JP2008066493A - Lead wire, lead terminal for aluminum electrolytic capacitors, and aluminum electrolytic capacitor - Google Patents

Lead wire, lead terminal for aluminum electrolytic capacitors, and aluminum electrolytic capacitor Download PDF

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JP2008066493A JP2006242240A JP2006242240A JP2008066493A JP 2008066493 A JP2008066493 A JP 2008066493A JP 2006242240 A JP2006242240 A JP 2006242240A JP 2006242240 A JP2006242240 A JP 2006242240A JP 2008066493 A JP2008066493 A JP 2008066493A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of a whisker even in a portion where this lead wire is welded to an aluminum lead which is most likely easy to generate a tin whisker, wherein tin atoms form an intermetallic compound with nickel atoms. <P>SOLUTION: A lead wire 10 consists of a copper layer 12, a nickel layer 13 and a tin layer 14 laminated on the surface of a steel wire 11 in sequence from inside. In this lead wire 10, even in a portion where melt-integration is carried out with an aluminum lead which is most likely easy to generate the tin whisker, the tin atoms form the intermetallic compound with nickel atoms, and mix with steel atoms, copper atoms, and aluminum atoms. Hence, this prevents tin atoms from gathering together to build tin particle which serves as the source of generation of the whisker. Moreover, since rare metal is not needed, it is cheap and there is also no worry of the scarcity of resources. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はリード線、アルミニウム電解コンデンサ用リード端子およびアルミニウム電解コンデンサに関する。   The present invention relates to a lead wire, a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor, and an aluminum electrolytic capacitor.

従来、電子部品たとえばコンデンサのリード線はプリント基板に容易に半田付けできるように、銅線や銅被覆鋼線などの金属芯線の表面に半田めっき（錫−鉛合金めっき）を施していた。半田めっきは安価で半田付け性がよい上、高温高湿などの悪環境に置かれても半田付け性が劣化しないという優れた特性を持っているので広く使われてきた。しかし半田に含まれる鉛は有毒であるため、電気製品に鉛を含む半田の使用を禁止する流れとなっている。   Conventionally, solder plating (tin-lead alloy plating) has been applied to the surface of a metal core wire such as a copper wire or a copper-clad steel wire so that the lead wire of an electronic component such as a capacitor can be easily soldered to a printed circuit board. Solder plating has been widely used because it has low cost and good solderability and has excellent characteristics that solderability does not deteriorate even when placed in a bad environment such as high temperature and high humidity. However, since lead contained in solder is toxic, the use of solder containing lead in electrical products is prohibited.

リード線の半田めっきから鉛を除き錫めっきとすると毒性はなくなるが、錫めっき層からウィスカ（ひげ状の錫単結晶）が成長して電気ショート事故を起こす恐れがある。それを防止するため例えば錫めっきの表面に錫−パラジウム合金めっきを施す発明が提案されている（特許文献１）。   When lead plating is used to remove lead from the lead plating and tin plating is no longer toxic, whiskers (whisker-shaped tin single crystals) grow from the tin plating layer, which may cause an electrical short circuit accident. In order to prevent this, for example, an invention in which tin-palladium alloy plating is applied to the surface of tin plating has been proposed (Patent Document 1).

アルミニウム電解コンデンサはアルミニウム箔を巻くための芯材としてアルミニウムリード（アルミニウム線）を用い、外部接続のためアルミニウムリードにリード線を溶接している。従来のリード線は銅被覆鋼線などの表面に半田めっきをしたものであったが、半田めっきの中の鉛が有毒であるので、半田めっきは使用できなくなりつつある。半田めっきであればウィスカの発生はないが、錫めっきであると特にアルミニウムリードとリード線の溶接部分からウィスカが発生しやすい。この対策としてリード線の錫めっき表面を酸化して酸化錫にする発明が提案されている（特許文献２）。
特開平９−４５５７９号公報 特開２００４−３１１９５０号公報 An aluminum electrolytic capacitor uses an aluminum lead (aluminum wire) as a core material for winding an aluminum foil, and the lead wire is welded to the aluminum lead for external connection. Conventional lead wires have been solder-plated on the surface of a copper-clad steel wire or the like, but since the lead in the solder plating is toxic, solder plating is becoming unusable. Whiskering does not occur if solder plating is used, but whiskering tends to occur especially from the welded portion between the aluminum lead and the lead wire. As a countermeasure, an invention has been proposed in which the tin plating surface of the lead wire is oxidized to form tin oxide (Patent Document 2).
JP 9-45579 A JP 2004-31950 A

リード線の錫めっき層からウィスカが成長するのを防止するため錫めっきの表面に錫−パラジウム合金めっきを施す構成は、パラジウムが現在でも希少金属で高価であり、将来もし広く使われるとパラジウム資源が不足する恐れがある。このため希少金属を用いないでウィスカを防止することが望まれる。   The structure in which tin-palladium alloy plating is applied to the surface of the tin plating to prevent whisker growth from the tin plating layer of the lead wire is a rare metal and expensive palladium. There is a risk of shortage. For this reason, it is desired to prevent whiskers without using rare metals.

アルミニウム電解コンデンサのアルミニウムリードとリード線の溶接部分のウィスカ対策としてリード線の錫めっき表面を酸化して酸化錫にする方法は、酸化錫が少なすぎるとウィスカが発生し、酸化錫が多すぎるとリード線の半田付け性が低下する。そのため適切な量の酸化錫を形成しなければならないが、それを制御するのが難しい。   As a countermeasure against whisker in the welded part of aluminum lead and lead wire of aluminum electrolytic capacitor, the method of oxidizing tin plating surface of lead wire to tin oxide is that whisker is generated if there is too little tin oxide and if there is too much tin oxide Lead wire solderability is reduced. Therefore, an appropriate amount of tin oxide must be formed, but it is difficult to control.

請求項１記載のリード線は、鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線である。   The lead wire according to claim 1 is a lead wire formed by laminating a copper layer, a nickel layer, and a tin layer in order from the inside on the surface of the steel element wire.

本発明のリード線は最も錫ウィスカの発生しやすいアルミニウムリードと溶融一体化した部分でも、錫原子がニッケル原子と金属間化合物をつくり、鉄原子、銅原子、アルミニウム原子と原子的尺度で溶け合う。このため錫原子が集まってウィスカの発生源となる錫粒子をつくることが防止される。また希少金属を必要としないので安価であり資源不足の心配もない。またニッケル層はめっき法により精度良く形成できるので、適切な量の酸化錫を形成するような難しい制御をする必要がない。   In the lead wire of the present invention, even in the portion fused and integrated with the aluminum lead where tin whisker is most likely to be generated, the tin atom forms an intermetallic compound with the nickel atom and melts with the iron atom, copper atom and aluminum atom on an atomic scale. For this reason, it is possible to prevent tin atoms from gathering to form tin particles that become a whisker generation source. Moreover, since no rare metal is required, it is inexpensive and there is no fear of resource shortage. Further, since the nickel layer can be formed with high precision by a plating method, it is not necessary to perform difficult control to form an appropriate amount of tin oxide.

請求項２記載のリード線は請求項１に記載のリード線において、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線である。   The lead wire according to claim 2 is a lead wire according to claim 1, wherein a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium and zinc is further laminated on the outermost layer. is there.

リード線の最外層を銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層とすることにより、純粋な錫のときより融点を下げて半田付け性を向上させることができる。純粋な錫の融点は２３２℃であるが、錫−５重量％ビスマス合金の融点は２２８℃、錫−０．７重量％銅合金の融点は２２９℃というように融点を下げられる。錫−銀合金、錫−インジウム合金、錫−亜鉛合金も同様に融点を下げられる。   By using a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium, and zinc as the outermost layer of the lead wire, the melting point can be lowered and solderability can be improved as compared with pure tin. The melting point of pure tin is 232 ° C., but the melting point of the tin-5 wt% bismuth alloy is 228 ° C., the melting point of the tin—0.7 wt% copper alloy is 229 ° C., and so on. Similarly, tin-silver alloy, tin-indium alloy, and tin-zinc alloy can be lowered in melting point.

請求項３記載のリード線は、請求項１または２のいずれかに記載のリード線において、前記ニッケル層の厚さが０．５μｍ〜５μｍであるリード線である。   A lead wire according to claim 3 is the lead wire according to claim 1 or 2, wherein the nickel layer has a thickness of 0.5 μm to 5 μm.

ニッケル層の厚さが０．５μｍ未満であると錫原子がニッケル原子と金属間化合物をつくるときニッケル原子が不足するおそれがあり、ニッケル層の厚さが５μｍを越えるとリード線が硬くなりすぎて折れやすくなる。このためニッケル層の厚さは０．５μｍ〜５μｍが適当である。   If the thickness of the nickel layer is less than 0.5 μm, there may be a shortage of nickel atoms when the tin atom forms an intermetallic compound with the nickel atom. If the thickness of the nickel layer exceeds 5 μm, the lead wire becomes too hard. Easily break. For this reason, the thickness of the nickel layer is suitably 0.5 μm to 5 μm.

請求項４記載のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子は、鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子である。   The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor according to claim 4, wherein the lead wire formed by laminating a copper layer, a nickel layer, and a tin layer in this order from the inside to the surface of the steel element wire and an aluminum lead are welded. Terminal.

本発明のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子はリード線とアルミニウムリードを溶接した部分も含め全ての箇所でウィスカの発生が防止されるので、アルミニウム電解コンデンサのリード端子として好適である。   The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor of the present invention is suitable as a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor because whisker generation is prevented at all locations including the portion where the lead wire and the aluminum lead are welded.

請求項５記載のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子は請求項４に記載のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子において、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子である。   The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor according to claim 5, wherein the lead terminal for the aluminum electrolytic capacitor according to claim 4 is a tin alloy layer further comprising at least one of silver, bismuth, copper, indium and zinc as an outermost layer. Is a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor in which a lead wire formed by laminating and an aluminum lead are welded.

本発明のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子はリード線とアルミニウムリードを溶接した部分も含め全ての箇所でウィスカの発生が防止され、さらにリード線の半田付け性が特に良いのでアルミニウム電解コンデンサのリード端子として好適である。   The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor of the present invention prevents whiskers from occurring at all locations including the portion where the lead wire and the aluminum lead are welded, and the lead wire has particularly good solderability. Is preferred.

請求項６記載のアルミニウム電解コンデンサは、鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子を有するアルミニウム電解コンデンサである。   The aluminum electrolytic capacitor according to claim 6 has a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor in which a lead wire formed by laminating a copper layer, a nickel layer, and a tin layer in this order from the inside to the surface of a steel element wire and an aluminum lead are welded. It is an aluminum electrolytic capacitor.

本発明のアルミニウム電解コンデンサはリード線のウィスカ発生がないのでプリント基板に実装したあとの電気ショート事故を予防できる。   Since the aluminum electrolytic capacitor of the present invention does not generate whiskers in the lead wires, it is possible to prevent an electrical short accident after being mounted on a printed circuit board.

請求項７記載のアルミニウム電解コンデンサは請求項６に記載のアルミニウム電解コンデンサにおいて、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子を有するアルミニウム電解コンデンサである。   The aluminum electrolytic capacitor according to claim 7 is the aluminum electrolytic capacitor according to claim 6, further comprising a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium, and zinc laminated on the outermost layer. An aluminum electrolytic capacitor having a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor in which a wire and an aluminum lead are welded.

本発明のアルミニウム電解コンデンサはプリント基板に実装するときリード線の半田付け性が特に良い。またリード線のウィスカ発生がないのでプリント基板に実装したあとの電気ショート事故を予防できる。   The aluminum electrolytic capacitor of the present invention has particularly good lead wire solderability when mounted on a printed circuit board. Moreover, since there is no whisker generation of the lead wire, it is possible to prevent an electrical short accident after being mounted on the printed circuit board.

本発明のリード線は最も錫ウィスカの発生しやすいアルミニウムリードと溶接した部分でも、ウィスカの発生が防止できる。また希少金属を必要としないので安価であり資源不足の心配もない。ニッケル層はめっき法により精度良く形成できるので、適切な量の酸化錫を形成するような難しい制御をする必要がない。本発明のコンデンサ用リード端子はリード線とアルミニウムリードを溶接した部分も含め全ての箇所でウィスカの発生が防止されるのでアルミニウム電解コンデンサのリード端子として好適である。本発明のアルミニウム電解コンデンサはリード線のウィスカ発生がないのでプリント基板に実装したあとの電気ショート事故を予防できる。   The lead wire of the present invention can prevent the generation of whiskers even at the welded portion with the aluminum lead where tin whiskers are most likely to occur. Moreover, since no rare metal is required, it is inexpensive and there is no fear of resource shortage. Since the nickel layer can be formed with high accuracy by a plating method, it is not necessary to perform difficult control to form an appropriate amount of tin oxide. The lead terminal for a capacitor of the present invention is suitable as a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor because whisker generation is prevented at all locations including a portion where a lead wire and an aluminum lead are welded. Since the aluminum electrolytic capacitor of the present invention does not generate whiskers in the lead wires, it is possible to prevent an electrical short accident after being mounted on a printed circuit board.

まず従来の錫めっきリード線の錫めっき層からウィスカの成長するメカニズムについて説明する。図１は銅被覆鋼線の半田めっきから単に鉛を除き錫めっきとしただけの、ウィスカ対策を施していない従来のリード線１００の模式図である。図１に示すように、鋼素線１０１の表面に同心円状に順次、銅層１０２を厚さ２０μｍ、錫層１０３を厚さ１２μｍ、めっき法により積層し、直径０．５ｍｍのリード線１００としている。   First, the mechanism of whisker growth from the tin plating layer of a conventional tin plating lead will be described. FIG. 1 is a schematic view of a conventional lead wire 100 that is not subjected to whisker countermeasures, in which lead is simply removed by tin plating from solder plating of a copper-coated steel wire. As shown in FIG. 1, a copper layer 102 and a tin layer 103 are sequentially laminated concentrically on the surface of a steel wire 101 by a plating method to form a lead wire 100 having a diameter of 0.5 mm. Yes.

従来から銅下地層と錫層の組み合わせの場合、最も錫のウィスカの発生しやすい温度は常温であることが分かっている。しかし発明者の実験によればウィスカ対策を施していない従来のリード線１００であっても、溶接などの加工を加えていない状態ならば、常温で６０日間放置してもウィスカの発生は全く見られなかった。ウィスカは、発生する場合は数日で発生することが知られているから、このまま長期間放置しても発生しないと予測される。   Conventionally, in the case of a combination of a copper underlayer and a tin layer, it is known that the temperature at which tin whiskers are most likely to occur is room temperature. However, according to the inventor's experiment, even if the lead wire 100 is not subjected to whisker countermeasures, whisker generation is completely observed even if it is left at room temperature for 60 days if it is not subjected to processing such as welding. I couldn't. Whisker is known to occur within a few days when it occurs, and it is predicted that it will not occur even if left for a long time.

ところが同じ従来のリード線１００の一端を図２（ａ）に示すようにアルミニウムリード２０の一端に突き合わせ、抵抗溶接したものを作り、同じように常温放置したところ僅か１日でウィスカが発生することが分かった。なおこれはリード線１００をアルミニウム電解コンデンサに使用するときの実際の構造を模したものであり、同じようなウィスカが実際のアルミニウム電解コンデンサでも発生して問題となっている。   However, one end of the same conventional lead wire 100 is butted against one end of the aluminum lead 20 as shown in FIG. 2 (a), and resistance welding is performed. Similarly, when left at room temperature, whiskers are generated in only one day. I understood. This imitates an actual structure when the lead wire 100 is used for an aluminum electrolytic capacitor, and a similar whisker is generated even in an actual aluminum electrolytic capacitor.

図２（ｂ）は溶接直後のリード線１００とアルミニウムリード２０の突き合わせ溶接部（図２（ａ）の破線の円２１の部分）の拡大模式図である。抵抗溶接の際、突き合わせた部分は２０００℃もの高温になるので、リード線１００とアルミニウムリード２０の先端が溶融一体化して固化している。   FIG. 2B is an enlarged schematic view of a butt-welded portion between the lead wire 100 and the aluminum lead 20 immediately after welding (a portion of a broken-line circle 21 in FIG. 2A). At the time of resistance welding, the abutted portion becomes as high as 2000 ° C., so that the tips of the lead wire 100 and the aluminum lead 20 are melted and integrated to be solidified.

図２（ｃ）はリード線１００とアルミニウムリード２０の溶接部の、溶接から２４時間後の拡大模式図である。図２（ｃ）に示すようにリード線１００とアルミニウムリード２０が溶融一体化した部分２２だけに特徴的に錫のウィスカ１０４が多数発生している。しかし同じリード線１００でも溶融一体化した部分２２から離れたところには全くウィスカが見られない。   FIG. 2C is an enlarged schematic view of a welded portion between the lead wire 100 and the aluminum lead 20 after 24 hours from welding. As shown in FIG. 2C, a large number of tin whiskers 104 are characteristically formed only in the portion 22 where the lead wire 100 and the aluminum lead 20 are fused and integrated. However, whiskers are not seen at all in the same lead wire 100 away from the melt-integrated portion 22.

発明者の推定によれば、リード線１００とアルミニウムリード２０が溶融一体化した部分２２だけにウィスカ１０４が発生する原因は次のとおりである。図３（ａ）の溶融一体化した部分２２の断面図に示すように、リード線１００とアルミニウムリード２０が溶融一体化した部分２２では、リード線１００由来の鉄原子、銅原子と、アルミニウムリード２０由来のアルミニウム原子が原子的尺度で溶け合っている。しかしリード線１００の錫層１０３由来の錫原子はそれらと溶け合わないため、集まって径が数μｍ〜数十μｍの錫粒子１０５となっている。溶融した部分が固化すると錫粒子１０５には強い圧縮応力が働くようになる。   According to the inventor's estimation, the reason why the whisker 104 is generated only in the portion 22 where the lead wire 100 and the aluminum lead 20 are fused and integrated is as follows. As shown in the sectional view of the melt-integrated portion 22 in FIG. 3A, in the portion 22 where the lead wire 100 and the aluminum lead 20 are melt-integrated, iron atoms, copper atoms, and aluminum leads derived from the lead wire 100 are obtained. Aluminum atoms from 20 are melting on an atomic scale. However, since the tin atoms derived from the tin layer 103 of the lead wire 100 do not melt with each other, they gather to form tin particles 105 having a diameter of several μm to several tens of μm. When the melted portion is solidified, a strong compressive stress is applied to the tin particles 105.

図３（ｂ）の溶融一体化した部分２２の断面図に示すように、この圧縮応力を緩和するため錫のひげ状単結晶ができて溶融一体化した部分２２の表面から押し出されウィスカ１０４となる。溶融一体化した部分２２から離れたリード線１００表面の錫層１０３には圧縮応力がかからないのでウィスカが全く発生しない。   As shown in the cross-sectional view of the melt-integrated portion 22 in FIG. 3 (b), a whisker-like single crystal of tin is formed to relieve this compressive stress, and the whisker 104 is extruded from the surface of the melt-integrated portion 22. Become. Since the compressive stress is not applied to the tin layer 103 on the surface of the lead wire 100 away from the melt-integrated portion 22, no whisker is generated.

次に図４はウィスカ対策を施した本発明の第一実施例のリード線１０の模式図である。図４に示すように、本発明のリード線１０は鋼素線１１の表面に順次、銅層１２を厚さ２０μｍ、ニッケル層１３を厚さ２μｍ、錫層１４を厚さ１２μｍ、めっき法で積層し、直径０．５ｍｍのリード線１０としている。このときニッケル層１３の厚さは０．５μｍ〜５μｍが適当である。その理由は、ニッケル層１３の厚さが０．５μｍ未満であると錫原子がニッケル原子と金属間化合物をつくるときニッケル原子が不足するおそれがあり、ニッケル層１３の厚さが５μｍを越えるとリード線が硬くなりすぎて折れやすくなるためである。   Next, FIG. 4 is a schematic view of the lead wire 10 of the first embodiment of the present invention in which countermeasures against whiskers are taken. As shown in FIG. 4, the lead wire 10 of the present invention is formed on the surface of the steel wire 11 in order by a copper layer 12 having a thickness of 20 μm, a nickel layer 13 having a thickness of 2 μm, and a tin layer 14 having a thickness of 12 μm. A lead wire 10 having a diameter of 0.5 mm is laminated. At this time, the thickness of the nickel layer 13 is suitably 0.5 μm to 5 μm. The reason is that when the thickness of the nickel layer 13 is less than 0.5 μm, there is a possibility that the nickel atoms will be insufficient when the tin atoms form an intermetallic compound with the nickel atoms, and when the thickness of the nickel layer 13 exceeds 5 μm. This is because the lead wire becomes too hard and easily breaks.

本発明のリード線１０の一端を図５（ａ）に示すようにアルミニウムリード２０の一端に突き合わせ、抵抗溶接したものを作り６０日間常温放置しておいたが、ウィスカは全く見られなかった。図５（ｂ）は本発明のリード線１０とアルミニウムリード２０の溶接部２３の溶接直後の拡大模式図である。抵抗溶接の際、突き合わせた溶接部分は２０００℃もの高温になるので、リード線１０とアルミニウムリード２０の先端が共に溶融一体化して固化している。溶接直後の外観はウィスカ対策を施していない従来のリード線１００（図２（ｂ））と同じであるが、本発明のリード線１０では６０日放置後も溶融一体化した部分２４からもウィスカが発生することはなかった。すなわち６０日放置後の外観も図５（ｂ）のままである。これにより本発明のリード線１０は長期間放置してもウィスカは発生しないと予測される。   One end of the lead wire 10 of the present invention was butted against one end of the aluminum lead 20 as shown in FIG. 5 (a) and resistance-welded was made and allowed to stand at room temperature for 60 days, but no whiskers were found. FIG. 5B is an enlarged schematic view immediately after welding of the welded portion 23 between the lead wire 10 and the aluminum lead 20 of the present invention. At the time of resistance welding, the welded portion that is abutted becomes as high as 2000 ° C., so that the leading ends of the lead wire 10 and the aluminum lead 20 are melted and integrated together and solidified. The appearance immediately after welding is the same as that of the conventional lead wire 100 (FIG. 2 (b)) that is not subjected to whisker countermeasures. However, in the lead wire 10 of the present invention, the whisker is also seen from the melted and integrated portion 24 even after being left for 60 days. Never occurred. That is, the appearance after leaving for 60 days is also as shown in FIG. As a result, it is predicted that whiskers will not occur even if the lead wire 10 of the present invention is left for a long period of time.

本発明のリード線１０で溶融一体化した部分２４からウィスカが発生しない理由を発明者は次のように推定している。図５（ｃ）の溶融一体化した部分２４の断面図に示すように、リード線１０とアルミニウムリード２０が溶融一体化した部分２４では、リード線１０由来の鉄原子、銅原子とアルミニウムリード２０由来のアルミニウム原子が原子的尺度で溶け合っている。一方錫層１４由来の錫原子はニッケル層１３由来のニッケル原子と金属間化合物（Ｎｉ３Ｓｎ４と推定される）をつくり、鉄原子、銅原子、アルミニウム原子と原子的尺度で溶け合うことができる。このためウィスカ対策を施していない従来のリード線１００とは異なり、錫原子が集まって錫粒子をつくることがない。錫粒子がウィスカの発生源であるため、錫粒子が形成されない本発明のリード線１０ではウィスカの発生源がない。そのため長期間放置しても本発明のリード線１０では溶融一体化した部分２４からもウィスカが発生することがない。 The inventor presumes why the whisker does not occur from the portion 24 fused and integrated with the lead wire 10 of the present invention as follows. As shown in the sectional view of the melt-integrated portion 24 in FIG. 5C, in the portion 24 in which the lead wire 10 and the aluminum lead 20 are melt-integrated, the iron atoms, copper atoms, and aluminum leads 20 derived from the lead wire 10 are used. The derived aluminum atoms are melting on an atomic scale. On the other hand, the tin atom derived from the tin layer 14 forms an intermetallic compound (presumed to be Ni 3 Sn 4 ) with the nickel atom derived from the nickel layer 13 and can be dissolved on an atomic scale with iron atoms, copper atoms, and aluminum atoms. . For this reason, unlike the conventional lead wire 100 which does not take a countermeasure against whisker, tin atoms do not collect to form tin particles. Since tin particles are a source of whisker, the lead wire 10 of the present invention in which tin particles are not formed has no source of whisker. Therefore, whiskers are not generated from the melted and integrated portion 24 in the lead wire 10 of the present invention even if left for a long time.

リード線はアルミニウム電解コンデンサの外部接続に必要であり、アルミニウムリードはアルミニウム電解コンデンサの芯材として必要であるから、アルミニウム電解コンデンサには必ず図５（ｂ）のようにリード線１０とアルミニウムリード２０の溶融一体化した部分２４がある。リード線１０とアルミニウムリード２０の溶融一体化した部分に図３（ａ）のように錫粒子１０５が形成されると、錫粒子１０５に圧縮応力が加わるため、錫のウィスカ１０４が発生する確率が非常に高くなる。したがってアルミニウム電解コンデンサにおいて錫のウィスカ１０４を防ぐためには、リード線とアルミニウムリードの溶融一体化した部分に錫粒子１０５が形成されていないことが必要である。ただし錫粒子１０５の粒径が１μｍ程度以下であれば、錫粒子１０５に加わる圧縮応力が小さいためウィスカ１０４は発生しにくい。また、たとえウィスカ１０４が発生しても錫粒子１０５に含まれる錫原子が少量であるため長い（数十μｍ以上）ウィスカ１０４は形成されない。それらからすると粒径１μｍ程度以下の錫粒子１０５は存在してもウィスカ１０４による実害はないと考えられる。   Since the lead wire is necessary for external connection of the aluminum electrolytic capacitor and the aluminum lead is necessary as a core material of the aluminum electrolytic capacitor, the lead wire 10 and the aluminum lead 20 are always used for the aluminum electrolytic capacitor as shown in FIG. There is a melt-integrated portion 24. When the tin particles 105 are formed in the melted and integrated portion of the lead wire 10 and the aluminum lead 20 as shown in FIG. 3A, a compressive stress is applied to the tin particles 105, and thus there is a probability that a tin whisker 104 is generated. Become very expensive. Therefore, in order to prevent the tin whisker 104 in the aluminum electrolytic capacitor, it is necessary that the tin particles 105 are not formed in the melt-integrated portion of the lead wire and the aluminum lead. However, if the particle size of the tin particles 105 is about 1 μm or less, the whisker 104 is unlikely to be generated because the compressive stress applied to the tin particles 105 is small. Even if the whisker 104 is generated, a long (several tens of μm or more) whisker 104 is not formed because the tin particles 105 contain a small amount of tin atoms. Accordingly, it is considered that there is no actual damage caused by the whisker 104 even if the tin particles 105 having a particle size of about 1 μm or less are present.

次に図６はウィスカ対策を施した本発明の第二実施例のリード線３０の模式図である。図６に示すように、本発明の第二実施例のリード線３０は鋼素線３１の表面に順次、銅層３２を厚さ２０μｍ、ニッケル層３３を厚さ２μｍ、錫層３４を厚さ１２μｍ、錫−５重量％ビスマス合金層３５を厚さ２μｍ、めっき法で積層し、直径０．５ｍｍのリード線３０としている。このときニッケル層３３の厚さは０．５μｍ〜５μｍ、錫−５重量％ビスマス合金層３５の厚さは１μｍ〜３μｍが適当である。   Next, FIG. 6 is a schematic view of the lead wire 30 of the second embodiment of the present invention in which countermeasures against whiskers are taken. As shown in FIG. 6, in the lead wire 30 of the second embodiment of the present invention, the copper layer 32 has a thickness of 20 μm, the nickel layer 33 has a thickness of 2 μm, and the tin layer 34 has a thickness on the surface of the steel wire 31. A lead wire 30 having a diameter of 0.5 mm is formed by laminating a 12 μm, tin-5 wt% bismuth alloy layer 35 with a thickness of 2 μm by plating. At this time, the thickness of the nickel layer 33 is suitably 0.5 μm to 5 μm, and the thickness of the tin-5 wt% bismuth alloy layer 35 is suitably 1 μm to 3 μm.

本発明の第二実施例のリード線３０における錫ウィスカ発生防止メカニズムは、第一実施例のリード線１０の場合と同様である。第二実施例のリード線３０のメリットは最外層が錫−５重量％ビスマス合金３５であるため、最外層が純粋な錫層１４の第一実施例のリード線１０よりも融点が低く半田付け性が良いことである。このため第二実施例のリード線３０を用いたアルミニウム電解コンデンサは、プリント基板に実装したとき、半田付けの歩留まり、信頼性がより高い。   The mechanism for preventing tin whisker generation in the lead wire 30 of the second embodiment of the present invention is the same as that of the lead wire 10 of the first embodiment. The merit of the lead wire 30 of the second embodiment is that the outermost layer is a tin-5 wt% bismuth alloy 35, and therefore the melting point is lower than that of the lead wire 10 of the first embodiment in which the outermost layer is a pure tin layer 14 and soldered. It is a good thing. For this reason, when the aluminum electrolytic capacitor using the lead wire 30 of the second embodiment is mounted on a printed board, the yield of soldering and the reliability are higher.

本発明のリード線とアルミニウムリードの溶接は従来の抵抗溶接法により実施でき、アルミニウム電解コンデンサ用リード端子が製造できる。   The lead wire and aluminum lead of the present invention can be welded by a conventional resistance welding method, and a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor can be manufactured.

また本発明のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子を用いて、従来の製法により、アルミニウム電解コンデンサが製造できる。   Moreover, an aluminum electrolytic capacitor can be manufactured by the conventional manufacturing method using the lead terminal for aluminum electrolytic capacitors of this invention.

本発明のリード線は最も錫ウィスカの発生しやすいアルミニウムリードと溶接した部分でも、ウィスカの発生が防止できる。また希少金属を必要としないので安価であり資源不足の心配もない。本発明のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子は、リード線とアルミニウムリードを溶接した部分も含め全ての箇所でウィスカの発生が防止されるのでアルミニウム電解コンデンサのリード端子として好適である。本発明のアルミニウム電解コンデンサはリード線のウィスカ発生がないのでプリント基板に実装したあとの電気ショート事故を予防できる。   The lead wire of the present invention can prevent the generation of whiskers even at the welded portion with the aluminum lead where tin whiskers are most likely to occur. Moreover, since no rare metal is required, it is inexpensive and there is no fear of resource shortage. The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor of the present invention is suitable as a lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor because whisker generation is prevented at all locations including the portion where the lead wire and the aluminum lead are welded. Since the aluminum electrolytic capacitor of the present invention does not generate whiskers in the lead wires, it is possible to prevent an electrical short accident after being mounted on a printed circuit board.

ウィスカ対策を施していない従来のリード線の模式図Schematic diagram of conventional lead wire without whisker countermeasures （ａ）従来のリード線とアルミニウムリードの溶接図 （ｂ）溶接直後の従来のリード線とアルミニウムリードの溶接部の拡大模式図 （ｃ）ウィスカ発生後の従来のリード線とアルミニウムリードの溶接部の模式図(A) Conventional lead wire and aluminum lead welding diagram (b) Enlarged schematic view of conventional lead wire and aluminum lead welded portion immediately after welding (c) Conventional lead wire and aluminum lead welded portion after whisker generation Schematic diagram of （ａ）溶接直後の従来のリード線とアルミニウムリードの溶接部の断面図 （ｂ）ウィスカ発生後の従来のリード線とアルミニウムリードの溶接部の断面図(A) Cross-sectional view of welded portion of conventional lead wire and aluminum lead immediately after welding (b) Cross-sectional view of welded portion of conventional lead wire and aluminum lead after whisker generation 本発明の第一実施例のリード線の模式図Schematic diagram of the lead wire of the first embodiment of the present invention （ａ）本発明のリード線とアルミニウムリードの溶接図 （ｂ）溶接直後の本発明のリード線とアルミニウムリードの溶接部の拡大模式図 （ｃ）本発明のリード線とアルミニウムリードの溶接部の断面図(A) Welded drawing of the lead wire and aluminum lead of the present invention (b) Magnified schematic diagram of the welded portion of the lead wire and aluminum lead of the present invention immediately after welding (c) of the welded portion of the lead wire and aluminum lead of the present invention Cross section 本発明の第二実施例のリード線の模式図Schematic diagram of the lead wire of the second embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１０ リード線
１１ 鋼素線
１２ 銅層
１３ ニッケル層
１４ 錫層
２０ アルミニウムリード
２１ 溶接部
２２ リード線とアルミニウムリードが溶融一体化した部分
２３ 溶接部
２４ リード線とアルミニウムリードが溶融一体化した部分
３０ リード線
３１ 鋼素線
３２ 銅層
３３ ニッケル層
３４ 錫層
３５ 錫−５重量％ビスマス合金層
１００ リード線
１０１ 鋼素線
１０２ 銅層
１０３ 錫層
１０４ ウィスカ
１０５ 錫粒子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Lead wire 11 Steel element wire 12 Copper layer 13 Nickel layer 14 Tin layer 20 Aluminum lead 21 Welded part 22 Part where lead wire and aluminum lead are fused and integrated 23 Welded part 24 Part where lead wire and aluminum lead are fused and integrated 30 Lead wire 31 Steel strand 32 Copper layer 33 Nickel layer 34 Tin layer 35 Tin-5 wt% bismuth alloy layer 100 Lead wire 101 Steel strand 102 Copper layer 103 Tin layer 104 Whisker 105 Tin particles

Claims (7)

鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線。   A lead wire in which a copper layer, a nickel layer, and a tin layer are laminated on the surface of a steel wire in order from the inside. 請求項１に記載のリード線において、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線。   The lead wire according to claim 1, wherein a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium and zinc is further laminated on the outermost layer. 請求項１または２のいずれかに記載のリード線において、前記ニッケル層の厚さが０．５μｍ〜５μｍであるリード線。   3. The lead wire according to claim 1, wherein the nickel layer has a thickness of 0.5 μm to 5 μm. 鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子。   A lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor in which a lead wire in which a copper layer, a nickel layer, and a tin layer are laminated in this order on the surface of a steel wire and an aluminum lead are welded. 請求項４に記載のアルミニウム電解コンデンサ用リード端子において、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子。   5. The lead terminal for an aluminum electrolytic capacitor according to claim 4, further comprising: a lead wire in which a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium, and zinc is laminated on the outermost layer; and an aluminum lead; Lead terminal for aluminum electrolytic capacitors welded with. 鋼素線表面に内側から順に、銅層、ニッケル層、錫層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子を有するアルミニウム電解コンデンサ。   The aluminum electrolytic capacitor which has the lead terminal for aluminum electrolytic capacitors which welded the lead wire by which a copper layer, a nickel layer, and a tin layer were laminated | stacked in order from the inner side on the steel strand surface, and the aluminum lead. 請求項６に記載のアルミニウム電解コンデンサにおいて、更に最外層に、銀、ビスマス、銅、インジウム、亜鉛の内少なくとも一つを含む錫合金層が積層されてなるリード線と、アルミニウムリードとを溶接したアルミニウム電解コンデンサ用リード端子を有するアルミニウム電解コンデンサ。
The aluminum electrolytic capacitor according to claim 6, wherein a lead wire in which a tin alloy layer containing at least one of silver, bismuth, copper, indium, and zinc is further laminated on the outermost layer, and an aluminum lead are welded. An aluminum electrolytic capacitor having lead terminals for an aluminum electrolytic capacitor.
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