JPH0521290A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種電子機器に使用される固体電解コンデン
サにおいて、特に表面実装時の熱衝撃に耐えられ、しか
も半田付け性の優れた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。 【構成】 コンデンサ素子２１とリードフレーム２２の
一部をモールド樹脂で外装した固体電解コンデンサにお
いて、リードフレーム２２とモールド樹脂とが接触する
部分以外のリードフレーム２２の表面に銅金属層を下地
とする半田合金層または錫金属層を形成し、モールド樹
脂と接触するリードフレーム２２部分には、銅金属層の
みを形成するとともに、その表面を粗面化する。

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もちろ
ん、半田付け時の高温下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主流となりつつある。例
えば、図７（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、表面実装時の半田付け時に高温にさらされることに
より樹脂外装３の気密性が低下し、これにより、外部か
ら空気中の酸素や水蒸気が内部に侵入するため、内部の
コンデンサ素子にダメージを与え、特性の劣化を引き起
こすことがしばしばあった。この原因としては下記のよ
うな理由が考えられる。

【０００４】（１）チップ部品の面実装時の半田付け性
を向上させるために、リードフレームの表面全体に半田
合金または錫金属層を設けているため、表面実装時の高
温下ではこれらの低融点金属が溶融し、外装樹脂とリー
ドフレームの表面との間に空隙が生じることによって気
密性が低下する。

【０００５】（２）リードフレームに用いられる基材金
属と外装樹脂の熱膨張係数が異なるため、膨張収縮によ
り、外装樹脂とリードフレームとの間に空隙が生じるこ
とによって気密性が低下する。

【０００６】また、本発明者らはこれらの課題を解決す
るためにリードフレームの表面に銅金属層を形成し、か
つその表面を粗面化するという提案を行った。この場
合、リードフレームの表面の銅金属層を粗面化すること
により、上記した２点の課題は完全に解決できたが、以
下に記した理由によると考えられる半田付け性に関する
新たな課題が生じた。

【０００７】（１）粗面化された銅金属面の酸化が急速
に進むために半田の濡れ性が悪くなり、これにより、導
出端子となるリードフレームの半田付け性は、半田合金
層または錫金属層を有するものに比べるとかなり低下す
る。

【０００８】（２）外装をトランスファーモールド法に
より行う場合、外装樹脂のバリが粗面化したリードフレ
ーム上に薄バリとして強固に密着して導出端子となるリ
ードフレームの表面を覆うため、半田付け性の著しい低
下をきたす。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、表面実装時の熱衝撃に耐えられ、しかも半田付け性
の優れた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。

【００１０】

【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、弁金属よりなる板ま
たは箔上に形成した陽極酸化皮膜を誘電体とし、この誘
電体の所定の部分に導電性高分子層および導電体層を順
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電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のモールド
樹脂と接触する部分以外の表面に銅金属層を下地とする
半田合金層または錫金属層を形成し、かつモールド樹脂
と接触するリードフレーム部分には銅金属層のみを形成
し、かつその銅金属層の表面を粗面化した構成にしたも
のである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、コンデンサ素子の弁金属部
と導電体層部に接続される導出端子となるリードフレー
ムにおけるモールド樹脂とリードフレームとが接触する
部分以外は、表面に銅金属層を下地とする半田合金層ま
たは錫金属層を有し、またモールド樹脂とリードフレー
ムとが接触する部分は、前記半田合金層または錫金属層
が存在せず銅金属層のみを有し、かつその部分のみの表
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、リードフレーム
表面が低融点の半田合金層または錫金属層を有している
ことにより、半田付け性は優れたものが得られるととも
に、外装樹脂との密着性は銅金属層の表面を粗面化して
いることにより、他の構成と比べてはるかに優れてお
り、これにより、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、かつ外装の気密性も優れたもの
が得られるため、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。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１３】（実施例１）まず、図１に示すように、エ
ッチングにより粗面化された厚さ１００μｍの弁金属で
あるアルミニウム化成箔を電極体１１とし、この電極体
１１に図２（ｂ）に示す粘着剤１２を塗布した短冊状の
耐熱性の絶縁フィルム１３を貼付け、陰極部１４と陽極
部１５を区分した。そして図２（ａ），（ｂ）に示すよ
うに陰極部１４の化成皮膜１６の上に導電物質層１７で
ある薄膜状のマンガン酸化物層を形成し、次にアルキル
ナフタレンスルフォン酸塩を支持電解質としたピロール
を含有するエマルジョン中で電解重合を行い、導電物質
層１７上にポリピロールの導電性高分子層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する
ことにより、図２（ａ），（ｂ）に示すコンデンサ素子
２１を得た。

【００１４】次に、厚さ０．１mmの鉄基材をプレスによ
り図３に示すリードフレーム２２の形状に打ち抜き、そ
の表面に厚さ３μｍの銅メッキよりなる銅金属層を形成
し、その後、厚さ１〜１０μｍの半田メッキよりなる半
田合金層を形成してリードフレーム２２を構成した。そ
の後、図４（ａ）に示すように、このリードフレーム２
２の表面の所定の部分２３（図中のハッチングで示した
樹脂モールド外装の樹脂と接触する部分）以外を厚さ１
mmのブタジエンゴム製のマスク材でマスクし、それ以外
の所定の部分２３をアルミナ研磨材を用いて乾式サンド
ブラスト法によって半田合金層が完全に除去されるまで
研磨して銅金属層を露出させ、そしてこの所定の部分２
３のみの表面を粗面化した。

【００１５】そしてこの部分的に粗面化したリードフレ
ーム２２上の陰極部１４と対応する位置２４に導電性接
着剤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。この後、コンデンサ素子２１の陰極部
１４側および陽極部１５側はリードフレーム２２の一部
を折り曲げてコンデンサ素子２１を固定した。さらに陽
極部１５側は陽極押さえ部２５の上からレーザー溶接を
行って接合することにより、図４（ｂ）のように両電極
をリードフレーム２２上に接続した。

【００１６】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をトランスファーモールド成形法に
よって図５に示すようにエポキシ樹脂２６でモールド成
形した後、成形時の樹脂バリを樹脂ビーズを研磨材とし
てサンドブラスト法により取り除いてからリードフレー
ム２２を切り離して固体電解コンデンサを得た。

【００１７】こうして得られた固体電解コンデンサの外
装気密性の評価は２５０±５℃の恒温槽中に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オートラジオグラフィー外装気
密性試験によりテストした。すなわち、供試コンデンサ
サンプルを放射性同位元素のＫｒ８５を含む７ＭＰａに
加圧された不活性ガスの雰囲気中に３０分間保持した
後、各コンデンササンプルの保持する放射線量を測定す
ることにより、外装内に取り込まれた外気量を定量し、
そして写真フィルム上で感光させることにより外装の気
密性破壊サンプルを検出した。

【００１８】この結果を母数に対する不良数として分数
で表わし、（表１）に示した。また、このコンデンサの
リードフレーム２２の半田付け性の評価のために次のよ
うな方法で半田濡れ性試験を行った。すなわち、２３０
℃の溶融半田槽中にフラックスを塗布しない試験リード
フレーム２２を毎秒２．０mmの速度で５．０mmまで浸漬
し、その時間における濡れ状態を時間の経過とともに追
跡した。濡れ状態は半田と被半田付け金属の接触角の変
化で表わされるが、接触角をθとして表わすと、１８０
゜≧θ＞９０゜の場合、半田槽からの反作用として正の
作用力が働き、そしてθ＝９０゜の時作用力は０とな
る。また半田が被半田付け金属と濡れてゆく９０゜＞θ
≧０゜の範囲では負の作用力が働く。この作用力を時間
の関数としてグラフ化し、浸漬開始からθ＝９０゜とな
るまでの時間を測定することにより濡れ性を評価した。
この試験結果とそのグラフをそれぞれ（表１）と図６
（ａ）に示す。

【００１９】（実施例２）実施例１のリードフレーム２
２上のメッキにおいて、半田メッキのかわりに、厚さ１
〜１０μｍの錫メッキよりなる錫金属層を形成し、そし
て実施例１と同じようにしてコンデンサを作製したもの
について、外装気密性の評価を行った。この結果を同じ
く（表１）に示す。

【００２０】また、このコンデンサのリードフレーム２
２の半田付け性の評価のために半田濡れ性試験を行った
結果とそのグラフをそれぞれ（表１）と図６（ｂ）に示
す。

【００２１】（比較例）厚さ０．１mmのリードフレーム
２２を構成する鉄基材の表面に厚さ３μｍの銅メッキよ
りなる銅金属層のみを形成し、かつその表面全体に粗面
化処理を行ったリードフレーム２２と、実施例１および
２と同様に所定の部分のみを部分的に粗面化処理を行っ
たリードフレームを使用して、実施例１と同じようにし
てコンデンサを作製したものについて、外装気密性評価
と半田濡れ性試験を行った結果とそのグラフをそれぞれ
（表１）と図６（ｃ），（ｄ）に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】（表１）から明らかなように、いずれの方
法でも外装気密性は良好な結果が得られるが、半田付け
性では実施例１および実施例２のコンデンサは半田濡れ
性試験の結果が非常に良好で、全条件が０．５秒以内に
濡れるのに対して、比較例の場合は、半田濡れ性が低下
しているのが分かる。特に、リードフレーム２２の全体
を粗面化したものはその濡れ性が著しく低下し、リード
フレームがほとんど濡れなくなる場合がある。

【００２４】比較例で半田の濡れ性が低下して半田不濡
れ部ができたリードフレーム２２の表面を表面分析した
結果、数千オングストローム銅の酸化物層の存在が確認
された。また電子顕微鏡での観察ではリードフレーム２
２の全体を粗面化したものでは、粗面化された表面にモ
ールド成形時の樹脂バリが残存していることが確認さ
れ、これらの酸化物や樹脂バリが半田濡れ性を低下させ
たものと考えられる。

【００２５】実施例１および実施例２では上記のような
酸化物層や樹脂バリの存在は認められなかったことか
ら、半田合金層や錫金属層は樹脂との密着性が銅金属層
に比較して劣るため、サンドブラスト法による樹脂バリ
取りで十分にバリを除去できたものと考えられる。

【００２６】

【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電体層部に
接続される導出端子となるリードフレームにおけるモー
ルド樹脂とリードフレームとが接触する部分以外は、表
面に銅金属層を下地とする半田合金層または錫金属層を
有し、またモールド樹脂とリードフレームとが接触する
部分は、前記半田合金層または錫金属層が存在せず銅金
属層のみを有し、かつその部分のみ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、リードフレーム表面が低融点の
半田合金層または錫金属層を有していることにより、半
田付け性は優れたものが得られるとともに、外装樹脂と
の密着性は銅金属層の表面を粗面化していることによ
り、他の構成と比べてはるかに優れており、これによ
り、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、かつ外装の気密性も優れたものが得られるた
め、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化成
箔を基材とする電極体の概要図

【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】（ａ）本発明の実施例１の半田濡れ性を示すグ
ラフ （ｂ）本発明の実施例２の半田濡れ性を示すグラフ （ｃ）比較例でリードフレームを全面粗面化した場合の
半田濡れ性を示すグラフ （ｄ）比較例でリードフレームを部分的に粗面化した場
合の半田濡れ性を示すグラフ

【図７】（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 電極体 １６ 化成皮膜 １７ 導電物質層 １８ 導電性高分子層 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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弁金属よりなる板または箔上に形成した陽
   極酸化皮膜を誘電体とし、この誘電体の所定の部分に誘
   電性高分子層および誘電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
   部と導電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のモールド樹脂と接触する部分
   以外の表面に銅金属層を下地とする半田合金層または錫
   金属層を形成し、かつモールド樹脂と接触するリードフ
   レーム部分には銅金属層のみを形成し、かつその銅金属
   層の表面を粗面化した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。