WO2023112765A1 - リード端子およびその製造方法ならびに固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

樹脂と絶縁性フィラーとを含む外装体から少なくとも一部が露出される外部端子部と、前記外装体に埋設される内部端子部と、を有するリード端子であって、前記外部端子部および前記内部端子部の少なくとも一方が、複数の曲面状に凹んだ凹部がランダムな配列で形成されている塑性変形面を有し、前記外部端子部および前記内部端子部は、同一金属からなる基材と、前記基材の少なくとも前記凹部もしくはディンプルに対応する表面に形成されたメッキ層と、を含む、リード端子。

Description

リード端子およびその製造方法ならびに固体電解コンデンサ

　本開示は、リード端子およびその製造方法ならびに固体電解コンデンサに関する。

　リード端子は、様々な電子部品、電気化学素子などに使用されている。内部端子部と外部端子部とを有するリード端子において、内部端子部は外装体に埋設され、外部端子部は外装体から露出している。内部端子部と外装体との密着性を向上させることが求められている。例えば、固体電解コンデンサの要部であるコンデンサ素子は、陽極部、誘電体層および陰極部を含む。コンデンサ素子は、酸素や水分と触れることによって特性が低下する。特に、固体電解質層は、酸素や水分の影響による劣化が大きい。内部端子部と外装体との密着性が不十分である場合、コンデンサ素子の周囲を外装体で覆っても、様々な経路で酸素や水分が侵入して電解質層が劣化する。

　特許文献１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を開示している。

　特許文献２は、丸棒部と平坦部とを有するアルミニウム線と、該アルミニウム線の丸棒部に溶接された金属線と、からなるコンデンサ用リード端子において、少なくとも前記アルミニウム線の丸棒部と平坦部の境界部の表層に内部圧縮応力を付与させたこと、を特徴とするコンデンサ用リード端子を提案している。また、特許文献２は、少なくとも前記アルミニウム線の丸棒部と平坦部の境界部にショットピーニング処理を施すことで内部圧縮応力を付与させることを提案している。

特開平５－２１２９０号公報 特開２０１３－１４３５５６号公報

　様々なデバイス（例えば電子部品や電気化学素子）において、リード端子の内部端子部と外装体との密着性を向上させることで、それらの信頼性（例えば、性能の安定性）を向上させることが求められている。

　本開示の一側面は、樹脂と絶縁性フィラーとを含む外装体から少なくとも一部が露出される外部端子部と、前記外装体に埋設される内部端子部と、を有するリード端子であって、前記外部端子部および前記内部端子部の少なくとも一方が、複数の曲面状に凹んだ凹部がランダムな配列で形成されている塑性変形面を有し、前記外部端子部および前記内部端子部は、同一金属からなる基材と、前記基材の少なくとも前記凹部に対応する表面に形成されたメッキ層と、を含む、リード端子に関する。

　本開示の別の側面は、陽極部および陰極部を含むコンデンサ素子と、前記陽極部に電気的に接続された陽極リードフレームと、導電性粒子を含む導電性接着層を介して前記陰極部に電気的に接続された陰極リードフレームと、前記外装体と、を含み、前記陽極リードフレームおよび前記陰極リードフレームの少なくとも一方が、上記のリード端子である、固体電解コンデンサに関する。

　本開示の更に別の側面は、金属フレームを準備する工程と、前記金属フレームの少なくとも一部に、塑性変形面を形成して、リード端子を得る工程と、前記リード端子と外装体とを一体に成形する工程と、を有し、前記リード端子は、同一金属からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に形成されたメッキ層とを含み、前記塑性変形面を形成する工程が、ショットピーニングにより、複数の曲面状に凹んだ凹部を形成し、かつ前記基材の少なくとも前記凹部に対応する表面に前記メッキ層を残すことを含む、外装体を有するリード端子の製造方法に関する。

　本開示の更に別の側面は、前記リード端子をコンデンサ素子に取り付ける工程をさらに有し、前記リード端子と前記外装体とを一体に成形する工程は、前記コンデンサ素子と前記リード端子と前記外装体とを一体に成形する工程である、固体電解コンデンサの製造方法に関する。

　本開示によれば、内部端子部と外装体との密着性に優れたリード端子を提供することができる。そのようなリード端子を用いることで様々なデバイスの信頼性（例えば、性能の安定性）を向上させることができる。

　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。

実施形態１の固体電解コンデンサを模式的に示す断面図である。 本実施形態に係るリード端子の塑性変形面における凹部の一例を模式的に示す断面図である。

　以下では、本開示に係るリード端子およびそれを用いた固体電解コンデンサの実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。この明細書において、「数値Ａ～数値Ｂ」という記載は、数値Ａおよび数値Ｂを含み、「数値Ａ以上で数値Ｂ以下」と読み替えることが可能である。以下の説明において、特定の物性や条件などに関する数値の下限と上限とを例示した場合、下限が上限以上とならない限り、例示した下限のいずれかと例示した上限のいずれかを任意に組み合わせることができる。

　また、本開示は、添付の特許請求の範囲に記載の複数の請求項から任意に選択される２つ以上の請求項に記載の事項の組み合わせを包含する。つまり、技術的な矛盾が生じない限り、添付の特許請求の範囲に記載の複数の請求項から任意に選択される２つ以上の請求項に記載の事項を組み合わせることができる。

　「固体電解コンデンサ」は、「電解コンデンサ」と読み替えてもよく、「コンデンサ」は「キャパシタ」と読み替えてもよい。

（リード端子）
　本開示に係るリード端子は、樹脂と絶縁性フィラーとを含む外装体から少なくとも一部が露出される外部端子部と、外装体に埋設される内部端子部とを有する。内部端子部とは、外装体の外部からは視認できない部分である。外部端子部とは、外装体の外部から視認できる部分である。例えば、リード端子が板状の部分を有し、その板状の部分の一方の面が外装体と接触している場合でも、残りの面が外装体の外部から視認できる場合は、そのような板状の部分は外部端子部である。

　リード端子は、外装体を具備する様々なデバイスに使用される。そのようなデバイスには、電子部品、電気化学素子などが包含される。電気化学素子としては、例えば固体電解コンデンサが挙げられる。

　リード端子は、外装体の内部と外部とを電気的に連絡させる導電経路を形成する。内部端子部は、外装体の内部に封止されたデバイスの要部を成す素子部分の一部と接続され得る。外部端子部は、そのようなデバイスを回路部材に電気的に接続する役割を有する。回路部材には、基板、電子部品などが包含される。リード端子は、第１のデバイスを第２のデバイスに接続するために用いられてもよい。

　外部端子部および内部端子部の少なくとも一方は、複数の曲面状に凹んだ凹部もしくはディンプル（ｄｉｍｐｌｅ）がランダムな配列で形成されている塑性変形面を有する。すなわち、凹部は、塑性変形により形成される。塑性変形面は、塑性変形による加工硬化、圧縮残留応力などを有し得る。

　ランダムな配列とは、明確な規則性を有さない配列をいい、多少の規則性があっても全体として規則性に乱れを有する配列はランダムな配列に含まれる。例えば、部分的な規則性もしくは微視的規則性があっても全体として規則性が乱れている配列は、ランダムな配列の一種である。また、自然の原理によって形成される程度の規則性のある配列は、ランダムな配列から排除されない。一方、マトリックス状の配列やパターンを有する配列は、ランダムな配列から排除される。

　塑性変形面は、表面積が大きく、かつアンカー作用を有するため、外装体、接着剤などとの密着性に優れる。塑性変形面は、少なくとも、内部端子部と外装体との密着性を向上させる。これにより、デバイスの信頼性（例えば、性能の安定性）が向上する。また、塑性変形面は、外部端子部と半田などの接合材との濡れ性に優れる。よって、例えば、デバイスと、これを搭載する回路部材との接続強度が向上する。

　デバイスの中でも固体電解コンデンサの性能の安定性は、内部端子部と外装体との密着性の影響を受けやすい。空気中の酸素、水分などは、内部端子部と外装体との界面を介して、外装体で封止されたコンデンサ素子に到達しやすい。本実施形態のリード端子を用いる場合、塑性変形面に形成された凹部もしくはディンプルのアンカー作用により、内部端子部と外装体との密着性が向上するため、酸素等の侵入によるコンデンサ素子（特に、固体電解質層）の劣化を顕著に抑制できる。加えて、塑性変形面と外装体との界面を介した酸素等の侵入経路が長くなるため、酸素等がコンデンサ素子に到達しにくくなる。その結果、信頼性が高い固体電解コンデンサが得られる。

　外部端子部および内部端子部は、同一金属からなる基材と、基材の表面に形成されたメッキ層とを含む。メッキ層は、基材の少なくとも凹部もしくはディンプルに対応する表面に形成されている。メッキ層は、基材の凹部もしくはディンプルに対応しない表面にも形成されていてもよい。メッキ層は、少なくとも、基材の切断面以外の表面の全体もしくは例えば９０％以上を覆っていることが好ましい。同様に、塑性変形面は、少なくとも、基材の切断面以外の表面の全体もしくは例えば９０％以上に設けられてもよい。

　基材は、通常、単一の金属部材であり、そのような金属部材の一部が外部端子部、残部が内部端子部である。外部端子部と内部端子部の材質は、互いに同一であり、かつ連続している。換言すれば、外部端子部と内部端子部とは溶接部などの接続部を介さない。塑性変形面の凹部もしくはディンプルは、基材とメッキ層とが同時に塑性変形することで形成され得る。塑性変形によれば、メッキ層の少なくとも一部が凹部もしくはディンプルの曲面を覆ったまま残存する。

　リード端子の形状は、特に限定されないが、通常、板状の部分を有する。外部端子部および内部端子部の少なくとも一方が、板状の部分を有するとともに、そのような板状の部分が塑性変形面を有してもよい。外部端子部および内部端子部の一方または両方が、２つ以上の板状の部分と当該板状の部分を繋ぐ１つ以上の屈曲部もしくは折り目を有してもよい。２つ以上の板状の部分は、全て塑性変形面を有してよい。

　塑性変形面は、例えば、曲面を有する物体を、リード端子の塑性変形させる予定面に衝突させて塑性変形させることにより形成してもよい。塑性変形面は、例えば、ショットピーニングされた面であってもよい。ショットピーニングとは、無数の球体を高速で金属表面に衝突させる処理をいう。球体の形状により、凹部もしくはディンプルの曲面は、球面状または偏球面状になるように制御し得る。ショットピーニングによれば、基材の表面に形成されたメッキ層がほとんど剥がれず、塑性変形面の例えば９０％を超える領域もしくは９５％以上の領域にメッキ層が残存する。

　一般的に、メッキ層は、リード端子の外部端子部における半田付け性を向上させるために形成される。外部端子部の多くがメッキ層を有する塑性変形面である場合、外部端子部の半田による濡れ性が向上し、半田付け性が更に向上する。よって、デバイスと、これを搭載する回路部材との接続強度が顕著に向上する。

　メッキ層を外部端子部のみに形成することは製造工程が煩雑であるため、メッキ層は、通常、内部端子部にも形成される。仮に、内部端子部のメッキ層の多くが除去された場合、リード端子の表面が酸化され、電気抵抗値が大きくな得る。リード端子の中でも、銀ペーストのような導電性接着層を介してコンデンサ素子と接続される部分では、メッキ層の有無の影響が大きくなる。内部端子部の多くがメッキ層を有する塑性変形面である場合、デバイスの劣化が抑制される。例えば、デバイスが固体電解コンデンサである場合、コンデンサ素子の劣化（例えばＥＳＲの上昇）を抑えることができる。

　メッキ層は、ニッケル、金、パラジウム、錫、銅などを含む金属（合金を含む）で形成され得る。メッキ層は、ニッケル層、金層、パラジウム層、錫層、銅層などを含んでもよい。例えば、基材上にニッケル層、金層およびパラジウム層の順で、複数のメッキ層を形成してもよい。メッキ層は、公知のメッキ法で形成できる。

　基材は、銅、ニッケル、鉄などを含む金属（合金を含む）で形成され得る。合金としては、鉄－ニッケル合金、ステンレス鋼などが挙げられる。

（固体電解コンデンサ）
　本開示に係る固体電解コンデンサの構成および構成要素の例について、以下で更に説明するが、固体電解コンデンサの構成および構成要素は以下の例に限定されない。

　固体電解コンデンサは、陽極部および陰極部を含むコンデンサ素子と、陽極部に電気的に接続された陽極リードフレームと、導電性粒子を含む導電性接着層を介して陰極部に電気的に接続された陰極リードフレームと、外装体と、を含む。外装体は、樹脂と絶縁性フィラーとを含む。ここでは、陽極リードフレームおよび陰極リードフレームの少なくとも一方が上記リード端子である。

　（コンデンサ素子）
　コンデンサ素子に特に限定はないが、一般に、陽極部と陰極部との間に介在する誘電体層を含む。陽極部は、陽極体で構成されてもよいし、陽極体と陽極ワイヤとを含んでもよい。陽極体は、多孔質焼結体であってもよいし、表面が多孔質化された金属箔であってもよい。誘電体層は、陽極体の表面に形成される。陰極部は、固体電解質層と陰極層とを含む。固体電解質層は、誘電体層と陰極層との間に配置されている。これらの構成要素に特に限定はなく、公知の固体電解コンデンサに用いられる構成要素を適用してもよい。これらの構成要素の例について、以下に説明する。

　（陽極体）
　陽極体は、材料となる粒子を焼結することによって形成してもよい。材料となる粒子の例には、弁作用金属の粒子、弁作用金属を含有する合金の粒子、および弁作用金属を含有する化合物の粒子が含まれる。これらの粒子は、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。陽極体として、弁作用を有する金属の箔を用いてもよい。弁作用金属の例には、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、アルミニウム（Ａｌ）などが含まれる。焼結体である陽極体の好ましい一例は、タンタルの焼結体である。金属箔である陽極体の好ましい一例は、アルミニウム箔である。

　陽極体の表面に形成される誘電体層に特に限定はなく、公知の方法で形成してもよい。例えば、陽極体の表面を陽極酸化することによって、誘電体層を形成してもよい。

　（陽極ワイヤ）
　陽極ワイヤには、金属ワイヤを用いることができる。金属ワイヤの材料の例には、上記の弁作用金属、銅、アルミニウム合金などが含まれる。陽極ワイヤの一部は陽極体に埋設され、残りの部分は陽極体から突き出している。

　（固体電解質層）
　固体電解質層に特に限定はなく、公知の固体電解コンデンサに用いられている固体電解質層を適用してもよい。固体電解質層は、誘電体層の少なくとも一部を覆うように配置される。固体電解質層は、マンガン化合物や導電性高分子を用いて形成してもよい。導電性高分子の例には、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、およびこれらの誘導体などが含まれる。これらは、単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。また、導電性高分子は、２種以上のモノマーの共重合体でもよい。なお、導電性高分子の誘導体とは、導電性高分子を基本骨格とする高分子を意味する。例えば、ポリチオフェンの誘導体の例には、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）などが含まれる。

　導電性高分子にはドーパントが添加されている。ドーパントは、導電性高分子に応じて選択でき、公知のドーパント（例えば高分子ドーパント）を用いてもよい。ドーパントの例には、ナフタレンスルホン酸、ｐ－トルエンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、およびこれらの塩などが含まれる。一例の固体電解質層は、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）がドープされたポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を用いて形成される。

　導電性高分子を含む固体電解質層は、原料であるモノマーを誘電体層上で重合することによって形成してもよい。あるいは、導電性高分子（および必要に応じてドーパント）を含んだ液体を、誘電体層上に配置した後に乾燥させることによって形成してもよい。

　（陰極層）
　陰極層は、導電性を有する層であり、固体電解質層の少なくとも一部を覆うように配置されている。陰極層は、導電性を有する陰極引出層を含む。陰極層は、固体電解質層と陰極引出層との間に配置された他の導電層（例えばカーボン層）を含んでもよい。例えば、陰極層は、電解質層上に形成されたカーボン層と、カーボン層上に形成された陰極引出層とを含んでもよい。陰極引出層は、導電性粒子（例えば金属粒子）と樹脂とを含む金属ペースト（例えば銀ペースト）によって形成されてもよく、公知の銀ペーストによって形成されてもよい。カーボン層は、カーボンを含む層であり、黒鉛等の導電性炭素材料と樹脂とによって形成されてもよい。

　（陽極リードフレームおよび陰極リードフレーム）
　既述のように、リードフレーム（陽極リードフレームおよび陰極リードフレームの少なくとも一方）は、樹脂と絶縁性フィラーとを含む外装体から少なくとも一部が露出される外部端子部と、外装体に埋設される内部端子部とを有するリード端子である。外部端子部および内部端子部の少なくとも一方が、複数の曲面状に凹んだ凹部もしくはディンプルがランダムな配列で形成されている塑性変形面を有する。

　外部端子部および前記内部端子部は、同一金属からなる基材と、基材の表面に形成されたメッキ層とを含む。基材は、金属（銅、銅合金など）からなる。基材の厚さに特に限定はなく、２５μｍ～２００μｍの範囲（例えば２５μｍ～１００μｍの範囲）にあってもよい。

　メッキ層は、基材の少なくとも凹部もしくはディンプルに対応する表面に形成されている。メッキ層は、ニッケル、金、パラジウム、錫、銅などを含む金属（合金を含む）で形成される。メッキ層の厚さ（複数の積層体の場合は総厚）は、例えば１μｍ～２０μｍであってもよい。

　陽極リードフレームは、陽極部に電気的に接続されている。陽極リードフレームは、外装体内に埋設されている第１の内部端子部と、外装体から少なくとも一部が露出している第１の外部端子部とを含む。第１の内部端子部と陽極部とは、溶接などによって接続されてもよい。外部端子部の少なくとも一部は、回路部材との接続端子部として機能し、半田付けなどが行われる。

　陰極リードフレームは、陰極部に電気的に接続されている。陰極リードフレームは、外装体内に埋設されている第２の内部端子部と、外装体から少なくとも一部が露出している第２の外部端子部とを含む。第２の内部端子部と陰極部とは、導電性接着層によって接続されてもよい。第２の外部端子部の少なくとも一部は、回路部材との接続端子部として機能し、半田付けなどが行われる。

　（外装体）
　外装体は、固体電解コンデンサの表面にコンデンサ素子が露出しないようにコンデンサ素子の周囲に配置される。外装体は、陽極リードフレーム、陰極リードフレームおよびコンデンサ素子とともに一体に成形される。外装体は、陽極リードフレームの第１の内部端子部と陰極リードフレームの第２の内部端子部とを覆うように配置される。外装体は、樹脂（絶縁性樹脂）と絶縁性フィラーとを含む。

　外装体は、樹脂と絶縁性フィラー（例えば無機フィラー）とを含む樹脂組成物で形成できる。樹脂組成物は、樹脂および絶縁性フィラーに加えて、硬化剤、重合開始剤、触媒などを含んでもよい。樹脂の例には、絶縁性の熱硬化性樹脂、絶縁性の熱可塑性樹脂などが含まれる。具体的には、樹脂の例には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ジアリルフタレート、不飽和ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などが含まれる。

　絶縁性フィラーの例には、絶縁性の粒子、絶縁性の繊維などが含まれ、粒子が好ましい。絶縁性フィラーを構成する絶縁性材料としては、例えば、シリカ、アルミナなどの絶縁性の化合物（酸化物など）、ガラス、鉱物材料（タルク、マイカ、クレーなど）などが挙げられる。外装体に含まれる絶縁性フィラーは、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。

　外装体における絶縁性フィラーの含有率に特に限定はなく、３０質量％～９５質量％の範囲（例えば５０質量％～９０質量％の範囲）にあってもよい。

　少なくとも陽極リードフレームが、塑性変形面を有するリード端子である場合、当該内部端子部の表面は、凹部もしくはディンプルの開口部の平均径がＤ１である塑性変形面を有してもよい。このとき、平均径Ｄ１と絶縁性フィラー（絶縁性の粒子）の平均粒径Ｐ１とは、０＜Ｐ１／Ｄ１＜１を満たしてもよい。これによって、絶縁性フィラーが平均径Ｄ１の凹部内に入りやすくなる。熱膨張が小さい絶縁性フィラーが平均径Ｄ１の凹部内に存在することによって、リードフレームと外装体との密着性が温度変化によって低下することを抑制できる。その結果、酸素等の侵入による固体電解質層の劣化を顕著に抑制できる。

　平均粒径Ｐ１と平均径Ｄ１との比Ｐ１／Ｄ１は、０より大きく、０．１以上、０．３以上、または０．５以上であってもよい。比Ｐ１／Ｄ１は、１未満であり、０．９以下、または０．８以下であってもよい。酸素等の侵入を効果的に抑制する観点から、平均径Ｄ１と平均粒径Ｐ１とは、０．５≦Ｐ１／Ｄ１≦０．８を満たすことが好ましい。

　平均径Ｄ１は、０．１μｍ以上、１μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、または２０μｍ以上であってもよく、３００μｍ以下、２５０μｍ以下、２００μｍ以下、１００μｍ以下、または５０μｍ以下であってもよい。平均径Ｄ１は、０．１μｍ～３００μｍの範囲（例えば、５μｍ～１００μｍの範囲や、１０μｍ～１００μｍの範囲や、１０μｍ～５０μｍの範囲）にあってもよい。

　（導電性接着層）
　導電性接着層は、陰極リードフレームの第２の内部端子部と陰極部とを接続する。導電性接着層は、導電性粒子を含む。導電性粒子の例には、金属粒子（例えば銀粒子）が含まれる。導電性接着層は、金属粒子と樹脂とを含む金属ペースト（例えば銀ペースト）を用いて形成することができる。

　少なくとも陰極リードフレームが、塑性変形面を有するリード端子である場合、当該内部端子部の表面は、凹部もしくはディンプルの開口部の平均径がＤ２で、かつ導電性接着層と接する塑性変形面を有してもよい。このとき、平均径Ｄ２と導電性粒子の平均粒径Ｐ２とは、１．２≦Ｄ２／Ｐ２を満たしてもよい。この構成によれば、導電性粒子が平均径Ｄ２の凹部内に入りやすくなる。その結果、第２の内部端子部と陰極部との間の抵抗を小さくできる。また、熱膨張が小さい導電性粒子が平均径Ｄ２の凹部内に存在することによって、リードフレームと導電性接着層との密着性が温度変化によって低下することを抑制できる。その結果、酸素等の侵入による電解質層の劣化や、内部抵抗の上昇を顕著に抑制できる。

　平均径Ｄ２と平均粒径Ｐ２との比Ｄ２／Ｐ２は、１．２未満であってもよいが、好ましくは１．２以上であり、２以上であってもよい。比Ｄ２／Ｐ２は、２０以下、または１５以下であってもよい。

　平均径Ｄ２は、５μｍ以上、１０μｍ以上、または２０μｍ以上であってもよく、５００μｍ以下、４００μｍ以下、３００μｍ以下、または１００μｍ以下であってもよい。平均径Ｄ２は、５μｍ～５００μｍの範囲（例えば５μｍ～１００μｍの範囲）にあってもよい。

　なお、内部端子部の表面のうち、外装体と接する塑性変形面は、凹部もしくはディンプルの開口部の平均径が既述のＤ１であってもよい。

　それぞれの凹部の開口部の径には、円相当径を用いることができる。円相当径は、以下の方法で求められる。まず、凹部の開口部を上方から撮影する。次に、得られた画像を画像処理することによって開口部の面積を得る。次に、得られた面積から円相当径を算出する。平均径Ｄ１は、任意に選択した２０個の凹部のそれぞれについて開口部の径（円相当径）を算出し、得られた径を算術平均することによって求められる。なお、平均径Ｄ２も、平均径Ｄ１と同様の方法で求められる。

　平均粒径Ｐ１は、体積基準の粒度分布において累積体積が５０％になるメジアン径（Ｄ５０）である。メジアン径は、レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて求められる。平均粒径Ｐ２も、メジアン径（Ｄ５０）であり、平均粒径Ｐ１と同様の方法で求められる。

　本実施形態の固体電解コンデンサでは、平均径Ｄ１の代わりに、陽極リードフレームの内部端子部の塑性変形面の凹部もしくはディンプルの開口部の最短径の平均値Ｄｍｉｎ（１）と平均粒径Ｐ１とが、所定の関係を満たしてもよい。具体的には、比Ｐ１／Ｄｍｉｎ（１）は、比Ｐ１／Ｄ１が満たす上記の関係を満たしてもよい。

　また、本実施形態の固体電解コンデンサでは、平均径Ｄ２の代わりに、陰極リードフレームの内部端子部の塑性変形面の凹部もしくはディンプルの開口部の最短径の平均値Ｄｍｉｎ（２）と平均粒径Ｐ２とが、所定の関係を満たしてもよい。具体的には、比Ｄｍｉｎ（２）／Ｐ２は、比Ｄ２／Ｐ２が満たす上記の関係を満たしてもよい。

　なお、凹部の開口部の最短径は、凹部の開口部の重心を通る径のうち最短の径である。最短径は、以下のようにして求めることができる。まず、複数の凹部を上方から撮影することによって、凹部の開口部の画像を取得する。その画像を画像解析によって開口部の重心と最短径とが得ることができる。開口部の最短径の平均は、画像の中で任意に選択した２０個の開口部のそれぞれについて最短径を求め、求められた２０個の最短径を算術平均することによって得られる。

　別の観点では、本開示は、他の固体電解コンデンサを提供する。当該他の固体電解コンデンサにおいて、比Ｐ１／Ｄ１が上述した関係を満たすか否かは限定されないが、比Ｐ１／Ｄｍｉｎ（１）は、比Ｐ１／Ｄ１が満たす上記の関係を満たす。当該他の固体電解コンデンサにおいて、比Ｄｍｉｎ（２）／Ｐ２は、比Ｄ２／Ｐ２が満たす上記の関係を満たしてもよい。これらの関係を除いて他の固体電解コンデンサは、本実施形態に係る固体電解コンデンサと同様であるため、重複する説明は省略する。

（リード端子の製造方法）
　リード端子の製造方法の一例について、以下に例を挙げて説明する。ただし、以下で説明する以外の方法でリード端子を製造してもよい。以下の例の製造方法は、（i）金属フレームを準備する工程と、（ii）金属フレームの少なくとも一部に、塑性変形面を形成して、リード端子を得る工程と、を有する。リード端子の製造方法は、リード端子と外装体とを一体に成形する工程を更に有してもよい。そのような製造方法は、固体電解コンデンサの製造方法の一部を構成してもよい。固体電解コンデンサの製造方法は、金属フレームをコンデンサ素子に取り付ける工程と、金属フレームと外装体とを一体に成形する工程とを有し得る。その場合、リード端子と外装体とを一体に成形する工程は、コンデンサ素子と金属フレームと外装体とを一体に成形する工程であってもよい。

　ただし、リード端子は、同一金属からなる基材と、その表面の少なくとも一部に形成されたメッキ層とを含む。メッキ層は、基材の表面の全体もしくは一部（例えば９０％以上）を覆っていてもよい。あるいは、メッキ層は、少なくとも、基材の切断面以外の表面の全体もしくは一部（例えば９０％以上）を覆っていてもよい。

　リード端子は、外部端子部および内部端子部として機能する。そのような金属フレームは、例えば、金属シートから切り出して形成される。この場合、外部端子部および内部端子部は、同一金属からなる単一の金属部材であり、その一部が外部端子部、残部が内部端子部である。換言すれば、外部端子部と内部端子部の材質は、互いに同一であり、かつ連続している。

　金属フレームは、例えば、基材の原料である金属シートから基材を切り出し、その後、基材の少なくとも一部の表面（通常は表面の９０％以上もしくは全面）にメッキ層を形成することで得られる。あるいは、金属フレームは、例えば、基材の原料である金属シートの少なくとも一部の表面（通常は表面の９０％以上もしくは全面）にメッキ層を形成し、その後、メッキ層を有する金属シートから金属フレームを切り出すことで得られる。後者の場合、基材の切断面にメッキ層は実質的に存在しない。

　リード端子の形状は、特に限定されないが、通常、金属シートに由来する板状の部分を有する。例えば、外部端子部および内部端子部の両方が、２つ以上の板状の部分と１つ以上の屈曲部もしくは折り目を有する。

　工程（ii）の塑性変形面を形成する工程では、外部端子部および内部端子部の少なくとも一方に、ショットピーニングにより塑性変形面を形成してよい。

　ショットピーニングによれば、実質的にメッキ層を剥がすことなく、複数の曲面状に凹んだ凹部もしくはディンプルを有する塑性変形面を形成することができる。すなわち、基材の凹部もしくはディンプルに対応する表面にほとんどのメッキ層を残すことができる。ショットピーニングでは、金属フレームの表面に微小な球体（投射材もしくはショット）を衝突させるため、基材とメッキ層とが同時に球体によって押圧されて塑性変形する。その結果、曲面を有する凹部もしくはディンプルが形成される。メッキ層は、通常、基材の少なくとも凹部もしくはディンプルに対応する表面に形成されたままであり、基材の凹部もしくはディンプルに対応しない表面にも形成されたままである。すなわち、メッキ層は、基材の表面に設けられた凹部もしくはディンプルの曲面を覆うように存在する。微小な球体を金属フレームの表面に衝突させることにより、そのような凹部もしくはディンプルがランダムな配列で金属フレームの表面に無数に形成される。

　ここでは、先に金属フレームを切り出した後、外部端子部および内部端子部の少なくとも一方に塑性変形面を形成する場合について説明したが、金属フレームの代わりに、メッキ層を有する金属シートを用いてもよい。その場合、先にメッキ層を有する金属シートに塑性変形面を形成し、その後、塑性変形面を有し、かつ、メッキ層を有する金属シートからリード端子を切り出せばよい。

　投射材（ショット）の材質は、特に限定されないが、例えば、鉄系、非鉄系、ガラス系、セラミック系、樹脂系などがある。球体の粒径は、所望の凹部もしくはディンプルの粒径（例えば平均径Ｄ１およびＤ２）に応じて選択すればよい。投射材の材質に、リード端子のメッキ層に含まれる金属を用いてもよい。

　複数の凹部もしくはディンプルは、塑性変形面の全体にランダムかつ均一に形成されていてもよい。換言すれば、塑性変形面とは、複数の凹部もしくはディンプルがランダムかつ均一に形成されているリード端子の表面の領域であるともいえる。

　凹部もしくはディンプルの開口部が塑性変形面の見かけ上の面積Ｓａに占める面積Ｓｃの割合（Ｓｃ／Ｓａ）は、５％以上、１０％以上、２０％以上、または３０％以上であってもよく、１００％以下、９０％以下、８０％以下、７０％以下、６０％以下、５０％、４０％以下、３０％以下、または２０％以下であってもよい。なお、表面の見かけ上の面積とは、凹部やディンプルがなく平坦な表面であると仮定したときの塑性変形面の面積であり、内部端子部もしくは外部端子部の外形から算出できる。

　塑性変形面は、リード端子の表面の全体もしくは一部（例えば９０％以上）に設けられてもよい。あるいは、塑性変形面は、少なくとも、内部端子部の表面の全体もしくは例えば一部（９０％以上）に設けられてもよい。あるいは、塑性変形面は、少なくとも、外部端子部の表面の全体もしくは一部（例えば９０％以上）に設けられてもよい。１つのリード端子に互いに平均径Ｄ１（もしくはＤｍｉｎ（１））、平均径Ｄ２（もしくはＤｍｉｎ（２））、Ｓｃ／Ｓａなどが異なる２以上の塑性変形面が形成されていてもよい。

　以下では、本開示に係る固体電解コンデンサの例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する例の固体電解コンデンサの構成要素には、上述した構成要素を適用できる。また、以下で説明する例の固体電解コンデンサは、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。また、以下で説明する実施形態において、本開示に係る固体電解コンデンサに必須ではない構成要素は省略してもよい。

　（実施形態１）
　実施形態１の固体電解コンデンサ１００（以下では、「電解コンデンサ１００」と称する）の断面図を図１に模式的に示す。実施形態１では、陽極部が陽極体と陽極ワイヤとを含む場合の一例について説明する。なお、図１では、図を見やすくするために、リード端子の表面に存在するメッキ層の図示を省略する。

　電解コンデンサ１００は、コンデンサ素子１１０、リード端子２００、導電性接着層１３０、および外装体１４０を含む。リード端子２００は、陽極リードフレーム２１０と陰極リードフレーム２２０とを含む。

　コンデンサ素子１１０は、陽極部１１１、誘電体層１１４、および陰極部１１５を含む。陽極部１１１は、陽極体１１３と、陽極ワイヤ１１２とを含む。陽極体１１３は、直方体状の多孔質焼結体であり、表面に誘電体層１１４が形成されている。

　陽極ワイヤ１１２の一部は、陽極体１１３の１つの端面から、電解コンデンサ１００の前面１００ｆに向かって突き出している。陽極ワイヤ１１２の他の部分は陽極体１１３に埋設されている。陽極ワイヤ１１２は、陽極体１１３の長手方向ＬＤに沿って延びている。陰極部１１５は、誘電体層１１４の少なくとも一部を覆うように配置された固体電解質層１１６と、固体電解質層１１６の少なくとも一部を覆うように形成された陰極層１１７とを含む。

　陽極リードフレーム２１０は、外装体１４０に埋設された第１の内部端子部２１１と、外装体１４０から露出している外部端子部２１２とを含む。外部端子部２１２は、陽極側の接続端子部（第１接続電極）２１２ａとして機能する。陽極側の接続端子部２１２ａが存在する側の面を、電解コンデンサ１００の底面１００ｂと称する場合がある。底面１００ｂと対向する面を、電解コンデンサ１００の上面１００ｔと称する場合がある。前面１００ｆと対向する面を、電解コンデンサ１００の後面１００ｒと称する場合がある。

　陰極リードフレーム２２０は、外装体１４０に埋設された第２の内部端子部２２１と、外装体１４０から露出している第２の外部端子部２２２とを含む。第２の外部端子部２２２は、陰極側の接続端子部（第２接続電極）２２２ａとして機能する。以下では、第１の内部端子部２１１と第２の内部端子部２２１とをあわせて内部端子部２０１と称する場合があり、第１の外部端子部２１２と第２の外部端子部２２２とをあわせて外部端子部２０２と称する場合がある。リード端子２００は、内部端子部２０１と外部端子部２０２とを含む。

　なお、リード端子２００の全体的な形状や配置、および、リード端子２００と陽極部１１１および陰極部１１５との接続位置は、図１に示す例に限定されない。例えば、陰極リードフレーム２２０は、上面１００ｔ側ではない部分（例えば底面１００ｂ側の部分や後面１００ｒ側の部分）において陰極部１１５と接続されてもよい。

　内部端子部２０１は、外装体１４０と接する第１の表面２０１ａを有する。さらに、内部端子部２０１は、第２の内部端子部２２１の表面であって導電性接着層１３０と接触する第２の表面２０１ｂを有する。第２の表面２０１ｂは、導電性接着層１３０によって陰極部１１５（より詳細には陰極層１１７）と電気的に接続されている。一方、外部端子部２０２（すなわち、第１接続電極２１２ａおよび第２接続電極２２２ａ）は、外装体１４０から露出する第３の表面２０２ａを有する。

　本実施形態に係る固体電解コンデンサの内部端子部および外部端子部の表面には、ランダムな配列で複数の凹部もしくはディンプルが形成される。実施形態１では、複数の凹部２０１ｃが、第１の表面２０１ａと第２の表面２０１ｂと第３の表面２０２ａの全体にそれぞれ形成されている一例について説明する。凹部２０１ｃは、陽極リードフレーム２１０の第１の表面２０１ａと第３の表面２０２ａとの両方に形成され、陰極リードフレーム２２０の第１の表面２０１ａと第２の表面２０１ｂと第３の表面２０２ａの三者に形成されている。

　リード端子の塑性変形面における凹部２０１ｃの配置の一例を図２に断面で示す。図２に示す一例では、複数の凹部２０１ｃは、一定の規則性を持って配置されているように描写されているが、実際にはランダムである。また、図２に示す一例では、内部端子部２０１もしくは外部端子部２０２の一方の面における凹部２０１ｃの配置は、他方の面における凹部２０１ｃと配置と同様に描写されているが、異なっていてもよく、通常は少なくとも細部において異なる。図２では、凹部２０１ｃの断面形状を模式的に球面状としているが、凹部２０１ｃの断面形状は様々な形状の曲面状であり得る。

　図２に示すように、リード端子２００（陽極リードフレーム２１０および陰極リードフレーム２２０）は、基材２００ａと、基材２００ａの両面に形成されたメッキ層２００ｂとを含む。メッキ層２００ｂは、リード端子の全面に形成されている。すなわち、凹部２０１ｃの部分にメッキ層２００ｂが存在するとともに、複数の凹部２０１ｃの間の表面にもメッキ層２００ｂが存在している。換言すれば、凹部２０１ｃの底部において基材２００ａは事実上露出していない。図２では、凹部２０１ｃの開口部の径がＯｐで示されている。

　上述したように、このような凹部２０１ｃを内部端子部２０１もしくは外部端子部２０２に形成することによって、コンデンサ素子１１０の劣化（例えばＥＳＲの上昇）を抑制できる。その結果、電解コンデンサ１００の信頼性を向上できる。また、陰極リードフレーム２２０の第２の内部端子部２２１の表面のうち導電性接着層１３０と接する表面に凹部２０１ｃを形成することによって、導電性接着層１３０と陰極リードフレーム２２０との間の抵抗を低減できる。その結果、電解コンデンサ１００の特性を向上できる。また、外部端子部（第１接続電極２１２ａおよび第２接続電極２２２ａ）の表面に凹部２０１ｃを形成することによって、半田などの接合材との濡れ性が向上する。その結果、固体電解コンデンサとこれを搭載する回路部材との接続強度が向上する。

　本開示は、リード端子およびその製造方法ならびにリード端子を含む各種デバイス（例えば固体電解コンデンサ）に利用できる。

　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。

１００　　：固体電解コンデンサ
１１０　　：コンデンサ素子
１１１　　：陽極部
１１３　　：陽極体
１１４　　：誘電体層
１１５　　：陰極部
１１６　　：固体電解質層
１４０　　：外装体
２００　　：リード端子
２００ａ　：基材
２００ｂ　：メッキ層
２０１　　：内部端子部
２０１ａ　：第１の表面
２０１ｂ　：第２の表面
２０１ｃ　：凹部
２０２　　：外部端子部
２０２ａ　：第３の表面
２１０　　：陽極リードフレーム
２１１　　：第１の内部端子部
２１２　　：第１の外部端子部
２１２ａ　：第１接続電極
２２０　　：陰極リードフレーム
２２１　　：第２の内部端子部
２２２　　：第２の外部端子部
２２２ａ　：第２接続電極
Ｏｐ　　　：開口部の径
 
 

Claims (13)

1. 　樹脂と絶縁性フィラーとを含む外装体から少なくとも一部が露出される外部端子部と、前記外装体に埋設される内部端子部と、を有するリード端子であって、
   　前記外部端子部および前記内部端子部の少なくとも一方が、複数の曲面状に凹んだ凹部がランダムな配列で形成されている塑性変形面を有し、
   　前記外部端子部および前記内部端子部は、同一金属からなる基材と、前記基材の少なくとも前記凹部に対応する表面に形成されたメッキ層と、を含む、リード端子。
2. 　前記外部端子部および前記内部端子部の少なくとも一方が、板状の部分を有し、かつ前記板状の部分が前記塑性変形面を有する、請求項１に記載のリード端子。
3. 　前記塑性変形面が、ショットピーニングされた面である、請求項１または２に記載のリード端子。
4. 　前記凹部が、球面状または偏球面状である、請求項１～３のいずれか１項に記載のリード端子。
5. 　前記塑性変形面の９０％を超える領域に前記メッキ層が存在している、請求項１～４のいずれか１項に記載のリード端子。
6. 　陽極部および陰極部を含むコンデンサ素子と、
   　前記陽極部に電気的に接続された陽極リードフレームと、
   　導電性粒子を含む導電性接着層を介して前記陰極部に電気的に接続された陰極リードフレームと、
   　前記外装体と、
   を含み、
   　前記陽極リードフレームおよび前記陰極リードフレームの少なくとも一方が、請求項１～５のいずれか１項に記載のリード端子である、固体電解コンデンサ。
7. 　少なくとも前記陽極リードフレームが、請求項１～５のいずれか１項に記載のリード端子であり、
   　前記陽極リードフレームの前記内部端子部の表面が、前記凹部の開口部の平均径がＤ１である前記塑性変形面を有し、
   　前記平均径Ｄ１と前記絶縁性フィラーの平均粒径Ｐ１とは、０＜Ｐ１／Ｄ１＜１を満たす、請求項６に記載の固体電解コンデンサ。
8. 　前記平均径Ｄ１と前記平均粒径Ｐ１とは、０．５≦Ｐ１／Ｄ１≦０．８を満たす、請求項７に記載の固体電解コンデンサ。
9. 　前記平均径Ｄ１は、１０μｍ～１００μｍの範囲にある、請求項７または８に記載の固体電解コンデンサ。
10. 　少なくとも前記陰極リードフレームが、請求項５に記載のリード端子であり、
    　前記陰極リードフレームの前記内部端子部の表面が、前記凹部の開口部の平均径がＤ２で、かつ前記導電性接着層と接する前記塑性変形面を有し、
    　前記平均径Ｄ２と前記導電性粒子の平均粒径Ｐ２とは、１．２≦Ｄ２／Ｐ２を満たす、請求項９に記載の固体電解コンデンサ。
11. 　前記平均径Ｄ２は、５μｍ～５００μｍの範囲にある、請求項１０に記載の固体電解コンデンサ。
12. 　金属フレームを準備する工程と、
    　前記金属フレームの少なくとも一部に、塑性変形面を形成して、リード端子を得る工程と、
    　前記リード端子と外装体とを一体に成形する工程と、
    を有し、
    　前記リード端子は、同一金属からなる基材と、前記基材の表面の少なくとも一部に形成されたメッキ層とを含み、
    　前記塑性変形面を形成する工程が、ショットピーニングにより、複数の曲面状に凹んだ凹部を形成し、かつ前記基材の少なくとも前記凹部に対応する表面に前記メッキ層を残すことを含む、外装体を有するリード端子の製造方法。
13. 　請求項１２に記載の外装体を有するリード端子の製造方法と、
    　前記リード端子をコンデンサ素子に取り付ける工程をさらに有し、
    　前記リード端子と前記外装体とを一体に成形する工程は、前記コンデンサ素子と前記リード端子と前記外装体とを一体に成形する工程である、固体電解コンデンサの製造方法。
     
     

Images