JP2007081069A - Chip type solid electrolytic capacitor, terminals, and method for manufacturing them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体電解コンデンサに関し、詳しくはチップ型固体電解コンデンサの構造およびそれに用いられる端子ならびにその端子の製造方法に関する。 The present invention relates to a solid electrolytic capacitor, and more particularly to a structure of a chip-type solid electrolytic capacitor, a terminal used therefor, and a method for manufacturing the terminal.
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利用されている。 Conventionally, solid electrolytic capacitors using tantalum, niobium or the like as a valve metal are small, have a large capacitance, are excellent in frequency characteristics, and are widely used in power supply circuits for CPUs.
図8は従来のチップ型固体電解コンデンサの基板実装時の断面図である。1はコンデンサ素子であり、このコンデンサ素子1は一端を導出するように陽極引き出し線2を埋設した弁作用金属からなる粉末を成形、焼結して多孔質の陽極体を形成し、この陽極体に公知の方法で誘電体酸化皮膜を形成し、その表面に電解質層、陰極層(以上、図中省略)を順次形成することにより構成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional chip-type solid electrolytic capacitor when mounted on a substrate.
さらに、コンデンサ素子1から導出した陽極引き出し線2を、起立部6cの先端の引き出し線接合部6bから起立部6cを介して基板実装面に露出面を有する基板実装面部6dからなる陽極端子6に電気的に接続、固定し、コンデンサ素子1の陰極層に導電性接着剤3を介して基板実装面に露出面を有する基板実装面部5dから植立した起立部5cからなる陰極端子5に接続、固定し、この接続部とコンデンサ素子1の全体を覆うように絶縁性の樹脂により外装し、この外装樹脂4を例えばダイシング加工など公知の方法で所望の外形寸法に成形して、チップ型電解固体コンデンサが構成されている。
Further, the
上記チップ型固体電解コンデンサは、コンデンサ素子1と陰極端子5及び陽極端子6との接続構造がシンプルであるため、外装樹脂4に対するコンデンサ素子1の収納体積効率を向上できる。近年、携帯電話等の小型携帯機器における更なる軽薄短小化に要求されるチップ型固体電解コンデンサの小型大容量化・薄型化の進展に大きく寄与しており、例えば、特許文献1〜7など、多くの類似構造が提案されている。
Since the chip-type solid electrolytic capacitor has a simple connection structure between the
しかしながら、上記従来のチップ型固体電解コンデンサにおいては、端子構造がシンプルであるため、外装樹脂4と陰極端子5、及び陽極端子6との結合力が弱く、基板11への実装時または実装後に大きな機械的、熱的ストレスが加わった場合、陰極端子5、及び陽極端子6と外装樹脂4との境界面にクラック12が発生し、電気的特性や信頼性に悪影響を及ぼしたり、最悪の場合、端子と外装樹脂4とが分離してしまうといった課題を有している。
However, since the conventional chip-type solid electrolytic capacitor has a simple terminal structure, the bonding force between the
本発明の課題は、端子と外装樹脂との結合力を弱めることなく、小型大容量のチップ型固体電解コンデンサおよびそれに用いる端子とその製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a small-sized and large-capacity chip-type solid electrolytic capacitor, a terminal used therefor, and a method for manufacturing the same without weakening the bonding force between the terminal and the exterior resin.
本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、陽極引き出し線が導出された弁作用金属からなる多孔質の焼結体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、一端を外装樹脂の実装面側に露出するようにした基板実装面部と、他端を基板実装面部に対し略垂直に配設され、先端をコンデンサ素子から導出した陽極引き出し線と接続された起立部とからなる陽極端子と、同じく一端を外装樹脂の実装面側に露出するようにした基板実装面部と、他端を基板実装面部に対し略垂直に配設され、導電性接着剤を介しコンデンサ素子に接続される起立部とからなる陰極端子と、前記コンデンサ素子を覆うと共に、前記陽極端子及び前記陰極端子を、基板実装面部及び前記基板実装面部と略垂直な外形側面に露出面を有するように外装する絶縁性の樹脂からなる外装材とを具備するチップ型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極端子及び陰極端子の少なくとも一方の起立部に貫通孔を有する構成としたものである。 In the chip-type solid electrolytic capacitor of the present invention, a capacitor element in which a dielectric, an electrolyte, and a cathode layer are sequentially formed on the surface of a porous sintered body made of a valve action metal from which an anode lead wire is led out, and one end of which is an exterior resin An anode comprising a substrate mounting surface portion exposed to the mounting surface side, and an upright portion whose other end is disposed substantially perpendicular to the substrate mounting surface portion, and whose tip is connected to an anode lead wire led out from the capacitor element A terminal, a board mounting surface portion whose one end is exposed to the mounting surface side of the exterior resin, and the other end are arranged substantially perpendicular to the substrate mounting surface portion, and are connected to the capacitor element via a conductive adhesive. The cathode terminal formed of an upright portion and the capacitor element are covered, and the anode terminal and the cathode terminal are externally disposed so as to have an exposed surface on a substrate mounting surface portion and an outer side surface substantially perpendicular to the substrate mounting surface portion. In the chip type solid electrolytic capacitor comprising an exterior member made of an insulating resin that is obtained by a structure having a through hole on at least one upright portion of the anode and cathode terminals.
前記チップ型固体電解コンデンサの端子であって、一端を外装樹脂の実装面側に露出するようにした基板実装面部と、基板実装面部と略垂直に配設され一端を陽極引き出し線を介しコンデンサ素子に接続される起立部とからなる陽極端子と、同じく基板実装面部と、基板実装面と略垂直に配設され導電性接着剤を介しコンデンサ素子に接続される起立部とからなる陰極端子の少なくとも一方は、前記起立部に貫通孔を有する構成としたものである。 A terminal of the chip-type solid electrolytic capacitor, one end of which is exposed to the mounting surface side of the exterior resin, and a capacitor element that is disposed substantially perpendicular to the substrate mounting surface and is connected to one end via an anode lead wire At least a cathode terminal comprising an upright portion connected to the capacitor element, a board mounting surface portion, and an upright portion disposed substantially perpendicular to the substrate mounting surface and connected to the capacitor element via a conductive adhesive. One is configured to have a through hole in the upright portion.
前記チップ型固体電解コンデンサの端子の製造方法であって、一端を外装樹脂の実装面側に露出するようにした基板実装面部と、基板実装面部と略垂直に配設され一端を陽極引き出し線を介しコンデンサ素子に接続される起立部とからなる陽極端子と、同じく基板実装面部と、基板実装面と略垂直に配設され導電性接着剤を介しコンデンサ素子に接続される起立部とからなる陰極端子の少なくとも一方は、前記起立部に貫通孔を設けた後、前記基板実装面部に略垂直に接続したものである。 A method of manufacturing a terminal of the chip-type solid electrolytic capacitor, wherein one end of the chip-type solid electrolytic capacitor is exposed to the mounting surface side of the exterior resin, the substrate mounting surface portion is disposed substantially perpendicular to the substrate mounting surface portion, and one end is connected to the anode lead wire. An anode terminal composed of an upright portion connected to the capacitor element via a cathode, and a cathode comprising a substrate mounting surface portion, and an upright portion disposed substantially perpendicular to the substrate mounting surface and connected to the capacitor element via a conductive adhesive At least one of the terminals is formed by providing a through hole in the upright portion and then connecting substantially vertically to the substrate mounting surface portion.
前記基板実装面部の一部を***させて起立部とした後、前記起立部の所定位置に貫通孔を配けたものである。 After a part of the board mounting surface portion is raised to be an upright portion, a through hole is arranged at a predetermined position of the upright portion.
前記陽極端子及び前記陰極端子を形成する矩形状の板を、製品の外形下面である基板実装面に沿って、製品外形側面方向から内側に向かって延伸する基板実装面部と、前記製品外形側面と平行になる様、第1の曲げ部において実装面側と反対方向に折り曲げた後、第2の曲げ部において引き出し線接合部が頂点となるよう折り返して起立部としたものである。 A board-mounting surface portion extending from a product-outside side direction toward the inside along a board-mounting surface, which is a lower-side outer shape of the product, and a rectangular board forming the anode terminal and the cathode terminal; The first bent portion is bent in the direction opposite to the mounting surface side so as to be parallel, and then the second bent portion is folded back so that the lead wire joining portion becomes the apex, thereby forming an upright portion.
本発明によれば、端子部に貫通孔を設けることにより、外装樹脂の被覆時に端子の貫通孔に外装樹脂が充填され、外装樹脂と陰極端子或いは陽極端子との間にアンカー効果が発生し、端子と外装樹脂との結合度が高いチップ型固体電解コンデンサを安定して生産でき、また、基板実装時または実装後の熱的、機械的ストレスに対しても有効な、生産性、信頼性の向上したチップ型固体電解コンデンサおよびそれに用いる端子とその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, by providing a through hole in the terminal portion, the exterior resin is filled in the through hole of the terminal when the exterior resin is coated, and an anchor effect occurs between the exterior resin and the cathode terminal or the anode terminal, Chip-type solid electrolytic capacitors with a high degree of bonding between the terminal and the exterior resin can be stably produced, and they are also effective against thermal and mechanical stresses during or after board mounting. An improved chip-type solid electrolytic capacitor, a terminal used therefor, and a manufacturing method thereof can be provided.
以下、本発明における実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のチップ型固体電解コンデンサの中心線に沿った縦断面図である。図2は、本発明のチップ型固体電解コンデンサの陽極端子起立部の横断面図である。図3は、本発明のチップ型固体電解コンデンサの基板実装時の断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view taken along the center line of the chip-type solid electrolytic capacitor of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the upright portion of the anode terminal of the chip-type solid electrolytic capacitor of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the chip-type solid electrolytic capacitor of the present invention when mounted on a substrate.
まず、コンデンサ素子1の作製については、タンタルを弁作用金属として用いた場合を説明する。陽極引き出し線2のまわりに、タンタル粉末を成形し、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。更に、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1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、ESR(等価直列抵抗)の低減に効果がある。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。
First, regarding the production of the
図1、図2に示すように、コンデンサ素子1から導出した陽極引き出し線2を、一端を外装樹脂4の実装面側に露出するようにした基板実装面部6dと、他端を基板実装面部6dに対し略垂直に配設され貫通孔6aを有する起立部6cとからなる陽極端子6に、引き出し線接合部6bにて抵抗溶接、レーザー溶接などの公知の手段により電気的に接続する。さらに、一端を外装樹脂4の実装面側に露出するようにした基板実装面部5dと、他端を基板実装面部5dに対し略垂直に配設され貫通孔5aを有する起立部5cとからなる陰極端子5に、導電性接着剤3を介しコンデンサ素子1に接続する。次に、外装樹脂4をコンデンサ素子1を覆うようにトランスファーモールド成形した後、ダイシングソーにより所望形状に切断することによりチップ型固体電解コンデンサを得る。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このチップ型固体電解コンデンサは、外装樹脂4による成形時に外装樹脂4が陰極および陽極端子起立部5c、6cの貫通孔5a、6a内部に充填されるため、陰極および陽極端子5、6と外装樹脂4との間にアンカー効果が働き、すなわち、端子の貫通孔を通して内側(素子側)と外側の樹脂が結合し、分離されないため図3に示すような基板実装時において、図8に示したような従来の端子構造によるチップ型固体電解コンデンサに発生する、基板11への実装時または実装後に受ける機械的、熱的ストレスによるクラック12に起因する電気的特性や信頼性の低下といったトラブルを防止することが可能となる。
In this chip type solid electrolytic capacitor, since the
次に、本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに用いる端子の作製方法について図4、図5及び図6を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing a terminal used in the chip-type solid electrolytic capacitor of this embodiment will be described with reference to FIGS.
図4は、本発明の陰極或いは陽極端子(形成用リードフレーム)の第一の実施の形態を示す斜視図であり、図4(a)は、起立部の貫通孔形成後の斜視図であり、図4(b)は基板実装面部を起立部に接続した後の斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a first embodiment of a cathode or anode terminal (formation lead frame) according to the present invention, and FIG. 4 (a) is a perspective view after a through hole is formed in an upright portion. FIG. 4B is a perspective view after the substrate mounting surface portion is connected to the upright portion.
図4(a)に示すように、矩形状の板からなる陰極および陽極端子起立部5c、6cに、例えば打ち抜き、ドリル加工、レーザー加工など公知の手段により、所定形状、所定位置に貫通孔5a、6aを設けた後、図4(b)に示すように、同じく矩形状の板である陰極および陽極端子基板実装面部5d、6dと略垂直に溶接、接着などの手段により接続し、陰極端子5及び陽極端子6を形成する。
As shown in FIG. 4 (a), the cathode and anode
図5は、本発明の陰極或いは陽極端子の第二の実施の形態を示す斜視図であり、図5(a)は基板実装面部と起立部の形成後の斜視図であり、図5(b)は起立部の貫通孔形成後の斜視図である。 FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the cathode or anode terminal of the present invention, and FIG. 5A is a perspective view after forming the substrate mounting surface portion and the upright portion, and FIG. ) Is a perspective view after formation of the through hole of the standing part.
図5(a)に示すように、陰極および陽極端子基板実装面部5d、6dの一部をコイニングなどの手段により***させて起立部5c、6cとした後、図5(b)に示すごとく、起立部5c、6cに、例えば打ち抜き、ドリル加工、レーザー加工など公知の手段により、所定形状、所定位置に貫通孔5a、6aを設け陰極端子5及び陽極端子6を形成する。
As shown in FIG. 5 (a), as shown in FIG. 5 (b), after the cathode and anode terminal substrate
図6は、本発明の陰極或いは陽極端子の第三の実施の形態を示す斜視図であり、図6(a)は、矩形状の板に貫通孔を形成した後の斜視図であり、図6(b)は、第二の曲げ加工中の斜視図であり、図6(c)は、第三の曲げ加工後の斜視図であり、図6(d)は仕上げ加工後の斜視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a third embodiment of the cathode or anode terminal of the present invention, and FIG. 6A is a perspective view after a through hole is formed in a rectangular plate. 6 (b) is a perspective view during the second bending process, FIG. 6 (c) is a perspective view after the third bending process, and FIG. 6 (d) is a perspective view after the finishing process. is there.
図6(a)に示すように、矩形状の板である端子部に、例えば打ち抜き、ドリル加工、レーザー加工など公知の手段により、所定形状、所定位置に陰極および陽極端子基板の貫通孔5a、6aを設けた後、図6(b)に示すごとく、製品の外形下面である基板実装面に沿って、製品外形側面方向から内側に向かって延伸する基板実装面部5d、6dを、第1の曲げ部7において、実装面方向と反対に90°の曲げ加工を行う。次いで、第2の曲げ部8において、実装面方向に180°の曲げ加工を行った後、製品外形側面方向から内側に向かって延伸するよう、図6(c)に示すごとく、第3の曲げ部9にて90°の曲げ加工を行うことにより、陰極端子5及び陽極端子6が形成され、更に必要に応じ、図6(d)に示すように潰し、叩き等の仕上げ加工を行う。
As shown in FIG. 6 (a), through
図5及び図6に記載の実施の形態における作製方法により得られた陰極或いは陽極端子は、基板実装面部5d、6dと起立部5c、6cとが一体成形されているため、電気的接続性に優れた利点を有する。
The cathode or anode terminal obtained by the manufacturing method according to the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 is formed with the substrate
以上、この発明の実施の形態を説明したが、この本発明は、この実施の形態に限られるものではなく、例えば貫通孔に角度を設けたり、段差を設けるといった設計変更、あるいは貫通孔の数、位置、形状など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。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment. For example, a design change such as providing an angle or a step in a through hole, or the number of through holes. Even if there is a design change in a range that does not depart from the gist of the present invention, such as position, shape, etc., it is included in the present invention. That is, it goes without saying that various modifications and corrections that can be made by those skilled in the art are included.
陰極端子および陽極端子の基板実装面部の寸法が長さ0.5mm×幅0.65mm×厚さ0.1mm、起立部の寸法が高さ0.5mm×幅0.65mm×厚さ0.1mm、貫通孔の大きさが直径0.15mmにより製作された本発明によるチップ型固体電解コンデンサと、比較例として貫通孔を設けない他は、本発明と同様の構成のチップ型固体電解コンデンサそれぞれ10個をJISC60068−2−21「端子強度試験方法」に準拠した固着性試験を実施した結果を図7に示す。 The dimensions of the cathode terminal and the substrate mounting surface of the anode terminal are 0.5 mm long × 0.65 mm wide × 0.1 mm thick, and the dimensions of the raised portion are 0.5 mm high × 0.65 mm wide × 0.1 mm thick The chip-type solid electrolytic capacitor according to the present invention with a through-hole size of 0.15 mm and a chip-type solid electrolytic capacitor having the same configuration as the present invention except that no through-hole is provided as a comparative example. FIG. 7 shows the result of performing an adhesion test in accordance with JIS C60068-2-21 “Terminal Strength Test Method”.
本発明におけるチップ型固体電解コンデンサでは、端子の起立部に貫通孔を設けその内部に外装樹脂を充填させていることにより、端子と外装樹脂との間にアンカー効果が発生し固着強度が従来品に比較し増加していることが示されている。 In the chip-type solid electrolytic capacitor according to the present invention, a through hole is provided in the rising portion of the terminal and the interior is filled with the exterior resin, so that an anchor effect is generated between the terminal and the exterior resin, and the fixing strength is the conventional product. It is shown that there is an increase compared to
1 コンデンサ素子
2 陽極引き出し線
3 導電性接着剤
4 外装樹脂
5 陰極端子
5a (陰極端子)貫通孔
5c (陰極端子)起立部
5d (陰極端子)基板実装面部
6 陽極端子
6a (陽極端子)貫通孔
6b (陽極端子)引き出し線接合部
6c (陽極端子)起立部
6d (陽極端子)基板実装面部
7 第1の曲げ部
8 第2の曲げ部
9 第3の曲げ部
10 はんだ
11 基板
12 クラック
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