JP2007273867A

JP2007273867A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2007273867A
Application number: JP2006099687A
Authority: JP
Inventors: Ichio Konno; 市夫紺野; Koichi Hasegawa; 宏一長谷川; Norio Kamiyama; 典男上山
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2007-10-18

Abstract

【課題】
基板実装後における基板の反りや曲げ等による機械的応力に十分耐えることができる信頼性に優れたコンデンサを提供することである。
【解決手段】
コンデンサの側面に端子電極板を接合するとともに、このコンデンサ本体の底面に、前記端子電極板との間に空間部を形成する耐熱部材を接合し、端子電極板が耐熱部材の底面に沿って折り込むことにより、基板上にコンデンサを実装する際の半田付けにおいて、コンデンサ本体と耐熱部材との熱膨張との差によって生じる耐熱部材の伸びを、端子電極板と耐熱部材の間に空間部を設けることで、幅方向に伸びた耐熱部材が端子電極板に接触しながら端子電極板を押し広げることを防止できることにより、コンデンサ本体にかかる機械的応力をなくすことができるため、クラックの発生を防止できる
【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ、特にコンデンサの構造に関する。

コンデンサは広範囲の電子機器に利用されているが、近年、さらに大容量化が求められている。特に小型で大きな静電容量を有するセラミックコンデンサは、さらに静電容量を大きくするために、その積層数を増加させている。これらのセラミックコンデンサを回路基板上に直接半田等により面実装した場合、半田付け時の基板の膨張、収縮によりクラック等の不都合が生じる。また、基板上に直接固定しているために、基板の反りや曲げに順応できず、コンデンサにクラックを生じたり、半田付け部が剥がれてしまう等の不良が生じていた。

これらの問題を解決するために、たとえば、実開昭６３−１８７３２０号に開示されているような方法（手段）がある。すなわち、コンデンサの底面に絶縁性ゴムブロックを設け、該絶縁性ゴムブロックの側面に外部電極と接続された金属端子を設けることによりコンデンサを製造する。（特許文献１）
実開昭６３−１８７３２０号公報

これにより、基板の反りや曲げによるクラックの発生等を抑制し信頼性を向上させることができる。

しかしながら、特許文献１に提案されている方法では、コンデンサの底面に絶縁性ゴムブロックを設けているために、基板の反りや曲げ等による機械的応力に対して、その応力を緩和することができるが、セラミックコンデンサにおいて、絶縁性ゴムブロックの熱膨張率がコンデンサの熱膨張率に比べ大きいため、基板実装する際の半田の熱によるコンデンサ本体と絶縁性ゴムの熱膨張の差によって、コンデンサ本体に直接応力が掛かり、クラックの発生によりコンデンサの信頼性が低下するという問題が生じる。あるいは、金属端子をコンデンサ本体から引き剥がしてしまうような不都合も考えられる。

本発明の技術的課題は（目的）は、基板実装時の半田付けによるクラックの発生のない信頼性に優れたコンデンサを提供することである。

本発明のコンデンサは、コンデンサの側面に端子電極板を接合するとともに、このコンデンサ本体の底面に、前記端子電極板との間に空間部を形成する耐熱部材を接合し、端子電極板が耐熱部材の底面に沿って折り込まれたことを特徴とするものである。このことにより、基板上にコンデンサを実装する際の半田付けにおいて、コンデンサ本体と耐熱部材との熱膨張との差によって生じる耐熱部材の伸びを、端子電極板と耐熱部材の間に空間部を設けることで、幅方向に伸びた耐熱部材が端子電極板に接触しながら端子電極板を押し広げることを防止できることにより、コンデンサ本体にかかる機械的応力をなくすことができるため、クラックの発生を防止できる。

また、前記耐熱部材の形状は板状の部材である。前記耐熱部材をコンデンサ本体の底面に板状として設置することにより、基板と端子電極板を接合する半田付けにおいて、コンデンサ本体と端子電極板を接合する半田が溶解した場合に、コンデンサ本体の落下を防止できる。さらに、ディップによる半田付けにおいて、コンデンサ本体に直接半田がかかるのを防止することができる。

さらに、基板上面から前記コンデンサ本体の底面までの間隔は、電子部品としての適度な高さを考慮して、０．２ｍｍ以上に設定することが表面実装部品として望ましく、適正高さが保てる限り小さいほうが好ましい。
前記端子電極板と前記耐熱部材の間に形成された前記空間部と、前記耐熱部材の底面に沿って折り込まれた端子電極板の底面からコンデンサ本体の底面までの距離を０．２ｍｍ以上設けることにより、基板が反りや曲げを生じた場合に、端子電極板の前記空間部と接する部分が基板の反りや曲げに応じて外側に広がるように曲がり、あるいは、内側に狭まるように曲がるようなばねの働きをすることにより、コンデンサ本体に掛かる機械的応力を緩和することができる。また、基板の温度上昇や冷却による温度サイクルにおいて、基板がコンデンサ本体に対して膨張した場合は、端子電極板が外側に開き、逆に基板がコンデンサ本体に対して収縮した場合は、端子電極板が内側に曲がることにより、コンデンサ本体に掛かる機械的応力を緩和することができるため、コンデンサ本体にクラックが発生することを防止できる。

前記コンデンサ本体の側面と前記端子電極板との接合は、低融点半田で接合する。この場合の低融点半田は、特に２２０℃以下の融点を有する半田が好ましく、ＳｎまたはＰｂを基材としＺｎ、Ｃｕ、Ａｇなどが添加されたものである。
コンデンサ本体の側面と端子電極板を低融点半田で接合することにより、高温半田の際に生じていたコンデンサ本体の外部電極の電極くわれを防止することができる。また、低融点半田付けの温度が高温半田より低温で可能になるため、半田接合後に半田が固形化して冷却していく際に生じていたコンデンサ本体と半田金属との熱収縮の差を低減することができることから、コンデンサ本体に掛かる応力が緩和されるためコンデンサ本体のダメージを軽減することができる。

前記コンデンサ本体の底面に接合された耐熱部材は、その融点が２７０℃以上の絶縁性の部材とする。コンデンサ本体の底面に接合された耐熱部材の融点が２７０℃以上とすることで、基板接合時の半田付け、特に遠赤外炉でのリフローによる半田付けの際の熱に耐えることができる。

また、本発明のコンデンサは、前記コンデンサ本体が複数積層されたコンデンサであって、この積層したコンデンサ本体の最下部に前記耐熱部材を接合したことを特徴とするものである。前記コンデンサ本体を複数積層されたコンデンサとすることにより、前記発明の効果をそのまま維持することができるとともに、同一実装面積で大容量のコンデンサを得ることができる。
さらに、温度特性の異なるコンデンサを複数個積み重ねて一体化して各外部電極を端子電極板に接合することにより、積み重ねたコンデンサの組み合わせに応じ、使用目的に合った温度特性のコンデンサを得ることができる。

コンデンサ本体の側面に端子電極板を接合するとともに、このコンデンサ本体の底面に、前記端子電極板との間に空間部を形成する耐熱部材を接合し、端子電極板が耐熱部材の底面に沿って折り込まれることにより、基板上にコンデンサを実装する際の半田付けにおいて、コンデンサ本体と耐熱部材との熱膨張との差によって生じる耐熱部材の伸びを、端子電極板と耐熱部材の間に空間部を設けることで、幅方向に伸びた耐熱部材が端子電極板に接触しながら端子電極板を押し広げることを防止できることにより、コンデンサ本体にかかる機械的応力をなくすことができるため、クラックの発生を防止できる。

以下に実施例を挙げ、本発明のコンデンサについて図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施形態を示す断面図である。

まず、コンデンサ本体１の両側面にそれぞれ板状の端子電極板４を低融点半田６で接合する。次に、前記端子電極板４との間に端子電極板の間隔間よりも狭い幅の耐熱部材２を、その両側の空間部７の幅がほぼ同じになるように、コンデンサ本体の底面に耐熱部材２を接着剤で接合する。

さらに、双方の端子電極板４の下端部を、空間部７の幅を保持したまま耐熱部材２の底面に沿ってそれぞれ内側に折り曲げ、折り込み保持部４−１を形成することにより本発明のコンデンサが作成される。

前記耐熱部材２は、その厚さが一定の板状の部材を使用し、その部材の材質は基板実装時の半田の温度に耐えられるように、融点が２７０℃以上を有する板材とする。

また、基板上面から前記コンデンサ本体１の底面までの間隔は、折り込み保持部４−１と耐熱部材２、及び接着剤３が間に入ることにより、０．２ｍｍ以上の間隔となった。

コンデンサ本体１と耐熱部材２との接合は、基板実装時の半田付けの対して耐熱性を有する接着剤で接合する。

さらに、図２は本発明の第二の実施形態によるコンデンサ本体を複数積層したコンデンサを示す斜視図である。

複数のコンデンサ本体１−１、１−２の外部電極５を揃えて積み重ね、接着剤３−１を用いてコンデンサ本体１−１、１−２を接合する。次に、コンデンサ本体１−１、１−２の両側面に端子電極板４をそれぞれ低融点半田６で接合する。さらに、双方の端子電極板４と耐熱部材２との間に、空間部７が両側に形成されるように、コンデンサ本体の最下部に耐熱部材２を接合する。次に、それぞれの端子電極板４の下端部を、空間部７の幅が保持されるように耐熱部材２の底面に沿って内側に折り曲げ、折り込み保持部４−１を形成することにより、本発明の第二の実施形態によるコンデンサが作成される。

実施例１では、まず、コンデンサの寸法が、長さ３．２ｍｍ、幅２．５ｍｍのセラミックコンデンサを使用した。端子電極板は、厚みが０．１ｍｍで材質が４２Alloyの金属板を使用し、コンデンサ本体の側面に低融点半田（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）で接合した。次に、コンデンサ本体の底面に接合する耐熱部材は、厚みが０．５ｍｍの耐熱性ポリアミド樹脂板（商品名；ジェネスタ、クラレ製）で、この耐熱部材と端子電極板との間の空間部の幅が、左右それぞれ１０μｍで、合計２０μｍの幅が確保される長さとし、幅方向の寸法はコンデンサの寸法と同一とした。この耐熱部材をエポキシ接着剤にてコンデンサ本体の底面に接着し、この空間部の幅を保持したまま、端子電極板を耐熱部材の底面に沿って内側に直角に折り込み、折り込み保持部を形成した。

尚、耐熱部材と端子電極板との間の空間部の幅については、耐熱部材が幅方向に熱膨張した際に端子電極板に接触することがない寸法になっていれば良く、コンデンサの寸法と耐熱部材の熱膨張率、及び基板実装時の半田付けの温度に応じて規定されるもので、本実施例の寸法に限定されるものではない。

次に、アルミ基板上に半田を用いて実装し、−５５℃〜＋１２５℃の温度範囲で温度サイクル試験を実施した。サイクル数が１０００サイクルまで、外観及び静電容量、絶縁抵抗の低下などの不良発生は認められなかった。

さらに、このコンデンサをガラスエポキシからなる基板上に半田を用いて実装し、耐基板曲げ性試験（旧ＪＩＳＣ６４２９に準拠）を実施した。基板の中心を加圧して曲げ量が２ｍｍにおける外観を確認したが不良発生は認められず、耐基板曲げ性で曲げ量が８ｍｍまで曲げてもクラックの発生がないことを確認した。

（比較例）アルミ基板上に半田を用いて実施例1に用いたセラミックコンデンサを直接実装し、−５５℃〜＋１２５℃の温度範囲で温度サイクル試験を実施しところ、サイクル数が７００サイクルにおいて、コンデンサにクラックが発生したことが認められた。

また、比較例で使用したセラミックコンデンサを直接基板に半田実装し、耐基板曲げ性試験を実施したところ、耐基板曲げ性試験において曲げ量が３ｍｍまで曲げるとコンデンサにクラックが発生することが確認された。

本発明の第一の実施形態によるコンデンサを示す断面図である。本発明の第二の実施形態による複数積層されたコンデンサの斜視図である。従来技術における絶縁性ゴムブロックを使用したコンデンサの断面図である。

符号の説明

１，１−１，１−２コンデンサ本体
２耐熱部材
３，３−１，３−２接着剤
４端子電極板
４−１折り込み保持部
５外部電極
６半田部
７空間部

Claims

コンデンサ本体の側面に端子電極板を接合するとともに、このコンデンサ本体の底面に、前記端子電極板との間に空間部を形成する耐熱部材を接合し、端子電極板が耐熱部材の底面に沿って折り込まれたコンデンサ。
前記コンデンサ本体が複数積層されたコンデンサであって、この積層したコンデンサ本体の最下部に前記耐熱部材を接合した請求項１記載のコンデンサ。