JPH04253314A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子機器に用いられ、特
に表面実装時に優れた特性を示す固体電解コンデンサに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の進歩とともに電子部品
のチップ化が進み、電子回路の組立が表面実装により行
われることが主流となってきた。このため、チップ部品
のリード端子の半田付け性が要求されることは勿論、二
百数十度の温度に長時間耐える耐熱性も要求されるよう
になってきた。従来、耐熱性に乏しいといわれた電解コ
ンデンサの分野でも材料と技術の進歩により、表面実装
のできるチップ部品が現れ始めた。例えば、図１０（ａ
），（ｂ）に示すように、コンデンサ素子を陽極端子１
および陰極端子２を兼ねるリードフレームとともに樹脂
でモールドして樹脂外装３を施した固体電解コンデンサ
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな樹脂外装３を施した固体電解コンデンサにおいては
、表面実装時に封口性が低下し、外部から空気中の酸素
や水蒸気が内部に浸入するため、内部のコンデンサ素子
の劣化をきたすことがしばしばあった。この原因は下記
のような理由によるものである。

【０００４】（１）半田付け性を向上させるためにリー
ドフレームの表面に錫または半田メッキを施しているた
め、表面実装時にこの低融点の金属が溶融し、外装樹脂
３と金属よりなるリードフレーム間に空隙が生じる。

【０００５】（２）リードフレームに用いられている基
材金属（一般的には鉄系）に比べ、外装樹脂３の膨張係
数が異なるため、膨張収縮により、外装樹脂と金属より
なるリードフレーム間に空隙が生じる。

【０００６】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、表面実装時の熱衝撃に耐える信頼性の高い固体電解
コンデンサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の固体電解コンデンサは、弁金属の表面に酸化
皮膜，導電物質層，導電性高分子膜，導体層を順次形成
してコンデンサ素子を構成するとともに、このコンデン
サ素子の弁金属部と導体層部に導出端子となるリードフ
レームを接続し、さらに前記コンデンサ素子とリードフ
レームの一部をモールド樹脂で外装する固体電解コンデ
ンサにおいて、前記リードフレームは表面に銅金属層を
有し、かつその表面が粗面化された構成にしたものであ
る。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、コンデンサ素子の弁金属部
と導体層部に接続される導出端子となるリードフレーム
の表面に銅金属層を形成するとともに、その表面を粗面
化しているため、リードフレームをプリント基板に半田
付けにより表面実装する場合、半田付け性が優れたもの
が得られるとともに、樹脂外装との密着性も他の金属に
比べてはるかに優れているため、表面実装時における膨
張収縮の熱衝撃にも耐えることができ、しかもその表面
を粗面化しているため、封口性も優れたものが得られ、
その結果、信頼性の高い固体電解コンデンサを得ること
ができるものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の各実施例を添付図面にもとづ
いて説明する。

【００１０】（実施例１）まず、厚さ１００μｍの弁金
属であるアルミニウム箔の所定の位置に、片面に装着剤
を塗布したポリイミドの絶縁フィルムを貼付け、それを
打ち抜いて図１に示す櫛形電極１１を得た。この櫛形電
極１１における絶縁フィルム１２は櫛形電極１１の突起
部１３を陰極部１４と陽極部１５に区分している。そし
て図２（ａ），（ｂ）に示すように、陰極部１４の酸化
皮膜１６の上に硝酸マンガンの水溶液を含浸させた後、
約３００℃で熱処理することにより、二酸化マンガンよ
りなる導電物質層１７を形成した。次に、重合性物質と
してピロールを、かつ支持電解質としてトリイソプロピ
ールナフタレンスルフォン酸を水に溶解した重合液中で
電解重合を行い、導電物質層１７の上に導電性高分子膜
１８を形成した。さらに、その上にグラファイト層１９
および銀ペイント層２０からなる導体層を公知の方法で
順次形成した後、図１に示すＡ−Ａ線で突起部１３を切
断し、図２（ａ），（ｂ）に示すコンデンサ素子２１を
得た。

【００１１】次に、厚さ０．１ｍｍの鉄基材ＳＰＣＣを
打ち抜き、その表面に厚さ１μｍの銅メッキよりなる銅
金属層を形成した後、サンドブラスト法によってその表
面を粗面化した図３および図４（ａ），（ｂ）に示すリ
ードフレーム２２上の陰極部間と対応する位置に銀ペイ
ントを少量塗布してコンデンサ素子２１を積層すること
により載置した。この場合、コンデンサ素子２１の陰極
部側は、図４（ａ），（ｂ）に示すように陰極底部止め
２３と陰極側部止め２４を直角に折曲げることにより固
定した。一方、コンデンサ素子２１の陽極部側は２段に
折曲げ、陽極側部止め２５と陽極押さえ部２６で密着さ
せた。さらに、陽極部側は陽極押さえ部２６の上からレ
ーザ溶接を行って接合し、かつ陰極部側は高温処理によ
って銀ペイントよりなる接着剤を硬化させることにより
接続した。

【００１２】このようにコンデンサ素子２１を設置した
リードフレーム２２を金型に設置し、かつ図５に示すよ
うにエポキシ樹脂２７でモールド成形した後、リードフ
レーム２２を切り離して固体電解コンデンサを得た。

【００１３】こうして得られたコンデンサの封口性の評
価は２５０±５℃の高温槽中に５分間放置した後、室温
中に取り出すことを３回繰り返す熱処理を行ったものを
次のような封口性試験によりテストした。すなわち、コ
ンデンササンプルを７ｋｇ／ｃｍ２の放射性Ｋｒ８５の
雰囲気中に３０分間保持した後、写真乾板上で感光させ
ることにより、封口性の悪いＫｒが圧入されているもの
を検出した。

【００１４】この結果を（表１）に示す。 （実施例２）厚さ０．１ｍｍの鉄基材ＳＰＣＣの表面に
厚さを変えて銅メッキよりなる銅金属層を形成し、かつ
その表面に粗面化処理を行ったリードフレームと粗面化
処理を行っていないリードフレームを使用して実施例１
と同じようにコンデンサを製作したものについて、封口
性の評価を行った。この結果を同じく（表１）に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】（比較例１）厚さ０．１ｍｍの鉄基材ＳＰ
ＣＣの表面に厚さ３μｍの銅メッキよりなる銅金属層を
形成するとともに、その上に厚さを変えて錫メッキを施
し、かつその表面に粗面化処理を行ったリードフレーム
と粗面化処理を行っていないリードフレームを使用して
実施例１と同じようにコンデンサを製作したものについ
て、封口性の評価を行った。この結果を（表２）に示す
。

【００１７】

【表２】

【００１８】（比較例２）厚さ０．１ｍｍのニッケル板
を打ち抜き、その表面に厚さを変えて銅メッキよりなる
銅金属層を形成した後、その表面を粗面化したリードフ
レームを使用して実施例１と同じようにコンデンサを製
作したものについて、封口性の評価を行った。この結果
を（表２）に示す。

【００１９】（実施例３）厚さ０．１ｍｍの鉄基材ＳＰ
ＣＣに、塩酸１０％，硫酸０．５％の水溶液中で電流密
度１００Ａ／ｃｍ２の条件で電解エッチングを行った後
、厚さを変えて銅メッキよりなる銅金属層を形成したリ
ードフレームを使用して実施例１と同じようにコンデン
サを製作したものについて、封口性の評価を行った。こ
の結果を（表１）に示す。

【００２０】上述したような結果からわかったことは、
錫のような低融点の金属を表面にメッキしたものは、封
口性が非常に悪く、また鉄やニッケルのような金属では
表面を粗面化してもあまり大きな効果は得られないが、
本発明の実施例のように、リードフレームの表面に銅メ
ッキよりなる銅金属層を形成し、かつその表面を粗面化
することにより、初めて完全な封口性を得ることができ
るものである。なお、表面の粗面化は機械的なサンドブ
ラストなどの方法に限らず、電解エッチングのような化
学的な方法でも効果のあることがわかった。

【００２１】以上の効果を再確認するために、実施例１
の固体電解コンデンサと、比較例１の厚さ１０μｍの錫
メッキを施した後、粗面化処理をしていないコンデンサ
を各１０個用意し、そしてこれらに２５０℃の高温槽中
で熱処理を行った後、１０５℃で１０Ｖを印加する高温
負荷寿命試験を行った結果を図６に示した。なお、ここ
で使用したコンデンサ素子は突起部１３の寸法が３×７
ｍｍのものを５枚積層し、定格１０Ｖ，２２μＦのコン
デンサを構成した。この図６から明らかなように、１０
００時間経過後において、実施例１のコンデンサはほと
んど容量劣化が認められないのに対し、比較例１のコン
デンサは１０％以上の容量低下が現われている。

【００２２】（実施例４）次に、タンタル固体電解コン
デンサへの適用を行った。すなわち、図７に示すように
、タンタル粉末約１００ｍｇをバインダーと混合し、直
径０．３ｍｍのタンタル線３１とともにプレス成形した
後、焼結することにより、成形体３２を得た。この成形
体３２の寸法は３×３×１ｍｍであった。次いで、この
成形体３２に燐酸水溶液中で３０Ｖ化成を行い、その後
、この成形体３２に硝酸マンガン水溶液を含浸させ、か
つ約２５０℃で熱分解する操作を数回繰り返し、二酸化
マンガン層を形成した。さらに、公知の方法でグラファ
イト層，銀ペイント層からなる導体層を順次形成し、コ
ンデンサ素子を構成した。そしてこのコンデンサ素子は
、図８（ａ）に示すような形状で、厚さ０．１ｍｍの鉄
基材ＳＰＣＣの表面に厚さ１μｍの銅メッキよりなる銅
金属層を形成した後、サンドブラスト法によりその表面
を粗面化したリードフレーム３３に接続するが、この場
合、陰極は銀ペイントを接着剤として陰極搭載部３４に
、陽極部のタンタル線３１は陽極搭載部３５にそれぞれ
抵抗溶接により接続した。そしてこのリードフレームを
金型に設置し、エポキシ樹脂でモールド成形を行うこと
により、図８（ｂ）に示すような成形体３６を構成し、
かつリードフレーム３３の不要部分を切断して所定のタ
ンタル固体電解コンデンサを得た。このコンデンサの定
格は１０Ｖ，２２μＦである。

【００２３】（比較例３）リードフレームの材料として
、鉄基材ＳＰＣＣの表面に厚さ３μｍの銅メッキよりな
る銅金属層を形成し、その上に厚さ３μｍの共晶半田メ
ッキを施した以外は実施例４と同様にしてタンタル固体
電解コンデンサを得た。

【００２４】上記実施例４と比較例３で製作したタンタ
ル固体電解コンデンサについて、前述した封口性の評価
を行った結果を（表３）に示す。この（表３）からも、
導電性高分子固体電解コンデンサと同様に表面に銅金属
層を形成し、かつその表面に粗面化処理を行えばよいこ
との効果が確認された。

【００２５】

【表３】

【００２６】また、８５℃９０％ＲＨの高温多湿中で１
０Ｖを印加する負荷寿命試験を行った結果を図９に示し
た。ここでも、同様な結果が得られたが、タンタル固体
電解コンデンサは中味のコンデンサ素子が強いため、容
量変化は小さいが、漏れ電流は湿度により１桁以上の変
化を示している。

【００２７】なお、上記実施例においては、リードフレ
ームの粗面化を行う場合、リードフレームの全面に粗面
化を行っているが、本発明の主旨から外装樹脂との接触
面だけの部分的な粗面化のみでも実施例と同様な効果が
期待できるものである。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明の固体電解コンデン
サによれば、コンデンサ素子の弁金属部と導体層部に接
続される導出端子となるリードフレームの表面に銅金属
層を形成するとともに、その表面を粗面化しているため
、リードフレームをプリント基板に半田付けにより表面
実装する場合、半田付け性が優れたものが得られるとと
もに、樹脂外装との密着性も他の金属に比べてはるかに
優れているため、表面実装時における膨張収縮の熱衝撃
にも耐えることができ、しかもその表面を粗面化してい
るため、封口性も優れたものが得られ、その結果、信頼
性の高い固体電解コンデンサを得ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に使用したアルミニウム箔を
打ち抜いた櫛形電極の概要図

【図２】（ａ）実施例１のコンデンサ素子の平面図（ｂ
）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図

【図３】実施例１で使用したリードフレームの形状を示
す横断面図

【図４】（ａ）図３のリードフレームの概要を示す部分
拡大図 （ｂ）（ａ）のリードフレームにコンデンサ素子を搭載
した状態を示す部分拡大図

【図５】実施例１でコンデンサ素子をリードフレームと
ともに樹脂成形した形状を示す概要図

【図６】本発明の実施例と比較例での高温寿命試験の特
性変化の比較を示すグラフ

【図７】実施例４に使用したタンタルコンデンサの素子
焼結体の形状を示す斜視図

【図８】（ａ）実施例４に使用したタンタルコンデンサ
用リードフレームの形状を示す部分横断面図（ｂ）同リ
ードフレームにコンデンサ素子を搭載して樹脂成形した
形状を示す部分横断面図

【図９】実施例４と比較例３の湿中寿命試験での特性変
化を示すグラフ

【図１０】（ａ）従来の固体電解コンデンサを示す上面
図（ｂ）同固体電解コンデンサの側面図

【符号の説明】

１１　　櫛形電極 １６　　酸化皮膜 １７　　導電物質層 １８　　導電性高分子膜 １９　　グラファイト層 ２０　　銀ペイント層 ２１　　コンデンサ素子 ２２　　リードフレーム

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁金属の表面に酸化皮膜，導電物質層，導
   電性高分子膜，導体層を順次形成してコンデンサ素子を
   構成するとともに、このコンデンサ素子の弁金属部と導
   体層部に導出端子となるリードフレームを接続し、さら
   に前記コンデンサ素子とリードフレームの一部をモール
   ド樹脂で外装する固体電解コンデンサにおいて、前記リ
   ードフレームは表面に銅金属層を有し、かつその表面が
   粗面化されていることを特徴とする固体電解コンデンサ
   。
2. 【請求項２】リードフレームの表面の粗面化をサンドブ
   ラスト法により行った請求項１記載の固体電解コンデン
   サ。
3. 【請求項３】リードフレームの表面の粗面化をエッチン
   グ法により行った請求項１記載の固体電解コンデンサ。