JP2850330B2 - ヒューズ付きチップ状固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はヒューズ付きチップ状固体電解コンデンサお
よびその製造方法に関し、特にヒューズをチップ状固体
電解コンデンサに内蔵させた構造ならびにその製造方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般に固体電解コンデンサは、種々の電子回路に使用
されており、特にチップ状固体電解コンデンサは、近年
その使用範囲が広がっている。従来この種のコンデンサ
は、故障率は小さいが、万一故障が起きた場合の故障モ
ードは短絡故障が多く、大きな短絡電流が流れるとコン
デンサ素子が発熱して焼損に至ることもある。この過度
の短絡電流による故障発生の際には、回路構成素子を保
護するため、故障モードを短絡から解放にすることが必
要であり、一般にヒューズを用いる手段が知られてい
る。従来技術としては、例えば実開昭53−157847号公報
のようにヒューズを内蔵させたチップ状固体電解コンデ
ンサがある。

第４図は従来のヒューズ付き固体電解コンデンサの縦
断面図である。第４図においては１はコンデンサ素子、
1aは素子の表面に形成された陰極層、２は陽極引出し
線、３は陽極引出し線に接続された外部陽極リード、４
は外部陰極リード、５はヒューズで、その一端は陰極層
1aに他端は外部陰極リードに接続され、外部陰極リード
は絶縁性接着剤でコンデンサ素子の陰極層に接着され、
両端子3,4の一部を除き全体が外装樹脂７により樹脂封
止されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のヒューズ付きチップ状固体電解コンデ
ンサは、第４図に示すように、ヒューズ接続に際してコ
ンデンサ素子１の陰極層1aと外部陰極リード４間の絶縁
のため絶縁性接着剤100が用いられているので （イ） この樹脂を塗布，硬化させる過程で陰極層1aと
外部陰極リード４が接触し短絡状態になってしまう危険
性があるので、あらかじめ陰極層1aまたは外部陰極リー
ド４の少なくとも一方を樹脂コートするか、絶縁性接着
剤100を厚く塗布するなどして完全に絶縁しておく必要
があり多大な接続工数を要する。

（ロ） また、ヒューズ５が固い外装樹脂７で覆われ空
間がないので、ヒューズが溶融してもヒューズが原形を
保ち続けて電気的に解放状態とならずついには焼損に至
る可能性がある。

（ハ） また、チップ状固体電解コンデンサは、特に小
型大容量化の要求が強く、収容されるコンデンサ素子１
をできるだけ大きくして、外装樹脂７の厚さをできるだ
け薄くする必要があるが、素子１と外部陰極リード４を
絶縁性接着剤100で接続し、さらにこの外部陰極リード
４の上にヒューズ５を接続しているのでヒューズ接続部
の厚みが増し、チップ状固体電解コンデンサの薄型化が
できないという欠点もある。

（ニ） また、第４図のようにヒューズ配設構成による
と、ヒューズの実効長を大きくすることが困難となる。
またヒューズの他端とコンデンサ素子側面の陰極層と接
続点が一定であってもヒューズ線の曲がりやたれ下がり
によってヒューズの実効長にバラツキが生じ、溶断電流
にバラツキが生じてくる欠点もある。

本発明の目的は、このような従来の欠点を改善するこ
とであり、たとえば第１にコンデンサの陰極層が外部陰
極リードと接触して短絡状態となることを皆無とし、ヒ
ューズが確実に溶断して製品の信頼性を向上させるこ
と。第２として、あらかじめ陰極層と外部陰極リードを
樹脂コートするなどして、完全に絶縁しておく必要がな
くヒューズの接続工数が大幅に低減できること。第３と
して、ヒューズが溶融した場合に確実に電気的接続を分
断することができること。第４として、ヒューズ接続部
の厚みを最小限に抑えることができ、チップコンデンサ
の小型化，薄型化が促進できること。第５としてヒュー
ズの実効長を均一に長くできること。等のヒューズ付き
チップ状固体コンデンサおよびその製造方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によればコンデンサ素子の側面の陰極層にヒュ
ーズの一端を接続する点は従来と同様であるが、ヒュー
ズの他端が接続される外部陰極リードの一端はコンデン
サ素子の側面と交わる底面と離間し、かつ底面と対向す
るように配置されていることを特徴としている。

とくに好ましい本発明の実施態様のひとつによれば、
陽極引出し線のある陽極引出し面と該陽極引出し面に対
向する対向面との間に延在する側面に陰極層を有する固
体電解コンデンサ素子と、前記陽極引出し線に一端が接
続され他端が前記対向面に向けてコの字状に折り曲げ加
工されている外部陽極リードと、前記対向面と離れた個
所で一端が前記対向面のほぼ中心に対向して配置され、
他端が前記陽極引出し面に向けてコの字状に折り曲げ加
工されている外部陰極リードと、前記側面および対向面
の前記外部陰極リードに対向する領域に形成された絶縁
層と、一端が前記コの字状外部陰極リードの一端のコの
字状内面側に接続され他端が前記側面の前記外部陽極リ
ードの他端に近い個所の陰極層に接続されたヒューズ素
子と、前記ヒューズ素子の周囲を覆う弾性樹脂と前記コ
ンデンサ素子および弾性樹脂で覆われたヒューズ素子を
包含する絶縁樹脂とを有するヒューズ入りチップ状固体
電解コンデンサが得られる。

また、本発明のヒューズ付きチップ状固体電解コンデ
ンサの製造方法は、外部陽極リードおよび外部陰極リー
ドを有し樹脂外装してなるヒューズ付きチップ状固体電
解コンデンサの製造方法において、陽極引出し線が導出
され陰極層が形成された固体電解コンデンサ素子を形成
する工程と、陽極引出し線と外部陽極リードを接続する
工程と、外部陰極リードとヒューズを接続し、該ヒュー
ズを所定の長さに切断する工程と、前記外部陰極リード
に接続されたヒューズを所望の形状に成形する工程と、
前記外部陰極リードに接続されたヒューズの接続されて
いない一端を前記固体コンデンサ素子の陰極層と接続す
る工程と、絶縁性を有する弾性体により前記ヒューズの
少なくとも一部を被覆する工程と、外部陰極リードおよ
び外部陽極リードの一部を除き外装樹脂により絶縁外装
する工程とを有する。

〔実施例〕

第１図を参照すると、固体電解コンデンサ素子10はタ
ンタル，アルミニウムなどの弁作用金属粉末を焼結した
柱状の陽局体の一面に植設された陽極引出し線11を有
し、さらに陽極体を陽極化成して酸化膜を形成し、二酸
化マンガンなどの半導体層、グラファイト層および銀ペ
ースト層からなる陰極層12を柱状陽極体の側面および陽
極引出し線11の植接面と対向する底面に有している。板
状の外部陽極リード12の一端は陽極引出し線11に溶接さ
れている。板状の外部陰極リード23の一端は固体電解コ
ンデンサ素子10の陽極引出し面と対向する底面と離れた
位置で底面のほぼ中心に向けて配置されている。ヒュー
ズ線31の一端は外部陰極リード23の一端と接続され、ヒ
ューズ線31の他端はコンデンサ素子10の側面上の陰極層
12と接続されている。ヒューズ線31の中間部分がコンデ
ンサ素子10の陰極層12と接触しないように絶縁層41がコ
ンデンサ素子10の側面の一部底面に形成されている。ま
たヒューズ線31の周囲は弾性樹脂43で覆われている。こ
れら各部材を絶縁樹脂51でトランスファモールド等の手
段を用いて外装後、外部陽極リードの他端と外部陰極リ
ードの他端とをヒューズ31とコンデンサ素子10との接続
個所に向けてコの字状に折り曲げる。

第２図にてヒューズ線31の接続方法の好ましい例を説
明する。コンデンサ素子10の側面の一部および底部には
絶縁層41が形成されているが、これはコンデンサ素子10
を傾けた状態で絶縁樹脂液中へ角部のみ浸セキすること
によって容易に得られる。ヒューズ線31の一端は外部陰
極リード板の一端に溶接または半田付け等の手段で接続
する。接続後にヒューズ線31の他端をコンデンサ素子10
へ向けて折り曲げ、コンデンサ素子10の側面上の陰極層
12へ導電性接着剤45により接続する。また図示のとお
り、ヒューズ線31の一端をリード板23の全幅にたって接
続する構成としておけば、あらかじめ長い一本のヒュー
ズ線を複数の外部陰極リード板を横切るように配置し、
それぞれ接続した後に切断することで能率よくヒューズ
の配設が行なえ、量産性を高めることができる効果もあ
る。

ヒューズ素子としては、公知のアルミニウム芯線をパ
ラジウム，銅等で複覆したものや、鉛93.5％，錫５％，
銀1.5％の組成からなる半田細線、鉛97.5％，銀2.5％の
組成からなる半田細線などが使用できる。

また、ヒューズ線を覆う弾性樹脂としては、シリコー
ン樹脂が適している。シリコーン樹脂はヒューズ線の全
体または少なくとも外部陰極リードとコンデンサ素子10
の底部との間の部分を覆うように形成される。好ましく
はシリコーン樹脂中に多数の気泡を混入させたものを用
いると溶断特性がいっそう向上する。このようにヒュー
ズ線を弾性樹脂で被覆する構成については1988年１月19
日発行の米国特許第4,720,772号明細書に詳しく開示さ
れている。

第１図および第２図から明らかなとおり、ヒューズ線
31の実効長は外部陰極リード23とコンデンサ素子10の底
部との距離とコンデンサ素子10の側面に形成した絶縁層
41の幅との和以上になり、従来のコンデンサ素子10の側
面上に外部陰極リードを固着してヒューズ線を設ける構
造に比べきわめて実効長の長い構成とすることができる
ことが明らかである。ヒューズ線の実効長が短いと、所
定の溶断電流で断線するようにするためにヒューズ線径
を細くして抵抗値を上げたりする必要が生じるが、細く
すると樹脂外装時に断線しやすくなり、製造歩留が低下
する、これに対して本発明のヒューズ配設構造を採用す
ればその実効長はきわめて長くできるから、ヒューズ線
径を細くする必要がなくなり、製造歩留を向上できる。
さらにヒューズ線の実効長はほぼ一定にすることができ
るので、ヒューズ溶断特性のバラツキも抑制でき、品質
管理が容易となる。

第１図の実施例の具体的寸法例を上げると、コンデン
サ素子の陽極体は厚み1.7mm、幅2.6mm、長さ2.5mmの直
方体形状を有し、陽極引出し面から1.8mmの長さの陽極
引出し線が突出している。コンデンサ素子10の底面と実
装面に面した側面のほぼ半分近くまでを0.1〜0.2mm厚の
絶縁性樹脂層で被覆している。コンデンサ素子10の底面
と外部陰極リード23との間隔は約0.8mmであり、そのと
きのヒューズ線の実効長は約2.4となった。外装樹脂の
寸法は長さ5.8mm、幅3.2mm、厚み2.6mmであり、外装樹
脂から引き出された外部陽極リードを外部陰極リードは
厚み0.1mmでそれぞれコの字状に折り曲げられ実装面で
の長さ寸法は1.3mmとした。

第１図および第２図の例では絶縁層41がコンデンサ素
子10の底面全体に設けられているが、底面における絶縁
層41を除去してもヒューズ線31の実効長にはさほど影響
を与えないので、絶縁層41はコンデンサ素子10の側面の
一部のみに限定しても差し支えない。

ヒューズ線の実効長を多少犠牲にしても良い場合に
は、絶縁層41を全く形成しなくてもかまわない。このよ
うな実施例について第３図に参照して次に説明する。第
１図と同じ部材は同一参照数字を用い、詳細な説明を省
略する。この実施例ではヒューズ線33の一端はコンデン
サ素子10の側面上の陰極層に接続され他端が外部陰極リ
ード23の一端に接続されているが、ヒューズ線の実効長
はコンデンサ素子10の底面と外部陰極リード23との間隔
よりわずかに大きくなる程度で、第１図の実施例に比べ
ると絶縁層41の幅の分だけ短かくなっている。

また図示されているとおり、ヒューズ線33と外部陰極
リード23との接続箇所がコの字状リードの外側に位置
し、かつコンデンサ素子10の上側面側に配置されている
点でも第１図の実施例と異なっているが、第１図と同様
にコの字状外部陰極リード23の内側に位置させ、ヒュー
ズ線33とコンデンサ素子10との接続箇所をコンデンサ素
子10の下側面に位置させても良い。チップ型固体電解コ
ンデンサを回路基板へリフロー半田付で実装する場合に
は、熱は主にコンデンサ上面から印加されることが多
く、実装時にヒューズが溶けたり接続箇所が外れてしま
ったりする可能性を少くする意味では、ヒューズ線の取
り付け位置は第３図のものより第１図のごとく実装面側
に配置した方が好ましい。

なお、上述の実施例では外部陽極リードと外部陽極リ
ードとが同一平面上にある場合を示したが、ヒューズ線
の実効長をいっそう長くするために、第１図における外
部陰極リードのヒューズと接続される端部の位置を実装
面から離れる方向にずらすことも考えられる。

また、ここではヒューズの接続として導電性接着剤を
使用する実施例について述べたが、半田付あるいは半田
ペースト等により接続しても良いことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明はコンデンサ素子と外部陰
極リードを一定の間隔をおいて配置し、それらの外装樹
脂の内部でヒューズでもって橋絡接続しかつこのヒュー
ズを弾性樹脂で保護する構造を有しているので （ｉ） ヒューズの実効長が均一で長くなる。

（ii） コンデンサ素子の陰極層が外部陰極リードと接
続して短絡状態となることは皆無となるのでヒューズが
確実に溶断して、製品の信頼性が向上する。

（iii） 又、あらかじめ陰極層と外部陰極リードを樹
脂コートするなどして完全に絶縁しておく必要がないの
でヒューズの接続工数が大幅に低減できる。

（iv） ヒューズが弾性樹脂で保護されているのでヒュ
ーズが溶融した場合に、容易に樹脂の膨張によって拡が
った空間又は気泡に吸収されて確実に電気的接続が分断
される。

（ｖ） コンデンサ素子と外部陰極リードを直接ヒュー
ズで接続する簡単な構造を有しているので、ヒューズ接
続部の厚みを最小限に押えることができ、チップコンデ
ンサの小型化，薄型化が促進できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい第１の実施例によるヒューズ
付チップ状固体電解コンデンサの断面図である。第２図
は第１図に示すチップ状固体電解コンデンサの製造工程
途中におけるヒューズ取付を説明するための斜視図であ
る。第３図は本発明の第２の実施例によるヒューズ付チ
ップ状固体電解コンデンサの断面図である。第４図は従
来のヒューズ付きチップ状固体電解コンデンサの一例の
断面図である。 1,10……コンデンサ素子、1a,12……陰極層、2,11……
陽極引出し線、3,21……外部陽極リード、4,23……外部
陰極リード、4a……（外部陰極リードの）接続部、5,3
1,33……ヒューズ、6,43……弾性樹脂、7,51……外装樹
脂、9,45……導電性接着剤、100……絶縁性接着剤。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陽極引出し線が引き出されている陽極引出
   し面を有し、該陽極引出し面と交わる側面および該側面
   と交わりかつ前記陽極引出し面と対向する対向面に陰極
   層を有する固体電解コンデンサ素子と、一端が前記陽極
   引出し線に接続された外部陽極リードと、一端が前記対
   向面と離れて相対向するように配置された外部陰極リー
   ドと、一端が前記外部陰極リードの一端に前記外部陰極
   リードの全幅にわたって接続され、他端が前記固体電解
   コンデンサ素子の側面の陰極層に接続されたヒューズ素
   子と、前記ヒューズ素子を保護する弾性樹脂と、前記固
   体電解コンデンサ素子および前記弾性樹脂で保護された
   ヒューズ素子をモールドする絶縁物とを有するヒューズ
   付チップ状固体電解コンデンサ。
2. 【請求項２】前記弾性樹脂がシリコーン樹脂である請求
   項（１）のヒューズ付チップ状固体電解コンデンサ。
3. 【請求項３】前記ヒューズ素子が延在している箇所に対
   向する前記側面および対向面の陰極層上に絶縁層を部分
   的に形成してヒューズ素子の有効長を一定にしている請
   求項（１）のヒューズ付チップ状固体電解コンデンサ。
4. 【請求項４】前記ヒューズが気泡を内包する熱絶縁性弾
   性樹脂で覆われている請求項（１）のヒューズ付チップ
   状固体電解コンデンサ。
5. 【請求項５】外部陽極リードおよび外部陰極リードを有
   し樹脂外装してなるヒューズ付チップ状固体電解コンデ
   ンサの製造方法において、陽極引出し線が導出され陰極
   層が形成された固体電解コンデンサ素子を形成する工程
   と、陽極引出し線と外部陽極リードを接続する工程と、
   外部陰極リードとヒューズを接続した後に該ヒューズを
   所定の長さに切断する工程と、前記外部陰極リードに接
   続されたヒューズを所望の形状に成形する工程と、前記
   外部陰極リードに接続されたヒューズの接続されていな
   い一端を前記固体電解コンデンサ素子の陰極層と接続す
   る工程と、絶縁性を有する弾性体により前記ヒューズの
   少なくとも一部を被覆する工程と、外部陰極リードおよ
   び外部陽極リードの一部を除き外装樹脂により絶縁外装
   する工程とを含むことを特徴とするヒューズ付チップ状
   固体電解コンデンサの製造方法。