【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は固体電解コンデンサに関し、特にヒユ
ーズを有するチツプ状固体電解コンデンサのヒユ
ーズの材料に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の固体電解コンデンサは一般的に
種々の電子回路に使用されており、故障率が小さ
いことが利点とされているが、一旦故障が発生し
た場合の故障モードとしては短絡故障が多いた
め、大きな短絡電流が流れてコンデンサが発熱
し、遂には焼損に至ることがある。この過度の短
絡電流による故障発生の際には、回路構成素子を
保護するため故障モードを短絡から開放にするこ
とが必要で、一般にヒユーズが用いられている。
このヒユーズとしては、(イ)温度溶断タイプ、と
(ロ)電流溶断タイプがあり、前者は主に高温はんだ
を薄片や棒状にしたものが使用されており、コン
デンサが短絡故障して過電流が流れた場合、コン
デンサ素子が発熱し、その熱により溶融してコン
デンサ内の回路を開放する。また、後者はアルミ
ニウム、銅、ステンレス等の細線化が可能な材料
を線状にしたものが使用されており、短絡電流に
より自ら発熱し、溶融してコンデンサ内の回路を
開放にする。
これらの従来のヒユーズを有するチツプ状固体
電解コンデンサの構造は、温度溶断タイプの場
合、ヒユーズをコンデンサ素子に近接させる必要
があり、通常はコンデンサ素子の陰極層側に設け
られる。又、電流溶断タイプの場合、ヒユーズを
コンデンサ素子に近接させなくてもよいので、ヒ
ユーズ貼り付けスペースが十分にある陽極リード
側に設けるのが一般的である。
第５図、第６図はそれぞれ温度溶断タイプのヒ
ユーズを設けたチツプ状固体電解コンデンサの斜
視図および断面図である。陰極層３と陽極リード
２からなるコンデンサ素子１の陽極リード２に陽
極リード端子４が接続され、陰極層３と陰極リー
ド端子５は絶縁性接着剤２１を介して接着され、
ヒユーズ６をはんだ２０により橋絡接続させ、さ
らにヒユーズ６は弾性樹脂７により被覆され、全
体が樹脂９により外装されることにより構成され
ている。
次に、第１図、第２図はそれぞれ電流溶断タイ
プのヒユーズを設けたチツプ状固体電解コンデン
サの斜視図および断面図である。陰極層３と陽極
リード２からなるコンデンサ素子１の陽極リード
２に陽極リード端子４の溶接部４ａが接続され、
陰極層３と陰極リード端子５は導電性接着剤８を
介して接着され、ヒユーズ６は溶接あるいはワイ
ヤーボンデイング等の方式で陽極リード端子４の
溶接部４ａと外部電極端子部４ｂを橋絡接続し、
さらにヒユーズ６は弾性樹脂７により被覆され、
全体が樹脂９により外装されることにより構成さ
れている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来のヒユーズ付きチツプ状固体電解
コンデンサは、そのヒユーズ材質上、以下に述べ
るような欠点がある。
(イ) 温度溶断タイプの場合
(1) 細線化が困難であることから、ヒユーズが溶
断して切断するときの電流（以下、溶断電流と
称す）が大きくなり、他の電子部品の損傷を引
き起すことがある。
(2) 大きな溶断電流が流れた場合、ヒユーズが溶
断するまでにコンデンサ素子や外装樹脂が発火
し、コンデンサが焼損してしまう危険性があ
る。
(3) 陰極層側に取り付けなければならないため、
ヒユーズの接続スペースを確保する関係上、容
量の体積効率が小さくなる、又ヒユーズの貼り
付けの自動化が難しく工程が煩雑になる。
(ロ) 電流溶断タイプの場合
(1) 微少電流が流れた場合、ヒユーズは溶断しな
いが、コンデンサ素子は徐々に発熱し、ついに
は発煙・発火し焼損する危険性がある。
(2) 細線化すると溶断電流は小さくなるが、ヒユ
ーズの抵抗が大きくなり、コンデンサのインピ
ーダンスが大きくなる。又、溶断電流を小さく
しすぎると、電源投入時の瞬時電流でヒユーズ
が溶断してしまい使用できなくなる場合があ
る。
本発明の目的は、従来の欠点を除去し、温度溶
断タイプのヒユーズとしても、また電流溶断タイ
プのヒユーズとしても機能し、短絡した時、発
煙・焼損やはんだの吹き出しの危険性がなく、ま
たヒユーズ接続が自動装置で簡便に行うことがで
きコスト低下が達成でき、かつ体積効率が高く小
型大容量化に適し、またヒユーズ抵抗が小さく、
固体電解コンデンサのインピーダンスを小さくで
きるヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデンサを
提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデ
ンサは、鉛を主成分とする芯線とそれを被覆した
アルミニウム層とからなるヒユーズを有してい
る。
本発明のヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデ
ンサに用いられるヒユーズは、従来の温度溶断タ
イプのヒユーズと電流溶断タイプのヒユーズの利
点を合わせ持つものである。つまり、その溶断の
原理は、コンデンサ素子の故障後、コンデンサ素
子の発熱によりヒユーズが加熱されたり、あるい
は電流によりヒユーズが発熱し出すと、まず芯線
部の鉛が溶融し、鉛が固相から液相に変わること
により鉛の抵抗値が増え、これによりヒユーズ全
体の抵抗値が増大し、さらにヒユーズの発熱が加
速されて溶断が早められることになる。したがつ
て、温度および電流のどちらに対しても優れた溶
断特性を有する。また、外側にアルミニウム層を
設けているので、超音波ウエツジ方式によるワイ
ヤーボンデイングの技術を用いることができ、自
動化が容易である。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明のヒユーズ付きチツプ状固体
電解コンデンサの一実施例の内部構造を示す一部
断面斜視図、第２図は第１図の断面図、さらに第
３図はヒユーズの断面斜視図である。
第３図に示すヒユーズ６は直径30μｍの鉛芯線
６ａに厚さ10μｍのアルミニウム層６ｂを被覆し
た線径50μｍ、長さ1.8mmの細線である。
又、第１図、第２図に示す陽極リード端子４
は、厚さ0.1mmで鉄：ニツケルが42：58の重畳組
成比からなる４−２合金と称されるフレームに、
電解メツキ手段により厚さ0.001mmのニツケルメ
ツキを表面に施されている。陰極層３と陽極リー
ド２よりなるコンデンサ素子１には、陽極リード
２と反対側の面および上面に、陰極リード端子５
が導電性接着剤８を介して固着され、陽極リード
２には、シリコン樹脂７により被覆されたヒユー
ズ６により接続部４ａと外部電極部４ｂとが接続
されてなる陽極リード端子４の接続部４ａが溶接
固着され、さらに、陽極リード端子４の外部電極
部４ｂと陰極リード端子５の露出部分を除き外装
樹脂９により絶縁外装されてヒユーズ付きチツプ
状固体電解コンデンサ１０が構成されている。
次に、第１図、第２図および第４図によりこの
ヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデンサ１０を
組立てる手順について説明する。第４図は陽極リ
ード端子４の組立前の形状を示したもので、第１
図、第２図に示した陽極リード２との接続部４ａ
と外部電極部４ｂがフレーム１１により支持され
ている。次に、第１図、第２図の陰極リード端子
５の段差部の内側に導電性接着剤８が塗布され、
この塗布部に陰極層３の一方の面と陽極リード２
と反対側の面が接着され、陽極リード端子４の接
続部４ａは陽極リード２に溶接固着され、さら
に、接続部４ａと外部電極部４ｂとは、ヒユーズ
６の超音波ウエツジボンデイング手段により橋絡
接続され、その上をシリコン樹脂７により被覆さ
れる。シリコン樹脂７は弾性および絶縁性を有し
ている。このように形成された組立体は、陽極リ
ード端子４の接続部４ａおよび外部電極部４ｂ
と、陰極リード端子５のそれぞれの露出部を残し
て外装樹脂９によりトランスフアモールド手段に
より絶縁外装された後、第４図に示した接続部４
ａの露出部Ａ−ＡおよびＣ−Ｃ線と外部電極部４
ｂの露出部のＢ−Ｂ線よりフレーム１１側が切落
され、さらに、陽極リード端子４の外部電極部４
ｂと陰極リード端子５が外装樹脂９の外壁に沿つ
て折曲げられ、ヒユーズ付きチツプ状固体電解コ
ンデンサ１０が形成される。なお、本実施例では
外装樹脂９としてエポキシ樹脂が用いられてい
る。
このように形成されたヒユーズ付きチツプ状固
体電解コンデンサを故意に破壊し、表１に示す条
件で過電流を流したが、いずれの場合も、発煙、
焼損、はんだの吹き出し等の不具合は発生せず、
安全装置として確実に機能することが確認され
た。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a material for a fuse in a chip-shaped solid electrolytic capacitor having a fuse. [Prior Art] Conventionally, this type of solid electrolytic capacitor has been generally used in various electronic circuits, and its advantage is that it has a low failure rate, but once a failure occurs, the failure mode is Since there are many short-circuit failures in capacitors, a large short-circuit current flows and the capacitor generates heat, which can eventually lead to burnout. When a failure occurs due to this excessive short-circuit current, it is necessary to change the failure mode from short-circuit to open circuit in order to protect the circuit components, and fuses are generally used. This fuse is (a) temperature fusion type.
(b) There is a current fusing type, and the former mainly uses high-temperature solder in the form of flakes or rods. When the capacitor is short-circuited and an overcurrent flows, the capacitor element generates heat, and the heat It melts and opens the circuit inside the capacitor. The latter uses wires made of materials that can be made into fine wires, such as aluminum, copper, or stainless steel, which generate heat on their own due to short-circuit current, melt, and open the circuit inside the capacitor. In the structure of these conventional chip-shaped solid electrolytic capacitors having a fuse, in the case of a temperature-fused type, the fuse must be placed close to the capacitor element, and is usually provided on the cathode layer side of the capacitor element. Further, in the case of the current blowing type, the fuse does not need to be placed close to the capacitor element, so it is generally installed on the anode lead side where there is sufficient space for attaching the fuse. FIGS. 5 and 6 are a perspective view and a sectional view, respectively, of a chip-shaped solid electrolytic capacitor provided with a temperature-fused fuse. An anode lead terminal 4 is connected to an anode lead 2 of a capacitor element 1 consisting of a cathode layer 3 and an anode lead 2, and the cathode layer 3 and cathode lead terminal 5 are bonded via an insulating adhesive 21.
The fuse 6 is bridge-connected by solder 20, further covered with an elastic resin 7, and the entire body is covered with a resin 9. Next, FIGS. 1 and 2 are a perspective view and a sectional view, respectively, of a chip-shaped solid electrolytic capacitor provided with a current-blown type fuse. A welded portion 4a of an anode lead terminal 4 is connected to an anode lead 2 of a capacitor element 1 consisting of a cathode layer 3 and an anode lead 2,
The cathode layer 3 and the cathode lead terminal 5 are bonded together via a conductive adhesive 8, and the fuse 6 connects the welded part 4a of the anode lead terminal 4 and the external electrode terminal part 4b by a method such as welding or wire bonding. ,
Furthermore, the fuse 6 is covered with an elastic resin 7,
The entire structure is covered with resin 9. [Problems to be Solved by the Invention] The above-described conventional chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse has the following drawbacks due to the material of the fuse. (b) In the case of temperature-fusing type (1) Since it is difficult to make the wire thinner, the current when the fuse blows and cuts (hereinafter referred to as fusing current) becomes large, which may damage other electronic components. It can happen. (2) If a large fusing current flows, there is a risk that the capacitor element and exterior resin will ignite before the fuse blows, causing the capacitor to burn out. (3) Because it must be attached to the cathode layer side,
Due to the need to secure connection space for the fuse, the volumetric efficiency of the capacity is reduced, and it is difficult to automate the attachment of the fuse, making the process complicated. (b) In the case of current fusing type (1) When a small current flows, the fuse will not blow, but the capacitor element will gradually generate heat, and there is a risk that it will eventually smoke, catch fire, and burn out. (2) Thinning the wire reduces the fusing current, but increases the resistance of the fuse and increases the impedance of the capacitor. Furthermore, if the fusing current is made too small, the fuse may be blown by the instantaneous current when the power is turned on, making it unusable. The purpose of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional fuses, to function as both temperature-cutting type fuses and current-cutting type fuses, and to eliminate the risk of smoke, burnout, and solder blowing out when short-circuited. Fuse connections can be easily made with automatic equipment, reducing costs. Also, the volumetric efficiency is high, making it suitable for miniaturization and large capacity, and the fuse resistance is low.
An object of the present invention is to provide a chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse that can reduce the impedance of the solid electrolytic capacitor. [Means for Solving the Problems] The chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse of the present invention has a fuse consisting of a core wire mainly composed of lead and an aluminum layer covering the core wire. The fuse used in the chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse of the present invention has the advantages of conventional temperature-cutting type fuses and current-cutting type fuses. In other words, the principle of fusing is that after a failure of the capacitor element, when the fuse is heated by the heat generated by the capacitor element, or when the fuse starts to generate heat due to the current, the lead in the core wire first melts, and the lead changes from the solid phase to the liquid. The change in phase increases the resistance of lead, which increases the resistance of the entire fuse, further accelerating the heat generation of the fuse and causing it to blow out sooner. Therefore, it has excellent fusing characteristics with respect to both temperature and current. Furthermore, since the aluminum layer is provided on the outside, wire bonding technology using an ultrasonic wedge method can be used, and automation is easy. [Example] Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing the internal structure of an embodiment of a chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the fuse. It is. The fuse 6 shown in FIG. 3 is a thin wire with a wire diameter of 50 μm and a length of 1.8 mm, which is made by covering a lead core wire 6a with a diameter of 30 μm and an aluminum layer 6b with a thickness of 10 μm. Moreover, the anode lead terminal 4 shown in FIGS. 1 and 2
The frame is made of 4-2 alloy, which is 0.1 mm thick and has a superposition ratio of iron and nickel of 42:58.
Nickel plating with a thickness of 0.001 mm is applied to the surface by electrolytic plating. A capacitor element 1 consisting of a cathode layer 3 and an anode lead 2 has a cathode lead terminal 5 on the surface opposite to the anode lead 2 and on the top surface.
is fixed to the anode lead terminal 4 via a conductive adhesive 8, and the anode lead 2 is connected to the connection portion 4a and the external electrode portion 4b by a fuse 6 covered with a silicone resin 7. are welded and fixed, and further, except for the exposed portions of the external electrode portion 4b of the anode lead terminal 4 and the cathode lead terminal 5, the capacitor is insulated and sheathed with an exterior resin 9 to form a chip-shaped solid electrolytic capacitor 10 with a fuse. Next, the procedure for assembling this chip-shaped solid electrolytic capacitor 10 with a fuse will be explained with reference to FIGS. 1, 2, and 4. Figure 4 shows the shape of the anode lead terminal 4 before assembly.
Connection portion 4a with the anode lead 2 shown in FIGS.
and the external electrode portion 4b are supported by the frame 11. Next, a conductive adhesive 8 is applied to the inside of the stepped portion of the cathode lead terminal 5 shown in FIGS. 1 and 2.
One side of the cathode layer 3 and the anode lead 2 are coated on this coating area.
The connecting portion 4a of the anode lead terminal 4 is welded and fixed to the anode lead 2, and the connecting portion 4a and the external electrode portion 4b are bonded together by ultrasonic wedge bonding means of the fuse 6. A cross connection is made, and the top thereof is covered with silicone resin 7. The silicone resin 7 has elasticity and insulation properties. The assembly thus formed includes the connection portion 4a of the anode lead terminal 4 and the external electrode portion 4b.
After leaving the exposed portions of the cathode lead terminals 5 and insulating them with an exterior resin 9 by transfer molding means, the connecting portions 4 shown in FIG.
Exposed part A-A and C-C line of a and external electrode part 4
The frame 11 side is cut off from the B-B line of the exposed part of b, and the external electrode part 4 of the anode lead terminal 4 is cut off.
b and the cathode lead terminal 5 are bent along the outer wall of the exterior resin 9 to form a chip-shaped solid electrolytic capacitor 10 with a fuse. Note that in this embodiment, epoxy resin is used as the exterior resin 9. The chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse thus formed was intentionally destroyed and an overcurrent was applied under the conditions shown in Table 1, but in each case, no smoke or
No problems such as burnout or solder blowout occurred.
It was confirmed that it functions reliably as a safety device.
【表】
次に、本発明の特徴であるヒユーズ材料につい
て、従来材料と比較して説明する。
ヒユーズ材料として、温度溶断タイプのヒユー
ズは鉛（Pb）−スズ（Sn）−銀（Ag）が93−２−
５重量部の組成であり、線径150μｍ、長さ2.5mm
のものを準備した。次に電流溶断タイプのヒユー
ズはアルミニウム（Al）に１重量部のシリコン
（Si）を添加した直径50μｍ、長さ1.8mmの細線と、
同じく直径50μｍ、長さ1.8mmの銅線および実施例
１で用いたヒユーズを準備した。
温度溶断タイプのヒユーズは、第５図、第６図
に示すようにコンデンサ素子の陰極層３と陰極リ
ード端子５をはんだ２０にて橋絡接続させて設
け、シリコン樹脂７にて被覆した後、実施例１に
準じて外装した。
電流溶断タイプのヒユーズおよび実施例１で用
いたヒユーズは実施例１に準じて組み立て、それ
ぞれヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデンサを
得た。
これらのコンデンサは予め逆電圧を印加し、ヒ
ユーズを溶断させないようにしてコンデンサ素子
を破壊してシヨート状態にしておき、過電流を流
して溶断状態を観察した結果を表２に示す。[Table] Next, the fuse material, which is a feature of the present invention, will be explained in comparison with conventional materials. The fuse material for temperature-cutting type fuses is lead (Pb), tin (Sn), and silver (Ag).
Composition: 5 parts by weight, wire diameter: 150μm, length: 2.5mm
I prepared something. Next, the current blowing type fuse is a thin wire with a diameter of 50 μm and a length of 1.8 mm, made of aluminum (Al) with 1 part by weight of silicon (Si) added.
Similarly, a copper wire with a diameter of 50 μm and a length of 1.8 mm and the fuse used in Example 1 were prepared. As shown in FIGS. 5 and 6, the thermal fuse type fuse is provided by bridging the cathode layer 3 of the capacitor element and the cathode lead terminal 5 with solder 20, and then covering them with silicone resin 7. It was packaged according to Example 1. The current blowing type fuse and the fuse used in Example 1 were assembled according to Example 1 to obtain fuse-equipped chip solid electrolytic capacitors. Table 2 shows the results of applying a reverse voltage to these capacitors in advance to destroy the capacitor element so as not to blow out the fuse and observing the blown state by passing an overcurrent.
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
以上説明したように、本発明は、鉛を主成分と
する芯線とそれを被覆したアルミニウム層とから
なるヒユーズを備えることにより、以下のような
効果がある。
(1) 短絡した時、発煙・焼損やはんだの吹き出し
の危険性がない。
(2) ヒユーズの接続が自動装置で簡便に行えるた
めにコストが低くできる。
(3) 体積効率が高く小型大容量化に適する。
(4) ヒユーズ抵抗が小さく、固体電解コンデンサ
のインピーダンスを小さくできる。
As explained above, the present invention has the following effects by providing a fuse made of a core wire mainly composed of lead and an aluminum layer covering the core wire. (1) There is no risk of smoke, burnout, or solder blowing out when short-circuited. (2) Costs can be reduced because fuses can be easily connected using automatic equipment. (3) High volumetric efficiency and suitable for miniaturization and large capacity. (4) The fuse resistance is small and the impedance of the solid electrolytic capacitor can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は本発明のヒユーズ付きチツプ状固体電
解コンデンサの一実施例の内部構造を示す斜視
図、第２図は第１図の側断面図、第３図は本発明
のヒユーズの断面斜視図、第４図は陽極リード端
子４の組立前の形状の一例の正面図、第５図は従
来のヒユーズ付きチツプ状固体電解コンデンサの
一例の内部構造を示す斜視図、第６図は第５図の
側断面図である。
１……コンデンサ素子、２……陽極リード、３
……陰極層、４……陽極リード端子、４ａ……接
続部、４ｂ……外部電極部、５……陰極リード端
子、６……ヒユーズ、６ａ……鉛芯線、６ｂ……
アルミニウム層、７……シリコン樹脂、８……導
電性接着剤、９……外装樹脂、１０……ヒユーズ
付きチツプ状固体電解コンデンサ、１１……フレ
ーム。
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of one embodiment of a chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the fuse of the present invention. , FIG. 4 is a front view of an example of the shape of the anode lead terminal 4 before assembly, FIG. 5 is a perspective view showing the internal structure of an example of a conventional chip-shaped solid electrolytic capacitor with a fuse, and FIG. FIG. 1...Capacitor element, 2...Anode lead, 3
... Cathode layer, 4 ... Anode lead terminal, 4a ... Connection section, 4b ... External electrode section, 5 ... Cathode lead terminal, 6 ... Fuse, 6a ... Lead core wire, 6b ...
Aluminum layer, 7... Silicone resin, 8... Conductive adhesive, 9... Exterior resin, 10... Chip-shaped solid electrolytic capacitor with fuse, 11... Frame.