JP2010062498A - 下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板実装面側に直接引き出された端子にセルフアライメント性のすぐれたフィレット形成部の付いた下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 プリント配線板２６の固体状高温半田部１３に高温半田ペーストを印刷し、加熱炉、レーザー光などを用いて加熱し硬化させ、プリント配線板２６の陽極上面端子１７および陰極上面端子１５の上に導電性接着剤５を塗布し、予め陽極リード２と抵抗溶接にて接続した陽極リード体４を陽極上面端子１７に搭載する。コンデンサ素子１は陰極上面端子１５に同じく搭載される。その後、絶縁性の外装樹脂３にて封止し、製品外形形状にダイシング加工によって切削し、半田ぬれ性を持った露出した固体状高温半田部１３を含むフィレット形成部９を製品外形形状長手方向外側の陽極端子７および陰極端子６に形成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法に関する。
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のデカップリング回路あるいは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、特に下面電極型固体電解コンデンサの製品化が進んでいる。
この様な下面電極型固体電解コンデンサとして、陽極端子及び陰極端子が形成されたプリント配線板にコンデンサ素子が接続された電子部品が特許文献１で提案されている。図４は従来の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図であり、図４（ａ）はその正面断面図で、図４（ｂ）はこれに使用するプリント配線板の断面図である。
図４（ａ）に示すように従来の下面電極型固体電解コンデンサは、コンデンサ素子４１から引出された陽極リード（特許文献１では陽極リード線と記載）４２に抵抗溶接にて接続された陽極リード体（特許文献１ではリードフレームと記載）４４をプリント配線板４８の陽極上面端子（特許文献１では陽極導体層と記載）５７と抵抗溶接または導電性接着剤４５で接続し、コンデンサ素子４１の陰極層とプリント配線板４８の陰極上面端子（特許文献１では陰極導体層と記載）５５を導電性接着剤４５で接続し、絶縁性の外装樹脂４３でコンデンサ素子４１を覆ったものである。プリント配線板４８の陽極下面端子（特許文献１では陽極端子と記載）５８および陰極下面端子（特許文献１では陰極端子と記載）５６は基板実装面側に直接引出され、製品外形形状長手方向外側に半田ぬれ性を持ったフィレット形成部４９が高さ方向に形成されている。
次に、従来の下面電極型固体電極コンデンサの製造に用いるプリント配線板４８について図面を参照して説明する。図４（ｂ）に示すように、絶縁板５２の両面に陰極端子４６を形成するために陰極上面端子５５と陰極下面端子５６を具備し、陽極端子４７を形成するために陽極上面端子５７と陽極下面端子５８を具備し、電気的接続を得るためにそれぞれ貫通接続穴５１を用いて接続している。この時の貫通接続穴５１の電気的接続を得るために銅のパネルめっきを行い、銅めっき膜５３を形成し最終的に陰極端子４６および陽極端子４７はニッケル、金めっき処理を行い、金めっき層５９を形成している。
従来の下面電極型固体電解コンデンサは基板への実装時のセルフアライメント性を持たせる目的で、下面電極型固体電解コンデンサの基板実装面側に直接引き出された端子の製品外形形状長手方向外側に半田ぬれ性を持ったフィレット形成部を、下面電極型固体電解コンデンサの高さ方向に形成していなければならない。従来技術ではフィレット形成部のフィレット形成に必要な高さ方向での厚みはプリント配線板の基板実装面側に直接引き出された端子、つまり陽極下面端子と陰極下面端子に使用するプリント配線板を構成する銅箔の厚みによって決まり、厚くするのが困難であるという欠点があった。
同一外形サイズの下面電極型固体電解コンデンサにおいてより大きな静電容量を得る目的でコンデンサ素子をより大きくする場合、より薄いプリント配線板を使用する方法が考えられる。この時、問題としてプリント配線板を形成する銅箔の厚みを薄くすると、高さ方向でフィレット形成部の高さが不足しセルフアライメント性がなくなる。セルフアライメント性を維持するために、基板実装面に直接引き出された陽極下面端子と陰極下面端子の銅箔の厚みのみを厚くすることは、より大きなコンデンサ素子を同一外形サイズの下面電極型固体電解コンデンサの内に入れるという目的に反する。
セルフアライメント性を維持する高さ方向のフィレット形成部の高さは下面電極型固体電解コンデンサの外形サイズ、重量により決定される。通常、外形サイズが大きいほど、重さが重いほど高さ方向にフィレット形成部の高さが必要とされる。
この状況にあって、本発明の課題は、より薄いプリント配線板を使用して、セルフアライメント性に対して信頼性の高い下面電極型固体電解コンデンサおよびその製造方法を提供することにある。
本発明の下面電極型固体電解コンデンサは、陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、上面に前記コンデンサ素子と電気的に接続する陽極上面端子および陰極上面端子を、下面に前記陽極上面端子および前記陰極上面端子とそれぞれ電気的に接続する陽極下面端子および陰極下面端子を有するプリント配線板とを備え樹脂外装した下面電極型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極上面端子と前記陰極上面端子および前記陽極下面端子と前記陰極下面端子はそれぞれ前記プリント配線板の基材となる絶縁板上に形成された導電体からなり、前記陽極上面端子と前記陽極下面端子および前記陰極上面端子と陰極下面端子とはそれぞれフィレット形成部となる絶縁板の側面凹部に設けられた導体層で接続されている。
また前記陽極上面端子および前記陰極上面端子上に固体状高温半田が露出していてもよい。
また前記コンデンサ素子が一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されていてもよいし、前記コンデンサ素子が一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されていてもよい。
また前記フィレット形成部となる端部の側面凹部に設けられた導体層が銅めっき膜または銅めっき膜の上面に形成した金めっき層を有していてもよいし、前記陽極リード体と前記陽極上面端子の接続に固体状高温半田を使用していてもよい。
本発明の下面電極型固体電解コンデンサの製造方法は、絶縁板の上面に導電体からなる陽極上面端子および陰極上面端子となる一体の上面端子が、下面に導電体からなる陽極下面端子および陰極下面端子となる一体の下面端子がそれぞれ一定間隔で配列され、前記下面端子と絶縁板に設けられた長穴にパネルめっきにより形成され上面端子と下面端子を接続する導体層を有するプリント配線板の上面端子にコンデンサ素子から導出された陽極リードに接続した陽極リード体とコンデンサ素子の陰極層を接続する工程と、長穴上の上面端子の中央部に高温半田部を形成する工程と、前記コンデンサ素子を外装樹脂で封止する工程と、前記長穴の中央部を切削位置とするダイシング加工により製品外形形状に切削する工程を含む。
本発明によれば、絶縁板と絶縁板の両側の銅箔の厚み及びフィレット形成部となる端部の側面凹部をフィレット形成部として作用させるため、信頼性に優れ、基板実装時に高いセルフアライメント性を有した、下面電極型固体電解コンデンサを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサについて図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図３は本発明の実施の形態１の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を説明する図であり、図３（ａ）は使用するプリント配線板の平面図であり、図３（ｂ）はプリント配線板の上面に高温半田ペーストを印刷後加熱硬化し、導電性接着剤を塗布した後の平面図であり、図３（ｃ）、図３（ｄ）はプリント配線板上面にコンデンサ素子および陽極リード体を搭載した時の平面図および正面図である。
図３は本発明の実施の形態１の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を説明する図であり、図３（ａ）は使用するプリント配線板の平面図であり、図３（ｂ）はプリント配線板の上面に高温半田ペーストを印刷後加熱硬化し、導電性接着剤を塗布した後の平面図であり、図３（ｃ）、図３（ｄ）はプリント配線板上面にコンデンサ素子および陽極リード体を搭載した時の平面図および正面図である。
図３に示すように、本発明の実施の形態１に使用するプリント配線板２６は全体が大判状に形成されており、絶縁板１２上に、銅箔からなる多数の陰極上面端子１５、陽極上面端子１７、陰極下面端子（裏面のため図示せず）、陽極下面端子（裏面のため図示せず）が一定間隔で縦横に配列されている。また、陰極下面端子および陽極下面端子内および絶縁板に設けた長穴はパネルめっきにより導体層となる銅めっきが施され陰極上面端子と陰極下面端子および陽極上面端子と陽極下面端子とがそれぞれ電気的に接続されている。さらにその上面に金めっき層を有していてもよい。
次に、上記プリント配線板を用いた本発明の実施の形態１の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図１は本発明の実施の形態１の下面電極型固体電解コンデンサを説明する図であり、図１（ａ）は正面断面図であり、図１（ｂ）は側面図であり、図１（ｃ）は底面図である。図２は本発明の実施の形態１の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を説明する図であり、図２（ａ）は正面断面図であり、図２（ｂ）は底面図である。図１、図２ 図３を参照して説明する。プリント配線板２６の陰極上面端子１５、陽極上面端子１７の所定の位置、即ち、下面電極型固体電解コンデンサ完成品の側面端面となる位置に高温半田ペーストをメタルマスク等を用いて印刷し、加熱炉、レーザー光などを用いて加熱硬化させ固体状高温半田部１３を形成させる。
その後、プリント配線板２６の陰極上面端子１５、陽極上面端子１７の所定の位置、即ちコンデンサ素子の陰極部と陽極リード体が搭載される位置に導電性接着剤５を塗布し（図３（ｂ））、一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなるコンデンサ素子の陽極リード２と抵抗溶接等にて接続した陽極リード体４を陽極上面端子１７に搭載する。この時、コンデンサ素子１は陰極上面端子１５に同じく搭載される（図１）。その後、加熱により導電性接着剤５を硬化し陽極リード体４と陽極上面端子１７およびコンデンサ素子１と陰極上面端子１５を固着接合する（図３（ｃ）、図３（ｄ））。
さらに、絶縁性の外装樹脂３にて封止し、製品外形形状にダイシング加工によって切削位置線（端子側）３１および切削位置線（長手方向側）３２の位置で切削する（図２（ａ）（ｂ））。切削位置線（端子側）３１の切削する位置は長穴１４の長手方向の略中央を切削し、半長穴８を絶縁板の側面凹部で導体層となるフィレット形成部９として陽極端子７および陰極端子６に形成する。この時、陰極上面端子１５および陽極上面端子１７上の固体状高温半田部１３は端子側面側に露出し同じくフィレット形成部９となる（図１（ａ）（ｂ）（ｃ））。この時の固体状高温半田部１３は予め印刷された高温半田ペーストを熱により硬化したものを指し、前記高温半田ペーストとはＳｎ−Ａｇ−Ｃｕの複合材で２２０℃以上の熱で溶融し、一度硬化してしまうと３１０℃でも再溶融しない半田ペーストのことを指す。ここで、高温半田ペーストを用いることにより、下面電極電解コンデンサのプリント配線板への製品実装時の熱により再溶融して流れ出すことを防ぐことができる。
上記のように製造されたプリント配線板２６を用いた下面電極型固体電解コンデンサは、陽極側は陽極リード２、陽極リード体４、導電性接着剤５、陽極上面端子１７、半長穴８、陽極下面端子１８と電気的に接続し、陰極側はコンデンサ素子１、導電性接着剤５、陰極上面端子１５、半長穴８、陰極下面端子１６と電気的に接続している（図１（ａ）（ｂ）（ｃ））。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図５は本発明の実施の形態２の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図であり、図５（ａ）はその正断面図で、図５（ｂ）は底面図であり、図５（ｃ）は４端子型の底面図である。図５に示すように本発明の実施の形態２においては、両端から陽極リードが導出された弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなるコンデンサ素子６１の両端部から陽極リード６２を導出させ、それぞれの端部に陽極リード体６４の一端を抵抗溶接し、陽極リード体６４の他端は導電性接着剤６５で陽極上面端子６８と接着されている。また、コンデンサ素子６１は導電性接着剤６５で陰極上面端子６９と接着されている。２個の陽極端子６７および陰極端子６６への電気的な接続は実施の形態１と同様の経路で電気的に接続されている。製品外形加工時のダイシング加工での切削位置は貫通した長穴の長手方向の略中央を切削し、半長穴７０と銅箔７４および固体状高温半田部７３からなるフィレット形成部７１として陽極端子６７および陰極端子６６に形成する。これより実施の形態１と同様の作用効果が得られるとともに、コンデンサ素子６１の同一外形サイズ内に入る大きさは小さくなるものの、実装時に陰極と陽極の向きを指定する必要のない下面電極型固体電解コンデンサを製造することができる。
次に、本発明の実施の形態２の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図５は本発明の実施の形態２の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図であり、図５（ａ）はその正断面図で、図５（ｂ）は底面図であり、図５（ｃ）は４端子型の底面図である。図５に示すように本発明の実施の形態２においては、両端から陽極リードが導出された弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなるコンデンサ素子６１の両端部から陽極リード６２を導出させ、それぞれの端部に陽極リード体６４の一端を抵抗溶接し、陽極リード体６４の他端は導電性接着剤６５で陽極上面端子６８と接着されている。また、コンデンサ素子６１は導電性接着剤６５で陰極上面端子６９と接着されている。２個の陽極端子６７および陰極端子６６への電気的な接続は実施の形態１と同様の経路で電気的に接続されている。製品外形加工時のダイシング加工での切削位置は貫通した長穴の長手方向の略中央を切削し、半長穴７０と銅箔７４および固体状高温半田部７３からなるフィレット形成部７１として陽極端子６７および陰極端子６６に形成する。これより実施の形態１と同様の作用効果が得られるとともに、コンデンサ素子６１の同一外形サイズ内に入る大きさは小さくなるものの、実装時に陰極と陽極の向きを指定する必要のない下面電極型固体電解コンデンサを製造することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図６は本発明の実施の形態３の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す正断面図である。陽極リード体９４と陽極上面端子９８の接続に固体状高温半田部８３を導電性接着剤の替わりに使用したものである。コンデンサ素子９１搭載後の陽極リード体９４と陽極上面端子９８との組立て方法にレーザー照射により固着させることができる。陽極リード体９４と陽極上面端子９８との接続強度は高くなり、製品の接続信頼性は高くなる。
次に、本発明の実施の形態３の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図６は本発明の実施の形態３の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す正断面図である。陽極リード体９４と陽極上面端子９８の接続に固体状高温半田部８３を導電性接着剤の替わりに使用したものである。コンデンサ素子９１搭載後の陽極リード体９４と陽極上面端子９８との組立て方法にレーザー照射により固着させることができる。陽極リード体９４と陽極上面端子９８との接続強度は高くなり、製品の接続信頼性は高くなる。
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図７は本発明の実施の形態４の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を示す図であり、図７（a）はプリント配線板上面に固体状高温半田ペースト、導電性接着剤を形成した後の平面図であり、図７（ｂ）はプリント配線板上面にコンデンサ素子および陽極リード体を搭載した時の平面図、図7（ｄ）は側面図である。製造工法を効率化するためにプリント配線板７８に陽極と陰極を兼ねる上面端子２０を設け、印刷する高温半田ペーストの位置はお互いに隣り合う下面電極型固体電解コンデンサにおいて共通化し、製品外形形状にダイシング加工によって切削し切り離すプリント配線板７８を使用する。
次に、本発明の実施の形態４の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図７は本発明の実施の形態４の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を示す図であり、図７（a）はプリント配線板上面に固体状高温半田ペースト、導電性接着剤を形成した後の平面図であり、図７（ｂ）はプリント配線板上面にコンデンサ素子および陽極リード体を搭載した時の平面図、図7（ｄ）は側面図である。製造工法を効率化するためにプリント配線板７８に陽極と陰極を兼ねる上面端子２０を設け、印刷する高温半田ペーストの位置はお互いに隣り合う下面電極型固体電解コンデンサにおいて共通化し、製品外形形状にダイシング加工によって切削し切り離すプリント配線板７８を使用する。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限られるものではなく、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、同業者であれば、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。
１、２１、４１、６１、９１ コンデンサ素子
２、４２、６２、９２ 陽極リード
３、４３、６３、９３ 外装樹脂
４、２４、４４、６４、９４ 陽極リード体
５、２９、４５、６５、９５ 導電性接着剤
６、４６、６６、８６ 陰極端子
７、４７、６７、８７ 陽極端子
８、７０ 半長穴
９、４９、７１、８１ フィレット形成部
１１、７４ 銅箔
１２、５２、８２ 絶縁板
１３、２３、７３、８３ 固体状高温半田部
１４ 長穴
１５、２５、５５、６９ 陰極上面端子
１６、５６ 陰極下面端子
１７、２８、５７、６８、９８ 陽極上面端子
１８、５８ 陽極下面端子
２０ 上面端子
２６、４８、７８ プリント配線板
２７、５９ 金めっき層
３１ 切削位置線（端子側）
３２ 切削位置線（長手方向側）
５１ 貫通接続穴
５３ 銅めっき膜
２、４２、６２、９２ 陽極リード
３、４３、６３、９３ 外装樹脂
４、２４、４４、６４、９４ 陽極リード体
５、２９、４５、６５、９５ 導電性接着剤
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７、４７、６７、８７ 陽極端子
８、７０ 半長穴
９、４９、７１、８１ フィレット形成部
１１、７４ 銅箔
１２、５２、８２ 絶縁板
１３、２３、７３、８３ 固体状高温半田部
１４ 長穴
１５、２５、５５、６９ 陰極上面端子
１６、５６ 陰極下面端子
１７、２８、５７、６８、９８ 陽極上面端子
１８、５８ 陽極下面端子
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２６、４８、７８ プリント配線板
２７、５９ 金めっき層
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５３ 銅めっき膜
Claims (7)
- 陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、上面に前記コンデンサ素子と電気的に接続する陽極上面端子および陰極上面端子を、下面に前記陽極上面端子および前記陰極上面端子とそれぞれ電気的に接続する陽極下面端子および陰極下面端子を有するプリント配線板とを備え樹脂外装した下面電極型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極上面端子と前記陰極上面端子および前記陽極下面端子と前記陰極下面端子はそれぞれ前記プリント配線板の基材となる絶縁板上に形成された導電体からなり、前記陽極上面端子と前記陽極下面端子および前記陰極上面端子と陰極下面端子とはそれぞれフィレット形成部となる絶縁板の側面凹部に設けられた導体層で接続されていることを特徴とする下面電極型固体電解コンデンサ。
- 前記陽極上面端子および前記陰極上面端子上に固体状高温半田が露出していることを特徴とする請求項１に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
- 前記コンデンサ素子が一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
- 前記コンデンサ素子が両端から陽極リードが導出された弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
- 前記フィレット形成部となる絶縁板の端部の側面凹部に設けられた導体層が銅めっき膜または銅めっき膜の上面に形成した金めっき層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
- 前記陽極リード体と前記陽極上面端子が固体状高温半田で接続されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
- 絶縁板の上面に導電体からなる陽極上面端子および陰極上面端子となる一体の上面端子が、下面に導電体からなる陽極下面端子および陰極下面端子となる一体の下面端子がそれぞれ一定間隔で配列され、前記下面端子と絶縁板に設けられた長穴にパネルめっきにより形成され上面端子と下面端子を接続する導体層を有するプリント配線板の上面端子にコンデンサ素子から導出された陽極リードに接続した陽極リード体とコンデンサ素子の陰極層を接続する工程と、長穴上の上面端子の中央部に高温半田部を形成する工程と、前記コンデンサ素子を外装樹脂で封止する工程と、前記長穴の中央部を切削位置とするダイシング加工により製品外形形状に切削する工程を含むことを特徴とする下面電極型固体電解コンデンサの製造方法。
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