JP2001244147A

JP2001244147A - 固体電解コンデンサおよびその製法

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Publication number: JP2001244147A
Application number: JP2000049765A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mizobata; 正俊溝端
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-09-07
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP4104803B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リードフレームを用いて簡単に製造すること
ができながら、コンデンサ素子とパッケージの外周との
間隙をできるだけ小さくし、パッケージの同じ外形寸法
に対して、できるだけ体積の大きいコンデンサ素子を内
蔵することができる構造の固体電解コンデンサおよびそ
の製法を提供する。【解決手段】弁作用金属粉末の焼結体に、その一壁面
から陽極リード１１の一端部が埋め込まれており、その
焼結体の外周壁に陰極１２が形成されることによりコン
デンサ素子１が形成されている。そして、コンデンサ素
子１の外周壁１２が板状の第１リード２と電気的に接続
されるように導電性接着剤により固定されている。この
第１リード２と露出面が同一平面をなすように対向して
第２リード３が設けられており、陽極リード１１および
第２リード３との間に金属ワイヤ４が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンタル粉末など
の弁作用金属の焼結体からなる固体電解コンデンサおよ
びその製法に関する。さらに詳しくは、組立工程が簡単
で、パッケージをできるだけ小さくしながら大きなコン
デンサ素子を内蔵し、容量値を大きくするなどの電気的
特性を向上させることができる構造の固体電解コンデン
サおよびその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、図８に示
されるように、コンデンサ素子１の陽極リード１１が第
１の外部リード２と抵抗溶接などにより電気的に接続さ
れ、コンデンサ素子１の側壁に形成される陰極１２がヒ
ューズ４を介して、第２の外部リード３とそれぞれ電気
的に接続され、その周囲が樹脂によりモールド成形され
て樹脂製パッケージ５で被覆されることにより形成され
ている。第１および第２の外部リード２、３は、モール
ドにより樹脂製パッケージ５が形成された後にリードフ
レームから切断されて分離され、フォーミングされるこ
とにより、図８に示される構造に形成されている。

【０００３】また、特開平８−１４８３８６号公報に
は、図９に示されるような構造の固体電解コンデンサが
開示されている。すなわち、図９に示される構造では、
絶縁性の基板２１の裏面に外部電極２２、２３が形成さ
れ、絶縁基板２１のスルーホール内の導電部材２４を介
して上面側の電極２２ａ、２３ａに接続されるように、
コンデンサ素子１の外周部が基板２１の低い部分２１ｂ
に固着され、陽極リード１１は絶縁基板２１の段差によ
り高くされた部分２１ａの表面の電極２３ａに接続され
ることにより形成されている。そして、その上面側がケ
ース５により被覆される構造になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図８に示される構造の
ものは、リードフレームを用いて製造することができる
ため、非常に安価に製造することができるという利点が
ある。しかし、コンデンサ素子１の上下両面側にパッケ
ージ５で被覆するスペースを必要とするため、パッケー
ジの外形寸法に対するコンデンサ素子１の割合を充分に
大きくすることができない。とくに、近年の電子部品の
軽薄短小化に伴い、固体電解コンデンサでも非常にパッ
ケージの小さいものが要求されると共に、容量値の増大
化など、特性面の向上が要求されている。容量値の増大
化などの特性面の向上を図るためには、コンデンサ素子
の大きさを大きくしなければならないが、パッケージの
小形化と相容れず、小さなパッケージ内にいかに大きな
コンデンサ素子を内蔵するかが課題となっている。

【０００５】また、図９に示される構造では、パッケー
ジの占める部分は非常に小さく減らすことができ、外形
寸法に対するコンデンサ素子の割合を大きくすることが
できるが、絶縁基板の両面に電極用の導電膜を形成しな
ければならないと共に、基板にスルーホールを設けて導
電部材により上下の導電膜を連結する作業が必要とな
り、基板の作製費用が高価になるという問題がある。と
くに、陽極リードがコンデンサ素子の中心部に位置する
ため、その部分の絶縁性基板を厚くして段差部分を形成
する必要があり、しかもその内部にスルーホールを形成
しなければならないため、基板の作製費用が非常に高価
になるという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、リードフレームを用いて簡単に製造
することができながら、コンデンサ素子とパッケージの
外周との間隙をできるだけ小さくし、パッケージの同じ
外形寸法に対して、できるだけ体積の大きいコンデンサ
素子を内蔵することができる構造の固体電解コンデンサ
およびその製法を提供することを目的とする。

【０００７】本発明の他の目的は、このような小型パッ
ケージにしてもヒューズ機能を有し、誘電体膜などに絶
縁不良などが発生してコンデンサ素子の温度が異常に上
昇したときは両電極間をオープンにすることができる構
造の固体電解コンデンサを提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、リードフレーム上に
直接コンデンサ素子の焼結体をマウントする構造にする
場合に、焼結体の陽極リード側が、傾いて両リード間の
間隙部に落ちないような構造の固体電解コンデンサを提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による固体電解コ
ンデンサは、弁作用金属粉末の焼結体の一壁面から該焼
結体内に一端部が埋め込まれて形成される陽極リードお
よび前記焼結体の外周壁に形成される陰極を有するコン
デンサ素子と、該コンデンサ素子の外周壁が電気的に接
続されるように導電性接着剤により固定される板状の第
１リードと、該第１リードと同一平面をなすように対向
して設けられ、前記陽極リードと電気的に接続される第
２リードと、前記第１リードおよび第２リード上に設け
られるコンデンサ素子部分を被覆するパッケージとから
なっている。

【００１０】この構造にすることにより、リードフレー
ム上に直接コンデンサ素子をマウントし、その上面に樹
脂をコーティングすることにより製造することができる
ため、コンデンサ素子とパッケージとの間隙は、下面側
では殆どなく、上面側も非常に小さい寸法で製造するこ
とができる。その結果、非常に外形寸法の小さいパッケ
ージ内に大きなコンデンサ素子を内蔵することができ、
容量値を大きくしたり、粉末の粒径を大きくすることに
よりリーク電流を減らすなどの電気的特性を向上させる
ことができる。

【００１１】前記陽極リードと前記第２リードとの間
が、所定の温度以上になると溶断するヒューズ機能を有
する金属ワイヤを介して接続されることが、誘電体膜の
劣化などに基づくショートによる発熱に対しても、自動
的に電流を遮断することができ、焼損事故などを防止す
ることができるため好ましい。

【００１２】前記コンデンサ素子の軸方向における前記
第１リードの長さが、前記第２リードの前記コンデンサ
素子の軸方向における長さより長く形成されることによ
り、コンデンサ素子の焼結体部分が第１リード上に安定
して載置され、傾いてその上端部が第１リードおよび第
２リードの間隙部から露出するということがなく好まし
い。ここにコンデンサ素子の軸方向とは、焼結体に埋め
込まれる陽極リードが延びる方向を意味する。

【００１３】前記長く形成された第１リードの裏面側
が、前記第２リードと対向する側から一定長さだけ除去
されて薄く形成されることにより、外部リードとしては
従来の固体電解コンデンサと同じ寸法で形成されなが
ら、コンデンサ素子が傾いてその上端部が第１リードお
よび第２リードの間隙部に露出することを防止すること
ができる。

【００１４】前記第１リードの、前記第２リードより長
い部分の少なくとも一部の幅が、前記第２リードと同じ
長さの部分の幅より狭く形成される構造にしても、外部
電極の長さは殆ど従来構造と同じになり、両電極間での
ハンダなどによる短絡を防止することができる。

【００１５】本発明による固体電解コンデンサ素子の製
法は、（ａ）コンデンサ素子を形成する工程、（ｂ）板
状の第１リードおよび第２リードが相対向するようにリ
ードフレームを形成する工程、（ｃ）前記リードフレー
ムの裏面に前記第１リードおよび第２リード間の間隙部
分を閉塞するようにテープを貼着する工程、（ｄ）前記
第１リード上にコンデンサ素子の外周壁の一面を導電性
接着剤により固定する工程、（ｅ）前記第２リード上に
金属ワイヤの一端部をボンディングする工程、（ｆ）該
金属ワイヤの他端部と前記コンデンサ素子の陽極リード
を電気的に接続する工程、および（ｇ）前記第１リード
および第２リード上のコンデンサ素子部を被覆する工程
を有している。

【００１６】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の固体電解コンデンサおよびその製法について説明を
する。本発明による固体電解コンデンサは、図１に本発
明による固体電解コンデンサの一実施形態である断面説
明図が示されるように、弁作用金属粉末の焼結体に、そ
の一壁面から陽極リード１１の一端部が埋め込まれてお
り、その焼結体の外周壁に陰極１２が形成されることに
よりコンデンサ素子１が形成されている。そして、コン
デンサ素子１の外周壁１２が板状の第１リード２と電気
的に接続されるように導電性接着剤により固定されてい
る。この第１リード２と露出面（裏面側でコンデンサ素
子１などが設けられる面と反対側の面）が同一平面をな
すように対向して第２リード３が設けられており、陽極
リード１１および第２リード３の間に金属ワイヤ４が接
続されている。

【００１７】さらに、第１リード２および第２リード３
上に設けられるコンデンサ素子１および金属ワイヤ４部
分が被覆されるようにパッケージ５が設けられることに
より形成されている。

【００１８】第１リード２および第２リード３は、従来
のリードフレームを用いたリードと同様に銅を９０％以
上含む銅合金または４２合金などからなる０.０５〜０.
３ｍｍ程度の厚さの板状体を打ち抜いたり、エッチング
により形成され、各第１リード２および第２リード３が
相互に対向すると共に連結されたリードフレームの状態
で形成されている。すなわち、図２に示されるように、
板状体３０に第１リード２および第２リード３の間隔分
の溝３１を打抜きまたはエッチングにより形成すること
により形成されている。図２において、Ｐ１、Ｐ２…が
それぞれ１個のコンデンサ分で、図２に示されるよう
に、１枚の板状体３０で多数個分形成され、樹脂製パッ
ケージ５がリードフレーム上に一面に形成された後に、
各素子の境界部で切断されることにより各固体電解コン
デンサが形成される。なお、板状体３０の端部の溝３２
は、切断分離される固体電解コンデンサの端部の切断位
置を示しているもので、なくても構わない。

【００１９】コンデンサ素子１は、従来の素子と同じ構
造で、タンタル、アルミニウム、ニオブなどの弁作用金
属の粉末が、その一壁面に陽極リード１１が埋め込まれ
た角形などに成形され、陽極酸化により粉末の周囲にＴ
ａ₂Ｏ₅などの酸化皮膜や二酸化マンガン層が形成され、
焼結体の外周に二酸化マンガン層、グラファイト層、銀
層などが形成されて陰極１２が形成されている。焼結体
の大きさは、たとえば底面積が０.３ｍｍ四方から数ｍ
ｍ四方程度に形成される。なお、１３はテフロンリング
である。たとえば図１に示されるように縦Ａが１.６ｍ
ｍ程度、横および奥行きＢが０.８ｍｍ程度のパッケー
ジにする場合、従来の図８に示される構造ではコンデン
サ素子１の焼結体部分の大きさは０.５ｍｍ四方で高さ
が０.７ｍｍ程度であったものが、それぞれ０.６ｍｍ四
方で高さが１.０ｍｍ程度に大きくすることができた。
なお、このときの第１リード２および第２リード３の長
さＣは共に０.４ｍｍ程度で、その間隔Ｄが０.８ｍｍ程
度で従来構造と同程度の長さに形成されている。

【００２０】このコンデンサ素子１の焼結体部が第１リ
ード２上に銀ペーストなどの導電性接着剤により固定さ
れ、陽極リード１１は第２リード３と、たとえば３００
℃程度で溶断するヒューズ機能を有する金属ワイヤ４に
より接続されている。この金属ワイヤ４は、その一端部
が第２リード３上にワイヤボンディングなどによりボン
ディングされることにより上方に立てられ、その他端部
が陽極リード１１と電気的に接続されている。この構造
にすることにより、第２リード３から距離のある陽極リ
ード１１と簡単に、しかも確実に電気的接続をすること
ができる。この金属ワイヤ４にヒューズ機能を有するワ
イヤを用いることにより、焼損事故を防止することがで
きる。すなわち、コンデンサ素子１の粉末周囲に形成さ
れている誘電体膜に損傷が生じ絶縁性が低下して電流が
リークすると、温度が上昇し、さらに過電流になると焼
結体が焼損し、事故になりやすいが、その前に電流を遮
断することができる。この目的から、焼結体が焼損する
６００℃程度より低く、ハンダ付けなどの温度では溶断
しない２６０℃程度以上で溶断する材料が用いられる。

【００２１】パッケージ５は、コンデンサ素子１がマウ
ントされて組み立てられた状態で、ペースト状の樹脂を
スクリーン印刷などにより塗布し、熱硬化させることに
より形成される。すなわち、図８に示される従来構造の
ように射出成形で形成するのではなく、その量も少ない
ため、ただ塗布して加熱するだけで形成される。この場
合、板状態３０の溝３１からペースト状の樹脂などが流
出しないように板状体３０の裏面にテープなどを貼着し
てからペースト状の樹脂をコーティングする。また、テ
ーピングされたリードフレームの状態で減圧状態にして
コーティングすることにより、狭い空間にもボイドが形
成されることなくペースト状の樹脂が充填される。

【００２２】つぎに、この固体電解コンデンサの製法に
ついて説明をする。たとえばタンタル粉末を前述の大き
さに成形すると共にその一壁面に、たとえば太さが０.
２ｍｍφ程度のタンタル線を埋め込んで真空中で焼結す
ることにより、陽極リード１１が一壁面（上面）に埋め
込まれた焼結体を形成する。そして、陽極リード１１の
付け根部分にテフロンリング１３を被せ、このコンデン
サ素子１の陽極リード１１の先端部を、たとえばステン
レス板で形成した図示しないステンレスバーに数十個程
度溶接する。

【００２３】ついで、ステンレスバーに溶接された分を
まとめて、たとえばリン酸水溶液中に浸漬し、陽極リー
ド１１を陽極として陽極酸化をすることにより、タンタ
ル粉末の周囲にＴａ₂Ｏ₅ からなる酸化物皮膜を形成す
る（化成処理）。その後、硝酸マンガン水溶液中に浸漬
し、二酸化マンガン層（図示せず）を焼結体の内部およ
びその外周面に形成する工程と前述の酸化皮膜形成工程
（再化成処理）を数回繰り返す。この硝酸マンガン水溶
液が陽極リード１１に上らないようにテフロンリング１
３が設けられている。さらにその外表面にグラファイト
層（図示せず）を形成し、さらにその外表面に銀層（図
示せず）を形成することにより、その表面が陰極１２と
されたコンデンサ素子１が形成される。

【００２４】このように製造されたコンデンサ素子１
を、１個づつステンレスバーから切り離し、リードフレ
ームの第１リード２上にコンデンサ素子１の焼結体部を
図示しない導電性接着剤により接着する。また、第２リ
ード３の表面側にヒューズ機能を有する金属ワイヤ４
を、ワイヤボンディングすることにより立てておく。そ
して、金属ワイヤ４の他端部を陽極リード１１と熱圧着
により電気的に接続する。このコンデンサ素子１が取り
付けられたリードフレームの裏面側にテープを貼着し、
真空状態の減圧下で表面側にスクリーン印刷などにより
ペースト状の樹脂をコーティングして、コンデンサ素子
１および金属ワイヤ４部分を被覆し、パッケージ５を形
成する。その後、全面にパッケージが形成されたリード
フレームを切断することにより、図１に示される構造の
固体電解コンデンサが得られる。なお、リードフレーム
の状態でハンダメッキをしておくことにより、実装時の
ハンダ付け性を良好にすることができる。

【００２５】本発明によれば、リードフレームを用いて
簡単に製造しながら、パッケージはコンデンサ素子が隠
れる程度に被覆されているだけで、コンデンサ素子とパ
ッケージとの間隔は、非常に薄く形成することができ
る。その結果、同じパッケージの大きさに対して、コン
デンサ素子を大きくすることができ、容量値を大きくす
ることができる。また、容量値を大きくしなければ、粉
末を粗くして、インピーダンスやリーク電流などを低減
することができ、電気的特性を向上させることができる
し、電気的特性を従来のコンデンサと同様に維持すれ
ば、パッケージを小さくすることができる。

【００２６】前述のように、リードフレームの状態でリ
ードの長さを従来構造の外部リードのハンダ付けする部
分の長さと同じ長さにしておくことにより、従来構造と
全く同じ外形でコンデンサ素子を大きくすることができ
る。しかし、第１リード２にコンデンサ素子１の外周を
導電性接着剤により接着する組立工程において、接着剤
が硬化する前に、図７に示されるように、焼結体部分の
陽極リード１１側の端部が第１リード２および第２リー
ド３の間に傾き、裏面に陰極が露出したり、第２リード
３と接触する危険性が生じる。このような問題を予防す
る構造が図３〜６に示されている。

【００２７】図３に示される構造は、第１リード２の長
さＥが前述の例で約２倍程度の０.８ｍｍ程度に形成さ
れている。すなわち、図３（ｂ）に底面図が示されるよ
うに、第２リード３の長さＣは図１に示される例と同じ
０.４ｍｍ程度で、両リード２、３の間隔Ｆは図１に示
される例の約半分である０.４ｍｍ程度に形成されてい
る。この構造に形成されることにより、リードの長さが
従来構造と若干異なるが、第１リード２が長く、コンデ
ンサ素子１が傾くことなく製造することができる。その
結果、コンデンサ素子１の陰極がパッケージ５から露出
したり、第２リード３と接触する危険性がなくなる。な
お、他の部分は図１に示される例と同じで同じ部分には
同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２８】図４は図３の構造を変形した例で、図３
（ｂ）と同様の底面図で示されている。すなわち、図４
（ａ）は、第１リード２の長くした部分２ａの幅を狭く
したもので、図４（ｂ）は、第１リード２の長くした部
分の先端部２ｂを幅広にし、その中間部２ｃを極端に細
くしたものである。このような構造にすることにより、
プリント基板などにハンダ付けする場合に、先端までハ
ンダが流れにくくなり、あたかも従来のリードの長さと
同様のハンダ付けをすることができると共に、コンデン
サ素子１の傾きを防止することができる。このような構
造にするには、図５（ａ）〜（ｂ）に図２と同様のリー
ドフレームの平面説明図が示されるように、溝部３１に
第１リード２の長くした部分２ａが残るように形成する
だけで得られる。このようなリードフレーム３０は打抜
きの金型をこの形状にするだけで得られる。

【００２９】図６はさらに他の構造例で、図３に示され
るように第１リード２の長くした部分２ｄの裏面側をエ
ッチングなどにより薄くし、コンデンサ素子１の載置部
分は残しながら、裏面に露出する第１リード２の長さは
図１に示される例と同様に従来と同じ寸法Ｃにしたもの
である。リードフレームをこの構造にしておくことによ
り、第１リード２のエッチングされた部分(長くした部
分２ｄの裏面側)には樹脂が流れ込んでパッケージ５の
一部が形成されるため、外形的には図１に示される例と
全く同様の形状になる。その一方で、コンデンサ素子１
を安定して第１リード２上に載置することができ、傾き
を防止することができる。なお、図１および図３と同じ
部分には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、リードフレームを使用
しながら空間の無駄を殆どなくすることができ、同じ外
形寸法に対して大きなコンデンサ素子を内蔵することが
できる。その結果、コンデンサの容量値を大きくした
り、リーク電流などを減らした電気的特性の向上した固
体電解コンデンサが得られる。また、段差のある基板を
準備する必要もなく、しかも組立も非常に簡単にできる
ため、安価に固体電解コンデンサを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体電解コンデンサの一実施形態
の断面説明図である。

【図２】図１の両リードを構成するリードフレームの例
である。

【図３】本発明による固体電解コンデンサの他の実施形
態を示す断面および底面の説明図である。

【図４】図３の実施形態の変形例を示す底面説明図であ
る。

【図５】図４の構造にする場合のリードフレームの形状
を示す図である。

【図６】図３の実施形態の変形例を示す断面および底面
の説明図である。

【図７】リードフレームにより形成されたリード上に直
接コンデンサ素子を固着して組み立てる場合に生じる問
題を説明する図である。

【図８】従来の固体電解コンデンサの一例を示す断面説
明図である。

【図９】従来における固体電解コンデンサの他の例を示
す断面説明図である。

【符号の説明】

１コンデンサ素子２第１リード３第２リード４金属ワイヤ５パッケージ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 9/00 Ｈ０１Ｇ 9/05 Ｃ 9/24 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁作用金属粉末の焼結体の一壁面から該
焼結体内に一端部が埋め込まれて形成される陽極リード
および前記焼結体の外周壁に形成される陰極を有するコ
ンデンサ素子と、該コンデンサ素子の外周壁が電気的に
接続されるように導電性接着剤により固定される板状の
第１リードと、該第１リードと少なくとも露出面が同一
平面をなすように対向して設けられ、前記陽極リードと
電気的に接続される第２リードと、前記第１リードおよ
び第２リード上に設けられるコンデンサ素子部分を被覆
するパッケージとからなる固体電解コンデンサ。
【請求項２】前記陽極リードと前記第２リードとの間
が、所定の温度以上になると溶断するヒューズ機能を有
する金属ワイヤを介して接続されてなる請求項１記載の
固体電解コンデンサ。
【請求項３】前記コンデンサ素子の軸方向における前
記第１リードの長さが、前記第２リードの前記コンデン
サ素子の軸方向における長さより長く形成されてなる請
求項１または２記載の固体電解コンデンサ。
【請求項４】前記長く形成された第１リードの裏面側
が、前記第２リードと対向する側から一定長さだけ除去
されて薄く形成されてなる請求項３記載の固体電解コン
デンサ。
【請求項５】前記第１リードの、前記第２リードより
長い部分の少なくとも一部の幅が、前記第２リードと同
じ長さの部分の幅より狭く形成されてなる請求項３記載
の固体電解コンデンサ。
【請求項６】（ａ）コンデンサ素子を形成する工程、
（ｂ）板状の第１リードおよび第２リードが相対向する
ようにリードフレームを形成する工程、（ｃ）前記リー
ドフレームの裏面に前記第１リードおよび第２リード間
の間隙部分を閉塞するようにテープを貼着する工程、
（ｄ）前記第１リード上にコンデンサ素子の外周壁の一
面を導電性接着剤により固定する工程、（ｅ）前記第２
リード上に金属ワイヤの一端部をボンディングする工
程、（ｆ）該金属ワイヤの他端部と前記コンデンサ素子
の陽極リードを電気的に接続する工程、および（ｇ）前
記第１リードおよび第２リード上のコンデンサ素子部を
被覆する工程を有する固体電解コンデンサ素子の製法。