JP2001358038A - タンタル電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リードフレーム上に直接コンデンサ素子をマ
ウントして、簡単且つ確実に製造することができるタン
タル電解コンデンサの製造方法を提供すること。 【解決手段】 タンタル電解コンデンサ素子１の金属焼
結体に陰電極１２を形成する際のしみ上がり防止用に設
けられるテフロン（登録商標）リング等の撥水性合成樹
脂製リング１３の少なくとも一部は、陰極である外周壁
１２を越える大きさに形成する。これにより、第１リー
ド２と第２リード３間の間隙部分３１を閉塞するシート
１６に、撥水性合成樹脂製リング１３の大きく形成され
た部分が当設される。したがって、タンタル電解コンデ
ンサ素子１の陰極１２が第１リード２と第２リード３と
の間に落ち込むことが確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多数のタンタル電
解コンデンサを同一工程にて製造する製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のタンタル電解コンデンサとして、
例えば特開平８ー１４８３８６号公報には、図７に示さ
れるような構造のものが開示されている。

【０００３】図７に示される構造では、絶縁性の基板２
１の裏面に外部電極２２、２３が形成され、絶縁基板２
１のスルーホール内の導電部材２４を介して上面側の電
極２２ａ、２３ａに接続されるように、コンデンサ素子
１の外周部が基板２１の低い部分２１ｂに固着され、陽
極リード１１は絶縁基板２１の段差により高くされた部
分２１ａの表面の電極２３ａに接続されることにより形
成されている。そして、その上面側がケース２５により
被覆される構造になっている。

【０００４】この図９に示される構造では、パッケージ
の占める部分は非常に小さく減らすことができ、外形寸
法に対するコンデンサ素子の割合を大きくすることがで
きるが、絶縁基板の両面に電極用の導電膜を形成しなけ
ればならないと共に、基板にスルーホールを設けて導電
部材により上下の導電膜を連結する作業が必要となり、
基板の作製費用が高価になるという問題がある。とく
に、陽極リードがコンデンサ素子の中心部に位置するた
め、その部分の絶縁性基板を厚くして段差部分を形成す
る必要があり、しかもその内部にスルーホールを形成し
なければならないため、基板の作製費用が非常に高価に
なるという問題がある。

【０００５】このような従来のタンタル電解コンデンサ
の問題を解決するべく、図８に示す先行例のように、リ
ードフレームのような金属薄板の上にタンタル電解コン
デンサ素子を搭載して製造することが考えられる。図８
において、リードフレームの状態で第１リード２，第２
リード３を用意し、第１リード２上にタンタル電解コン
デンサ素子１を載置し、第２リード３上に金属ワイヤ４
を設け、コンデンサ素子１の陽極リード１１と金属ワイ
ヤ４とを電気的に接続する。最後に、樹脂５でパッケー
ジして、タンタル電解コンデンサを形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図８の先行例のタンタ
ル電解コンデンサは、リードフレームで形成されるリー
ド上にタンタル電解コンデンサ素子を載置して構成され
るから、コンデンサ素子の体積効率が高く、より容量の
大きいコンデンサを実現することができる。また、従来
の図７のように段差部分を有する基板を必要としないか
ら、製作費用も抑えることができる。

【０００７】しかし、第１リード２にコンデンサ素子１
を載置する際に、コンデンサ素子１の外周を導電性接着
剤により第１リード２に接着するが、その工程において
接着剤が硬化する前に、図８に示されるように、タンタ
ル電解コンデンサ素子の陽極リード１１側の外周部、即
ち陰極が第１リード２および第２リード３の間に落ち込
み、タンタル電解コンデンサチップの下面に、陰極が露
出し易いという問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、リードフレーム上に直接コンデンサ
素子をマウントして、簡単且つ確実に製造することがで
きるタンタル電解コンデンサの製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１のタンタル電解
コンデンサの製造方法は、（ａ）少なくとも一部分が、
陰極である外周壁１２を越える大きさに形成されて、陽
極リード１１の付け根部分に設けられている撥水性合成
樹脂製リング１３を有するタンタル電解コンデンサ素子
１を用意する工程、（ｂ）板状の第１リード２および第
２リード３が相対向するようにリードフレームを形成す
る工程、（ｃ）前記リードフレームの裏面に前記第１リ
ード及び前記第２リード間の間隙部分を閉塞するように
シート又はテープ１６を貼着する工程、（ｄ）前記第１
リード２上に、前記タンタル電解コンデンサ素子１の外
周壁１２の一面であって、前記撥水性合成樹脂製リング
１３が陰極である外周壁１２を越える大きさに形成され
ている面を搭載する工程、（ｅ）前記第２リード３上に
金属ワイヤ４の一端部をボンディングする工程、（ｆ）
該金属ワイヤ４の他端部と前記コンデンサ素子の陽極リ
ード１１を電気的に接続する工程、および、（ｇ）前記
第１リード２および第２リード３上のコンデンサ素子部
を樹脂５により被覆する工程、を有することを特徴とす
る。

【００１０】本発明の請求項１のタンタル電解コンデン
サの製造方法によれば、タンタル電解コンデンサ素子１
の金属焼結体に陰極１２を形成する際のしみ上がり防止
用に設けられるテフロンリング等の撥水性合成樹脂製リ
ング１３の少なくとも一部は、陰極である外周壁１２を
越える大きさに形成することにより、第１リード２と第
２リード３間の間隙部分３１を閉塞するシート又はテー
プ１６に、撥水性合成樹脂製リング１３の大きく形成さ
れた部分が当設される。これにより、タンタル電解コン
デンサ素子１の陰極１２が第１リード２と第２リード３
との間に落ち込むことが確実に防止され、タンタル電解
コンデンサチップの下面に陰極が露出することが無くな
る。しかも、従来からしみ上がり防止用に使用されてい
る撥水性合成樹脂製リング１３の寸法を変更するだけで
よいから、新たな負担も発生しない。

【００１１】また、リードフレーム上に直接タンタル電
解コンデンサ素子１をマウントし、その上面に樹脂５を
コーティングすることにより製造することができるた
め、タンタル電解コンデンサ素子１とパッケージとの間
隙は、下面側では殆どなく、上面側も非常に小さい寸法
で製造することができる。その結果、非常に外形寸法の
小さいパッケージ内に大きなコンデンサ素子を内蔵する
ことができ、容量値を大きくしたり、粉末の粒径を大き
くすることによりリーク電流を減らすなどの電気的特性
を向上させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
によるタンタル電解コンデンサおよびその製造方法につ
いて説明をする。

【００１３】本発明によるタンタル電解コンデンサは、
図１に本発明によるタンタル電解コンデンサの一実施形
態である断面説明図が示されるように、弁作用金属粉末
の焼結体に、その一壁面から陽極リード１１の一端部が
埋め込まれており、その焼結体の外周壁に陰極１２が形
成されることによりタンタル電解コンデンサ素子（以
下、コンデンサ素子）１が形成されている。そして、コ
ンデンサ素子１の外周壁１２が板状の第１リード２と電
気的に接続されるように導電性接着剤により固定されて
いる。この第１リード２と露出面（裏面側でコンデンサ
素子１などが設けられる面と反対側の面）が同一平面を
なすように対向して第２リード３が設けられており、陽
極リード１１および第２リード３の間に金属ワイヤ４が
接続されている。

【００１４】撥水性合成樹脂製リングであるテフロンリ
ング１３は、コンデンサ素子１の金属焼結体に陰極１２
を形成する際のしみ上がり防止用に設けられているもの
であり、通常は図８にテフロンリング１３’で示される
ように、コンデンサ素子１の厚みより小さい寸法で、例
えば円形に形成されている。本発明では、このテフロン
リング１３の少なくとも一部は、陰極である外周壁１２
を越える大きさに形成されている。この外周壁１２を越
える程度は、第１リード２，第２リード３の厚みと同じ
か、或いは若干小さめに設定されている。このテフロン
リング１３の採用により、製造時に、コンデンサ素子１
の陰極１２が第１リード２と第２リード３との間に落ち
込むことを防止している。

【００１５】さらに、第１リード２および第２リード３
上に設けられるコンデンサ素子１および金属ワイヤ４部
分が被覆されるように樹脂によるパッケージ５が設けら
れることにより形成されている。

【００１６】さて、本発明によるタンタル電解コンデン
サの製造方法について、順次説明する。

【００１７】まず、コンデンサ素子１は、従来の素子と
同じ構造で、弁作用金属であるタンタル粉末の焼結体
が、その一壁面に陽極リード１１が埋め込まれた直方体
状に成形され、陽極酸化によりその周囲にＴａ_２Ｏ_５な
どの酸化皮膜や二酸化マンガン層が形成され、焼結体の
外周に二酸化マンガン層、グラファイト層、銀層などが
形成されて陰極１２が形成されている。この焼結体の大
きさは、たとえば底面積が０．３ｍｍ四方から数ｍｍ四
方程度に形成される。たとえば図１に示されるように縦
Ａが１．６ｍｍ程度、横および奥行きＢが０．８ｍｍ程
度のパッケージにする場合、コンデンサ素子１の焼結体
部分の大きさは０．６ｍｍ四方で高さが１．０ｍｍ程度
に大きくすることができた。なお、このときの第１リー
ド２および第２リード３の幅Ｃは共に０．４ｍｍ程度
で、その間隔Ｄが０．８ｍｍ程度で従来構造と同程度の
長さに形成されている。

【００１８】このコンデンサ素子１の製造は次のように
行われる。まず、タンタル粉末を前述の大きさに成形す
ると共にその一壁面に、たとえば太さが０．２ｍｍφ程
度のタンタル線を埋め込んで真空中で焼結することによ
り、陽極リード１１が一壁面（上面）に埋め込まれた焼
結体を形成する。そして、陽極リード１１の付け根部分
に、少なくとも一部は、陰極である外周壁１２を越える
大きさに形成されているテフロンリング１３を被せ、こ
の陽極リード１１の先端部を、たとえばステンレス板で
形成した図示しないステンレスバーに数十個程度溶接す
る。

【００１９】ついで、ステンレスバーに溶接された分を
まとめて、たとえばリン酸水溶液中に浸漬し、陽極リー
ド１１を陽極として陽極酸化をすることにより、タンタ
ル粉末の周囲にＴａ₂Ｏ₅からなる酸化物皮膜を形成する
（化成処理）。その後、硝酸マンガン水溶液中に浸漬
し、二酸化マンガン層（図示せず）を焼結体の内部およ
びその外周面に形成する工程と前述の酸化皮膜形成工程
（再化成処理）を数回繰り返す。この硝酸マンガン水溶
液が陽極リード１１にしみ上らないように撥水性を有す
るテフロンリング１３が設けられている。

【００２０】このテフロンリング１３は、本来の目的で
ある硝酸マンガン水溶液のしみ上り防止のためには、コ
ンデンサ素子１の厚みより小さい寸法で、例えば円形に
形成されていればよい。しかし、本発明では、製造時
に、コンデンサ素子１の陰極１２が第１リード２と第２
リード３との間に落ち込むことを防止することも目的と
するから、テフロンリング１３の少なくとも一部は、陰
極である外周壁１２を越える大きさに形成されている。
この外周壁１２を越える程度は、第１リード２，第２リ
ード３の厚みと同じか、或いは若干小さめに設定されて
いる。

【００２１】さらに、焼結体の外表面にグラファイト層
（図示せず）を形成し、さらにその外表面に銀層（図示
せず）を形成することにより、その表面が陰極１２とさ
れたコンデンサ素子１が形成される。このように製造さ
れたコンデンサ素子１を、１個づつステンレスバーから
切り離し、個別のコンデンサ素子１を得る。

【００２２】次に、第１リード２および第２リード３
は、従来のリードフレームを用いたリードと同様に銅を
９０％以上含む銅合金または４２合金などからなる０．
０５〜０．３ｍｍ程度の厚さの板状体を打ち抜いたり、
エッチングにより形成され、各第１リード２および第２
リード３が相互に対向すると共に連結されたリードフレ
ームの状態で形成されている。すなわち、図２に示され
るように、板状体のリードフレーム３０に第１リード２
および第２リード３の間隔分の溝３１を打抜きまたはエ
ッチングにより形成することにより形成されている。図
２において、Ｐ１、Ｐ２…がそれぞれ１個のコンデンサ
分で、図２に示されるように、１枚の板状体３０で多数
個分形成され、樹脂製パッケージ５がリードフレーム上
に一面に形成された後に、各素子の境界部で切断される
ことにより各固体電解コンデンサが形成される。なお、
板状体３０の端部の溝３２は、切断分離されるタンタル
電解コンデンサの端部の切断位置を示しているもので、
なくても構わない。

【００２３】次に、リードフレームの裏面側に粘着性の
シート或いはテープ１６を貼着して板状体のリードフレ
ーム３０の溝３１を塞ぐ。そして、この状態のリードフ
レーム３０に、多数のコンデンサ素子１を所定の位置に
搭載する。このときに、コンデンサ素子１の焼結体部、
即ち陰極部１２が第１リード２上に銀ペーストなどの導
電性接着剤により接着されるとともに、テフロンリング
１３の外周壁１２を越える大きさに形成された部分がシ
ート１６に当設しコンデンサ素子１を支持することにな
る。このため、接着剤が硬化する間での間もコンデンサ
素子１は略水平状態の位置を保ち、陰極部１２が第１リ
ード２，第２リード３の間に落ち込むことがなくなり、
コンデンサ素子１は図示のような安定した状態を維持す
る。これにより、タンタル電解コンデンサチップの下面
に陰極が露出することが無くなるし、しかも従来からし
み上がり防止用に使用されている撥水性合成樹脂製リン
グ１３の寸法を変更するだけでよいから、新たな負担も
発生しない。一方、陽極リード１１は第２リード３と、
たとえば３００℃程度で溶断するヒューズ機能を有する
金属ワイヤ４により接続される。この状態が、製造工程
の中間状態であり、図３に示されている。

【００２４】図３に示されるように、この金属ワイヤ４
は、その一端部が第２リード３上にワイヤボンディング
などによりボンディングされることにより上方に立てら
れ、その他端部が陽極リード１１の自由端と熱圧着によ
り電気的に接続される。これにより、第２リード３から
離れた位置にある陽極リード１１と簡単に、しかも確実
に電気的接続をすることができる。また、この金属ワイ
ヤ４にヒューズ機能を有するワイヤを用いることによ
り、焼損事故を防止することができる。すなわち、コン
デンサ素子１の粉末周囲に形成されている誘電体膜に損
傷が生じ絶縁性が低下して電流がリークすると、温度が
上昇し、さらに過電流になると焼結体が焼損し、事故に
なりやすいが、その前に溶断して電流を遮断することが
できる。この目的から、金属ワイヤ４には、焼結体が焼
損する６００℃程度より低く、ハンダ付けなどの温度で
は溶断しない２６０℃程度以上で溶断する材料が用いら
れる。

【００２５】次に、図３に示されるようにコンデンサ素
子１が取り付けられた状態で、例えば真空状態の減圧下
で表面側にスクリーン印刷などによりペースト状の樹脂
をコーティングして、コンデンサ素子１および金属ワイ
ヤ４部分を被覆し、熱硬化させることによりパッケージ
５を形成する。すなわち、射出成形で形成するのではな
く、その量も少なく、単に塗布して加熱するだけで形成
される。また、テーピングされたリードフレームの状態
で減圧状態にしてコーティングすることにより、狭い空
間にもポイドが形成されることなくペースト状の樹脂が
充填される。なお、リードフレームの裏面側に貼着され
ている粘着性のシート１６は、塗布された樹脂が硬化し
た後、除去される。

【００２６】その後、全面に樹脂製パッケージが形成さ
れたリードフレームを、各素子の境界部で切断すること
により、図１に示される構造の固体電解コンデンサが得
られる。なお、リードフレームの状態でハンダメッキを
しておくことにより、実装時のハンダ付け性を良好にす
ることができる。

【００２７】図４〜図６は、テフロンリングの取り得る
種々の形態の例を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）
は、図１中に示されているテフロンリング１３と同じも
のであり、中心に陽極リード１１が貫通された円形と
し、その直径がコンデンサ素子１の焼結体部分の厚みよ
り所定寸法ｄだけ大きくしている。この所定寸法ｄは、
第１，第２のリード電極２，３の厚さと同程度、或いは
若干小さめに設定される。図５（ａ）、（ｂ）は、テフ
ロンリング１４を陽極リード１１より上を焼結体部分１
２の厚みより直径の小さい半円形状とし、陽極リード１
１より下を長方形状とし、焼結体部分より所定寸法ｄだ
けはみ出している。また、図６（ａ）、（ｂ）は、テフ
ロンリング１５を焼結体部分１２の厚みより直径の小さ
い円形状とし、ただ陽極リード１１より下の一部分をカ
ム形状に形成し、焼結体部分より所定寸法ｄだけはみ出
している。

【００２８】これら例示されるように、テフロンリング
を本来の目的である硝酸マンガン水溶液のしみ上り防止
の機能を果たしつつ、製造時に、コンデンサ素子１の陰
極１２が第１リード２と第２リード３との間に落ち込む
ことを防止することも目的として、テフロンリングの少
なくとも一部は、陰極である外周壁１２を越える大きさ
であるように、種々の形状にすることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の請求項１のタンタル電解コンデ
ンサの製造方法によれば、タンタル電解コンデンサ素子
の金属焼結体に陰極を形成する際のしみ上がり防止用に
設けられるテフロンリング等の撥水性合成樹脂製リング
の少なくとも一部は、陰極である外周壁を越える大きさ
に形成することにより、第１リードと第２リード間の間
隙部分を閉塞するシート又はテープに、撥水性合成樹脂
製リングの大きく形成された部分が当設される。これに
より、タンタル電解コンデンサ素子の陰極が第１リード
と第２リードとの間に落ち込むことが確実に防止され、
タンタル電解コンデンサチップの下面に陰極が露出する
ことが無くなる。しかも、従来からしみ上がり防止用に
使用されている撥水性合成樹脂製リングの寸法を変更す
るだけでよいから、新たな負担も発生しない。

【００３０】また、リードフレーム上に直接タンタル電
解コンデンサ素子をマウントし、その上面に樹脂をコー
ティングすることにより製造することができるため、タ
ンタル電解コンデンサ素子とパッケージとの間隙は、下
面側では殆どなく、上面側も非常に小さい寸法で製造す
ることができる。その結果、非常に外形寸法の小さいパ
ッケージ内に大きなコンデンサ素子を内蔵することがで
き、容量値を大きくしたり、粉末の粒径を大きくするこ
とによりリーク電流を減らすなどの電気的特性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるタンタル電解コンデン
サの構造を示す図。

【図２】本発明の実施形態に用いるリードフレームを示
す図。

【図３】本発明の実施形態におけるタンタル電解コンデ
ンサの製造工程中の構造を示す図。

【図４】本発明の実施形態に用いるテフロンリングの構
造を示す図。

【図５】本発明の実施形態に用いるテフロンリングの他
の構造を示す図。

【図６】本発明の実施形態に用いるテフロンリングの他
の構造を示す図。

【図７】従来のタンタル電解コンデンサの構造を示す図

【図８】先行例のタンタル電解コンデンサの構造を示す
図

【符号の説明】

１ タンタル電解コンデンサ素子 ２ 第１リード ３ 第２リード ４ 金属ワイヤ ５ 樹脂 １１ 陽極リード １２ 陰極 １３〜１５ テフロンリング １６ 粘着シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｇ 9/00 Ｈ０１Ｇ 9/24 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一部分が、陰極である外周壁
   を越える大きさに形成されて、陽極リードの付け根部分
   に設けられている撥水性合成樹脂製リングを有するタン
   タル電解コンデンサ素子を用意する工程、 板状の第１リードおよび第２リードが相対向するように
   リードフレームを形成する工程、 前記リードフレームの裏面に前記第１リード及び前記第
   ２リード間の間隙部分を閉塞するようにシート又はテー
   プを貼着する工程、 前記第１リード上に、前記タンタル電解コンデンサ素子
   の外周壁の一面であって、前記撥水性合成樹脂製リング
   が陰極である外周壁を越える大きさに形成されている面
   を搭載する工程、 前記第２リード上に金属ワイヤの一端部をボンディング
   する工程、 該金属ワイヤの他端部と前記コンデンサ素子の陽極リー
   ドを電気的に接続する工程、および、 前記第１リードおよび第２リード上のコンデンサ素子部
   を樹脂により被覆する工程、 を有することを特徴とするタンタル電解コンデンサの製
   造方法。