JP5201684B2 - チップ型固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、チップ型固体電解コンデンサに関し、回路基板実装時のはんだ接続信頼性を向上させる下面電極構造のチップ型固体電解コンデンサに関するものである。

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、特にチップ型固体電解コンデンサの小型化及び薄型化が進行している。その中で、電極端子を製品の実装面に限定することで、コンデンサの内部構造を効率化し、コンデンサ素子の体積をより大きくする下面電極構造タイプの製品が登場している。このような下面電極構造のチップ型固体電解コンデンサとしては、たとえば、特許文献１に開示された技術がある。

従来の技術について図面を用いて説明する。図８は、従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図である。図９は、従来のチップ型固体電解コンデンサの切断前の底面図である。又、図１０は、従来のチップ型固体電解コンデンサの切断後の底面図、図１１は従来のチップ型固体電解コンデンサの切断後にバリの発生を示した底面図、図１２は従来のチップ型固体電解コンデンサの実装端子の拡大図を示す。

従来の技術によるチップ型固体電解コンデンサは、コンデンサ素子のそれぞれの電極を実装端子に変換する電極端子を備えた変換基板を用いている。この変換基板の電極端子は、絶縁基板の上面にコンデンサ接続端子面を、下面に実装端子面を有し、上下面を電気的に接続した構造を有している。図８を参照すると、従来のチップ型固体電解コンデンサ４０は、陽極リード線２２が導出された弁作用金属からなる多孔質の焼結体からなる陽極体表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成してコンデンサ素子２１を形成する。

その後、コンデンサ素子２１の陽極リード線２２に抵抗溶接によって接続された金属片からなる支持部材２３と、支持部材２３に高温はんだ３０を介して接合される陽極側接続端子面２４ａを有する陽極接続端子２４を備えるとともにコンデンサ素子２１の陰極部２１ａに導電性接着剤３１を介して接続される陰極側接続端子面２６ａを有する陰極接続端子２６を備えるガラスエポキシ層３５を基材とした変換基板３２と、変換基板３２の陽極接続端子２４及び陰極接続端子２６にそれぞれスルーホール２８を介して接続された陽極実装端子２５及び陰極実装端子２７のそれぞれの外部実装面２５ａ，２７ａを露出させるように外装樹脂２９で覆う。

ここで、変換基板３２は、絶縁性のガラスエポキシ層３５を有しており、陽極接続端子２４は、支持部材２３に高温はんだ３０を接合させるために陽極側接続端子面２４ａを有する。また、陰極接続端子２６はコンデンサ素子２１と導電性接着剤３１を介して接合させるために陰極側接続端子面２６ａを有する。陽極側及び陰極側接続端子面２４ａ，２６ａを有する陽極接続端子２４及び陰極接続端子２６と、外部実装面２５ａ，２７ａをそれぞれ有する陽極実装端子及び陰極実装端子２５，２７とをそれぞれを導通化するために、基板の絶縁性のガラスエポキシ層３５内に、数箇所のスルーホール２８が形成されている。

又、前述の外装樹脂２９で覆った後、図９に示すように製品外形形状に整えるため、ダイシング加工によりＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線で切断することにより、図１０に示すように陽極実装端子２５と陰極実装端子２７には、実装時に、はんだフィレットを形成するための製品の幅方向に細長い凹部２５ｂ及び２７ｂがそれぞれ設けられる。

そこで、従来の技術には、前記ダイシングによる切断の際に、切断精度のばらつきにより、図１１の凹部２７ｂの中央（一点鎖線部）よりも製品端面１８側に偏って切断されることがある。その際に、切断後の製品側に残った凹部の幅が、切断前の幅の半分より多く残るような切断となってしまい、このことにより、凹部の中にバリ４１が発生しやすくなり、このバリ４１が当該チップ型固体電解コンデンサを回路基板上に実装する際に、はんだフィレットの形成を妨げ、はんだ付けの外観不良になってしまう問題がある。

バリ４１の発生原因としては、凹部の形状に起因しており、切断前の凹部の形状は図９に示すように、切断部が半円部となる長円形である。凹部の中心を切断すると、図１０の様に、製品側に残った凹部の円弧２００（点線の丸円で囲まれた斜線部分）は、凹部２５ｂ及び２７ｂのような円の１／４円になる。しかし、切断線Ｂ−Ｂが製品の製品端側にずれると、凹部の円弧３００（点線の丸円で囲まれた部分）は、図１１の凹部２５ｂのような円の１／４円よりも小さくなり、切断位置が製品端側にずれると、凹部の円弧４００（点線の丸円で囲まれた部分）は、図１１の凹部２７ｂの円のような１／４円を超え、半円よりも小さくなる。前記円弧４００を、図１２に示すように角度で示すと、縁３７と製品端面３８との交差角度３９が９０度よりも大きくなることであり、このような状態になると前記バリ４１が発生しやすくなる。

特開２００８−２７０３１７号公報

本発明の課題は、製品外形形状に整えるためのダイシング加工による切断の際に切断ズレの発生により、はんだフィレットが形成される凹部に発生するバリを防止して、はんだ付けの外観不良を低減するチップ型固体電解コンデンサを提供することにある。

本発明によれば、陽極リード線が導出され、陰極層を備えたコンデンサ素子と絶縁板の上面に対向して設けられた前記コンデンサ素子と接続する陽極接続端子及び陰極接続端子を備え、下面には、前記陽極接続端子及び陰極接続端子にそれぞれスルーホールを介して接続された陽極実装端子及び陰極実装端子を備え、前記陽極接続端子及び陰極接続端子には、はんだフィレット形成のための凹部がそれぞれ設けられ、前記コンデンサ素子及び前記絶縁板上面を外装樹脂によって外装され、前記凹部縁と製品端面との交差角度が鋭角であることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサが得られる。

本発明によれば、陽極実装端子及び陰極実装端子に形成されている、はんだフィレット形成のための凹部において、前記凹部の角から製品の端面にのびる縁と前記端面との交わる角度が９０度以下にすることにより、ダイシングによる切断後の凹部中に発生するバリを抑える事が出来、回路基板実装時のはんだ接続信頼性が向上するチップ型固体電解コンデンサを提供することができる。

本発明におけるチップ型固体電解コンデンサの断面図。 本発明の実施例１におけるチップ型固体電解コンデンサの切断前の底面図。 本発明の実施例１におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の底面図。 本発明の実施の形態におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の陰極実装端子の拡大図。 本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断前の底面図。 本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の底面図。 本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の陰極実装端子の拡大図。 従来のチップ型固体電解コンデンサを示す断面図。 従来のチップ型固体電解コンデンサの切断前の底面図。 従来のチップ型固体電解コンデンサの切断後の底面図。 従来のチップ型固体電解コンデンサの切断後にバリの発生を示した底面図。 従来のチップ型固体電解コンデンサの実装端子の拡大図。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１を参照すると、チップ型固体電解コンデンサ２０は、陽極リード線２が導出された弁作用金属からなる多孔質の焼結体からなる陽極体表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成した陰極部を有するコンデンサ素子１と、コンデンサ素子１の陽極リード線２に抵抗溶接によって接続された金属片からなる支持部材３と、支持部材３に高温はんだ１０を介して接合される陽極側接続端子面４ａを有する陽極接続端子４を備えるとともにコンデンサ素子１の陰極部に導電性接着剤１１を介して接続される陰極側接続端子面６ａを有する陰極接続端子６の両端子を備えるガラスエポキシ層１５を基材とした変換基板１２と、これらを覆うとともに、変換基板１２の陽極接続端子４及び陰極接続端子６にそれぞれスルーホールにより接続された陽極実装端子５及び陰極実装端子７のそれぞれの外部実装面５ａ，７ａを露出させるように覆う外装樹脂９とを備えている。

陽極端子１３は、陽極接続端子４を有し、陽極接続端子４は、金属片からなる支持部材３と高温はんだ１０を介して接合させるために陽極側接続端子面４ａを有する。また、実装面側には、外部実装面５ａを有する陽極実装端子５を有している一方、陰極端子１４は、陰極部１ａ側に陰極側接続端子面６ａを有する陰極接続端子６を備え、陰極接続端子６は、コンデンサ素子１の陰極部と導電性接着剤１１を介して接合させるために陰極側接続端子面６ａを有し、また、実装面側には、外部実装面７ａを有する陰極実装端子７を備えている。

陽極側接続端子面４ａ及び陰極側接続端子面６ａをそれぞれ有する陽極接続端子４及び陰極接続端子６と、陽極実装面５ａ及び陰極実装面７ａをそれぞれ有する陽極実装端子５及び陰極実装端子７を導通化するために、変換基板１２の絶縁性のガラスエポキシ層１５内に、数箇所のスルーホール８が形成されている。又、陽極実装端子５及び陰極実装端子７には図４に示すように、凹部５ｂ及び７ｂがそれぞれ設けられている。当該凹部は矩形状で中心部側の２ヶ所の角がＲ加工されており、直線である縁１７と製品端面１８との交差角度１９は、矩形形状であれば９０度であり、それ以外の形状を有した場合は、９０度以下とする。切断寸法精度と陽陰極実装端子の寸法を考慮すると、３０度以上が好ましい。

次に、本発明の一例によるチップ型固体電解コンデンサ２０について図１を参照して説明する。まず、公知の技術によってコンデンサ素子１を製作する。次に金属片からなる支持部材３にコンデンサ素子１から導出した陽極リード線２を抵抗溶接により接続する。そして、変換基板１２の陽極接続端子４の陽極側接続端子面４ａに高温はんだ１０を塗布し、また変換基板１２の陰極接続端子６の陰極側接続端子面６ａに導電性接着剤１１を塗布する。その後、高温はんだ１０上に支持部材３を搭載するように、また、導電性接着剤１１上にコンデンサ素子１を搭載し、支持部材３の上面にレーザー光を照射する。レーザー光の熱が支持部材３を通して高温はんだ１０に伝わり、その熱によって高温はんだ１０を溶融することで、支持部材３と陽極接続端子４とをはんだ接続して、導電性接着剤１１を乾燥硬化することでコンデンサ素子１と陰極接続端子６を接続する。その後、変換基板１２上のコンデンサ素子１を覆うように外装樹脂９を形成し、変換基板１２と外装樹脂９を所定の寸法に切断することで、本発明の一例によるチップ型固体電解コンデンサ２０が得られる。

（実施例１）
実施例１について図１から図３を用いて説明する。

まず、コンデンサ素子１の製作については、公知の技術であるので、弁作用金属として、タンタルを用いた場合について説明する。タンタル線のまわりに、タンタル粉末をプレス機で成型し、高真空・高温度で焼結してタンタル焼結ペレットを製作した。次に、焼結ペレットをリン酸水溶液中で１５Ｖで陽極酸化して焼結体の表面に酸化被膜を形成した。さらに、硝酸マンガンに浸漬した後、熱分解して、固体電解質である二酸化マンガンを形成し、引き続き、グラファイト及び銀ペーストによる陰極層を形成して、コンデンサ素子１を得た。なお、固体電解質である二酸化マンガンに換えて、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、１つのコンデンサ素子として低ＥＳＲを得るのが容易になる。

次に、本実施例１で用いる変換基板１２としては、図１に示すように、絶縁性の変換基板１２の上面に、金属片からなる支持部材３と高温はんだ１０、およびコンデンサ素子１と導電性接着剤１１を介して接続させるための陽極側接続端子面４ａ及び陰極側接続端子面６ａを夫々有する陽極及び陰極接続端子４，６が形成されており、また、反対のコンデンサ実装面には、外部実装面５ａ，７ａをそれぞれ備えた陽極実装端子５及び陰極実装端子７が形成されている。そして、陽極接続端子４及び陰極接続端子６と陽極実装端子５及び陰極実装端子７をそれぞれ導通化するようにするために、変換基板１２内に、数箇所のスルーホール８を形成した。

図２に示すように、陽極実装端子５及び陰極実装端子７は、凹部５ｂ及び７ｂをレーザー加工によって設けた。凹部の寸法は深さ０．０７５ｍｍ、Ｗ（幅）０．２ｍｍ、Ｌ（長さ）０．７９ｍｍ、Ｔ（短い縁）０．１ｍｍ、Ｒ（半径）０．０５ｍｍ、縁と製品端面との交差角度Ａを９０度とした。

次に、陽極リード線２と支持部材３を抵抗溶接によって接続した。支持部材３をなす金属片の材料としては４２％Ｎｉ合金や銅などがあげられる。その後、陽極接続端子４の陽極側接続端子面４ａ上に、例えば、Ｓｎ、Ａｇ、Ｃｕを含む高温はんだ１０を塗布し、その上に支持部材３を載せた。レーザー光の照射には、波長９４０ｎｍの半導体レーザーを用い、レーザービーム径は０．３５ｍｍとして、レーザー光を支持部材３の上面の溶接された陽極リード線２を避けるようにして両端の２箇所を同時照射した。このように金属片からなる支持部材３にレーザー光を照射し、レーザー光の熱により高温はんだ１０が溶融し、支持部材３と陽極接続端子４とをはんだによって接続した。

また、コンデンサ素子１の陰極部１ａと変換基板１２の陰極接続端子６を、陰極側接続端子面６ａにＡｇを含む導電性接着剤１１を塗布して接続した。次いで、外装樹脂９としてガラス含有エポキシ樹脂、または液晶ポリマー、またはトランスファーモールド樹脂、または液状エポキシ樹脂を用いて熱成型して外装を行った後、図３に示すように、製品外形寸法を整える為にダイシングソーにより、チップ型固体電解コンデンサ２０の外側面となる四面を切断し、本実施例１のチップ型固体電解コンデンサ２０を得た。

（実施例２）
実施例２について図５〜７を用いて説明する。

図５は本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断前の底面図であり、図６は本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の底面図であり、図７は本発明の実施例２におけるチップ型固体電解コンデンサの切断後の陰極実装端子の拡大図である。

切断前の凹部５ｂ及び７ｂの寸法は、深さ０．０７５ｍｍ、Ｗ（幅）０．２ｍｍ、Ｌ１（長さ）０．７９ｍｍ、Ｌ２（長さ）０．６３ｍｍ、Ｔ（短い縁）０．１ｍｍ、Ｒ（半径）０．０４５ｍｍ、縁と製品端面との交差角度Ａを６３．４度とした。尚、前記凹部寸法以外は、実施例１と同様である。

（比較例）
図９より、切断前の凹部５ｂ及び７ｂの寸法を深さ０．０７５ｍｍ、Ｗ（幅）０．２ｍｍ、Ｌ（長さ）０．７９ｍｍ、Ｔ（短い縁）０．１ｍｍ、Ｒ（半径）０．１ｍｍとした。尚、前記凹部寸法以外は、実施例１と同様である。

実施例１、２及び比較例のチップ型固体電解コンデンサを１０００個製作して、前記ダイシングソーによる切断後のバリ発生率を表１に示した。

表１からわかるように、実施例１及び実施例２は比較例に比べて切断後のバリ発生に対して改善されていることがわかる。これにより、はんだ接続の信頼性が向上すると言える。

本発明によるチップ型固体電解コンデンサは、電子機器、電気機器や、携帯電話等の基板に表面実装される固体電解コンデンサに適用される。

１，２１ コンデンサ素子
１ａ 陰極部
２，２２ 陽極リード線
３，２３ 支持部材
４，２４ 陽極接続端子
４ａ，２４ａ 陽極側接続端子面
５，２５ 陽極実装端子
５ａ，２５ａ 外部実装面
５ｂ，２５ｂ 凹部
６，２６ 陰極接続端子
６ａ，２６ａ 陰極側接続端子面
７，２７ 陰極実装端子
７ａ，２７ａ 外部実装面
７ｂ，２７ｂ 凹部
８，２８ スルーホール
９，２９ 外装樹脂
１０，３０ 高温はんだ
１１，３１ 導電性接着剤
１２，３２ 変換基板
１３，３３ 陽極端子
１４，３４ 陰極端子
１５，３５ ガラスエポキシ層
１６，３６ 角
１７，３７ 縁
１８，３８ 製品端面
１９，３９ 交差角度
２０，４０ チップ型固体電解コンデンサ
４１ バリ

Claims (1)

1. 陽極リード線が導出され、陰極層を備えたコンデンサ素子と絶縁板の上面に対向して設けられた前記コンデンサ素子と接続する陽極接続端子及び陰極接続端子を備え、下面には、前記陽極接続端子及び陰極接続端子にそれぞれスルーホールを介して接続された陽極実装端子及び陰極実装端子を備え、前記陽極接続端子及び陰極接続端子には、はんだフィレット形成のための凹部がそれぞれ設けられ、前記コンデンサ素子及び前記絶縁板上面を外装樹脂によって外装され、
   前記凹部縁と製品端面との交差角度が鋭角であることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。

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