(57)【要約】 【課題】接続不良を低減し、優れた接続信頼性を低コストで得る固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】固体電解コンデンサの陽極リード線２と陽極接続端子４を導電接続する支持部材３のはんだ１０接続部分に、溶融はんだと接する導電接続部分の表面積を拡大し、余分な溶融はんだを逃がす空間となる凹部３ａを設ける。【選択図】図１
2018022790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極リード線が導出された弁作用金属からなる陽極部と、前記陽極部表面に設けられた前記弁作用金属の酸化物からなる誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた固体電解質層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子と、
絶縁層の一方の主面に陽極接続端子および陰極接続端子を、前記絶縁層の他方の主面に陽極実装端子および陰極実装端子を配し、前記陽極接続端子と前記陽極実装端子、および前記陰極接続端子と前記陰極実装端子を各々ビアホールで導電接続する端子基板を備え、
前記陽極リード線の少なくとも一部は導体からなる支持部材を介して前記陽極接続端子に導電接続され、前記陰極の少なくとも一部は前記陰極接続端子に導電接続され、
前記コンデンサ素子と、前記支持部材と、前記端子基板を、外装樹脂で一体化する固体電解コンデンサであって、
前記支持部材は、前記端子基板と対向する一端に凹部を有し、前記凹部と前記陽極接続端子ははんだにより導電接続されることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記はんだは、再溶融温度が３００℃以上の高温はんだである、請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
陽極リード線が導出された弁作用金属からなる陽極部と、前記弁作用金属の酸化物からなる誘電体層と、固体電解質層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子を用意し、
絶縁層の一方の主面に陽極接続端子および陰極接続端子と、前記絶縁層の他方の主面に陽極実装端子および陰極実装端子を配し、前記陽極接続端子と前記陽極実装端子、および前記陰極接続端子と前記陰極実装端子を各々ビアホールで導電接続する端子基板を用意し、
前記陽極リード線と前記陽極接続端子を、前記端子基板に対向する一端に凹部を有する導体からなる支持部材を介して、少なくとも一部が前記凹部の内側面に濡れ上がるようにはんだを用いて導電接続する工程と、
前記陰極の少なくとも一部を前記陰極接続端子に導電接続する工程と、
前記コンデンサ素子と、前記支持部材と、前記端子基板を、外装樹脂で一体化する工程とを含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解コンデンサに係り、特に基板実装面に接続端子を備える下面電極構造に好適な固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンタル、ニオブなどを弁作用金属とする固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れることから、ＣＰＵのデカップリング回路や電源回路などに広く用いられている。また、携帯型電子機器の普及に伴い、部品の表面実装に適した下面電極構造を有する固体電解コンデンサの需要が拡大している。
【０００３】
このような下面電極構造を有する固体電解コンデンサとして、特許文献１には、陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層が順次形成されたコンデンサ素子と、陰極端子と、陽極リードに接合された陽極端子を有し、コンデンサ素子と陽極リードに接合された陽極リード体を樹脂で外装し、陽極端子および陰極端子は同一の母材の金属板からなり、外装の後、切削加工にて溝を入れて金属板から陽極端子と陰極端子とが形成され、且つ製品の外形形状に形成された下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４９３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、このような下面電極構造の固体電解コンデンサでは、コンデンサ素子から導出した陽極リード線に接続された支持部材と陽極接続端子を、はんだを用いて接合する場合がある。
【０００６】
しかしながら、支持部材と陽極接続端子を接合する工程において、支持部材の端子基板に対向する面が平坦な構成であると、支持部材と端子基板の距離のばらつきによってその距離が大きくなった場合には支持部材に対するはんだの濡れ上がりが少なくなり、支持部材と端子基板の接続不良が発生する可能性がある。支持部材と端子基板の接続不良により強度が十分でない固体電解コンデンサは、電子機器に搭載された後で内部断線を生じる可能性があり、信頼性や耐久性を損なう原因となる。
【０００７】
溶融したはんだの支持部材への濡れ上がりを改善する方法としては、支持部材に金などの貴金属めっきを施すことが知られているが、貴金属めっき工程を追加することは、当然ながら製造コストの上昇を伴うという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の固体電解コンデンサは、陽極リード線が導出された弁作用金属からなる陽極部と、前記陽極部表面に設けられた前記弁作用金属の酸化物からなる誘電体層と、前記誘電体層上に設けられた固体電解質層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子と、絶縁層の一方の主面に陽極接続端子および陰極接続端子を、前記絶縁層の他方の主面に陽極実装端子および陰極実装端子を配し、前記陽極接続端子と前記陽極実装端子、および前記陰極接続端子と前記陰極実装端子を各々ビアホールで導電接続する端子基板を備え、前記陽極リード線の少なくとも一部は導体からなる支持部材を介して前記陽極接続端子に導電接続され、前記陰極の少なくとも一部は前記陰極接続端子に導電接続され、前記コンデンサ素子と、前記支持部材と、前記端子基板を、外装樹脂で一体化する固体電解コンデンサであって、前記支持部材は、前記端子基板と対向する一端に凹部を有し、前記凹部と前記陽極接続端子ははんだにより導電接続されることを特徴とする。
【０００９】
支持部材端部の凹部により、平坦な端部形状に比較して導電接続部分の表面積が拡大するため、接続強度を向上することができる。
【００１０】
また、凹部は余分な溶融はんだの逃げ場ともなるため、支持部材と端子基板間の距離のバラツキを吸収するとともに、誘電体被膜や陰極接続端子との絶縁距離を確保することにより、安定した導電接続が可能となる。
【００１１】
本発明の固体電解コンデンサは、前記はんだに再溶融温度が３００℃以上の高温はんだを用いることが好ましい。
【００１２】
再溶融温度が３００℃以上の高温はんだは、２００℃以上で一旦溶融し、冷却硬化後は３００℃以上に加熱しないと再溶融しない特性が有るため、外部基板へのリフロー実装時の加熱で、固体電解コンデンサ内部構成部材の接合部の再溶融を防ぐことができる。
【００１３】
また、本発明は、陽極リード線が導出された弁作用金属からなる陽極部と、前記弁作用金属の酸化物からなる誘電体層と、固体電解質層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子を用意し、絶縁層の一方の主面に陽極接続端子および陰極接続端子と、前記絶縁層の他方の主面に陽極実装端子および陰極実装端子を配し、前記陽極接続端子と前記陽極実装端子、および前記陰極接続端子と前記陰極実装端子を各々ビアホールで導電接続する端子基板を用意し、前記陽極リード線と前記陽極接続端子を、前記端子基板に対向する一端に凹部を有する導体からなる支持部材を介して、少なくとも一部が前記凹部の内側面に濡れ上がるようにはんだを用いて導電接続する工程と、前記陰極の少なくとも一部を前記陰極接続端子に導電接続する工程と、前記コンデンサ素子と、前記支持部材と、前記端子基板を、外装樹脂で一体化する工程とを含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、支持部材端部に設けた凹部により、溶融はんだと接する導電接続部分の表面積が拡大するため、接続強度を向上することができる。また、凹部は余分な溶融はんだを逃がす空間ともなるため、支持部材と端子基板間の距離のバラツキを吸収するとともに、誘電体被膜や陰極接続端子との絶縁距離を確保することに寄与し、安定した導電接続が可能となる。更に、貴金属めっきを用いる必要が無いため、製造コストの抑制が実現できる。従って、接続不良を低減し、優れた接続信頼性を低コストで得る固体電解コンデンサおよびその製造方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の固体電解コンデンサの断面図。
【図２】本発明の固体電解コンデンサの陽極リード線と支持部材の一例を示す模式図。
【図３】従来の固体電解コンデンサの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。 
【００１７】
図１は、本発明の固体電解コンデンサの断面図である。
【００１８】
固体電解コンデンサとしての公知技術を用いて、図1のように陽極リード線２が導出された弁作用金属からなる陽極部と、弁作用金属の酸化物からなる誘電体層と、固体電解質層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子１を作製する。即ち、陽極リード線２となるＴａ線のまわりに、Ｔａ粉末をプレス機で成型し、真空焼結炉で焼結後、Ｔａ粉末の表面を酸化させ、Ｔａ２Ｏ５被膜を形成する。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解してＭｎＯ２を形成し、続いてグラファイトおよびＡｇにより陰極層を形成して、コンデンサ素子１を得る。
【００１９】
なお、陰極層のＭｎＯ２に換えて、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性高分子を用いると、１つのコンデンサ素子として低ＥＳＲ（等価直列抵抗）を得るのが容易になる。また、弁作用金属として、Ｔａの他に、Ｎｂ、Ａｌ、Ｔｉなどを用いることができる。
【００２０】
コンデンサ素子１から導出した陽極リード線２に、導体片からなる支持部材３を抵抗溶接等の手段で接合し、支持部材３の端面を形状加工して凹部３ａを形成する。凹部３ａの形成は、陽極リード線２と接続する前の段階で予め加工しておいても良い。支持部材３の材質は、導電性や溶接性、加工性等の条件が適合すれば特に制限はないが、経済性を考慮すれば銅や銅合金、Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金（４２アロイ）等が好ましく、表面にはんだめっきが施されていればなお良い。
【００２１】
凹部３ａの形状は、溶融はんだと接する導電接続部分の表面積の拡大と、余分な溶融はんだを逃がす空間を備えていれば特に制限されない。最も加工が容易な形状は、図２に示すような、陽極接続端子４と接する部分に平坦部を残してＶ字形の溝を設けるものである。溝は多角形やＵ字形、階段状、波形等であっても良く、それらを複数設けても良い。溝形状であれば、平行に複数設けたり、十文字形に設けたりしても良い。また、溝形以外にも、支持部材３の端面に陽極リード線２に向かう深さ方向に半球形の窪みを設けたり、深穴を設けることもできる。
【００２２】
凹部３ａの形状加工の方法に、特に制限はない。加工が容易で低コストな方法は、硬質材料のオス型に支持部材３の端面を押し当て、端面の塑性変形により型の形状を転写することである。支持部材３の材質が硬い場合は、切削や放電加工を行っても良い。
【００２３】
次に、絶縁層１２の一方の面に陽極接続端子４と陰極接続端子６、他方の面に陽極実装端子５と陰極実装端子７を配し、陽極接続端子４と陽極実装端子５、および陰極接続端子６と陰極実装端子７を各々ビアホール８で導電接続する端子基板１３を作製する。それぞれの材質は適宜選定すれば良いが、絶縁層としてはガラス含有エポキシ樹脂が、各端子は銅が一般的に用いられる。
【００２４】
陽極接続端子４にペースト状のはんだ（溶融後に１０となる）を塗布し、端子基板１３の陰極接続端子６に導電性接着剤１１を塗布する。ペースト状のはんだの上に凹部３ａを対向させた支持部材３を配し、導電性接着剤１１の上にコンデンサ素子１を配し、加熱することではんだ１０の溶融と導電性接着剤１１の硬化を行う。加熱方法は、オーブン等で全体を熱しても良いが、はんだや導電性接着剤が配された所望の領域のみを高温に加熱することが可能な、レーザ光照射による方法が好ましい。
【００２５】
使用するはんだは固体電解コンデンサの耐熱温度等により適宜選定すれば良いが、製品の耐熱性を高めるためには、所謂高温はんだを用いることが好ましい。高温はんだは、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕを含み、再溶融温度が３００℃以上であり、２００℃以上で一旦溶融した後、冷却硬化すれば３００℃以上に加熱しないと再溶融しない。
【００２６】
その後、端子基板１３上でコンデンサ素子１を覆うように外装樹脂９でモールドする。外装樹脂９としては、トランスファーモールドに適した熱硬化性のエポキシ樹脂や液晶ポリマー等を用いることが好ましい。
【００２７】
外装樹脂９のモールド後、端子基板１３と外装樹脂９を所定の寸法に切断することで、本発明の固体電解コンデンサが得られる。
【実施例】
【００２８】
（実施例）
本発明の実施例として、図１に示す構成の固体電解コンデンサを作製した。
【００２９】
既知の方法により、コンデンサ素子１を用意した。弁作用金属はＴａを用いた。
【００３０】
コンデンサ素子１から導出した陽極リード線２に、長さ０．９０ｍｍ×幅０．２５ｍｍ×厚さ０．１５ｍｍのＦｅ−４２％Ｎｉ合金からなる支持部材３を抵抗溶接により接合した後、支持部材３の端面を形状加工して凹部３ａを形成した。凹部３ａの形状は、陽極接続端子４と接する部分に平坦部を残した底辺０．１０ｍｍ、高さ０．０７ｍｍのＶ字形の溝とし、支持部材３の端面を金型にプレスして形状を転写した。
【００３１】
ガラス含有エポキシ樹脂からなる絶縁層１２の一方の面に、陽極接続端子４と陰極接続端子６、他方の面に陽極実装端子５と陰極実装端子７を設け、陽極接続端子４と陽極実装端子５、および陰極接続端子６と陰極実装端子７を導電接続するため、各々ビアホール８を形成して銅めっきを行い、端子基板１３を作製した。
【００３２】
陽極接続端子４上にペースト状の高温はんだを塗布し、陰極接続端子６上にＡｇを含む導電性接着剤１１を塗布し、各々支持部材３とコンデンサ素子１を配置した後、接続部分にレーザ光を照射して高温はんだを溶融し、支持部材３と陽極接続端子４とを接続するとともに、導電性接着剤１１を硬化させてコンデンサ素子１と陰極接続端子６を接続した。
【００３３】
外装樹脂９としてエポキシ樹脂を用いて、トランスファーモールドにより熱成型して外装を行い、ダイシングソーにより外側面となる四面を切断して、固体電解コンデンサを得た。
【００３４】
（比較例）
比較例として、図３に示す従来構成の固体電解コンデンサを作製した。
【００３５】
実施例との相違は、支持部材３の陽極接続端子４と対向する端面を、平坦な形状としたことである。その他の構成は、実施例と同じであった。
【００３６】
実施例と比較例の固体電解コンデンサを各々１０００個作製した場合の、陽極の接続不良率を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2018022790.tif 000003
【００３８】
表１に示すように、従来構成の比較例よりも、本発明の実施例は、簡便な構成で陽極の接続不良率を低下させることが可能となった。
【００３９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の変更や修正が可能である。すなわち、当業者であればなし得るであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００４０】
１      コンデンサ素子
２      陽極リード線
３      支持部材
３ａ    凹部
４      陽極接続端子
５      陽極実装端子
６      陰極接続端子
７      陰極実装端子
８      ビアホール
９      外装樹脂
１０    はんだ
１１    導電性接着剤
１２    絶縁層
１３    端子基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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