JP2003347173A - 固体電解コンデンサ - Google Patents
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Abstract
サ素子側への熱伝達を最小化させ安定した電気特性が得
られ、製品信頼度を高めることができ、製造工程を簡素
化して製造原価をダウンさせる固体電解コンデンサを提
供する。 【解決手段】コンデンサ素子10及び陽極、陰極リード
フレーム30,40を覆って保護するエポキシケース;
を含み、凹溝32に載せられる陽極ワイヤ20先端と相
応する陽極リードフレーム30とを熱源により溶融し前
記陽極ワイヤ20と陽極リードフレーム30とを溶接連
結して、溶接の際コンデンサ素子側への熱伝達を最小化
し、製造工程を単純化させ、限られた内部空間において
コンデンサ素子が占める占有空間を広めてコンデンサ素
子の容量を拡大させ得るものである。
Description
リードフレームの組立にあたってコンデンサ素子側への
熱伝達を最小化し、製造工程を単純化させ、限られた内
部空間にコンデンサ素子が占める占有空間を相対的に広
めてコンデンサ素子の容量を拡大するよう改善した固体
電解コンデンサに関するものである。
積する機能の他に直流電流を遮断して交流電流を通過さ
せる目的からも用いられる電子部品であり、こうした固
体電解コンデンサで最も代表的なタンタルコンデンサは
一般産業機器用はもちろん定格電圧使用範囲の低い応用
回路にも用いられ、とりわけ周波数特性が問題となる回
路や携帯通信機器の雑音(NOISE)減少のためによく使わ
れる。
15に示すように、コンデンサの容量及び特性を決定す
る誘電体粉末素材から成るコンデンサ素子110、印刷
回路基板(Printed Circuit Board;PCB)(以下、基板
という)に容易に装着されるよう前記コンデンサ素子1
10に連結される陽極、陰極リードフレーム130、1
40、及び前記コンデンサ素子110を外部環境から保
護するエポキシケース150から成る。
工程は、プレス工程において誘電体粉末を直方体状に成
形して焼結し、化成工程を施しながら外部面に誘電体皮
膜を形成した後、窒酸マンガン水溶液に含浸しその外部
面に固体電解質から成る二酸化マンガン層を熱分解によ
り形成させる。
10に陽極、陰極リードフレーム130、140を連結
する工程は、前記コンデンサ素子110の一側面に一定
の長さが突出している棒状の陽極ワイヤ120と板状の
陽極リードフレーム130とを電気スポット(spot)溶接
方式で溶接し陽極端子を引出す作業と、前記コンデンサ
素子110の外部面に塗布したカーボン粉末、銀粉末の
ような導電性接着剤を介して陰極リードフレーム140
をハンダ付けし陰極端子を引出す作業とで成る。
30、140に各々電気的に連結されたコンデンサ素子
110は、外装工程においてエポキシパウダーにコーテ
ィングしてエポキシケース150を形成し、マーキング
工程を経てコンデンサ100に完成される。
イヤ120と陽極リードフレーム130を上、下電極1
61、162に接触させ溶接連結する従来の方法は、電
気溶接前に前記陽極ワイヤ120の外部面に偏平な圧空
面122を形成するベンディング工程が必ず伴うことに
なるが(これは陽極ワイヤ120と陽極リードフレーム
130との接触率を高めながら溶接の際の左右揺れを防
止するためにである)、かかるベンディング工程の際、
前記陽極ワイヤ120を通してコンデンサ素子110に
伝わる機械的な外部衝撃によって誘電体層が破壊され、
これにより製品の電気的特性であるLC値が不良になる
一方、ベンディング工程によりコンデンサ100の製造
原価が上昇してしまう問題があった。
フレーム130とを鉛や錫など溶接母材を追加して電気
溶接してから製造したコンデンサをセット製品に装着し
て使用する過程で高温が発生するが、この際生じる高温
によりワイヤとフレームの間の溶接された溶接母材が溶
けてオープン不良を招く。
外部面と陰極リードフレーム140の上部面とを導電性
接着剤を介してハンダ付けする従来の方法は、予め設定
されるエポキシケース150の限られた空間内に載置さ
れた前記コンデンサ素子110の占有空間が前記導電性
接着剤の塗布厚さと前記陰極リードフレーム140の板
厚さとにより相対的に縮小され前記コンデンサ素子11
0の体積が小さくなる。このことからコンデンサ100
の静電容量が減少してインピーダンス値が高くなるとい
う問題が生じる。
ト溶接方法の代わりに前記コンデンサ素子110の陽極
ワイヤ120と陽極リードフレーム130との溶接部を
レーザービームにより溶接するレーザー溶接法が知られ
ている。これは図16(A)〜(C)に示すように、陽
極リードフレーム130の一端を垂直に設け、該上端に
V字形に切り取ったノッチ部132を形成し、前記コン
デンサ素子110の陽極ワイヤ120を該ノッチ部13
2に載せてから、前記フレーム130の左右両翼部分を
レーザービームで溶かして溶接するものである。
いて陽極リードフレーム130と陽極ワイヤ120とを
溶接する場合、前記フレーム130の左右両翼部分を溶
かすためにレーザービームを同時に両方に照射しなけれ
ばならず、溶接工程がとても複雑になる。また、前記レ
ーザービームの照射部位が陽極リードフレーム130の
厚さに該当する前記ノッチ部132の切断面に限られ溶
接面積が狭いため、溶接効率を高めるべくレーザー溶接
機のパワーを高くしなければならず、この際飛び散るス
パーク(spark)がコンデンサ素子110に付いて破損を
蒙る恐れがあった。更に、前記陽極リードフレーム13
0の外部表面は通常濃い灰色となっておりレーザー溶接
の際にレーザービーム吸収率が高く溶接特性が良いが、
前記ノッチ部132を形成すべくV-カッティングした
部分は内部がメタリックな色を帯びるのでレーザー溶接
の際にレーザービーム吸収率は下がり反射率は高まって
溶接特性が低下するようになる。
ることになるが、これは電源使用量を増加させ、増加し
ただけコンデンサ素子110に伝わる熱衝撃及びスパー
ク発生量が多くなり素子破損を加重させてしまう問題を
抱えていた。
課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベンデ
ィング工程を省き、コンデンサ素子側への熱伝達を最小
化させ安定した電気特性が得られ、製品信頼度を高める
ことができ、製造工程を簡素化して製造原価をダウンさ
せ得る固体電解コンデンサを提供することにある。
の限られた内部空間においてコンデンサ素子が占める占
有空間を広めてコンデンサ素子の容量を充分拡大させ得
る固体電解コンデンサを提供することにある。
の左右揺れを安定的に防止してリードフレームと陽極ワ
イヤとの溶接効率性を向上させ得る固体電解コンデンサ
を提供することにある。
に、本発明は、コンデンサ素子;前記コンデンサ素子の
一側から一定の長さが延長された陽極ワイヤ;前記陽極
ワイヤの先端一部を載せる凹溝が一端に凹設され、他端
は基板に実装されるよう陽極端子に引出される陽極リー
ドフレーム;前記コンデンサ素子の外部面に一端が付着
され、他端は基板に実装されるよう陰極端子に引出され
る陰極リードフレーム;前記コンデンサ素子及び陽極、
陰極リードフレームを覆って保護するエポキシケース;
を含み、前記凹溝に載せられる陽極ワイヤの先端と相応
する陽極リードフレームとを熱源により溶融して前記陽
極ワイヤと陽極リードフレームとを溶接連結することを
特徴とする固体電解コンデンサを具備する。前記熱源
は、前記凹溝の直上部に配置されたレーザー溶接機から
照射され前記陽極リードフレームを溶融させるレーザー
ビームであることを要旨とする。前記熱源は、前記陽極
リードフレームの下部に配置されたレーザー溶接機から
照射され前記陽極リードフレームを溶融させるレーザー
ビームであることを要旨とする。前記陽極リードフレー
ムは、前記陽極ワイヤの溶融点より低い溶融点を有する
金属材料から成ることを要旨とする。前記陰極リードフ
レームは、前記コンデンサ素子の他側垂直面と導電性接
着剤を介して面接触する接触板を一端に設けることを要
旨とする。前記接触板は、前記陰極リードフレームの一
端表面上に「コ」の字形で表れるカッティングラインに沿
って切取られた切断部位を90°上方に折り曲げ、前記
カッティングラインの終端を境界に前記陰極リードフレ
ームの端部を90°下方に折り曲げて「T」断面状に構成
されることを要旨とする。前記凹溝は、陽極ワイヤの外
周面と面接触するよう円弧断面状に形成されることを要
旨とする。前記凹溝は、陽極ワイヤの外周面と少なくと
も二箇所以上点接触する多角断面状に形成されることを
要旨とする。前記凹溝の深さは、前記凹溝に載せられる
陽極ワイヤの上部外部面の一部が外部に突出するよう前
記陽極ワイヤの外径より小さい寸法に構成されることを
要旨とする。前記凹溝上に載せられる陽極ワイヤは、前
記凹溝の断面と同一断面状に成ることを要旨とする。
は、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の一側から
一定の長さが延長された陽極ワイヤと、前記陽極ワイヤ
の先端部に一端が接触し、他端が基板に実装されるよう
陽極端子に引出される陽極リードフレームと、前記コン
デンサ素子の他側垂直面と面接触する接触板を有し、他
端が基板に実装されるよう陰極端子に引出される陰極リ
ードフレームを含み、前記接触板は前記陰極リードフレ
ームの一端表面上に「コ」の字形で表われるカッティング
ラインに沿って切取られた切断部位を90°上方に折り
曲げ、前記カッティングラインの終端を境界に前記陰極
リードフレームの端部を90°下方に折り曲げて「T」断
面状に構成され、前記コンデンサ素子及び陽・陰極リー
ドフレームを覆って保護するエポキシケースとを備えた
ことを要旨とする。
説明する。図1は本発明による固体電解コンデンサの第
1実施の形態を示す斜視図、図2は本発明による固体電
解コンデンサの第1実施の形態を示す断面図、図3は本
発明による固体電解コンデンサの第1実施の形態を示す
平面図、図4は本発明による固体電解コンデンサの第1
実施の形態を示す製品図である。
いし図4に示すように、コンデンサ素子10と陽極、陰
極リードフレーム30、40とを電気的に溶接連結する
構造を改善して前記コンデンサ素子10の電気特性を安
定化し、限られた空間においてコンデンサ素子10の容
積を相対的に広め容量を拡大させるものである。
物(Ta2O2)粉末を直方体状に圧縮成形して製造した
誘電体素子で、前記陽極、陰極リードフレーム30、4
0は電気通電に優れた金属材料から成る端子部材であ
る。そして、前記コンデンサ素子10の一側面中央には
そこから一定の長さが延長された陽極ワイヤ20を設け
る。ここで、固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素
子としては、ニオブ(Nb)酸化物など他の素材も選択的
に使用することができ、タンタル(Ta)に限られるわけ
ではない。
極リードフレーム30の一端には前記陽極ワイヤ20の
先端一部を載せて安着する凹溝32が凹設され、前記陽
極フレーム30の他端は基板に実装されるよう陽極端子
に引出される。ここで、前記凹溝32は陽極リードフレ
ーム成形の際に下方に凹むようプレス加工される。
反対側に設けられる陰極リードフレーム40は前記コン
デンサ素子10の外部面に導電性接着剤を介して一端が
付着され他端は基板に実装されるよう陰極端子に引出さ
れ、前記コンデンサ素子10及び陽極、陰極リードフレ
ーム30、40はエポキシケース50によって覆われ保
護される。
ードフレーム30の垂直面に当接するよう前記凹溝32
に載せられ、前記凹溝32に陽極ワイヤ20が載せられ
た状態でレーザー溶接機から発生したレーザービームを
前記陽極ワイヤ20の先端部と相応する陽極リードフレ
ーム30部位とに集中照射して高温の熱源を提供する。
前記陽極ワイヤ20を構成するタンタル素材より溶融点
の低い鉄のような金属素材から成っているため、前記陽
極ワイヤ20の先端と相応する陽極リードフレーム30
とに照射される熱源により前記陽極リードフレーム30
の垂直面一部が溶融され、溶融されたフレーム溶融物に
よって相互に向き合う陽極ワイヤ20と陽極リードフレ
ーム30とが簡便に溶接連結されるのである。
極リードフレーム30とが鉛のような溶接母剤を必要と
せずに溶融されたフレーム溶融物により直接連結される
ことにより、本発明のコンデンサを用いたセット製品使
用の際に発生する高温によって溶けたり、ひいてはオー
プンされる不良を予め防止できるようになる。
陽極ワイヤ20の端部面を通してコンデンサ素子10ま
で伝わる経路が長く、前記陽極ワイヤ20の外部面ほと
んどが凹溝32により覆われることから、溶接部位にお
いて発生した熱が吸収され前記コンデンサ素子10側へ
伝われ難しくなり、 前記コンデンサ素子10の熱衝撃
を最小化することができる。そして、エポキシケース5
0内部の限られた空間において陽極ワイヤ20の先端部
が陽極リードフレーム30上に電気溶接される従来構造
に比べて、前記陽極ワイヤ20の長さを減らしただけコ
ンデンサ素子10の形成長さを伸ばして容積を増大させ
ることで、同一条件においてコンデンサ素子10の容量
を拡大させ得るのである。
ヤ20の中心(O)と直交する垂直線(P)上に配置され前
記陽極ワイヤ20の先端に対応する陽極リードフレーム
30の垂直面を溶融する熱源を提供する。この場合、前
記凹溝32に載せられた陽極ワイヤ20の中心(O)はレ
ーザー溶接機から照射される熱源であるレーザービーム
の中心と相互に一致して陽極リードフレーム30を溶融
させる熱源集中度を高め溶接作業が精密に行えられる。
イヤ20の下方に配置され前記陽極ワイヤ20の先端が
載せられる凹溝32の下部外部面に矢印方向(W)に熱源
を与える。そうすると、レーザー溶接機から照射される
レーザービームの熱源により溶接にあたってスパークが
起きても前記コンデンサ素子10側へ飛び散るのを陽極
リードフレーム30が遮断して前記コンデンサ素子10
の破損を防止できる。
圧される一定の強さの外力で押さえられ凹設され、レー
ザー溶接の際に前記陽極ワイヤ20の左右揺れを防いで
より精密に溶接できるよう前記陽極ワイヤ20の先端一
部が安着される構成要素であり、その形成位置はレーザ
ー溶接機のレーザービームのような熱源の中心と垂直線
上で一致する陽極リードフレーム30の一端部の幅方向
中央に凹設されることが好ましい。
ように、棒状の陽極ワイヤ20の外周面と面接触するよ
う円弧断面状に形成するか、図6(A)、(B)と図7
(A)、(B)に示すように、棒状の陽極ワイヤ20の外周
面と少なくとも二箇所以上点接触するよう三角または四
角形の多角断面状に形成する。さらに、前記凹溝32に
載せられる陽極ワイヤ20はその外部面と前記凹溝32
の内部面との接触面積を広めて溶接の際の熱吸収能を向
上すべく前記凹溝32の断面状とほぼ同じ断面状に形成
してもよい。
に載せられる陽極ワイヤ20の上部外部面一部が外部に
突出するよう前記陽極ワイヤ20の外径(d)より小さい
寸法にする。また、前記陽極ワイヤ20の外径(d)は前
記凹溝32の幅(b)より小さい寸法とすることが好まし
い。そうすると、レーザー溶接の際、溶融されたフレー
ム溶融物が前記陽極ワイヤ20の左右両側に溢れる溶接
不良が無く前記陽極ワイヤ20と陽極リードフレーム3
0との間に円滑に流れ込み溶接性を向上できるのであ
る。
第2実施の形態を示す斜視図、図9は本発明による固体
電解コンデンサの第2実施の形態を示す断面図、図10
は本発明による固体電解コンデンサの第2実施の形態を
示す平面図、図11は本発明による固体電解コンデンサ
の第2実施の形態を示す側面図である。
ンデンサ1aは、図8ないし図11に示すように、陰極
端子に引出される陰極リードフレーム40が前記コンデ
ンサ素子10の他側端部におけるほぼ全ての垂直面と導
電性接着剤を介して面接触するよう偏平な接触板42を
一端に設ける。そして、前記接触板42は、前記陰極リ
ードフレーム40の一端表面上に「コ」の字形で形成され
るカッティングライン44に沿って切取られた切断部位
を90°上方に折り曲げ、 前記カッティングライン4
4の終端を境界として前記陰極リードフレーム40の端
部を90°下方に折り曲げて「T」断面状とする。
ンサ素子10の他側端部のほぼ全ての垂直面と面接触し
て広い接触面積を形成することにより、短絡を防止する
ことができる。そして、エポキシケース50内部の限ら
れた空間において陰極リードフレーム140の一端部が
コンデンサ素子110の水平下部面にハンダ付けされる
従来の構造に比して、前記コンデンサ素子10の形成高
さを高め容積を増大させることにより同一条件において
コンデンサ素子10の容量を拡大させ得るのである。
レーム30との溶接作業は前記コンデンサ素子10と陰
極リードフレーム40とのハンダ付け作業後に行うこと
が好ましく、その場合、溶接にあたって前記陽極ワイヤ
20と陽極リードフレーム30との間に流れ込んだフレ
ーム溶融物によって前記コンデンサ素子10が長さ方向
に押され変形することを最小化して精密組立を可能にす
る。
イヤを陽極フレームの凹溝に左右揺れ無く載せレーザー
ビームなどの熱源で溶接することにより、従来の電気ス
ポット溶接に伴うベンディング作業を省き製造原価を下
げ、価格競争力を高めることができる。そして、溶接の
際に生じた熱を吸収してコンデンサ素子側への熱伝達を
最小化させて機械的な外部衝撃を防止することにより、
コンデンサ素子の電気特性を安定化させて製品の信頼性
を高めることができる。さらに、コンデンサ素子を保護
するエポキシケース内部の制限された内部空間において
コンデンサ素子が占める占有空間を広めることにより、
コンデンサ素子の内部容積率を相対的に高めて容量を充
分拡大させる効果を奏する。本発明は特定の実施の形態
に係り図示説明したが、前述の請求の範囲から具現され
る本発明の精神や分野を外れない範囲内において本発明
が多様に改造及び変化され得ることは当業界において通
常の知識を有する者にとっては明らかである。
形態を示す斜視図である。
形態を示す断面図である。
形態を示す平面図である。
形態を示す製品図である。
る円弧形凹溝を示す平面図であり、(B)は正面図であ
る。
る四角形凹溝を示す平面図であり、(B)は正面図であ
る。
る三角形凹溝を示す平面図であり、(B)は正面図であ
る。
形態を示す斜視図である。
形態を示す断面図である。
の形態を示す平面図である。
の形態を示す側面図である。
視図である。
面図である。
面図である。
品図である。
ノッチ部を設けたリードフレームに仕組んだ平面図であ
り、(B)は正面図であり、(C)は側面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 コンデンサ素子と、 前記コンデンサ素子の一側から一定の長さが延長された
陽極ワイヤと、 前記陽極ワイヤの先端一部を載せる凹溝が一端に凹設さ
れ、他端は基板に実装されるよう陽極端子に引出される
陽極リードフレームと、 前記コンデンサ素子の外部面に一端が付着され、他端は
基板に実装されるよう陰極端子に引出される陰極リード
フレームと、 前記コンデンサ素子、陽極リードフレーム及び陰極リー
ドフレームを覆って保護するエポキシケースとを含み、 前記凹溝に載せられる陽極ワイヤの先端と相応する陽極
リードフレームとを熱源により溶融して前記陽極ワイヤ
と陽極リードフレームとを溶接連結することを特徴とす
る固体電解コンデンサ。 - 【請求項2】 前記熱源は、前記凹溝の直上部に配置さ
れたレーザー溶接機から照射され前記陽極リードフレー
ムを溶融させるレーザービーム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】 前記熱源は、前記陽極リードフレームの
下部に配置されたレーザー溶接機から照射され前記陽極
リードフレームを溶融させるレーザービームであること
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4】 前記陽極リードフレームは、前記陽極ワ
イヤの溶融点より低い溶融点を有する金属材料から成る
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5】 前記陰極リードフレームは、前記コンデ
ンサ素子の他側垂直面と導電性接着剤を介して面接触す
る接触板を一端に設け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6】 前記接触板は、前記陰極リードフレーム
の一端表面上に「コ」の字形で形成されるカッティングラ
インに沿って切取られた切断部位を90°上方に折り曲
げ、前記カッティングラインの終端を境界に前記陰極リ
ードフレームの端部を90°下方に折り曲げて「T」断面
状に構成されることを特徴とする請求項5に記載の固体
電解コンデンサ。 - 【請求項7】 前記凹溝は、陽極ワイヤの外周面と面接
触するよう円弧断面状に形成されることを特徴とする請
求項1または請求項5に記載の固体電解コンデンサ。 - 【請求項8】 前記凹溝は、陽極ワイヤの外周面と少な
くとも二箇所以上点接触する多角断面状に形成されるこ
とを特徴とする請求項1または請求項5に記載の固体電
解コンデンサ。 - 【請求項9】 前記凹溝の深さは、前記凹溝に載せられ
る陽極ワイヤの上部外部面の一部が外部に突出するよう
前記陽極ワイヤの外径より小さい寸法に形成されること
を特徴とする請求項1または請求項5に記載の固体電解
コンデンサ。 - 【請求項10】 前記凹溝上に載せられる陽極ワイヤ
は、前記凹溝の断面と同一断面状であることを特徴とす
る請求項1または請求項5に記載の固体電解コンデン
サ。 - 【請求項11】 コンデンサ素子と、 前記コンデンサ素子の一側から一定の長さが延長された
陽極ワイヤと、 前記陽極ワイヤの先端部に一端が接触し、他端が基板に
実装されるよう陽極端子に引出される陽極リードフレー
ムと、 前記コンデンサ素子の他側垂直面と面接触する接触板を
有し、他端が基板に実装されるよう陰極端子に引出され
る陰極リードフレームを含み、前記接触板は前記陰極リ
ードフレームの一端表面上に「コ」の字形で形成されるカ
ッティングラインに沿って切取られた切断部位を90°
上方に折り曲げ、前記カッティングラインの終端を境界
に前記陰極リードフレームの端部を90°下方に折り曲
げて「T」断面状に構成され、 前記コンデンサ素子、陽極リードフレーム及び陰極リー
ドフレームを覆って保護するエポキシケースと、 を備えたことを特徴とする固体電解コンデンサ。
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