JPWO2007052652A1 - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.絶縁層を挟んで設けられる陽極部と陰極部を有するコンデンサの陽極部を第1の金属部材に接合し、陰極部を第2の金属部材に接合し、各金属部材の一部が露出するように全体を樹脂封止してなるコンデンサにおいて、第1及び/または第2の金属部材は予め定められたパターンに従って低融点金属メッキ層を含む領域と低融点金属メッキ層を含まない領域を有する固体電解コンデンサ。
2.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合し、樹脂(28)で封止してなることを特徴として含む前記1に記載の固体電解コンデンサ。
3.陽極側リードフレーム(10)表面部分(23)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接を行い、誘電体皮膜による抵抗熱を利用して接合した前記2に記載の固体電解コンデンサ。
4.コンデンサ素子(8)(15)とリードフレーム(10)(11)部分(23)(24)とを接合する際、陽極側リードフレーム(10)部分(23)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接によって接合し、一方、陰極側はコンデンサ素子(8)(15)の絶縁層(3)の陰極側端部(3a)と陰極側リードフレーム先端部(11a)との間に間隔(t)を設けて接合したことを特徴とする前記2に記載の固体電解コンデンサ。
5.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合し、樹脂(28)で封止してなることを特徴として含む前記1に記載の固体電解コンデンサ。
6.陽極側リードフレーム(10)表面部分(23’)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接を行い、誘電体皮膜による抵抗熱を利用して接合した前記5に記載の固体電解コンデンサ。
7.コンデンサ素子(8)(15)とリードフレーム(10)(11)部分(23’)(24’)とを接合する際、陽極側リードフレーム(10)部分(23’)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接によって接合し、一方、陰極側はコンデンサ素子(8)(15)の絶縁層(3)の陰極側端部(3a)と陰極側リードフレーム先端部(11a)との間に間隔(t)を設けて接合したことを特徴とする前記5に記載の固体電解コンデンサ。
8.絶縁層を挟んで設けられる陽極部と陰極部を有するコンデンサの陽極部を第1の金属部材に接合し、陰極部を第2の金属部材に接合し、各金属部材の一部が露出するように全体を樹脂封止してなるコンデンサにおいて、第2の金属部材における陰極部との接合部分が低融点金属メッキ層を含む領域と低融点金属メッキ層を含まない領域とを有し、低融点金属メッキ層を含まない領域が、第2の金属部材が封止樹脂から導出されて露出する位置の近傍における陰極部との接合部分であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
9.前記陰極部の一部を前記第2の金属部材上に重ね、両者が電気的に導通するように接合してなる前記8に記載の固体電解コンデンサ。
10.コンデンサが、表面に多孔質層を有する弁作用金属の表面の少なくとも一部に金属酸化物からなる絶縁層と固体電解質層及び導電ペースト層を順次形成し、弁作用金属露出部を陽極部とし、導電ペースト層を陰極部としたコンデンサ素子を含む固体電解コンデンサである前記8または9に記載の固体電解コンデンサ。
11.弁作用金属がアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはそれらの合金から選ばれる前記1〜10に記載の固体電解コンデンサ。
12.リードフレーム(10)(11)が銅または銅合金(銅系材料)からなり、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料からなる前記1〜11に記載の固体電解コンデンサ。
13.低融点金属メッキが弁作用金属よりも融点の低い金属または合金メッキであり、メッキ層の厚さが0.1〜100μmの範囲にある前記1〜12に記載の固体電解コンデンサ。
14.低融点金属メッキがニッケルの下地メッキとスズの表面メッキからなる前記1〜13に記載の固体電解コンデンサ。
15.リードフレーム(10)(11)の接合位置が積層コンデンサ素子の中央部または外周側である前記1〜14に記載の固体電解コンデンサ。
16.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とする工程、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)を設け、その上に導電体層(5)を積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)を形成する工程、コンデンサ素子(8)(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合する工程、及び樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
17.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層した積層コンデンサ素子(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施した、樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなることを特徴として含むリードフレーム(10)(11)。
18.樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなるリードフレーム(10)(11)が、銅または銅合金(銅系材料)、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料を含む前期17に記載のリードフレーム(10)(11)。
19.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とする工程、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)を設け、その上に導電体層(5)を積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)を形成する工程、コンデンサ素子(8)(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合する工程、及び樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
20.誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層した積層コンデンサ素子(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20’)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施した、樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなることを特徴として含むリードフレーム(10)(11)。
21.樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなるリードフレーム(10)(11)が、銅または銅合金(銅系材料)、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料を含む前記20に記載のリードフレーム(10)(11)。
22.第1及び第2の金属部材を構成するリードフレームを用意し、第2の金属部材に相当する陰極部との接続部分のうち、少なくとも封止樹脂から引き出されるべき位置の近傍に一時的な被覆を行なった後低融点金属メッキを行ない、一時的な被覆を除去し、第1及び第2金属部材それぞれにコンデンサ素子の陽極部と陰極部を載置して接合した後、樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
23.一時的な被覆が帯状マスキングによるものである前記22に記載のコンデンサの製造方法。
24.コンデンサ素子が、表面に多孔質層を有する弁作用金属の表面の少なくとも一部に金属酸化物からなる絶縁層と固体電解質層及び導電ペースト層を順次形成し、弁作用金属露出部を陽極部とし、導電ペースト層を陰極部としたコンデンサ素子である前記22または23に記載の固体電解固体電解コンデンサの製造方法。
また、本発明によれば、コンデンサ素子とリードフレームを抵抗溶接により接合することができ、その後樹脂封止した固体電解コンデンサは耐熱性に優れ、樹脂封止の完全性が高く耐湿性に優れる。
さらに本発明によれば、低融点金属メッキを施したリードフレームを使用することができるので、後メッキ工程を増やす必要がない。抵抗溶接の場合、積層での陽極接合が容易である。
基体(1)はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン、ジルコニウム、マグネシウム、珪素などの金属単体、あるいはこれらの合金等の酸化皮膜を形成できる弁作用金属から選ばれたものであればよい。基体(1)の形態は圧延箔のエッチング物、微粉焼結体などの多孔質成形体の形態であればいずれでもよい。導体の厚さは、使用目的によって異なるが、例えば、厚みが約40〜300μmの箔が使用される。金属箔の大きさ及び形状も用途により異なるが、平板状素子単位として幅約1〜50mm、長さ約1〜50mmの矩形のものが好ましく、より好ましくは幅約2〜15mm、長さ約2〜25mmである。
基体(1)に用いられる上記金属は一般に空気酸化によって表面に誘電体酸化皮膜を有しているが、化成処理を施すことにより確実に誘電体皮膜を形成しておくことが好ましい。
図2A、図2Bに示すように、本発明の固体電解コンデンサは、好ましくは、電解コンデンサ素子とリードフレームとの接合部分において、コンデンサ素子の絶縁層の陰極側端部と陰極側リードフレーム先端部との間に一定の間隔を設けた接合構造を有する。すなわち、陰極側リードフレームの先端角部(11a)をコンデンサ素子の絶縁部(3)から離し、所定の間隔tを保って陰極部(7)の所定の位置に接合した構造を有する。この陰極側リードフレーム先端角部(11a)の位置(間隔tの長さ)は、この先端角部(11a)が絶縁層の陰極側端部(3a)から陰極部(7)の長さの1/40以上離れており、かつ最大でも素子陰極部(7)の長さの1/2以下の範囲にあれば良い。この間隔tが保たれていれば、陰極側の接合部分において、リードフレーム先端角部(11a)付近での素子の応力集中を軽減でき、また過剰な銀ペーストが絶縁部境界付近から誘電体層近傍に進入することを防ぎ、従って高い歩留りでリフローハンダ付け等による漏れ電流の増大を防止することができる。そして陰極部の抵抗の増加を防ぐためには、リードフレーム先端角部(11a)の位置は、絶縁層陰極側端(3a)から陰極部(7)の長さの1/20以上であって1/3以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは、陰極部(7)の長さの1/10以上であって1/4以下の範囲である。なお陰極部(7)の長さは絶縁層(3)の陰極側端(3a)から導電層(5)が形成されている先端部までの長さである。
陽極側リードフレーム(10)をコンデンサ素子の陽極部(6)に接合する場合、陽極側リードフレーム(10)の接合部分に低融点金属メッキを施したものを用いる。このメッキ部分にコンデンサ素子の誘電体皮膜(2)が露出している陽極部(6)を重ね、ここに抵抗溶接を施す。なお、リードフレーム材料として鉄及びニッケルを主体とした鉄ニッケル系合金、亜鉛材料、銅材料、あるいは銅にスズ、ニッケル、鉄などを加えた銅合金などが各種の電子機材において一般に用いられているが、本発明の接合方法はこれら一般のリードフレーム材料によって形成されたものについて広く適用することができる。このうち銅または銅合金等からなる良導電性材料によって形成されたリードフレームに対して特に有用である。
メッキパターン1
単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状マスキング、例えばテーピングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合し、樹脂(28)で封止して固体電解コンデンサを製造する。
図8に示すように、リードフレームの樹脂封止部分(20)において、モールド樹脂(28)が接触するリードフレーム部分(21)(22)にはメッキを設けず、リードフレームがコンデンサ素子(26)に接触する部分(23)(24)、特に陽極部(6)が接触する(23)に低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)とコンデンサ素子(8)(15)とを接合した構造を有する。
このメッキ処理では、コンデンサ素子(8)(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームをテーピングする。テーピングは、これにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施すことができるようにテープを付着すればよい。このような低融点金属メッキを施すメッキ法に特に制限はないが、テーピングしたリードフレームを供給して低融点金属メッキ必要部に部分メッキするストライプメッキが好ましい。
金属部材としては、例えば、図10に示すように、左右に連続する構造を有するリードフレームが好ましい。リードフレームは、樹脂で封止されるべき部分(20)を複数個、枠部分(10)(11)(32)によって一体に保持したものであり、樹脂で封止されるべき部分(20)は、コンデンサ素子陽極部との接合部分(21)とコンデンサ素子陰極部との接合部分(24’)とを含む。図3及び図6に示すように、コンデンサ素子の陽極部(6)は接合部分(21)に接合され、陰極部(7)は接合部分(24’)に接合される。本発明の構造は、図10に示すように、低融点金属メッキ層を含まない領域が、コンデンサ素子陰極部との接合部分(24’)が封止樹脂から導出されて露出する位置の近傍における陰極部との接合部分(25)であることを特徴とする。なお、図10では、陽極側には低融点金属メッキ層を含まない領域を設けていないが、本発明の陽極部のメッキ構造は特に限定されず、図9の陽極部と同様に陽極部に低融点メッキ層を含まない部分を設けてもよい(図11参照)。
図1に示す単板コンデンサ素子(8)を以下のようにして作製(製造)した。表面にアルミナ誘電体皮膜を有する厚さ90μm、長さ5mm、幅3mmのアルミニウム(弁作用金属)のエッチング箔を基体(1)として用い、その片側端部の長さ2mm、幅3mmの部分を陽極部(6)とし、残り3mm×3mmの部分を、10質量%のアジピン酸アンモニウム水溶液に浸し、4Vの電圧下で化成して切り口部に誘電体酸化皮膜層(2)を形成し、誘電体とした。この誘電体表面に、過硫酸アンモニウム20質量%とアントラキノン−2−スルホン酸ナトリウム0.1質量%になるように調製した水溶液を含浸させ、次いで3,4−エチレンジオキシチオフェン5gを溶解した1.2mol/Lのイソプロパノール溶液に浸漬した。この基板を取り出して60℃の環境下で10分放置することで酸化重合を完成させ、水で洗浄した。この重合反応処理及び洗浄工程をそれぞれ10回繰り返し、導電性高分子の固体電解質層(4)を形成した。次いで、これをカーボンペースト槽に浸漬し固化させて導電体層(5a)を形成し、さらに銀ペースト槽に浸漬し固化して導電体層(5b)を形成し、この操作を繰り返し、導電体層(5)の厚みを先端に向かって漸次大きくし、先端がやや太い形状の単板コンデンサ素子(8)を得た。
次に、厚さ0.1mmの銅基材をプレスによって、図8に示すように、リードフレーム形状に打ち抜き、その表面にニッケル下地メッキとその上にスズメッキを施した。ただし、樹脂封止部分(20)においては、モールド樹脂(28)と接触する部分(21)と(22)にはスズメッキを施さず、コンデンサ素子と密着する部分の一部(23)(リードフレームの陽極側であって、陰極寄り端部との間に間隔を有する島状部分)と(24)(リードフレームの陰極側であって、陽極寄り端部との間に間隔を有する島状部分)にのみ上記メッキ処理を施した。
このメッキ処理では、樹脂(28)封止固体電解コンデンサ素子(26)が接触するリードフレーム(10)と(11)の(23)と(24)部分以外のリードフレームをテーピングによりマスクし、ストライプメッキした。
樹脂封止部分(20)の上記メッキ部分に単板コンデンサ素子(8)の3枚を重ね、各陽極部(6)を図上左方に揃えると共に陰極部(7)を右方に揃え、陰極部(7)と陰極部(7)の間、及び陰極部(7)とリードフレーム(11)との間を導電ペースト(9)によって接着することにより単板コンデンサ素子(8)を末広がり状に重ねた積層体とした。この積層体の陽極部(6)を折り曲げながら陽極部同士、及びリードフレーム(10)の片側表面(23)と陽極部(6)の下面をスポット溶接することによって図12に示す積層コンデンサ素子(26)を得た。図12、図13に示すように、この積層コンデンサ素子(26)の全体をエポキシ樹脂(28)でモールド成形した後、成形時の樹脂バリを樹脂ビーズのショットブラスト法によって取り除いてから、リードフレームから樹脂封止したコンデンサ素子を切り離し、図12に示すように所定の形状にリードを折り曲げて50個の固体電解コンデンサ(29)を得た。
実施例1と同じ方法で、コンデンサ素子(8)を作成した。また実施例1と同様に、図9に示すように、リードフレーム形状に厚さ0.1mmの銅基材をプレスによって打ち抜き、その表面にニッケル下地メッキ(厚さ0.1μm)とその上にスズメッキ(厚さ6μm)を施した。ただし、樹脂封止部分(20)においてはモールド樹脂(28)と接触する部分(21’)(25’)にはスズメッキを施さず、コンデンサ素子と密着する面を含む(23’)(陽極側の陰極寄り端部)と(24’)にのみ上記メッキ処理を施した。このメッキ処理では樹脂(28)封止固体電解コンデンサ素子(26)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23’)(24’)以外のリードフレームをテーピングしてストライプメッキした。
本リードフレームを用いて、実施例1と全く同様の方法で固体電解コンデンサを50個得た。
図15(A)及び図15(B)は、テーピングしないで得られたリードフレーム(リファレンスLF)を設けた比較参照固体電解コンデンサ(比較例1)及びテーピングして得られたリードフレーム(ストライプメッキLF)を設けた本発明固体電解コンデンサの漏れ電流LC(μA)、容量CAP(μF)、誘電損失DF(%)、及び等価直列抵抗ESR(mΩ)を経時的に測定した耐湿放置試験結果(60℃、95%RH)を示している。2000時間経過でのテーピングしていない結果では、容量CAP、誘電損失DFが上昇していることから、樹脂内に水分が入り込んでいることを示し、それにより漏れ電流LCが増加しているのに対し、テーピングしたストライプメッキ品での結果では、水分の入り込みが抑えられ、漏れ電流LCの増大も1/10にとどまっており、耐湿性の効果があることを示している。
また、比較例2として、テーピングしないで得られたリードフレーム(リファレンスLF)を用いて実施例1と同様なコンデンサを20個得た。実施例2、比較例2のコンデンサの耐湿試験を行い、1000時間後の漏れ電流LCを測定した。漏れ電流が0.3CV以上を示すコンデンサを不良品として、不良数を求めた。結果を表1に示す。
ニオブ粉(約0.1g)をタンタル素子自動成形機(株式会社精研製 TAP−2R)ホッパーに入れ、0.28mmφのニオブ線と共に自動成形し、大きさ4.4mm×3.0mm×1.8mmの成形体を作成した。この成形体を4×10−3Paの減圧下、1250の電圧で、30分間放置することにより焼結体を得た。この焼結体各計60個を用意し、12Vの電圧で、10質量%リン酸水溶液中360分間電解化成して、表面に誘電体酸化皮膜を形成した。次に、誘電体酸化皮膜の上に、過硫酸アンモニウム12質量%水溶液とアントラキノンスルホン酸0.5質量%水溶液の等量混合液を接触させた後、ピロール蒸気を触れさせる操作を12回行うことによりポリピロールからなる対電極(対極)を形成した。脱イオン水中での洗浄30分後、105℃で30分乾燥を行った。この後、1.0質量%リン酸水溶液中にて、8Vで30分間再化成を行った。
脱イオン水中で30分間洗浄後、105℃にて30分乾燥した。カーボンペースト浸漬した後、80℃で30分、さらに150℃で30分乾燥後、次いで銀ペーストに浸漬、80℃で30分、さらに150℃で30分乾燥を行いコンデンサ素子を作製した。実施例1で作製したものと同じストライプメッキリードフレーム(ただし陰極部には曲げ加工有り)及び比較例1のリファレンスリードフレーム(ただし陰極部には曲げ加工有り)上に本素子を載置し、銀ペーストで接合、さらに陽極接合後、素子全体をエポキシ樹脂で封止し、120℃で定格電圧を印加して3時間エージングを行い、各30個合計60個の固体電解コンデンサを作製した。このコンデンサを用いて実施例1と同様に、耐湿放置試験を行った。500時間後の漏れ電流を測定し、実施例2と同様に漏れ電流値が0.3CV以上を不良とみなしその個数を数えた。結果を表2に示す。
実施例3と同様の方法でコンデンサ素子60個作製し、コンデンサを作製した。ただしリードフレームは実施例2で用いたストライプメッキLF(ただし陰極部曲げ加工有り)とリファレンスLF(ただし陰極部曲げ加工有り)を用い、コンデンサを各30個作製した。実施例3と同様に、耐湿放置試験を行い、500時間後の漏れ電流を測定し、0.3CV以上を不良とみなし、その個数を数えた。結果を表3に示す。
実施例1におけるリードフレーム(23)の部位に下地ニッケルメッキ(厚さ0.1μm)のみ行い、低融点メッキを行わないリードフレームを作製した。陽極部に抵抗溶接を試みたが、電極の当たる痕跡は見られるが、アルミニウム化成箔の溶接は困難であった。
コンデンサ素子を以下のようにして製造した。
短軸方向3mm×長軸方向10mm、厚さ約100μmのアルミニウム化成箔(日本蓄電器工業株式会社製、箔種110LJB22B11VF)(以下、化成箔と称する。)上にマスキング材(耐熱性樹脂)による幅1mmのマスキングを周状に形成し、陰極部(7)と陽極部(6)に分け、この化成箔の先端側区画部分である陰極部(7)を、電解液としてアジピン酸アンモニウム水溶液を使用して化成し、水洗した。次いで、陰極部(7)を、3,4−エチレンジオキシチオフェンのイソプロピルアルコール溶液1mol/lに浸漬後、2分間放置し、次いで、酸化剤(過硫酸アンモニウム:1.5mol/l)とドーパント(ナフタレン−2−スルホン酸ナトリウム:0.15mol/l)の混合水溶液に浸漬し、45℃、5分間放置することにより酸化重合を行った。この含浸工程及び重合工程を全体で12回繰り返し、ドーパントを含む固体電解質層を化成箔の微細孔内に形成した。このドーパントを含む固体電解質層を形成した化成箔を50℃温水中で水洗し固体電解質層を形成した。固体電解質層の形成後、水洗し、100℃で30分乾燥を行った。その上にカーボンペーストと銀ペーストを被覆して素子(8)を形成した。
リードフレームは、試料1を除き、図10に示すように、全米伸銅規格CDA194000の100ミクロン厚銅板に0.5〜1.5μm(片面当たり)のNiメッキを全面(両面)に施した後、所定の位置を除外して5〜7μm(片面当たり)のSnメッキを施した物を使用した。除外した領域(25)は以下の通りである。
試料1(比較例6):コンデンサ素子との接合部分すべて(Cu下地のまま)
試料2(実施例5):陰極側の導出部から1mm(t’)の範囲(帯状)
試料3(実施例6):陰極側の導出部から0.67mm(t’)の範囲(帯状)
試料4(比較例7):除外領域なし(t’=0)
電気特性の測定結果を表4に示す。
実施例5に示した方法でコンデンサを作製した。ただし、リードフレームとしては図11に示すように、陽極側のメッキパターンをのみを変更した。リードフレームは樹脂封止部分(20)においてはモールド樹脂(28)と接触する部分(21’)にはスズメッキを施さない点が実施例5と異なる。陰極側のスズメッキ除外した領域は以下の通りである。
試料5(実施例7) :陰極側の導出部から1mmの範囲(帯状)
試料6(実施例8) :陰極側の導出部から0.67mmの範囲(帯状)
試料7(比較例8) :除外領域なし
各試料の特性及びハンダボールの発生については実施例5と同じ方法で評価した。
(a)樹脂封止部分に加熱溶融による隙間が生ずることなく、耐湿性に優れた、信頼性が高い固体電解コンデンサを得ることができ、その工業的生産も容易である。
(b)コンデンサ素子とリードフレームを抵抗溶接により接合することができ、その後樹脂封止した固体電解コンデンサは耐熱性に優れ、樹脂封止の完全性が高く耐湿性に優れる。
(c)低融点金属メッキを施したリードフレームを使用することができるので、後メッキ工程を増やす必要がない。抵抗溶接の場合、積層での陽極接合が容易である。
(d)樹脂封止部分において、コンデンサ素子が接触する部分に限定して低融点メッキを施すことによってハンダボール等による接合欠陥の発生を防止しているので、リードフレームとコンデンサ素子の接合部分の安定性が良く、信頼性の高い固体電解コンデンサを得ることができる。
(e)抵抗溶接を利用して陽極側リードフレームとコンデンサ素子の弁作用金属箔(板)とを容易かつ強固に接合することができる。従って、積層コンデンサ素子及びその固体電解コンデンサを経済性良く製造することができる。特に、銅または銅化合物のように良導電性材料からなるリードフレームとアルミニウム化成箔等の基体を信頼性良く接合することができるので実用性が高い。また、鉛や鉛化合物等を含まないメッキ材料を用いることができるので環境汚染上の問題がない。
(f)コンデンサ素子をリードフレームに載置接合する場合、素子の絶縁層近傍に陰極側リードフレームの先端角部を接近せず、所定の間隔を保って素子を載置し、また、該先端角部を面取りした場合、歩留り、及び耐熱性の良いコンデンサが得られる。さらに、リードフレームに窓部を設けない場合にはリードフレームの抵抗の増加を抑える格別な効果が得られ、また、ハーフエッチング等によって接合位置のマークを施したリードフレームを用いた場合にはリードフレーム上に載置する素子の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。
2 誘電体皮膜層
3 絶縁層
3a 絶縁層の陰極側端部
4 固体電解質層
5 導電体層
5a カーボンペースト
5b 銀ペースト
6 陽極部
7 陰極部
8 コンデンサ素子
9 導電性ペースト
10 リードフレーム
11 リードフレーム
11a リードフレーム先端角部
12 接合位置を示すマーク
13 窓部
15 コンデンサ素子
20 樹脂封止部分
21 モールド樹脂が接触するリードフレーム表面(陽極部)
21’ 低融点メッキ除外部
22 モールド樹脂が接触するリードフレーム表面(陰極部)
23 コンデンサ素子が接触するリードフレーム部分
23’ コンデンサ素子が接触する面を含むリードフレーム部分
24 コンデンサ素子が接触するリードフレーム部分
24’ コンデンサ素子が接触する面を含むリードフレーム部分
25 低融点メッキ除外部
26 コンデンサ素子
28 モールド樹脂
29 積層型固体電解コンデンサ
30 窓部
31 窓部
32 リードフレームの樹脂から外れる部分
Claims (24)
- 絶縁層を挟んで設けられる陽極部と陰極部を有するコンデンサの陽極部を第1の金属部材に接合し、陰極部を第2の金属部材に接合し、各金属部材の一部が露出するように全体を樹脂封止してなるコンデンサにおいて、第1及び/または第2の金属部材は予め定められたパターンに従って低融点金属メッキ層を含む領域と低融点金属メッキ層を含まない領域を有する固体電解コンデンサ。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合し、樹脂(28)で封止してなることを特徴として含む請求項1記載の固体電解コンデンサ。
- 陽極側リードフレーム(10)表面部分(23)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接を行い、誘電体皮膜による抵抗熱を利用して接合した請求項2に記載の固体電解コンデンサ。
- コンデンサ素子(8)(15)とリードフレーム(10)(11)部分(23)(24)とを接合する際、陽極側リードフレーム(10)部分(23)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接によって接合し、一方、陰極側はコンデンサ素子(8)(15)の絶縁層(3)の陰極側端部(3a)と陰極側リードフレーム先端部(11a)との間に間隔(t)を設けて接合したことを特徴とする請求項2に記載の固体電解コンデンサ。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合し、樹脂(28)で封止してなることを特徴として含む請求項1記載の固体電解コンデンサ。
- 陽極側リードフレーム(10)表面部分(23’)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接を行い、誘電体皮膜による抵抗熱を利用して接合した請求項5に記載の固体電解コンデンサ。
- コンデンサ素子(8)(15)とリードフレーム(10)(11)部分(23’)(24’)とを接合する際、陽極側リードフレーム(10)部分(23’)の低融点金属メッキ部分にコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)を重ねて抵抗溶接によって接合し、一方、陰極側はコンデンサ素子(8)(15)の絶縁層(3)の陰極側端部(3a)と陰極側リードフレーム先端部(11a)との間に間隔(t)を設けて接合したことを特徴とする請求項5に記載の固体電解コンデンサ。
- 絶縁層を挟んで設けられる陽極部と陰極部を有するコンデンサの陽極部を第1の金属部材に接合し、陰極部を第2の金属部材に接合し、各金属部材の一部が露出するように全体を樹脂封止してなるコンデンサにおいて、第2の金属部材における陰極部との接合部分が低融点金属メッキ層を含む領域と低融点金属メッキ層を含まない領域とを有し、低融点金属メッキ層を含まない領域が、第2の金属部材が封止樹脂から導出されて露出する位置の近傍における陰極部との接合部分であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
- 前記陰極部の一部を前記第2の金属部材上に重ね、両者が電気的に導通するように接合してなる請求項8に記載の固体電解コンデンサ。
- コンデンサが、表面に多孔質層を有する弁作用金属の表面の少なくとも一部に金属酸化物からなる絶縁層と固体電解質層及び導電ペースト層を順次形成し、弁作用金属露出部を陽極部とし、導電ペースト層を陰極部としたコンデンサ素子を含む固体電解コンデンサである請求項8または9に記載の固体電解コンデンサ。
- 弁作用金属がアルミニウム、タンタル、チタン、ニオブまたはそれらの合金から選ばれる請求項1〜10に記載の固体電解コンデンサ。
- リードフレーム(10)(11)が銅または銅合金(銅系材料)からなり、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料からなる請求項1〜11に記載の固体電解コンデンサ。
- 低融点金属メッキが弁作用金属よりも融点の低い金属または合金メッキであり、メッキ層の厚さが0.1〜100μmの範囲にある請求項1〜12に記載の固体電解コンデンサ。
- 低融点金属メッキがニッケルの下地メッキとスズの表面メッキからなる請求項1〜13に記載の固体電解コンデンサ。
- リードフレーム(10)(11)の接合位置が積層コンデンサ素子の中央部または外周側である請求項1〜14に記載の固体電解コンデンサ。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とする工程、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)を設け、その上に導電体層(5)を積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)を形成する工程、コンデンサ素子(8)(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合する工程、及び樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層した積層コンデンサ素子(15)が接触するリードフレーム(10)(11)部分(23)または(23)と(24)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23)または(23)と(24)にのみ低融点金属メッキを施した、樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなることを特徴として含むリードフレーム(10)(11)。
- 樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなるリードフレーム(10)(11)が、銅または銅合金(銅系材料)、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料を含む請求項17に記載のリードフレーム(10)(11)。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部(6)に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とする工程、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)を設け、その上に導電体層(5)を積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層したコンデンサ素子(15)を形成する工程、コンデンサ素子(8)(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施したリードフレーム(10)(11)をコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合する工程、及び樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- 誘電体皮膜層(2)を有する弁作用金属からなる基体(1)の片側端部を陽極部(6)とし、この陽極部に接して基体(1)上に所定幅の絶縁層(3)を周設して絶縁部とし、この陽極部(6)及び絶縁部を除いた範囲の誘電体皮膜層上に固体電解質層(4)と導電体層(5)を順次積層して陰極部(7)とした単板コンデンサ素子(8)またはこの複数枚を積層した積層コンデンサ素子(15)接触面を含むリードフレーム(10)(11)部分(23’)または(23’)と(24’)以外のリードフレームを帯状にマスキングすることにより、樹脂(28)封止部分(20)において、樹脂(28)が接触するリードフレーム(10)(11)には低融点金属メッキを施さず、前記部分(23’)または(23’)と(24’)にのみ低融点金属メッキを施した、樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなることを特徴として含むリードフレーム(10)(11)。
- 樹脂(28)で封止したコンデンサ素子(8)(15)の陽極部(6)と陰極部(7)に接合してなるリードフレーム(10)(11)が、銅または銅合金(銅系材料)、または表面に銅系材料ないし亜鉛系材料がメッキされた材料を含む請求項20に記載のリードフレーム(10)(11)。
- 第1及び第2の金属部材を構成するリードフレームを用意し、第2の金属部材に相当する陰極部との接続部分のうち、少なくとも封止樹脂から引き出されるべき位置の近傍に一時的な被覆を行なった後低融点金属メッキを行ない、一時的な被覆を除去し、第1及び第2金属部材それぞれにコンデンサ素子の陽極部と陰極部を載置して接合した後、樹脂で封止する工程を含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
- 一時的な被覆が帯状マスキングによるものである請求項22に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
- コンデンサ素子が、表面に多孔質層を有する弁作用金属の表面の少なくとも一部に金属酸化物からなる絶縁層と固体電解質層及び導電ペースト層を順次形成し、弁作用金属露出部を陽極部とし、導電ペースト層を陰極部としたコンデンサ素子である請求項22または23に記載の固体電解コンデンサの製造方法。
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