が蓄積される。第１陰極層２４２は、固体電解質層２４１を覆い、かつ固体電解質層２４１に導通する部分である。第１陰極層２４２は、たとえばグラファイト（黒鉛）からなる。第２陰極層２４３は、第１陰極層２４２を覆い、かつ第１陰極層２４２を介して固体電解質層２４１に導通する部分である。コンデンサ素子Ｂの表面は、第２陰極層２４３が露出した状態となっている。本実施形態においては、第２陰極層２４３はＡｇからなる。
［その他の構成について］
次に、固体電解コンデンサＡ１０のうち、２つのコンデンサ素子Ｂ以外の構成要素であるスペーサ３、陽極端子４、陰極端子５、導電性接着層５９および封止樹脂６のそれぞれの構成について説明する。
次に、固体電解コンデンサＡ１０のうち、２つのコンデンサ素子Ｂ以外の構成要素であるスペーサ３、陽極端子４、陰極端子５、導電性接着層５９および封止樹脂６のそれぞれの構成について説明する。
スペーサ３は、導電性を有し、かつ第１方向Ｚにおける両端のそれぞれに陽極ワイヤ２２が接続された単一部材である。図３および図８に示すように、スペーサ３は、上端３１、下端３２および一対の溝部３３を有する。本実施形態においては、スペーサ３は平板状で、かつＣｕを含む合金からなる。上端３１は、図３に示すスペーサ３の第１方向Ｚ上方を向く面であり、中央に溝部３３が形成されている。上端３１に形成された溝部３３は、第１方向Ｚに凹み、かつ第１コンデンサ素子Ｂ１の陽極ワイヤ２２が延びる方向、すなわち第３方向Ｘにスペーサ３を貫通している。上端３１に形成された溝部３３に、第１コンデンサ素子Ｂ１の陽極ワイヤ２２が接続されている。また、下端３２は、図３に示すスペーサ３の第１方向Ｚ下方を向く面であり、中央に溝部３３が形成されている。下端３２に形成された溝部３３は、第１方向Ｚに凹み、かつ第２コンデンサ素子Ｂ２の陽極ワイヤ２２が延びる方向、すなわち第３方向Ｘにスペーサ３を貫通している。下端３２に形成された溝部３３に、第２コンデンサ素子Ｂ２の陽極ワイヤ２２が接続されている。したがって、一対の溝部３３は、第１方向Ｚにおいて正対している。本実施形態においては、溝部３３の横断面形状はＶ型である。
陽極端子４は、スペーサ３に対して２つのコンデンサ素子Ｂとは反対側に固定された、固体電解コンデンサＡ１０の陽極となる導電性部材である。図１〜図５に示すように、陽極端子４は、陽極接続部４１、陽極露出部４２、陽極中間部４３および外装めっき層４４を有する。陽極端子４は、後述するリードフレーム８１に由来する部材であり、たとえば表面にＣｕめっきがされた４２アロイなどのＮｉ−Ｆｅ合金からなる。陽極接続部４１は、スペーサ３に固定された陽極端子４の先端である。陽極接続部４１は、陽極中間部４３から第１方向Ｚのうちいずれか一方に延びている。陽極露出部４２は、封止樹脂６から露出した部分であり、かつ封止樹脂６の形状に沿って屈曲している。固体電解コンデンサＡ１０を各種回路基板に実装する際は、はんだを介して該回路基板の配線パターンに陽極露出部４２を接続する。陽極中間部４３は、第３方向Ｘに沿って延出した部分であり、一端が陽極接続部４１につながり、他端が陽極露出部４２につながっている。陽極中間部４３は、陽極接続部４１とともに封止樹脂６に覆われている。さらに、図１および図３に示すように、陽極接続部４１は、当該陽極接続部４１が延びる向きを向く端面を有する。第１方向Ｚにおいて、当該端面は、陽極中間部４３と、スペーサ３の一対の溝３３のいずれかとの間に位置する。外装めっき層４４は、図５に示すように陽極露出部４２を覆う部分である。本実施形態においては、外装めっき層４４は、互いに積層されたＮｉと、Ｓｎを含む合金とからなる。固体電解コンデンサＡ１０を各種回路基板に実装する際に、外装めっき層４４は、陽極露出部４２をリフローなどによる熱衝撃から保護しつつ、はんだ濡れ性を良好なものにする役割を果たす。
陰極端子５は、第１方向Ｚの両側から２つのコンデンサ素子Ｂのそれぞれの陰極部２４が接続された、固体電解コンデンサＡ１０の陰極となる導電性部材である。図１〜図５に示すように、陰極端子５は、陰極接続部５１、陰極露出部５２および外装めっき層５４を有する。陰極端子５は、陽極端子４と同じく後述するリードフレーム８１に由来する部材であり、陽極端子４と同一の材質からなる。陰極接続部５１は、第３方向Ｘに沿って延出し、かつ２つのコンデンサ素子Ｂである第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２が接続される部材である。図１および図５に示す陰極接続部５１の第１方向Ｚ上方を向く面に、第１コンデンサ素子Ｂ１の下面１２に該当する陰極部２４が、導電性接着層５９を介して接続されている。また、図１および図５に示す陰極接続部５１の第１方向Ｚ下方を向く面に、第２コンデンサ素子Ｂ２の上面１１に該当する陰極部２４が、同じく導電性接着層５９を介して接続されている。陰極露出部５２は、陽極露出部４２と同様に封止樹脂６から露出した部分であり、かつ封止樹脂６の形状に沿って屈曲している。固体電解コンデンサＡ１０を各種回路基板に実装する際は、はんだを介して該回路基板の配線パターンに陰極露出部５２を接続する。外装めっき層５４は、図５に示すように陰極露出部５２を覆う部分である。本実施形態においては、外装めっき層５４は、外装めっき層４４と同一の構成であり、かつ同一の役割を果たす。
導電性接着層５９は、２つのコンデンサ素子Ｂのそれぞれの陰極部２４と、陰極端子５の陰極接続部５１との間に介在する、導電性を有する部材である。本実施形態においては、導電性接着層５９は、Ａｇを含む合成樹脂であるＡｇペーストからなる。導電性接着層５９によって、２つのコンデンサ素子Ｂである第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２が、それぞれ陰極端子５に接続され、かつ導通する。
封止樹脂６は、２つのコンデンサ素子Ｂと、スペーサ３と、陽極端子４および陰極端子５の一部（陽極接続部４１、陽極中間部４３および陰極接続部５１）とを覆う合成樹脂からなる部材である。本実施形態においては、封止樹脂６は、ガラスフリットが含有されたエポキシ樹脂からなる。図１〜図６に示すように、封止樹脂６は、樹脂主面６１、樹脂底面６２および樹脂側面６３を有する。樹脂主面６１は、図５および図６に示す封止樹脂６の第１方向Ｚ上方を向く面である。樹脂底面６２は、図５および図６に示す封止樹脂６の第１方向Ｚ下方を向く面である。樹脂主面６１および樹脂底面６２の平面視（第１方向Ｚ視）における形状は、ともに矩形状である。樹脂側面６３は、樹脂主面６１と樹脂底面６２との間に挟まれた固体電解コンデンサＡ１０の外側を向く４つの面である。なお、陽極露出部４２および陰極露出部５２は、ともに樹脂側面６３および樹脂底面６２に沿って屈曲している。
次に、図９〜図１８に基づき、固体電解コンデンサＡ１０の製造方法の一例について説明する。図９〜図１８のうち、図１０〜図１４および図１７を除いた図は、いずれも固体電解コンデンサＡ１０の製造方法を説明する断面図である。該断面図における断面位置は、図５に示す断面位置と同一である。図１０〜図１３は、固体電解コンデンサＡ１０の製造方法を説明する側面図である。図１４および図１７は、ともに固体電解コンデンサＡ１０の製造方法を説明する、後述する陽極リード８１１から視た正面図である。
最初に、図９に示すように、２つのコンデンサ素子である第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１をそれぞれ形成する。第１コンデンサ素子８３１が固体電解コンデンサＡ１０の第１コンデンサ素子Ｂ１に相当し、第２コンデンサ素子８４１が固体電解コンデンサＡ１０の第２コンデンサ素子Ｂ２に相当する。まず、第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａのそれぞれの一部を覆うように、弁作用金属からなり、かつ陽極を構成する多孔質焼結体２１を形成する。多孔質焼結体２１は、ＴａまたはＮｂなどの弁作用金属の微粉末を、第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａとともに金型に装填して加圧成形することによって形成される。この場合において、第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａは、多孔質焼結体２１と同一の弁作用金属であることが好ましい。その後、長手状の支持部材８７に、溶接などによって第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａのそれぞれの端部を固定する。このとき、多孔質焼結体２１は第１陽極ワイヤ８３１ａまたは第２陽極ワイヤ８４１ａを介して支持部材８７に吊り下げ支持された状態となる。
次いで、多孔質焼結体２１を覆う誘電体層２３を形成する。誘電体層２３は、多孔質焼結体２１をリン酸水溶液などの化成処理液に浸漬させて、多孔質焼結体２１の表面を酸化処理することで形成される。
次いで、誘電体層２３を覆い、かつ陰極を構成する陰極部２４を形成する。陰極部２４の形成にあたっては、誘電体層２３を覆う固体電解質層２４１を形成した後に、固体電解質層２４１を覆う第１陰極層２４２および第２陰極層２４３を積層して形成する。先述したＭｎＯ2からなる固体電解質層２４１は、誘電体層２３に覆われた多孔質焼結体２１を硝酸マンガン水溶液に浸漬させた後、焼成処理をすることで形成される。また、先述した導電性ポリマーからなる固体電解質層２４１は、誘電体層２３に覆われた多孔質焼結体２１を酸化剤溶液に浸漬させた後、導電性を有するモノマー溶液に浸漬させてから乾燥処理をすることで生じる重合反応によって形成される。第１陰極層２４２は、有機溶剤を溶媒としたグラファイト溶液に、誘電体層２３および固体電解質層２４１に覆われた多孔質焼結体２１を浸漬させた後、乾燥または焼成処理をすることで形成される。第２陰極層２４３は、有機溶剤を溶媒としたＡｇフィラー溶液に、誘電体層２３、固体電解質層２４１および第１陰極層２４２に覆われた多孔質焼結体２１を浸漬させた後、乾燥または焼成処理をすることで形成される。以上の工程を経ることによって、第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１がそれぞれ形成される。
次いで、図１０に示すように、リードフレーム８１の一部である陽極リード８１１の端部８１１ａにスペーサ８２を固定する。陽極リード８１１が固体電解コンデンサＡ１０の陽極端子４に相当し、スペーサ８２が固体電解コンデンサＡ１０のスペーサ３に相当する。リードフレーム８１は、陽極リード８１１および後述する陰極リード８１２を有し、これらはともに図１０に示す第３方向Ｘに沿って延出している。本実施形態においては、レーザスポット溶接によってスペーサ８２が陽極リード８１１の端部８１１ａに固定される。リードフレーム８１は、たとえば表面にＣｕめっきがされた４２アロイなどのＮｉ−Ｆｅ合金からなる。また、スペーサ８２は、Ｃｕを含む合金からなり、かつ導電性を有する平板である。
次いで、図１１に示すように、陽極リード８１１を第１方向Ｚの両側からダイブロック８８１ａおよびストリッパブロック８８１ｂによって挟持した後、第１方向Ｚ上方から曲げパンチ８８１ｃをスペーサ８２に接触させたしごき加工によって、スペーサ８２が固定された陽極リード８１１の端部８１１ａを曲げ加工する。このとき、第３方向Ｘと端部８１１ａが沿った方向との交差角である、端部８１１ａの曲げ角αがたとえば６０°となるようにする。
次いで、図１２に示すように、陽極リード８１１を第１方向Ｚの両側からダイブロック８８２ａおよびストリッパブロック８８２ｂによって挟持した後、第１方向Ｚ上方から曲げパンチ８８２ｃをスペーサ８２に接触させたカム成形によって、端部８１１ａを曲げ加工する。このとき、先述の端部８１１ａの曲げ角αが９２°となるようにする。該曲げ角αのうち２°は、端部８１１ａのスプリングバックを考慮した角度である。そして、曲げパンチ８８２ｃをスペーサ８２から離したとき、端部８１１ａの曲げ角αが９０°となる。したがって、このようなしごき加工およびカム成形によって構成された曲げ加工を行うことによって、スペーサ８２が図１２に示す第１方向Ｚ（第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１の厚さ方向）に沿って配置され、かつ端部８１１ａが第１方向Ｚに沿った状態となる。
次いで、図１３に示すように、第１方向Ｚにおけるスペーサ８２の両端である上端８２１および下端８２２に、横断面形状がＶ型である溝部８２３をそれぞれ形成する。陽極リード８１１をダイブロック８８３ａに配置し、第１方向Ｚ上方からストリッパブロック８８３ｂを陽極リード８１１およびスペーサ８２に向けて押し当てると、下部Ｖノッチパンチ８８３ｃによって上端８２１に溝部８２３が形成される。その状態を保持したままで、上部Ｖノッチパンチ８８３ｄをスペーサ８２に向けて押し当てると、下端８２２に溝部８２３が形成される。上端８２１および下端８２２に溝部８２３を形成したときの状態を図１４に示す。
次いで、図１５に示すように、リードフレーム８１の一部である陰極リード８１２およびスペーサ８２に第１コンデンサ素子８３１を接続する。陰極リード８１２が固体電解コンデンサＡ１０の陰極端子５に相当する。まず、陰極リード８１２に第１コンデンサ素子８３１の陰極部２４を接続する。第１コンデンサ素子８３１の陰極部２４の陰極リード８１２への接続は、たとえばＡｇペーストなどの第１導電性接着剤８３２を陰極リード８１２に塗布した後に、第１コンデンサ素子８３１の陰極部２４を陰極リード８１２に接着させることで行われる。そして、図１７に示すように、第１陽極ワイヤ８３１ａをスペーサ８２の上端８２１に形成された溝部８２３に係合させた後に、レーザスポット溶接によってスペーサ８２に第１陽極ワイヤ８３１ａを接続する。最後に、支持部材８７に固定された第１陽極ワイヤ８３１ａの不要となる部分を切断する。
次いで、図１６に示すように、第１コンデンサ素子８３１と同様に、陰極リード８１２およびスペーサ８２に第２コンデンサ素子８４１を接続する。まず、リードフレーム８１を上下反転させた後に、陰極リード８１２に第２コンデンサ素子８４１の陰極部２４を接続する。第２コンデンサ素子８４１の陰極部２４の陰極リード８１２への接続は、たとえばＡｇペーストなどの第２導電性接着剤８４２を陰極リード８１２に塗布した後に、第２コンデンサ素子８４１の陰極部２４を陰極リード８１２に接着させることで行われる。そして、図１７に示すように、第２陽極ワイヤ８４１ａをスペーサ８２の下端８２２に形成された溝部８２３に係合させた後に、レーザスポット溶接によってスペーサ８２に第２陽極ワイヤ８４１ａを接続する。最後に、支持部材８７に固定された第２陽極ワイヤ８４１ａの不要となる部分を切断する。以上の工程を経ることによって、第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１が第１方向Ｚに沿って並べられ、かつ陰極リード８１２およびスペーサ８２に並列接続される。
次いで、図１６に示す第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１が接続されたリードフレーム８１をキュア炉内に入れて、第１導電性接着剤８３２および第２導電性接着剤８４２を熱硬化させる。該工程によって、第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１が、ともに陰極リード８１２に固着される。なお、硬化した第１導電性接着剤８３２および第２導電性接着剤８４２は、ともに固体電解コンデンサＡ１０の導電性接着層５９に相当する。
次いで、図１８に示すように、第１コンデンサ素子８３１および第２コンデンサ素子８４１を覆う封止樹脂８５をリードフレーム８１に形成する。封止樹脂８５が固体電解コンデンサＡ１０の封止樹脂６に相当する。本実施形態においては、封止樹脂８５は、ガラスフリットが混入され、かつ流動性を有するエポキシ樹脂を、トランスファモールド成形によって熱硬化させることで形成される。このとき、封止樹脂８５の側面から陽極リード８１１および陰極リード８１２のそれぞれの一部が露出した状態となる。そして、封止樹脂８５から露出した陽極リード８１１および陰極リード８１２の部分を覆うように、外装めっき層８６を電解めっきによって形成する。外装めっき層８６が、固体電解コンデンサＡ１０の陽極端子４の外装めっき層４４および陰極端子５の外装めっき層５４に相当する。Ｎｉめっき層を形成した後に、Ｓｎを含む合金めっき層を形成することで外装めっき層８６が形成される。
最後に、陽極リード８１１および陰極リード８１２をリードフレーム８１から切り離し、外装めっき層８６に覆われた陽極リード８１１および陰極リード８１２を、封止樹脂８５の形状に沿って曲げ加工する。以上の工程を経ることによって、固体電解コンデンサＡ１０が製造される。
次に、固体電解コンデンサＡ１０の作用効果について説明する。
固体電解コンデンサＡ１０は、導電性を有し、かつ第１方向Ｚにおける両端のそれぞれに陽極ワイヤ２２が接続された単一部材であるスペーサ３を備え、スペーサ３に固定された陽極端子４の陽極接続部４１が第１方向Ｚに沿って形成されている。このような構成をとることによって、スペーサ３を陽極接続部４１に１回の溶接で固定することができるため、特許文献２に開示されている製造方法よりも溶接回数が減少するとともに、溶接箇所の相互近接に伴う溶接不良および溶接強度の低下という問題が解消される。したがって、ＥＳＲの低減を図りつつ、陽極端子４における溶接不具合の解消および固体電解コンデンサＡ１０の製造効率の向上に寄与することが可能となる。
スペーサ３の第１方向Ｚにおける両端（上端３１および下端３２）には、横断面形状がＶ型である一対の溝部３３が形成されている。このような形状の溝部３３は、固体電解コンデンサＡ１０の製造において、第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａを正確な位置でのスペーサ８２への接続を行い、かつ該接続を行ったことによって、比較的強度が低い第１陽極ワイヤ８３１ａおよび第２陽極ワイヤ８４１ａに与える曲げによる機械的付加の低減を図る上で好適である。
２つのコンデンサ素子Ｂである第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２の多孔質焼結体２１の形状は、第１方向Ｚ視である平面視において矩形状であり、かつ偏平である。また、陰極端子５には、第１方向Ｚの両側から第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２のそれぞれの陰極部２４が接続されている。このような構成をとることによって、固体電解コンデンサＡ１０のパッケージの大型化を招かずに、第１コンデンサ素子Ｂ１および第２コンデンサ素子Ｂ２に対する陰極端子５の接触面積を十分に確保することができるため、ＥＳＲの低減を効率的に図ることができる。
仮に封止樹脂６に亀裂が発生した場合、該亀裂が第１コンデンサ素子Ｂ１または第２コンデンサ素子Ｂ２の陰極部２４内まで進展すると、固体電解コンデンサＡ１０のＥＳＲが増加するおそれがある。そこで、封止樹脂６の材質をガラスフリットが混入されたエポキシ樹脂とすることによって、封止樹脂６の強度の増加を図り、かつ封止樹脂６への亀裂発生を抑止することができる。
固体電解コンデンサＡ１０の製造において、陽極リード８１１の端部８１１ａに固定されたスペーサ８２が第１方向Ｚに沿って配置されるように、端部８１１ａの曲げ加工を行う。また、該曲げ加工は、しごき加工およびカム成形によって構成される。このような曲げ加工を行うことで、加工によって端部８１１ａ与える機械的負荷を低減しつつ、スペーサ８２が第１方向Ｚに沿って配置されるように端部８１１ａを効率良く曲げることができる。したがって、特許文献２に開示されている製造方法よりも容易に陽極リード８１１を加工し、かつ少ない溶接回数で効率的にスペーサ８２を配置することができる。
本発明は、先述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
Ａ１０：固体電解コンデンサ
Ｂ：コンデンサ素子
Ｂ１：第１コンデンサ素子
Ｂ２：第２コンデンサ素子
１１：上面
１２：下面
１３：第１側面
１４：第２側面
２１：多孔質焼結体
２１１：細孔
２２：陽極ワイヤ
２３：誘電体層
２４：陰極部
２４１：固体電解質層
２４２：第１陰極層
２４３：第２陰極層
３：スペーサ
３１：上端
３２：下端
３３：溝部
４：陽極端子
４１：陽極接続部
４２：陽極露出部
４３：陽極中間部
４４：外装めっき層
５：陰極端子
５１：陰極接続部
５２：陰極露出部
５４：外装めっき層
５９：導電性接着層
６：封止樹脂
６１：樹脂主面
６２：樹脂底面
６３：樹脂側面
８１：リードフレーム
８１１：陽極リード
８１１ａ：端部
８１２：陰極リード
８２：スペーサ
８２１：上端
８２２：下端
８２３：溝部
８３１：第１コンデンサ素子
８３１ａ：第１陽極ワイヤ
８３２：第１導電性接着剤
８４１：第２コンデンサ素子
８４１ａ：第２陽極ワイヤ
８４２：第２導電性接着剤
８５：封止樹脂
８６：外装めっき層
８７：支持部材
８８１ａ：ダイブロック
８８１ｂ：ストリッパブロック
８８１ｃ：曲げパンチ
８８２ａ：ダイブロック
８８２ｂ：ストリッパブロック
８８２ｃ：曲げパンチ
８８３ａ：ダイブロック
８８３ｂ：ストリッパブロック
８８３ｃ：下部Ｖノッチパンチ
８８３ｄ：上部Ｖノッチパンチ
Ｚ：第１方向
Ｙ：第２方向
Ｘ：第３方向
α：曲げ角
Ｂ：コンデンサ素子
Ｂ１：第１コンデンサ素子
Ｂ２：第２コンデンサ素子
１１：上面
１２：下面
１３：第１側面
１４：第２側面
２１：多孔質焼結体
２１１：細孔
２２：陽極ワイヤ
２３：誘電体層
２４：陰極部
２４１：固体電解質層
２４２：第１陰極層
２４３：第２陰極層
３：スペーサ
３１：上端
３２：下端
３３：溝部
４：陽極端子
４１：陽極接続部
４２：陽極露出部
４３：陽極中間部
４４：外装めっき層
５：陰極端子
５１：陰極接続部
５２：陰極露出部
５４：外装めっき層
５９：導電性接着層
６：封止樹脂
６１：樹脂主面
６２：樹脂底面
６３：樹脂側面
８１：リードフレーム
８１１：陽極リード
８１１ａ：端部
８１２：陰極リード
８２：スペーサ
８２１：上端
８２２：下端
８２３：溝部
８３１：第１コンデンサ素子
８３１ａ：第１陽極ワイヤ
８３２：第１導電性接着剤
８４１：第２コンデンサ素子
８４１ａ：第２陽極ワイヤ
８４２：第２導電性接着剤
８５：封止樹脂
８６：外装めっき層
８７：支持部材
８８１ａ：ダイブロック
８８１ｂ：ストリッパブロック
８８１ｃ：曲げパンチ
８８２ａ：ダイブロック
８８２ｂ：ストリッパブロック
８８２ｃ：曲げパンチ
８８３ａ：ダイブロック
８８３ｂ：ストリッパブロック
８８３ｃ：下部Ｖノッチパンチ
８８３ｄ：上部Ｖノッチパンチ
Ｚ：第１方向
Ｙ：第２方向
Ｘ：第３方向
α：曲げ角
Claims (16)
- 弁作用金属からなり、かつ陽極を構成する多孔質焼結体と、前記多孔質焼結体に一部が挿入された陽極ワイヤと、前記多孔質焼結体を覆う誘電体層と、前記誘電体層を覆い、かつ陰極を構成する陰極部と、をそれぞれ備えた２つのコンデンサ素子が、当該コンデンサ素子の厚さ方向である第１方向に沿って並べられ、かつ並列接続された固体電解コンデンサであって、
導電性を有し、かつ前記第１方向における両端のそれぞれに前記陽極ワイヤが接続されたスペーサと、
前記スペーサに対して前記２つのコンデンサ素子の前記多孔質焼結体とは反対側において前記スペーサに固定された陽極端子と、
前記第１方向の両側から前記２つのコンデンサ素子の前記陰極部が接続された陰極端子と、
前記２つのコンデンサ素子と、前記陽極端子および前記陰極端子のそれぞれ一部ずつを覆う封止樹脂と、を備え、
前記スペーサは、前記第１方向の両端から前記第１方向に凹み、かつ前記２つのコンデンサ素子の前記陽極ワイヤが延びる方向に前記スペーサを貫通する一対の溝部を有し、
前記一対の溝部に対して前記２つのコンデンサ素子の前記陽極ワイヤが個別に接続され、
前記陽極端子は、前記封止樹脂から露出した陽極露出部と、前記スペーサに固定された陽極接続部と、前記陽極露出部と前記陽極接続部とにつながる陽極中間部と、を有し、
前記陽極接続部は、前記陽極中間部から前記第１方向のうちいずれか一方に延びるとともに、当該陽極接続部が延びる向きを向く端面を有し、
前記第１方向において、前記端面は、前記陽極中間部と、前記一対の溝のいずれかと、の間に位置することを特徴とする、固体電解コンデンサ。 - 前記一対の溝部は、前記第１方向において正対している、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記一対の溝部の各々の横断面形状は、Ｖ型である、請求項１または２に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記スペーサは、Ｃｕを含む合金からなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記多孔質焼結体は、前記第１方向に沿って視て矩形状であり、かつ前記第１方向において偏平である、請求項１ないし４のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陽極ワイヤは、前記第１方向において前記多孔質焼結体の中央に位置する、請求項５に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陽極ワイヤは、前記２つのコンデンサ素子の幅方向であり、かつ前記第１方向に対して直角である第２方向において前記多孔質焼結体の中央に位置する、請求項６に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記弁作用金属は、ＴａまたはＮｂである、請求項１ないし７のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陽極ワイヤは、前記多孔質焼結体と同一の金属からなる、請求項８に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陰極部は、前記誘電体層を覆う固体電解質層と、前記固体電解質層を覆う第１陰極層と、前記第１陰極層を覆う第２陰極層と、を有し、
前記第２陰極層はＡｇからなる、請求項１ないし９のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 前記第２陰極層と前記陰極端子との間に介在する導電性接着層をさらに備える、請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記導電性接着層は、Ａｇを含む、請求項１１に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記封止樹脂は、ガラスフリットが含有されたエポキシ樹脂からなる、請求項１ないし１２のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。
- 前記陰極端子は、前記封止樹脂から露出した陰極露出部を有し、
前記陽極露出部および前記陰極露出部は、ともに前記封止樹脂の樹脂側面および樹脂底面に沿って屈曲している、請求項１ないし１３のいずれかに記載の固体電解コンデンサ。 - 前記陽極端子および前記陰極端子の各々は、前記陽極露出部および前記陰極露出部のいずれかを覆う外装めっき層を有する、請求項１４に記載の固体電解コンデンサ。
- 前記外装めっき層は、互いに積層されたＮｉと、Ｓｎを含む合金と、からなる、請求項１５に記載の固体電解コンデンサ。
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