JPH0594927A - チツプ状固体電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐湿性の良好なチップ状固体電解コンデン
サ。 【構成】 表面に平均径が０．１〜１０μｍの均一に分
散したボイドを有する半田光沢メッキが施されたリード
フレームを用いたチップ状固体電解コンデンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐湿性能の良好なチッ
プ状固体電解コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来チップ状固体電解コンデンサは、図
１乃至図２に示すように表面に誘電体酸化皮膜層２を有
するアルミニウム、タンタル、ニオブ等の弁作用金属１
の表面に陽極部となる一部を除いて半導体層３および導
電体層４を順次積層した固体電解コンデンサ素子５を形
成し、次いでこのコンデンサ素子５をリードフレーム６
に接続するが、リードフレーム６の２ケ所の凸部６ａ，
６ｂを間隔をおいて対向させ、それぞれの凸部６ａ，６
ｂに前記コンデンサ素子２の陽極部７と導電体層部８を
載置し、前者は熔接９などで、後者は銀ペースト等の導
電材１０でリードフレーム６の凸部６ａ，６ｂに電気
的、かつ機械的に接続した後、外装樹脂１１で封止し
て、チップ状固体電解コンデンサ１２が構成されてい
る。

【０００３】これら外装樹脂１１で封止されたコンデン
サ１２は優れた耐湿性が要求されるが、耐湿テストを行
なうと、時間とともに容量が増大し、ｔａｎδおよびＬ
Ｃ値の上昇を招いている。

【０００４】このような性能の劣化は、コンデンサ素子
５内部にリードフレームを伝わって水分が侵入するため
と考えられる。

【０００５】これを防ぐために、コンデンサ素子に外装
を施すのに先立って、コンデンサ全体を耐水性の絶縁樹
脂で覆うことが試みられているが、この方法は工程を増
加させるばかりでなく、体積が増加し、材料もコストア
ップする不都合がある。

【０００６】また、外部リード端子がリードフレームの
場合、コンデンサ素子をリードフレームの２ケ所の互い
に向きあった凸部６ａ，６ｂに接続した後にコンデンサ
素子５全体を絶縁樹脂で覆うと、リードフレーム６自身
も絶縁化されてしまう欠点もあった。

【０００７】さらに、リードフレームにコンデンサ素子
を接続する前にコンデンサ素子を絶縁樹脂で覆うと、リ
ードフレームへの電気的な接続が困難となる問題もあっ
た。

【０００８】上記の問題を解決するため、本出願人は先
に下記（ｉ）〜（iv）の固体電解コンデンサ或いはその
製造方法を提案した。

【０００９】（ｉ）弁作用を有する陽極基体の表面に誘
電体酸化皮膜層が形成された陽極基体に陽極部を設け、
この陽極部を除いた前記陽極基体の表面に半導体層及び
導電体層を順次形成した固体電解コンデンサ素子の陰極
と陽極とにそれぞれ外部リード端子が接続され外装樹脂
で封口した固体電解コンデンサにおいて、陰極外部リー
ド端子の前記外装樹脂中に埋設された部位に凹部を有す
る固体電解コンデンサ（特願平２−３２４４００号）。

【００１０】（ii）弁作用を有し表面に誘電体酸化皮膜
層が形成された陽極基体に陽極部を設け、この陽極部を
除いた前記陽極基体の表面に半導体層、その上に導電体
層を順次形成してコンデンサ素子とし、次いでリードフ
レームの陰極リード引出し部と陽極リード引出し部とに
それぞれ前記コンデンサ素子の導電体層部と陽極部とを
接続し外装樹脂で封止成形して固体電解コンデンサを製
造するに際し、前記陰極リード引出し部の外部引出し方
向と交差し外部引出し側の前記導電体層部の端部を残し
て、前記陰極リード引出し部に前記導電体層部を導電材
により接続するチップ状固体電解コンデンサの製造方法
（特願平３−１５５３９２号）。

【００１１】(iii) 表面に誘電体酸化皮膜層を有する弁
作用金属箔の一辺の端部に絶縁性樹脂を塗布して硬化
し、この絶縁性樹脂を含んで所定の部位の前記誘電体酸
化皮膜層上に半導体層、その上に導電体層を順次形成し
て導電体層部とし、前記導電体層が形成されていない前
記弁作用金属箔を陽極部とし、しかる後、リードフレー
ムの陰極リード引出し部の引出し方向が前記絶縁性樹脂
を塗布した弁作用金属箔の一辺と交差するように前記導
電体層部を前記陰極リード引出し部に接続し、リードフ
レームの陽極リード引出し部を前記陽極部に接続した
後、外装樹脂で封止成形したチップ状固体電解コンデン
サの製造方法（特願平３−１５５３９３号）。

【００１２】（iv）弁作用を有し表面に誘電体酸化皮膜
層が形成された陽極基体の一部を陽極部とし、残部に半
導体層、その上に導電体層を順次形成してコンデンサ素
子とし、次いでリードフレームの陰極リード引出し部と
陽極リード引出し部とにそれぞれ前記コンデンサ素子の
導電体層部と陽極部を接続して、外装樹脂で封止成形し
て固体電解コンデンサを製造するに際し、前記コンデン
サ素子が載置していない前記陰極リード引出し部上に位
置し、この陰極リード引出し部の外部引出し方向と交差
し外装樹脂により被覆される部位に帯状の熱硬化性樹脂
層を設けたリードフレームを用いる固体電解コンデンサ
の製造方法。（特願平）

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記（ｉ）
〜（iv）の提案は、いずれもリードフレームの凸部６ｂ
を伝わって水分が侵入するのを相当程度防止することが
できるが、さらに耐湿性のよいことが望まれていた。

【００１４】本発明者らは、耐湿性のさらに優れたチッ
プ状固体電解コンデンサを得べく鋭意検討した結果、特
殊な表面処理を施したリードフレームを用いることによ
って、耐湿性が大きく改善されることを発見した。

【００１５】本発明は上記の発見に基づいてなされたも
ので、耐湿性の極めて優れたチップ状固体電解コンデン
サを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るチップ状固
体電解コンデンサにおいては、弁作用を有し、表面に誘
電体酸化皮膜層が形成された陽極基体の一部を陽極部と
し、前記陽極基体の残部に半導体層、その上に導電体層
が形成され、前記陽極部と導電体層部とが、表面に平均
径０．１〜１０μｍの多数のボイドを有する半田光沢メ
ッキが施されたリードフレームの陽極リード引出し部
と、陰極リード引出し部とにそれぞれ載置して接続され
外装樹脂で封口されていることを問題解決の手段とし
た。

【００１７】上記の手段は、リードフレームの表面処理
によって行なわれているので、この表面処理したリード
フレームを、前記（ｉ）〜（iv）の提案に用いることに
よって、耐湿性をさらに向上させることができる。

【００１８】以下本発明について説明する。本発明にお
いてチップ状固体電解コンデンサ（以下コンデンサとい
う）の陽極として用いられる弁作用を有する陽極基体と
しては、例えばアルミニウム、タンタル、およびこれら
を基質とする合金等、弁作用を有する金属がいずれも使
用できる。そして陽極基体の形状としては、アルミニウ
ムの箔や板状、棒状のタンタル焼結体がある。

【００１９】陽極基体の表面に設ける誘電体酸化皮膜層
は、弁作用金属の表面上に設けられた他の誘電体酸化物
の層であってもよいが、特に弁作用金属自体の酸化物か
らなる層であることが好ましい。

【００２０】いずれの場合にも酸化物層を設ける方法と
しては、電解液を用いた陽極化成法など従来公知の方法
を用いることができる。

【００２１】次に誘電体酸化皮膜層上に半導体層を形成
させるが、誘電体酸化皮膜層まで形成した部位の一部を
陽極部７として設けるか、またはこの部位の一部に陽極
リードを接続して陽極部としておく。そして、導電体層
部８は、これらの陽極部７とした部位を除いて誘電体酸
化皮膜層２上に半導体層３さらにその上に導電体層４を
積層して形成する。

【００２２】誘電体酸化皮膜層上に設けられる半導体層
の種類には特に制限は無く、従来公知の半導体層が使用
できるが、とりわけ本願出願人の出願による二酸化鉛、
または二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層（特開昭６２
−２５６４２３号公報、特開昭６３−５１６２１号公
報）が、作製したコンデンサの高周波性能が良好なため
に好ましい。

【００２３】また酸化剤と有機酸を用いて気相重合によ
ってポリアニリン、ポリピロール等の電導性高分子化合
物を半導体層として形成させる方法（特開昭６２−４７
１０９号公報）や、タリウムイオンおよび過硫酸イオン
を含んだ反応母液から化学的に酸化第２タリウムを半導
体層として析出させる方法（特開昭６２−３８７１５号
公報）もその一例である。

【００２４】このような半導体層上には、例えばカーボ
ンペーストおよび／または銀ペースト等の従来公知の導
電ペーストを積層して導電体層が形成される。

【００２５】また、前記導電体層まで形成された固体電
解コンデンサ素子（以下コンデンサ素子という）を載置
するリードフレームは、半田光沢メッキを有するリード
フレームであって、表面に平均径が０．１〜１０μｍの
多数のボイドを有するリードフレームであることが肝要
である。

【００２６】該リードフレームの材質としては鉄−ニッ
ケル合金、銅、青銅等があげられるがこれらに限定され
ず従来公知のものが採用できる。

【００２７】前記リードフレームに半田光沢メッキを施
す手法としては、たとえば、アミンアルデヒド化合物等
の光沢剤を有する鉛イオンと錫イオンを含んだＢＦ₄ 塩
液、スルホン酸塩液中でリードフレームを電解すること
によって得られる。

【００２８】また半田光沢メッキされたリードフレーム
の表面に、平均径が０．１〜１０μｍの多数のボイドを
形成するには、例えば１６０℃以上の温度に保持された
炉中に半田光沢メッキされたリードフレームを放置する
ことによって行なわれる。その場合、半田メッキ表面の
酸化劣化を防ぐためアルゴン、窒素などの不活性ガスを
炉内に通してもよい。

【００２９】炉の温度が１６０℃未満では、所定範囲の
径のボイドを得ることが困難となる。ボイドの大きさが
０．１μｍ未満或いは１０μｍを超えるものが過半数で
あると、作製したコンデンサの耐湿性がよくならない。

【００３０】上記炉によって１６０℃以上の温度で加熱
処理すると、ボイドは数１０ケ／ｍｍ² のほぼ均一の密
度に分散して発生し、保持する温度が高い程、また加熱
が長い程平均径が大きくなる。またボイドの深さはメッ
キの厚みより浅いものである。

【００３１】このように表面処理されたリードフレーム
を用いてコンデンサを作製するには、図１乃至図３に示
す従来のものと同様にしてつくられる。すなわち、表面
処理されたドリームフレーム６′の２ケ所の互いに向き
あった凸部６ａ，６ｂに、コンデンサ素子５の陽極部７
と導電体層部８をそれぞれ載置し、前者は、熔接等で後
者は銀ペースト等の導電材１０でリードフレーム６′の
凸部６ａ，６ｂに電気的かつ機械的に接続した後、エポ
キシ樹脂等の外装樹脂によりトランスファー成形機など
で封止成形を行った後、リードフレームの凸部をコンデ
ンサ素子の近辺で切断してコンデンサとする。

【００３２】

【作用】コンデンサのリードフレームを半田光沢メッキ
処理し、さらに表面に平均径が０．１〜１０μｍの均一
に分散した多数のボイドを有するリードフレームを使用
することにより、耐湿テスト時にリードフレームの凸部
６ｂから水分が進入しても、前記ボイドに水分がトラッ
プされ、コンデンサ素子内部になかなか到達しないた
め、耐湿性がよくなるものと見られる。

【００３３】

【実施例】以下、実施例および比較例を示して本発明を
説明する。

【００３４】実施例１〜３，比較例１〜３ りん酸とりん酸アンモニウム水溶液中で化成処理して表
面に誘電体酸化皮膜層を形成した３０μＦ／ｃｍ² のア
ルミニウムエッチング箔（以下、化成箔と称する。）の
小片５×３ｍｍを、酢酸鉛三水和物２．４モル／ｌの水
溶液と過硫酸アンモニウム４．０モル／ｌ水溶液の混合
液に、小片の３×３ｍｍ部分が浸漬するように漬け６０
℃で２０分放置し、二酸化鉛と硫酸鉛からなる半導体層
を形成した。

【００３５】このような操作を３回行なった後、半導体
層上にカーボンペーストおよび銀ペーストを順に積層し
て導電体層を形成した。

【００３６】一方別に用意した厚さ０．１ｍｍの鉄−ニ
ッケル合金のリードフレームを、錫イオンおよび鉛イオ
ンを含んだＢＦ₄ 塩、光沢剤として石原薬品株製のＵＴ
Ｂ１，２，補強剤としてホルムアルデヒドを加えたメッ
キ液に浸漬し電解して厚さ約４μｍの半田光沢メッキを
表面に形成した。

【００３７】この半田光沢メッキを施したリードフレー
ムを炉の温度および放置時間を種々変えて処理しボイド
を形成した。このリードフレームにコンデンサ素子の陽
極部、導電体層形成部を、前者は熔接で、後者は銀ペー
ストで接続した後、エポキシ樹脂をトランスファー成形
してコンデンサを作製した。

【００３８】実施例４〜６，比較例４〜６ 半導体層を形成するに当り、酢酸鉛三水和物２．０モル
／ｌ水溶液に化成箔を浸漬して、別途用意した白金陰極
との間で電気化学的に形成した二酸化鉛にした以外は実
施例１〜３，比較例１〜３と同様にしてコンデンサをそ
れぞれ作製した。

【００３９】実施例１〜６，比較例１〜６におけるコン
デンサの熱処理条件、ボイド径を表１に、また作製直後
のコンデンサの容量、ｔａｎδおよび８５℃，８５％Ｒ
Ｈ中で５００時間放置した耐湿試験後のｔａｎδを表２
に一括して示した。なお、全数値はｎ＝２０点の平均値
である。又、ボイドの平均径は、リードフレーム表面の
ＳＥＭ観察から得た数値である。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】前記表面に平均径０．１〜１０μｍの多数
のボイドを有する半田光沢メッキが施されたリードフレ
ームは、これを用いて形成したコンデンサの耐湿性を高
めることが出来るが、さらに本願出願人が先に提案し
た、前記（ｉ）〜（iv）におけるコンデンサに用いると
さらに耐湿性を優れたものとすることが出来る。

【００４３】実施例７〔表面処理したリードフレームを
（ｉ）に利用〕 リードフレーム６′の陰極リード端子の外装樹脂中に埋
設された部分に、図４に示すように一辺の幅が０．４ｍ
ｍの三角形状の凹部２１を形成した以外は実施例１と同
じにしてチップ状固体電解コンデンサを得た。

【００４４】実施例８〔表面処理したリードフレームを
（ii）に利用〕 図５に示すように、表面処理したリードフレーム６′に
コンデンサ素子５の陽極部７、導電体層部８をそれぞれ
前者は熔接で後者は銀ペース（導電材）１０で接続する
場合、上記導電体層部の端部のうち０．５ｍｍの寸法部
位２２を除いて銀ペーストでリードフレームに接続した
以外は実施例１と同じにしてチップ状固体電解コンデン
サを得た。

【００４５】実施例９〔表面処理したリードフレームを
(iii）に利用〕 図６、図７に示すように化成箔の小片５×３ｍｍ２３の
一端３×０．２ｍｍ部分２３ａを旭硝子製フッ素樹脂Ｌ
Ｆ２００溶液に浸漬し、１５０℃で乾燥硬化させた後、
このフッ素樹脂に浸漬して硬化させた部分２３ａを含ん
で、３×３ｍｍに半導体層、導電体層を形成した以外は
実施例１と同じにしてチップ状固体電解コンデンサを得
た。

【００４６】実施例１０〔表面処理したリードフレーム
を（iv）に利用〕 図８に示すように、コンデンサ素子が載置されていな
い、陰極リード引出し部上に位置し、この陰極リード引
出し部の外部引出し方向と交差し、外装樹脂により被覆
される部位にエポキシ樹脂で幅１ｍｍ高で０．５〜１ｍ
ｍの樹脂層をデスペンサーで形成し、これを１７５℃で
５時間かけて硬化した帯状の樹脂層２４を有するリード
フレームに接続した以外は実施例１と同じにしてチップ
状固体電解コンデンサを得た。

【００４７】実施例７〜１０で得られたコンデンサの耐
湿試験前の容量、ｔａｎδ、および８５℃，８５％ＲＨ
の条件に５００時間放置した耐湿試験直後のｔａｎδを
一括して表３に示した。

【００４８】

【表３】

【００４９】表３より明らかなように、本願出願人の先
に提案したコンデンサに本願特定発明で用いたリードフ
レームを併用することにより、耐湿性はさらに向上す
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコンデン
サに使用されるリードフレームは半田光沢メッキによっ
て表面処理されたリードフレームで、表面に０．１〜１
０μｍの均一分布された多数のボイドを有しているの
で、これがトラップ化するためか、耐湿性が極めて良好
である。

【００５１】さらに、表面処理されたリードフレームに
よるため、従来の方法にこのリードフレームを使用すれ
ば、それぞれ併用することができるので、加算された効
果が発揮され、耐湿性は大幅に向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】リードフレームの凸部にコンデンサ素子を載置
した平面図である。

【図２】コンデンサの縦断面図である。

【図３】図２の簡略化した図である。

【図４】実施例７のコンデンサの一例を示す図３相当図
である。

【図５】実施例８のコンデンサの一例を示す図３相当図
である。

【図６】実施例９の一辺の端部に樹脂を塗布した弁作用
金属箔の平面図である。

【図７】実施例９のコンデンサの一例を示す図３相当図
である。

【図８】実施例１０のコンデンサの一例を示す図３相当
図である。

【符号の説明】

１ 弁作用金属 ２ 誘電体酸化皮膜層 ３ 半導体層 ４ 導電体層 ５ 固体電解コンデンサ素子（コンデンサ素子） ６ リードフレーム ６′ 表面処理されたドリームフレーム ６ａ，６ｂ リードフレームの凸部（凸部） ７ 陽極部 ８ 導電体層部 ９ 熔接 １０ 導電材 １１ 外装樹脂 １２ チップ状固体電解コンデンサ（コンデンサ） ２１ 凹部 ２２ ０．５ｍｍの寸法部位 ２３ 化成箔の小片５×３ｍｍ ２３ａ フッ素樹脂に浸漬して硬化させた部分 ２４ 帯状の樹脂層

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【手続補正書】

【提出日】平成３年９月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図８】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁作用を有し、表面に誘電体酸化皮膜層
   が形成された陽極基体の一部を陽極部とし、前記陽極基
   体の残部に半導体層、その上に導電体層が形成され、前
   記陽極部と導電体層部とが、表面に平均径０．１〜１０
   μｍの均一分布した多数のボイドを有する半田光沢メッ
   キが施されたリードフレームの陽極リード引出し部と、
   陰極リード引出し部とにそれぞれ載置して接続され、外
   装樹脂で封口されていることを特徴とするチップ状固体
   電解コンデンサ。
2. 【請求項２】 リードフレームの陰極リード引出し部
   に、導電体層部が載置して接続されており、この導電体
   層部から離れた外部引出方向のリードフレームの部分
   に、外部引出方向と交差して凹部が形成され、この凹部
   を含んで外装樹脂で封口されている請求項１記載のチッ
   プ状固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】 リードフレームの陰極リード引出し部の
   外部引出し方向と交差し、外部引出し側の導電体層部の
   端部を残して、前記陰極リード引出し部に前記導電体層
   部を導電材により接続した請求項１記載のチップ状固体
   電解コンデンサ。
4. 【請求項４】 表面に誘電体酸化皮膜層を有する弁作用
   金属箔の一辺の端部に絶縁性樹脂層が設けられており、
   この絶縁性樹脂層を含んで所定の部位の前記誘電体酸化
   皮膜上に半導体層、その上に導電体層を順次積層して導
   電体層部が形成されており、リードフレームの陰極リー
   ド引出し部の引出方向が前記絶縁性樹脂層を形成した弁
   作用金属箔の一辺と交差するように前記導電体層部を前
   記陰極リード引出し部に接続している請求項１記載のチ
   ップ状固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】 リードフレームの陰極リード引出し部に
   導電体層部が載置して接続されており、この導電体層部
   から離れた外部引出し方向の前記リードフレーム上に、
   外部引出し方向と交差して帯状の熱硬化性樹脂層が設け
   られており、この熱硬化樹脂層を含んで外装樹脂で封口
   した請求項１記載のチップ状固体電解コンデンサ。