JPS6255290B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はIC組込み用として高周波特性を改善
するとともに、さらに小形化を計つたフエースボ
ンデイングタイプのチツプ形状の固体電解コンデ
ンサを提供するものである。 一般に、この種の固体電解コンデンサに使用さ
れるコンデンサ素子としては、第１図に示す構造
のものがある。すなわち、第１図に示すようにタ
ンタルなどの弁作用金属粉末に同種の弁作用金属
からなる導出線１を併設して多孔質の焼結体２を
構成し、この焼結体２の表面に陽極酸化により誘
電体酸化皮膜３を形成して陽極体４を構成し、こ
の上に硝酸マンガンの熱分解などにより生成され
る二酸化マンガンなどの固体電解質層５を形成
し、さらにこの上に電気的接触を良好にするため
にカーボンなどの陰極層６および半田付け可能な
導電性銀塗料などの陰極導電体層７を順次積層形
成することにより構成されている。 第２図〜第４図にそれぞれ上記構成によるコン
デンサ素子８を使用した従来におけるフエースボ
ンデイングタイプのチツプ形状の固体電解コンデ
ンサを示しており、第１図に示す固体電解コンデ
ンサは、コンデンサ素子８の陰極導電体層７上に
陰極となる半田層９を形成するとともに、陽極体
４から引出した導出線１に前記半田層９表面と同
一平面となるように陽極となる半田付け可能な金
属板１０を溶接により電気的かつ機械的に接続し
たものである。 また第３図に示す固体電解コンデンサは、第２
図に示す固体電解コンデンサと同様にコンデンサ
素子８の陰極導電体層７上に陰極となる半田層９
を形成するとともに、導出線１に陽極となる半田
付け可能な金属線１１を溶接により電気的かつ機
械的に接続したものである。 第４図に示す固体電解コンデンサは、コンデン
サ素子８の陰極側端部に半田付け可能な金属キヤ
ツプ１２を被せて陰極導電体層７に電気的かつ機
械的に結合するとともに、導出線１側端部にも、
導出線１に溶接により電気的かつ機械的に結合さ
せて、前記金属キヤツプ１２と同一大きさ、形状
の半田付け可能な金属キヤツプ１３を被せたもの
で、最近採用されつつある。 ところで、第２図および第３図に示す固体電解
コンデンサは陽極、陰極の端子形状が異なるため
極性の判別が非常に容易であるが、寸法が大きく
なること、陽極の導出線１が曲り易く取扱いに注
意を必要としIC基板への取付けが行い難いこ
と、機械的ストレスに弱いこと、特性が不安定で
あることなどの欠点がある。 また第４図に示す固体電解コンデンサについて
は、非常に寸法精度もよく、使い易い構造である
が、陽極、陰極に金属キヤツプ１２，１３を用い
ているため、部品数が増えるとともに、生産性が
悪く、非常に高価なものになつてしまい、特定の
用途にしか用いることができない。また、金属キ
ヤツプ１３をコンデンサ素子８の導出線１側端部
に嵌合するとともに、導出線１と溶接することは
非常に難しく、溶接による接続のばらつきが大き
くなつてしまうため、溶接をしやすくするために
金属キヤツプ１３の肉厚を厚くしたり、金属キヤ
ツプ１３を大きくすることが必要となり、結果的
に全体の寸法形状が大きくなる欠点があつた。 本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
で、陽極および陰極の両者を半田被覆による端子
構造とし、第４図に示す従来のような寸法形状の
大きな外部端子としての金属キヤツプや金属板や
金属線を必要としなく、またその、金属キヤツプ
の溶接工程も必要としない、容価でかつ製造が容
易でしかも特性の優れたフエースボンデイングタ
イプのチツプ状の固体電解コンデンサを提供する
ものである。 以下、本発明の内容につき第５図〜第８図の図
面を参照しながら説明する。 第５図は本発明の一実施例による固体電解コン
デンサの外観を示し、第６図はその内部構造を示
しており、第５図および第６図において、１４は
コンデンサ素子８の陰極側端部および導出線１の
先端部を残して外表面に形成した絶縁性皮膜、１
５はこの絶縁性皮膜１４表面の導出線１側端部に
この導出線１の先端部と電気的かつ機械的に接続
されるように形成した陽極導電体層、１６はこの
陽極導電体層１５上に形成した陽極半田層、１７
は前記コンデンサ素子８の陰極導電体層７の露出
している部分上に形成した陰極半田層、１８は前
記導出線１の先端部に接続固定した半田付け可能
な金属部材である。 次に、本発明による固体電解コンデンサについ
てさらに詳しく説明する。 陰極半田層１７はコンデンサ素子８の陰極側端
部の陰極導電体層７上に形成しているが、この陰
極端子となる陰極半田層１７の大きさはコンデン
サ全体の長さにより定まつてくるもので陰極半田
層１７の幅は全長の1/3〜1/6程度が適当である。
この陰極半田層１７は、適当なマスキング、また
は半田浴への浸漬高さの調整を行なつて半田デイ
ツプすることにより容易に形成させることができ
る。 一方、陽極半田層１６は、固体電解質層５、陰
極層６、陰極導電体層７などと導通することな
く、導出線１より引出して形成させる必要があ
り、導出線１の先端部から陽極導電体層１５によ
り引出している。このような構造にすることによ
り、陽極端子を半田被覆の端子構造とすることが
できる。また、陽極導電体層１５は陰極半田層１
７と同じく、コンデンサ全体の全長に対して1/3
〜1/6程度が適当であり、この陽極導電体層１５
の全表面に半田コートすることにより陽極半田層
１６が形成される。 また、導出線１の先端部に接続固定する金属部
材１８としては半田付け可能な鉄、ニツケル、銅
等が使用でき、さらにこの金属部材１８は導出線
１の先端端面まで覆い、かつ密着するような有底
筒状のキヤツプ形状のものがよく、このキヤツプ
形状の金属部材１８を導出線１の先端に被せ、溶
接、め、圧着の方法により電気的かつ機械的に
接続固定すればよい。なお、金属部材１８として
管形状のものも使用可能である。また、前記金属
をプラズマ溶射等の溶射により導出線１の先端部
に付着させ、金属部材１８としてもよい。 次に、この金属部材１８を導出線１の先端に接
続固定する理由について述べる。 すなわち、弁作用金属である導出線１は、一般
的な方法では半田付が不可能であるため、まず表
面に半田付可能な導電性銀塗料をコートし、この
上に半田層を形成させることにより電気的に接続
することが可能になる。 このようにして陽極端子の１部を構成したもの
は、実用可能であるが、IC基板への取付方法に
よつては若干接触が悪くなる場合がある。 このIC基板への取付方法には、リフロソルダ
ー方式による方法、赤外線加熱方法により接続す
る方法、電気炉加熱により接続する方法、および
半田鏝を用いて取付ける方法等がある。前３者は
無接触加熱であり、後者は接触加熱である。前３
者は無接触加熱であるため、加熱時、導電性銀塗
料の剥れによる接触抵抗の増大は起らないが、半
田鏝を用いた接触加熱の場合は高温度で機械的な
ストレスが加わるので、導出線１と導電性銀塗料
の密着力のあまりよくない簡箇所で、導電性銀塗
料の剥れが起きたり、電気的接触不良が生じたり
する場合がある。 これを防止するために、導出線１の先端部に半
田付可能な金属部材１８を導出線１を覆うように
接続固定し、導電性銀塗料を介さずに、半田付可
能な金属部材１８を介して半田と接続する（金属
に直接半田を接続する）ことにより接触加熱であ
つても、弁作用金属の導出線１との接触が不充分
になり電気的抵抗が大きくなるようなことはなく
なる。 次にこの金属部材１８がある場合と無い場合の
IC基板への取付時における影響を実験例を用い
て説明する。 （実施例） 100mgのタンタル粉末をこれに一般的な方法で
0.3mmφのタンタル線を導出線として埋設して3.0
×4.0×1.2mmにプレス成形し、これを真空焼結し
て多孔質の焼結体を得た。 この焼結体を定格20V、10μＦ用として、陽極
酸化による誘電体酸化皮膜を形成し、さらに二酸
化マンガン層、カーボン層、導電性銀塗料層を形
成させた。その後、順次絶縁性皮膜、陰極導電体
層および陰極半田層の形成、導出部での切断を行
い、そして導出線先端部の切断面まで陽極導電体
層を塗付、乾燥させた後、その上に半田デイツピ
ングにより陽極半田層を形成したものＡと、陽極
導電体層を形成した後、鉄で作つた内径0.35φ
mm、長さ0.8mmの有底筒状の金属キヤツプを導出
線の先端部に被せ、プレス加工により導出線に圧
着し、その後その金属キヤツプおよび陽極導電体
層に半田デイツピングにより半田をコートして陽
極半田層を形成したものＢの試料を各50個作成
し、この試料Ａ，Ｂを270℃の半田鏝によりIC基
板へ取付け実装試験を行ない、取付前と取け後の
tanδの変化を測定した。この結果を第７図に示
す。 この第７図から明らかなように、金属キヤツプ
を用いた試料Ｂの構造のものの方が非常に安定し
ていることがわかる。 次に、本発明による固体電解コンデンサの製造
方法の一具体例について第８図ａ〜ｈを参照しな
がら説明する。 第８図ａに示すようにタンタルなどの弁作用金
属からなる焼結体２をこれに併設した導出線１に
より帯状の固定用金属板１９に一連に接続固定
し、この表面に陽極酸化により誘電体酸化皮膜３
を形成し、さらにこの上に二酸化マンガンなどの
固体電解質層５、カーボンなどの陰極層６、導電
性銀塗料などの陰極導電体層７を順次積層形成し
て第８図ｂに示すようにコンデンサ素子８を構成
する。 この状態で第８図ｃに示すようにコンデンサ素
子８の陰極側端部をマスキングにより残して外表
面に絶縁性皮膜１４を形成した後、第８図ｄに示
すようにその絶縁性皮膜１４表面の導出線１側端
部に前記導出線１と電気的かつ機械的に接続され
るように陽極導電体層１５を形成するとともに、
第８図ｅに示すように前記陰極導電体層７の外部
に露出している部分に陰極半田層１７を形成す
る。 この後、第８図ｆに示すように前記導出線１を
陽極導電体層１５との境界面近傍で切断し、そし
て第８図ｇに示すように導出線１の外部に露出し
ている先端に金属部材１８を接続固定した後、第
８図ｈに示すように陽極導電体層１５上に陽極半
田層１６を形成して完成品とする。 このように本発明による製造方法では、固定用
金属板１９に取付けた状態で全ての処理を行なう
ことができ、生産性が大幅に向上し、コスト的に
非常に安価に生産することができる。なお、コン
デンサ素子８を工程中保持させるものは固定用金
属板１９でなくても、金属線でもよい。この製造
方法によれば、別の工程を用いなくても、第５
図、第６図に示すように陽極端子側を三角形状に
することができるという利点も有している。しか
も、絶縁性皮膜１４により外装も同時に行なえ、
製造工程の簡略化が計れる。 なお、本発明の製造方法において、特に絶縁性
皮膜１４を形成する際、陽極導電体層１５の形成
される部分は、後で塗付形成される導電性塗料と
絶縁を計り短絡を防止させなければならないので
ピンホールの発生しないよう、またある程度の膜
厚となるように形成する必要がある。さらには、
陽極導電体層１５の形成工程と陰極半田層１７の
形成工程との順序は逆になつても、本発明による
効果は薄れるものではない。 次に、本発明による固体電解コンデンサの具体
例を説明する。 〔具体例〕 100mgのタンタル粉末を一般的な方法で、0.3mm
φのタンタル線を導出線として埋設して3.0×4.0
×1.2mmにプレス成形し、これを1900℃の真空焼
結炉で30分間焼結を行ない、これを0.1％H₃PO₄
溶液中で80V，2Hrの陽極酸化を行ない、この表
面に硝酸マンガンの熱分解により二酸化マンガン
層を形成した。次に、この表面にグラフアイトを
塗布し、導電性銀塗料を塗布した後、150℃の温
度で1Hrの硬化を行なつた。その後、陰極端子形
成部である端部を約1.5mmを残すとともに導出線
部分を約1.0〜1.5mm程度覆うように絶縁性ワニス
（キシロール溶剤型）を刷毛で塗布し、そして150
℃の温度で1Hrの乾燥硬化を行なつた。 その後、陽極側端部の導出線を約1.0mm程度覆
うように前記と同じ導電性銀塗料を塗布して導出
線とこの導電性銀塗料とを電気的かつ機械的に接
続し、そして150℃の温度で2Hrの硬化を行なつ
た。その後、陰極側の導電性銀塗料を塗布した部
分の表面を250℃の温度の半田浴にデイツプして
その表面に半田層を形成させ、そして導出線を陽
極側の導電性銀塗料を塗布した部分との境界面近
傍で切断した後、内径0.35φmm、長さ0.8mmの有
底筒状の金属キヤツプを導出線の先端に被せて圧
着し、前述と同様にして陽極側の導電性銀塗料を
形成した部分の表面に半田層を形成した。 このようにして構成したチツプ状の固体電解コ
ンデンサの初期特性を、同じく半田層を陰極側の
外部接続用端子とした第２図に示す従来のチツプ
状の固体電解コンデンサの初期特性と比較して次
表に示す。なお、定格はいずれも20V，10μＦで
ある。

【表】 この表から明らかなように本発明による固体電
解コンデンサは、導出線に金属板を溶接などによ
り電気的かつ機械的に接続した第２図に示す従来
の固体電解コンデンサに比べ、高周波（1MHz）
におけるインピーダンスＺおよびtanδが大幅に
改善される。 以上のように本発明による固体電解コンデンサ
は、コンデンサ素子の陰極側端部および陽極体か
ら引出した導出線の先端部を残して外表面を絶縁
性皮膜で覆うとともにこの表面の前記導出線側端
部にこの導出線の絶縁性皮膜から突出した先端部
と電気的かつ機械的に接続されるように陽極導電
体層を形成し、さらにその先端部に半田付け可能
な金属部材を接続固定し、この金属部材、陽極導
電体層およびコンデンサ素子の陰極導電体の外部
に露出している部分上に半田層を形成したもので
あり、次のような効果を得ることができる。 (1) 寸法を小さくすることができる。 (2) 陽極端子として別個の部品を必要としなく、
安価にすることができる。 (3) 陽極端子部は導出線を覆うように形成した絶
縁性皮膜、半田層により構成されているため、
機械的ストレスに対して強く、しかも取扱いに
それほど注意を必要としないため、IC基板な
どへの取付けが容易になる。 (4) 高周波特性、特にインピーダンス特性を大幅
に改善することができる。 (5) 極性判別が端子形状で容易に判別することが
でき、極性の表示を必要としない。 (6) IC基板などへの取付け時、半田鏝等による
接触加熱であつても導出線との接触が不充分と
なることがなく、電気抵抗が大きくなるような
ことはなくなる。 なお、陽極体については弁作用金属の粉末の焼
結体だけに限定されなく、弁作用金属基板表面に
溶射により弁作用金属の粉末の層を形成すること
により構成したものでもよい。 このように本発明による固体電解コンデンサお
よびその製造方法は優れた効果を有するものであ
り、これからの技術発展に大きく貢献するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の固体電解コンデンサに使用され
ているコンデンサ素子の内部構造を示す断面図、
第２図および第３図はそれぞれ従来のフエースボ
ンデイングタイプの固体電解コンデンサの外観斜
視図、第４図は同じく従来のフエースボンデイン
グタイプの固体電解コンデンサの断面図、第５図
は本発明の一実施例によるフエースボンデイング
タイプの固体電解コンデンサの外観斜視図、第６
図は同コンデンサの内部構造を示す断面図、第７
図は本発明の固体電解コンデンサの効果を説明す
るための特性図、第８図ａ〜ｈは本発明の固体電
解コンデンサの製造方法の一具体例による製造工
程を示す説明図である。 １……導出線、３……誘電体酸化皮膜、４……
陽極体、５……固体電解質層、６……陰極層、７
……陰極導電体層、８……コンデンサ素子、１４
……絶縁性皮膜、１５……陽極導電体層、１６…
…陽極半田層（半田層）、１７……陰極半田層
（半田層）、１８……金属部材、１９……固定用金
属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面に誘電体酸化皮膜を形成した弁作用金属
   からなる陽極体の表面に固体電解質層、陰極層、
   陰極導電体層を順次積層形成してコンデンサ素子
   を構成し、このコンデンサ素子の陰極側端部およ
   び前記陽極体から引出した導出線の先端部を残し
   て外表面を絶縁性皮膜で覆うとともに、その導出
   線側の絶縁性皮膜表面に前記導出線の絶縁性皮膜
   から突出した先端部と電気的かつ機械的に接続さ
   れるように陽極導電体層を形成し、さらに前記先
   端部に導出線に密着するような大きさのキヤツプ
   形状または管状の半田付け可能な金属部材を被せ
   て接続固定し、この金属部材、陽極導電体層およ
   び外部に露出している陰極導電体層上に半田層を
   直接形成したことを特徴とする固体電解コンデン
   サ。 ２ 導出線側の絶縁性皮膜の形状を導出線を頂点
   とした三角形状にした特許請求の範囲第１項に記
   載の固体電解コンデンサ。