JP2004311976A - 固体電解コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を溶接接続した固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)とが溶接しやすく、接続強度が向上した固体電解コンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記部材側接触部(16a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)とは、前記横幅が狭く形成されている領域において溶接接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加工した陽極リード部材、又はリードフレームを用いた固体電解コンデンサ及びその製造方法に関する。
従来、固体電解コンデンサとして図１に示すような構造のものが知られている。この固体電解コンデンサは、弁作用金属（タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等）の焼結体からなる陽極体(１)表面に、該陽極体(１)の表面を酸化させた誘電体皮膜(２)、二酸化マンガン等の導電性無機材料、或いはＴＣＮＱ錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料からなる固体電解質層(３)、カーボン、銀等からなる陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を抵抗溶接等により接続し、前記陰極引出層(４)に陰極リードフレーム(21)を導電性接着剤(５)により接続し、前記コンデンサ素子(15)の外側にエポキシ樹脂等からなる外装樹脂(７)にて被覆密封したものである（例えば特許文献１）。
上記のような固体電解コンデンサは、図７に示すように陽極リード部材(16)として、ワイヤ形状のものが用いられている。
近年では電源平滑回路の２次側やパーソナルコンピュータのＣＰＵなどに使用される固体電解コンデンサは、高周波に対応し、かつ大きな充放電電流が流せることが要求されている。そこで前記ワイヤ形状に比べ多くの電流を流せるように図８に示すように陽極リード部材(16)として、該陽極リード部材(16)の横幅Ｗの広い扁平形状のものを用い陽極体(１)内部との接触面積を増加させる方法が提案されている（例えば特許文献２）。
特開平１０−６４７６１（図１） 特開２０００−１２３８７（第１頁、図１）
ところが、特許文献２に記載の固体電解コンデンサのような横幅の広い扁平形状の陽極リード部材(16)を用いると、前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接により接続する際、従来のワイヤ形状のものに比べ接触面積が広くなるため溶接を行う部分の抵抗が下がり、熱伝導量も増加し放熱量が増えるため抵抗溶接しにくくなり、接続強度が低下するという問題がある。
そこで本発明は、扁平形状の陽極リード部材(16)を用いた場合でも、接続強度を低下させることのない固体電解コンデンサを提供する。
本発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された扁平形状の陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を溶接接続した固体電解コンデンサにおいて、前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記部材側接触部(16a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、
前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)とは、前記横幅が狭く形成されている領域において溶接接続されていること
又は、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)は、前記横幅が狭く形成されている領域において溶接接続されていることを特徴とする。
また、本発明の固体電解コンデンサの製造方法は、扁平形状の陽極リード部材(16)を弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の一端面に植立する工程と、前記陽極体(１)表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成する工程と、前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接により接続する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において、
前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記部材側接触部(16a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記横幅が狭く形成されている領域において抵抗溶接を行うこと、
又は、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記横幅が狭く形成されている領域において抵抗溶接を行うことを特徴とする。
上記手段を用いることにより、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)の接触面積が減少する。そのため、接触抵抗が増加してジュール熱が上がりやすくなると共に、熱伝導量も少なくなるため放熱量が減り、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)が溶接されやすくなり、接続強度が向上する。
本発明の固体電解コンデンサは、従来のものと同様に図１に示すように、タンタルの焼結体からなる陽極体(１)表面に、該陽極体(１)表面を酸化させた誘電体皮膜(２)、導電性ポリマーからなる固体電解質層(３)、カーボン、銀等からなる陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を抵抗溶接により接続し、前記陰極引出層(４)に陰極リードフレーム(21)を導電性接着剤(５)により接続し、前記コンデンサ素子(15)の外側にエポキシ樹脂からなる外装樹脂 (７)にて被覆密封し作製される。前記陽極リードフレーム(20)の基材としては、Ｃｕを主成分とする合金を用いた。
本発明に用いる陽極リード部材(16)及び陽極リードフレーム(20)の実施例を、図面を参照して以下に説明する。
（実施例１）図２に示すように、陽極リード部材(16)として、部材側接触部(16a)を山型に加工することにより引出部(16b)の横幅Ｗよりも狭い領域を形成したものを用い、該横幅Ｗより狭い領域に溶接部(50)を設け、陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接にて接続した。
（実施例２）図３に示すように、陽極リード部材(16)として、部材側接触部(16a)の先端を三角形に切り欠きを設けることにより、引出部(16b)の横幅Ｗよりも狭い領域を形成したものを用い、該横幅Ｗより狭い領域に溶接部(50)を設け、陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接にて接続した。
（実施例３）図４に示すように、前記陽極リードフレーム(20)として、フレーム側接触部(20a)にへこみを設けるように矩形上に切り取ることにより、引出部(16b)の横幅Ｗよりも狭い領域を形成したものを用い、該横幅Ｗより狭い領域に溶接部(50)を設け、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)と抵抗溶接により接続した。
(実施例４)図５に示すように、前記陽極リードフレーム(20)として、フレーム側接触部(20a)に突出部(20b)を設け、該突出部(20b)と前記陽極リード部材(16)との接触部分近辺に溶接部(50)を設け、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)とを溶接接続した。
上記陽極リード部材(16)又は陽極リードフレーム(20)を用いることにより、前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)との溶接前の接触面積を減少させることができる。そのため、抵抗溶接時の接触抵抗が高くなり、熱伝導量が低下し放熱量も減少するため従来に比べ溶接が容易になる。また、従来品よりも低い電圧で抵抗溶接が可能になるため、コンデンサ素子への負荷を減少させることができ、漏れ電流等のコンデンサ特性の改善につながる。
また、タンタル等の弁金属からなる陽極リード部材(16)と、Ｃｕ等の合金からなるリードフレームでは、抵抗の大きい陽極リード部材(16)の部材側接触部(16a)に引出部(16b)の横幅Ｗよりも狭い領域を形成した方が、ジュール熱の上昇が良く抵抗溶接を行い易くなる。
さらに、実施例４のように突出部(20b)を設けた場合は、前記突出部(20b)又はその近辺で抵抗溶接を行っても、三次元的に電流が流れる部分を制限しているため良好な接続を行うことができる。また、抵抗溶接前は陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)の接触面積が少ないが、抵抗溶接後は突出部(20b)が溶解して前記接触面積が広くなり固体電解コンデンサ完成品としての内部抵抗を扁平形状の陽極リード部材(16)を用いた従来品と同等に低くすることができる。
本発明は、部材側接触部(16a)又はフレーム側接触部(20a)に、引出部(16b)の横幅Ｗよりも狭い領域を有する形状であれば特に限定はなく、図６に示すように、（ａ）部材側接触部(16a)の先端に矩形の切り込みを設けた形状のものや、（ｂ）部材側接触部(16a)の先端に矩形の切り込みを２つ設けた形状のものや、（ｃ）フレーム側接触部(20a)を山形に加工した形状のものを用いても実施例と同様の効果を得ることができる。
実施例では、陽極リードフレーム(20)の基材としてＣｕを主成分とする合金を用いたが特に限定はなく、Ａｌ、Ｎｉ合金等を用いても同様の効果が得られる。
本発明の実施例における固体電解コンデンサの縦断面図である。 実施例１におけるコンデンサ素子とリードフレームの接続時の上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 実施例２におけるコンデンサ素子とリードフレームの接続時の上面図（ａ）及び側面図（ｂ）ある。 実施例３におけるコンデンサ素子とリードフレームの接続時の下面図（ａ）及び側面図（ｂ）ある。 実施例４におけるコンデンサ素子とリードフレームの接続時の下面図（ａ）及び側面図（ｂ）ある。 その他の実施例におけるコンデンサ素子とリードフレームの接続時の上面図(ａ)（ｂ）、又は下面図(ｃ)である。 陽極リード部材としてワイヤ形状のものを用いたコンデンサ素子の上面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。 陽極リード部材として扁平形状のものを用いたコンデンサ素子の上面図（ａ）及び斜視図（ｂ）である。
符号の説明
１ 陽極体
２ 誘電体皮膜
３ 固体電解質層
４ 陰極引出層
５ 導電性接着剤
７ 外装樹脂
15 コンデンサ素子
16 陽極リード部材
16a 部材側接触部
16b 引出部
20 陽極リードフレーム
20a フレーム側接触部
20b 突出部
21 陰極リードフレーム
50 溶接部

Claims (6)

  1. 弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された扁平形状の陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を溶接接続した固体電解コンデンサにおいて、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記部材側接触部(16a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)とは、前記横幅が狭く形成されている領域において溶接接続されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
  2. 弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された扁平形状の陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を溶接接続した固体電解コンデンサにおいて、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)は、前記横幅が狭く形成されている領域において溶接接続されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
  3. 弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成してコンデンサ素子(15)を構成し、前記陽極体(１)の一端面に植立された扁平形状の陽極リード部材(16)に陽極リードフレーム(20)を溶接接続した固体電解コンデンサにおいて、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は１つ又は複数設けられたの突出部(20b)を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)は、前記突出部(20b)又は突出部(20b)の近辺において溶接接続されていることを特徴とする固体電解コンデンサ。
  4. 扁平形状の陽極リード部材(16)を弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の一端面に植立する工程と、
    前記陽極体(１)表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成する工程と、
    前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接により接続する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記部材側接触部(16a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記横幅が狭く形成されている領域において抵抗溶接を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
  5. 扁平形状の陽極リード部材(16)を弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の一端面に植立する工程と、
    前記陽極体(１)表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成する工程と、
    前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接により接続する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は前記引出部(16b)よりも横幅が狭く形成されている領域を有し、前記横幅が狭く形成されている領域において抵抗溶接を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
  6. 扁平形状の陽極リード部材(16)を弁作用金属の焼結体からなる陽極体(１)の一端面に植立する工程と、
    前記陽極体(１)表面に、誘電体皮膜(２)、固体電解質層(３)、陰極引出層(４)を順次形成する工程と、
    前記陽極リード部材(16)と陽極リードフレーム(20)とを抵抗溶接により接続する工程を含む固体電解コンデンサの製造方法において、
    前記陽極リード部材(16)は、前記陽極リードフレーム(20)と接触している部材側接触部(16a)及び引出部(16b)を備え、前記陽極リードフレーム(20)の前記陽極リード部材(16)と接触するフレーム側接触部(20a)は１つ又は複数設けられたの突出部(20b)を有し、前記陽極リード部材(16)と前記陽極リードフレーム(20)は、前記突出部(20b)又は前記突出部(20b)の近辺において抵抗溶接を行うことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。
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