JP2006024607A

JP2006024607A - 固体電解コンデンサおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2006024607A
Application number: JP2004198980A
Authority: JP
Inventors: Hironori Iwata; 浩紀岩田
Original assignee: NEC Tokin Toyama Ltd; NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】ＥＳＲの低減およびはんだ耐熱特性の改善を可能とした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。
【解決手段】コの字形の成形用金型、リード線穴を有するサイド金型、プレス上パンチおよびプレス下パンチを用いて、弁作用金属のリード線の一部を波状、コイルばね状、鉤状または斜めに折り曲げた形状に成形し弁作用金属粉末に埋設して植立し加圧成形する工程と、焼結を行い多孔質の陽極体を作製する工程とを含んでコンデンサ素子を作製する。リード線の埋設部の表面積を増大させると共に、アンカー効果をもたらし、引き抜き強度を増大させた。
【選択図】図１

Description

本発明は、弁作用金属の焼結体を用いた固体電解コンデンサに関し、特に、はんだ耐熱特性の改善およびＥＳＲ（等価直列抵抗）の低減を可能とした固体電解コンデンサとその製造方法に関する。

従来、チップ型固体電解コンデンサの陽極素子を製造するには、まず、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）等の弁作用金属粉末を所定の形状に加圧成形する際に同金属からなるワイヤー状、箔状などのリード線を埋設・植立し、その後、焼結して多孔質の陽極体を得る。この陽極体の多孔質部分に酸化皮膜を形成した後、酸化皮膜の外周部に陰極層を形成し、コンデンサ素子を作製する。このとき、例えば、漏れ電流の低減と小型化を可能にする技術として、陽極リード線のタンタル焼結体から突出する部分の基端部分に陽極化成膜を形成する技術が特許文献１に開示されている。

また、従来のチップ型固体電解コンデンサの陽極体成形工程において、弁作用金属の加圧成形方向は、陽極リード線に対して平行な場合と陽極リード線に対して垂直な場合があるが、近年の低ＥＳＲ化の用途に、いずれの場合も陽極リード線の陽極体の内部に占める表面積に比例して低ＥＳＲ化を図ることが可能になっている。そのため、リード線のリード線方向に埋設する長さを大きくするように調整し、低ＥＳＲ化を図っているが、その長さ調整だけでは限界がある。

特開２０００−１９５７５７号公報

近年、電子機器のモバイル化および高機能化に伴い、小型大容量で高周波数帯域において低インピーダンスのコンデンサが必要とされている。小型大容量化には弁作用金属粉末の微細化（粉末のhigh−ＣＶ化）があるが、陽極体の焼結温度は下がる傾向にあり、これにより陽極体とリード線の密着性が低下するのでＥＳＲが上昇し、ひいてはチップ固体電解コンデンサのはんだ耐熱特性（はんだ工程での耐熱性）の劣化による漏れ電流特性の劣化を引き起こす可能性が高くなる。

そこで、本発明は、ＥＳＲの低減およびはんだ耐熱特性の向上を可能とする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課題とする。

上記課題を解決するために、弁作用金属の多孔質焼結体とリード線の密着性および接触面積に着目し、その製造方法を確立することによって、本発明はなされた。

すなわち、第１の発明の固体電解コンデンサは、弁作用金属の粉末に、前記弁作用金属と同種の金属からなるリード線の一端を表出し他部を埋設して加圧成形し、焼結して多孔質の陽極体を形成し、前記陽極体に酸化皮膜を形成し陰極層を設けてなるコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサにおいて、前記リード線の前記陽極体に埋設された部分はコイルばね状、波状、鉤状または斜めに折り曲げた形状であることを特徴とする。

第２の発明の固体電解コンデンサの製造方法は、コの字形の成形用金型、リード線穴を有するサイド金型、プレス上パンチおよびプレス下パンチを用いて、弁作用金属のリード線の一部を波状、コイルばね状、鉤状または斜めに折り曲げた形状に成形し弁作用金属粉末に埋設して植立し加圧成形する工程と、焼結を行い多孔質の陽極体を作製する工程と、前記陽極体に酸化皮膜を形成する工程と、陰極層を形成しコンデンサ素子を作製する工程と、前記コンデンサ素子に陽極端子および陰極端子を接続する工程と、絶縁性樹脂で外装する工程とを含むことを特徴とする。

以上に説明したように、本発明においては、リード線の陽極体への埋設部分の形状がコイルばね状、波状、鉤状あるいは斜めに折り曲げた形状なので、アンカーとして作用し、リード線植立方向へのリード引き抜き強度が向上することで、はんだ工程での内部への物理的なストレスが減少し、はんだ耐熱性が改善され漏れ電流不良を低減することができる。

また、本発明によれば、リード線と粉末との接触面積が増大し、接触抵抗が減少するため、ＥＳＲを低減した固体電解コンデンサの提供が可能である。

チップ型固体電解コンデンサにおいて、陽極素子を製造するには、まず、Ｔａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）等の弁作用金属粉末を、バインダーなどと共に、角や丸などの所定の形状の金型に入れる。その際に同金属からなるリード線を波状、コイルばね状、鉤状あるいは斜めに折り曲げた形状にプレスし、引き出し加工また折り返し等の加工を行い、埋設・植立する。その後、加圧成形を実施し、焼結を実施し陽極体を形成する。その加圧成形までの実際を図４から図７に基づいて説明する。

図４に斜視図で示すように、コの字形の成形用金型１と、リード線穴３を持ったサイド金型と、プレス下パンチ６により囲まれた空間に、その体積がプレス後に約半分になることを想定した量の粉末２を投入する。

次に、図５に斜視図で示すように、サイド金型５のリード線穴３を通して、加工前のリード線４を引き出し、前記空間に収まる寸法でリード線４を加工する。その場合、リード線４を波状、コイルばね状、鉤状、斜め折り曲げ形状に加工する。

さらに、図６に斜視図で示すように、サイド金型５を、リード線４が粉末２に埋まる程度に下降させる。その後、図７に斜視図で示すように、規定量の粉末をリード線４の上方から供給し埋没させる。粉末を供給後、成形用金型１の上下にあるプレス上パンチ７とプレス下パンチ６にて加圧し成形する。その後、焼結を実施する。

次いで、公知の技術により、その焼結体の多孔質表面に酸化皮膜を形成し、陰極層を設けて、コンデンサ素子を得る。さらに、そのコンデンサ素子に陽極端子と陰極端子を接続し、外装樹脂でモールドし、ダイシングを行い本発明の固体電解コンデンサを得る。

次に、実施例を挙げて、リード線の形状を詳しく説明する。

図８は、波状のリード線による実施例１のコンデンサ素子を示す斜視図であり、４はリード線、８は陽極体としての多孔質焼結体である。その陽極体はＴａ（タンタル）、Ｎｂ（ニオブ）等の弁作用金属粉末を上記の実施の形態で説明した方法により、予め陽極引き出し用のリード線を波状に加工したものを埋め込み、加圧成形、焼結を実施したものである。波加工の方向性はなく、また、焼結体の幅から曲げ部が突出しないように幅を取り、曲げ回数は１回以上とする。

図９は、コイルばね状のリード線による実施例２のコンデンサ素子を示す斜視図であり、実施例１と同様に陽極引き出し用のリード線をコイルばね状に加工後埋め込み、加圧成形、焼結を実施したものである。コイルばね状の径は焼結体の横幅から突出しないように幅を取り、また、コイルばねの巻線の縦方向の隙間は０ｍｍ（無し）から焼結体からはみ出さない長さまで選択可能である。

図１０は、鉤状のリード線による実施例３のコンデンサ素子を示す斜視図であり、陽極引き出し用のリード線を鉤針状に加工後、埋め込み、加圧成形、焼結を実施したものである。この鉤針形状は焼結体の外部から内部に一旦挿入され焼結体内部で折り返した形状である。埋め込み深さと折り返しの寸法は焼結体外部から突出しない幅とする。また、折り返しの方向は主要部の埋め込みの方向と平行ではなくても可能である。

図１１は、折り曲げた形状のリード線による実施例４のコンデンサ素子を示す斜視図であり、実施例１と同様に陽極引き出し用のリード線を外部のリード線の方向に対して斜めに曲げ加工後、埋め込み、加圧成形、焼結を実施したものである。この場合、埋設された斜めの部分は直線でも湾曲していても可能であり、曲がり幅は焼結体の幅から突出しないものとし、曲がり方向は焼結体の外周部方向であれば、特に指定しない。なお実施例１〜４において、ワイヤーの太さは問わない。

実施例１〜４において得られたコンデンサ素子の特性について、リード線の埋設部分の表面積に着目して整理して説明する。すなわち、引き抜き強度、はんだ耐熱性に関わる漏れ電流不良、およびリード線の埋設部の表面積とＥＳＲの積について、リード線の埋設部の表面積にどのように依存しているかという観点から説明する。

図１は、リード線の埋設部表面積と引き抜き強度の関係を示す。この図１からは、リード線の埋設部表面積の増大とともに引き抜き強度が増大することが分かる。

図２は、リード線の埋設部表面積と漏れ電流不良の関係を示す。この図２のように、リード線の埋設部表面積の増大とともに、漏れ電流不良は減少する。すなわち、はんだ耐熱性が向上する。

図３は、リード線の埋設部表面積と、リード線の埋設部表面積およびＥＳＲの積との関係を示す。この図３のように、リード線の埋設部表面積とＥＳＲの積についても、リード線の埋設部表面積の増大とともに減少する。

以上に説明したように、リード線の陽極体への埋設部の形状がコイル状、波状、鉤状あるいは折り曲げた形状なので、アンカーとして作用し、図１のように、リード線植立方向へのリード引き抜き強度が向上することで、はんだ工程での内部への物理的なストレスが減少し、はんだ耐熱性が改善され、図２のように、漏れ電流不良が減少する。

また、リード線と弁作用金属粉末との接触面積が増大し、接触抵抗が減少するため、図３のように、ＥＳＲが低減可能な固体電解コンデンサとなる。

以上、本発明の実施の形態および実施例を説明したが、本発明は、図１から図１１に示した形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。

リード線の埋設部表面積と引き抜き強度の関係を示す図。リード線の埋設部表面積と漏れ電流不良の関係を示す図。リード線の埋設部表面積と、リード線の埋設部表面積およびＥＳＲの積との関係を示す図。コの字形の成形用金型、サイド金型、プレス下パンチによってできた空間に粉末を供給した様子を示す斜視図。サイド金型からリード線を供給した後、リード線を加工した様子を示す斜視図。サイド金型を下降させ、リード線を粉末に埋設させた様子を示す斜視図。粉末をさらに供給して、上下パンチにてプレスする様子を示す図。実施例１のコンデンサ素子を示す斜視図。実施例２のコンデンサ素子を示す斜視図。実施例３のコンデンサ素子を示す斜視図。実施例４のコンデンサ素子を示す斜視図。

符号の説明

１成形用金型
２粉末
３リード線穴
４リード線
５サイド金型
６プレス下パンチ
７プレス上パンチ
８多孔質焼結体

Claims

弁作用金属の粉末に、前記弁作用金属と同種の金属からなるリード線の一端を表出し他部を埋設して加圧成形し、焼結して多孔質の陽極体を形成し、前記陽極体に酸化皮膜を形成し陰極層を設けてなるコンデンサ素子を用いた固体電解コンデンサにおいて、前記リード線の前記陽極体に埋設された部分はコイルばね状、波状、鉤状または斜めに折り曲げた形状であることを特徴とする固体電解コンデンサ。
コの字形の成形用金型、リード線穴を有するサイド金型、プレス上パンチおよびプレス下パンチを用いて、弁作用金属のリード線の一部を波状、コイルばね状、鉤状または斜めに折り曲げた形状に成形し弁作用金属粉末に埋設して植立し加圧成形する工程と、焼結を行い多孔質の陽極体を作製する工程と、前記陽極体に酸化皮膜を形成する工程と、陰極層を形成しコンデンサ素子を作製する工程と、前記コンデンサ素子に陽極端子および陰極端子を接続する工程と、絶縁性樹脂で外装する工程とを含むことを特徴とする固体電解コンデンサの製造方法。