JP2007300040A - 縦型チップコンデンサ用座板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は耐震性、耐熱性に劣るという従来の課題を解決し、耐震性を向上しかつ耐熱性を向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に製造する方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】片面金属箔貼りの絶縁基板１を用い、前記絶縁基板１の金属箔２をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程と、コンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔４を打ち抜く工程と、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片の座板６とする工程を有した縦型チップコンデンサ用座板の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は各種電子機器に使用される縦型チップコンデンサ用座板の製造方法に関するものである。

縦型チップコンデンサは一般電子機器に利用されるだけでなく、最近では車載用電子機器が一般化する中でエンジンルームやサスペンションへの搭載も多くなり、高耐熱で耐震形のコンデンサが要望されている。

アルミニウム電解コンデンサを例に取ってみると、従来は、表面実装するための座板とコンデンサ本体をリード線の折り曲げにより組み合わせ、プリント基板への接続はリード線のハンダ付けにて行っていた。更に上記耐震性向上の要望に応えるため、座板に補助電極を別途形成し、前記座板自身をプリント基板に固定し耐震性を高めたものなどもある。

これらの縦型チップコンデンサに用いられる座板は、従来主に樹脂成形法やインサート成形法などによって製造されていた。

この座板及びその製造方法に関連する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１、特許文献２が知られている。
特開平１１−１１１５６７号公報 特開平１１−２９７５６９号公報

しかしながら、従来の上記縦形チップコンデンサ用座板は樹脂成形法にて個片で製造されているため、高価な設備投資が必要で成形金型もサイズごとに必要であり、さらに補助電極を用いた縦形チップコンデンサ用座板を製造するには、特に補助電極を座板にインサート成形するため、初期投資の補助電極金型や、インサート成形の金型、およびインサート成形機の導入コストが高く、また、サイズの切り替えごとに調整が必要なためコンデンサの単価が大変高価となっているという問題があった。

更に近年特にエンジンルーム内への搭載に耐えるために更なる耐震性の向上と耐熱性の向上が要望されており、上記従来の構成の縦型チップコンデンサでは、プリント基板との接続面積が座板の下面に配置されたリード線と小さな補助電極だけのため少なく、また放熱性の工夫も何ら加えられておらず耐熱性も低いという問題もあった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、耐震性を向上しかつ耐熱性を向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に製造する方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、片面金属箔貼りの絶縁基板を用い、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程と、コンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜く工程と、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片の座板とする工程を有した縦型チップコンデンサ用座板の製造方法とした。

本発明によれば、片面金属箔貼りの絶縁基板を用い、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程と、コンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜く工程と、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片の座板とする工程を有したことにより、プリント基板の原材料として販売されている片面金属箔貼りの絶縁基板などを用いて座板を製造することができ、大きな設備投資をすることなく、更にプリント基板との接続面積を増大して接続強度を向上させ耐震性が向上する縦型チップコンデンサ用座板の製造方法が安価に提供できるという効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明においては、片面金属箔貼りの絶縁基板を用い、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程と、コンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜く工程と、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片の座板とする工程を有するという方法にしたことにより、従来の高価な樹脂成形法やインサート成形法ではなく、プリント基板の原材料として販売されている片面金属箔貼りの絶縁基板などを用いて縦型チップコンデンサ用座板を安価に製造することができる。更に前記座板にはリード貫通孔間に金属箔のない絶縁部を設けてコンデンサ本体の各リード線の折り曲げ側に他方とは電気的に絶縁された金属箔をそれぞれ設けることができ、この金属箔の面積を顕著に大きくすることでプリント基板との接続面積を増大して接続強度を向上させ耐震性が向上するとともに、熱伝導性の良好な面積が増大して放熱性が向上し耐熱性も向上した縦型チップコンデンサ用座板を提供することができる。

本発明の請求項２に記載の発明においては、前記金属箔が銅箔からなる構成であり、電気伝導度が高く熱伝導性も良い銅箔を前記金属箔とすることで、上記のように耐震性の向上に加え、熱伝導性の向上により更に耐熱性が向上するだけでなく、市販の安価な銅箔貼りの絶縁基板を座板に使用することが可能となり、更に安価な縦型チップコンデンサ用座板を提供することができる。

本発明の請求項３に記載の発明においては、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程を、エッチングによりパターンニングすることを特徴とする方法にしたことにより、プリント基板を製造する際にケミカルエッチングにて容易に金属箔をパターンニングでき、プリント基板との接続面積を増大して接続強度を向上させ耐震性が向上するとともに、熱伝導性の良好な面積が増大して放熱性が向上し耐熱性も向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に提供することができる。

本発明の請求項４に記載の発明においては、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程を、機械的な溝加工によりパターンニングすることを特徴とする方法にしたことにより、ルーターなどの設備を有効活用して溝加工し金属箔をパターンニングでき、プリント基板との接続面積を増大して接続強度を向上させ耐震性が向上するとともに、熱伝導性の良好な面積が増大して放熱性が向上し耐熱性も向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に提供することができる。

本発明の請求項５に記載の発明においては、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上に分離する工程と、コンデンサ本体のリード位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜くと同時に、コンデンサ本体の外形寸法に合致させてプレス切断して個片の座板とした方法にしたことにより、座板の製造工程の簡略化を図ることができ、安価な縦型チップコンデンサ用座板を提供することができる。

本発明の請求項６に記載の発明においては、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程と、前記金属箔の間に形成した絶縁部に直角な方向にリード線溝を機械的な溝加工で形成する工程を有した方法にしたことにより、前記リード線溝がリード線を座板に収納するスペースとして作用し、縦型チップコンデンサをプリント基板に実装する際に座板の下面をできる限り平面化し、縦型チップコンデンサとプリント基板とが互いに平面でハンダ付けできることで接続強度が向上し、耐震性が向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に提供することができる。

（実施の形態１）
図１は本実施の形態１における縦型チップコンデンサ用座板の製造方法の一例を示したもので、（ａ）が片面金属箔貼りの絶縁基板１の平面図、（ｂ）が金属箔２をコンデンサ本体の外形に合わせ２つに分離した絶縁基板の平面図、（ｃ）がリード貫通孔４及び極性表示打ち抜き部５を打ち抜いた絶縁基板１の平面図で（ｄ）は絶縁基板１から切断した個片の座板６の平面図である。

まず図１（ａ）に示した片面金属箔貼りの絶縁基板１の金属箔２側に、コンデンサ本体のリード線の幅よりも短い幅で、かつコンデンサ本体の外形に合わせたピッチで複数の絶縁部３を金属箔２のケミカルエッチングやルーターでの機械的な溝加工などにてパターンニングして一括形成し、コンデンサ本体の外形に合わせたピッチでかつ前記コンデンサ本体に対して金属箔２を２つに分離しその間に絶縁部３を形成した図１（ｂ）の絶縁基板１とする。この工程で、最終的に個片化した座板６を、絶縁部３を設けることで前記コンデンサ本体に対して金属箔２を２つに分離することができる。

さらに金属箔２を銅箔とすることで市販の安価な片面銅箔貼りの絶縁基板１を使用することが可能となり、絶縁基板１の製造工程でたとえば塩化銅溶液を用いて銅箔のエッチングによるパターンニングを実施することができ、更に低コスト化が図れる。

次に上記絶縁部３が少なくともリード貫通孔４の間にありかつコンデンサ本体のリード線位置に合うようにリード貫通孔４を打ち抜く。この際、アルミニウム電解コンデンサなどのように座板６に極性表示が必要なものは、コンデンサ本体の外形に合わせたピッチで極性表示打ち抜き部５も打ち抜き、図１（ｃ）のリード貫通孔４及び極性表示打ち抜き部５も打ち抜いた絶縁基板１とする。

最後にコンデンサ本体の外形に合わせて個片に切断し、使用するコンデンサの極性間違いを防止するために略四角形の陽極側の２頂点を打ち抜いて陽極側の極性表示を実施し、絶縁部３で金属箔２を２分割した図１（ｄ）の座板６として示すように、縦形チップコンデンサ用座板を製造するものである。

このように上記した座板の製造方法とすることで、従来の個片を製造する樹脂成形法や更には初期投資や高価な金型が必要な補助電極の座板へのインサート成形法を用いることなく、プリント基板の原材料として販売されている片面金属箔貼りの絶縁基板１などを用いて、縦型チップコンデンサ用の座板６を安価に製造することができる。すなわち、プリント基板を製造する際に金属箔２をケミカルエッチングにて容易にパターンニングした絶縁基板１を購入すること、またはルーターなどの従来設備を有効活用して溝加工し金属箔２をパターンニングすることで、大幅な設備投資をすることなく縦型チップコンデンサ用の座板６を安価に製造することができる。

また縦型チップコンデンサ用座板にはコンデンサ本体の外形に合わせて多くのサイズが必要であり、このサイズ切り替えに対しても上記コンデンサ本体の外形に合わせて上記金属箔２のパターンニングを実施することで、大きな設備変更することなく縦型チップコンデンサ用の座板６を安価に製造することができる。

更に前記座板６にはリード貫通孔４間に金属箔２のない絶縁部３を設けてコンデンサ本体の各リード線の折り曲げ側に他方とは電気的に絶縁された金属箔２をそれぞれ設けることができ、プリント基板との接続面積を増大してハンダ付け面積を増大し接続強度を向上させ耐震性が向上するとともに、熱伝導性の良好な面積が増大して放熱性が向上し耐熱性も向上した縦型チップコンデンサ用座板の製造方法を提供することができる。

また更にコンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔４を打ち抜くと同時に、コンデンサ本体の外形寸法に合致させてプレス切断して個片の座板６とすることで、個片切断の工程を同時に実施できるため更にコストダウンが図れる。

次にこの座板６を使用することによる縦型チップコンデンサの特性向上への寄与を以下で更に詳細に説明する。

まず上記のようにして製造した座板６を用いたアルミニウム縦型チップ電解コンデンサの構造例を図２に示す。高純度アルミニウム箔を電気化学的に粗面化しその後陽極酸化を行って誘電体酸化皮膜を形成してなる陽極箔と、粗面化したアルミニウム陰極箔とを絶縁紙を介して巻回し、その巻回物に電解液を含浸し、前記陽極箔と前記陰極箔には各々リード線８が接続されて同一端面より引き出してコンデンサ素子とし、前記コンデンサ素子を封口体とともに外装ケース７内に封入してコンデンサ本体とする。このコンデンサ本体のリード線８の引き出し側には、前記コンデンサ本体に当接するように配置されかつ前記リード線８が貫通するリード貫通孔４を備えた座板６が組み込まれ、前記リード線８は前記座板６を貫通しその先端部側が互いに離れる方向に前記座板６の外表面に沿って折り曲げられているとともに、前記座板６の外表面には互いに電気的に絶縁され前記リード線８と対応した側にそれぞれ金属箔２を設けた構成である。前記リード線８はその先端部分を扁平加工したものであり、前記座板６は前記リード貫通孔４間に金属箔２のない絶縁部３を設け、前記各リード線８の折り曲げ側に他方とは電気的に絶縁された金属箔２をそれぞれ設けて構成される。

従って上記のように製造した座板６を使用することで、縦型チップコンデンサと実装するプリント基板との接続が前記リード線８だけでなく前記金属箔２でもハンダ接続でき、補助電極のある従来例などより接続面積を数倍程度まで顕著に増大することができるため剥離強度に代表される接続強度を向上させ、衝撃やどちらの方向からの振動にも強く耐震性が従来より顕著に向上するという効果を奏する。たとえば直径が６．３ｍｍのアルミニウム電解コンデンサでは、ハンダ接続時の従来の剥離強度は３〜５ｋｇに対し、接続面積を３倍にした本発明では１０〜１５ｋｇに向上する。

またアルミニウム電解コンデンサは、リフローなどのハンダ付け時や周囲温度の上昇およびコンデンサの自己発熱などで高温になればなるほど含浸された電解液の気化が進み、外装ケース７内の内圧が上昇して故障の原因となるため、耐熱性の向上も必要である。したがって上記の構成により耐熱性の良好な金属箔２による面積が増大するために、放熱性が向上し耐熱性も従来より向上するという効果も奏する。たとえば直径が６．３ｍｍのアルミニウム電解コンデンサでは、外装ケース７の表面積に加え座板６での実質的な放熱面積が１０〜２０％増大するので、実使用時に生じるコンデンサの内部発熱による温度上昇が抑制され、耐熱性の向上に寄与する。

なおフィルムコンデンサ素子は、ポリエステルやポリプロピレンなどの樹脂フィルムを誘電体として、その表面にアルミニウムなどの金属層を蒸着して電極としたものを一対として巻回または積層し、その端面にアルミニウムなどの金属溶射によりリード線８を接続した構成であり、フィルムコンデンサには極性がないため図１の極性表示打ち抜き部５を打ち抜く必要がなく、極性表示のない略四角形の座板（図示せず）を使用できる。

従ってフィルムコンデンサの場合も上記リード線８と極性表示のない上記略四角形の座板を前記アルミニウム電解コンデンサと同様に構成すれば、上記で述べたように耐震性の向上の効果が得られるとともに、放熱性が向上するために誘電体に樹脂を使用することに起因した高温環境への弱点を改善でき同様に耐熱性の向上の効果が得られ、この縦型チップコンデンサ用座板の製造方法はコストダウン効果を含めフィルムコンデンサにも非常に有用である。

（実施の形態２）
図３は本実施の形態２における縦型チップコンデンサ用座板の製造方法の一例を示したもので、（ａ）が片面金属箔貼りの絶縁基板１の平面図、（ｂ）が金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせ４つに分離した絶縁基板１の平面図、（ｃ）がリード貫通孔４及び極性表示打ち抜き部５を打ち抜いた絶縁基板１の平面図で（ｄ）は絶縁基板１から切断した個片の座板６の平面図である。

まず図３（ａ）に示した片面金属箔貼りの絶縁基板１の金属箔２側に、コンデンサ本体のリード線の幅よりも短い幅でかつコンデンサ本体の外形に合わせたピッチで、複数の絶縁部３を金属箔２のケミカルエッチングやルーターでの機械的な溝加工などにてパターンニングし一括形成する。更にこの絶縁部３に直角な方向に複数のリード線溝９を、ルーターでの機械的な溝加工などにて一括形成する。上記により、コンデンサ本体の外形に合わせたピッチでかつ前記コンデンサ本体に対して金属箔２を絶縁部３を介して分離し、更に前記絶縁部３に直角な方向にリード線溝９を形成した図３（ｂ）の絶縁基板１とする。

上記絶縁基板１を実施の形態１と同様にして、アルミニウム電解コンデンサなどのように座板６に極性表示が必要なものは、コンデンサ本体の外形に合わせたピッチで極性表示打ち抜き部５も打ち抜き、図３（ｃ）の絶縁基板１とし、コンデンサ本体の外形に合わせて個片に切断し、絶縁部３とリード線溝９で金属箔２を４分割した図３（ｄ）の座板６とする。

上記リード線溝９はリード線８の厚み程度の深さとし、絶縁部３と異なり金属箔２を電気的に絶縁する必要はないが前記リード線８を座板６に収納するスペースとして作用し、縦型チップコンデンサをプリント基板に実装する際に前記座板６の下面をできる限り平面化し、前記縦型チップコンデンサとプリント基板とが互いに平面でハンダ付けできることで縦型チップコンデンサのガタツキを減らし接続強度が向上する効果がある。

本発明による縦形チップコンデンサ用座板の製造方法は、耐震性を向上しかつ耐熱性を向上した縦型チップコンデンサ用座板を安価に製造する方法を提供し、縦型チップコンデンとしても座板とプリント基板を直接ハンダ付けで固定でき、プリント基板実装状態において、振動や衝撃に強く、車載用や携帯用電子機器のコンデンサ部品用の座板として最適である。

（ａ）は本発明の実施の形態１における片面金属箔貼りの絶縁基板の平面図、（ｂ）は同実施の形態１において金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせて２つに分離した絶縁基板の平面図、（ｃ）は同実施の形態１においてリード貫通孔及び極性表示部を打ち抜いた絶縁基板の平面図、（ｄ）は同実施の形態１において絶縁基板から切断した個片の座板の平面図 （ａ）は本発明の座板を用いた縦型チップコンデンサの正面図、（ｂ）は同下面図、（ｃ）は同側面図 （ａ）は本発明の実施の形態２における片面金属箔貼りの絶縁基板の平面図、（ｂ）は同実施の形態２において金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせ４つに分離した絶縁基板の平面図、（ｃ）は同実施の形態２においてリード貫通孔及び極性表示部を打ち抜いた絶縁基板の平面図、（ｄ）は同実施の形態２において絶縁基板から切断した個片の座板の平面図

符号の説明

１ 絶縁基板
２ 金属箔
３ 絶縁部
４ リード貫通孔
５ 極性表示打ち抜き部
６ 座板
７ 外装ケース
８ リード線
９ リード線溝

Claims (6)

1. 片面金属箔貼りの絶縁基板を用い、前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程と、コンデンサ本体のリード線位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜く工程と、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片の座板とする工程を有した縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。
2. 前記金属箔が銅箔からなる請求項１に記載の縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。
3. 前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程を、エッチングによりパターンニングすることを特徴とする請求項１に記載の縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。
4. 前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程を、機械的な溝加工によりパターンニングすることを特徴とする請求項１に記載の縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。
5. 前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程と、コンデンサ本体のリード位置に合わせてリード貫通孔を打ち抜くと同時に、コンデンサ本体の外形寸法に合致させて個片にプレス切断する請求項１に記載の縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。
6. 前記絶縁基板の金属箔をコンデンサ本体の外形に合わせかつ前記コンデンサ本体のリード線に対応して少なくとも２つ以上の金属箔に分離する工程と、前記金属箔の間に形成した絶縁部に直角な方向にリード線溝を機械的な溝加工で形成する工程を有した請求項１に記載の縦型チップコンデンサ用座板の製造方法。

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