JP2001167985A

JP2001167985A - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP2001167985A
Application number: JP35023699A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakamura; 伸二中村
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2001-06-22
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP3881487B2

Abstract

(57)【要約】【課題】小さなパッケージに大きなコンデンサ素子を
内蔵することができる構造の固体電解コンデンサを提供
する。【解決手段】弁作用金属の焼結体の一壁面から該焼結
体内に陽極リード１１の一端部が埋め込まれて形成され
る陽極および焼結体の側壁に形成される陰極１２を有す
るように角形のコンデンサ素子１が形成されている。そ
して、陽極リード１１が第１の外部リード２と溶接さ
れ、陰極１２が板状の第２の外部リード３と電気的に接
続され、コンデンサ素子１の周囲および接続部がパッケ
ージ５により被覆されている。さらに、板状の第１およ
び第２の外部リード２、３の面に対して、コンデンサ素
子１の下面となる側壁Ｂの陽極リード１１と反対側（コ
ンデンサ素子１の底面側）のコーナ部Ｃが除去されてい
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をパッケージ内に内蔵する固体電
解コンデンサに関する。さらに詳しくは、小さなパッケ
ージ内にできるだけ大きな体積のコンデンサ素子を内蔵
することにより、大容量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に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の固体電解コンデンサは、図５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５に示される構造に形成されている。

【０００３】コンデンサ素子１の陽極リード１１と外部
リード２との抵抗溶接は、コンデンサ素子１を保持した
状態で溶接されるが、非常に細いタンタルワイヤなどを
溶接するため、図５に誇張して示されるように、傾きが
生じる。このように、コンデンサ素子１の溶接による傾
きをなくすることができない。この傾きは、図６に示さ
れるように、陰極１２側にヒューズを介在させないで、
直接第２のリード３のＺ曲げ加工が施された先端部分と
接着剤などにより接着されるタイプのものについても、
陽極リード１１と第１の外部リード２とを抵抗溶接する
際に生じる。

【０００４】一方、近年の電子部品の軽薄短小化に伴
い、固体電界コンデンサでも非常にパッケージの小さい
ものが要求される反面、特性的には、大容量でリーク電
流が小さいなどの高特性の固体電解コンデンサが要求さ
れている。固体電解コンデンサの容量を大きくしたり、
特性を向上させるためには、コンデンサ素子１の体積を
できるだけ大きくする必要があるが、前述のようにパッ
ケージ５の外形はできるだけ小さくすることが要求され
ており、コンデンサ素子１の下におけるパッケージ５の
肉厚Ａ（図５参照）は、０.０１〜０.２ｍｍ程度しかな
く、僅かの傾きでもコンデンサ素子１がパッケージから
露出しやすい。とくにコンデンサ素子１の長さ（図の左
右の方向）を長くすると、僅かの傾きでもその端（陽極
リード１１と反対側の底面）の角部が露出しやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、コンデ
ンサ素子は、その陽極リードの溶接により傾きが生じや
すいが、その傾きにより、その角部（コーナ部）などが
樹脂製パッケージ５から露出することになる。この露出
部は、コンデンサ素子の傾きによりその底面（陽極リー
ドと反対側の壁面）のコーナ部が露出するもので、陽極
リードの方にいくにしたがって、パッケージの下面との
距離（肉厚、図５のＡ）は大きくなる。そのため、小さ
なパッケージ内に有効に大きな体積のコンデンサ素子を
内蔵することができないという問題がある。

【０００６】また、ヒューズ内蔵の固体電解コンデンサ
では、コンデンサ素子の一部が露出し、外部リードと接
触するとヒューズが機能しなくなるため不良となり、歩
留りが低下するという問題がある。

【０００７】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、小さなパッケージに大きなコンデン
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
サを提供することを目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は、コンデンサ素子の一
部が露出しても、支障のないようにすることにより、歩
留りを向上してコストダウンを図り、さらにヒューズの
機能も維持した高性能な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、弁作用金属の焼結体の一壁面から該焼結体
内に陽極リードの一端部が埋め込まれて形成される陽極
および前記焼結体の側壁に形成される陰極を有する角形
のコンデンサ素子と、前記陽極リードが溶接される板状
の第１の外部リードと、前記陰極が電気的に接続される
板状の第２の外部リードと、前記コンデンサ素子の周囲
および前記第１および第２の外部リードとの接続部を被
覆するパッケージとからなり、前記板状の第１および第
２の外部リードの面に対して、前記コンデンサ素子の下
面となる側壁の前記陽極リードと反対側のコーナ部が少
なくとも一部除去されている。ここに下面とは、固体電
解コンデンサが基板などにマウントされる際の基板側の
面を意味する。

【００１０】この構造にすることにより、陽極リードの
溶接の際に傾きが生じても、陽極リードと反対側で変位
が一番大きくなりパッケージから露出しやすいコンデン
サ素子の角部（コーナ部）が除去されているため、少々
の傾きが生じても、パッケージから露出することがなく
なる。そのため、コンデンサ素子自体の一辺および長さ
を大きくすることができ、コーナ部の除去による体積の
減少より遥かに大きな体積の増加を図ることができる。

【００１１】前記コンデンサ素子の陰極が、前記コンデ
ンサ素子の上面となる側壁と前記第２の外部リードとの
間にヒューズを介して該第２の外部リードと電気的に接
続され、かつ、前記上面となる側壁の前記陽極リードと
反対側のコーナ部が除去される構造にすることにより、
ヒューズを内蔵する場合に、ヒューズによる空間をでき
るだけ占有しないように最短距離で第２の外部リードと
接続する場合でも、コンデンサ素子の角部（コーナ部）
で擦られて切断するという事故がなくなる。

【００１２】前記第１および第２の外部リードの前記パ
ッケージから露出する端部が該パッケージの底面側に折
り曲げられ、該第２の外部リードの端部と前記パッケー
ジの下面との間に絶縁性被膜が介在されることにより、
たとえコンデンサ素子がパッケージから露出しても、直
接外部リードとコンデンサ素子の陰極とが短絡すること
がなくなる。そのため、パッケージ内に必ずコンデンサ
素子を収めようとする必要がなくなり、歩留りの向上を
図ることができると共に、さらなるコンデンサ素子の大
型化を図ることができる。

【００１３】

【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にその一実施形態であ
る断面説明図が示されるように、弁作用金属の焼結体の
一壁面から該焼結体内に陽極リード１１の一端部が埋め
込まれて形成される陽極および焼結体の側壁に形成され
る陰極１２を有するように直方体や立方体のような角形
のコンデンサ素子１が形成されている。そして、陽極リ
ード１１が板状の第１の外部リード２と溶接され、陰極
１２が板状の第２の外部リード３と電気的に接続されて
いる。そして、コンデンサ素子１の周囲および前記第１
および第２の外部リード２、３との接続部がパッケージ
５により被覆されている。本発明では、板状の第１およ
び第２の外部リード２、３の面に対して、コンデンサ素
子１の下面（固体電解コンデンサがプリント基板などに
実装される際のプリント基板側の面）となる側壁Ｂの陽
極リード１１と反対側（コンデンサ素子１の底面側）の
コーナ部Ｃが少なくとも一部除去されていることに特徴
がある。

【００１４】図１に示される例では、直方体形状（底面
がほぼ正方形状で、縦方向（陽極リード１１が延びる方
向が底面の一辺より長く形成されている）のコンデンサ
素子１の下面となる側面Ｂと底面とのコーナ部Ｃが除去
されている。コーナ部が除去されているとは、いわゆる
ｃ面カットのように、直角となる角部が除去されること
を意味する。この除去する寸法は、コンデンサ素子の特
性に応じた大きさにもよるが、側面側（図２のＤ）が、
たとえば０.１〜０.３ｍｍ程度、底面側（図２のＥ）
が、たとえば０.１〜０.２ｍｍ程度設けられればよい。

【００１５】この除去される部分は側面のコーナ部が全
長に亘って除去されなくても、図３に示されるように、
その中心部で外部リード３の幅よりやや広い幅の範囲が
ｃ面カットなどにより除去されていても、外部リード３
との接触を避けることができる。

【００１６】他の構造は、従来のコンデンサ素子１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
まれると共に、底面の少なくとも一角のコーナ部の一部
が除去された角形に成形され、陽極酸化により粉末の周
囲にＴａ₂Ｏ₅などの酸化膜が形成され、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。焼結体の大きさは種類
によって異なるが、たとえば０.３ｍｍ立方程度から数
ｍｍ立方程度の大きさに成形される。また、外部リード
２、３は、４２合金、Ｎｉ、Ｃｕなどの板材を打ち抜い
たリードフレームから形成されている。

【００１７】この固体電解コンデンサを製造するには、
コンデンサ素子の成形時の形状を変えるだけで従来と同
じであるが、たとえばタンタル粉末を前述の構造に成形
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ス
テンレスバーに数十個程度溶接する。

【００１８】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と共に、前述の酸化皮膜の形成
工程を数回繰り返す再化成処理を行う。さらにその外表
面（焼結体の外周）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。

【００１９】このコンデンサ素子１の陽極リード１１
を、リードフレームに形成された第１の外部リード２に
抵抗溶接し、また、陰極１２を、リードフレームの第２
の外部リード３にヒューズ４を介して熱圧着などにより
電気的に接続する。この際、陽極リード１１と反対側の
コンデンサ素子１の底面側がパッケージ５の下面に近づ
いても、そのコーナ部が除去されているため、モールド
金型にぶつかりにくい。

【００２０】このコンデンサ素子１が溶接されたリード
フレームをモールド金型内にセッティングする。つい
で、モールド金型の空洞内にモールド用樹脂を充填する
ことにより、コンデンサ素子１の周囲および外部リード
２、３との接続部がモールド用樹脂により被覆されてパ
ッケージ５が形成される。リードフレームから各リード
を切断分離し、フォーミングすることにより、本発明に
よる固体電解コンデンサが形成される。

【００２１】本発明によれば、溶接時の傾きによりパッ
ケージから一番露出しやすいコンデンサ素子のコーナ部
が除去されているため、コンデンサ素子の溶接時に少々
の傾きが生じても、コンデンサ素子がパッケージから露
出することがない。コーナ部がカットされることにより
コンデンサ素子の体積が若干減るが、その分一辺の長さ
を長くすることができるし、露出しにくくなることによ
り、縦方向（陽極リードの延びる方向）の長さを長くす
ることができるため、コーナ部カットによる減少分より
コンデンサ素子の体積を遥かに大きくすることができ
る。

【００２２】たとえば底面が０.５ｍｍ×０.５ｍｍ、縦
方向が０.８ｍｍのコンデンサ素子を、角部から側面を
０.３ｍｍ（図２のＤ）、底面を０.１ｍｍ（図２のＥ）
カットすると、体積としては、０.３×０.１×１／２×
０.５＝０.００７５ｍｍ³減少する。しかし、それによ
り、たとえば底面を０.５ｍｍ×０.６ｍｍで、縦方向を
０.９ｍｍにすることにより、従来の構造より露出の可
能性が少ないにも拘わらず、コンデンサ素子の体積の増
加分は、０.５×０.６×０.９−０.５×０.５×０.８＝
０.０７ｍｍ³となり、減少分より１桁体積が増加する
（従来の構造より１.３１倍の体積になる）。実際に
は、縦方向の長さをもっと大きくすることができ、遥か
に体積を増加させることができる。

【００２３】前述の例は、ヒューズを内蔵する例であっ
たが、ヒューズを内蔵しない場合でも、同じことがい
え、従来のＺ曲げ加工をした第２の外部リードと直接コ
ンデンサ素子の陰極を導電性接着剤により接着する場合
でも同様にコーナ部のカットをすることにより、体積の
大きいコンデンサ素子を内蔵することができる。

【００２４】さらに、前述の例は、コンデンサ素子１を
溶接した場合に下面となるコンデンサ素子の側面と底面
とのコーナ部のみが除去される例であったが、実際には
コンデンサ素子の底面が正方形状ではなく、縦横の区別
は自動機でも認識することができるが、自動機によりコ
ンデンサ素子をピックアップする場合、上下面の区別を
することは難しい。このような場合、図２に示されるよ
うに、上下両面のコーナ部を除去することにより、上下
両面の区別をする必要がなく、作業性が非常に向上する
という利点がある。しかも、上面のコーナ部もカットさ
れていることにより、図１に示されるようにヒューズ４
が介在される場合に、ヒューズができるだけ円弧を描か
ないように短く接続する場合でも、コンデンサ素子１の
角部でヒューズが擦れて切断しやすくなるという問題も
なくなる。

【００２５】図４は、さらにコンデンサ素子１を大きく
し得る例で、さらにコンデンサ素子１の体積を大きくし
て、または傾きが大きくてコンデンサ素子１の一部が露
出しても、そのコンデンサ素子１の露出部と第２の外部
リード３とが直接接触してヒューズの機能が働かなくな
ることを防止する例である。すなわち、フォーミングに
よりパッケージ５に対向する第２の外部リード３面に、
たとえば耐熱性のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂などの耐熱性の絶縁性樹脂が塗布されて硬化さ
せた絶縁性被膜６が設けられている。耐熱性の樹脂を用
いるのは、このコンデンサを回路基板などに実装する場
合、回路基板の接続部にハンダペーストなどを塗布して
コンデンサを載置し、リフロー炉などでハンダが溶融す
る温度２００〜２６０℃程度に上昇させるため、その温
度に絶え得るようにするためである。

【００２６】この絶縁性被膜６は、たとえばモールド成
形により樹脂製パッケージ５を形成し、リードフレーム
から第１および第２の外部リード２、３を切り離した
後、その端部側をハンダ層内に浸漬してハンダメッキを
行い、ついで、裏面側（フォーミングしたときのパッケ
ージ５と対向する面）に、ディスペンサまたは印刷など
によりポリイミドなどを塗布して、１５０〜２５０℃程
度に昇温することにより、数十μｍ程度の厚さに形成さ
れる。この絶縁性被膜６は、余り厚すぎるとフォーミン
グしたときにパッケージ５の底面より、リードがはみ出
して実装の際に安定して回路基板などの上に載置するこ
とができず、一方、絶縁性被膜６は、電気的絶縁を維持
することができればよく、３０〜１００μｍ程度の厚さ
設けられれば充分である。また、外部リード３のパッケ
ージ５と対向する面と反対面は、回路基板などにハンダ
付けされるため、絶縁性被膜６が付着しないようにす
る。この絶縁性皮膜６はリードフレームの状態で予め形
成されていてもよい。

【００２７】この絶縁性被膜６は、第２の外部リード３
の内側に設けられなくても、パッケージ５のコンデンサ
素子１の露出部分に塗布して硬化させたものでもよい。
この場合、パッケージ５と同じ色（通常は黒色）の被覆
物を付着すれば、外観的にも素子見え（コンデンサ素子
１がパッケージ５からはみ出して見えること）もなくな
る。たとえばパッケージ５に用いるようなエポキシ樹脂
に黒色フィラーを混入したものを塗布して温度を上げて
硬化させることもできるし、黒インクなどを塗布して乾
燥させてもよい。また、このようないずれかに塗布して
設けなくても、たとえばテフロンシートのような絶縁シ
ートを介在させて、外部リード２、３をフォーミングす
るだけでもよい。

【００２８】図４に示される構造の場合、コンデンサ素
子１のモールド金型に当った部分はパッケージ５から露
出することを容認しているが、その露出部分は、コンデ
ンサ素子１の下面となる側壁の角部が点または線状に露
出するだけとなる。この露出部分は、前述のように、第
２の外部リード３のパッケージと面する側に絶縁性被膜
６が形成されるか、露出部分のパッケージ５に直接絶縁
性被膜が塗布されることにより、コンデンサ素子１の陰
極と第２の外部リードとが直接接触することもなく、ま
たコンデンサの裏面側でもあり、特性上、または外観上
からも殆ど影響を受けない。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、コンデンサ素子の溶接
による傾きの習性を利用して、パッケージ内へのコンデ
ンサ素子占有効率を改善したため、小さなパッケージ内
に大きな体積のコンデンサ素子を内蔵することができ
る。その結果、容量を大きくするか、同じ容量でも粉末
粒子を大きくしてリーク特性を向上するか、または電気
的特性を同程度に維持しながらパッケージの外形を小さ
くすることができる。さらに、コンデンサ素子の一部が
露出することにより、外部リードとの短絡による不良が
減り、歩留りの向上によりコストダウンを図ることがで
きる。

【００３０】さらに、パッケージからコンデンサ素子の
一部露出を容認し、外部リードとパッケージとの間に絶
縁性シートを介在させることにより、より一層コンデン
サ素子の大型化を図ることができ、コンデンサ特性の向
上を図ることができる。

【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のコンデンサ素子の変形例を示す説明図で
ある。

【図３】図１のコンデンサ素子の変形例を示す説明図で
ある。

【図４】本発明の他の実施形態による固体電解コンデン
サの断面説明図である。

【図５】従来の固体電解コンデンサの断面説明図であ
る。

【図６】従来の固体電解コンデンサの断面説明図であ
る。

【符号の説明】

１コンデンサ素子２第１の外部リード３第２の外部リード５パッケージ１１陽極リード１２陰極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁作用金属の焼結体の一壁面から該焼結
体内に陽極リードの一端部が埋め込まれて形成される陽
極および前記焼結体の側壁に形成される陰極を有する角
形のコンデンサ素子と、前記陽極リードが溶接される板
状の第１の外部リードと、前記陰極が電気的に接続され
る板状の第２の外部リードと、前記コンデンサ素子の周
囲および前記第１および第２の外部リードとの接続部を
被覆するパッケージとからなり、前記板状の第１および
第２の外部リードの面に対して、前記コンデンサ素子の
下面となる側壁の前記陽極リードと反対側のコーナ部が
少なくとも一部除去されてなる固体電解コンデンサ。
【請求項２】前記コンデンサ素子の陰極が、前記コン
デンサ素子の上面となる側壁と前記第２の外部リードと
の間にヒューズを介して該第２の外部リードと電気的に
接続され、かつ、前記上面となる側壁の前記陽極リード
と反対側のコーナ部が除去されてなる請求項１記載の固
体電解コンデンサ。
【請求項３】前記第１および第２の外部リードの前記
パッケージから露出する端部が該パッケージの下面側に
折り曲げられ、該第２の外部リードの端部と前記パッケ
ージの底面との間に絶縁性被膜が介在されてなる請求項
１または２記載の固体電解コンデンサ。