JP2008066421A - 電解コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】外部端子と回路基板との接合部に電解コンデンサに適した半田量を供給し、電解コンデンサの半田付け強度を向上することを目的とする。
【解決手段】リード線２が導出したコンデンサ素子１と、このコンデンサ素子１とともに駆動用電解液を収容した有底筒状の金属ケース３と、前記リード線２を挿通して前記金属ケース３の開口部を封止する封口体５とからなるコンデンサ本体と、前記封口体５を挿通したリード線２をさらに挿通して前記コンデンサ本体の封口端に当接する絶縁体７と、この絶縁体７を挿通したリード線２に接続するとともにリード線２に対し略垂直方向に導出した外部端子９を備え、この外部端子９は、前記絶縁体７から外方へ突出する突出部９ａを有しこの突出部９ａに半田材１３を設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解コンデンサに係わり、半田付けによって回路基板と接合する技術に関する。

電解コンデンサは、高容量になるとコンデンサ本体が大型となるため、耐振性に優れたものが要望されている。

この電解コンデンサと回路基板との接合は、まず回路基板のランドにクリーム半田を一定厚みで塗布した後、電解コンデンサを回路基板に実装し、次にリフロー炉等で加熱することによって、クリーム半田を溶融し外部端子とランドを接合して、半田付けして行われる。

図８は、従来の電解コンデンサの断面図である。

図８において、リード線３２が導出したコンデンサ素子３１を収納した有底筒状の金属ケース３３と、リード線３２が挿通する貫通孔３４を備えて金属ケース３３の開放端を封止した封口体３５と、を備えたコンデンサ本体３６とし、このコンデンサ本体の封口端に当接した絶縁体３７とから構成されている。

リード線３２は、絶縁体３７の貫通孔３８から挿通し、外部端子３９は、リード線３２を平坦状に加工した後、絶縁体３７の下面に沿って折り曲げられ、更に絶縁体３７の外側端部に上方に折り曲げられたものである。

この外側端部の外部端子３９の折り曲げ部に、クリーム半田が溶融し肉厚の半田盛りを形成することで、半田付け強度を高めている。

なお、本出願の発明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が知られている。
特開２００１−１０２２４４号公報

回路基板に塗布したクリーム半田の厚みは、回路基板に実装される電子部品毎に塗布厚みを設定することは困難であるため、回路基板の片面全体で一定になっている。

このため、従来の電解コンデンサは、半田付け強度を高めるために、外部端子とランドとの接合面積を大きくすると、塗布したクリーム半田量が十分でなく外部端子と回路基板との接合強度を向上できない課題があった。

また、電解コンデンサが大型になると、外部端子の浮き高さがより大きくなるが、塗布したクリーム半田量が十分でないと、溶融したクリーム半田が外部端子の浮いた部分に行き渡らなくなり、外部端子と回路基板との接合が弱い箇所となって、半田付け強度が低下する課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し、回路基板との半田付け強度を向上することができる電解コンデンサを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、リード線が導出したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子とともに駆動用電解液を収容した有底筒状の金属ケースと、前記リード線を挿通して前記金属ケースの開口部を封止する封口体とからなるコンデンサ本体と、前記封口体を挿通したリード線をさらに挿通して前記コンデンサ本体の封口端に当接する絶縁体と、この絶縁体を挿通したリード線に接続するとともにリード線に対し略垂直方向に導出した外部端子を備え、この外部端子は、前記絶縁体から外方へ突出する突出部を有しこの突出部に半田材を設けた電解コンデンサである。

また、半田材は、外部端子の突出部に機械的に設けられてもよく、外部端子の突出部に切り欠き部を設けこの切り欠き部に係合してもよい。

また、切り欠き部に狭窄部を設けてもよく、外部端子の突出部の両側部に対向するように設けた切り欠き部に螺旋状に巻いてもよい。

また、半田材は、外部端子の突出部の、実装面と反対側の面に設けてもよく、外部端子の非突出部に括れ部を設けてもよい。

以上のように本発明によれば、定まった形状の半田材を、外部端子の突出部に設けることによって、外部端子と回路基板との接合部に、電解コンデンサに適した半田量を供給することができ、電解コンデンサと回路基板との半田付け強度を向上する効果を奏するものである。

また、外部端子の突出部に切り欠き部を設けこの切り欠き部に半田材を係合することによって、半田材を外部端子から外れにくくし、外部端子と回路基板との接合部に、電解コンデンサに適した半田量を安定して供給することができる。

さらに、この切り欠き部に狭窄部も設けることによって、外部端子に半田材を確実に保持でき、外部端子から半田材が外れることを防止する効果を高めることができる。

また、外部端子の突出部の、実装面と反対側の面に半田材を設けることによって、ランドから外部端子の上面にかけて半田材が溶融して半田層を形成し、この半田層が外部端子を抱え込むようにランドと接合するため、外部端子と回路基板との半田付け強度をより高める効果を奏するものである。

また、外部端子の非突出部に括れ部を設けることによって、この括れ部で突出した外部端子からコンデンサ本体に熱が伝導することを低減し、半田材から熱が拡散することを弱め、半田材を溶融し易くし、外部端子と回路基板との半田付け強度をより高める効果を奏するものである。

以下に、本発明の電解コンデンサについて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の電解コンデンサの構成について説明する。

図１は、本発明の電解コンデンサの断面図であり、図２は、同下面斜視図、図３は、同上面斜視図である。

図１において、コンデンサ素子１は、アルミニウム等の弁作用金属からなる陽極箔、陰極箔にリード線２を夫々溶接し、セパレータを介在させて陽極箔と陰極箔が巻回され、一対のリード線２が導出されたものである。

陽極箔は、弁作用金属の箔にエッチング処理を施した後、電気化学処理により酸化皮膜が形成されたもので、陰極箔は、弁作用金属の箔にエッチング処理が施されたものである。

金属ケース３は、アルミニウム等の金属からなる有底筒状の外装ケースであり、金属ケース３には、コンデンサ素子１が収納され、さらに駆動用電解液（図示せず）が充填されている。または駆動用電解液の代わりに導電性高分子からなる固体電解質等の電解質（図示せず）がコンデンサ素子１に形成されている。

金属ケース３の開放端には、リード線２が挿通する貫通孔４を備えたブチルゴム等を主成分にした弾性樹脂からなる封口体５が設けられ、この封口体５と金属ケース３とを一体に絞り加工することによって、金属ケース３の開口部を密閉封止し、コンデンサ本体６としたものである。

絶縁体７は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリエステル等の熱可塑性樹脂、またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなるものである。さらに絶縁体７は、リード線２が挿通する貫通孔８を備え、コンデンサ本体６の密閉封止された封口端に当接されている。

リード線２は、陽極箔、陰極箔に溶接された平板状の導出線２ａと、封口体５を貫通したリベット２ｂと、絶縁体７を貫通した接続端子２ｃからなるものである。

図２に示すように、絶縁体７の実装面側の下面には、中央部に凹部が設けられ、その周辺部に平坦部が設けられている。

さらに、絶縁体７の下面には、絶縁体７の該凹部から突出したリード線２の接続端子２ｃを挟み込んで電気的に接続し、下面に沿って該周辺部に向かう対となった平板状の外部端子９と、耐振性を高めるため、外部端子９と交差する方向の該周辺部に対となった固定補強用の平板状の補助端子１０とが設けられている。

リード線２は、導出線２ａ、リベット２ｂ、接続端子２ｃの夫々を溶接、カシメ等により接合する、あるいは単体の導電性基材から一体に構成されたものであってもよい。

またリード線２は、外部端子９と溶接、カシメ等により接合することができ、または接続端子２ｃとリベット２ｂと導出線２ａのいずれかを外部端子９と一体にした単体の導電性材料から構成されてもよい。

さらに、外部端子９は、絶縁体７の下面の周辺部と同一面に側面から外方へ突出し、外部端子９の突出部９ａは矩形状で、外部端子９の突出方向を軸としたときに対向する辺に矩形状の切り欠き部１１を設けたものである。この切り欠き部１１は、突出した外部端子９の周囲に少なくとも１つ設けることができる。

絶縁体７の下面の外部端子９には、絶縁体７の側面からリード線２の接続端子２ｃと接続するまでの両端間に、外部端子９の幅を細くした括れ部１２を設けている。

さらに、括れ部１２には、絶縁体７に突起を設けて括れ部１２に嵌め込んでもよく、外部端子９と絶縁体７との固着強度を高めることができ、耐振性を向上できる。

半田材１３は、Ｓｎを含有する金属であり、半田材１３の中央部は、外部端子９の突出部９ａの実装面１４に平坦状に設けられ、半田材１３の両端は、突出部９ａの下面から上方に向けて切り欠き部１１に係合されて外部端子９に機械的に保持されたものであり、半田材１３は、一定長さの線状半田を、切り欠き部１１に側面から嵌め込み、実装面１４上の線状半田をプレスして平坦状に加工したものである。

半田材１３を切り欠き部１１に係合することによって、搬送や実装時の振動、反転等により半田材１３が外部端子９から脱落することを防止できる。

また、このように外部端子９の突出部９ａに機械的に半田材を設けることにより、非突出部に設ける場合に比べて容易に設けることができるとともに、必要な半田量を設定する際、突出部は突出しているので機械的に容易に調整することができる。

半田材１３は、電解コンデンサと回路基板との電気的接続に用いる一般的な材料とすることができ、例えばＳｎ単体、またはＳｎにＡｇ、Ｃｕ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｐｂなどが添加された錫合金、Ａｇの単体、合金などの金属からなる。

半田材１３は、線状の他に板状、球状などの形状であってもよく、また切り欠き部１１で屈曲させて係合させてもよく、切り欠き部１１に複数個の半田材１３を備えてもよい。

また、少なくとも外部端子９の突出部９ａには、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等の単体、合金のめっき層が、表面に形成されてもよく、溶融した半田材１３との電気的接続を確実にできる。

また補助端子１０には、図２に示すように、外部端子９と同様に、絶縁体７から突出した補助端子１０の切り欠き部１１に係合した半田材１３、さらに括れ部１２、この括れ部１２に嵌まり込む絶縁体７の突起を設けてもよい。

次に、本発明の実施の形態１の電解コンデンサと回路基板との接合方法について説明する。

図４は、本発明の実施の形態１の電解コンデンサの外部端子９と回路基板との接合を示した断面図であり、外部端子９は、図３のＡ−Ａ’線の断面を示す。

まず、図４（ａ）に示すように、突出した外部端子９の突出部９ａが、回路基板１５の上面に設けたランド１６に対応するように実装され、突出部９ａの実装面１４側にある半田材１３がランド１６と接する。

なお、実装する際に、ランド１６上に予めクリーム半田が塗布されていてもよい。

次に、図４（ｂ）に示すように、半田材１３が、レーザ照射、リフロー炉などの加熱により溶融し、半田材１３は突出部９ａの下面の実装面１４とランド１６間に流れ込んで接合し、切り欠き部１１に係合した半田材１３は、切り欠き部１１を埋めて突出部９ａの切り欠き部１１側面と接合し、半田層１７を形成する。

また、切り欠き部１１の半田材１３量を調整することによって、切り欠き部１１から流れ出た半田材１３が、切り欠き部１１の外側の突出部９ａ側面に半田層１７を形成することができる。

このように、突出部９ａの実装面１４側に半田材１３を備えることによって、電解コンデンサに適した一定量の半田材１３を、外部端子９と回路基板１５との接合面に供給することができ、接合部の強度を高め、耐振性を向上できる。

また、切り欠き部１１に、半田層１７が形成されることによって、局所的に接合強度を確保することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、切り欠き部、半田材の構成が異なる以外は、実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態２は、切り欠き部に狭窄部を設けたものである。

図５は、本発明の実施の形態２の切り欠き部の構成を示す斜視図であり、図５（ａ）は、突出部９ａの切り欠き部１１ａをＶ字形とし、図５（ｂ）は、突出部９ｂの切り欠き部１１ｂに突起を設けて、狭窄部１８としたものである。この狭窄部１８に半田材１３を係合することによって、外部端子９から半田材１３が外れることを防止する効果を高めることができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、半田材を切り欠き部の周囲の外部端子上面に設けたものである。

実施の形態３は、切り欠き部、半田材の構成が異なる以外は、実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図６は、本発明の実施の形態３の外部端子の突出部の上面斜視図である。

図６において、半田材が、突出部の切り欠き部に係合され、更に実装面上と切り欠き部に繋がる突出部の上面に設けられている。

図６（ａ）は、半田材１３ａは、線状の半田の端部を切り欠き部１１から屈曲し、突出部９ｃの上面１９にプレスすることによって平板状に密着させ係合したものである。

さらに、接着樹脂を半田１３ａの周囲もしくは半田材１３ａと上面１９との界面に半田材１３ａを用いて上面１９に固定する、または半田材１３ａを加熱して外部端子９に融着してもよく、外部端子９との密着を高めることができる。

図７は、本発明の実施の形態３の電解コンデンサの外部端子の突出部と回路基板との接合を示す断面図であり、突出部９ａは、図６（ａ）のＢ−Ｂ’線の断面を示す。

図７（ａ）は、電解コンデンサを回路基板１５に実装し、半田材１３ａの溶融前の状態を示し、突出部９ａが、回路基板１５の上面に設けたランド１６に対応するように実装され、突出部９ａの実装面１４側にある半田材１３ａがランド１６と接する。なお、実装する際に、ランド１６に予めクリーム半田を塗布してもよい。

図７（ｂ）は、半田材１３ａを溶融させ、突出部９ａと回路基板１５とを接合した状態を示すものであり、半田材１３ａが、レーザ照射、リフロー炉などの加熱により溶融し、半田材１３ａは外部端子９の実装面１４とランド１６間に流れ込んで接合し、切り欠き部１１に係合した半田材１３ａは、切り欠き部１１を埋めて突出部９ａの切り欠き部１１側面と接合した半田層１７ａを形成する。さらに、切り欠き部１１の周辺の突出部９ａの上面１９に設けられた半田材１３ａは、切り欠き部１１に形成された半田層１７ａと連結して突出部９ａの上面１９に形成される。

これによって、半田層１７ａが、切り欠き部１１で外部端子９を抱え込むようにランド１６と接合するため、外部端子９と回路基板１５との半田付け強度をより高める効果を奏するものである。

また、図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような構成にて半田材を設けることにより半田材を適量に調整してもよい。

図６（ｂ）に示す半田材１３ｃは、線状の半田材が、対となった矩形状の切り欠き部１１ｃに交互に係合して、１つの切り欠き部１１ｃに複数回巻かれたものである。

図６（ｃ）、（ｄ）に示す半田材１３ｄ、１３ｅは、対向する切り欠き部１１ｄ、１１ｅを複数設け、線状の半田材１３ｄ、１３ｅを対向する切り欠き部１１ｄ、１１ｅを順に係合するように夫々螺旋状に巻いたものである。

図６（ｃ）は、実装面１４ｄに設けた半田材１３ｄは突出部９ｄの突出方向を軸として直角に交差し、図６（ｄ）は、実装面１４ｅに設けた半田材１３ｅは突出部９ｅの突出方向を軸として斜めに交差して、交互に対向して配置された切り欠き部１１ｄ、１１ｅに係合したものである。

図６（ｃ）、（ｄ）は、半田材１３ｄ、１３ｅを実装面１４ｄ、１４ｅに等間隔で全体に配置することで、少なくとも突出部９ｄ、９ｅの実装面１４ｄ、１４ｅ全体に均一に半田層を形成することができ、突出部９ｄ、９ｅと回路基板との半田付け強度をより高める効果を奏するものである。

なお、突出部に設けた切り欠き部の他に、貫通孔を設けてこの貫通孔に半田材を係合してもよい。

本発明は、特に、半田付け強度の向上が要求される電解コンデンサに適用することができる。

本発明の実施の形態１の電解コンデンサの断面図 同下面斜視図 同上面斜視図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ同電解コンデンサと回路基板との接合を示した断面図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態２の切り欠き部の構成を示す斜視図 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の実施の形態３の外部端子の上面斜視図 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態３の回路基板との接合を示す断面図 従来の電解コンデンサの断面図

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ リード線
２ａ 導出線
２ｂ リベット
２ｃ 接続端子
３ 金属ケース
４ 貫通孔
５ 封口体
６ コンデンサ本体
７ 絶縁体
８ 貫通孔
９ 外部端子
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ 突出部
１０ 補助端子
１１ 切り欠き部
１２ 括れ部
１３ 半田材
１４ 実装面
１５ 回路基板
１６ ランド
１７ 半田層
１８ 狭窄部
１９ 上面

Claims (7)

1. リード線が導出したコンデンサ素子と、このコンデンサ素子とともに駆動用電解液を収容した有底筒状の金属ケースと、前記リード線を挿通して前記金属ケースの開口部を封止する封口体とからなるコンデンサ本体と、前記封口体を挿通したリード線をさらに挿通して前記コンデンサ本体の封口端に当接する絶縁体と、この絶縁体を挿通したリード線に接続するとともにリード線に対し略垂直方向に導出した外部端子を備え、この外部端子は、前記絶縁体から外方へ突出する突出部を有しこの突出部に半田材を設けた電解コンデンサ。
2. 半田材は、外部端子の突出部に機械的に設けられてなる請求項１に記載の電解コンデンサ。
3. 半田材は、外部端子の突出部に切り欠き部を設けこの切り欠き部に係合してなる請求項１に記載の電解コンデンサ。
4. 切り欠き部に狭窄部を設けた請求項３に記載の電解コンデンサ。
5. 半田材は、外部端子の突出部の両側部に対向するように設けた切り欠き部に螺旋状に巻いてなる請求項３に記載の電解コンデンサ。
6. 半田材は、外部端子の突出部の、実装面と反対側の面に設けた請求項１に記載の電解コンデンサ。
7. 外部端子の非突出部に括れ部を設けた請求項１に記載の電解コンデンサ。

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