(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁作用金属の焼結体の一壁面から該焼結体内に陽極リードの一端部が埋め込まれて形成される陽極および前記焼結体の側壁に形成される陰極を有するコンデンサ素子と、前記陽極リードが一端部に溶接される第１の外部リードと、前記陰極がヒューズを介して一端部に電気的に接続される第２の外部リードと、前記コンデンサ素子の周囲および前記第１および第２の外部リードとの接続部を被覆するパッケージとからなり、前記第１および第２の外部リードの他端部が前記パッケージの底面側に折り曲げられると共に、前記第２の外部リードの他端部で前記パッケージに面する側に耐熱性の絶縁性樹脂を塗布して硬化させることにより形成される絶縁性被膜が設けられてなる固体電解コンデンサ。
【請求項２】
前記耐熱性の絶縁性樹脂が、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、およびアクリル樹脂のいずれかである請求項１記載の固体電解コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンタル粉末などの弁作用金属の焼結体を、ヒューズを介して外部リードと接続し、パッケージ内に内蔵する固体電解コンデンサに関する。さらに詳しくは、パッケージから導出される外部リードをパッケージの底面側に折り曲げてフォーミングする構造の固体電解コンデンサにおいて、コンデンサ素子の角部がパッケージから露出してもヒューズが機能しなくなることのない構造の固体電解コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固体電解コンデンサは、図３に示されるように、コンデンサ素子１の陽極リード１１が第１の外部リード２と抵抗溶接などにより電気的に接続され、コンデンサ素子１の側壁に形成される陰極１２がヒューズ４を介して、第２の外部リード３とそれぞれ電気的に接続され、その周囲が樹脂によりモールド成形されて樹脂製パッケージ５で被覆されることにより形成されている。第１および第２の外部リード２、３は、モールドにより樹脂製パッケージ５が形成された後にリードフレームから切断されて分離され、フォーミングされることにより、図３に示される構造に形成されている。
【０００３】
コンデンサ素子１の陽極リード１１と外部リード２との抵抗溶接は、コンデンサ素子１を保持した状態で溶接されるが、非常に細いタンタルワイヤなどを溶接するため、図３に誇張して示されるように、傾きが生じる。このようなコンデンサ素子１の溶接による傾きは、溶接を注意深く行ってもなくすることがない。
【０００４】
一方、近年の電子部品の軽薄短小化に伴い、固体電解コンデンサでも非常にパッケージの小さいものが要求される反面、特性的には、大容量でリーク電流が小さいなどの高特性の固体電解コンデンサが要求されている。固体電解コンデンサの容量を大きくしたり、特性を向上させるためには、コンデンサ素子１の体積をできるだけ大きくする必要があるが、前述のようにパッケージ５の外形はできるだけ小さくすることが要求されており、コンデンサ素子１の下におけるパッケージ５の肉厚Ａは、０.０１〜０.２ｍｍ程度しかなく、僅かの傾きでもコンデンサ素子１がパッケージから露出しやすい。とくにコンデンサ素子１の長さ（図の左右の方向）を長くすると、僅かの傾きでもその端の角部が露出しやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、コンデンサ素子は、その陽極リードの溶接により傾きが生じやすいが、その傾きによりその角部などが樹脂製パッケージ５からはみ出ると、外観的にはそれほど目立たなくても、コンデンサ素子の露出する角部と第２の外部リード３とが接触し、ヒューズ４が機能しなくなるという問題がある。一方、前述のように、大容量化の要求に伴ないコンデンサ素子の体積を大きくすることも要求され、歩留りが低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、小さなパッケージに大きなコンデンサ素子を内蔵しながら、歩留りを向上してコストダウンを図り、さらにヒューズの機能も維持した高性能な固体電解コンデンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による固体電解コンデンサは、弁作用金属の焼結体の一壁面から該焼結体内に陽極リードの一端部が埋め込まれて形成される陽極および前記焼結体の側壁に形成される陰極を有するコンデンサ素子と、前記陽極リードが一端部に溶接される第１の外部リードと、前記陰極がヒューズを介して一端部に電気的に接続される第２の外部リードと、前記コンデンサ素子の周囲および前記第１および第２の外部リードとの接続部を被覆するパッケージとからなり、前記第１および第２の外部リードの他端部が前記パッケージの底面側に折り曲げられると共に、前記第２の外部リードの他端部で前記パッケージに面する側に耐熱性の絶縁性樹脂を塗布して硬化させることにより形成される絶縁性被膜が設けられている。
【０００８】
この構造にすることにより、コンデンサ素子の角部などがパッケージから露出しても、直接外部リードと接触することがなく、ヒューズ機能を害することがない。その結果、コンデンサ素子の体積を充分に大きくすることができ、同じパッケージの大きさで容量を大きくしたり、粉末粒子を粗くしてリーク電流を減らすことにより電気的特性を改良するか、または同じ電気的特性を維持してパッケージの外形を小さくすることができる。
【０００９】
前記耐熱性の絶縁性樹脂は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、およびアクリル樹脂のいずれかを用いることができる。この絶縁性樹脂により形成されれば、少ない量の絶縁被膜により確実にコンデンサ素子の陰極との接触を避けることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の固体電解コンデンサについて説明をする。本発明の固体電解コンデンサは、図１にその一実施形態である断面説明図が示されるように、弁作用金属の焼結体の一壁面からその焼結体内に陽極リード１１の一端部が埋め込まれて形成される陽極および焼結体の側壁に形成される陰極１２を有するようにコンデンサ素子１が形成されている。そして、陽極リード１１の他端部が第１の外部リード２の一端部に抵抗溶接などにより接続され、陰極１２はヒューズ４を介して第２の外部リード３の一端部に電気的に接続されている。そして、コンデンサ素子１の周囲および第１および第２の外部リード２、３との接続部がパッケージ５により被覆されている。第１および第２の外部リード２、３の他端部はパッケージ５の底面側に折り曲げられてフォーミングされているが、本発明では、第２の外部リード３の他端部側とパッケージ５の底面との間に絶縁性被膜６が介在されていることに特徴がある。
【００１２】
図１に示される例では、第２の外部リード３の、フォーミングによりパッケージ５に面する側に、たとえば耐熱性のポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの耐熱性の絶縁性樹脂を塗布して硬化させることにより、絶縁性被膜６が形成されている。耐熱性の樹脂を用いるのは、このコンデンサを回路基板などに実装する場合、回路基板の接続部にハンダペーストなどを塗布してコンデンサを載置し、リフロー炉などでハンダが溶融する温度２００〜２６０℃程度に上昇させるため、その温度に絶え得るようにするためである。
【００１３】
この絶縁性被膜６は、たとえばモールド成形により樹脂製のパッケージ５を形成し、リードフレームから第１および第２の外部リード２、３を切り離した後、その端部側をハンダ層内に浸漬してハンダメッキを行い、ついで、裏面側（フォーミングしたときのパッケージ５と対向する面）に、ディスペンサまたは印刷などによりポリイミドなどを塗布して、１５０〜２５０℃程度に昇温することにより、数十μｍ程度の厚さに形成される。この絶縁性被膜６は、余り厚すぎるとフォーミングしたときにパッケージ５の底面より、リードがはみ出して実装の際に安定して回路基板などの上に載置することができず、一方、絶縁性被膜６は、電気的絶縁を維持することができればよく、３０〜１００μｍ程度の厚さ設けられれば充分である。また、外部リード３のパッケージ５と対向する面と反対面は、回路基板などにハンダ付けされるため、絶縁性被膜６が付着しないようにする。この絶縁性被膜６はリードフレームの状態で予め形成されていてもよい。
【００１４】
前述の例は、第２の外部リード３の内側に絶縁性皮膜６を形成したが、この絶縁性被膜６は、コンデンサ素子の角部などがパッケージからはみ出て第２の外部リード３と直接電気的に接触するのを避けるのが目的であるため、第２の外部リード３に被膜しなくても、たとえば図２にリードをフォーミングする前のコンデンサの底面から見た底面図が示されるように、パッケージ５のコンデンサ素子１の露出部分に絶縁性被膜７を付着してもよい。この場合、パッケージ５と同じ色（通常は黒色）の被覆物を付着すれば、外観的にも素子見え（コンデンサ素子１がパッケージ５からはみ出して見えること）もなくなる。たとえばパッケージ５に用いるようなエポキシ樹脂に黒色フィラーを混入したものを塗布して温度を上げて硬化させることもできるし、黒インクなどを塗布して乾燥させてもよい。
【００１５】
このパッケージ５に絶縁性被膜７を設ける場合は、目視によりコンデンサ素子１が露出しているものだけに塗布すればよく、その割合は相対的に少ないため、塗布するものが少なくてすみ、効率的であると共に、電気的絶縁のみでなく、外観的にも改良される。また、露出の有無に拘らず、全数塗布の方法を用いれば、露出の有無を検査しなくてもよい。
【００１６】
さらに、必ずしもいずれかに塗布して設けなくても、絶縁シートを介在させて、外部リード２、３をフォーミングするだけでもよい。すなわち、外部リード２、３の折曲げ部とパッケージ５の底面との間隙は殆どなく、テフロンのような絶縁シートを介在させて外部リード３を折り曲げれば、その外部リードにより絶縁シートが保持される。
【００１７】
コンデンサ素子１は、タンタル、アルミニウム、ニオブなどの弁作用金属の粉末が角形に成形されると共に、その一壁面に陽極リード１１が埋め込まれて焼結され、陽極酸化により粉末の周囲にＴａ2Ｏ5などの酸化膜が形成され、焼結体の外周に二酸化マンガン層、グラファイト層、銀層などが形成されて陰極１２が形成されている。焼結体の大きさは種類によって異なるが、たとえば０.３ｍｍ立方程度から数ｍｍ立方程度の大きさに成形される。また、外部リード２、３は、４２合金、Ｎｉ、Ｃｕなどの板材を打ち抜いたリードフレームから形成されている。
【００１８】
この固体電解コンデンサを製造するには、たとえばタンタル粉末を前述の大きさに成形すると共にその一壁面に、たとえば太さが０.２ｍｍφ程度のタンタル線を埋め込んで真空中で焼結することにより、陽極リード１１が一壁面に埋め込まれた焼結体を形成する。そして、陽極リード１１の付け根部分にテフロンリング１３を被せ、このコンデンサ素子の陽極リード１１の先端部を、たとえばステンレス板で形成したステンレスバーに数十個程度溶接する。
【００１９】
ついで、ステンレスバーに溶接された分をまとめて、たとえばリン酸水溶液中に浸漬し、陽極リード１１を陽極として陽極酸化をすることにより、タンタル粉末の周囲にＴａ2Ｏ5からなる酸化物被膜を形成する（化成処理）。その後、硝酸マンガン水溶液中に浸漬し、二酸化マンガン層（図示せず）を焼結体の内部およびその外周面に形成すると共に、前述の酸化皮膜の形成工程を数回繰り返す再化成処理を行う。さらにその外表面にグラファイト層（図示せず）を形成し、さらにその外表面に銀層（図示せず）を形成することにより、その表面が陰極１２とされたコンデンサ素子１が形成される。
【００２０】
このコンデンサ素子１の陽極リード１１を、リードフレームに形成された第１の外部リード２に抵抗溶接し、また、陰極１２を、リードフレームの第２の外部リード３にヒューズ４を介して熱圧着などにより電気的に接続する。この際、陽極リード１１と反対側が多少下がるように溶接をし、ヒューズ部分がパッケージ５から露出しないように陽極リード１１を外部リード２と溶接することが望ましい。従来は、この陽極リード１１の溶接後、コンデンサ素子１の端部と底面との間隔を測定していたが、本発明では、全てがつぎのモールド工程に送られる。
【００２１】
このコンデンサ素子１が溶接されたリードフレームをモールド金型内にセッティングする。この際、コンデンサ素子１の端部が下側に傾きすぎているものもあるが、傾きの大きいものでも、コンデンサ素子１の先端部分（陽極リード１１と反対側の底面の角）のみが点または直線状にモールド用金型の空洞の下面に当り、溶接部分の曲りはある程度修正される。ついで、モールド金型の空洞内にモールド用樹脂を充填することにより、コンデンサ素子１および外部リード２、３との接続部がモールド用樹脂により被覆されてパッケージ５が形成される。リードフレームから各リードを切断分離し、フォーミングすることにより、本発明による固体電解コンデンサが形成される。
【００２２】
この場合、コンデンサ素子１のモールド金型に当った部分はパッケージ５から露出するが、その露出部分は、コンデンサ素子１の底面の角部が点または線状に露出するだけとなる。この露出部分は、前述のように、第２の外部リード３のパッケージと面する側に絶縁性被膜６が形成されるか、露出部分のパッケージ５に直接絶縁性被膜が塗布されることにより、コンデンサ素子１の陰極１２と第２の外部リード３とが直接接触することもなく、またコンデンサの裏面側でもあり、特性上、または外観上からも何ら影響を受けない。
【００２３】
本発明によれば、コンデンサ素子の一部が、パッケージから露出しても、外部リードと直接接触することがなく、ヒューズを短絡することがない。しかも、コンデンサ素子の露出する場所は、コンデンサの底面側であり、外観的に殆ど問題はない。また、パッケージ側にパッケージと同じ色の絶縁性被膜を設けることにより、外観的な問題も全くなくなる。そのため、従来コンデンサ素子の露出を気にして、パッケージの厚さを一定以上確保するようにコンデンサ素子を小さくしていたのを、パッケージ内で殆ど一杯にコンデンサ素子を大きくすることができ、コンデンサの容量やリーク電流などの電気的特性を大幅に向上させることができる。さらに、露出不良が減り歩留りの向上を図ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、コンデンサ素子がパッケージから露出しないように小さくしたり、組立工程で溶接の曲りを修正する必要がないので、コンデンサ素子を大きくすることができると共に、組立工数が減少し、さらに歩留りが向上する。その結果、容量を大きくするか、同じ容量でも粉末粒子を大きくしてリーク特性を向上するか、または電気的特性を同程度に維持しながらパッケージの外形を小さくすることができる。さらに、工数減および歩留りの向上によりコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体電解コンデンサの一実施形態の断面説明図である。
【図２】本発明の固体電解コンデンサによる他の実施形態の断面説明図である。
【図３】従来の固体電解コンデンサの断面説明図である。
【符号の説明】
１    コンデンサ素子
２    第１の外部リード
３    第２の外部リード
５    パッケージ
１１    陽極リード
１２    陰極
【図１】
0003881486.tif 000002
【図２】
0003881486.tif 000003
【図３】
0003881486.tif 000004