JPH0789529B2 - ヒューズ付き固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヒューズ付き固体電解コンデンサに関し、とく
にそのヒューズ取付構造に関する。

〔従来の技術〕

一般に固体電解コンデンサは種々の電子回路に使用され
ており、故障率は小さいが、万一故障が起きた場合の故
障モードは短絡故障が多く、大きな短絡電流が流れる
と、コンデンサ素子が発熱し焼損に至ることもある。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（ショート）から
開放（オープン）にすることが必要であり一般にヒュー
ズを用いる手段が知られている。従来技術としては例え
ば、特公昭58−21816号公報のようにヒューズを内蔵さ
せた固体電解コンデンサがある。この例におけるヒュー
ズ取付構造では、第７図に示すようにひとつの貫通孔12
を有する絶縁板11の対向する面にそれぞれ導電層を有
し、これら両導電層が貫通孔12内に通されたヒューズ素
子７を介して導通された基本構造を有している。この絶
縁板11の一方の導電層は内部リード10を介してコンデン
サ素子の陰極層に接続され、他方の導電層は外部リード
４と接続されるが、ヒューズ素子７を貫通孔12内に気密
封止するために内部リード10との外部リード４とはそれ
ぞれ貫通孔12の両開口部をふさぐように絶縁板11にはん
だ付されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来のヒューズ取付け構造で貫通孔12にヒュ
ーズ素子７を通すという作業上の面倒さがあり、量産性
の向上を妨げる構造であった。

また絶縁板11に両リード4,10をはんだ付する際、はんだ
の垂れ込み等により貫通孔12内がはんだで埋まってヒュ
ーズ効果を失なったり、これとは逆にはんだ量の不足に
より気密性が得られず、後工程の樹脂外装の際に外装樹
脂９が入り込みヒューズの溶断を妨げる等の欠点があ
る。

さらにヒューズ素子のたるみ，ゆがみ等により、ヒュー
ズ素子の実効長が変化し、ヒューズ素子の溶断特性にば
らつきが生じるという欠点もある。

〔問題点を解決するための手段〕

したがって本発明の目的は、量産性の高い組立て容易な
ヒューズ取付構造体を内蔵した固体電解コンデンサを提
供することにある。

本発明によれば、ヒューズ素子の両端は絶縁板の同一面
上に離間して形成された導電層上に接続されており、両
導電層間を橋絡接続するヒューズ素子は両導電層の間隙
部で絶縁板との間に空隙を有するように配設されてい
る。そしてヒューズ素子の少なくとも上記間隙部上に位
置する部分は多数の気泡を有する絶縁性弾性体で覆われ
ている。導電層の一方は、二端子を有するコンデンサ素
子の一方の端子に接続され、導電層の他方に接続される
第１のリードとヒューズ素子とコンデンサ素子の一方の
端子とが電気的に直列接続されている。そしてコンデン
サ素子の他方の端子は第２のリードと接続されている。

本発明の好ましいヒューズ付き固体電解コンデンサの一
実施例は、片面に帯状の絶縁体部を中間に配して対向配
設した導電体層と、導電体層間を橋絡接続するヒューズ
と、ヒューズを絶縁性を有する弾性体で被着させ、導電
体層の一方にスルーホールを設け裏面の導電体層と接続
させ、さらに上記導電体層の一方と裏面の導電体層とを
端面の導電体層により接続させた両面印刷配線板を固体
電解コンデンサの素子と外部端子との間に介挿接続させ
絶縁外装したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の側断面図である。例えばタ
ンタルなどの弁作用金属の陽極体を陽極酸化し、その上
に二酸化マンガン層，カーボン層，銀ペースト層を順次
被着させ、最外層に陰極部を有する固体電解コンデンサ
素子（以後素子と略称）１を形成する。この素子１に植
立された陽極リード２と直板状の陽極外部端子３を溶接
等の手段により接続する。次に断面段差状の陰極外部端
子４と後述するヒューズ内蔵した両面印刷配線板５をは
んだ付け等により接続した後、両面印刷配線板５と素子
１の陰極部の一側面をはんだ付け等により接続し、その
後トランスファモールド等の手段によりエポキシ樹脂等
の外装樹脂９で絶縁外装し、陽・陰極外部端子3,4を断
面Ｌ字状に折り曲げ成形し、ヒューズ付き固体電解コン
デンサを形成する。

第２図，第３図は前述第１図のヒューズを内蔵した両面
印刷配線板５と陰極外部端子４の構造および製造工程を
説明する斜視図である。

第２図（ａ），（ｂ）に示す如くガラス−エポキシ材な
どからなる絶縁基材50の表裏両面に銅箔などの導電層を
形成した基板に、ドリル等の穿孔具によりたとえば円形
の孔を設けた後銅めっきなどのめっきを施こして孔部内
にも導電層を形成し、それにより表裏両面の道電層を電
気的に接続するスルホール61を設ける。さらにこの基板
の一端面にもめっきを施こして導電層62を形成し表裏両
面の電気的導通をより確実にする。

次に、エッチング加工により基板の一方の面（表面）に
おける導電層が２つの領域に電気的に分離されるように
所定領域の導電層を除去して絶縁分離領域51を形成す
る。基板の他方の面（裏面）は、端面導電層62ならびに
スルホール61の周囲で陰極外部端子４と接続する領域54
を除き導電層を除去する。このようにして図示した両面
印刷配線板５が形成される。次に両面印刷配線板５の表
面側の２分割された導電領域52,53の間にヒューズ素子
７を配設し、ヒューズ７の両端をはんだ付などの手段で
導電領域52,53に接続する。ヒューズ７としては、公知
のパラジウム，銅等で外周面を覆ったアルミニウム細線
あるいは鉛93.5％，錫５％，銀1.5％の三成分系、また
は鉛97.5％，銀2.5％の二成分系のはんだ細線などを用
いることができる。

さらに、第３図に示す如く、シリコン樹脂等の弾性を有
する絶縁性樹脂８（以後、弾性樹脂と称す）で橋絡した
ヒューズ７の全面又は少なくとも絶縁分離領域上に位置
する部分の全周を覆うように被着させた後、温度80〜20
0℃程度で乾燥する。この熱処理により、ヒューズ７の
表面と弾性樹脂８との間に部分的に空間が形成される。

次にヒューズを付設した両面印刷配線板５の裏面と陰極
外部端子４を前述の如く接続する。

この両面印刷配線５は、表面にヒューズ７をはんだ付け
などの簡便な手段にて、確実に、かつ、均一な長さに取
り付けることを容易にし、しかもヒューズ７の取り付け
面である表面において、素子１とも接続することが可能
となる。

また裏面においても、両面印刷配線板５の導電体層54
と、陰極外部端子４とが広面積で確実に接続され、か
つ、スルホール61と端面導電体層62とを設けることによ
り印刷配線板の両面が強固に接続され、従来の接続面積
の小さいものでは、接続強度が小さい欠点があったのに
対し、接続面積が広く得られ、しかもスルホール61、端
面の導電体層62にもはんだなどの接着材料が入り込み表
面のはんだなどと接続され、より強い接続強度が得られ
ることになる。

また弾性樹脂８はヒューズ７に過電流が流れ発熱する際
の周囲への熱放散を防ぎ、かつ後工程のモールド外装工
程における外装樹脂９注入時の衝撃からヒューズ７を保
護する。

一方、ヒューズが外装樹脂に用いられるエポキシ樹脂な
どの硬化性樹脂で直接覆われた場合にはヒューズが溶け
ても周囲が硬く、かつ熱処理によっても空間が生じない
ため、ヒューズの原形を保ち電気的な接続を保持し続け
るので溶断しにくい欠点があった。

しかし、本発明では弾性樹脂８とヒューズ７との間に部
分的な空間があるのでその断熱効果により比較的低い電
流でヒューズ７が溶断する。またヒューズ７が溶けると
溶融物が表面張力により球状に分断し、速やかに弾性樹
脂部の変形により拡がった空間に吸収されてヒューズ７
は確実に溶断して電気的な接続が分断される。従って弾
性樹脂８は、ヒューズ７の溶断作用を助ける重要な役割
を有する。ヒューズの溶断をより確実にするには、弾性
樹脂８にあらかじめ気泡を含ませておくことにより、第
５図（ａ），（ｂ）に示すごとく、空間部82が増大する
ので、断熱効果の増大とともにヒューズの溶断作用がい
っそう顕著なものとなるので好ましい。シリコン樹脂の
場合は、脱泡処理前のものを使うことが好ましい。

なお、上記実施例では、ヒューズに線材を用いて述べた
が薄板状のものでも、蒸着した箔等を用いても良い。ま
たヒューズ７と印刷配線板５との接続手段として、はん
だ付けを用いたが、溶接，ワイヤーボンディング等の手
段でも良い。またここではヒューズ７上にシリコン樹脂
を塗布するものについて述べたが、その他弾性を有し、
かつ断熱性を有するものたとえばブタジエン系のゴム状
樹脂などであれば良いことは勿論である。

またスルホール61,端面の導電体層62は、第４図に示す
ように１個に限られるものはなく、複数個設けても良い
ことは言うまでもない。

第６図にさらに他の実施例を示す。この実施例の特徴は
両面印刷配線板と素子１との接続強度を増すために、素
子１に接続される導電層53の領域にもスルーホール63を
設け、基板の裏面側にもスルーホール63に通じるランド
部56を設けたことである。この構成によって素子１の陰
極層とのはんだ付け接続の際、はんだがスルーホール63
に入り、ランド部56が迄達するので、接続強度は大いに
強化される。

一方、陰極外部端子４に接続される導電層52,54にも２
つのスルーホール61が形成されて両面の導通を達成する
とともに陰極外部端子４とのはんだ付の際にはんだがス
ルーホール61内にのぼって接続を強固にする。第２図の
実施例と同様に基板の下側端面にめっき層が形成され、
接続強度をさらに向上させることができる。

ヒューズ７は図示のごとく両面印刷配線基板の全幅にわ
たって延在している。第６図における実施例の具体的寸
法例を述べるならば、基板５の幅が3.8mm,長さ5mm,厚さ
0.2mmであり、スルーホール63の直径は1.0mm、ランド部
56の外径は2.0mmである。スルーホール61の直径は0.4mm
である。ヒューズ７の有効長さ、すなわちヒューズが絶
縁分離領域51を横切る距離は0.95mmとし、ヒューズ７の
直径は50μｍである。導電層52,53の厚みを18μｍにす
ることによって、ヒューズ７は絶縁分離領域51の表面に
対し18μｍ空隙を有して配設されることとなる。シリコ
ン樹脂にあらかじめ気泡を含ませるとすれば、その気泡
のサイズは直径20〜80μｍ程度が好ましい。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、次のような効果がある。

（ｉ） 接続工数が低減され、かつ接続部の面積が広く
なり接続の信頼性が向上する。

（ii） ヒューズを溶断動作を助ける弾性樹脂で覆うこ
とができるので外装樹脂からの保護が容易となる。

（iii） ヒューズの周囲に気密の空洞部を設ける必要
がなくなるので、構造が簡単となる。

（iv） ヒューズの寸法が均一となるため、ヒューズ動
作の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づくヒューズ付き固体電
解コンデンサの断面図である。第２図（ａ）は第１図に
おけるヒューズ付両面印刷配線板の表面側を示す斜視図
である。第２図（ｂ）は第２図（ａ）の裏面側を示す斜
視図である。第３図は第１図に示されたヒューズ付両面
印刷配線板と陰極外部リードとの表面側を示す斜視図で
ある。第４図は本発明の他の実施例によるヒューズ付両
面印刷配線板の表面側を示す斜視図である。第５図
（ａ）はヒューズ素子を気泡入り弾性樹脂で覆った状態
を示す拡大断面図である。第５図（ｂ）は第５図（ａ）
のＡ−Ａ線断面図である。第６図（ａ）は本発明のさら
に他の実施例によるヒューズ付両面印刷配線板の表面側
を示す正面図である。第６図（ｂ）は第６図（ａ）の裏
面図である。第７図は従来例を示す断面図である。 １……（固体電解コンデンサ）素子、２……陽極体リー
ド、３……陽極外部端子、４……陰極外部端子、５……
両面印刷配線板、61……スルホール、62……（端面の）
導電体層、７……ヒューズ、８……弾性樹脂、９……外
装樹脂、10……金属板、11……絶縁板、12……空洞部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 謙治 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気株 式会社内 (56)参考文献 実開 昭59−96823（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−166325（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２端子を有する固体電解コンデンサ素子
   と、前記２端子の一方の端子に接続される第１の外部リ
   ードと、前記２端子の他方の端子に接続される第１の導
   電層を一主面に有する絶縁基板と、前記絶縁基板の露出
   領域によって前記第１の導電層と電気的に分離されて前
   記一主面上に形成された第２の導電層と、前記第１の導
   電層に一端が接続され前記第２の導電層に他端が接続さ
   れており、前記絶縁基板の露出領域から離間してかつ前
   記一主面に平行に設けられたヒューズ素子と、前記ヒュ
   ーズ素子の少なくとも前記露出領域上に位置する部分全
   体を覆う気泡混入された絶縁性弾性体と、前記第２の導
   電層に電気的に接続された第２の外部リードとを有し、
   前記コンデンサ素子と絶縁基板とが絶縁材料で外装封止
   されたヒューズ付き固体電解コンデンサであって、前記
   絶縁基板の一主面と反対側の主面に、前記絶縁基板に設
   けられた第１のスルーホールを介して前記第２の導電層
   と電気的に接続された第３の導電層を形成し、前記第２
   の外部リードを前記第３の導電層に接続するとともに、
   前記絶縁基板の一主面を反対側の主面に、前記絶縁基板
   に設けられた第２のスルーホールを介して前記第１の導
   電層と電気的に接続された第４の導電層を形成し、前記
   他方の端子と前記第１の導電層とのはんだ付けを強固に
   していることを特徴とするヒューズ付き固体電解コンデ
   ンサ。
2. 【請求項２】前記第１のスルーホールは複数個設けら
   れ、かつ前記絶縁基板の端面にも第５の導電層が形成さ
   れて前記第２の導電層と第３の導電層とが電気的に導通
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   記載のヒューズ付き固体電解コンデンサ。