(57)【要約】【課題】コンデンサ素子及び陰極リードとの接着強度が高く、コンデンサの熱ショックに対する耐久性に優れ、また、陰極リード上にコンデンサ素子を載置し接着させる工程において、リードフレームとコンデンサ素子との間に位置ずれが発生しない固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供。【解決手段】誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属１の表面に、順次、固体電解質３及び陰極導電層４を形成させたコンデンサ素子をリードフレームの陰極リード５に接着させるにあたり、陰極導電層４と陰極リード５とを少なくとも２点の接着面で接着させる。【選択図】    図１
2004311471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属上に、順次、固体電解質層及び陰極導電層を形成させてなるコンデンサ素子を、リードフレームに載置し、該素子の陰極導電層を導電性接着剤により陰極リードへ接着させ、また、陽極端子部を陽極リードへ接合させ、ついで外装樹脂で成形させてなる固体電解コンデンサにおいて、陰極導電層と陰極リードとが少なくとも２点の接着面で接着されてなることを特徴とする固体電解コンデンサ。
【請求項２】
弁作用金属が、アルミニウム箔であり、かつ、固体電解質層が、導電性高分子であることを特徴とする請求項１に記載の固体電解コンデンサ。
【請求項３】
表面に誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属上に、順次、固体電解質層及び陰極導電層を形成させてコンデンサ素子を得る工程、リードフレームの陰極リードに導電性接着剤を塗布した後、該リード上にコンデンサ素子を載置させて、コンデンサ素子をリードフレームに接着させる工程、陽極端子部をリードフレームの陽極リードに接合させる工程、外装樹脂で成形させる工程を包括する固体電解コンデンサの製造方法において、陰極リードに導電性接着剤を少なくとも２点塗布する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属上に、導電性高分子からなる固体電解質を形成させてなる固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム、タンタルなどの弁作用金属上に、固体電解質を形成させてなる固体電解コンデンサが知られている。
【０００３】
固体電解質として、高電気伝導度で、耐熱性に優れた導電性高分子を用いた固体電解コンデンサは、コンデンサの電気抵抗が小さく、また表面実装可能な優れた特性のコンデンサである。
【０００４】
以下、従来の固体電解コンデンサについて、図面を参照して説明する。
【０００５】
図１は、一般的な固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図であり、また、図２は従来の固体電解コンデンサの陰極接着部を示す概略平面図である。
【０００６】
エッチング処理を施した弁作用金属１の陽極端子部２以外の表面を、化成処理により誘電体酸化皮膜を形成させた後、順次、固体電解質層３、カーボン層及び銀層からなる陰極導電層４を形成させて、コンデンサ素子を得る。
【０００７】
ついで、リードフレームの陰極リード５に、銀ペースト等の導電性接着剤６を１点塗布した後、上記コンデンサ素子を該リード上に載置し、コンデンサ素子を陰極リードに接着させる。
【０００８】
図２は、陰極リード５のコンデンサ素子載置部９に、導電性接着剤６を１点塗布した状態を示し、該接着剤の塗布面が陰極接着部の接着面となる。
【０００９】
ついで、該素子の陽極端子部２を、リードフレームの陽極リード７にスポット溶接等の手法により接合させた後、エポキシ樹脂等の外装樹脂８により成形させて、図１に示す固体電解コンデンサを得る。
【００１０】
従来の固体電解コンデンサの陰極接着部は、陰極導電層４と陰極リード５とを導電性接着剤６により接着させるにあたり、図２に示すように１点の接着面で接着されていた（例えば特許文献１参照。）。
【００１１】
しかしながら、該コンデンサは、コンデンサ素子の陰極導電層４と陰極リード５との間の接着強度が低く、また、陰極接着部の接着面が１点の場合、一点あたりの接着面積が大きくなるため、熱ショックを受けて導電性接着剤中に含まれる樹脂が収縮−膨張を繰り返されることにより、接着面の一部が剥離し、等価直列抵抗（以下、「ＥＳＲ」と略記する。）が増大したり、または、完全に剥離し、オープン不良が発生するという解決すべき点が残されていた。
【００１２】
例えば、従来のコンデンサは、温度２７０℃に熱したハンダ浴に２０秒間浸漬するハンダ浸漬試験や、温度−５０℃で３０分間保持させた後、温度１０５℃で３０分間保持させるサイクルを２０回繰り返すヒートサイクル試験（温度急変試験）のような、過酷な条件下での熱ショックをともなう耐久性試験において、接着面の一部が剥離したり、あるいは、接着面が完全に剥離する場合があった。
【００１３】
さらに、陰極リード５上に塗布した導電性接着剤６の接着面が１点の場合、該リード上にコンデンサ素子を載置し接着させる工程において、該素子が該接着剤の塗布面を支点として回転方向に動きやすく、リードフレームとコンデンサ素子との間に位置ずれが発生し、製品の歩留まりが低下するするという解決すべき点が残されていた。
【００１４】
【特許文献１】
特開平９−２６６１３８号公報  （第３−６頁、第５図）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子及び陰極リードとの接着強度が高く、コンデンサの熱ショックに対する耐久性に優れ、また、該コンデンサの組立工程、特に陰極リード上にコンデンサ素子を載置し接着させる工程において、リードフレームとコンデンサ素子との間に位置ずれが発生しない固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、コンデンサ素子と陰極リードとを接着させるにあたり、導電性接着剤の接着面を複数設けることにより、上記課題を解決し得る固体電解コンデンサ及びその製造方法を見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属上に、順次、固体電解質層及び陰極導電層を形成させてなるコンデンサ素子を、リードフレームに載置し、該素子の陰極導電層を導電性接着剤により陰極リードへ接着させ、また、陽極端子部を陽極リードへ接合させ、ついで外装樹脂で成形させてなる固体電解コンデンサにおいて、陰極導電層と陰極リードとが少なくとも２点の接着面で接着されてなることを特徴とする固体電解コンデンサである。
【００１８】
また、本発明は、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた弁作用金属上に、順次、固体電解質層及び陰極導電層を形成させてコンデンサ素子を得る工程、リードフレームの陰極リードに導電性接着剤を塗布した後、該リード上にコンデンサ素子を載置させて、コンデンサ素子を陰極リードに接着させる工程、陽極端子部をリードフレームの陽極リードに接合させる工程、外装樹脂で成形させる工程を包括する固体電解コンデンサの製造方法において、陰極リードに導電性接着剤を少なくとも２点塗布する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。
【００１９】
本発明に用いられる弁作用金属としては、アルミニウム、タンタル、ニオブ、チタンなどの金属またはこれらの合金が用いられるが、以下、弁作用金属としてアルミニウムを用いた場合を例にとり、図１及び図３を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、例示した図面によりなんら限定されない。
【００２０】
図３は、本発明の固体電解コンデンサの陰極接着部を示す概略平面図である。
【００２１】
まず、エッチング処理を施したアルミニウム箔１の陽極端子部２を除いた表面に、化成処理により誘電体酸化皮膜を形成させた後、順次、固体電解質層３、カーボン及び銀層からなる陰極導電層４を形成させてコンデンサ素子を得る。
【００２２】
固体電解質層３としては、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフラン、ポリアセチレン、あるいは、ポリチオフェンまたはポリ（アルキルチオフェン）などのチオフェン誘導体ポリマーなどの導電性高分子、二酸化マンガンなどの導電性酸化物が用いられるが、静電容量、ＥＳＲなどのコンデンサ特性面から、導電性高分子であるポリピロールまたはチオフェン誘導体ポリマーが好ましい。該導電性高分子層を形成させる方法としては、化学重合法または電解重合法などの従来公知の方法が用いられる。また、陰極導電層４は、カーボンペースト及び銀ペーストを塗布、加熱、乾燥させることによって形成される。
【００２３】
ついで、リードフレームの陰極リード５に、銀ペースト等の導電性接着剤６を少なくとも２点塗布した後、上記コンデンサ素子を該リード上に載置し、コンデンサ素子を陰極リードに接着させる。
【００２４】
図３（ａ）は、陰極リード５のコンデンサ素子載置部９に、導電性接着剤６を２点塗布した状態を示し、該接着剤の塗布面が陰極接着部の接着面となる。
【００２５】
ついで、陽極端子部２をリードフレームの陽極リード７にスポット溶接などの手法で接合した後、外装樹脂８で成形し、その後、電圧を印加してエージングさせて、本発明の固体電解コンデンサを得る。
【００２６】
本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と陰極リードとを複数の接着面で接着させることにより、１点あたりの接着面積を小さくでき、熱ショックにより収縮−膨張が繰り返されても、剥離することがないので、長期間にわたりＥＳＲが上昇することなく、耐久性に優れている。
【００２７】
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、コンデンサ素子をリードフレームに載置し接着させる工程において、陰極リード上に導電性接着剤が複数塗布されており、コンデンサ素子が複数点で支持されているため、位置ずれが発生することなく、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を、実施例に基づき、図面を参照して説明する。実施例中「％」は「質量％」を示す。なお、本発明は、実施例によりなんら限定されない。
【００２９】
実施例１
図１において、弁作用金属１であるアルミニウム箔（縦５．０ｍｍ×横４．０ｍｍ、厚さ１５０μｍ）を、エッチング処理により表面を粗面化した後、陽極端子部２（縦１．０ｍｍ×横４．０ｍｍ）以外を、アジピン酸アンモニウム水溶液中、電圧１０Ｖで化成処理して、表面に誘電体酸化皮膜を形成させた。
【００３０】
ついで、上記箔を、ピロールモノマー３０％エタノール溶液中に浸漬させた後、支持電解質であるパラトルエンスルホン酸アンモニウム１５％及び酸化剤である過硫酸アンモニウム１５％水溶液中に浸漬、乾燥させる操作を３回繰り返して、誘電体酸化皮膜上に、化学重合ポリピロールの導電性高分子膜を形成させた。
【００３１】
ついで、該箔を、ステンレス容器中、ピロールモノマー０．４ｍｏｌ／ｌ及び支持電解質である１，７−ナフタレンスルホン酸テトラエチルアンモニウム０．４ｍｏｌ／ｌのアセトニトリル溶液中に浸漬し、先に形成した化学重合ポリピロール膜の一部に金ワイヤーを接触させて陽極とし、ステンレス容器を陰極として、電流０．３ｍＡで９０分間、電解重合させて、電解重合ポリピロールの導電性高分子膜を形成させて、化学重合ポリピロール及び電解重合ポリピロールからなる固体電解質層３を形成させた。
【００３２】
続いて、該素子に、カーボンペースト及び銀ペーストを塗布、加熱、乾燥させて陰極導電層４を形成し、コンデンサ素子を得た。
【００３３】
次に、図３（ａ）に示すように、厚さ０．１ｍｍの鉄合金（４２−アロイ）製リードフレームの陰極リード５のコンデンサ素子載置部９に、導電性接着剤６である銀ペースト（ナミックス（株）社製  Ｈ９４３０）を直径１．４ｍｍφの大きさに２点塗布し、ついで、先に得られたコンデンサ素子を自動搭載機により載置後、加熱、乾燥させて、陰極リード５に該素子を接着させた。上記導電性接着剤の塗布面すなわち接着面２点の合計面積は、約３．２ｍｍ２であり、該接着剤の合計塗布量は約２ｍｇである。
【００３４】
得られた素子について、コンデンサ素子及び陰極リードとの接着面の接着強度及び位置ずれ不良率を、以下に記載の方法で測定した。
【００３５】
接着強度の測定は、引張試験機（安井器械（株）製  ＢＴ−８０５）を用い、該装置の試験片固定部に、陰極リードを水平に固定し、コンデンサ素子のエッジ部に該装置の釣り針状測定治具を引っ掛けて、引っ張り荷重を測定し、得られた測定値を接着強度とした。コンデンサ素子５０個について接着強度を測定し、それらの値の平均値を算出した結果を表１に示す。
【００３６】
位置ずれ不良率は、測定顕微鏡を用いてコンデンサ素子を上方から観察し、コンデンサ素子面と、陰極リード面との回転方向の位置ずれ角度を測定し、位置ずれ角度が５度以上のものを不良とした。コンデンサ素子５０個について、位置ずれ角を測定し、位置ずれ不良率を求め、その結果を表１に示す。
【００３７】
実施例２〜４
実施例１において、陰極リード上に導電性接着剤である銀ペーストの塗布サイズ及び塗布数を変えた以外は実施例１と同様にして、次に示す実施例２〜４の各コンデンサ素子を作製した。
【００３８】
実施例２は、図３（ｂ）に示すように、導電性接着剤６を直径１．１ｍｍφの大きさに３点塗布し、同様に、実施例３は、直径１ｍｍφの大きさに４点塗布（図３（ｃ））、実施例４は、直径０．９ｍｍφの大きさに５点塗布（図３（ｄ））した。
【００３９】
なお、上記実施例２〜４における導電性接着剤の接着面の合計面積及び合計塗布量は、実施例１と同等となるように、それぞれ約３．２ｍｍ２及び約２ｍｇとした。
【００４０】
得られたコンデンサ素子を用いて、実施例１と同様にして、接着強度及び位置ずれ不良率を測定した。結果を表１に示す。
【００４１】
比較例１
実施例１において、図２に示すように、陰極リード上に導電性接着剤である銀ペーストを直径２．０ｍｍφの大きさに１点塗布した以外は実施例１と同様にして、コンデンサ素子を得た。
【００４２】
なお、導電性接着剤の接着面の合計面積及び合計塗布量は、実施例１と同等となるように、それぞれ約３．２ｍｍ２及び約２ｍｇとした。
【００４３】
得られたコンデンサ素子を用いて、実施例１と同様にして、接着強度及び位置ずれ不良率を測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
実施例５
実施例１と同様にして得られた陰極リード付コンデンサ素子の陽極端子部２に、陽極リード７をスポット溶接により接合させ、外装樹脂８であるエポキシ樹脂で成形し、エージングさせて、定格静電容量２２μＦ、定格電圧６．３Ｖの固体電解コンデンサを完成させた。なお、該コンデンサは、陰極接着部の接着面が２点である。
【００４５】
上記コンデンサ５０個を用いて、熱ショック試験すなわち温度２７０℃に熱したハンダ浴に２０秒間浸漬し、続いて、温度−５０℃で３０分間保持させた後、温度１０５℃で３０分間保持させるサイクルを２０回繰り返す試験を行った後、周波数１００ｋＨｚにおけるＥＳＲを測定し、平均値を求めた。熱ショック試験の前後のＥＳＲ測定値を表２に示す。
【００４６】
また、熱ショック試験後のコンデンサを分解し、陰極接着部の剥離状態を顕微鏡により観察した。陰極リードとコンデンサ素子が一部でも剥離が認められるものは剥離ありと判断し、５０個のサンプルについて観察し、それらの結果から剥離発生率を算出した。結果を表２に示す。
【００４７】
実施例６
実施例５において、実施例２で得られたコンデンサ素子を用いた以外は実施例５と同様にして、固体電解コンデンサを完成させた。なお、該コンデンサは、陰極接着部の接着面が３点である。
【００４８】
以下、実施例５と同様にして熱ショック試験を行い、ＥＳＲ及び剥離発生率を求めた。結果を表２に示す。
【００４９】
実施例７
実施例５において、実施例３で得られたコンデンサ素子を用いた以外は実施例５と同様にして、固体電解コンデンサを完成させた。なお、該コンデンサは、陰極接着部の接着面が４点である。
【００５０】
以下、実施例５と同様にして熱ショック試験を行い、ＥＳＲ及び剥離発生率を求めた。結果を表２に示す。
【００５１】
実施例８
実施例５において、実施例４で得られたコンデンサ素子を用いた以外は実施例５と同様にして、固体電解コンデンサを完成させた。なお、該コンデンサは、陰極接着部の接着面が５点である。
【００５２】
以下、実施例５と同様にして熱ショック試験を行い、ＥＳＲ及び剥離発生率を求めた。結果を表２に示す。
【００５３】
比較例２
実施例５において、比較例１で得られたコンデンサ素子を用いた以外は実施例５と同様にして、固体電解コンデンサを完成させた。なお、該コンデンサは、陰極接着部の接着面が１点である。
【００５４】
以下、実施例５と同様にして熱ショック試験を行い、ＥＳＲ及び剥離発生率を求めた。結果を表２に示す。
【００５５】
【表１】
2004311471.tif 000003
【００５６】
【表２】
2004311471.tif 000004
【００５７】
表１に示すように、コンデンサ素子と陰極リードの接着面数が１点である従来の比較例１では、接着強度が低く、また、陰極リード上にコンデンサ素子を載置し接着させる工程において、位置ずれ不良率が高いのに対して、接着面を複数点設けた本発明の実施例１〜４では、接着強度が高く、位置ずれ不良率が０であり、位置ずれが発生しない。
【００５８】
表２に示すように、陰極リードとコンデンサ素子の接着面数が１点である従来の固体電解コンデンサである比較例２は、熱ショック試験後にＥＳＲが大きく上昇し、また、コンデンサ素子の剥離発生率が高いのに対し、接着面を複数点設けた本発明の固体電解コンデンサである実施例５〜８では、熱ショック試験後においてもＥＳＲの上昇が小さく、また、剥離の発生が見られない。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子と陰極リードとを複数の接着面で接着させることにより、１点あたりの接着面積を小さくでき、熱ショックにより収縮−膨張が繰り返されても、剥離することがないので、長期間にわたりＥＳＲが上昇することなく、耐久性に優れている。
【００６０】
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法によれば、コンデンサ素子をリードフレームに載置し接着させる工程において、陰極リード上に導電性接着剤が複数塗布されており、コンデンサ素子が複数点で支持されているため、位置ずれが発生することなく、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な固体電解コンデンサの構成を示す概略断面図である。
【図２】従来の固体電解コンデンサの陰極接着部を示す概略平面図である。
【図３】本発明の固体電解コンデンサの陰極接着部を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１  弁作用金属
２  陽極端子部
３  固体電解質層
４    陰極導電層
５    陰極リード
６    導電性接着剤
７    陽極リード
８    外装樹脂
９  コンデンサ素子載置部
【図１】
2004311471.tif 000005
【図２】
2004311471.tif 000006
【図３】
2004311471.tif 000007