JP5879491B2

JP5879491B2 - 固体電解コンデンサ

Info

Publication number: JP5879491B2
Application number: JP2012041639A
Authority: JP
Inventors: 一雄川人; 隆岩切
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: CN103295786B; CN103295786A; US8896984B2; US20130222977A1; JP2013179143A

Description

本発明は、コンデンサ素子に外部引き出し端子を接続した固体電解コンデンサに関する。

電子機器の小型化・薄型化・デジタル化に伴い、そこに使用される固体電解コンデンサとしても大容量、低ＥＳＲ（ＥＳＲは等価直列抵抗の略である。）で薄型の要求が高まっている。

従来の固体電解コンデンサは、図７に示すように、コンデンサ素子５１と、陰極部と陽極部とに夫々接続された陰極端子５２と陽極端子５３と、この陰極端子５２および陽極端子５３の一部とコンデンサ素子５１とを被覆する外装樹脂部５５とから構成されている。

陰極端子５２は、実装面５６に露出した陰極端子５２の下面から階段状に折り曲げられ、この折り曲げられた上端部が導電性接着部５４を介してコンデンサ素子５１の陰極部の下面に接合されている。

陽極端子５３は、実装面５６に露出した陽極端子５３の下面から上方に折り曲げられて、この折り曲げられた上端部がコンデンサ素子５１の陽極部と溶接により接合されている。

このコンデンサ素子５１には優れた伝導率を有する導電性高分子からなる固体電解質層を用いて、低ＥＳＲを実現している。

このような固体電解コンデンサにおいては、さらに誘電体酸化皮膜を形成する表面面積を拡大して大容量の実現を図っている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１に示すものが知られている。

特開２００９−２１８５０２号公報

このような従来の固体電解コンデンサは、大容量にするためにコンデンサ素子５１の陰極部の外形寸法を大きくし外装樹脂部５５の厚みを薄厚にして収納効率を高めていくと、コンデンサ素子５１を陰極端子５２、陽極端子５３に接合する組立工程において、図７に示すようにコンデンサ素子５１の位置ずれにより陰極部の端部が下方に傾斜した際に、外装樹脂５５で陰極部の端部側を確実に被覆することが困難になり、コンデンサ素子５１が酸素や吸湿の影響を受け易くなりＥＳＲや漏れ電流が劣化するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、ＥＳＲ特性や漏れ電流特性に優れた大容量の固体電解コンデンサを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、陰極部と陽極部とを有するコンデンサ素子と、前記陰極部に接合される陰極端子と、前記陽極部に接合される陽極端子と、前記コンデンサ素子が被覆される外装樹脂部とを備えた固体電解コンデンサであって、前記陰極端子は、実装面に露出され前記外装樹脂部が上面に設けられた陰極下面部と、前記陰極下面部の陽極側の端部に接続し前記導電性接着部を介して前記陰極部と接合する陰極接続部と、前記陰極下面部の側部に接続し前記導電性接着部を介さずに前記陰極部の端部側の下面に当接される陰極支持部と、を備える固体電解コンデンサである。

以上のように本発明によれば、導電性接着部を介さずに陰極部の端部側の下面に当接する陰極支持部を陰極端子に設けることにより、陰極部の端部側の下面が下方に傾斜しようとすると陰極支持部の上端部でその傾斜が阻止されるため、陰極部の端部を外装樹脂部で確実に被覆できる。さらに外装樹脂部の形成前は陰極端子の陰極支持部が非固着状態となるため、固体電解コンデンサの形成工程において陰極部への物理的ストレスを低減し漏れ電流の劣化を抑制することができる。これによりＥＳＲ特性や漏れ電流特性に優れた大容量の固体電解コンデンサを提供することができる。

本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの正面断面図本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの底面図本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの陰極接続部を示すＡ−Ａ断面図本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの陰極支持部を示すＢ−Ｂ断面図本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの陽極接続部を示すＣ−Ｃ断面図本発明の実施の形態におけるコンデンサ素子の断面図従来の固体電解コンデンサの不具合を示す正面断面図

（実施の形態）
本発明の実施の形態の固体電解コンデンサについて説明する。

図１は本発明の実施の形態における固体電解コンデンサの正面断面図、図２は同底面図、図３〜図５は夫々同陰極接続部を示すＡ−Ａ断面図、陰極支持部を示すＢ−Ｂ断面図、陽極接続部を示すＣ−Ｃ断面図、図６は同コンデン素子の断面図である。

本発明の実施の形態の固体電解コンデンサは、図１に示すように陰極部１１と陽極部１２とを有する複数個の平板状のコンデンサ素子１０と、積層された陰極部１１に接合される陰極端子２０と、積層された陽極部１２に接合される陽極端子２１と、陰極端子２０と陽極端子２１の一部及び積層されたコンデンサ素子１０が被覆される外装樹脂部２３と、を備えている。なおコンデンサ素子１０は単数であってもよい。

図６に示すようにコンデンサ素子１０の陽極部１２はアルミニウムの弁作用金属からなる箔の陽極体１３の一方の陽極体１３に設けられ、陰極部１１は帯状に設けられた絶縁性の分離部１７で区分された他方の陽極体１３に設けられている。

弁作用金属はアルミニウムの他にタンタル、ニオブ、チタン等を用いることができ、陰極部１１側の陽極体１３は弁作用金属の粉末からなる多孔質焼結体であってもよい。

コンデンサ素子１０の陰極部１１は、陽極体１３表面に誘電体酸化皮膜１４を形成し、さらに導電性高分子からなる固体電解質層１５、カーボン層に銀ペースト層を積層した陰極層１６を順次設けたものである。

固体電解質の導電性高分子は、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等を用いることができ高伝導率でＥＳＲ特性に優れている。なお固体電解質に二酸化マンガンを含む酸化マンガン物を用いることができる。

外装樹脂部２３はエポキシ樹脂等の耐熱性の絶縁性樹脂から構成される。

導電性接着部２２は、銀、銅等の金属粒子とエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂とを混合した導電性ペーストを用いて形成されたものである。

陰極端子２０及び陽極端子２１は、銅、鉄、ニッケル等の金属、又はその合金の金属部材を基材とするリードフレームを用いている。

陰極端子２０及び陽極端子２１には、図１、図２に示すように陰極下面部３０、陽極下面部４０が夫々設けられ、陰極下面部３０及び陽極下面部４０は固体電解コンデンサの実装面２４に露出され、陰極下面部３０及び陽極下面部４０の下面は外装樹脂部２３の下面と同一面に設けられている。

図４、図５に示すように陰極下面部３０、陽極下面部４０の上面には外装樹脂部２３が設けられ、積層された最下層の陰極部１１と陰極下面部３０間及び積層された最下層の陽極部１２と陽極下面部４０間には外装樹脂部２３が設けられている。

図２に示すように陰極下面部３０は実装面２４の陰極側の端部から陽極側に向かって長さ方向に延在し、陽極下面部４０は実装面２４の陽極側の端部から陰極側に向かって長さ方向に延在している。

実装面２４における陰極下面部３０、陽極下面部４０の形状は略矩形状であり同じ実装面積とすることが好ましい。

ここで陽極部１２と陰極部１１とを結ぶ方向を長さ方向とし、長さ方向における陽極部１２側を陽極側、陰極部１１側を陰極側と称し、また長さ方向に直角な方向を幅方向とする。

さらに図１に示すように陰極端子２０及び陽極端子２１の先端部は、陰極下面部３０、陽極下面部４０の端部から固体電解コンデンサの端面に沿って上方へ折り曲げられている。

陰極下面部３０と陽極下面部４０、並びに端面に沿って折り曲げられた陽極端子２１と陰極端子２０の先端部には、回路基板と半田付けするためのメッキ層が設けられている。

陰極端子２０には、さらに導電性接着部２２を介して陰極部１１と接合する陰極接続部３１と、導電性接着部２２を介さずに陰極部１１の端部側の下面に当接する陰極支持部３２と、を設けている。

陰極接続部３１は、図１〜図３に示すように陰極下面部３０の陽極側の端部に接続し、陰極下面部３０と陰極接続部３１とを接続した形状は、階段状になっている。

さらに陰極接続部３１は、陰極下面部３０と同一幅に設けられて、陰極下面部３０の陽極側の端部の幅全体から外装樹脂部２３内を垂直または斜め上方に曲げられ、この上方に折り曲げられた陰極接続部３１の上端部には第２の上段部３３が設けられている。

陰極接続部３１の第２の上段部３３は、陰極下面部３０の陽極側外方に設けられ、第２の上段部３３の下面には外装樹脂部２３が設けられている。さらに第２の上段部３３の上面は平坦状に設けられ、実装面２４に対し所定の間隔を有して平行となるように設けられている。

長さ方向において、第２の上段部３３の最大長さ間の中心部は、陰極部１１の中心部より陰極部１１の端部側に設けることが好ましい。

導電性接着部２２は、第２の上段部３３の上面と陰極部１１の下面間に設けられ、第２の上段部３３と陰極部１１とを接合している。導電性接着部２２は、第２の上段部３３の上面の６０％以上の領域に形成されていることが好ましく、第２の上段部３３の上面全体に形成されることがより好ましい。

陰極支持部３２は、図１、図２、図４に示すように陰極下面部３０の側部の一部に接続し、陰極下面部３０と陰極支持部３２とが接続した形状は、階段状になっている。

さらに陰極支持部３２は、陰極下面部３０の側部から外装樹脂部２３内を垂直又は斜め上方に曲げられて、陰極下面部３０の側部の両側に対に設けられている。さらに陰極支持部３２の上端部には第１の上段部３４が設けられている。

陰極支持部３２の第１の上段部３４の上面は、図４に示すように実装面２４に対し所定の間隔の段差を有して略平行に設けられ、第１の上段部３４の下面には外装樹脂部２３が設けられている。

第１の上段部３４の下面に外装樹脂部２３を設けることにより、陰極下面部３０の変形を抑制でき実装性を確保することができる。

また、第１の上段部３４は、幅方向において陰極下面部３０に対し外方に広がるように折り曲げられ、陰極下面部３０の側部側より外方に形成されることが好ましい。これにより第１の上段部３４が幅方向において第２の上段部３３の陰極側端部より外方に設けられた構成となり、第１の上段部３４の上面は第２の上段部３３の上面より更に離れて設けられるため、第２の上段部３３に導電性接着部２２を形成する際に導電性ペーストが広がって第１の上段部３４まで達してしまうことを防止でき、第１の上段部３４を非固着状態とすることが確実にできる。

上述した第２の上段部３３の陰極側端部は、図１、図２に示すように陰極接続部３１が上端部から下方に折れ曲がる上端部側の屈曲部である。

さらに、図４に示すように第１の上段部３４における陰極部１１の側部側の先端部は、陰極部１１の側部より突出して設けられることが好ましく、第１の上段部３４の先端部の周囲が外装樹脂部２３で被覆されるため、陰極下面部３０の変形を抑制でき実装性を確保することができる。

なお、第１の上段部３４を幅方向において内側に折り曲げて陰極下面部３０の上面の直上方に設けてもよい。

第１の上段部３４の上面は、積層された最下層の陰極部１１の下面の端部を含むように当接することが好ましい。また第１の上段部３４の上面は、第２の上段部３３の上面と略同一面に設けられ第２の上段部３３の上面の面積より小さく設けている。好ましくは第１の上段部３４の上面は、第２の上段部３３に設けられた導電性接着部２２の厚み分、第２の上段部３３の上面より高く設けられる。

第１の上段部３４と陰極部１１との当接状態は、外装樹脂部２３によりコンデンサ素子１０を被覆する前において、第１の上段部３４と陰極部１１とが互いにずれたりする応力が働くときには、導電性接着部２２により接合されていないため陰極支持部３２と陰極部１１とが互いに可動できる非固着状態となっている。また外装樹脂部２３によりコンデンサ素子１０が被覆されると、外装樹脂部２３により陰極支持部３２と陰極部１１とは互いに可動できない固定状態となる。

このように、陰極下面部３０の側部に接続し導電性接着部２２を介さずに陰極部１１の端部側の下面に当接するように陰極支持部３２を構成することにより、固体電解コンデンサの組立工程において陰極部１１の端部が下方へ傾斜することを阻止し、外装樹脂部２３で陰極部１１の端部を確実に被覆することができ、導電性高分子の固体電解質が酸素劣化してＥＳＲが増加したり、コンデンサ素子１０が吸湿により漏れ電流が増加したりすることを抑制できる。

また、コンデンサ素子１０と陰極端子２０、陽極端子２１とを接合する工程や外装樹脂部２３を形成する工程において、陰極部１１の端部は陰極端子２０と非固着状態であるため、陰極端子２０の熱膨張やリードフレームの加工バラツキによる陰極部１１への物理的ストレスを低減でき、漏れ電流の劣化を抑制することができる。

さらに、図１〜図３に示すように陰極端子２０に陰極ホルダ部３５を設けることが好ましい。陰極ホルダ部３５は、第２の上段部３３の側部両側に対に設けられ、第２の上段部３３と同一面に沿って第２の上段部３３より突出されてから、さらに上方に略垂直に折り曲げられて積層された陰極部１１の側部に沿って設けられる。

また、図２に示すように陰極部１１に切り欠き部１８を設けることが好ましい。切り欠き部１８は陰極部１１の端部から離れて陰極部１１の側部両側に設けられている。

陰極ホルダ部３５は、陰極部１１の切り欠き部１８に嵌まり込み、陰極部１１の側部と陰極ホルダ部３５間に設けた導電性接着部２２を介して陰極部１１と接合されている。

また、陰極ホルダ部３５を陰極部１１の切り欠き部１８に嵌まり込んで接合することにより、コンデンサ素子１０の表面積を拡大し大容量かつ低ＥＳＲとすることができる。

陽極接続部４１は、図５に示すように陽極下面部４０の側部の一部に接続し、陽極下面部４０の側部から外装樹脂部２３内を垂直又は斜め上方に曲げられて、陽極下面部４０の側部の両側に対に設けられている。さらに陽極接続部４１には陽極載置部４２が陽極下面部４０の側部の外方に設けられ、陽極搭載部４２は陽極部１２の下面を載置するように平坦状に設けられている。

さらに陰極接続部４１には、図１に示すように陽極載置部４２に接続した陽極ホルダ部４３が設けられ、陽極ホルダ部４３は積層された陽極部１２の端部に沿って延在し陽極部１２の上面で折り曲げられて、積層された陽極部１２を包み込むように設けられている。

陽極ホルダ部４３と積層された陽極部１２の上面とがレーザ溶接や抵抗溶接により接合される。

次に、本発明の実施の形態の固体電解コンデンサの製造方法について、複数のコンデンサ素子１０を用いた場合について説明する。

まず、陰極端子２０と陽極端子２１を一体に形成した厚さが０．１ｍｍ〜０．２ｍｍのリードフレームを準備し、コンデンサ素子１０を陰極端子２０の第１の上段部３４と第２の上段部３３、陽極載置部４２に載置する。

コンデンサ素子１０を載置する際に、陰極部１１を載置する第２の上段部３３又は第２の上段部３３に重ね合わせて載置される陰極部１１の少なくともいずれかに導電性接着部２２となる導電性ペーストを塗布して、コンデンサ素子１０の陰極部１１を第１の上段部３４及び第２の上段部３３に重ね合わせる。

続いて、コンデンサ素子１０に導電性ペーストを順次塗布してコンデンサ素子１０を積層し、積層したコンデンサ素子１０を加圧して陰極部１１と第２の上段部３３間、及び陰極部１１と陰極部１１間、陰極部１１と陰極ホルダ部３５間に導電性ペーストを広げて挟み込み、さらに１１０℃〜２００℃の高温で導電性ペーストを硬化して導電性接着部２２を形成する。

一方、陽極部１２側では、陽極ホルダ部４３の端部を折り曲げ、積層した陽極部１２に当接し、陽極ホルダ部４３の端部の上面からレーザ照射をして陽極部１２と陽極端子２１同士及び積層した陽極部１２同士を溶接して行う。

続いて、陰極端子２０と陽極端子２１に接合したコンデンサ素子１０を、トランスファーモールド成形によりコンデンサ素子１０と陰極接続部３１、陰極支持部３２、陽極接続部４１を被覆し、陰極下面部３０と陽極下面部４０の下面を実装面２４に露出させて外装樹脂部２３を形成し、次に陰極端子２０と陽極端子２１の先端部を実装面２４と同一面にて外装樹脂部２３の端部から突出させるようにリードフレームから陰極端子２０と陽極端子２１を切断し、陰極端子２０と陽極端子２１の先端部を外装樹脂部２３の端面に沿って折り曲げて固体電解コンデンサを得る。

本発明の固体電解コンデンサは、ＥＳＲ特性や漏れ電流特性に優れ大容量とすることができる効果を有し、コンデンサ素子に外部引き出し端子を接続した固体電解コンデンサに有用である。

１０コンデンサ素子
１１陰極部
１２陽極部
１８切り欠き部
２０陰極端子
２１陽極端子
２２導電性接着部
２３外装樹脂部
２４実装面
３０陰極下面部
３１陰極接続部
３２陰極支持部
３３第２の上段部
３４第１の上段部
３５陰極ホルダ部
４０陽極下面部
４１陽極接続部
４２陽極載置部
４３陽極ホルダ部

Claims

陰極部と陽極部とを有するコンデンサ素子と、前記陰極部に接合される陰極端子と、前記陽極部に接合される陽極端子と、前記コンデンサ素子が被覆される外装樹脂部とを備えた固体電解コンデンサであって、
前記陰極端子は、実装面に露出され前記外装樹脂部が上面に設けられた陰極下面部と、前記陰極下面部の陽極側の端部に接続し前記導電性接着部を介して前記陰極部と接合する陰極接続部と、前記陰極下面部の側部に接続し前記導電性接着部を介さずに前記陰極部の端部側の下面に当接される陰極支持部と、を備える固体電解コンデンサ。
前記陰極支持部の上端部に前記陰極部の下面に当接される第１の上段部が設けられ、第１の上段部の下面に前記外装樹脂部が設けられている請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
前記陰極接続部の上端部に前記陰極部の下面と接合する第２の上段部が設けられ、前記陰極支持部の第１の上段部は幅方向において前記陰極接続部の第２の上段部の陰極側端部より外方に設けられた請求項２に記載の固体電解コンデンサ。
前記陰極支持部の第１の上段部における前記陰極部の側部側の先端部は、前記陰極部の側部より突出して設けられた請求項２に記載の固体電解コンデンサ。