JP2006128247A - 表面実装型コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 接続強度が高く実装性に優れた表面実装型の端子を持ち、外形上の寸法精度が高く、電気的特性の長期安定度において高信頼であり、生産性に優れる表面実装型コンデンサ及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】 両端に陽極体端部１１を有し中央部に陰極部１２を有する板状のコンデンサ素子を積層してなるコンデンサ素子積層体と、陽極体端部１１に帯状板１４を介して接続された陽極端子１８と、陰極部１２に接続された陰極端子１９とを備える表面実装型コンデンサであり、陽極端子１８及び陰極端子１９は平板状であり基板実装面となる同一の平面上に形成され、陽極端子１８と陰極端子１９の間隙を埋めると共に機械的に連結する底面部を有し基板実装面に対して略直交する側壁を有するモールド樹脂ケース２０が形成され、モールド樹脂ケース２０の内側底面には陽極端子１８及び陰極端子１９の上面が露出して、コンデンサ素子積層体の陽極部及び陰極部に接続されている。
【選択図】 図２
Description
本発明は電源ライン用の表面実装型コンデンサに関し、特にＣＰＵに接続される安定化電源のためのデカップリング回路用として好適な表面実装型コンデンサ及びその製造方法に関する。
伝送線路型素子あるいは伝送線路型ノイズフィルタと呼ばれ、数１００μＦの容量を持ち、１００ＭＨｚの周波数帯域でのＥＳＲ（等価直列抵抗）が５ｍΩ以下であり、さらにＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が１ｐＨ程度の、コンデンサとフィルタの特性を併せ持つ表面実装型コンデンサが開発されている。この素子はＣＰＵに接続される電源ラインのデカップリング回路用として特に適している。また、その単体素子を積層し並列接続して静電容量を高めた素子も開発されている。それらは、高速化・高周波化の進む、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバー、デジタル家電機器、通信機器などの電源ラインにおいて、高性能の表面実装型コンデンサとして動作する。
図１７は従来技術による積層型の表面実装型コンデンサの断面図である。同図は５個のコンデンサ素子を積層した例を示し、各コンデンサ素子では箔状又は板状の弁作用金属の陽極体が拡面化され、その上に誘電体被膜が形成され、さらに固体電解質及び導電性物質の陰極部２０２が形成され、絶縁樹脂２０３によって隔てられた陽極体両端部２０１にはコの字形金属板２０４が超音波溶接され、上下に隣接する他のコンデンサ素子の陽極部と導電性ペースト２０５を介して接続されている。そして最下端のコの字形金属板２０４は陽極端子２０６に導電性ペースト２０５を介して接続されている。
また各コンデンサ素子の陰極部２０２は導電性ペースト２０５を介して上下に隣接する他のコンデンサ素子の陰極部に接続され、最下端の陰極部２０２は、孔あきプリプレグ２０７ａを介して陰極端子２０８に機械的に接続され、その孔に充填された導電性ペースト２０５を介して陰極端子２０８に電気的に接続されている。
さらに、最上端のコンデンサ素子には孔あきプリプレグ２０７ｂを介して遮蔽用金属板２０９が接着され、その孔に充填された導電性ペースト２０５を介して陰極層２０２と遮蔽用金属板２０９は電気的に接続されている。
この様な積層タイプの表面実装型コンデンサの技術は、本出願人に係る特願２００４年６００４４号に記載されている。また単層素子としては、特許文献１に開示された技術がある。
上記の様な従来技術によって、単層又は積層タイプの表面実装型コンデンサが実現されるが、使用用途によっては、さらなる寸法精度の向上と高信頼性が要求される。その例としては、外形寸法、端子寸法及び端子間寸法の高精度化、端子実装面のコプラナリティ（coplanarity;共面性）の向上、端子の接続強度の増強、リフロー半田工程での反りの低減などがある。また、実装時の半田状況の確認用のフィレット形成部なども必要となる。さらには長期使用における陰極部の内部抵抗の安定性向上なども必要である。
また、製造工程においては、従来技術で用いられる陽極部の超音波溶接においては熱膨張による変形が大きく、寸法精度を高めるのが容易ではないこと、接続用のプリプレグあるいは導電性ペーストのはみ出しを防止するのが容易でないこと、各工程においてコンデンサ素子に加えられる応力を低減することが容易ではないこと等の問題点があり、全体として、複雑な製造工程が必要であり、工数の低減と良品率の向上において問題があった。
この状況にあって、本発明の課題は、接続強度が高く実装性に優れた表面実装型の端子を持ち、外形上の寸法精度が高く、電気的特性の長期安定度において高信頼であり、生産性に優れる表面実装型コンデンサ及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の表面実装型コンデンサは、端部に陽極部を有し中央部に陰極部を有する板状のコンデンサ素子又は前記コンデンサ素子を積層してなるコンデンサ素子積層体と、前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陰極部に接続された陰極端子とを備える表面実装型コンデンサにおいて、前記陽極端子及び陰極端子は平板状であり基板実装面となる同一の平面上に形成され、前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めると共に機械的に連結する底面部を有し前記平面に対して略直交する側壁を有するモールド樹脂ケースが形成され、前記モールド樹脂ケースの内側底面には前記陽極端子及び陰極端子の一面が露出して、前記コンデンサ素子の陽極部及び陰極部に接続されるか、前記コンデンサ素子積層体の陽極部及び陰極部に接続されたことを特徴とする。このようにモールド樹脂ケース、陽極端子及び陰極端子を一体化して、端子寸法及び端子間寸法の高精度化、端子実装面のコプラナリティの向上、端子の接続強度の増強を図ると共に、内部に配設したコンデンサ素子又はコンデンサ素子積層体に加えられる応力を緩和する構造を得る。また、このような素子容器又は基台を用いることにより、接続用の導電性ペーストなどが外部にはみ出すことを防止する。さらに、コンデンサ素子の積層数を容易に変更することができ、単層品から多層品まで、モールド樹脂ケースの側壁の高さを変えるだけで対応する。
また、前記モールド樹脂ケースの底面部に食い込んでアンカーとなるように前記陽極端子と陰極端子の対向部には突部が設けられると共に前記突部の先端は前記モールド樹脂ケースの内側に向けて曲げられているとよい。このアンカー構造を用いることによって、堅固な陽極端子及び陰極端子を形成すると共に、コンデンサ素子又はコンデンサ素子積層体にとっては堅固な素子容器又は基台を形成する。
また、前記突部は前記陽極端子と陰極端子の対向部のそれぞれに１個ずつ設けられると共に、前記対向部の略全域に亘るとよい。このように突部の数は１個にするが、モールド樹脂ケースの底面部に食い込むアンカー部分を大きくとる。
また、前記モールド樹脂ケースの側壁に食い込んでアンカーとなるように、前記陽極端子及び陰極端子には前記基板実装面から離れるように曲げられた突起部分が設けられるとよい。このアンカー構造によって、側壁と陽極端子又は陰極端子との結合を強化する。
また、前記モールド樹脂ケースの底面部の前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めた部分の基板実装側には、溝が設けられるとよい。この溝は、半田が溶融するときに発生するペーストの蒸気が基板実装面にたまって、製品本体を押し上げることを抑制すると共に、余剰半田のトラップとして機能する。このとき、溝の断面形状は任意であり、基板実装面に、製品底面の全面が密着するのではなく、開放された空間部が形成されることが本質的に必要である。
また、前記陽極端子及び陰極端子の先端の基板実装側では、めっき面を維持した状態で潰し加工が施され、フィレット形成部が設けられるとよい。このようなフィレット形成部により、めっき面に沿って溶融半田を濡れ上がらせ、半田フィレットを形成させ、半田付けの状況を確認できるようにする。
また、前記モールド樹脂ケースの前記側壁が交わる角部には肉厚を増加させた補強部が設けられるとよい。その補強部により、強固なモールド樹脂ケースを形成し、リフロー半田付けのときの製品底面の反りの低減あるいは製品の機械的強度の向上をもたらす。
また、前記モールド樹脂ケースの内側には、前記コンデンサ素子の陰極部又は前記コンデンサ素子積層体の陰極部を覆うシリコーン樹脂が充填されるとよい。そうすることで、コンデンサ素子に防振効果をもたらすだけでなく、陰極部が酸素と反応して、ＥＳＲが増大することを抑制する。
また、前記コンデンサ素子の陰極部の主面の少なくとも一方は導電性ペーストを介して、他のコンデンサ素子の陰極部の主面に接続されると共に、前記主面と略垂直な側面にも導電性ペーストが塗布され、他のコンデンサ素子の陰極部及び陰極端子に電気的かつ機械的に接続されるとよい。このように、陰極部の主面と側面を取り巻くように導電性ペーストを塗布し、他のコンデンサ素子の陰極部と接続することにより、ＥＳＲを低減する。
また、前記モールド樹脂ケースの内側には前記コンデンサ素子積層体が配設され、積層方向に隣接する２つのコンデンサ素子の陽極体の端部は、銅又は銅合金の帯状板を介して接続されるとよい。このような帯状板を用いることによって、陽極部の接続信頼性を高める。
また、前記陽極体は弁作用金属のアルミニウムを用いてなり、前記陽極体の端部に接続された銅又は銅合金の帯状板にはめっきが施されているとよい。このように、アルミニウムと銅又は銅合金との間にそれらより融点の高いＮｉ，Ｐｄ等のめっき層を介することによって、溶接時の発熱量と元素の相互拡散を制御し、強固な接合を行う。
また、前記基板実装面に最も近いコンデンサ素子での陽極体の端部の基板実装面側に接続された前記帯状板は導電性ペーストにより前記陽極端子と接続されるとよい。この導電性ペーストを用いた接続構造により、接続時にコンデンサ素子に加えられる応力を低減する。
また、前記モールド樹脂ケースの上部を覆う蓋を備えるとよい。この蓋により、コンデンサ素子を外部環境から遮断すると共に堅固な素子容器を得る。
また、前記モールド樹脂ケースの上部及び前記側壁の一部を覆う箱形の外装ケースを備えるとよい。この外装ケースにより、コンデンサ素子を外部環境から遮断すると共に堅固な素子容器を得るだけでなく、製品外観を美的に装う。
また、前記外装ケースの基板実装面側の端部は、基板実装面側を下面としたとき、前記陽極端子及び陰極端子の上面よりも上側に位置するとよい。こうすることで、リフロー半田付け時に熱膨張によって、外装ケースが陽極端子又は陰極端子に接触して、それらを湾曲させ、その結果として、製品本体部が基板実装面から浮き上がることを防止する。
また、前記陽極端子及び陰極端子の先端が前記外装ケースの側面部外形面より内側にあるとよい。こうすることで、その先端部が他の物に突き当たることを防止する。
また、前記外装ケースと前記モールド樹脂ケースは接着剤により接合されるとよい。この接着剤の塗布の具合を加減することにより、適度な固着力を得ると共に適度な力により再び分離できるようにする。
また、前記外装ケースは弾性変形を利用した嵌合により前記モールド樹脂ケースと結合されるとよい。本構造を選択することにより、この結合のための工数を極めて少なくすることができ、また適度な力で再び分離できるようにする。
本発明の表面実装型コンデンサの製造方法は、弁作用金属の板又は箔に拡面化のエッチング層及び誘電体被膜を形成した後、端部を絶縁樹脂により分離して陽極部を設けると共に中央部の誘電体被膜上には固体電解質層及び導電性物質層を形成して陰極部を設けてコンデンサ素子を作製する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子に溶接された前記帯状板及び前記コンデンサ素子の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする。このようにリードフレーム上にインサートモールド法により、上方が開放された箱形のモールド樹脂ケースを形成し、その内側に、コンデンサ素子を収め、高精度かつ大量の生産を行う。
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子に溶接された前記帯状板及び前記コンデンサ素子の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする。このようにリードフレーム上にインサートモールド法により、上方が開放された箱形のモールド樹脂ケースを形成し、その内側に、コンデンサ素子を収め、高精度かつ大量の生産を行う。
また、本発明の表面実装型コンデンサの製造方法は、弁作用金属の板又は箔に拡面化のエッチング層及び誘電体被膜を形成した後、端部を絶縁樹脂により分離して陽極部を設けると共に中央部の誘電体被膜上には固体電解質層及び導電性物質層を形成して陰極部を設けコンデンサ素子を作製する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子積層体の最下部の前記帯状板及び前記コンデンサ素子積層体の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする。このようにリードフレーム上にインサートモールド法により、上方が開放された箱形のモールド樹脂ケースを形成し、その内側に、コンデンサ素子積層体を収め、高精度かつ大量の生産を行う。
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子積層体の最下部の前記帯状板及び前記コンデンサ素子積層体の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする。このようにリードフレーム上にインサートモールド法により、上方が開放された箱形のモールド樹脂ケースを形成し、その内側に、コンデンサ素子積層体を収め、高精度かつ大量の生産を行う。
また、前記帯状板には、めっきを施した銅又は銅合金を用い、前記帯状板を前記陽極部に溶接するとき、前記陽極部の前記エッチング層を除去した後で、抵抗溶接により接続するとよい。このようにエッチング層を除去することで、抵抗溶接時の接合力を高め、良品率の向上を図る。
また、前記帯状板には、めっきを施した銅又は銅合金を用い、前記帯状板を前記陽極部に溶接するとき、前記陽極部の前記エッチング層を除去した後で、レーザ溶接により接続するとよい。このようにレーザ溶接の場合にもエッチング層を除去することで、溶接時の接合力を高め、良品率の向上を図る。
また、前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程では、レーザビーム断面の一部が前記陽極部及び帯状板の端からはみ出すように照射位置を設定して、レーザビームをすべてのコンデンサ素子の陽極部及び帯状板に対し貫通又は通過させ、溶接部が端面に露出するようにレーザ溶接するとよい。このようにレーザ溶接して、コンデンサ素子積層体の陽極部を同時に接合すると共に、レーザ照射による溶融部が貫通孔の内部に閉じこめられることなく、端面に開放された状態にして、良好な溶接痕（溶け込み部）を形成する。
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程では、コンデンサ素子の陰極部の主面間を接続する導電性ペーストと陰極部の側面間を接続する導電性ペーストは同一のものを用い、同時に接続するとよい。このように、同一の導電性ペーストを用いて陰極部を取り巻き、他のコンデンサ素子の陰極部と接続することにより電気抵抗を減少させる。
本発明の表面実装型コンデンサでは、上記のような構造を有するので、外形寸法、端子寸法及び端子間寸法の高精度化、端子実装面のコプラナリティの向上、端子の接続強度の増強、リフロー半田付けのときの反りの低減が容易である。また、実装時の半田状況の確認が容易である。さらには長期使用における陰極部の内部抵抗の安定性向上が可能である。
また本発明の表面実装型コンデンサの製造方法によれば、製造工程が簡略化されているので、良品率が高く、工数を削減した製造が可能になる。
すなわち、本発明によれば、接続強度が高く実装性に優れた表面実装型の端子を持ち、外形上の寸法精度が高く、内部抵抗の長期安定度において信頼性が高く、生産性に優れた表面実装型コンデンサ及びその製造方法を提供することができる。
図１は本発明の実施の形態１の表面実装型コンデンサを示し、図１（ａ）はその全体を示す断面図、図１（ｂ）はそのコンデンサ素子に係る断面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）の矩形板状のコンデンサ素子が５層に積層された形態である。図３はその表面実装型コンデンサの外形を示し、図３（ａ）はその斜視図、図３（ｂ）はその平面図である。その図３（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って、図１の断面が示されている。図３において、３８は陽極端子であり、コンデンサ素子の陽極部に接続され、３９は陰極端子であり、コンデンサ素子の陰極部に接続され、３０はそれらの容器であるモールド樹脂ケースであり、３１はその蓋である。
図１に戻って、１１はコンデンサ素子の陽極体端部、１２はコンデンサ素子の陰極部、１３はその陰極部と陽極部を隔てる絶縁樹脂である。なお、図１（ａ）においては、煩雑さを避けるために、コンデンサ素子の断面を模式的に示した。
図１（ｂ）のように、個々のコンデンサ素子１０の陽極体端部１１には銅又は銅合金の帯状板１４が溶接され、それらが積層され、コンデンサ素子積層体が形成される。このとき、陽極部は抵抗溶接及びレーザ溶接を用いて接続し、陰極部１２は導電性ペースト１７を用いて接続する。そのコンデンサ素子積層体がリードフレームから形成された陽極端子１８及び陰極端子１９を底面部に有する箱形のモールド樹脂ケース２０の内部に配設され、陽極端子１８の上面と、下端の陽極体端部１１に溶接された帯状板１４の下面とが導電性ペースト１７で接続され、下端の陰極部１２と、陰極端子１９とが導電性ペースト１７で接続されている。また、モールド樹脂ケース２０の上部には蓋２１が接着されている。さらに、コンデンサ素子積層体と蓋２１及びモールド樹脂ケース２０との間にはシリコーン樹脂２２が充填されている。
そのモールド樹脂ケース２０の構造と作製方法を説明する。図４は本発明の実施の形態１におけるリードフレームとモールド樹脂ケースを示し、図４（ａ）はリードフレームの平面図を示し、４１は金属部であり、４２は切り欠き部である。また、図４（ｂ）はリードフレーム４０の上に形成したモールド樹脂ケース２０を示す平面図である。このとき、切り欠き部４２の一部を埋めるようにモールド樹脂ケース２０の底面部が形成され、金属部４１の上面の一部はモールド樹脂ケース２０の内側底面部において露出している。この内側にコンデンサ素子積層体を配設し、端子接続を行う。このようなリードフレームとモールド樹脂ケースを用いると、外形寸法、端子寸法、端子間寸法の寸法精度が高く、陽極端子面と陰極端子面間のコプラナリティに優れる表面実装型端子が得られる。
このモールド樹脂ケース２０の作製において、図５に示したリードフレームを用いると、モールド樹脂ケースに強固に固定された陽極端子及び陰極端子が得られる。図５（ａ）はモールド樹脂ケースに食い込んでアンカーとなる突起を２個ずつ備えるリードフレームの平面図であり、図５（ｂ）は幅を最大にした突起を１個ずつ備えるリードフレームの平面図である。同図において、５１は金属部、５２は切り欠き部であり、その切り欠き部５２に突部５０５又は突起部分５０６が形成されている。また、５３は陽極端子形成部であり、５４は陰極端子形成部である。
図６は本実施の形態１に用いるモールド樹脂ケースを示し、図６（ａ）は図１のモールド樹脂ケース２０を詳しく示す断面図であり、図６（ｂ）はそのモールド樹脂ケースにコンデンサ素子積層体を収めた様子を示す断面図である。図６（ａ）において、陽極端子形成部６８にはモールド樹脂ケース底面部６０１及びモールド樹脂ケース側壁部６０２に食い込んでアンカーとなるように上方へ折り曲げられた突起があり、陰極端子形成部６９にもモールド樹脂ケース底面部６０１に食い込んでアンカーとなるように上方へ折り曲げられた突起が設けられている。このようなモールド樹脂ケース内に、コンデンサ素子積層体を収めて、図６（ｂ）のような表面実装型コンデンサが得られる。同図において、６１はコンデンサ素子の陽極体端部、６２は陰極部、６３は陽極部と陰極部を電気的に分離する絶縁樹脂であり、６４は帯状板、６７は導電性ペースト、６０３は蓋、６０４はシリコーン樹脂である。
図７はモールド樹脂ケースの底面部の基板実装側に溝を設けた構造を示し、図７（ａ）は矩形断面の溝を設けたモールド樹脂ケースの底面部を示す断面図であり、図７（ｂ）は半楕円状断面の溝を設けたモールド樹脂ケースを示す断面図である。図７において、７０１はモールド樹脂ケース底面部、７０２はモールド樹脂ケース側壁部、７５０は溝、７８は陽極端子形成部、７９は陰極端子形成部である。このようにモールド樹脂ケース底面部７０１に溝７５０を設けると、実装時のリフロー半田付けにおいて、半田の溶融時に発生するフラックスの蒸気を逃がすことができるだけでなく、その凹部がはみ出した溶融半田をトラップすることができるので、製品の実装姿勢を適正に保ち、はみ出した半田による絶縁不良の発生を防止できる。
図８は陽極及び陰極端子のフィレット形成部を示し、図８（ａ）は端子付近を示す斜視図であり、図８（ｂ）は半田付け後に形成されたフィレットを示す断面図である。図８（ａ）において、８９は端子先端部であり、８１０はフィレット形成部であり、基板側には、Ｓｎ、Ｓｎ合金、Ａｇ、Ａｕなどのめっき面を保ったまま潰し加工による凹部が形成されている。また、８０２はモールド樹脂ケース側壁部である。図８（ｂ）において、８２０は形成された半田フィレットであり、８３０は基板である。このように、再めっきを施すことなく、簡略な工程でフィレット形成部を作製することが可能になった。
次に本実施の形態１の表面実装型コンデンサの製造方法について、コンデンサ素子積層体を作製する工程を中心にして説明する。まず、図１５に全体の概略工程を示す。Ｓ２０１はコンデンサ素子を作製する工程、Ｓ２０２はそのコンデンサ素子を積層して、抵抗溶接とレーザ溶接を用いてコンデンサ素子積層体を作製する工程、Ｓ２０３はリードフレーム上にモールド樹脂ケースをインサートモールド法により作製する工程、Ｓ２０４はコンデンサ素子積層体をモールド樹脂ケースの内側底面に露出したリードフレーム上に導電性ペーストを用いて接続する工程、Ｓ２０５はシリコーン樹脂でコンデンサ素子の陰極部が空気に触れないように覆う工程、そして、Ｓ２０６は上方に開放したモールド樹脂ケースに蓋をする工程である。
始めに、コンデンサ素子の作製については、アルミニウム箔又は板の陽極体をエッチングにより拡面化した後、化成により酸化被膜を形成し、その上に導電性高分子層を形成し、さらにグラファイト層及びＡｇペースト層を形成し陰極部とし、陽極体の両端部には絶縁樹脂を介して陽極部を形成するが、この工程は公知の技術によってなされる。
次に、図１１及び図１２に基づいて、陽極部及び陰極部の接続構造を説明する。図１１は陰極部の側面及び主面を導電性ペーストで接続したコンデンサ素子積層体を示し、図１１（ａ）はそのコンデンサ素子積層体の斜視図、図１１（ｂ）はそのコンデンサ素子積層体のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また、図１２は陽極部の積層構造を示し、図１２（ａ）は帯状板を接続したコンデンサ素子を示す斜視図、図１２（ｂ）は陽極部を溶接したコンデンサ素子積層体の斜視図、図１２（ｃ）はコンデンサ素子積層体をモールド樹脂ケース内に収めた状態を示す内部透視図である。
図１２（ａ）のように、作製したコンデンサ素子の陽極体端部１１（陽極部）には、エッチング層を除去した後、抵抗溶接又はレーザ溶接によって、銅又は銅合金の帯状板１４を溶接する。次に、図１１のように、５個のコンデンサ素子１１０の陰極部に導電性ペースト１７を塗布して、積層を行う。このとき、導電性ペースト１７はコンデンサ素子１１０の陰極部の主面間を接続するだけでなく、その側面部にも帯状に形成され、図１１（ｂ）のように、コンデンサ素子１１０の陰極部を取り巻くように塗布されている。このような陰極部の電気的接続により、ＥＳＲを低減できる。
図１１の状態では、陽極部は押し付けられて、仮止めされている。この陽極部（陽極体端部１１）の端面からレーザビームの一部がはみ出すような位置にレーザ照射を行い、すべての陽極部と帯状板１４を同時に溶接する。このとき、端面をなめるように図１２（ｂ）の溶接痕１２０が形成される。こうすることで、溶融部が貫通孔の中に、閉じこめられることがないので、良好な溶け込みが行われる。このコンデンサ素子積層体の陽極部及び陰極部をモールド樹脂ケース２０内の陽極端子１８及び陰極端子１９に接続する工程はすでに説明したとおりである。こうして、図１２（ｃ）のような表面実装型コンデンサが得られる。
次に本発明の実施の形態２の表面実装型コンデンサについて説明する。図２は本実施の形態２の表面実装型コンデンサを示す正断面図である。同図のように、本実施の形態２の表面実装型コンデンサは、実施の形態１と比較して、蓋２１（図１参照）に換えて、箱形の外装ケース２３を用いた点が大きく異なり、他は同様であるので、まずこの点から説明する。
図９は本実施の形態２のモールド樹脂ケース及び外装ケースを示し、図９（ａ）は外装ケースを示す斜視図、図９（ｂ）はモールド樹脂ケースと端子を示す斜視図、図９（ｃ）は表面実装型コンデンサの平断面図である。図９（ｂ）のモールド樹脂ケース２０に対して箱形の外装ケース２３が上側から被さってケースが完成する。また、図１３は外装ケースとその接続状況を示し、図１３（ａ）は表面実装型コンデンサの内部透視図、図１３（ｂ）はその側面図である。同図のように外装ケース２３の下端は陽極端子１８及び陰極端子１９の上面よりも高い位置にある。こうすることによって、リフロー半田付けのとき、熱膨張により、外装ケース２３の下端が陽極端子又は陰極端子に接触して、湾曲させ、その結果、製品本体が浮き上がることを防止した。また、陽極端子１８及び陰極端子１９の先端部に、めっき面を維持したまま下側から潰し加工を行ないフィレット形成面を設けた点は実施の形態１と同様である。
以下、実施の形態１と共用できる構造について説明する。図１０はケース内面とコンデンサ素子の陰極部の間隙に充填したシリコーン樹脂を示し、図１０（ａ）は表面実装型コンデンサの内部透視図、図１０（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った断面図である。シリコーン樹脂２２は最上部の陰極部１２と外装ケース２３の間を主として、陰極部１２を覆うように充填する。また、図９（ｃ）のように、モールド樹脂ケース２０の側壁部との間にも充填する。
シリコーン樹脂を充填した場合と、充填しない場合について、ＥＳＲの高温環境での変化の一例を図１６に示す。図１６（ａ）はシリコーン樹脂を充填した場合であり、図１６（ｂ）はシリコーン樹脂を充填しない場合である。同図には、初期状態、リフロー後、１２５℃−２．５Ｖの環境条件で５００時間後の１００ｋＨｚにおけるＥＳＲの変化の様子をサンプル数１０個について示した。同図から分かるように、５００時間後において、シリコーン樹脂を充填した場合には、初期値の３倍程度であるのに対し、シリコーン樹脂を充填しない場合には初期値の３〜６倍の間にばらついている。また、図示は省略するが、tanδについても、シリコーン樹脂を充填すると、１２５℃−２．５Ｖの環境条件で、５００時間経過後では、シリコーン樹脂を充填しない場合の１／２程度の値が得られている。このようにシリコーン樹脂を充填することで、陰極部と酸素の反応を抑止することが可能になり、ＥＳＲの増加を抑制し、またコンデンサ素子に対する防振効果が得られる。
図９（ｃ）及び図１０（ｂ）において示したように、モールド樹脂ケース２０の内部の四隅には三角柱状の補強部９６０が設けられ、肉厚を増加させ、モールド樹脂ケースの全体を堅固なものとしている。なお、この補強部の形状は特に限定されず、Ｒを持った形状など肉厚を増加させる形状であれば特に限定しない。このような補強部を設けると、ケース全体が堅固になり、反りも低減できる。
このような本実施の形態２の表面実装型コンデンサにおいては、典型的な特性値として、静電容量は１０００μＦ、ＥＳＲ（１００ｋＨｚ）は０．８ｍΩ、リークカレントは５０μＡ（２．５Ｖ印加／５分後測定）が得られた。
また、端子の位置精度の例として、本実施の形態２の表面実装型コンデンサでは、陽極端子の位置決め精度を±０．０５ｍｍにすることができ、その位置ばらつきを、コンデンサ素子の陽極部間の接続に超音波溶接を用いる従来技術の場合のと比較して１／１０近くまで改善できた。
引き続き本発明の実施の形態３の表面実装型コンデンサについて説明する。図１４は本実施の形態３の表面実装型コンデンサを示し、図１４（ａ）はモールド樹脂ケースを示す断面図、図１４（ｂ）は表面実装型コンデンサの正断面図である。本実施の形態３は、図１４（ａ）のように、実施の形態２のモールド樹脂ケースと比較して、モールド樹脂ケース側壁部６０２の高さが異なるだけである。コンデンサ素子の作製及び帯状板６４と陽極体端部６１の溶接も他の実施の形態と共通である。また、陰極部６２と陰極端子形成部６９を導電性ペースト６７で接続し、帯状体６４と陽極端子形成部６８を導電性ペースト６７で接続することも、他の実施の形態と共通であるが、この接続には、エポキシ系などの導電性接着剤を用いることも可能である。なお、シリコーン樹脂６０４は陰極部６２の上面及び側面を取り囲むように外装ケース６０５またはモールド樹脂ケースとの隙間に充填した。
この実施の形態３のように、単層の場合でも、他の実施の形態のように多層の場合でも、コンデンサ素子積層体の作製工程と、モールド樹脂ケースの高さ及び外装ケースの高さが異なる以外は共通の工程を用いることができ、生産性に優れる表面実装型コンデンサの容量系列が得られる。
以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限られるものではなく、本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、なし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
１０，１１０，９７０ コンデンサ素子
１１，６１ 陽極体端部
１２，６２ 陰極部
１３，６３ 絶縁樹脂
１４，６４ 帯状板
１７，６７ 導電性ペースト
１８，３８ 陽極端子
１９，３９ 陰極端子
２０，３０ モールド樹脂ケース
２１，３１ 蓋
２２，６０４ シリコーン樹脂
２３，６０５ 外装ケース
４０ リードフレーム
４１，５１ 金属部
４２，５２ 切り欠き部
５３，６８，７８ 陽極端子形成部
５４，６９、７９ 陰極端子形成部
８９ 端子先端部
１２０ 溶接痕
５０５ 突部
５０６ 突起部分
６０１，７０１ モールド樹脂ケース底面部
６０２，７０２，８０２ モールド樹脂ケース側壁部
７５０ 溝
８１０ フィレット形成部
８２０ 半田フィレット
８３０ 基板
９６０ 補強部
１１，６１ 陽極体端部
１２，６２ 陰極部
１３，６３ 絶縁樹脂
１４，６４ 帯状板
１７，６７ 導電性ペースト
１８，３８ 陽極端子
１９，３９ 陰極端子
２０，３０ モールド樹脂ケース
２１，３１ 蓋
２２，６０４ シリコーン樹脂
２３，６０５ 外装ケース
４０ リードフレーム
４１，５１ 金属部
４２，５２ 切り欠き部
５３，６８，７８ 陽極端子形成部
５４，６９、７９ 陰極端子形成部
８９ 端子先端部
１２０ 溶接痕
５０５ 突部
５０６ 突起部分
６０１，７０１ モールド樹脂ケース底面部
６０２，７０２，８０２ モールド樹脂ケース側壁部
７５０ 溝
８１０ フィレット形成部
８２０ 半田フィレット
８３０ 基板
９６０ 補強部
Claims (24)
- 端部に陽極部を有し中央部に陰極部を有する板状のコンデンサ素子又は前記コンデンサ素子を積層してなるコンデンサ素子積層体と、前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陰極部に接続された陰極端子とを備える表面実装型コンデンサにおいて、前記陽極端子及び陰極端子は平板状であり基板実装面となる同一の平面上に形成され、前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めると共に機械的に連結する底面部を有し前記平面に対して略直交する側壁を有するモールド樹脂ケースが形成され、前記モールド樹脂ケースの内側底面には前記陽極端子及び陰極端子の一面が露出して、前記コンデンサ素子の陽極部及び陰極部に接続されるか、前記コンデンサ素子積層体の陽極部及び陰極部に接続されたことを特徴とする表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの底面部に食い込んでアンカーとなるように前記陽極端子と陰極端子の対向部には突部が設けられると共に前記突部の先端は前記モールド樹脂ケースの内側に向けて曲げられたことを特徴とする、請求項１記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記突部は前記陽極端子と陰極端子の対向部のそれぞれに１個ずつ設けられると共に、前記対向部の略全域に設けられたことを特徴とする、請求項２記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの側壁に食い込んでアンカーとなるように、前記陽極端子及び陰極端子には前記基板実装面から離れるように曲げられた突起部分が設けられたことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの底面部の前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めた部分の基板実装側には、溝が設けられたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記陽極端子及び陰極端子の先端には、めっき面を維持した状態で潰し加工が施され、フィレット形成部が設けられたことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの前記側壁が交わる角部には肉厚を増加させた補強部が設けられたことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの内側では、前記コンデンサ素子の陰極部又は前記コンデンサ素子積層体の陰極部を覆うシリコーン樹脂が充填されたことを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記コンデンサ素子の陰極部の主面の少なくとも一方は導電性ペーストを介して、他のコンデンサ素子の陰極部の主面に接続されると共に、前記主面と略垂直な側面にも導電性ペーストが塗布され、他のコンデンサ素子の陰極部及び前記陰極端子に電気的かつ機械的に接続されたことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの内側には前記コンデンサ素子積層体が配設され、積層方向に隣接する２つのコンデンサ素子の陽極体の端部は、銅又は銅合金の帯状板を介して接続されたことを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記陽極体は弁作用金属のアルミニウムを用いてなり、前記陽極体の端部に接続された前記帯状板にはＮｉめっきが施されたことを特徴とする、請求項１０記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記基板実装面に最も近いコンデンサ素子での陽極体の端部の基板実装面側に接続された前記帯状板は導電性ペーストにより前記陽極端子と接続されたことを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの上部を覆う蓋を備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記モールド樹脂ケースの上部及び前記側壁の一部を覆う箱形の外装ケースを備えることを特徴とする、請求項１から１２のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記外装ケースの基板実装面側の端部は、前記陽極端子及び陰極端子の上面よりも上側に位置することを特徴とする、請求項１４記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記陽極端子及び陰極端子の先端が前記外装ケースの側面部外形面より内側にあることを特徴とする、請求項１５記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記外装ケースと前記モールド樹脂ケースは接着剤により接合されたことを特徴とする、請求項１４から１６のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 前記外装ケースは弾性変形を利用した嵌合により前記モールド樹脂ケースと結合されたことを特徴とする、請求項１４から１６のいずれかに記載の表面実装型コンデンサ。
- 弁作用金属の板又は箔に拡面化のエッチング層及び誘電体被膜を形成した後、端部を絶縁樹脂により分離して陽極部を設けると共に中央部の誘電体被膜上には固体電解質層及び導電性物質層を形成して陰極部を設けてコンデンサ素子を作製する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子に溶接された前記帯状板及び前記コンデンサ素子の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする、表面実装型コンデンサの製造方法。 - 弁作用金属の板又は箔に拡面化のエッチング層及び誘電体被膜を形成した後、端部を絶縁樹脂により分離して陽極部を設けると共に中央部の誘電体被膜上には固体電解質層及び導電性物質層を形成して陰極部を設けコンデンサ素子を作製する工程と、
前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程と、
陽極端子形成部と陰極端子形成部が形成されたリードフレーム上にインサートモールド法により底面部と側壁部を有するモールド樹脂ケースを成形し、前記モールド樹脂ケースの内側底面に前記リードフレームの上面を露出させる工程と、
前記コンデンサ素子積層体の最下部の前記帯状板及び前記コンデンサ素子積層体の陰極部を前記モールド樹脂ケース内の前記リードフレームに接続する工程と、
前記モールド樹脂ケースの少なくとも上側を覆う蓋又は外装ケースを前記モールド樹脂ケースに接続する工程とを含むこと特徴とする、表面実装型コンデンサの製造方法。 - 前記帯状板には、めっきを施した銅又は銅合金を用い、前記帯状板を前記陽極部に溶接するとき、前記陽極部の前記エッチング層を除去した後に、抵抗溶接により接続することを特徴とする、請求項１９又は２０記載の表面実装型コンデンサの製造方法。
- 前記帯状板には、めっきを施した銅又は銅合金を用い、前記帯状板を前記陽極部に溶接するとき、前記陽極部の前記エッチング層を除去した後に、レーザ溶接により接続することを特徴とする、請求項１９又は２０記載の表面実装型コンデンサの製造方法。
- 前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程では、レーザビーム断面の一部が前記陽極部及び帯状板の端からはみ出すように照射位置を設定して、レーザビームをすべてのコンデンサ素子の陽極部及び帯状板に対し貫通又は通過させ、溶接部が端面に露出するようにレーザ溶接することを特徴とする、請求項２０から２２のいずれかに記載の表面実装型コンデンサの製造方法。
- 前記コンデンサ素子の陽極部に接続用の帯状板を溶接した後で積層を行いコンデンサ素子積層体を形成する工程では、コンデンサ素子の陰極部の主面間を接続する導電性ペーストと陰極部の側面間を接続する導電性ペーストには同一のものを用い、同時に接続することを特徴とする、請求項２０記載の表面実装型コンデンサの製造方法。
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