JPH1055938A - 固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安全ヒューズを付けても従来と同じ規格の形
状、大きさを有し、かつ容量の減少しない固体電解コン
デンサであって、プリント基板に対する実装密度を低下
させず、特に、薄型化の要求される電子機器プリント基
板に対する実装に適した固体電解コンデンサを提供す
る。 【構成】 固体電解コンデンサに使用するコンデンサ素
子を、タンタル等の金属粉末を多孔質に固めた後、焼結
したチップ片と、このチップ片の金属粉末の表面に形成
された５酸化タンタル等の誘電体膜と、更にチップ片の
外側に形成された陰極端子膜から構成し、このコンデン
サ素子の上面の一部に、前記陰極端子膜及び前記誘電体
膜が切削され、前記金属粉末が露出した陽極端子部を形
成した後、外部の陽極側リード端子との間をヒューズ線
で接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、リード端子付き
のタンタル固体電解コンデンサ又はアルミ固体電解コン
デンサ等の固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素
子とリード端子の接続に金属線を用いた固体電解コンデ
ンサの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来、タンタル固体電解コンデンサ
は、タンタル粉末を多孔質に焼結して形成された陽極チ
ップ片と、該陽極チップ片の表面に誘電体膜を介して形
成された陰極端子膜とから成るチップ片および該チップ
片から突出する陽極棒とによって構成されるコンデンサ
素子を、その陽極棒を左右一対の外部接続用リード端子
のうち一方の陽極リード端子に対して固着する一方、そ
のチップ片を他方の陰極リード端子に対して溶接等にて
固着させ、これら全体をエポキシ樹脂等の硬質合成樹脂
製のモールド部でパッケージするという構成のものであ
った。

【０００３】前記陰極端子膜は、二酸化マンガン等の固
体電解質と、この固体電解質の表面に形成したグラファ
イト層と、このグラファイト層の表面に形成した銀（Ａ
ｇ）等の接続用皮膜とによって構成されている。近年、
このような固体電解コンデンサに安全ヒューズを付加さ
せたタイプのものも市場に出回るようになってきてい
る。この安全ヒューズ付きのタンタル固体電解コンデン
サは、図１０に示すような構成とされている。

【０００４】すなわち、前記コンデンサ素子１００にお
けるチップ片１０１から突出する陽極棒１０２を、左右
一対の外部接続用リード端子１０３、１０５のうち一方
の陽極リード端子１０３に対して固着する一方、前記コ
ンデンサ素子１００におけるチップ片１０１の陰極端子
膜１０４と、他方の陰極リード端子１０５との間を、温
度又は過電流、あるいは温度及び過電流に対するヒュー
ズ線１０６にて接続し、これらの全体を硬質合成樹脂製
のモールド部１０９にてパッケージしたのち、前記両リ
ード端子１０３、１０５を、モールド部１０９の下面側
に向かって折り曲げるという構成にしている。

【０００５】このように構成された固体電解コンデンサ
は、前記両リード端子１０３、１０５をプリント基板Ａ
の上面に形成されている両配線パターンの各々に対して
半田付けするようにしてプリント基板Ａに表面実装され
る。かかる固体電解コンデンサは、ビデオムービー、携
帯電話等の電子機器における蓄電器として用いられる
が、近年、特に、その蓄電容量を増大することが求めら
れるようになってきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 しかし、従来の安全
ヒューズ線付き固体電解コンデンサにおいて、コンデン
サ素子１００におけるチップ片１０１と、陰極リード端
子１０５との間に隙間をあけて、このチップ片１０１の
外側の陰極端子膜１０４と陰極リード端子１０５との間
を、温度又は過電流、あるいは温度及び過電流に対する
安全ヒューズ線１０６にて接続するように構成した場合
には、該安全ヒューズ線１０６がチップ片１０１の上面
よりも高い位置にまで立ち上がってしまうので、安全ヒ
ューズ線の付いていないタイプのものに比して安全ヒュ
ーズ線１０６を覆うモールド部１０９の厚みの分だけ固
体電解コンデンサの高さ寸法Ｈが増大してしまうことと
なる。

【０００７】実際は、モールドされた固体電解コンデン
サ全体のサイズはプリント基板に対して実装される都合
上、数種類に規格化されているために、安全ヒューズ線
１０６付の前記固体電解コンデンサを得ようとすれば、
同サイズの安全ヒューズ線１０６の付かない固体電解コ
ンデンサに比べて、該安全ヒューズ線１０６をモールド
する部分の体積だけ、コンデンサ素子１００の体積が減
少せざるを得ず、コンデンサとしての容量が少なくなっ
てしまう。

【０００８】従って、安全ヒューズ線付き固体電解コン
デンサにおいて、安全ヒューズ線の付いていないものと
同じコンデンサ容量を得ようとした場合には、従来の構
造では、モールドされたコンデンサ素子の体積を増大さ
せることになるので、より大きい規格サイズを選択せざ
る得ずプリント基板に対する各種部品の実装密度（単位
面積当たりに実装することができる部品の数）が低下し
たり、薄型化の要求される電子機器のプリント基板に対
する実装が困難になるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、上述の問題を解決し、
安全ヒューズ線を付けても従来と同じ規格サイズを有
し、かつ同サイズの安全ヒューズ線無しの固体電解コン
デンサと比べて容量の減少を軽減させた安全ヒューズ線
を有する固体電解コンデンサを提供することを目的と
し、また、プリント基板に対する実装密度を低下させ
ず、特に、薄型化の要求される電子機器プリント基板に
対する実装に適した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】 本発明は、金属粉末を
焼結して形成された陽極チップ片と該陽極チップ片の表
面に誘電体膜を介して形成された陰極端子膜とを有する
コンデンサ素子を備え、該コンデンサ素子が陰極側リー
ド端子により固着される一方、前記コンデンサ素子の表
面に形成された前記陽極チップ片の露出部分と陽極側リ
ード端子とが金属線にて電気的に接続され、これらの全
体が合成樹脂のモールド部にて、パッケージされて成る
固体電解コンデンサであることを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、陽極棒を囲む金属粉末を
焼結して形成された陽極チップ片と、該陽極チップ片の
表面に誘電体膜を介して形成された陰極端子膜とを有す
るコンデンサ素子を備え、前記陽極チップ片から突出す
る前記陽極棒が陽極側リード端子に固着される一方、前
記コンデンサ素子の表面に形成された凹状部を有する前
記陰極端子膜と陰極側リード端子との間が金属線にて接
続され、これらの全体が合成樹脂のモールド部にて、パ
ッケージされて成る固体電解コンデンサであることを特
徴とする。

【００１２】更に、本発明は、前記金属線の最上部の高
さが、前記コンデンサ素子の上面の高さより低いことを
特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】 本発明に使用するコンデンサ素
子は、タンタル等の金属粉末を多孔質に固めた後、焼結
した陽極チップ片と、この陽極チップ片の表面に形成さ
れた５酸化タンタル等の誘電体膜と、更に前記陽極チッ
プ片の外側に形成された陰極端子膜から構成され、この
コンデンサ素子の上面の一部は、前記陰極端子膜及び前
記誘電体膜が除かれ、前記金属粉末が露出して陽極端子
部が形成されている。

【００１４】コンデンサ素子がこのような構造を有する
結果、金属粉末が露出した陽極端子部と陽極側リード端
子との間を、金属線にて接続しても、当該金属線の最上
部の高さを低く抑えることができるので、コンデンサ素
子全体を合成樹脂によりモールドした場合の固体電解コ
ンデンサ全体の高さ寸法が増大することはない。更に、
このようなコンデンサ素子の構造による場合は、前記陽
極チップ片から突出した陽極棒が省略できるので、この
長さ分だけ、コンデンサ素子全体を合成樹脂によりモー
ルドした場合の固体電解コンデンサ全体の全長寸法が増
大することはない。

【００１５】また、本発明に使用するコンデンサ素子の
他の１つは、前記陽極チップ片の外側に形成された前記
陰極端子膜及び前記誘電体膜が取り除かれることなく、
前記コンデンサ素子の表面の一部に凹状部を有し、この
凹状部が陰極の端子部分として形成されている。その結
果、前記陰極端子膜が形成されたコンデンサ素子の表面
の凹状部と陰極側リード端子との間を、金属線にて接続
しても、やはり、当該金属線部分の最上部の高さを低く
抑えることができるので、コンデンサ素子全体を合成樹
脂によりモールドした場合の固体電解コンデンサ全体の
高さ寸法が増大することはない。

【００１６】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて
説明する。図１は、本発明に係る固体電解コンデンサの
第１の実施例を示し、次のように構成されている。この
図において符号１１は、本実施例に使用するコンデンサ
素子を示し、このコンデンサ素子１１は、タンタル等の
金属粉末を多孔質に固めた後、焼結した陽極チップ片１
１ａと、この陽極チップ片１１ａの金属粉末の表面に形
成した５酸化タンタル等の誘電体膜１１ｂと、この誘電
体膜１１ｂの外側に形成した陰極端子膜１１ｃとによっ
て構成されて、このコンデンサ素子１１における上面の
一部には、前記陰極端子膜１１ｃ及び前記誘電体膜１１
ｂを除くことによって金属粉末を露出するようにして外
部端子と接続される陽極端子部１１ｄが形成されてい
る。

【００１７】そして、左右一対のリード端子１３、１４
の間に、コンデンサ素子１１が、当該コンデンサ素子１
１における陽極チップ片１１ａの外側に形成された陰極
端子膜１１ｃを陰極側リード端子１４に接続されるよう
に、また、前記コンデンサ素子１１における陽極端子部
１１ｄと陽極側リード端子１３の間に、ヒューズ線１６
がワイヤボンディングにて電気的に接続するように配設
されており、前記コンデンサ素子１１及びヒューズ線１
６の全体が、エポキシ樹脂等の合成樹脂１８のモールド
部にてパッケージされている。

【００１８】更に、前記両リード端子１３、１４のうち
合成樹脂１８から突出する部分が、合成樹脂１８のモー
ルド部の下面側に向かって折り曲げられるようにして形
成され、この両リード端子１３、１４が、図示しないプ
リント基板の上面の配線パターンに対して半田付けされ
ることにより固体電解コンデンサが面実装される。尚、
本実施例における前記ヒューズ線１６として、鉛及び錫
を主成分とする融点３００℃程度（この３００℃は、固
体電解コンデンサをプリント基板等に対して半田付けに
て装着するときの熱によって、当該ヒューズ線が溶け
ず、且つ、合成樹脂が焦げない温度である）の半田製の
ヒューズ線を使用し、その太さを略５０〜１２０ミクロ
ンにしているが、温度又は過電流、あるいは温度及び過
電流ヒューズとしての安全ヒューズであれば、これに限
らず金、銅又はアルミ等の他の金属製にしても良い。

【００１９】図２（ａ）は、本実施例に係るコンデンサ
素子１１の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の
Ａ−Ａ拡大断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）の
Ｂ−Ｂ拡大断面図である。コンデンサ素子１１の陰極端
子膜１１ｃ及び誘電体膜１１ｂの一部が切削され、タン
タルの金属粉末が露出した部分に陽極端子部１１ｄが形
成されている。

【００２０】このように構成されたコンデンサ素子１１
は、以下に述べるような方法にて製造される。 すなわ
ち、先ず、図３（ａ）に示すようにタンタルの粉末を多
孔質の陽極チップ片１１ａに、当該陽極チップ片１１ａ
から陽極棒１２が突出するように固め成形したのち焼結
し、この陽極チップ片１１ａを、りん酸水溶液中に浸漬
した状態で、直流電流を印加するという陽極酸化を行う
ことにより、図３（ｂ）に示すように、各タンタル粉末
の表面に５酸化タンタルの誘電体膜１１ｂを形成する。

【００２１】次いで、表面に誘電体膜１１ｂの形成され
た前記陽極チップ片１１ａを、硝酸マンガン水溶液に浸
漬したのち引き上げて焼成することを複数回にわたって
繰り返すことにより、二酸化マンガン等の固体電解層を
形成し、更に、グラファイト層及び銀層を形成すること
により、前記陽極チップ片１１ａの外側に、図３（ｃ）
に示すように、陰極端子膜１１ｃを形成する。

【００２２】そして、前記陽極チップ片１１ａの外側に
おける陰極端子膜１１ｃの一部を、図４（ａ）及び図４
（ｂ）に示すように、高速回転するカッター２０によ
り、前記陽極棒１２を切断するように切削して、当該部
分にタンタル粉末を直接露出することにより、図２に示
すように構成したコンデンサ素子１１を製造することが
できる。

【００２３】また、コンデンサ素子１１を製造する方法
としては、上記の他に、例えば、タンタル粉末を陽極チ
ップ片１１ａに固め焼結するとき、図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示すように、突起部１１ａ’を設けて、この突
起部１１ａ’から陽極棒１２が突出する形態にして、こ
の形態のまま、図５（ｃ）及び５（ｄ）に示すように、
誘電体膜１１ｂ及び陰極端子膜１１ｃを形成したのち、
前記突起部１１ａ’を、その付け根部に予め設けた切欠
部１１ａ”から折るか、或いは、前記と同様に高速回転
するカッター２０による切断等にて除去して、当該部分
にタンタル粉末を直接露出することにより、前記と同様
に、図２に示すように構成したコンデンサ素子１１を製
造することができる。

【００２４】更にまた、図６（ａ）に示すように、タン
タル粉末を陽極チップ片１１ａに固め焼結するとき、そ
の一部にタンタル等の金属片２１を埋設し、この金属片
２１から前記陽極棒１２が突出する形態にして、この形
態のまま、図６（ｂ）に示すように、誘電体膜１１ｂ及
び陰極端子膜１１ｃを形成したのち、この陰極端子膜１
１ｃのうち前記金属片２１に該当する部分を、高速回転
するカッター２０により切削等に除去して、当該部分
に、図６（ｃ）に示すように、前記金属片２１が直接露
出することにより、前記と同様に、図２に示すように構
成したコンデンサ素子１１を製造することができる。こ
の方法によると、ワイヤボンディングに際してヒューズ
線１６を、前記金属片２１に対して接合することができ
るから、その接合の確実性と接合強度のアップとを図る
ことができる利点がある。

【００２５】尚、この場合には、前記陽極チップ片１１
ａおよび陰極端子膜１１ｃが電気的にショートして不良
が発生しないようにするため、タンタルの粉末を多孔質
に焼結して陽極チップ片１１ａを形成した後、当該陽極
チップ片１１ａにおける前記陽極棒１２の突出位置に合
成樹脂等の絶縁物質を塗布等により浸透させ、図示しな
い絶縁物質浸透部を設けてから、前記の陽極酸化を行い
誘電体膜１１ｂを形成し、その後、二酸化マンガン等の
固体電解層、グラファイト層および銀（Ａｇ）等により
陰極端子膜１１ｃを形成する。

【００２６】このヒューズ線１６による接続は、以下に
述べる方法によって行う。すなわち、図７に示すよう
に、陽極側リード端子１３及び陰極側リード端子１４の
多数本を、長手方向に適宜ピッチの間隔で一体的に造形
して成るリードフレーム２２において、このリードフレ
ーム２２をその長手方向に移送する途中において、前記
各陰極側リード端子１４に対してコンデンサ素子１１を
導電性ペースト等を用いて固着する。

【００２７】一方、前記リードフレーム２２の上方の部
位に、上下動式のキャピラリーツール２３を配設し、こ
のキャピラリーツール２３内に挿通したヒューズ線１６
の下端に、加熱溶融によってボール部２４を形成し、こ
のボール部２４を、前記キャピラリーツール２３の下降
動によって、リードフレーム２２における陽極側リード
端子１３に対して、押圧することによって接合し、次い
で、前記キャピラリーツール２３を上昇し、この状態
で、このキャピラリーツール２３の下端から突出するヒ
ューズ線１６を、適宜長さの部分において切断すると共
に、ヒューズ１６のうちキャピラリーツール２３の下端
から突出する部分に、前記のボール部２４を形成する。

【００２８】そして、前記陽極側リード端子１３に対し
て接合されているヒューズ線１６の上端である他端部１
６’を、略水平方向に往復動する折り曲げ用ツール２５
にて、コンデンサ素子１１の方向に折り曲げたのち、こ
の他端部１６’を、上下動するボンディングツール２６
にて、コンデンサ素子１１に対して押圧することにより
接合するのである。なお、この他端部１６’のコンデン
サ素子１１に対する接合は、半田付けにて行うか、ある
いは、導電性ペーストによって行うようにしても良い。

【００２９】また、図８は本発明に係る固体電解コンデ
ンサの第２の実施例を示す。この図におけるコンデンサ
素子１７は、タンタル等の金属粉末を多孔質に固めた
後、焼結した陽極チップ片１７ａと、この陽極チップ片
１７ａの金属粉末の表面に形成した５酸化タンタル等の
誘電体膜１７ｂと、陽極チップ片１７ａの外側に形成し
た陰極端子膜１７ｃおよび陽極チップ片１７ａから突出
する陽極棒１９とによって構成されている。

【００３０】そして、前記コンデンサ素子１７における
前記陽極チップ片１７ａから突出する陽極棒１９が陽極
側リード端子２７に対して溶接等にて固着される一方、
コンデンサ素子１７の一部に形成された凹状部１５の陰
極端子膜１７ｃと陰極側リード端子２８との間がヒュー
ズ線２９にて接続され、これらの全体が合成樹脂３０の
モールド部にてパッケージされている。

【００３１】このような構成のコンデンサ素子１７の陽
極チップ片１７ａは、凹状部を有する金型でタンタル粉
末を押し固め成形した後、焼成することによって製造す
ることができ、陽極チップ片１７ａおよび陰極端子膜１
７ｃが電気的にシュートして不良が発しないようにする
ため、上記と同様に、陽極チップ片１７ａにおける陽極
棒１９の突出位置に合成樹脂による絶縁物質浸透部を設
けてから誘電体膜１７ｂおよび陰極端子膜１７ｃを形成
するのがよい。

【００３２】また、ヒューズ線２９による陰極端子膜１
７ｃと陰極側リード端子２８との接続方法並びに陽極側
リード端子２７及び陰極側リード端子２８のプリント基
板への接続方法については前記第１の実施例と同様であ
る。尚、前記実施例におけるコンデンサ素子表面の凹状
部とは、コンデンサ素子の表面に形成された凹み部分を
示す総称であり、コンデンサ素子表面の一部に切欠き部
分があれば、どのような形状でもよく、例えば、図９
（ａ）から図９（ｄ）に示すすべての素子形状をも含
む。

【００３３】かかるコンデンサ素子表面の凹状部にヒュ
ーズ線を接続する場合、ヒューズ線の最上部の高さをコ
ンデンサ素子の上面と同等又はより低くなるようにヒュ
ーズ線を押さえ込むか又は凹状部の深さを調整すること
によりコンデンサ素子が合成樹脂によりモールドされた
ときの固体電解コンデンサの規格サイズを大きくしない
でヒューズ線の付いていないコンデンサと同等の容量を
確保することができる。

【００３４】また、本発明は、前記実施例のように、一
つのモールド部によって一つのコンデンサ素子をパッケ
ージした形式の固体電解コンデンサに限らず、一つのモ
ールド部内に、静電容量が異なるか、又は、静電容量を
同じにした複数個のコンデンサ素子を並列状に配置し、
このモールド部の両側に、前記各コンデンサ素子の各々
に対する複数個の陽極側リード端子（又は陰極側リード
端子）と、前記各コンデンサ素子について共通の陰極側
リード端子（又は陽極側リード端子）とを設け、この陰
極側リード端子（又は陽極側リード端子）と、前記各コ
ンデンサ素子との間をヒューズ線にて接続して成る集合
型の固体電解コンデンサに対しても適用できることは言
うまでもない。この場合、陽極側リード端子（又は陰極
側リード端子）を、各コンデンサ素子について共通のも
のに構成したり、あるいは、陰極側リード端子（又は陽
極側リード端子）を、各コンデンサ素子の各々に対する
個別のものに構成しても良い）。

【００３５】

【発明の効果】 本発明による固体電解コンデンサにお
けるコンデンサ素子は安全ヒューズ等の金属線を外部端
子との接続のため用いても、当該金属線部分の高さを低
く抑えることができる等の形状となっているので、素子
全体を合成樹脂によりモールドした場合において、コン
デンサ全体の高さ寸法等が増大することを軽減乃至解消
することができる。

【００３６】その結果、金属線を付けても固体電解コン
デンサの形状、大きさが従来と同じ規格である場合に
は、容量を減少させることがなく、反対に、同じ容量が
求められる場合には、プリント基板に対する実装密度を
低下させず、特に、薄型化の要求される電子機器プリン
ト基板に対する実装に適した固体電解コンデンサを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る固体電解コンデンサの第１の実
施例を示す説明図である。

【図２】 本発明に係るコンデンサ素子の実施例を示す
説明図である。

【図３】 本発明に係るコンデンサ素子の製造方法を示
す説明図である。

【図４】 本発明に係るコンデンサ素子の製造方法を示
す説明図である。

【図５】 本発明に係るコンデンサ素子の他の製造方法
を示す説明図である。

【図６】 本発明に係るコンデンサ素子の他の製造方法
を示す説明図である。

【図７】 本発明に係るコンデンサ素子におけるヒュー
ズ線の取り付け方法を示す説明図である。

【図８】 本発明に係る固体電解コンデンサの第２の実
施例を示す説明図である。

【図９】 本発明に係るコンデンサ素子の実施例の形状
を示す説明図である。

【図10】 従来の固体電解コンデンサの構造を示す説明
図である。

【符号の説明】

１１、１７ コンデンサ素子 １１ａ、１７ａ 陽極チップ片 １１ｂ、１７ｂ 誘電体膜 １１ｃ、１７ｃ 陰極端子膜 １１ｄ 陽極端子部 １２、１９ 陽極棒 １３、２７ 陽極側リード端子 １４、２８ 陰極側リード端子 １５ 凹状部 １６、２９ ヒューズ線 １８、３０ 合成樹脂 ２０ カッター ２１ 金属片 ２２ リードフレーム ２３ キャピラリーツール ２４ ボール部 ２５ 折り曲げ用ツール ２６ ボンディングツール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末を焼結して形成された陽極チッ
   プ片と該陽極チップ片の表面に誘電体膜を介して形成さ
   れた陰極端子膜とを有するコンデンサ素子を備え、該コ
   ンデンサ素子が陰極側リード端子により固着される一
   方、前記コンデンサ素子の表面に形成された前記陽極チ
   ップ片の露出部分と陽極側リード端子とが金属線にて電
   気的に接続され、これらの全体が合成樹脂のモールド部
   にて、パッケージされて成る固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 陽極棒を囲む金属粉末を焼結して形成さ
   れた陽極チップ片と、該陽極チップ片の表面に誘電体膜
   を介して形成された陰極端子膜とを有するコンデンサ素
   子を備え、前記陽極チップ片から突出する前記陽極棒が
   陽極側リード端子に固着される一方、前記コンデンサ素
   子の表面に形成された凹状部を有する前記陰極端子膜と
   陰極側リード端子との間が金属線にて接続され、これら
   の全体が合成樹脂のモールド部にて、パッケージされて
   成る固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 前記金属線の最上部の高さが、前記コン
   デンサ素子の上面の高さより低いことを特徴とする請求
   項１又は請求項２記載の固体電解コンデンサ。