JP5453174B2 - 下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体 - Google Patents
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Description
本発明は、電源回路等に用いられる下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体に関する。
従来から、弁作用金属として、タンタル、ニオブ等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等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、特に下面電極型の固体電解積層コンデンサの製品化が進んでいる。この種の下面電極型固体電解コンデンサを電子回路基板に実装する際には、下面電極型の固体電解積層コンデンサの基板実装電極面の端子部分と共に、はんだによるフィレットと呼ばれる端子部分と実装基板との接続部分が重要になる。
特許文献１には固体電解コンデンサにおいて、陽極端子及び陰極端子の側面部に窪みが形成されており、これら窪みは、実装面側に、又は実装面側に加えてその反対側にも開いており、固体電解コンデンサを実装基板にはんだを用いて装着する場合、はんだは、実装面側から窪みの底面に至って該底面と接合する技術の記載がある。
図４（特許文献２の図８）は、特許文献２の下面電極型の固体電解コンデンサの平面図である。電極基板２０１にフィレット形成面２００が形成された下面電極型の固体電解コンデンサの平面図を示している。
特許文献２では下面電極型固体電解コンデンサの陽極及び陰極の外部との電気的に接続する部分に、外側面に露出する面に切欠き部が設けられ、その内部にめっきが施された陽極端子形成部及び陰極端子形成部を備えた変換基板を使用してコンデンサ素子と接続し、外装樹脂２０２（特許文献２では１９）を形成した後、切断面に沿って切断することで、下面電極型固体電解コンデンサの陽極及び陰極の外側面にフィレット形成面２００（特許文献２では１５ｅ、１５ｆ）が形成される技術が記載されている。
小型化が要求される下面電極型の固体電解積層コンデンサでは、さらに小型化するために下面電極型の固体電解積層コンデンサの外形に対するコンデンサ素子の体積効率を向上させることは必要不可欠である。しかしながら、前述したように、リードフレームに窪みを設けた構造（特許文献１）、又は、電極基板にフィレット形成部を設けた構造（特許文献２）にはそれぞれ、問題点が存在しており、これらを改善しながら安定したフィレット形成を設けることが困難であるという課題がある。
特許文献１の構造の場合には、部分的にＬの字型を有した製造フレーム（リードフレーム）構造であるが故に、体積効率を低下させること、または、外装樹脂がリードフレーム実装端子表面に漏れてしまい、回路基板への実装時に不具合をおこしてしまう。加えて、コンデンサの陽極及び陰極の外側面に露出する面（凹部）にめっきが施された部分にフィレットが形成される構造が記載されているが、リードフレームの厚さにより制限されてしまいフィレットを形成する高さが不十分となる懸念があるという問題点がある。
特許文献２の構造の場合によれば、フィレット形成面２００にはんだの濡れ上がりは生じるものの、電極基板が外装樹脂よりも外側に突出しており、外装樹脂のサイズが制約されてしまうことにより、陰極面積が小さくなってしまい大容量化に対して不利な構造になってしまうという問題点がある。
そこで、本発明の目的は、前術の問題点を解決し、生産性に優れ、大容量化を目的とした体積効率を向上させて、安定した実装時のフィレット形成を有した下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体を提供することにある。
本発明は、前述の課題を解決するために電極基板の端部には電極基板切り込み部を有し、さらに前記電極基板切り込み部を囲むように階段状に前記外装樹脂の端部にも外装樹脂切り込み部を備えることにより、安定した実装時のフィレット形成を可能にした下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体を提供するものである。
すなわち、本発明による下面電極型の固体電解積層コンデンサは、線状、箔状または板状の弁作用金属からなる陽極体の一方の陽極部と、絶縁樹脂層によって分離された前記陽極体の他方の表面に順次形成された誘電体層、固体電解質層、グラファイト層および銀ペースト層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子が積層してなる固体電解積層コンデンサ素子と、一方の面に前記固体電解積層コンデンサ素子の陽極部と陰極部とが電気的に接続される素子接続用電極端子を有し、もう一方の面に回路基板と電気的に接続される実装電極側端子を有し、前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が導通されている電極基板を備え、前記電極基板の前記実装電極側端子の側が露出して外装樹脂により樹脂外装されてなる下面電極型の固体電解積層コンデンサであって、前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が配置されている前記電極基板の端面には長手方向に凹ませた電極基板切り込み部を有し、前記電極基板切り込み部の内側の側面にめっきが施され前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が導通されており、さらに前記電極基板切り込み部が形成された端面と同じ側の前記外装樹脂の端面に、前記長手方向に前記電極基板切り込み部より内側へ凹ませた外装樹脂切り込み部を有し、前記電極基板切り込み部と前記外装樹脂切り込み部とにより階段状に形成されていることを特徴とする。
本発明による下面電極型の固体電解積層コンデンサの実装体は、下面電極型の固体電解積層コンデンサをはんだを介して前記回路基板に固着したことを特徴とする。
本発明による下面電極型の固体電解積層コンデンサの実装体は、前記電極基板切り込み部のめっきが施された前記側面および前記電極基板の前記素子接続用電極端子のすくなくとも一部がはんだで形成されたフィレットで覆われることを特徴とする。
本発明では、電極基板の短手方向端部または長手方向端部の所定部分に電極基板切り込み部を設け、さらに電極基板切り込み部（フィレット形成部または陽極フィレット形成部または陰極フィレット形成部と称する）を囲むように階段状に外装樹脂の端部にも外装樹脂切り込み部を設けることにより実装電極側の陽極端子と実装電極側の陰極端子とを回路基板にはんだ付けする際に形成されるフィレットを安定的に設けることができ、ひいては体積効率を向上させた下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る下面電極型の固体電解積層コンデンサの構成を示す図であり、図１（ａ）は、１個のコンデンサの陽極及び陰極フィレット形成部の斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線で切断した１個のコンデンサの断面図、図１（ｃ）は、実装電極側から見た切断前の電極基板の平面図である。
板状及び箔状の弁作用金属からなる陽極体を拡面化した後、その表面に誘電体皮膜を電気化学的に形成する。コンデンサ素子の陽極部側と陰極部側の絶縁を図る為に、誘電体皮膜を一部除去した部分に絶縁樹脂１１９を塗布する。その後、陽極体の表面に固体電解質層として、導電性高分子層を形成して、更に固体電解質層の表面に陰極層としてグラファイト層および銀ペースト層を形成してコンデンサ素子陰極部１０４を製作する。
コンデンサ素子陽極部１０１は誘電体皮膜を除去して陽極体を露出させた部分からなる。そのコンデンサ素子陽極部１０１の誘電体皮膜を除去して陽極体を露出させた部分と金属片１０２と接合させて、コンデンサ素子体１０３とする。接合は電気溶接やレーザー溶接等を用いる。
その後、コンデンサ素子陰極部１０４に導電性接着剤１０５を塗布して、コンデンサ素子体１０３を積層する。続いて、コンデンサ素子陽極部１０１同士を接合して、コンデンサ素子積層体１０６が完成する。
次にコンデンサ素子陽極部１０１とコンデンサ素子陰極部１０４とを電極基板１０７の素子接続用陽極端子１０８と素子接続用陰極端子１０９にそれぞれ導電性接着剤１０５を介して接合する。
尚、電極基板１０７には、銅箔、又は銅めっき等からなる素子接続用陽極端子１０８及び素子接続用陰極端子１０９と同じく銅箔、又は銅めっき等からなる実装電極側の陽極端子１１０及び実装電極側の陰極端子１１１が形成されている。また、銅めっき等を施したビア１１２を通して前述の陽極と陰極のそれぞれの素子側接続電極端子と実装電極側の電極端子が導通しているものである。
続いて、フィレット形成部となる貫通孔１１３ａ及び貫通孔１１４ａについて図３と図１（ｃ）を用いて説明する。
図３は、本発明による電極基板の構成及びコンデンサを電極基板に載置した図を示しており、図３（ａ）は切断前の電極基板を素子搭載面側から見た斜視図、図３（ｂ）は、外装後のコンデンサが搭載されている透視図である。
貫通孔１１３ａ及び貫通孔１１４ａは電極基板１０７を作製する際に設けており、孔の長さ、幅は製品となるコンデンサの形状と静電容量の値により適宜設定される。また、貫通孔１１３ａ及び貫通孔１１４ａはビア１１２と同様に銅めっき等が施されている。
尚、貫通孔１１３ａ及び貫通孔１１４ａの形状は特に限定されるものではなく、フィレット形成部とする場合Ｕ字型、Ｖ字型等の切り込み部でも良く、はんだによるフィレットが良好に形成されやすい形状であれば問わない。
その後、エポキシ樹脂などからなる外装樹脂１１５でモールド成形等により樹脂外装された後、切断線１１６にて電極基板１０７を切断することにより、表面に銅箔、又は、銅めっきが施してある陽極フィレット形成部１１３及び、陰極フィレット形成部１１４が出来上がる。
この時、電極基板１０７、貫通孔１１３ａ及び貫通孔１１４ａに施されるめっきは銅に加えてニッケル、パラジウム、金等の少なくともひとつから構成されてもよい。
ここで、陽極フィレット形成部１１３及び陰極フィレット形成部１１４について、更に図１（ａ）及び図２（ａ）、図２（ｂ）により説明する。図２（ａ）は、従来のフィレット形成部におけるはんだの濡れ上がり状態を示す図、図２（ｂ）には、本発明によるフィレット形成部におけるはんだの濡れ上がり状態を示す図である。
図１（ａ）に示すように、フィレット形成部は下面電極型の固体電解積層コンデンサ１００の電極基板の陽極部及び陰極部の短手方向の端部に電極基板切り込み部を構成することにより構成されている。
さらに電極基板切り込み部を囲むように階段状に外装樹脂１１５の端部にも外装樹脂切り込み部を設けている。電極基板切り込み部の側面はめっきが施されためっき側面部１１７となり、外装樹脂切り込み部を設けることにより得られる電極基板の素子接続用電極端子の表面の一部分はめっき上面部１１８となる。
図２（ａ）に示す従来のフィレット形成部は、非貫通構造を有しており、はんだ４００はめっき側面部１１７のみに濡れている状態であるが、図２（ｂ）に示す本発明のフィレット形成部では、めっき側面部１１７のみならず、めっき上面部１１８にも濡れ上がっており、従来のフィレット形成部と比較して、はんだ濡れ面積が増加して、安定したフィレットが形成される効果が表れるとともに、実装後のフィレット形成部の視認性も容易となる。
尚、下面電極型の固体電解積層コンデンサのコンデンサ素子体の体積効率を向上させる上で電極基板の厚みは５０μｍから２００μｍが好ましい。
また、フィレット形成部は下面電極型の固体電解積層コンデンサの電極基板の陽極部及び陰極部の長手方向端部に電極基板切り込み部を設けて構成されても良く、同様の効果が得られる。
実施例について、実施の形態に用いた図１を用いて説明する。
（実施例）
表面がエッチングにより拡面化された長さ６．０ｍｍ、幅３．５ｍｍ、厚さ３５０μｍのアルミニウム箔を用いて、その表面に電気化学的処理により誘電体皮膜を形成してアルミ化成箔とした。陽極部と陰極部の絶縁を図る為に、アルミ化成箔のエッチング部を除去した後に絶縁樹脂１１９を塗布した。
表面がエッチングにより拡面化された長さ６．０ｍｍ、幅３．５ｍｍ、厚さ３５０μｍのアルミニウム箔を用いて、その表面に電気化学的処理により誘電体皮膜を形成してアルミ化成箔とした。陽極部と陰極部の絶縁を図る為に、アルミ化成箔のエッチング部を除去した後に絶縁樹脂１１９を塗布した。
更に、アルミ化成箔の表面に固体電解質層として、ベンゼンスルホン酸鉄塩を酸化剤とし、３，４−エチレンジオキシチオフェンをモノマーとした化学酸化重合により、導電性高分子ポリチオフェンの層を形成した。さらにその表面にグラファイト層及び銀ペースト層を形成して、陰極部１０４を製作した。
しかる後、コンデンサ素子陽極部１０１に、厚さ６０μｍの銅板に銀めっきが施されている金属片１０２を超音波溶接により接合した。これをコンデンサ素子体１０３とした。このコンデンサ素子体１０３のコンデンサ素子陰極部１０４に導電性接着剤１０５を塗布してコンデンサ素子体１０３を３枚積層した後、１５０℃で６０分間乾燥することにより、コンデンサ素子陰極部１０４同士を電気的に接合した。
さらに、コンデンサ素子陽極部１０１同士を接合するためにコンデンサ素子陽極部１０１を構成するアルミ基体と金属片１０２とをレーザ溶接により接合して３枚積層したコンデンサ素子積層体１０６を製作した。
続いて、３枚積層されたコンデンサ素子積層体１０６を電極基板１０７に搭載した構造について図３を用いて説明する。
材質をガラスエポキシとした厚さが１００μｍの電極基板１０７に、めっき厚２０μｍの銅めっきを施し、素子接続用陽極端子１０８及び素子接続用陰極端子１０９と電極基板の実装電極側の陽極端子１１０及び実装電極側の陰極端子１１１を形成した。この時、貫通孔１１３ａ及び１１４ａにも同時に銅めっきを施しめっき側面部（図１（ａ）１１７）も形成した。また、複数個所のビア１１２にも同じく銅めっきを施し、前述の陽極と陰極のそれぞれの素子側接続電極端子と実装電極側の電極端子を導通させた。
続いて、製作したコンデンサ素子積層体１０６の陽極部及び陰極部と素子接続用陽極端子１０８及び素子接続用陰極端子１０９とを、それぞれ銀を含む導電性接着剤を介して接合した。
その後、エポキシ樹脂である外装樹脂１１５で外装し、予め銅めっきを施した貫通孔１１３ａ及び１１４ａを切断線１１６で切断することにより、陽極フィレット形成部１１３及び、陰極フィレット形成部１１４を形成することができた。
これにより、安定したフィレットが形成され、かつ体積効率を向上させ、又、実装後の視認性も容易となった下面電極型の固体電解積層コンデンサおよびその実装体を得ることが出来た。
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この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、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
１００ 下面電極型の固体電解積層コンデンサ
１０１ コンデンサ素子陽極部
１０２ 金属片
１０３ コンデンサ素子体
１０４ コンデンサ素子陰極部
１０５ 導電性接着剤
１０６ コンデンサ素子積層体
１０７、２０１ 電極基板
１０８ 素子接続用陽極端子
１０９ 素子接続用陰極端子
１１０ 実装電極側の陽極端子
１１１ 実装電極側の陰極端子
１１２ ビア
１１３ａ、１１４ａ 貫通孔
１１３ 陽極フィレット形成部
１１４ 陰極フィレット形成部
１１５、２０２ 外装樹脂
１１６ 切断線
１１７ めっき側面部
１１８ めっき上面部
１１９ 絶縁樹脂
２００ フィレット形成面
３００ 回路基板
４００ はんだ
１０１ コンデンサ素子陽極部
１０２ 金属片
１０３ コンデンサ素子体
１０４ コンデンサ素子陰極部
１０５ 導電性接着剤
１０６ コンデンサ素子積層体
１０７、２０１ 電極基板
１０８ 素子接続用陽極端子
１０９ 素子接続用陰極端子
１１０ 実装電極側の陽極端子
１１１ 実装電極側の陰極端子
１１２ ビア
１１３ａ、１１４ａ 貫通孔
１１３ 陽極フィレット形成部
１１４ 陰極フィレット形成部
１１５、２０２ 外装樹脂
１１６ 切断線
１１７ めっき側面部
１１８ めっき上面部
１１９ 絶縁樹脂
２００ フィレット形成面
３００ 回路基板
４００ はんだ
Claims (3)
- 線状、箔状または板状の弁作用金属からなる陽極体の一方の陽極部と、絶縁樹脂層によって分離された前記陽極体の他方の表面に順次形成された誘電体層、固体電解質層、グラファイト層および銀ペースト層からなる陰極部とを有するコンデンサ素子が積層してなる固体電解積層コンデンサ素子と、一方の面に前記固体電解積層コンデンサ素子の陽極部と陰極部とが電気的に接続される素子接続用電極端子を有し、もう一方の面に回路基板と電気的に接続される実装電極側端子を有し、前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が導通されている電極基板を備え、前記電極基板の前記実装電極側端子の側が露出して外装樹脂により樹脂外装されてなる下面電極型の固体電解積層コンデンサであって、
前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が配置されている前記電極基板の端面には長手方向に凹ませた電極基板切り込み部を有し、
前記電極基板切り込み部の内側の側面にめっきが施され前記素子接続用電極端子と前記実装電極側端子が導通されており、
さらに前記電極基板切り込み部が形成された端面と同じ側の前記外装樹脂の端面に、前記長手方向に前記電極基板切り込み部より内側へ凹ませた外装樹脂切り込み部を有し、
前記電極基板切り込み部と前記外装樹脂切り込み部とにより階段状に形成されている
ことを特徴とする下面電極型の固体電解積層コンデンサ。 - 請求項１に記載の下面電極型の固体電解積層コンデンサをはんだを介して前記回路基板に固着したことを特徴とする下面電極型の固体電解積層コンデンサの実装体。
- 前記電極基板切り込み部のめっきが施された前記側面および前記電極基板の前記素子接続用電極端子のすくなくとも一部がはんだで形成されたフィレットで覆われることを特徴とする請求項２に記載の下面電極型の固体電解積層コンデンサの実装体。
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