JP2005093819A - チップ型コンデンサ及びそのリードフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成によりコンデンサ素子の陽極と陽極リードフレームとの接続が確実に行えると共に、安定な状態で面実装が行えるチップ型コンデンサ及びそのリードフレームを提供する。
【解決手段】 片端の中心部から突出する陽極リード線３及び外表面の少なくとも一部に陰極層４が形成されているコンデンサ素子１は、陰極リードフレーム３１に搭載される。陰極層４には陰極リードフレーム３１が接続される。陽極リード線３は、面実装部３２ａと、これの側面に平行にして連結された立上部３２ｂとを備え、立上部３２ｂは根元部で垂直に立ち上げた後、陽極リード線３に直交する状態で面実装部３２ａ上に配置されるように、根元部以外の部分が曲げ加工される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チップ型コンデンサ及びそのリードフレームに関し、特に、陽極リード線と陽極リードフレームとの接続が簡単な構成により確実に行えると共に、安定な状態で面実装が行えるようにしたチップ型コンデンサ及びそのリードフレームに関する。

携帯電話機、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ（ノート型パソコン）の各種電子機器は、小型軽量化のために電子回路に用いる電子部品の全ての種類について、小型軽量化及び量産化の要求に対応した製品化が望まれている。電子部品の中でも電解コンデンサは大きなスペースを占めるため、上記したような電子機器ではチップ型固体電解コンデンサが用いられている。チップ型固体電解コンデンサの代表例には、小型で大容量が得られ、良好な温度特性と周波数特性を有し、更に半永久的な寿命を備える等の特徴を持つチップ型固体タンタルコンデンサがあげられる。

一般に、チップ型固体タンタルコンデンサは、コンデンサ素子と樹脂外装、及び外部電極を備えて構成されている。コンデンサ素子は、陽極にタンタル粉末の多孔質焼結体、誘電体に五酸化タンタル（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）被膜、陰極に二酸化マンガン（ＭｎＯ₂ ）を用いて構成されている。陽極及び陰極に表面実装用のリードを接続した状態で、コンデンサ素子はモールド樹脂（外装樹脂）で封止される。

図５は、従来のチップ型コンデンサの構成を示す。このチップ型コンデンサ１００は、円柱又は角柱状のコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１の片端面に設けられた絶縁板２と、この絶縁板２の中心から突出する陽極リード線３と、コンデンサ素子１の外表面に設けられている陰極としての陰極層４と、この陰極層４に接続される陰極リードフレーム５と、陽極リードフレーム６と、この陽極リードフレーム６と陽極リード線３とを接続する接続補助部材７と、陽極リードフレーム６の上面のコンデンサ素子１の近傍に設けられた絶縁層８と、前記各部材を内蔵し且つ前記２つのリードフレームの底面が露出した状態に封止する外装樹脂９とを備えて構成されている。接続補助部材７はボール状や円柱状を成し、その材料には、例えば４２アロイ材が用いられる。陰極リードフレーム５及び陽極リードフレーム６の露出面（下面）は、プリント基板１０のパターン面に半田１１によって接続される。また、陰極層４と陰極リードフレーム５は、半田１２（又は、導電性接着剤）により接続されている。

図５の様に構成されたチップ型コンデンサ１００は、コンデンサ素子１、絶縁板２、陽極リード線３、及び陰極層４が外装樹脂９によって封止されているので、他の電子部品や筐体の導電部に接触する部分がなく、接触事故を防止できると共に美観も向上できる。そして、陰極リードフレーム５及び陽極リードフレーム６により面実装が行えるため、高密度実装及び量産化が可能になる。

しかし、図５のチップ型コンデンサ１００では、陽極リード線３と陽極リードフレーム６との高さを合わせるために接続補助部材７を用い、この接続補助部材７の固定及び接続には溶接を用いている。このため、陽極リード線３と接続補助部材７を接続する溶接と、接続補助部材７と陽極リードフレーム６と接続する溶接が必要であり、溶接工程が２回必要となり、生産性（又は量産性）が悪い。

この問題を解決するものとして、陽極リード線の直下の陽極リードフレームをＸ字形に引き立てて交差部を陽極リード線の下面に接触させて溶接による接続を行う構成（例えば、特許文献１参照。）、陽極リードフレームをＬ字形やＶ字形に曲げ、その先端部を陽極リード線に溶接により接続する構成（例えば、（例えば、特許文献２及び３参照。）が提案されている。
特開２００２−２９９１６５号公報（図１、図２参照） 特開２００２−４３１７５号公報（図１、図２参照） 特開２００３−１００５５５号公報（図１、図２参照）

しかし、従来のチップ型コンデンサによると、特許文献１の構成では、引き立て部の交差部と陽極リード線の高さが一致しない場合、コンデンサ素子の陽極側が浮き上がったり、交差部が低すぎた場合には陽極リードフレームと陽極リード線を接続できなくなるため、歩留りに影響が現れ易くなる。

更に、特許文献２の構成では、陽極リードフレームと陰極リードフレームの双方に複雑な形状の曲げ加工が必要であり、陰極リードフレームの接続部がコンデンサ素子の上面になるため、工程が複雑化すると共に樹脂パッケージが大型化する。

また、特許文献３の構成では、陽極リードフレームが陰極リードフレームに比べて露出面積が大きく、面実装を行ったとき、陽極リードフレームの方に半田が多く吸着されることになり、チップ型コンデンサが傾いた不安定な状態で実装されやすくなる。この傾向は、微細化が進ほど顕著になる。したがって、陰極リードフレームと陽極リードフレームは、同サイズであることが望ましい。

更に、従来のチップ型コンデンサは、いずれも陽極リード線と陽極リードフレームの接続には溶接が１回は必須であり、その為の設備及び工程が必要になるので、製造時間及びコストを低減できない。また、溶接により熱変形が生じる恐れもある。

したがって、本発明の目的は、簡単な構成によりコンデンサ素子の陽極と陽極リードフレームとの接続が確実に行えると共に、安定な状態で面実装が行えるチップ型コンデンサ及びそのリードフレームを提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、側面の１つから陽極リード線が突出しているコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を搭載した状態で前記陰極に接続される陰極リードフレームと、前記陽極リード線に接続される陽極リードフレームと、前記陰極リードフレーム及び前記陽極リードフレームの実装面を同一平面にし、かつ前記実装面、前記陰極リードフレーム及び前記陽極リードフレームの前記外側端面を露出した状態にして前記コンデンサ素子の周囲を樹脂封止する外装樹脂とを備え、前記陽極リードフレームは、前記実装面を形成する面実装部と、前記外装樹脂の外表面から露出しないようにして前記面実装部より垂直方向に曲げ加工されると共に、その先端部が前記陽極リード線に接続される立上部とを有することを特徴とするチップ型コンデンサを提供する。

この構成によれば、陽極リードフレームの立上部が面実装部に対して垂直方向に曲げ加工され、その先端部が陽極リード線に接続されることにより、接続補助部材が不要にした簡単な構成により確実に陽極側の接続が行えると共に、内部容積の有効利用が可能になる。

本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、側面の１つから陽極リード線が突出しているコンデンサ素子が搭載されると共に、前記陽極リード線に接続される陽極リードフレームと、前記陰極に接続される陰極リードフレームとを備えたチップ型コンデンサ用リードフレームにおいて、前記陽極リードフレームは、実装面となる面実装部と、一辺が前記面実装部に連結されると共に他の辺が外枠部に対してスリットにより分離され、前記面実装部に対して垂直方向に曲げ加工した際、その先端部が前記陽極リード線に接続される長さを有する立上部とを備えることを特徴とするチップ型コンデンサ用リードフレームを提供する。

この構成によれば、陽極リードフレームが、実装面となる面実装部と、この面実装部に一体化された立上部とを備え、前記面実装部に対して立上部を垂直方向に曲げたとき、その先端部が陽極リード線に接続される長さを有していることにより、接続補助部材が不要にした簡単な構成により確実に陽極側の接続が行えると共に、チップ型コンデンサの内部容積の有効利用が可能になる。

本発明のチップ型コンデンサ及びそのリードフレームによれば、陽極リードフレームが面実装部と、この面実装部に一体化され、かつ垂直方向に曲げ加工が施される立上部とを備えることにより、接続補助部材が不要にした簡単な構成により確実に陽極側の接続が行えると共に、チップ型コンデンサの内部容積の有効利用が可能になることで、従来の外径サイズのままコンデンサの容量増加が可能になる。更に、溶接回数の低減が可能になることで、溶接に伴う熱変形を低減できる。また、立上部と陽極リード線との接続に圧接接続を採用した場合、溶接も不要になる。

図１は本発明の実施の形態に係るチップ型コンデンサを示す。チップ型コンデンサ２０は、円柱又は角柱状のコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１の片端面に設けられた絶縁板２と、この絶縁板２の中心から突出する陽極リード線３と、コンデンサ素子１の外表面に設けられている陰極としての陰極層４と、この陰極層４に接続される陽極用電極としての陰極リードフレーム３１と、陽極リード線３に接続される陽極用電極としての陽極リードフレーム３２と、この陽極リードフレーム３２と、前記各部材を内蔵し且つ前記２つのリードフレームの底面が露出した状態に封止する外装樹脂９とを備えて構成されている。外装樹脂９には、例えば、エポキシ樹脂が用いられる。

外装樹脂９を施した後、陰極リードフレーム３１及び陽極リードフレーム３２の外枠部は、外装樹脂９の側面に沿って切断される。この状態を示したのが図１の（ｂ），（ｃ）である。陰極リードフレーム３１及び陽極リードフレーム３２の実装面（下面）は、電子機器等のプリント基板１０の回路パターン面に半田１１（又は、導電性接着剤）によって接続される。外装樹脂９を設けた後に外枠部を切断することにより、陰極リードフレーム３１及び陽極リードフレーム３２の位置がずれたり、外枠部の切断位置と外装樹脂９の側面とに位置ずれが生じるのを防止できる。

陽極リードフレーム３２は、同じ板厚による面実装部３２ａと立上部（折曲部）３２ｂを備えて構成される。立上部３２ｂは、面実装部３２ａに対して直角（垂直）に折り曲げられ、その先端部は陽極リード線３に接続される。先端部と陽極リード線３の接続は、従来通りの溶接でもよいし、溶接無しの圧接接続であってもよい。この溶接無しの接続について図を示して説明する。

図２は、陽極リード線３を立上部３２ｂに無溶接により接続する工程を示す。図２の（ａ）に示すように、立上部３２ｂは、陽極リード線３の直径に比べてやや小さい内径を有する穴３２ｃと、この穴３２ｃに垂直に連通する切り込み部３２ｄとを有している。切り込み部３２ｄの幅は、穴３２ｃの内径より小さいが陽極リード線３を穴３２ｃへ通過させうる寸法に設定する。

図２の（ａ）に示すように、コンデンサ素子１を水平に保持したまま、陽極リード線３を切り込み部３２ｄに嵌入させる。この状態のままコンデンサ素子１を押し下げると、図２の（ｂ）に示すように、陽極リード線３は穴３２ｃに嵌入する。穴３２ｃの内径は陽極リード線３の外径より小さいため、穴３２ｃの内周面は陽極リード線３に圧接し、電気的及び機械的に接続される。このように、立上部３２ｂによって、陽極リード線３は位置決め固定され、陽極リード線３の抜け出しが防止されると同時に電気的接続が行われる。

これにより、接続のための溶接を不要にすることができる。また、図５の構成に比べて明らかなように、接続補助部材が不要になるため、その設置幅分だけコンデンサ素子１の長さを延ばすことが可能になり、外装樹脂９の外径寸法を従来と同じにしなからコンデンサの容量を上げることが可能になる。

図３は、陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２が一体化されたチップ型コンデンサ用リードフレーム３０（以下、リードフレーム３０という。）の構成を示す。図３では、図２に示した穴３２ｃ及び切り込み部３２ｄは設けていないが、設けることが可能であることは言うまでもない。

図３にはコンデンサ１個分の陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２を示しているが、実際のリードフレームには複数のコンデンサ分が形成されている。リードフレーム３０は、銅箔等による陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２が不図示の樹脂フィルム上に貼着され、陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２が分離状態になるのを防止している。

リードフレーム３０の両側には、帯状の外枠部３３ａ，３３ｂが設けられている。外枠部３３ａには陽極リードフレーム３２が連結されており、外枠部３３ａの近傍に“コ”の字形のスリット３４が設けられており、このスリット３４によって内側に立上部３２ｂが形成される。また、外枠部３３ｂには陰極リードフレーム３１が連結されており、外枠部３３ｂの近傍には角形の開口３５が設けられている。この開口３５は、スリット３４の幅に等しく、これにより、外装樹脂９で樹脂封止後にパッケージ側面から露出するリードフレームの露出面積が、陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２とで等しくすることができ、一方のリードフレームにのみ半田が多く吸着されるのを防止することが可能になる。

開口３５は、陰極リードフレーム３１と陽極リードフレーム３２を外装樹脂９で樹脂封止（モールド）したあと、外部から見えるリードフレーム３１，３２の端部形状が同一の形状及び面積にすることができる。陽極リードフレーム３２及び陰極リードフレーム３１と外枠部３３ａ，３３ｂとの切断部（図の点線位置）に沿って、リードフレームの下部には切欠部３６ａ，３６ｂが設けられており、切断の際に生じるバリを収容できるようにしている。

リードフレーム３０は、立上部３２ｂを図３の（ａ）の状態から同図（ｂ）のように垂直に立ち上げる（曲げる）ことにより形成される。立上部３２ｂを形成した後、最終的には、図３の（ａ）の点線位置から、外枠部３３ａ，３３ｂが陰極リードフレーム３１及び陽極リードフレーム３２より切断分離される。また、チップ型コンデンサの完成後には、図示を省略した樹脂フィルムが陰極リードフレーム３１及び陽極リードフレーム３２から剥がされる。

図４は、立上部３２ｂの立ち上げ処理及び不要部の除去処理を示す。ここでは、図示を簡略化するため、外枠部３３ａ，３３ｂ、及び開口３５の図示を省略している。図４の（ａ）は図３の（ａ）の状態に相当する。この状態から、図３の（ｂ）に示すように、外枠部３３ａから立上部３２ｂを垂直に曲げ加工し、図４（ｂ）に示すように、立上部３２ｂを立設させる。ついで、図３の（ａ）に示した点線位置から外枠部３３ａ，３３ｂを切断除去する。

以上説明した通り、上記実施の形態によれば、実装面となる面実装部３２ａと、この面実装部３２ａに一体化された立上部３２ｂとを備える陽極リードフレーム３２とし、立上部３２ｂを面実装部３２ａに対して垂直方向に曲げたとき、その先端部が陽極リード線３に接続される長さを有する構成としたことにより、従来構成で必要とした接続補助部材が不要になるため、簡単な構成により確実に陽極側の接続が行えるようになると共に、溶接回数を１回のみにし、或いは、図２に示した様に溶接を不要にすることができる。また、接続補助部材が不要になることで、チップ型コンデンサ２０の内部容積の有効利用が可能になる。

更に、図１の（ａ），（ｂ）に示すように、外装樹脂９の側面より露出する陽極リードフレーム３２と陰極リードフレーム３１の露出面積を等しくしたことにより、陽極リードフレーム３２にのみ半田が多く吸着されるのを防止することができる。

上記実施の形態においては、陽極リードフレーム３２の立上部３２ｂが角形であるとしたが、この形状に限定されるものではなく、半円形、三角形等であってもよい。

本発明の実施の形態に係るチップ型コンデンサを示し、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 図１の陽極リード線を立上部に無溶接により接続する工程を示す工程図である。 図１の陰極リードフレームと陽極リードフレームが一体化されたチップ型コンデンサ用リードフレームの構成を示し、（ａ）は曲げ加工前の状態を示す平面図、（ｂ）は曲げ加工後の状態を示す正面図である。 図３の立上部の立ち上げ処理及び不要部の除去処理を示す工程図である。 従来のチップ型コンデンサの構成を示す正面断面図である。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 絶縁板
３ 陽極リード線
４ 陰極層
５ 陰極リードフレーム
６ 陽極リードフレーム
７ 接続補助部材
８ 絶縁層
９ 外装樹脂
１０ プリント基板
１１ 半田
１２ 半田
２０ チップ型コンデンサ
３０ チップ型コンデンサ用リードフレーム
３１ 陰極リードフレーム
３２ 陽極リードフレーム
３２ａ 面実装部
３２ｂ 立上部
３２ｃ 穴
３２ｄ 切り込み部
３３ａ，３３ｂ 外枠部
３４ スリット
３５ 開口
３６ａ，３６ｂ 切欠部
１００ チップ型コンデンサ

Claims (7)

1. 側面の１つから陽極リード線が突出しているコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を搭載した状態で前記陰極に接続される陰極リードフレームと、前記陽極リード線に接続される陽極リードフレームと、前記陰極リードフレーム及び前記陽極リードフレームの実装面を同一平面にし、かつ前記実装面、前記陰極リードフレーム及び前記陽極リードフレームの前記外側端面を露出した状態にして前記コンデンサ素子の周囲を樹脂封止する外装樹脂とを備え、
   前記陽極リードフレームは、前記実装面を形成する面実装部と、
   前記外装樹脂の外表面から露出しないようにして前記面実装部より垂直方向に曲げ加工されると共に、その先端部が前記陽極リード線に接続される立上部とを有することを特徴とするチップ型コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子は、固体タンタルコンデンサを構成していることを特徴とする請求項１記載のチップ型コンデンサ。
3. 前記立上部は、前記陽極リード線が嵌入される切り込み部と、前記切り込み部に連通すると共に前記陽極リード線の直径以下の内径の穴を有し、
   前記陽極リード線は、前記切り込み部を通して前記穴に嵌入されていることを特徴とする請求項１記載のチップ型コンデンサ。
4. 前記外装樹脂から露出した前記外側端面は、その露出面積が前記陰極リードフレームと前記陽極リードフレームとで等しいことを特徴とする請求項１記載のチップ型コンデンサ。
5. 側面の１つから陽極リード線が突出しているコンデンサ素子が搭載されると共に、前記陽極リード線に接続される陽極リードフレームと、前記陰極に接続される陰極リードフレームとを備えたチップ型コンデンサ用リードフレームにおいて、
   前記陽極リードフレームは、実装面となる面実装部と、一辺が前記面実装部に連結されると共に他の辺が外枠部に対してスリットにより分離され、前記面実装部に対して垂直方向に曲げ加工した際、その先端部が前記陽極リード線に接続される長さを有する立上部とを備えることを特徴とするチップ型コンデンサ用リードフレーム。
6. 前記立上部は、前記陽極リード線が嵌入される切り込み部と、前記切り込み部に連通すると共に前記陽極リード線の直径以下の内径の穴とが、前記先端部に形成されていることを特徴とする請求項５記載のチップ型コンデンサ用リードフレーム。
7. 前記陰極リードフレームは、前記スリットの幅相当の幅を有する開口が、前記外枠部の切断位置に設けられていることを特徴とする請求項５記載のチップ型コンデンサ用リードフレーム。
   
   

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