JP5312021B2 - 表面実装コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
したがって、表面実装するための陽極終端および陰極終端対がデバイスの一方の面すなわち平面にのみ存在することを意味する「片面終端」を備えたコンデンサが必要である。このようなコンデンサの構成の1つとして、図13Aに示す固体スラグ(たとえばTa)コンデンサがある。この横断面図には、外側に展開している埋設タンタルワイヤ9がプラスチック材料のケース6の中に封入された従来のタンタルスラグすなわちペレット1が示されている。陽極終端3は、ワイヤ9の自由端の真下の、封入材料すなわちケース6の底面と呼ばれる上に配置されている。導電性接着剤4および内部導電経路15は、封入材6の中を通ってワイヤ9の自由端と陽極終端3とを電気的に繋げるものである。陰極終端2(同じく封入材料すなわちケース6の底面に位置しているが、ワイヤ9とは反対側となるペレット1の端部の真下に位置している)は、導電性接着剤4のもう1つのパッドを介してペレット1の外側に電気接続されている。したがって、米国特許第6,380,577号および第6,238,444号のコンデンサのラップアラウンド終端と比較すると、図13Aに示すコンデンサは、片面終端を有している。陽極終端および陰極終端は、コンデンサデバイスの一方の面、つまり図13Aに示す底面の同じ一般平面に存在している。図13Bは、従来技術によるこのような片面終端コンデンサの同様の実施形態を示したものである。
b.同じ組立てラインおよび成形設備を使用して様々なサイズを提供する能力を始めとする、成形型ケース表面実装コンデンサについて、柔軟性の改善
c.微小ケースサイズの量産を始めとする、有効化、経済化
d.大規模製造技法の中での実施化、
e.ラップアラウンド終端と比較した終端間の短絡の危険の減少。
以下、本発明をより深く理解するために、例示的実施形態について詳細に説明する。後述する添付図面をしばしば参照して説明する。使用されている参照番号や文字は、特定の部品または図面の中の位置を表している。使用されている同じ参照番号や文字は、特に指示がない限り、すべての図面を通して同じ部品または同じ位置を表している。
図1〜3、14および15を参照すると、本発明の一態様による例示的コンデンサ10が示されている。コンデンサ10は、外部ケース、つまり従来のプラスチック材料である封入材料6を備えている。ケース6のケースサイズは0603である。当分野で一般的に行われている外部陽極極性マーキング8は、コンデンサ10の頂部表面の陽極終端の端に視覚的な表示を提供している(図1を参照されたい)。
図5〜12にコンデンサ10を製造するための例示的方法を示す。この方法を使用してコンデンサ10を量産することができる。
最初に、従来の方法によって複数のペレット1が製造される。個々のペレットはワイヤ9の一部に接続される。ペレット1外側のワイヤ9の一部は図5、6に示すように大体の長さに切断される。
小さな電気絶縁パッド14(図15にのみ示されている)は、リードフレーム11上の個々の陽極終端3の頂部に置くか、あるいは接着することができる。電気絶縁パッド14は、陽極終端3の内部表面の大部分を覆っている。ケースを成形している間、ペレットを支持しているだけではなく、陽極終端を支持し、かつ、内部導電経路15によって陽極終端とペレットを電気接続している最新技術によるコンデンサ(図13Aを参照されたい)の陽極終端とは異なり、ここでは陽極終端は、成形中、単にペレットを支持しているだけであり、その支持構造または材料(たとえば絶縁接着剤)を電気接続のために利用していない。陽極終端3の上をよりまっすぐ伸びているコンデンサ10のペレット1がいかに長いか留意されたい。したがってペレット1の実質的な部分が陽極終端3近傍に相対的に接近している。したがって絶縁パッド14は、ペレット1と陽極終端3の間の良好な電気絶縁の提供を補助している。
次に、導電性接着剤のパッドすなわちダブ4がリードフレーム11の個々の陰極終端2の上に置かれ、また、電気絶縁接着剤のパッドすなわちダブ5が、個々の陽極終端3の上の個々の絶縁層14の頂部に置かれる(図5および6を参照されたい)。次に、個々のタンタルペレット/ワイヤの組合せ1/9は、それらをリードフレーム11に接着接続し、かつ、それらをリードフレーム11上で支持するために、パッド4および5の上に置かれるか、あるいはパッド4および5に押し付けられる。つまり、図5および6に示す配向(ワイヤ9が同じ方向を指している)で個々のペレット1を配置することによって、1つのペレット/ワイヤの組合せ1/9を個々の陽極/陰極終端対3/2へと接続する。ワイヤ9を備えたペレット1の端部は、陽極終端3の上の絶縁接着剤のダブすなわちスポット5の上に位置し(スポット5は絶縁パッド14より狭い領域を覆っている)、また、ペレット1のもう一方の端部は、陰極終端2の上の導電性接着剤4の上に位置している。どのように個々のワイヤ9の遠位端が対応する陽極終端3の遠位縁と概ね同一垂直面上に展開しているか、留意されたい。
所望の数のペレット/ワイヤの組合せ1/9が、リードフレームアレイ11内の対応する接着パッドの上に終端対(陽極終端および陰極終端)毎に置かれ、接着パッドに接着され、かつ、接着パッドによって支持される(通常はアレイ上の全位置に補充される)と、ペレット1毎に同方向にワイヤ9が整列し、アレイの上に封入材料6が加えられる(図7および8を参照されたい)。図7および8では、リードフレーム11上の列および行のアレイ内に位置しているペレット/ワイヤ1/9の組合せを示すために、封入材料6の一部は切り取ってある。当分野で知られている従来の機械および方法を使用して、個々のペレットの周囲に封入材料を成形することができる。リードフレーム11の上に加えられるのは、通常、液相または半固相のプラスチックである。既に指摘したように、リードフレーム11内の陽極終端および陰極終端の周囲の予め形成されたスペースによって、ペレットおよび埋設ワイヤを実質的に封入するために、スペース12および13の周囲・内部へ封入材料の流入が可能となり、また、ペレットの下方への流入も部分的に可能になる。また、封入材料は、陽極終端および陰極終端の縁周りに流入し、そこで硬化する。当然のことではあるが、リードフレーム11の残りの部分と一体となっている陽極終端および陰極終端の縁周囲部には、封入材料は流入しない(これらは、ダイシング(singulation)中に、リードフレームから分離される)。
従来と同様、個々のコンデンサ10の頂部へ、陽極極性マーキングをレーザ照射、スタンプまたは成形することができ、あるいは他の方法で施すこともできる。図1は、このようなマーキング8の位置を図式的に示したものである。マーキングは、コンデンサの陽極端の位置に施すことができ、観察者に視覚的にその位置を知らせる。マーキングは、たとえば当分野で知られている極性バーおよび電圧コードなどを明示する単語または記号を始めとする印を含むことができる。
当分野で知られている標準の自動または半自動製造技法に続いて、次に、ダイシングまたはシングレーションが施される。切断は、連続して成形されたプラスチック層から個々のペレット/ワイヤの組合せ1/9を切り離すために、所定の分割線に沿って実施される(たとえば図7を参照されたい)。行1、2、3等の間のペレット1の各々の縦軸に平行に切断することにより、成形されたプラスチックがペレットの隣り合う面と面の間から除去され、概ね平らな垂直側壁が生成される。列A、B、C等の間の個々のペレットの縦軸に対して直角に切断することにより、成形されたプラスチックがペレットの隣り合う端部と端部の間から除去され、概ね平らな垂直端面壁が生成される。切断は、露出したワイヤ9の遠位端が残るように制御される(図9および10を参照されたい)。ケース6の頂部も水平方向に概ね平らである。
次に、同じく当分野で良く知られ、市販で入手可能な方法および機械を使用して、外部導電経路7を、図9の切り離された個々の組合せへ付着させることができる。金属付着はその技法の1つである。切り離された、個々の封入された組合せの陽極終端端(場合によっては同じく陰極終端端)に、サイズが制御された比較的薄い金属層を付着させ、かつ、粘着させることができる。
この例示的実施形態では、従来のめっきプロセスを使用して、外部導電経路7の各々の外部表面、陽極終端3および陰極終端2に導電めっき(たとえば厚さ0.5μm〜20μm、好ましくは0.5μm〜3μmのニッケル、その上に厚さ0.001μm〜10μm、好ましくは0.1μm〜5μmのPdもしくはNiPdまたはAuあるいはSn、または他の標準金属めっき)が施される(図12を参照されたい)。このめっきにより、比較的微小ではあるが、これらの部分の厚さが若干厚くなる(図14に示す厚さXEを参照されたい)。これで個々のコンデンサ10が完成する。したがって導電めっき操作により、比較的一様なケースサイズの片面終端コンデンサが得られる。
従来と同様、上でその概要を示した製造ステップが完了すると、コンデンサ10は、品質管理および動作確認のために試験される。検査に合格したコンデンサ10は、エンドユーザに出荷するために梱包される。
前述の例示的実施形態および例示的製造方法は、本発明を実践することができる1つの方法にすぎないことは理解されよう。それらは、本発明の説明を目的として提供されたものにすぎず、本発明を何ら制限するものではない。当業者には本発明の範囲内である変形態様が明らかであろう。
Claims (49)
- a)陽極および陰極を備えた容量性素子と、
b)前記陽極の露出部分を除く、前記容量性素子の周囲ならびに陽極終端および陰極終端の一部の周囲にケースを形成している封入材料と、
c)前記封入材料で形成された前記ケースの1つの外部底面に配置されると共に、上側に前記容量性素子が実装される電気伝導性を有する平面状の前記陽極終端及び前記陰極終端と、
d)前記ケースの1つの外部表面に外部導電接続を有する、前記陽極終端と前記陽極の露出部分の間の外部導電経路とを備え、
前記容量性素子が絶縁接着剤又は該絶縁接着剤と追加の絶縁層を介して前記陽極終端に直接実装される表面実装コンデンサ。 - 前記ケースの前記外部表面が、前記ケースの側面に位置している、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記ケースが、頂面、底面、前記頂面と底面の間の第1の面、前記頂面と底面の間の第2の面、第1の端面および第2の端面を備え、前記陽極終端および陰極終端の表面実装部分が前記底面に位置し、前記外部導電接続が前記第1または第2の端面のうちの少なくとも一方に位置している、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記外部導電経路が10から20μmの範囲内の厚さの多層構造を備えた、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記多層構造が金属付着層を備えた、請求項4に記載のコンデンサ。
- 前記多層構造が0.01μmから10μmの厚さである、請求項4に記載のコンデンサ。
- 前記多層構造が0.1μmから5μmの厚さである、請求項4に記載のコンデンサ。
- 前記外部導電経路、陽極終端および陰極終端が導電性めっき材料でめっきされた、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記陰極終端が、導電性材料によって前記容量性素子の前記陰極に電気接続された、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記導電性材料が導電性接着剤からなる、請求項9に記載のコンデンサ。
- 前記容量性素子が固体ボディを備えた、請求項1に記載のコンデンサ。
- 前記固体ボディがペレットである、請求項11に記載のコンデンサ。
- 前記ペレットが、タンタル、ニオブまたは酸化ニオブからなる、請求項12に記載のコンデンサ。
- 前記陽極が、前記ペレットと、一部が前記ペレットに埋設または溶接され、一部が前記ペレットの外側に位置しているワイヤと、陽極材料の酸化によって形成された誘電体層とを備え、前記陰極が前記ペレットの外部に電解質層を備えた、請求項12に記載のコンデンサ。
- 前記ワイヤの前記ペレットの外側の部分が、前記ケースの、前記外部導電経路が位置している表面またはその近傍で露出している、請求項14に記載のコンデンサ。
- 前記外部導電経路が位置している前記ケースの前記表面が第1の平面に位置し、
前記陽極終端および陰極終端が前記ケースの外側の第2の平面またはその近傍で露出し、
前記第1および第2の平面が直交している、請求項15に記載のコンデンサ。 - さらに、前記容量性素子の体積に対する、前記容量性素子の周囲の前記ケースの体積を最小化している、請求項1に記載のコンデンサ。
- 精度の高い成形および前記ケースのシングレーションによって前記ケースの壁の厚さを最小化することにより、前記ケースの体積を最小化している、請求項17に記載のコンデンサ。
- a)電気回路基板と、
b)少なくとも1つの表面実装コンデンサを備えた前記電気回路基板上の電気回路と、
c)表面実装コンデンサであって、
c-1)陽極および陰極を備えた容量性素子と、
c-2)前記陽極の露出部分を除く、前記容量性素子の周囲ならびに陽極終端および陰極終端の一部の周囲にケースを形成している封入材料と、
c-3)前記封入材料で形成された前記ケースの1つの外部底面に配置されると共に、上側に前記容量性素子が実装される電気伝導性を有する平面状の前記陽極終端及び前記陰極終端と、
c-4)前記ケースの1つの外部表面に外部導電接続を有する、前記陽極終端と前記陽極の露出部分の間の外部導電経路とを備え、
前記容量性素子が絶縁接着剤又は該絶縁接着剤と追加の絶縁層を介して前記陽極終端に直接実装される表面実装コンデンサと
を備える回路基板。 - 前記外部導電接続によって、前記陽極終端が前記ケースを介して前記容量性素子に電気接続された場合よりも前記ケース内の容量性素子を大きくすることができ、それにより体積効率を改善することができる、請求項19に記載の回路基板。
- さらに、前記容量性素子の体積に対する、前記容量性素子の周囲の前記ケースの体積を最小化している、請求項19に記載の回路基板。
- 精度の高い成形および前記ケースのシングレーションによって前記ケースの壁の厚さを最小化することにより、前記ケースの体積を最小化している、請求項21に記載の回路基板。
- 複数の前記コンデンサをさらに備えた、請求項19に記載の回路基板。
- 前記容量性素子が、固体ペレット陽極ボディ、部分的に前記陽極ボディに埋設または溶
接されたワイヤ、前記陽極ボディの酸化によって形成された誘電体層、および前記誘電体
層の上の電解質層を備えた、請求項19に記載の回路基板。 - a)ハウジングおよびユーザインタフェースと、
b)少なくとも1つの表面実装コンデンサを有する、前記ハウジング内の電気回路基板と、
c)表面実装コンデンサであって、
c-1)陽極および陰極を備えた容量性素子と、
c-2)前記陽極の露出部分を除く、前記容量性素子の周囲ならびに陽極終端および陰極終端の一部の周囲にケースを形成している封入材料と、
c-3)前記封入材料で形成された前記ケースの1つの外部底面に配置されると共に、上側に前記容量性素子が実装される電気伝導性を有する平面状の前記陽極終端及び前記陰極終端と、
c-4)前記ケースの1つの外部表面に外部導電接続を有する、前記陽極終端と前記陽極の露出部分の間の外部導電経路とを備え、
前記容量性素子が絶縁接着剤又は該絶縁接着剤と追加の絶縁層を介して前記陽極終端に直接実装される表面実装コンデンサと
を備える電気デバイスまたは電子デバイス。 - 前記外部導電接続によって、前記陽極終端が前記ケース内部を介して前記容量性素子に電気接続された場合よりも、前記ケース内の容量性素子を大きくすることができ、それにより体積効率を改善することができる、請求項25に記載のデバイス。
- さらに、前記容量性素子の体積に対する、前記容量性素子の周囲の前記ケースの体積を最小化している、請求項25に記載のデバイス。
- 精度の高い成形および前記ケースのシングレーションによって前記ケースの壁の厚さを最小化することにより、前記ケースの体積を最小化している、請求項27に記載のデバイス。
- 複数の前記コンデンサをさらに備えた、請求項25に記載のデバイス。
- 前記容量性素子が、固体ペレット陽極ボディ、前記陽極ボディに埋設または溶接されたワイヤ、前記陽極ボディの酸化によって形成された誘電体層、および前記誘電体層の上の電解質層を備えた、請求項25に記載のデバイス。
- 前記デバイスがハンドヘルド無線周波数通信デバイスを備えた、請求項25に記載のデバイス。
- 前記デバイスが医療機器を備えた、請求項25に記載のデバイス。
- 前記デバイスがマイクロプロセッサを備えた、請求項25に記載のデバイス。
- ケース内に封入された陽極および陰極を有する容量性素子を備えた表面実装コンデンサを製造する方法であって、
a)陰極終端と前記容量性素子の前記陰極の間は導電性接着剤により、陽極終端と前記容量性素子の間は絶縁接着剤によって、1つの平面内に位置する平面状の前記陽極終端および前記陰極終端上に前記容量性素子を実装するステップと、
b)前記容量性素子の周囲ならびに前記陽極終端および陰極終端の一部の周囲に封入材料を成形するステップと、
c)前記容量性素子の周囲ならびに前記陽極終端および陰極終端の一部の周囲にケースを形成し、前記容量性素子の陽極の一部を前記ケースの側面に露出させるために前記封入材料を整形するステップであって、前記ケースが、前記陽極終端および陰極終端が露出した部分を含む底面を有するステップと、
d)前記容量性素子の陽極の前記露出部分と前記陽極終端を少なくとも部分的には前記ケースの外部で電気的に連絡させるステップと
を備える方法。 - 容量性素子陽極と陽極終端の前記電気的な連絡が、前記ケースの前記表面に配置された外部導電経路からなる、請求項34に記載の方法。
- 前記外部導電経路が比較的薄い、請求項35に記載の方法。
- 前記外部導電経路が薄層である、請求項35に記載の方法。
- 前記ケースがあるケースサイズを有し、容量性素子の陽極と陽極終端とをケース内部を介して電気的に連絡しているコンデンサと比較すると、コンデンサの体積効率を改善するために、前記ケースの体積に対する前記容量性素子のサイズが大きい、請求項34に記載の方法。
- ケースの厚さを容量性素子のサイズに対して薄くすることによって体積効率がさらに改善される、請求項34に記載の方法。
- 精度の高い成形およびケース整形技法を使用してケースの厚さが薄くされる、請求項34に記載の方法。
- 前記容量性素子が、ワイヤが埋設または溶接された固体ペレットを備えた、請求項34に記載の方法。
- 前記外部導電経路が金属付着によって生成された、請求項35に記載の方法。
- ステップ(a)で、複数の前記容量性素子を前記リードフレーム上の間隔を隔てた位置で実装するステップをさらに含む、請求項34に記載の方法。
- 複数の表面実装コンデンサを量産する方法であって、
e)個々の陰極終端と対応する個々の容量性素子の陰極の間は予め塗布された導電性接着剤により、個々の陽極終端とその対応する容量性素子の間は予め塗布された絶縁接着剤によって、複数の容量性素子をリードフレーム上に予め形成された平面状の陽極終端および陰極終端上に実装するステップと、
f)前記リードフレーム上に実装された容量性素子の周囲に封入材料を成形するステップと、
g)個々の容量性素子および対応する導電性接着剤、絶縁接着剤、ならびに陽極終端および陰極終端の一部の少なくとも実質的に周囲にケースを形成し、前記容量性素子の陽極の一部を個々のケースの表面で露出させるために、封入材料を除去することによって前記容量性素子を互いに切り離すステップであって、個々のケースが、前記陽極終端および陰極終端を備えた底面と、頂面を有するステップと、
h)容量性素子毎に、前記容量性素子の陽極の前記露出部分と前記陽極終端を電気連絡させるように適合された外部導電経路を加えるステップと
を備える方法。 - ケースの厚さを最小化するために、切り離しステップが精度の高い技法からなる、請求項44に記載の方法。
- 前記容量性素子に対するケースの厚さを最小化するために、成形ステップが精度の高い技法からなる、請求項44に記載の方法。
- 前記外部電気経路が金属付着によって形成される、請求項44に記載の方法。
- 前記金属付着によってワイヤと陽極終端の間の信頼性の高い電気接触が促進され、かつ、前記コンデンサの前記頂面におけるあらゆる導電性材料の形成が防止される、請求項47に記載の方法。
- 前記外部導電経路、前記陽極終端および陰極終端を導電性材料でめっきするステップをさらに含む、請求項44に記載の方法。
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