JP2007234749A - チップ状固体電解コンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度実装が可能で、製品個片化後に露出した電極部材表面にメッキを施さなくても実装時不良を防ぐ、チップ状固体電解コンデンサの製造方法を提供する。
【解決手段】一方側および他方側に切り分けられ得る電極部材４をマトリクス状に複数配置した電極基板８を準備し、電極部材４の切り分け予定線上に、所定幅の凹部１４をダイシング加工により形成し、電極部材４の凹部１４側の面をメッキ処理し、コンデンサ素子２を隣り合う電極部材４間に跨るように配置すると共に電極部材４の一方側および他方側に接続して搭載し、コンデンサ素子２を外装樹脂１０にて一括封止し、一括封止されたものから、凹部１４の所定幅よりも小さい切断幅により、コンデンサ素子２ならびにこれに接続された電極部材４の一方側および他方側をそれぞれ切り分けて所定形状に個片化することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサの製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化や薄型化に伴って、部品の高密度実装が求められている。そのため、固体電解コンデンサにおいては表面実装が必要となっており、コンデンサの陽極および陰極が製品の下面に位置する、いわゆる下面電極タイプの固体電解コンデンサが多用されている。

従来の下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサ１３’は、図１０に示すように、陽極導出リード２ａが突出して設けられた弁作用金属からなる陽極体２ｂの表面に酸化皮膜層（不図示）、固体電解質層（不図示）および陰極引出層（不図示）を順次備えてなるコンデンサ素子２を、電極基板８の陽極１５’および陰極１６’に、金属条材５および導電性接着剤９を介してそれぞれ接続し、外装樹脂１０で一括封止した後、製品形状に切り分けて個片化し、さらに陽極１５’および陰極１６’の露出面にメッキ層１１を形成した構造となっていた。（例えば特許文献１参照）
特開２００２−８９４４号公報

しかし、従来の下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサにおいては、以下のような問題があった。

はんだペーストを用いたリフローでの実装時に、はんだの表面張力によって実装部品の片側が浮き上がって立ち上がる所謂マンハッタン現象（またはツームストーン現象）を引き起こさないよう、陽極１５’および陰極１６’には、図９（ｂ）に示すはんだ濡れ上がり（以下フィレットと称する）１２’の形成が必要であった。

しかしながら、フィレット１２’が配線基板１７上で占める領域分だけ、部品実装面積の無駄が生じ、製品の高密度実装化が妨げられていた。

また、上述したように、コンデンサ素子２を電極基板８に搭載し、外装樹脂１０で一括封止した後に切り分けて個片化するため、個片化後、陽極１５’および陰極１６’を主に構成する電極部材４の切断面が露出することになる。電極部材４に銅、鉄、ニッケル等の金属を用いていた場合、その表面が酸化されることによってはんだ付け性が悪化するため、はんだペーストを用いたリフローでの実装時に十分なフィレット形成ができなくなる問題がある。また、上記はんだ付け性の悪化により、はんだの表面張力によって実装部品が所定位置に引き寄せられる所謂セルフアライメント効果が小さくなり、位置ずれを生じる問題もある。
そのため、露出した電極部材４の表面には、はんだと密着性のよいメッキ、例えば錫メッキの層１１を形成することで、フィレット１２’が十分に形成され、かつセルフアライメント効果が低下しないようにされていた。

しかしながら、製品個片化後に上記メッキを施す必要があるため、コストアップに繋がるという問題点があった。

本発明は、以上の従来技術における問題を解決するためになされたものであり、さらなる高密度実装が可能であると共に、製品個片化後に露出した電極部材の表面にメッキを施さなくてもリフロー実装時の不良を防ぐことができる、チップ状固体電解コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、弁作用金属からなる陽極体に陽極導出リードを突出させて設けると共に、当該陽極体の表面に酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層を順次設けてなるコンデンサ素子を複数準備する工程と、一方側および他方側に切り分けられ得る板状の電極部材を間隔をあけてマトリクス状に複数配置し、その表裏両面を露出させつつ絶縁部材で保持してなる電極基板を準備する工程と、
前記電極基板の一方の面上であって前記電極部材の切り分け予定線上に、所定幅を有する凹部をダイシング加工により形成する工程と、前記電極部材の少なくとも前記凹部が形成された面をメッキ処理する工程と、前記電極基板の他方の面上において、前記コンデンサ素子を隣り合う電極部材間に跨るようにそれぞれ配置すると共に、陽極導出リードおよび陰極引出層を電極部材の一方側および他方側にそれぞれ接続することにより、前記コンデンサ素子をそれぞれ搭載する工程と、
前記電極基板に搭載された前記コンデンサ素子を外装樹脂にて一括封止する工程と、一括封止された前記コンデンサ素子および前記電極基板から、前記凹部の所定幅よりも小さい切断幅により、コンデンサ素子ならびにこれに接続された電極部材の一方側および他方側をそれぞれ切り分けて所定形状に個片化する工程と、を有することを特徴とするチップ状固体電解コンデンサの製造方法を提供するものである。
なお、ここでの切断幅とは、切断加工の後に切屑となる部分の幅（所謂切り代）のことを指す。
また、上記個片化工程において切り出された電極部材の一方側および他方側はそれぞれ、陽極および陰極となる。

本発明の製造方法によれば、はんだが溶け込んでフィレットが形成され得る凹部を有する陽極および陰極外部電極を備えたチップ状固体電解コンデンサを製造することができる。
当該チップ状固体電解コンデンサによれば、形成されたフィレットが凹部に入り込んだ分だけ配線基板上に占める領域が減少するため、実装面積の無駄が改善されてより高密度な実装が可能となる。

また、製品個片化後の凹部にはメッキが残るため、製品個片化後の切断面にメッキを施す必要がなくなる。

さらに、当該凹部をダイシング加工によって形成するため、その寸法精度を高くすることができると共に、ダイシングのプログラムやダイシングのブレードの条件を変更することにより、その大きさを任意に設定することができる。

［実施例１］
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ説明する。
図１は実施例１にかかる下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサの断面図、図２は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、電極基板を準備する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、図３は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、凹部を形成する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、
図４は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、メッキ処理をする工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、図５は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、コンデンサ素子を搭載する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、図６は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、樹脂封止する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、
図７は実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、個片化する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図、図８は実施例１と従来例１とのセルフアライメント効果の比較を説明するための図であって、リフロー実装後の位置ずれを測定した図、図９は実施例１および従来例１にかかるチップ状固体電解コンデンサのリフロー実装時の状態を説明するための模式断面図、図１０は従来例１にかかる下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサの断面図である。

まず、陽極導出リード２ａを具備したタンタル焼結体２ｂに公知の方法で酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層を順次形成し、コンデンサ素子２を作製した（図１参照）。

次に、図２に示すように、ポリイミドからなる絶縁部材７の一方の面に配線パターン４ａをマトリクス状に複数形成し、それらに対応する位置の絶縁部材７を他方側から金型で打ち抜き、配線パターン４ａと導通するように銅からなる導電層４ｂを配置して、電極基板８を作製した。ここで、配線パターン４ａと導電層４ｂとが電極部材４となり、後述する工程において左方側および右方側に切り分けられ得る。

次に、図３に示すように、電極基板８の他方の面８ｂ上であって電極部材４を左方側および右方側に略均等に分ける切り分け予定線Ｘ上に、幅０．４ｍｍ、深さ０．０８ｍｍの凹部１４をダイシング加工によって形成した。ここで、ダイシング加工の条件は、ブレード幅：０．４ｍｍ、回転速度：２００００ｒｐｍ、送り速度：５０ｍｍ／ｓとした。

その後、図４に示す如く、電極部材４の両面に金メッキを施し、それぞれ内部陽極６ａ、内部陰極６ｃ、外部陽極６ｂ、外部陰極６ｄとした。なお、今回の電極基板８の総厚みは１００μｍとした。

次に、陽極導出リード２ａと鉄およびニッケルの合金からなる金属条材５とを抵抗溶接した後、図５（ｂ）に示す如く、コンデンサ素子２を電極基板８の一方の面８ａ上において、隣り合う電極部材４間に跨るように配置した。そして、金属条材５を電極部材４の右方側に対応する内部陽極６ａにＹＡＧレーザーを用いて溶接すると同時に、タンタル焼結体２ｂの陰極引出層（不図示）を隣の電極部材４の左方側に対応する内部陰極６ｃに導電性接着剤９を用いて接続した。そして、同様の方法を繰り返し、複数個のコンデンサ素子２を電極基板８上に搭載した。

その後、図６に示す如く、電極基板８に搭載された複数のコンデンサ素子２および金属条材５を、外装樹脂１０によって一括封止した。

次に、図７に示す如く、その一括封止したものから、凹部１４の幅０．４ｍｍよりも小さい０．２ｍｍの切断幅により、コンデンサ素子２ならびにこれに接続された電極部材４の左方側および右方側をそれぞれ切り分けて、１６０８サイズ（１．６×０．８×０．８ｍｍ）の下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサ１３を作製した。

［従来例１］
従来例１として、凹部１４を形成せず、かつ、所定寸法に切り分けた後、内部陽極６ａ、内部陰極６ｃ、外部陽極６ｂ、外部陰極６ｄおよび電極部材４の露出面に錫メッキ層１１を形成した以外は、実施例１と同様の方法で、１６０８サイズ下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサ１３’を作製した（図１０参照）。

実施例１と従来例１とで、高密度実装に対する効果の比較結果を表１に示す。
なお、高密度実装に対する効果は、製品実装ピッチを０．４〜１．０ｍｍに変化させ、はんだペーストを用いたリフロー実装後の短絡有無を確認することによって判定した。

表１より、実施例１の方が、より小さい製品間ピッチでも短絡することなく実装が可能であり、より高密度な実装が可能であることがわかる。これは、図９（ａ）に示す如く、はんだペーストが凹部１４に入り込み、コンデンサ外部に延びるフィレット１２の領域が小さくなるためと考えられる。

また、実施例１と従来例１とで、セルフアライメント効果の比較を行った。その結果を図８に示す。
なお、セルフアライメントの効果は、所定の実装パターンを作製し、実装パターン平面内で定義したＸ、Ｙ方向にそれぞれ０．２ｍｍずらして配置した後リフロー実装し、パターンセンターに対するずれ量を測定して比較することによって判定した。

図８より、本発明による実施例１は、従来例１と同等のセルフアライメント効果があることがわかる。これは、製品個片化（切り分け）後においても凹部１４の表面のメッキは失われないため、凹部１４内にフィレット１２が十分形成されるためと考えられる。

以上の通り、本発明のチップ状固体電解コンデンサの製造方法によれば、さらなる高密度実装が可能である。
また、製品個片化前に電極部材の切り分け予定線上に凹部を設けると共に凹部表面にメッキを施すことにより、切り分け後に露出した電極部材の表面にはんだ密着性を良くするためのメッキを施さなくても、十分なフィレットを形成することができる。さらに、凹部の形成とその表面へのメッキ処理は切り分け前に一括して行うことができるため、切り分け後にその露出面を個々の製品に対してメッキ処理する場合と比べて製造コストを抑えることができるチップ状固体電解コンデンサを製造することができる。

また、本発明のチップ状固体電解コンデンサの製造方法によれば、従来のリードフレームを外部電極とし、リードフレームをエッチングすることで、凹部を形成する方法と比較し、凹部側面に発生するテーパの幅を狭くできるため、凹部の寸法精度がより向上する。
さらに、電極部材には金メッキを施したが、錫メッキやニッケルの下地に錫メッキを施しても同様の効果が得られる。

実施例１にかかる下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサの断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、電極基板を準備する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、凹部を形成する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、メッキ処理をする工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、コンデンサ素子を搭載する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、樹脂封止する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１にかかる製造方法を説明するための模式図であって、個片化する工程における電極基板の（ａ）平面図および（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。 実施例１と従来例１とのセルフアライメント効果の比較を説明するための図あって、リフロー実装後の位置ずれを測定した図である。 実施例１および従来例１にかかるチップ状固体電解コンデンサのリフロー実装時の状態を説明するための模式断面図である。 従来例１にかかる下面電極タイプのチップ状固体電解コンデンサの断面図である。

符号の説明

Ｘ 切り分け予定線
２ コンデンサ素子
２ａ 陽極導出リード
２ｂ 陽極体（タンタル焼結体）
４ 電極部材
４ａ 配線パターン
４ｂ 導電層
５ 金属条材
６ａ 内部陽極
６ｂ 外部陽極
６ｃ 内部陰極
６ｄ 外部陰極
７ 絶縁部材
８ 電極基板
８ａ 電極基板の一方の面
８ｂ 電極基板の他方の面
９ 導電性接着剤
１０ 外装樹脂
１１ メッキ層
１２、１２’ フィレット
１３、１３’ チップ状固体電解コンデンサ
１４ 凹部
１５、１５’ 陽極
１６、１６’ 陰極
１７ 配線基板

Claims (1)

1. 弁作用金属からなる陽極体に陽極導出リードを突出させて設けると共に、当該陽極体の表面に酸化皮膜層、固体電解質層および陰極引出層を順次設けてなるコンデンサ素子を複数準備する工程と、
   一方側および他方側に切り分けられ得る板状の電極部材を間隔をあけてマトリクス状に複数配置し、その表裏両面を露出させつつ絶縁部材で保持してなる電極基板を準備する工程と、
   前記電極基板の一方の面上であって前記電極部材の切り分け予定線上に、所定幅を有する凹部をダイシング加工により形成する工程と、
   前記電極部材の少なくとも前記凹部が形成された面をメッキ処理する工程と、
   前記電極基板の他方の面上において、前記コンデンサ素子を隣り合う電極部材間に跨るようにそれぞれ配置すると共に、陽極導出リードおよび陰極引出層を電極部材の一方側および他方側にそれぞれ接続することにより、前記コンデンサ素子をそれぞれ搭載する工程と、
   前記電極基板に搭載された前記コンデンサ素子を外装樹脂にて一括封止する工程と、
   一括封止された前記コンデンサ素子および前記電極基板から、前記凹部の所定幅よりも小さい切断幅により、コンデンサ素子ならびにこれに接続された電極部材の一方側および他方側をそれぞれ切り分けて所定形状に個片化する工程と、
   を有することを特徴とするチップ状固体電解コンデンサの製造方法。