JPH02106028A - モールドチップタンタル固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、たとえばハイプリントＩＣ回路などで用い
られるモールドチップタンタル固体電解コンデンサに関
するものである。

〔従来の技術〕

従来より、クンタル金属を陽極体とし、その表面に陽極
酸化によって酸化皮膜を形成して誘電体とし、この酸化
皮膜に固体の電解質を密接させて陰極として構成したタ
ンタル固体電解コンデンサが用いられている。このよう
なタンタル固体電解コンデンサは、モールド樹脂による
外装が施され、フェイスボンディングに適した端子構造
とされて、ハイブリッドＩＣ回路に組み込むためのチッ
プコンデンサとして構成されることがある。

このようなモールドチップタンタル固体電解コンデンサ
において、コンデンサ素子と外部に導出した陰極端子と
をヒユーズを介して接続するようにして、セットへの逆
挿入や過電圧によって短絡などが生じた場合に周辺の回
路が焼損などすることを防ぎ、安全性を向上したものが
提案されている。このようなモールドチップタンタル固
体電解コンデンサに関して本件発明者は、いくつかの提
案を行ってきている。

第３図には本件発明者が先に提案したモールドチンブタ
ンタル固体電解コンデンサ（以下、「チップコンデンサ
Ｊという）の基本的な構成が示されている。

このチップコンデンサは、コンデンサ素子ｌと、このコ
ンデンサ素子１から導出された陽極導出線２と、この陽
極導出線２に接続された陽極端子３と、コンデンサ素子
１の陰極層表面に導電接合材４によって接続されたヒユ
ーズ５と、このヒユーズ５に導電接合材４と同様な導電
接合材６によって接続された陰極端子７とを、前記陽極
端子３および陰極端子７が外部に導出されるようにモー
ルド外装を施してモールド樹脂８内に収納して構成され
ている。コンデンサ素子１の陽極導出線２の導出部分近
傍には、テフロンなどからなる絶縁板９が設けられてい
る。

コンデンサ素子１はタンタル粉末を成形して真空中で焼
成したものに酸化皮膜を形成してこれを誘電体とし、こ
の酸化皮膜の表面に二酸化マンガンなどの電解質を形成
し、さらにカーボン層、陰極層を積層させて構成されて
おり、このコンデンサ素子１から導出された前記陽極導
出線２はタンタル金属からなっている。陽極端子３はニ
ッケル。

洋白、４２７０イ、またはステンレスなどに胴上半田め
っきを施したものである。またヒユーズ５は板状または
線状の低融点合金材料からなっており、前記モールド樹
脂８としてはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが用い
られる。さらに前記導電接合材４．６はたとえば、導電
性接着剤や半田（クリーム半田を含む）などである。

コンデンサ素子１表面の陰極層において、その少なくと
もヒユーズ５に対向する部位には、絶縁被覆［１０がデ
ィッピング、塗布、またはシート貼付けなどによって形
成されている。

たとえばコンデンサ素子１に短絡が生しるなどしてこの
チップコンデンサが故障するときには、前記ヒユーズ５
に大電流が流れ、このヒユーズ５が溶断される。これに
よってコンデンサ素子ｌに短絡が生じた場合などにおけ
る、他の回路部品などの焼損が防がれる。またコンデン
サ素子１が異常発熱するときには、このコンデンサ素子
ｌからの熱量が前記ヒユーズ５に伝導し、これによって
このヒユーズ５が溶断される。このようにしてこのヒユ
ーズ５はいわゆる温度ヒユーズとしての役割をも果たし
ており、コンデンサ素子１が焼損することを防いでいる
。

前述の絶縁被覆層ｌＯは、ヒユーズ５のコンデンサ素子
ｌに接続される側の端部以外の部分とコンデンサ素子１
表面との間を絶縁し、所望の溶断特性を得るために必要
なヒユーズ５の有効部分の長さを確保するために設けら
れている。すなわちヒユーズ５がコンデンサ素子１表面
に接触すると、この接触部分を介して電流が流れるため
、容量の変化などのチップコンデンサの特性や、ヒユー
ズ５の溶断特性に変化が生じる。したがって前記絶縁被
覆層ＩＯを設けないときには、チップコンデンサの特性
およびヒユーズ５の溶断特性が不安定になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述のようなチップコンデンサでは、ヒユーズ
５は変形を生じやすく、このヒユーズ５をコンデンサ素
子１および陰極端子７に接続する際に、その両端部を確
実にコンデンサ素子ｌおよび陰極端子７における接続対
象部分に位置させることが比較的困難である。このため
チップコンデンサの製造時の作業性を向上することがで
きないとともに、ヒユーズ５とコンデンサ素子１および
陰極端子７との接続を確実にかつ強固に行うことができ
ず、接続不良などが生じることがあった。

また前記ヒユーズ５の変形に起因してこのヒユーズ５と
前記コンデンサ素子ｌとの間の接続面積が比較的小さく
なる場合があり、このような場合にはコンデンサ素子１
からの熱量のヒユーズ５への伝達効率が悪く、このヒユ
ーズ５に前述の温度ヒユーズとしての役割を確実に果た
させることができなかった。

さらにまたモールド樹脂８内でヒユーズ５の近傍には、
このヒユーズ５が溶融するときに、この溶融したヒユー
ズ５を分散させてヒユーズ５の溶断を確実に達成するた
めの充分な空間が形成されていない。このため複数のチ
ップコンデンサ間でヒユーズ５の溶断特性にばらつきが
生じていたとともに、このチップコンデンサの故障など
に起因する周辺の回路部品の焼１貝などを確実に防止す
ることができなかった。また）８融したヒユーズ５の熱
膨張などに起因して、前記モールド樹脂８が破裂し、前
記溶融したヒユーズ５がモールド樹脂８外に溶出して配
線基板上に飛散するなどの事態が生じることがあり、安
全性に劣っていた。

この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、故障時
においてコンデンサ素子と陰極端子との間を確実に遮断
することができ、したがって安全性が向上されるととも
に、製造時における作業性の向上に寄与することができ
るモールトチシブタンタル固体電解コンデンサを提供す
ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明のモールドチップタンタル固体電解コンデンサ
は、一方の端部が陰極端子に接続されて固定され、他方
の端部がコンデンサ素子表面に低融点導電接合材で接続
され、温度上昇時の変形によって前記他方の端部が前記
コンデンサ素子から離反変位する形状記憶合金と、 前記形状記憶合金に関連して、少なくともこの形状記憶
合金の変形方向側に配置した低温度溶融高分子材料とを
備える。

〔作用〕

この発明の構成によれば、コンデンサ素子と陰極端子と
の間は、形状記憶合金を介して接続される。前記形状記
憶合金はその一方の端部が前記陰極端子に接続されて固
定されており、他方の端部は前記コンデンサ素子表面に
低融点導電接合材で接続されている。またこの形状記憶
合金は温度上肩時の変形によって、前記他方の端部が前
記コンデンサ素子から離反変位する。このとき前記一方
の端部は陰極端子に固定されており、したがって前記離
反変位を確実に行わせることができる。

温度上昇時には、コンデンサ素子と前記形状記憶合金と
を接続する低融点導電接合材は溶融し、形状記憶合金の
前記変形によってこの形状記憶合金の前記他方の端部と
コンデンサ素子表面との間が遮断される。

形状記憶合金の前記変形をモールド樹脂内で達成させる
ために、この形状記憶合金に関連して少なくともその変
形方向側には、低温度溶融高分子材料が配置される。こ
の低温度溶融高分子材料は前記温度上昇時には溶融し、
この溶融した低温度溶融高分子材料内で前記形状記憶合
金が変形する。

形状記憶合金の変形の後には、この形状記憶合金の前記
他方の端部とコンデンサ素子表面との間に前記溶融した
低温度溶融高分子材料が入り込み、これによって陰極端
子とコンデンサ素子との間が確実に遮断される。

前記形状記憶合金は充分な強度を付しており、したがっ
て、この形状記憶合金とコンデンサ素子および陰極端子
との各接続は良好な作業性で、しかも確実に行うことが
でき、接続不良などが生じることはない。また前記接続
が確実に行われる結果として、形状記憶合金の前記他方
の端部とコンデンサ素子との間の充分な接続面積が確保
されるので、コンデンサ素子で発生した熱は効率良く前
記形状記憶合金に伝達される。これによってコンデンサ
素子がその短絡などに起因して異常発熱するときには、
前記形状記憶合金は速やかにその温度か上昇し、これに
よって前記コンデンサ素子と形状記憶合金の前記他方の
端部との間の遮断が達成される。このようにしてコンデ
ンサ素子の短絡などの故障時において、陰極端子とコン
デンサ素子と間を確実に遮断させることができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例のモールドチップタンタル
固体電解コンデンサ（以下、「チップコンデンサ」とい
う）の基本的な構成を示す断面図である。このチップコ
ンデンサは、タンタル粉末を成形して真空中で焼成した
ものに酸化皮膜を形成してこれを誘電体とし、この酸化
皮膜の表面に二酸化マンガンなどの電解質を形成し、さ
らにカーボン層、陰極層を積層させて構成したコンデン
サ素子１１を備えている。このコンデンサ素子１１から
は、タンタル金属からなる陽極導出線１２が導出されて
おり、この陽極導出線１２に陽極端子１３が溶接される
。この陽極端子１３はニジケル。

洋白、４２アロイ、またはステンレスなどに鋼上半田め
っきを施したものである。コンデンサ素子１１の前記陽
極導出線１２の導出部分近傍には、テフロンなどからな
る絶縁板１４が設けられている。

コンデンサ素子１１表面の陰極層には、たとえば厚さ０
．０５〜０．２１１１１１の板状に構成され、一方の端
部１５ａがたとえばスポットｉ接などによって陰極端子
１７に接続されて強固に固定された形状記憶合金１５の
他方の端部１５ｂが、導電性接着剤や半田（クリーム半
田を含む）などの低融点導電接合材（以下、「導電接合
材」という）１６によって接続されている。前記形状記
憶合金１５としてはたとえば、Ｔｉ−Ｎｉ系のものやＦ
ｅ−Ｍｎ−５ｔ系のものが用いられる。前記Ｆｅ−Ｍｎ
−５ｉ系の形状記憶合金は、オーステナイト相からマル
テンサイト相への変態を応用した１回だけ動作するもの
で、「日経メカニカル１９８８１．２５Ｊなどに紹介さ
れている。

この形状記憶合金は安価であるので、低コスト化には有
利である。

コンデンサ素子１１表面には、前記形状記憶合金１５の
他方の端部１５ｂ以外の部分および陰極端子１７とこの
コンデンサ素子１１表面との間を絶縁するために、少な
くともこれらに対向する部位には、エポキシ系またはシ
リコーン系の樹脂材料からなる絶縁被覆層１８がディッ
ピング、塗布。

またはシート貼付けなどによって形成されている。

上述のような形状記憶合金１５などの各接続などが行わ
れた後には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などのモー
ルド樹脂１９によるモールド外装が施される。このとき
前記陽極端子１３および陰極端子１７はモールド樹脂１
９外に導出される。

前記形状記憶合金１５は温度上昇時の変形によって、前
記他方の端部１５ｂが前記一方の端部１５ａまわりに矢
符Ｒ１方向（すなわちコンデンサ素子１１表面から離反
する方向）に角変位する。この角変位をモールド樹脂１
９内で実現するために、前記形状記憶合金１５に関連し
てこの形状記憶合金１５の変形方向側には、ポリプロピ
レン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、ポリアミ
ドナイロンなどを主成分とするホットメルト材や、熱可
塑性樹脂などの低温度溶融高分子材料２０が配置される
。この低温度溶融高分子材料２０はたとえばその層厚が
０．２〜０．５１１１ｍとされ、液状化温度が１８０〜
２９０°Ｃとされる。

上述のようなチップコンデンサにおいて、たとえばコン
デンサ素子１１に短絡が生したりなどしてこのコンデン
サ素子１１が発熱するときには、この熱量は導電接合材
１６および形状記憶合金１５に伝導する。またこのとき
前記形状記憶合金１５からの熱は、低温度溶融高分子材
料２０に伝達される。前記コンデンサ素子１１の発熱に
伴う温度上昇によって、前記形状記憶合金１５がその変
態による変形を生じるときには、前記導電接合材１６お
よび低温度溶融高分子材料２０はともに溶融している。

したがって形状記憶合金１５の前記変形によって、この
形状記憶合金１５の前記他方の端部１５ｂはコンデンサ
素子１１表面から離反変位し、これによってコンデンサ
素子１１と陰極端子１７との間が遮断される。また前記
溶融した低温度）８融高分子材料２０は形状記憶合金１
５の前記他方の端部１５ｂとコンデンサ素子１１表面と
の間に入り込むので前記遮断は確実に達成され、この遮
断の後には、温度の下降に伴って前記低温度ｉ８融品分
子材料２０が硬化するので、再びコンデンサ素子１１と
陰極端子１７とが接続されることはない。

形状記憶合金１５は充分な強度を有しており、このため
この形状記ｉ、α合金１５とコンデンサ素子１１および
陰極端子１７との接続は良好な作業性で、しかも確実に
行うことができる。また前記接続が確実に行われる結果
、コンデンサ素子１１表面と形状記憶合金合金１５の前
記他方の端部１５ｂとを密着させて、これらの間の接続
面積を大きくすることは容易であり、したがってコンデ
ンサ素子１１からの熱量を効率良く形状記憶合金１５に
伝達させることができる。これによってコンデンサ素子
１１がその短絡などに起因して異常発熱するときには、
コンデンサ素子１１と陰極端子１７との間を遮断してコ
ンデンサ素子１１がＩＡＩＩすること、および周辺の回
路部品が焼損することを確実に防ぐことができる。すな
わちこのチップコンデンサでは、形状記憶合金１５に過
電流防止用のヒユーズ、およびいわゆる温度ヒユーズと
しての役割を同時に果たさせ、これらの機能を良好に働
かせることができる。

第２図はこの発明の他の実施例の基本的な構成を示す断
面図である。この実施例は前述の第１実施例に類似する
ので対応する部分には同一の参照符号を付して示す。こ
の実施例では形状記憶合金１５を略し字状に構成し、こ
の形状記憶合金１５の一方の端部１５ａをコンデンサ素
子１１の端面１１ａに対向する位置で陰極端子１７に接
続し、コンデンサ素子１１の側面１１ｂに略平行に形状
記憶合金１５の他方の端部１５ｂを配置するようにして
いる。このような構成によれば、前記他方の端部１５ｂ
をコンデンサ素子１１の前記側面１１ｂに密着させて、
両者の接続面積を容易に大きくすることができる。

〔発明の効果〕

この発明のモールドチップタンタル固体電解コンデンサ
によれば、コンデンサ素子と陰極端子との間は形状記憶
合金によって接続される。形状記憶合金は充分な強度を
有しており、したがってこの形状記↑α合金とコンデン
サ素子および陰極端子との接続は良好な作業性で、しか
も確実に行うことができる。また前記形状記憶合金とコ
ンデンサ素子との間は低融点導電接合材で接続されてお
り、さらに前記形状記憶合金の変形方向側には低温度溶
融高分子材料が配置されるので、コンデンサ素子がその
短絡などに起因して過度に高温になるときには、このコ
ンデンサ素子からの熱量によって前記低融点導電接合材
および低温度溶融高分子材料が溶融し、形状記憶合金の
変形によるコンデンサ素子と形状記１ａ合金との間の遮
断が確実に達成される。これによってコンデンサ素子お
よびこのモールドチップタンタル固体電解コンデ７４１
周辺の回路部品などが焼１員などすることを確実に防ぐ
ことができるようになり、したがって安全性が向上され
る。

また、形状記憶合金とコンデンサ素子表面との間の接続
が確実に行われる結果おして、これらの間の充分な接続
面積が確保されるので、コンデンサ素子で発生した熱は
効率良く前記形状記↑α合金に伝達される。これによっ
てコンデンサ素子が短絡などに起因して異常発熱すると
きには、前記形状記憶合金は速やかにその温度が上昇し
、これによって前記コンデンサ素子と形状記憶合金の前
記他方の端部との間の遮断が達成される。このようにし
て前記形状記憶合金はいわゆる温度ヒユーズとしても良
好に機能する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のモールドチップタンタル
固体電解コンデンサの基本的な構成を示す断面図、第２
図はこの発明の他の実施例の基本的な構成を示す断面図
、第３図は本件発明者が先に提案したモールドデツプタ
ンタル固体電解コンデンサの基本的な構成を示す断面図
である。 １１・・・コンデンサ素子、１５・・・形状記憶合金、
＋５ａ・・・一方の端部、１５ｂ・・・他方の端部、１
６・・・低融点導電接合材、１７・・・陰極端子、１９
・・・モールド樹脂、２０・・・低温度溶融高分子材料
第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一方の端部が陰極端子に接続されて固定され、他方の端
   部がコンデンサ素子表面に低融点導電接合材で接続され
   、温度上昇時の変形によって前記他方の端部が前記コン
   デンサ素子から離反変位する形状記憶合金と、 前記形状記憶合金に関連して、少なくともこの形状記憶
   合金の変形方向側に配置した低温度溶融高分子材料とを
   備えたモールドチップタンタル固体電解コンデンサ。