JP4083091B2 - チップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法並びにそれに用いるリードフレーム - Google Patents
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Description
本発明は、固体電解コンデンサに係り、特にチップ型固体電解コンデンサ及びその製造方法並びにそれに用いるリードフレームに関する。
従来から弁作用金属として、タンタル、ニオブなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵの電源回路などに広く使用されている。また、携帯型電子機器の発展に伴い、特にチップ型固体電解コンデンサの小型化及び薄型化が進行している。
このようなチップ型固体電解コンデンサを基板に実装するとき、製品の基板実装面での端子部分とともに、製品側面におけるフィレットと呼ばれる端子部分が重要になる。その理由の一つは、はんだ付けの後に、フィレットにおける、はんだの状況を観察して、基板実装面を含めたはんだ付けの状況を検査するためであり、他の理由は、フィレットへ融けたはんだが濡れ上がるときに、陽極側と陰極側で均等に濡れ上がらないと、製品が傾いて実装されるからであり、さらに他の理由はフィレットへのはんだの濡れ上がりが十分でないと、はんだが基板実装面である底面にのみ留まり、製品が浮き上がってしまうからである。
そこで、はんだの濡れ上がりを良好にするために、フィレットには、めっきが施される。この状況を下面電極型と呼ばれる端子を有するチップ型固体電解コンデンサに関してさらに説明する。この下面電極型の技術は、製品の小型化及び薄型化に適した技術であり、リードフレームの下面を電極（陽極端子及び陰極端子）の下面として使用し、リードフレームの切断面をフィレットとして使用するチップ型固体電解コンデンサの技術である。
まず公知の製造方法で作製したコンデンサ素子を、下面電極型用として作製したリードフレームに接続した後、外装樹脂をモールドして、切断により、リードフレームから分離し、次に、側面のフィレットとなる切断面にめっき処理を施してチップ型固体電解コンデンサを作製する。
この状況を図面に基づいてさらに説明する。図１０は、従来例のチップ型固体電解コンデンサを示す斜視図であり、外装樹脂が透明であるかのように、内部を透視して描いた図である。この図１０において、１０１はコンデンサ素子、１０７は外装樹脂、１０３は陽極端子、１０４は陰極端子、そして、１０５は、めっき処理されたフィレットである。なお、図示しないが、陰極側も、陽極側と同様のフィレットを有する。
また、図１１は、コンデンサ素子をリードフレームに接続して、外装樹脂でモールド成形した状態を示す斜視図である。１１３はリードフレームの陽極端子形成部であり、１１４は陰極端子形成部、そして、１１８ａ及び１１８ｂは切断面であり、製品の側面となる面である。
これまでの工程とその後の工程について、図１２に基づいて説明する。図１２は、従来例の工程フロー図であり、Ｓ１２１はリードフレームの成形工程、Ｓ１２２はコンデンサ素子をリードフレームへ接合固定する工程、Ｓ１２３は外装樹脂によるモールド成形の工程であり、これらは、既に説明したとおりである。
次に、Ｓ１２４は外装樹脂とリードフレームの切断工程であり、Ｓ１２５は切断によって表出した側面のフィレットにめっき処理を施す工程、そして、Ｓ１２６はめっき工程において、向きがばらばらになった製品の整列工程である。
このように側面となるリードフレーム切断面にめっきを施して端子の一部とする技術については、類似の技術として、次の特許文献１に開示された例がある。
しかし、リードフレームからチップを切り離した後に、フィレットとなる切断面にめっき処理を施す場合には、次のような問題点がある。電子部品用の後めっきとして一般的に使用されるバレルめっきの場合、めっき後に製品の向きが、ばらばらになるので、製品の上下方向、縦方向、横方向、極性方向などの方向整列が必要になり、次のような問題が起きる。（１）製品整列機といった高価な設備を製作して使用しなければならず、製造コストが増加する。（２）製造日数が長くなる。（３）めっき液の製品内部の滲入による、製品特性の劣化が起こり得る。
この状況にあって、本発明は、生産性及び信頼性に優れ、めっきされたフィレットを有するチップ型固体電解コンデンサ、及びその製造方法、並びにそれに用いるリードフレームを提供することを課題とする。
本発明のチップ型固体電解コンデンサは、樹脂で外装され、基板実装面及び前記基板実装面と略垂直な外形側面に露出面を有する陽極端子及び陰極端子を備えるチップ型固体電解コンデンサであって、前記外形側面における露出面は、切断面とめっき面とからなることを特徴とする。
前記めっき面に隣接して、基板実装側とは反対側に、帯状となって前記外装樹脂と前記めっき面を隔離する部材が配設されるとよい。
本発明のリードフレームは、チップ型固体電解コンデンサ用のリードフレームであって、めっき処理された有蓋の窓部が形成された陽極端子形成部と、めっき処理された他の有蓋の窓部が形成された陰極端子形成部とを備え、前記有蓋の窓部は前記リードフレームの一部が押し上げられて形成された蓋と、残った空間部分である周囲がリードフレームに囲まれた窓部からなることを特徴とする。
前記有蓋の窓部は多角形状又は少なくとも一辺が直線である形状であり、平坦な金属板に対して、直線状の少なくとも一辺が切断され、同時に他の辺には曲げ加工が施され、前記蓋となる部分が、前記金属板の厚さだけ押し上げられて、蓋が形成されるとともに、残った空間部分である窓部が形成されるとよい。
前記蓋の辺のうち切断された直線状の一辺には断面が鋭角になるように延伸加工されるとよい。
また、本発明のチップ型固体電解コンデンサの製造方法は、少なくとも一辺が直線状であり、めっき処理された有蓋の窓部を備えるリードフレーム上に、コンデンサ素子を接合する工程と、前記コンデンサ素子及びリードフレームを外装樹脂でモールド成形する工程と、前記窓部のめっき面に沿って、前記めっき面を残しながら、リードフレーム及び外装樹脂を切断して、製品の側面となる外表面を形成する工程とを含むことを特徴とする。
そして、前記製品の側面となる外表面を形成する工程の後で、前記蓋の一部が製品側面に残っていることを確認する検査の工程が含まれるとよい。
本発明によれば、切断によってチップを得た後で、めっき処理を施す必要がないので、めっき後の製品整列に伴うコストの増加を回避できる。さらに、めっき処理中のめっき液の製品への悪影響を避けることができる。
また、本発明のリードフレームは、めっき処理された有蓋の窓部を有するので、切断後のチップのめっき処理を不要とするだけでなく、外装樹脂によるモールド成形の工程において、フィレットとなる、窓部のめっき面に外装樹脂が進入することを防止して、効率的な生産工程をもたらす。
すなわち、本発明によれば、生産性及び信頼性に優れ、めっき処理されたフィレットを有するチップ型固体電解コンデンサ、及びその製造方法、並びにそれに用いるリードフレームを提供することができる。
次に、発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のチップ型固体電解コンデンサを示す斜視図であり、外装樹脂が透明であるかのように、内部を透視して描いた図である。１１はコンデンサ素子、１２は陽極リード線、１３は下面電極型の陽極端子、１４は下面電極型の陰極端子、１５は陽極側のめっき処理が施されたフィレットであり、１６は陽極端子切断面、１８ａ及び１８ｂは帯状蓋材である。なお、陰極側のフィレットも陽極側と同様の構造である。
図３は、本発明のチップ型固体電解コンデンサを示す、下方からの斜視図である。陽極端子基板実装面３３、陰極端子基板実装面３４、及び陽極側のフィレット１５には、めっきが施されている。なお、図示はしないが、陰極側のフィレットにもめっきが施されている。この構造によって、チップを基板に実装するときの姿勢が安定に保たれる。
次に、本発明のチップ型固体電解コンデンサを製造工程に沿って説明する。
まず、公知の技術によってコンデンサ素子を作製する。並行して、本発明のチップ型固体電解コンデンサの製造工程で用いるリードフレームを作製する。図４は、本発明のリードフレームの一部を示す平面図であり、４３は陽極端子形成部、４４は陰極端子形成部を示す。この部分が折り曲げられて、コンデンサ素子が接続される。そして、４８ａ及び４８ｂは有蓋の窓部の形成部である。
図５は、陽極端子形成部と陰極端子形成部を成形加工した状態を示す斜視図である。５８ａ及び５８ｂはリードフレームの一部が押し上げられて形成された蓋であり、５９ａ及び５９ｂは、それぞれ、蓋５８ａ及び５８ｂがリードフレームの厚さ分だけ押し上げられて出来た直方体状の空間部としての窓部である。
その有蓋の窓部について、図６に基づいて説明する。図６（ａ）は有蓋の窓部を示す斜視図であり、図６（ｂ）は蓋を省略して、窓部を示す斜視図である。図６（ａ）においては、６８ａは蓋であり、金型を用いた、突き切りと曲げによる押し上げ加工により、矩形の三辺が切断され、一辺は押し曲げられて、蓋６８ａが形成されると同時に、図６（ｂ）の窓部６９ａが形成される。そして、窓部６９ａのハッチングで示した切断面には、めっき処理を施す。
また、図６（ｃ）に示すように、蓋６８ｂの一辺だけを切断して、三辺を押し上げてもよい。このとき、窓部の切断された一面は、めっき処理された後で、フィレットになる。
この切断と曲げによる押し上げの加工について、さらに説明する。図７は有蓋の窓部を示す断面図であり、図７（ａ）において、７８ａは蓋、７９は窓部、そして７３は下面端子部である。なお、この断面図では、切り口だけを示した。
このように作製したリードフレームにコンデンサ素子を接合して、外装樹脂でモールド成形した状態を図２に斜視図で示す。２３はリードフレームの陽極端子形成部、２４はリードフレームの陰極端子形成部を示す。また、蓋２８ａ及び２８ｂは外装樹脂モールド成形のとき、外装樹脂１７がフィレットになるめっき面に進入することを防止する。また、外装樹脂１７とリードフレームを切断面２６ａ及び２６ｂにおいて切断するとき、蓋２８ａの先端部は分離されて帯状蓋材１８ａとなる。陰極側についても、蓋２８ｂの先端部が分離されて、帯状蓋材が形成される。
ところで、リードフレームの切断の際、フィレットとなる窓部のめっき面が切断されていないことを確かめるためには、帯状蓋材１８ａが、フィレットのめっき面の上側に隣接して、残存していることを確かめるとよい。このような検査の後、本発明のチップ型固体電解コンデンサが得られる。
ここで、本発明のチップ型固体電解コンデンサの製造工程について、図９を参照して、整理する。Ｓ９１は平面状のリードフレームに陽極溶接部の曲げ加工及び有蓋の窓部を形成する加工工程であり、Ｓ９２は、そのリードフレームのめっき処理工程であり、Ｓ９３はコンデンサ素子のリードフレームへの接合固定の工程、Ｓ９４は外装樹脂モールド成形の工程、Ｓ９５はリードフレームと外装樹脂の切断工程、そして、Ｓ９６は帯状蓋材がフィレットの上側に残存していることを確認する検査工程である。このような工程を経て、本発明のチップ型固体電解コンデンサが得られる。
次に、本発明の実施例を挙げて、さらに説明する。
まず、コンデンサ素子の作製については、公知の技術によるのでに簡略にして、タンタルを弁作用金属として用いた場合を説明する。タンタル線のまわりに、タンタル粉末をプレス機で成型し、高真空・高温度で焼結する。次に、タンタル金属粉末の表面にＴａ２Ｏ５の酸化被膜を形成する。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解して、ＭｎＯ２を形成し、引き続き、グラファイト及びＡｇによる陰極層を形成して、コンデンサ素子を得る。なお、陰極層のＭｎＯ２に換えて、ポリチオフェンあるいはポリピロールなどの導電性高分子を用いると、１つのコンデンサ素子として低ＥＳＲを得るのが容易になる。また、弁作用金属として、タンタルの他に、ニオブ、アルミニウム、チタンなどを用いることができる。
次に、リードフレームの作製について説明する。本発明のリードフレームとしては、まず図４に示すような平板状のリードフレームを作製する。次に、有蓋の窓部の形成部４８ａ及び４８ｂを加工する。さらに、コンデンサ素子の陽極リード線との接合部、及びコンデンサ素子の陰極層との接続部の折り曲げを行い、図５のような、コンデンサ素子との接続部を形成する。
ここで、本発明のリードフレームに特徴的な有蓋の窓部について、さらに説明する。本実施例１の有蓋の窓部の形状は図６（ａ）のとおりであり、その断面形状は図７（ａ）のとおりである。リードフレームの材質には、４２合金（４２％Ｎｉ-５８％Ｆｅ合金）を用い、平板状のリードフレームに金型切断加工を行い、図６（ａ）及び図７（ａ）のような有蓋の窓部を形成した。
また、リードフレームへのコンデンサ素子の接合について、陽極側はレーザ溶接により、陰極側は導電性接着材により接続した。
次に、外装樹脂をトランスファーモールドにより成形した後、ダイシングソーにより、製品側面となる二面を切断して、チップを得た。
さらに、フィレットの上側に帯状蓋材が残存していることを確かめた。このようにして本実施例１のチップ型固体電解コンデンサを得た。
次に、本発明の実施例２を説明する。本実施例２においては、有蓋の窓部として、図６（ｃ）の形状を用いた。他は実施例１と同様である。
本実施例１の有蓋の窓部は、図６（ｃ）に示すように、蓋６８ｂの金型切断加工において、一辺だけが切断され、他の三辺は折り曲げにより、リードフレームの厚さ分だけ押し上げられて、その切断された一辺に対応する窓部の面が、めっき処理された後で、フィレットとなる。
本実施例３においては、有蓋の窓部として、図８の形状を用いた。他は実施例１と同様である。
本実施例３における有蓋の窓部の第１の形状は、図８（ａ）に斜視図で示すように三角形の蓋を有し、一辺が切断され、二辺が曲げ加工により、リードフレームの厚さ分だけ押し上げられている。切断された一辺に対応する窓部の切断面がめっき後にフィレットとなる。
本実施例３における有蓋の窓部の第２の形状は、図８（ｂ）に斜視図で示すように台形状の蓋を有し、三辺が切断され、一辺が曲げ加工により、リードフレームの厚さ分だけ押し上げられている。切断された一辺に対応する窓部の切断面がめっき後にフィレットとなる。なお、切断面は少なくとも一辺あればよく、三辺を折り曲げ加工してもよい。
本実施例３における有蓋の窓部の第３の形状は、図８（ｃ）に斜視図で示すように円又は楕円の弧状の部分と直線部分とからなる形状の蓋を有し、直線部分が切断され、弧状の部分が曲げ加工により、リードフレームの厚さ分だけ押し上げられている。切断された直線部分に対応する窓部の切断面がめっき後にフィレットとなる。
このように実施例２及び３においては、有蓋の窓部の形状が異なっているが、リードフレーム合金の弾性的及び塑性的性質、リードフレームの厚さ、必要なフィレットの寸法などによって適切なものを選択するのがよい。
本実施例４の有蓋の窓部の第１の形状は、図６（ａ）のようであり、蓋６８ａが金型切断加工において、三辺が切断され、残る一辺は折り曲げにより、リードフレームの厚さ分だけ押し上げられて、切断されたうちの一辺に対応する窓部の切断面が、めっき処理の後で、フィレットとなる。このとき、蓋６８ａの先端部を図７（ｂ）の蓋７８ｂのように、鋭角につぶす加工を行う。この形状によって、切断後に外装樹脂内に残る帯状蓋材の固定が強固になる。
なお、この蓋の先端部をつぶした形状は、他の有蓋の窓部の形状において、すなわち、図６（ｃ）及び図８の形状においても適用可能である。
これまで説明した、発明を実施するための最良の形態又は実施例においては、有蓋の窓部における蓋の部分はリードフレームと一体であったが、窓部を打ち抜き加工した後で、窓部より大きい板状の蓋を配置した後で、外装樹脂によるモールド成形を行うこともできる。このようにして、フィレットになる面への外装樹脂のモールド成形時の進入を防止してもよい。この場合には、蓋の材質としては、金属、合金、又は高分子材料などの多岐にわたる材質を選択できる。
１１ コンデンサ素子
１２ 陽極リード線
１３ 陽極端子
１４ 陰極端子
１５ フィレット
１６ 陽極端子切断面
１７ 外装樹脂
１８ａ，１８ｂ 帯状蓋材
２３，４３ 陽極端子形成部
２４，４４ 陰極端子形成部
２６ａ，２６ｂ 切断面
２８ａ，２８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂ，７８ａ，７８ｂ，８８ａ，８８ｂ，８８ｃ 蓋
３３ 陽極端子基板実装面
３４ 陰極端子基板実装面
４８ａ，４８ｂ 有蓋の窓部の形成部
５９ａ，５９ｂ，６９ａ，６９ｂ，７９ 窓部
７３ 下面端子部
１２ 陽極リード線
１３ 陽極端子
１４ 陰極端子
１５ フィレット
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１７ 外装樹脂
１８ａ，１８ｂ 帯状蓋材
２３，４３ 陽極端子形成部
２４，４４ 陰極端子形成部
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２８ａ，２８ｂ，５８ａ，５８ｂ，６８ａ，６８ｂ，７８ａ，７８ｂ，８８ａ，８８ｂ，８８ｃ 蓋
３３ 陽極端子基板実装面
３４ 陰極端子基板実装面
４８ａ，４８ｂ 有蓋の窓部の形成部
５９ａ，５９ｂ，６９ａ，６９ｂ，７９ 窓部
７３ 下面端子部
Claims (4)
- チップ型固体電解コンデンサ用のリードフレームにおいて、めっき処理された有蓋の窓部が形成された陽極端子形成部と、めっき処理された他の有蓋の窓部が形成された陰極端子形成部とを備え、前記有蓋の窓部は前記リードフレームの一部が押し上げられて形成された蓋と、残った空間部分である周囲がリードフレームに囲まれた窓部からなり、前記蓋はそれぞれ樹脂モールドの際に前記めっき面への樹脂の侵入を防止するリードフレームであって、前記有蓋の窓部は多角形状又は少なくとも一辺が直線である形状であり、平坦な金属板に対して、前記窓部の少なくとも直線の一辺が切断され、同時に他の辺には曲げ加工が施され、前記蓋となる部分が、前記金属板の厚さだけ押し上げられて、前記蓋が形成されてなることを特徴とするリードフレーム。
- 前記蓋の辺のうち切断された直線状の辺には断面が鋭角になるように延伸加工されたことを特徴とする請求項１に記載のリードフレーム。
- 少なくとも一辺が直線状であり、めっき処理された有蓋の窓部が形成された陽極端子形成部と、めっき処理された他の有蓋の窓部が形成された陰極端子形成部とを備えるリードフレームであって、前記有蓋の窓部は前記リードフレームの一部の平坦な金属板に対して、前記窓部の少なくとも直線の一辺が切断され、同時に他の辺には曲げ加工が施され、前記蓋となる部分が、前記金属板の厚さだけ押し上げられて形成された蓋と、残った空間部分である周囲がリードフレームに囲まれた窓部からなるリードフレーム上に、コンデンサ素子を接合する工程と、前記コンデンサ素子及びリードフレームを外装樹脂で前記めっき面への樹脂の侵入を防止しながらモールド成形する工程と、前記窓部のめっき面に沿って、前記めっき面を残しながら、リードフレーム及び外装樹脂を切断して、製品の側面となる外表面を形成する工程とを含むことを特徴とするチップ型固体電解コンデンサの製造方法。
- 前記製品の側面となる外表面を形成する工程の後で、前記蓋の一部が製品側面に残って
いることを確認する検査の工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のチップ型固体電
解コンデンサの製造方法。
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