JP2005236171A - Solid electrolytic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大容量および低等価直列抵抗(以下低ESRと称す)を実現できる固体電解コンデンサおよびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor capable of realizing a large capacity and low equivalent series resistance (hereinafter referred to as low ESR), and a method for manufacturing the same.
近年、電子機器の小型化・高周波化が進み、使用されるコンデンサも高周波で低インピーダンスが実現できる導電性高分子を固体電解質に用いた固体電解コンデンサが商品化されてきている。そして、この固体電解コンデンサは高導電率の導電性高分子を固体電解質として使用しているため、従来の駆動用電解液を用いた乾式電解コンデンサや二酸化マンガンを用いた固体電解コンデンサに比べて等価直列抵抗成分が低く、理想に近い大容量でかつ小型の固体電解コンデンサを実現できることから、さまざまな構造や改善がなされ、次第に市場にも受け入れられるようになってきた。 In recent years, electronic devices have become smaller and higher in frequency, and solid electrolytic capacitors using conductive polymers capable of realizing high impedance and low impedance as a solid electrolyte have been commercialized. Since this solid electrolytic capacitor uses a high-conductivity conductive polymer as the solid electrolyte, it is equivalent to conventional dry electrolytic capacitors using driving electrolytes and solid electrolytic capacitors using manganese dioxide. Since it has a low series resistance component and can realize a small-sized solid electrolytic capacitor with a capacity close to the ideal, various structures and improvements have been made, and it has gradually been accepted by the market.
また、コンピュータのCPUの省電力化と高速化に伴い、コンデンサに対して高速過渡応答性が必要とされ、大容量でかつ低ESRであることが必須の要件となってきており、これらの要望に対し、実装時の占有面積をできるだけ抑制したままで大容量化と低ESR化を図るために、複数枚の平板状のコンデンサ素子をリード端子の表裏両面に積層し接続した構造の固体電解コンデンサを構成する技術が開発されている。 In addition, with the power saving and speeding up of computer CPUs, high-speed transient response is required for capacitors, and large capacity and low ESR have become essential requirements. On the other hand, a solid electrolytic capacitor having a structure in which a plurality of flat capacitor elements are stacked and connected on both the front and back surfaces of the lead terminal in order to increase the capacity and reduce the ESR while suppressing the occupied area during mounting as much as possible. Have been developed.
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら上記複数枚の平板状のコンデンサ素子をリード端子の表裏両面に積層し接続した構造のものに関しては、平板状のコンデンサ素子を一枚積層するたびに陽極引き出し部と端子部品を抵抗溶接により接続を行っている。接続状態を確認する方法としては溶接時の電流の管理、定期的な溶接電極の交換等により行っているが、材料の微妙な変化により溶接状態が変化して接続強度が弱くなり接続不良が発生、また積層数を増やすほど管理が難しく積層枚数を多くできないという問題点があった。 However, in the case of a structure in which a plurality of flat capacitor elements are stacked and connected on both the front and back surfaces of the lead terminal, the anode lead part and the terminal component are connected by resistance welding each time one flat capacitor element is stacked. It is carried out. The connection status is checked by managing the current during welding and periodically replacing the welding electrode. However, slight changes in the material change the welding status and weaken the connection strength, resulting in poor connection. In addition, there is a problem that as the number of stacked layers is increased, management is difficult and the number of stacked layers cannot be increased.
本発明はこのような従来の課題を解決しようとするものであり、大容量でしかも低ESRの固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a solid electrolytic capacitor having a large capacity and low ESR and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するために本発明は以下の構成を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、金属電極体の表面に誘電体となる陽極酸化皮膜層、導電性高分子を含む固体電解質層、陰極導電体層を順次積層した素子部ならびに陽極引き出し部を有する平板状のコンデンサ素子を、各電極にそれぞれ当接して接続される金属製の端子部品の表裏両面に少なくとも2枚以上の複数枚積層し、陰極を導電性接着剤にて接続、陽極引き出し部は端子部品で保持したあとレーザ溶接により電気的に接続するという構成を有しており、これにより積層する平板状のコンデンサ素子の陽極引き出し部と金属製の端子部品との電気的接続の強度と信頼性を高め、金属製の端子部品の表裏両面に積層する枚数を増やすことができるようになり大容量でかつ低ESRの固体電解コンデンサを提供することができるという作用効果が得られる。 The invention according to claim 1 of the present invention particularly includes an element portion in which an anodized film layer serving as a dielectric, a solid electrolyte layer containing a conductive polymer, and a cathode conductor layer are sequentially laminated on the surface of a metal electrode body; Laminate at least two flat capacitor elements with anode lead-out parts on both front and back surfaces of metal terminal parts that are in contact with each electrode and connect the cathode with a conductive adhesive The anode lead-out portion is configured to be electrically connected by laser welding after being held by the terminal component, whereby the electrical connection between the anode lead-out portion of the laminated plate-like capacitor element and the metal terminal component is achieved. When the strength and reliability of connection can be improved and the number of metal terminal parts stacked on both the front and back sides can be increased, and a large-capacity and low ESR solid electrolytic capacitor can be provided. Cormorants effect can be obtained.
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に、積層した陽極引き出し部のレーザ溶接に対し、レーザ照射側とは反対側にレーザ溶接による金属の溶融痕が確認できるように、積層した陽極引き出し部を保持する金属製の端子部を表裏で横方向に位相をずらして端子部品を形成するという構成を有している。接続が確実にできていればレーザ照射側とは反対側の端子面に金属の溶融痕が確認でき、接続が不充分の場合は溶融痕が確認できない。これにより積層する平板状のコンデンサ素子の陽極引き出し部と金属製の端子部品との接続の良否を溶融痕の有無で確実に判別できるという作用効果が得られる。 The invention according to the second aspect of the present invention is the invention according to the first aspect, in particular, in the laser welding of the laminated anode lead portion, there is a metal melting mark by laser welding on the side opposite to the laser irradiation side. As can be confirmed, the terminal part is formed by shifting the phase of the metal terminal part holding the laminated anode lead part from the front and back in the lateral direction. If the connection is made securely, a metal melting mark can be confirmed on the terminal surface opposite to the laser irradiation side, and if the connection is insufficient, the melting mark cannot be confirmed. As a result, it is possible to obtain an effect that the quality of the connection between the anode lead portion of the laminated plate-like capacitor element and the metal terminal component can be reliably determined based on the presence or absence of the melt mark.
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、特に平板状のコンデンサ素子の各電極にそれぞれ当接して接続される金属製の端子部品をリードフレームにて一体に形成および供給するという構成を有しており、これにより連続搬送など生産工程の自動化が可能になるという作用効果が得られる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, in particular, a metal terminal component connected in contact with each electrode of a plate-like capacitor element is integrated with a lead frame. It has a configuration of forming and supplying, and this brings about an effect that the production process such as continuous conveyance can be automated.
本発明の請求項4に記載の発明は、特に弁作用を有する金属電極体の表面の少なくとも素子部となる部分全体に陽極酸化により誘電体となる陽極酸化皮膜層を形成し、この陽極酸化皮膜層上に少なくとも導電性高分子を含む固体電解質層および陰極導電体層を準じ形成して素子部を形成すると共に、上記金属電極体もしくは誘電体酸化皮膜層が露出した陽極引き出し部を形成して平板状のコンデンサ素子を作成し、この平板状のコンデンサ素子を対向する端子部品となる端子部を有するリードフレームの表裏に複数枚積層して、上記陰極導電体層は導電性接着剤にて陽極引き出し部はレーザ溶接にて、それぞれ上記端子部に電気的に接続する製造方法としており、陽極引き出し部と端子部品との電気的接続の強度と信頼性を高め、端子部品の両面に積層する枚数を増やすことができ、また、従来の積層型コンデンサの製造工程をそのまま用いて製造することができ、新しい投資を必要としないという作用効果を有する。 According to the fourth aspect of the present invention, an anodized film layer serving as a dielectric is formed by anodic oxidation on at least the entire portion of the surface of the metal electrode body having a valve action. A solid electrolyte layer containing at least a conductive polymer and a cathode conductor layer are formed on the layer in accordance with an element portion, and an anode lead portion with the metal electrode body or dielectric oxide film layer exposed is formed. A plate-shaped capacitor element is prepared, and a plurality of the plate-shaped capacitor elements are laminated on the front and back of a lead frame having terminal portions that are opposed terminal parts, and the cathode conductor layer is anoded with a conductive adhesive. The lead part is a manufacturing method in which the lead part is electrically connected to the terminal part by laser welding, and the strength and reliability of the electrical connection between the anode lead part and the terminal part are increased. Can increase the number of laminating the surface, also fabrication process of the multilayer capacitor can be made to produce directly used, has the effect that does not require new investments.
本発明は、陽極引き出し部を端子部品で保持したあとレーザ溶接により電気的に接続し、端子部品のレーザ照射側の反対側に形成される溶融痕の有無を確認することにより、陽極引き出し部と端子部品の接続の良否を容易に判別することができる構成を備えることにより、積層する平板状のコンデンサ素子の陽極引き出し部と金属製の端子部品との電気的接続の強度と信頼性を高め、金属製の端子部品の表裏両面に積層する枚数を増やすことができるようになり大容量でかつ低ESRの固体電解コンデンサを提供することができるという効果を奏するものである。 In the present invention, the anode lead-out portion is held by the terminal component and then electrically connected by laser welding, and the presence or absence of a melting mark formed on the opposite side of the terminal component to the laser irradiation side is confirmed. By providing a configuration that can easily determine the quality of the connection of the terminal component, the strength and reliability of the electrical connection between the anode lead portion of the laminated plate-like capacitor element and the metal terminal component are increased, This makes it possible to increase the number of metal terminal parts to be laminated on both the front and back surfaces, and to provide a solid electrolytic capacitor having a large capacity and a low ESR.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜4に記載の発明について説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the invention described in the first to fourth aspects of the present invention will be described using the first embodiment.
図1は、本発明の実施の形態1における固体電解コンデンサの平板状のコンデンサ素子を示す一部切欠斜視図、図2は、同固体電解コンデンサの金属製リードフレームに形成した端子部品を示す斜視図、図3は、同固体電解コンデンサの金属製リードフレームに形成した端子部品の片面にコンデンサ素子を積層した状態の構造を示す斜視図、図4は、同固体電解コンデンサの金属製リードフレームに形成した端子部品の両面にコンデンサ素子を積層した状態の構造を示す斜視図、図5は、同固体電解コンデンサの陽極引き出し部の接続を示す工程図、図6は、同固体電解コンデンサの連続フープ形の金属製リードフレームに形成した端子部品の両面にコンデンサ素子を積層した状態の構造を示す斜視図である。 1 is a partially cutaway perspective view showing a flat capacitor element of a solid electrolytic capacitor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing terminal parts formed on a metal lead frame of the solid electrolytic capacitor. FIG. 3 is a perspective view showing a structure in which capacitor elements are laminated on one side of a terminal component formed on the metal lead frame of the solid electrolytic capacitor, and FIG. 4 is a diagram of the metal lead frame of the solid electrolytic capacitor. FIG. 5 is a perspective view showing a structure in which capacitor elements are laminated on both surfaces of the formed terminal component, FIG. 5 is a process diagram showing connection of the anode lead portion of the solid electrolytic capacitor, and FIG. 6 is a continuous hoop of the solid electrolytic capacitor. It is a perspective view which shows the structure of the state which laminated | stacked the capacitor | condenser element on both surfaces of the terminal component formed in the shape metal lead frame.
まず、電極体となる純度99.99%のアルミニウム箔を公知の方法である電解エッチングにより粗面化した後、3%のアジピン酸アンモニウム水溶液中で13Vの電圧を印加して30分間化成し、誘電体となる酸化アルミニウムの化成皮膜を形成する。このようにして作製した電極体を例えば幅3.5mm、長さ6.5mmに切断し、図1に示すように所定の位置にポリイミド粘着テープ2を表裏面の両側から貼り付けて素子部3と陽極引き出し部4とに分け、前記切断により発生した断面部分を、再び3%のアジピン酸アンモニウム水溶液中で13Vの電圧を印加し、断面を30分間化成してから、素子部3に硝酸マンガン水溶液をディップして300℃で熱分解し、導電性のマンガン酸化物層を形成する。さらに、ピロール0.1モルとアルキルナフタレンスルフォン酸塩0.15モルを含有する水溶液中に浸漬し、マンガン酸化物上の一部に作用電極を接触させて2Vの定電圧で30分間電解重合させ、ポリピロールの導電性高分子層5を均一に析出させる。以上のようにして作製した金属電極体であるコンデンサ素子1の素子部3に、カーボンペイント層6および銀ペイント層7を形成して、図1に示すような平板状のコンデンサ素子1を製作した。
First, an aluminum foil having a purity of 99.99% to be an electrode body is roughened by electrolytic etching which is a known method, and then a voltage of 13 V is applied in a 3% ammonium adipate aqueous solution to form for 30 minutes. A chemical conversion film of aluminum oxide serving as a dielectric is formed. The electrode body thus fabricated is cut into, for example, a width of 3.5 mm and a length of 6.5 mm, and a polyimide
金属製リードフレーム14としては図2に示すように平板状のコンデンサ素子1を表裏両面に積層できるよう、素子部3を載せ表裏で千鳥配列になるガイドを設けた素子部用の端子部品8a,8bと、ガイド状の部分の2次加工により陽極引き出し部4を包み込むように加工できる部分を表裏で横方向に位相をずらした陽極引き出し部用の端子部品9a,9bを形成したものを作製した。
As shown in FIG. 2, the
金属製リードフレーム14の表側に上記にして作製した平板状のコンデンサ素子1を図3に示すように、素子部3には導電性接着剤として銀ペイントを塗布した後、素子部用の端子部品8aに接着し、陽極引き出し部4は陽極引き出し部用の端子部品9aのガイド部にはめ込む。これを繰り返し素子部3どうしが重なりあうように積層すると同時に、陽極引き出し部4どうしが重なるように4枚を積層する。陽極引き出し部用の端子部品9aは陽極引き出し部4を包み込むようにガイド部を2次加工した後、端子部品9aの上から積層されたコンデンサ素子1の陽極引き出し部4を貫くような方向にYAGレーザ照射位置11aにYAGレーザを照射して溶接することで4枚のコンデンサ素子1を電気的に接続する。この時、図5に示すように端子部品9aのレーザ照射側の反対側に形成される溶融痕12aの有無を認識カメラ13にて確認することにより、金属製リードフレーム14の表側に積層されたコンデンサ素子の陽極引き出し部4と端子部品9aの接続の良否を確実に判別することができる。
As shown in FIG. 3, the plate-like capacitor element 1 produced as described above on the front side of the
次に金属製リードフレーム14を天地逆にひっくり返し、表面と同様に、平板状のコンデンサ素子1を図4に示すように、素子部3には導電性接着剤として銀ペイントを塗布した後、素子部用の端子部品8bに接着し、陽極引き出し部4は陽極引き出し部用の端子部品9bのガイド部にはめ込む。これを繰り返し素子部3どうしが重なりあうように積層すると同時に、陽極引き出し部4どうしが重なるように4枚を積層する。陽極引き出し部用の端子部品9bは陽極引き出し部4を包み込むようにガイド部を2次加工した後、端子部品9bの上から積層されたコンデンサ素子1の陽極引き出し部4を貫くような方向にYAGレーザ照射位置bにYAGレーザを照射して溶接することで4枚のコンデンサ素子1を電気的に接続する。この時、図5に示すように端子部品9bのレーザ照射側の反対側に形成される溶融痕12bの有無を認識カメラ13にて確認することにより、金属製リードフレーム14の表側に積層されたコンデンサ素子の陽極引き出し部4と端子部品9bの接続の良否を確実に判別することができる。
Next, the
その後さらに外装樹脂によって全体を外装し(図示せず)、エージングした後、金属製リードフレーム14から切り離し外装樹脂に沿ってコム端子10a,10bを曲げ加工して定格6.3V、112μFの固体コンデンサを製作した。
Thereafter, the whole is further packaged with an exterior resin (not shown), aged, and then separated from the
以上のように本実施の形態における固体コンデンサでは、端子部品のレーザ照射側の反対側に形成される溶融痕の有無を確認することにより、陽極引き出し部と端子部品の接続の良否を容易に判別することができるので、コンデンサ素子の積層数を容易に増やすことができるという効果を奏するものである。 As described above, in the solid capacitor according to the present embodiment, it is possible to easily determine whether the anode lead portion and the terminal component are connected or not by checking the presence or absence of a melting mark formed on the side opposite to the laser irradiation side of the terminal component. Therefore, there is an effect that the number of stacked capacitor elements can be easily increased.
図6は金属製リードフレーム14を連続フープ形状にした構成にしてあり、これにより連続搬送の従来の積層形コンデンサ製造工程にそのまま流すことができるという効果を奏するものである。
FIG. 6 shows a configuration in which the
本発明の固体電解コンデンサ及びその製造方法は、端子部品のレーザ照射側の反対側に形成される溶融痕の有無を確認することにより、陽極引き出し部と端子部品の接続の良否を容易に判別することができ、積層する平板状のコンデンサ素子の陽極引き出し部と金属製の端子部品との電気的接続の強度と信頼性を高め、金属製の端子部品の表裏両面に積層する枚数を増やすことができるという効果を有し、大容量および低ESRを実現する固体電解コンデンサ及びその製造方法などの用途に有用である。 The solid electrolytic capacitor and the manufacturing method thereof according to the present invention can easily determine whether the anode lead portion is connected to the terminal component by checking the presence or absence of a melting mark formed on the side opposite to the laser irradiation side of the terminal component. It is possible to increase the strength and reliability of the electrical connection between the anode lead part of the flat plate capacitor element to be laminated and the metal terminal part, and to increase the number of laminated on both the front and back sides of the metal terminal part. This is useful for applications such as a solid electrolytic capacitor having a large capacity and low ESR and a method for manufacturing the same.
1 コンデンサ素子
2 ポリイミド粘着テープ
3 素子部
4 陽極引き出し部
5 導電性高分子層
6 カーボンペイント層
7 銀ペイント層
8a,8b 素子部端子部品
9a,9b 陽極引き出し部端子部品
10a,10b コム端子
11a,11b YAGレーザ照射位置
12a,12b 溶融痕
13 認識カメラ
14 金属製リードフレーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
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