JP2012138414A - チップ形コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐振動性が優れ、コストを削減でき、かつ半田付け品質を向上できるチップ形のコンデンサを提供する。
【解決手段】陽極及び陰極のリード線１１、１２が導出されるコンデンサ本体１０と、コンデンサ本体１０に装着されるとともにリード線１１、１２の端子部１１ａ、１２ａを一面の基板実装面２０ａに配して回路基板上に載置される実装部２０とを備え、端子部１１ａ、１２ａが回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサ１において、実装部２０が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、基板実装面２０ａ上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される補助端子部２１を設けた。
【選択図】図２
【解決手段】陽極及び陰極のリード線１１、１２が導出されるコンデンサ本体１０と、コンデンサ本体１０に装着されるとともにリード線１１、１２の端子部１１ａ、１２ａを一面の基板実装面２０ａに配して回路基板上に載置される実装部２０とを備え、端子部１１ａ、１２ａが回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサ１において、実装部２０が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、基板実装面２０ａ上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される補助端子部２１を設けた。
【選択図】図２
Description
本発明は、基板に面実装されるチップ形コンデンサ及びその製造方法に関する。
図１２、図１３は従来のチップ形のコンデンサの正面図及び底面図を示している。コンデンサ１はコンデンサ本体１０及び座板２０を備えている。コンデンサ本体１０は一端面の導出面１０ａから陽極のリード線１１及び陰極のリード線１２が導出される。
座板２０は樹脂成形品から成り、一面をコンデンサ本体１０の導出面１０ａに接して他面に回路基板上に載置される基板実装面２０ａを形成する。座板２０にはリード線１１、１２が挿通される挿通孔２０ｂが設けられる。基板実装面２０ａには挿通孔２０ｂに連続して溝部２０ｃが凹設される。
挿通孔２０ｂに挿通されたリード線１１、１２は先端を折曲して端子部１１ａ、１２ａが形成され、溝部２０ｃ内に端子部１１ａ、１２ａが収納される。これにより、コンデンサ１は基板実装面２０ａの表面に端子部１１ａ、１２ａが配され、面実装化したチップ形に形成される。
そして、端子部１１ａ、１２ａに半田が塗布され、２４０℃〜２６０℃の鉛フリーリフローを通して回路基板にコンデンサ１が実装される。座板２０はリフロー時の耐熱性を必要とするため、ポリアミド等の耐熱性樹脂が用いられる。
上記構成のコンデンサ１はリード線１１、１２の端子部１１ａ、１２ａの半田付けによって回路基板に固定される。このため、振動が強く、約５Ｇを越える強い耐振動性が求められる車載等の用途ではリード線１１、１２が切断する場合がある。
この問題を解決するために、座板２０の基板実装面２０ａに補助端子部を設けたコンデンサ１が知られている。図１４、図１５はこの座板２０の正面断面図及び底面図を示している。端子部１１ａ、１２ａ（図１３参照）に加えて補助端子部２１を回路基板に半田付けすることにより、コンデンサ１の耐振動性を向上することができる。
補助端子部２１は曲げ加工等により所定形状に加工された金属板２２を座板２０にインサート成形して形成される。金属板２２をインサート成形することにより、金属板２２の脱落を防止することができる。
この時、補助端子部２１と基板実装面２０ａとの同一面性（coplanarity）を確保する必要がある。このため、図１６に示すように、複数の金属板２２を枠体２３ａにより連結したフレーム２３が形成される。そして、一点鎖線で示すように枠体２３ａの内側に樹脂を射出して座板２０が成形され、枠体２３ａが除去される。
また、特許文献１にはリード線に接続される補助端子部をメッキにより形成したコンデンサが開示される。補助端子部とリード線とは半田層によって導通して固着され、回路基板に半田付けされる。これにより、補助端子部の面積を広く確保してコンデンサの耐振動性を向上することができる
メッキにより端子を形成する一般的な手順として、まず、樹脂成形された座板の表面がサンドブラストや薬液浸漬法によるエッチング等によって粗面化される。次に、座板を塩化錫や塩化パラジューム等を含む触媒付与液に浸漬して粗面化された表面に錯体を形成する。次に、硫酸銅や塩化銅等を含む無電解メッキ液に座板を浸漬して銅の下地層を析出させる。次に、座板を電気メッキ液に浸漬して下地層上に銅メッキ層を形成する。次に、銅メッキ層上に錫メッキ層を形成する
次に、基板実装面をスクリーン印刷によりパターニングして補助端子部を形成する領域をレジストにより被覆する。次に、座板を所定の溶液に浸漬し、レジストにより被覆していない部分の余分な金属メッキ層を化学溶解する。次に、レジストを除去して金属メッキ層による補助端子部を露出させる。
これにより、樹脂の表面を粗面化して金属メッキ層を形成することでメッキ層を樹脂の凹凸に機械的に絡め、高い密着力（アンカー効果）を得ることができる。
しかしながら、上記の補助端子部をインサート成形により形成したコンデンサによると、金属板２２の材料として例えば、黄銅の基材に錫メッキ等を施した比較的高価な材料が使用される。また、複数の金属板２２を連結したフレーム２３を形成してインサート成形した後に枠体２３ａを廃棄するため、材料効率が１０％にも満たないほど低くなる。また、フレーム２３をベースとしてインサート成形すると１ショットで得られる座板２０の数が数個〜１０個程度になる。これにより、図１４に示す金属板２２のない座板２０が１ショットで数百個成形できるのに比して、製造工数が大きくなる。
また、金属板２２の曲げ加工精度に限度があるため、基板実装面２０ａに対する補助端子部２１の突出量Ｄ（図１４参照）が１０〜５０μｍ程度にばらつく。これにより、回路基板上にクリーム半田を塗布してコンデンサ１を面実装する際に、コンデンサ１に傾きが生じたり、クリーム半田が薄い場合には半田付け不良が発生したりする原因となり得る。加えて、金型の磨耗等によって突出量Ｄがマイナス寸法になると基板実装面２０ａ対して補助端子部２１が凹むため、半田付けができない致命的な不良となる。従って、突出量Ｄを管理するために更に製造工数が大きくなる。
その結果、補助端子部２１をインサート成形により形成すると、コンデンサ１のコストが大きくなる問題があった。
一方で、補助端子部をメッキにより形成したコンデンサによると、基板実装面に対する補助端子部の面積が小さいにも拘わらずメッキが広い面積に施された後に除去する工程を必要とする。また、座板の表面を粗面化した後に錯体を形成する工程やメッキの下地となる金属を析出させる工程を必要とする。これらにより、座板の製造工程の数が多く、製造工数が大きくなる。
加えて、座板の材料として用いられる耐熱性樹脂は一般に耐薬品性や機械強度が高いため、表面の粗面化が殆ど不可能か極めて非能率的となる。その結果、補助端子部をメッキにより形成する場合も同様に、コンデンサのコストが大きくなる問題があった。
本発明は、耐振動性が優れ、コストを削減でき、かつ半田付け品質を向上できるチップ形のコンデンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、陽極及び陰極のリード線が導出されるコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体に装着されるとともに前記リード線の端子部を一面の基板実装面に配して回路基板上に載置される実装部とを備え、前記端子部が回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサにおいて、前記実装部が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、前記基板実装面上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される補助端子部を設けたことを特徴としている。
この構成によると、コンデンサ本体から陽極のリード線及び陰極のリード線が導出され、実装部の基板実装面上に各リード線の端子部が配される。また、基板実装面上にはメッキを含む工程によって補助端子部が形成される。端子部及び補助端子部が回路基板に半田付けされてチップ形コンデンサが実装される。実装部は有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、補助端子部は基板実装面上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される。レーザ照射により有機金属錯体化合物が分解して金属が析出し、該金属が樹脂のスポンジ層に絡まって存在してメッキの下地となるためメッキの付着強度が向上する。補助端子部と端子部とは電気的に導通していてもよく、導通していなくてもよい。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、陽極の前記リード線と陰極の前記リード線とが前記コンデンサ本体の同一の導出面から導出され、前記導出面と回路基板との間に配される座板により前記実装部を形成したことを特徴としている。この構成によると、コンデンサ本体の導出面から導出されるリード線が回路基板に対向する基板実装面上に導かれて端子部を形成する。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記座板が前記リード線を挿通する挿通孔を有し、前記挿通孔は回路基板側を広げる方向に周壁を傾斜して形成されるとともに前記挿通孔内に前記補助端子部を延設したことを特徴としている。この構成によると、リード線が挿通孔を貫通して基板実装面上に導かれて端子部を形成する。挿通孔の周壁は傾斜するため容易にレーザ照射され、補助端子部が挿通孔内に延びて形成される。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記実装部が前記コンデンサ本体の周面に配され、前記リード線の導出面に対して前記基板実装面が直交することを特徴としている。この構成によると、コンデンサ本体の周面に実装部が配され、導出面から導出されるリード線が折曲により基板実装面上に導かれて端子部を形成する。実装部はコンデンサ本体を覆う筒状でもよく、コンデンサ本体の一周面に対向する板状でもよい。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記実装部が前記端子部を収納する溝部を有し、前記溝部は回路基板側を広げる方向に壁面を傾斜して形成されるとともに前記溝部内に前記補助端子部を延設したことを特徴としている。この構成によると、リード線の端子部が溝部内に収納され、基板実装面上に端子部が配置される。溝部の壁面は傾斜するため容易にレーザ照射され、補助端子部が溝部内に延びて形成される。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記補助端子部は、陽極の前記リード線に導通する部分と陰極の前記リード線に導通する部分とが１ｍｍ以上離れて形成されることを特徴としている。この構成によると、補助端子部が１ｍｍ以上離れて分離し、それぞれ陽極のリード線及び陰極のリード線に導通する。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記基板実装面の面積に対する前記補助端子部の面積を８０％以下にしたことを特徴としている。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記実装部のＡＳＴＭ Ｄ６４８に基づく荷重が０．４５５ＭＰａ時の熱変形温度を２００℃以上にしたことを特徴としている。この構成によると、耐熱性樹脂により形成された実装部に対して容易にメッキを施すことができる。
また本発明は、上記構成のチップ形コンデンサにおいて、前記実装部をポリフタルアミドに有機銅錯体化合物を混練して形成し、前記補助端子部が銅メッキを施されることを特徴としている。
また本発明は、陽極及び陰極のリード線が導出されるコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体に装着されるとともに前記リード線の端子部を一面の基板実装面に配して回路基板上に載置される実装部とを備え、前記端子部が回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサの製造方法において、有機金属錯体化合物を含む樹脂により前記実装部を形成する実装部形成工程と、前記基板実装面の所定領域にレーザ照射して金属を露出させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程で金属が露出した領域にメッキを施して回路基板に半田付けされる補助端子部を形成するメッキ工程とを備えたことを特徴としている。
この構成によると、実装部形成工程で有機金属錯体化合物を含む樹脂の射出成形等により実装部が形成される。次に、レーザ照射工程で基板実装面の所定領域にレーザ照射して有機金属錯体化合物を分解し、金属を析出して露出させる。次に、メッキ工程でレーザ照射工程による金属の露出領域にメッキが施され、基板実装面上に補助端子部が形成される。コンデンサ本体のリード線は基板実装面上に端子部を形成し、端子部及び補助端子部が回路基板に半田付けされてチップ形コンデンサが実装される。
本発明によると、基板実装面を有する実装部が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、補助端子部が基板実装面上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される。従って、補助端子部を回路基板に半田付けしてチップ形コンデンサの耐振動性を向上できるとともに、実装部の製造工数を削減してチップ形コンデンサのコストを削減することができる。また、同一面性を改善できることからチップ形コンデンサの半田付け品質も向上できる。
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図１２〜図１５に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付している。図１、図２は第１実施形態のチップ形のコンデンサの正面図及び底面図を示している。コンデンサ１はコンデンサ本体１０及び座板２０を備えている。
コンデンサ本体１０は有底筒状の金属ケース１４内にコンデンサ素子１３を収納し、金属ケース１４の開放端がゴム等の封口部材１５により封止される。コンデンサ素子１３は陽極箔及び陰極箔（いずれも不図示）を電解紙等のセパレータ（不図示）を介して巻回して形成される。陽極箔はアルミニウム、タンタル、ニオブ、チタン等の弁作用金属から成り、表面に誘電体皮膜が形成される。陰極箔はセパレータを介して陽極箔に対向し、アルミニウム等により形成される。
また、陽極箔の誘電体皮膜の表面と陰極箔の表面の間のセパレータを含む空間には駆動用電解液が含浸されたり、導電性ポリマー層が形成されたりする。これらが実質的な陰極の機能を持つ。
陽極箔及び陰極箔にはそれぞれリード線１１、１２が取り付けられている。リード線１１、１２は封口部材１３を貫通し、封口部材１３の表面により形成される導出面１０ａから導出される。これにより、コンデンサ本体１０はリード線１１、１２が同一方向に延びた所謂リード線端子同一方向形（ＪＩＳＣ５１０１−１形状記号０４形）に形成される。
座板２０は樹脂成形品から成り、一面をコンデンサ本体１０の導出面１０ａに接して他面に基板実装面２０ａを形成する。座板２０の基板実装面２０ａには溝部２０ｃが凹設され、溝部２０ｃ内にはリード線１１、１２が挿通される挿通孔２０ｂが設けられる。
挿通孔２０ｂに挿通されたリード線１１、１２は先端を折曲して端子部１１ａ、１２ａが形成され、溝部２０ｃ内に端子部１１ａ、１２ａが収納される。これにより、コンデンサ１は基板実装面２０ａの表面に端子部１１ａ、１２ａを配して面実装化されたチップ形（ＪＩＳＣ５１０１−１形状記号３２形）に形成される。
座板２０の基板実装面２０ａ上には回路基板に半田付けされる補助端子部２１が設けられる。補助端子部２１は後述するようにメッキ工程を含む製造工程により形成される。本実施形態の一例を挙げれば、補助端子部２１が端子部１１ａの両側部及び端子部１２ａの両側部の４箇所に離れて配置される。
コンデンサ１は端子部１１ａ、１２ａ及び補助端子部２１に半田が塗布され、２４０℃〜２６０℃の鉛フリーリフローを通して回路基板に実装される。座板２０はコンデンサ本体１０と回路基板との間に配されて回路基板上に載置される実装部を構成する。補助端子部２１によって半田付け面積が大きくなるためコンデンサ１の耐振動性を高く維持することができる。
尚、図３に示すように、座板２０の四隅にはコンデンサ本体１０に被嵌される支柱部２４が一体に成形される。支柱部２４によって座板２０に対するコンデンサ本体１０の揺れを抑制し、コンデンサ１の耐振動性を向上することができる。
図４は補助端子部２１を含む座板２０の製造工程を示している。実装部形成工程はレーザ光で活性化する有機金属錯体化合物を含む熱可塑性高分子材料から成る耐熱性樹脂によって座板２０を形成する。
レーザ光で活性化する有機金属錯体化合物の一例として、Ferro GmbH社製の銅含有のSpinells PK 3095（特許文献３、特許文献４参照）等を用いることができる。
リフロー半田付け時の温度が２４０℃〜２６０℃であるため、座板２０はＡＳＴＭ規格 Ｄ６４８、荷重０．４５５ＭＰａで定義した熱変形温度が２００℃以上の耐熱性が要求される。このような耐熱性の樹脂として、芳香族ナイロン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリアミド、ポリイミド、液晶ポリマー （ＬＣＰ）等を用いることができる。
また、座板２０はＵＬ規格のＵＬ９４（２．０ｍｍ厚）で測定したときにＶ０またはＶ１相当の難燃性を有するとより望ましい。更に、支柱部２４は最小肉厚が例えば０．４ｍｍでコンデンサ本体１０を保持する必要があり、座板２０には耐衝撃性が必要である。このため、ＡＳＴＭ規格 Ｄ４８１２の３．２ｍｍ幅、ノッチ無しの条件のアイゾット試験による衝撃強度が５０Ｊ／ｍ以上の樹脂が望ましい。
具体的には、SABIC社製UX08325（ポリフタルアミド、熱変形温度：２６３℃、衝撃強度：３５１Ｊ／ｍ）、SABIC社製EXTC0015（芳香族ナイロン、熱変形温度：２６１℃）、RTP社製4099X117359D（ポリフタルアミド、熱変形温度：２７９℃）、RTP社製299X113399H（ポリアミド、熱変形温度：２４９℃）、RTP社製3499-3X113393C（ＬＣＰ、熱変形温度：２７４℃）、BASF社製ウルトラアミドT4381LDS（ポリアミド、熱変形温度：２６５℃）等の市販品を用いることができる。
そして、耐熱性樹脂に予め数重量％の有機金属錯体化合物を混練して樹脂ペレット（顆粒）を形成し、射出成形によって座板２０が形成される。この時、インサート成形を伴わないため、図５に示すように１ショットの成形で大量の座板２０を形成することができる。
次に、レーザ照射工程では座板２０の基板実装面２０ａ上の補助端子部２１を形成する領域にレーザが照射される。これにより、該領域の樹脂表面が活性化され、約１０μｍの深さでスポンジ状に生地荒れして粗面化されたスポンジ層が形成される。同時に当該領域の有機金属錯体化合物が分子破壊され、スポンジ層に銅等の金属が析出して露出する。析出した金属は樹脂のスポンジ層に絡まった形で存在し、後述するメッキのシーズとなる。
実際にコンデンサ本体１０の外形をφ１０ｍｍ、座板２０の底面積を１０６ｍｍ2（１０．３ｍｍ×１０．３ｍｍ）とし、補助端子部２１の面積を１８．７ｍｍ2（１．３ｍｍ×３．６ｍｍ×４箇所）として波長１０６４ｎｍのレーザ光を照射した際に座板２０の１個当たりのレーザ照射時間は約０．３秒であった。これは、従来例のインサート成形による座板２０の１個当たりの成形時間の約１／３になっている。また、多数個の座板２０を予め整列させておくことで無人で加工することが可能である。
次に、メッキ工程では座板２０を化学還元メッキ液に浸漬する。化学還元メッキ液として例えば、硫酸銅等の銅塩と、塩化銅やホスフィン酸塩等の還元剤との溶液を用いることができる。これにより、レーザ照射工程で露出した金属をシーズとして銅等の金属メッキ層を形成し、座板２０の基板実装面２０ａ上に補助端子部２１が形成される。
尚、銅等の金属メッキ層の半田付け性の改善のため、置換メッキ法により錫無電解メッキ等による表面仕上げが行われる。この時、銅のメッキ厚は数μｍ、錫のメッキ厚は１μｍ以下でよい。これにより、基板実装面２０ａからの補助端子部２１の突出量Ｄ（図３参照）は数μｍとなり、補助端子部２１と基板実装面２０ａとの同一面性を容易に確保することができる。従って、クリーム半田の厚みが多少薄い場合でも半田付け不良を防止することができる。
メッキによって補助端子部２１を形成するので一度に大量の処理が可能で作業能率がよい。また、レーザが照射された領域にのみ選択的にメッキが施されるので、メッキ液を削減することができる。また、従来例のようなレジストによるパターニングの工程、レジストを除去する工程、余分なメッキを除去する工程を省くことができる。従って、座板２０及びコンデンサ１の製造工数を削減するとともに環境負荷も少なくすることができる。
以下に、上記構成のコンデンサ１の振動試験を行った結果を示す。試験片としてφ１０ｍｍ×１０．５ｍｍＨのチップ形の３種のアルミ電解コンデンサ（３００μＦ／３５Ｖの電解液含浸アルミ電解コンデンサ、２２０μＦ／５０Ｖの電解液含浸アルミ電解コンデンサ、３３μＦ／６３Ｖの導電性高分子陰極アルミ電解コンデンサ）を用いた。座板２０は上記と同様に、底面積が１０６ｍｍ2（１０．３ｍｍ×１０．３ｍｍ）、補助端子部２１の面積が１８．７ｍｍ2である。
また、厚さ１．６ｍｍの回路基板にクリーム半田を用いてリフローを通してコンデンサ１を固着し、以下の試験条件で評価試験した。尚、該試験条件は車載用電子部品標準規格であるＡＥＣ−Ｑ２００の振動規格（カッコ内に示す）に準拠し、より厳しい条件になっている。
試験条件：
振動周波数 ５〜２０００Ｈｚ （ＡＥＣ−Ｑ２００：１０〜２０００Ｈｚ）
最大加速度 ３０Ｇ （ＡＥＣ−Ｑ２００：５Ｇ）
最大振幅 ５ｍｍ （ＡＥＣ−Ｑ２００：１．５ｍｍ）
試験時間 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向 各８ｈ（ＡＥＣ−Ｑ２００：各４ｈ）
振動周波数 ５〜２０００Ｈｚ （ＡＥＣ−Ｑ２００：１０〜２０００Ｈｚ）
最大加速度 ３０Ｇ （ＡＥＣ−Ｑ２００：５Ｇ）
最大振幅 ５ｍｍ （ＡＥＣ−Ｑ２００：１．５ｍｍ）
試験時間 Ｘ、Ｙ、Ｚ方向 各８ｈ（ＡＥＣ−Ｑ２００：各４ｈ）
その結果、３種の計３６個の試験片に対して、半田外れ、端子折れ、電気特性不良等の不良は発生しなかった。従って、自動車のエンジンルーム内の装着にも十分実用しうることが確認された。
また、コンデンサ１の密着力についても試験を行った。即ち、上記振動試験と同様に回路基板に実装したコンデンサ１を半田付け面に垂直な方向に８ｍｍ／分の速度で引き剥がして密着力を測定した。
その結果、試験片１０個の平均値で７．４ｋｇ（７２．５Ｎ）という非常に強い密着力を観測した。φ１０ｍｍのコンデンサ１は座板２０を含む自重が１．５グラム程度であるため、３０Ｇの衝撃にも余裕を持って耐えることができる。この時、基板実装面２０ａに対する補助端子部２１の面積比が約１８％であり、メッキの面積１ｍｍ2あたりに換算すると密着力は３．９Ｎ／ｍｍ2となる。
密着力の試験後に座板２０の破壊箇所を観察したところ、補助端子部２１の面積の約９０％において樹脂（ＰＰＡ）自身の破断面が観察された。従って、樹脂と金属メッキとの間の強い密着力が裏付けられ、これはレーザ照射による樹脂のスポンジ構造中に金属メッキ層が絡まっているためと考えられる。
コンデンサ１の実用上の剥離強度は補助端子部２１の半田付け面積に略比例するため、補助端子部２１の面積を大きくするとより望ましい。この時、従来の金属板２２（図１４参照）を有するコンデンサ１との互換性のため、回路基板上のランドパターンにより許容される最大限の面積を取ることが好ましい。
尚、補助端子部２１はリード線１１、１２にそれぞれ導通してもよい。この時、陽極のリード線１１に導通する部分と陰極のリード線１２に導通する部分との距離Ｂ（図２参照）が１ｍｍ以上離れて形成される。これにより、陽極のリード線１１と陰極のリード線１２との短絡を確実に防止することができる。
コンデンサ本体１０がφ８ｍｍの場合は座板２０の面積が小さくなるが、同様の剥離強度を得るために補助端子部２１の面積は上記と同程度必要である。このため、基板実装面２０ａの面積に対する補助端子部２１の面積が大きくなる。更に、コンデンサ本体１０の高さが高い場合は大きな剥離強度を必要とするため、基板実装面２０ａの面積に対する補助端子部２１の面積をより大きくする必要がある。
この時、基板実装面２０ａの面積に対して補助端子部２１の面積が８０％を超えると、陽極側の補助端子部２１と陰極側の補助端子部２１とを十分離す事が困難となる。このため、基板実装面２０ａの面積に対して補助端子部２１の面積を８０％以下にすると、短絡防止を容易に行うことができる。また、従来例のように基板実装面２０ａの全面にメッキを施した後に不要部分を除去する場合に比してコストを削減することができる。
本実施形態によると、基板実装面２０ａを有する座板２０（実装部）が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、補助端子部２１が基板実装面２０ａ上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される。これにより、補助端子部２１を回路基板に半田付けすることによってチップ形のコンデンサ１の耐振動性を向上することができる。
また、レーザの照射によってスポンジ層に下地となる金属が露出するため、従来の錯体を形成する工程やメッキの下地層を形成する工程を省くことができる。また、レジストのパターニングの工程、レジストを除去する工程、不要なメッキ部分を除去する工程を省くことができる。従って、座板２０の製造工数を削減し、チップ形のコンデンサ１のコストを削減することができる。加えて、補助端子部２１と基板実装面２０ａとの同一面性を容易に確保することができ、半田付け不良を防止することができる。
また、陽極のリード線１１と陰極のリード線１２とがコンデンサ本体１０の同一の導出面１０ａから導出され、導出面１０ａと回路基板との間に配される座板２０に端子部１１ａ、１２ａ及び補助端子部２１を形成したので、低コストで耐振動性の高いコンデンサ１を容易に実現することができる。
また、座板２０のＡＳＴＭ Ｄ６４８に基づく荷重が０．４５５ＭＰａ時の熱変形温度を２００℃以上にしたので、耐熱性が求められる座板２０の用途に対しても実用に供することができる。
次に、図６、図７は第２実施形態のコンデンサ１の座板２０を示す底面図及び正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は補助端子部２１が座板２０の溝部２０ｃの両側部に加えて溝部２０ｃ内にも形成される。その他の部分は第１実施形態と同一である。
コンデンサ１をリフローに通す際に半田がリード線１１、１２の端子部１１ａ、１２ａを伝って溝部２０ｃ内の補助端子部２１に付着する。これにより、溝部２０ｃ内の補助端子部２１とリード線１１、１２とが固着され、コンデンサ本体１０と座板２０との固着強度を向上することができる。従って、コンデンサ１の耐振動性をより向上することができる。
次に、図８、図９は第３実施形態のコンデンサ１の座板２０を示す底面図及び正面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は補助端子部２１が座板２０の溝部２０ｃの両側部に加えて挿通孔２０ｂ及び溝部２０ｃ内に延設される。その他の部分は第１実施形態と同一である。
挿通孔２０ｂは回路基板側を広げる方向に周壁２０ｄを傾斜して形成され、溝部２０ｃは回路基板側を広げる方向に壁面２０ｅを傾斜して形成される。このため、レーザ照射工程で周壁２０ｄ及び壁面２０ｅに容易にレーザを照射することができる。これにより、メッキ工程で周壁２０ｄ及び壁面２０ｅに金属メッキ層が形成される。従って、補助端子部２１を溝部２０ｃの両側部に加えて挿通孔２０ｂ及び溝部２０ｃ内に連続して延設させることができる。尚、周壁２０ｄ及び壁面２０ｅの傾斜角度を８０゜以下にすると確実にレーザを照射できるためより望ましい。
コンデンサ１をリフローに通す際に半田が周壁２０ｄ及び壁面２０ｅを伝って挿通孔２０ｂ及び溝部２０ｃ内の補助端子部２１に付着する。これにより、補助端子部２１と回路基板との半田付け面積を大きくすることができる。
本実施形態では補助端子部２１の面積は３０．２ｍｍ2（４．２ｍｍ×３．６ｍｍ×２箇所）となり、第１実施形態の約１．６倍となっている。また、基板基準面２０ａに対する補助端子部２１の面積比は約２８％である。従って、コンデンサ１の耐振動性をより向上することができる。
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、挿通孔２０ｂの周壁２０ｄが傾斜して挿通孔２０ｂ内に補助端子部２１を延設したので、補助端子部２１の半田付け面積が増加してコンデンサ１の耐振動性をより向上することができる。同様に、溝部２０ｃの壁面２０ｅが傾斜して溝部２０ｃ内に補助端子部２１を延設したので、補助端子部２１の半田付け面積が増加してコンデンサ１の耐振動性をより向上することができる。
次に、図１０、図１１は第４実施形態のコンデンサ１を示す斜視図及び底面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態のコンデンサ１は第１実施形態と同様のコンデンサ本体１０を備え、導出面１０ａに対して基板実装面２０ａが直交したＪＩＳＣ５１０１−１形状記号８８形に形成される。
コンデンサ本体１０は導出面１０ａに対向する開口部２５ｂを有した筒状の外装カバー２５に周面を覆われる。導出面１０ａから導出されるリード線１１、１２は外装カバー２５の周面に沿って折曲される。これにより、外装カバー２５の一周面の端部に設けた溝部２５ｃ内に基板実装面２５ａ上に端子部１１ａ、１２ａが形成される。従って、外装カバー２５はコンデンサ本体１０の周面と回路基板との間に配されて回路基板上に載置される実装部を構成する。
また、基板実装面２５ａには第１実施形態と同様の補助端子部２１が形成される。補助端子部２１を有した実装部を構成する外装カバー２５は第１実施形態の座板２０（図１参照）と同様に、有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成される。また、補助端子部２１は第１実施形態と同様にレーザ照射工程とメッキ工程により形成される。
これにより、第１実施形態と同様に、基板実装面２５ａを有する外装カバー２５（実装部）が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、補助端子部２１が基板実装面２５ａ上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される。これにより、補助端子部２１を回路基板に半田付けすることによってチップ形のコンデンサ１の耐振動性を向上することができる。
また、従来の錯体を形成する工程、メッキの下地層を形成する工程、レジストのパターニングの工程、レジストを除去する工程、不要なメッキ部分を除去する工程が不要となる。従って、外装カバー２５の製造工数を削減し、チップ形のコンデンサ１のコストを削減することができる。
また、ＪＩＳＣ５１０１−１形状記号８８形状のチップ形のコンデンサはリフローを通したときリード線１１、１２に這い上がる半田の重さで端子部１１ａ、１２ａが引っ張られる。これにより、端子部１１ａ、１２ａと反対側の端部が持ち上がる現象（マンハッタン現象やツームストン現象と呼ばれる）が生じ、半田付け不良となる場合がある。しかしながら、補助端子部２１を設けることにより、マンハッタン現象を防止することができる。
尚、補助端子部２１の面積を大きくすると、コンデンサ１の剥離強度を大きくすることができる。この時、上記と同様に、補助端子部２１の陽極のリード線１１に導通する部分と陰極のリード線１２に導通する部分との距離Ｂを１ｍｍ以上離すとより望ましい。また、溝部２５ｃ内に補助端子部２１を延設してもよい。
本実施形態において、コンデンサ本体１０を覆う筒状の外装カバー２５に基板実装面２５ａを設けて実装部を形成しているが、板状の実装部をコンデンサ本体１０の周面に配置して基板実装面２５ａを設けてもよい。
第１〜第４実施形態において、座板２０及び外装カバー２５のメッキ工程を化学メッキにより行っているが、電気メッキ（電解メッキ）により行ってもよい。
本発明によると、基板に面実装されるチップ形コンデンサに利用することができる。
１ コンデンサ
１０ コンデンサ本体
１０ａ 導出面
１１、１２ リード線
１１ａ、１２ａ 端子部
１３ コンデンサ素子
１４ 金属ケース
１５ 封口部材
２０ 座板
２０ａ、２５ａ 基板実装面
２０ｂ 挿通孔
２０ｃ、２５ｃ 溝部
２１ 補助端子部
２２ 金属板
２３ フレーム
２４ 支柱部
２５ 外装カバー
１０ コンデンサ本体
１０ａ 導出面
１１、１２ リード線
１１ａ、１２ａ 端子部
１３ コンデンサ素子
１４ 金属ケース
１５ 封口部材
２０ 座板
２０ａ、２５ａ 基板実装面
２０ｂ 挿通孔
２０ｃ、２５ｃ 溝部
２１ 補助端子部
２２ 金属板
２３ フレーム
２４ 支柱部
２５ 外装カバー
Claims (10)
- 陽極及び陰極のリード線が導出されるコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体に装着されるとともに前記リード線の端子部を一面の基板実装面に配して回路基板上に載置される実装部とを備え、前記端子部が回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサにおいて、前記実装部が有機金属錯体化合物を含む樹脂により形成され、前記基板実装面上にレーザ照射して金属を露出させた領域にメッキを施して形成される補助端子部を設けたことを特徴とするチップ形コンデンサ。
- 陽極の前記リード線と陰極の前記リード線とが前記コンデンサ本体の同一の導出面から導出され、前記導出面と回路基板との間に配される座板により前記実装部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のチップ形コンデンサ。
- 前記座板が前記リード線を挿通する挿通孔を有し、前記挿通孔は回路基板側を広げる方向に周壁を傾斜して形成されるとともに前記挿通孔内に前記補助端子部を延設したことを特徴とする請求項２に記載のチップ形コンデンサ。
- 前記実装部が前記コンデンサ本体の周面に配され、前記リード線の導出面に対して前記基板実装面が直交することを特徴とする請求項１に記載のチップ形コンデンサ。
- 前記実装部が前記端子部を収納する溝部を有し、前記溝部は回路基板側を広げる方向に壁面を傾斜して形成されるとともに前記溝部内に前記補助端子部を延設したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のチップ形コンデンサ。
- 前記補助端子部は、陽極の前記リード線に導通する部分と陰極の前記リード線に導通する部分とが１ｍｍ以上離れて形成されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のチップ形コンデンサ。
- 前記基板実装面の面積に対する前記補助端子部の面積を８０％以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のチップ形コンデンサ。
- 前記実装部のＡＳＴＭ Ｄ６４８に基づく荷重が０．４５５ＭＰａ時の熱変形温度を２００℃以上にしたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のチップ形コンデンサ。
- 前記実装部をポリフタルアミドに有機銅錯体化合物を混練して形成し、前記補助端子部が銅メッキを施されることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のチップ形コンデンサ。
- 陽極及び陰極のリード線が導出されるコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体に装着されるとともに前記リード線の端子部を一面の基板実装面に配して回路基板上に載置される実装部とを備え、前記端子部が回路基板に半田付けされるチップ形コンデンサの製造方法において、有機金属錯体化合物を含む樹脂により前記実装部を形成する実装部形成工程と、前記基板実装面の所定領域にレーザ照射して金属を露出させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程で金属が露出した領域にメッキを施して回路基板に半田付けされる補助端子部を形成するメッキ工程とを備えたことを特徴とするチップ形コンデンサの製造方法。
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