JP2010087289A - 電解コンデンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 カメラのストロボ等に用いられる電解コンデンサモジュールでの、電解コンデンサの陰極端子と外装ケースの電位差を無くし、ノイズの発生を抑制する。
【解決手段】 金属製の外装ケースに収納されたコンデンサ素子の一方端面からリード線が導出された電解コンデンサと、フレキシブル基板よりなり、フレキシブル基板の回路パターンにリード線が電気的に接続されてなる電解コンデンサモジュールであって、電解コンデンサの外装ケースを半田付け可能な金属で形成するとともに、電解コンデンサの陰極リード線と接続された回路パターンと電解コンデンサの外装ケースとを半田付けした電解コンデンサモジュールである。
【選択図】 図２

Description

本発明はカメラ機能付き携帯電話機等の通信機器に内蔵されているストロボ装置に用いられる電解コンデンサモジュールに関するものである

現在、携帯電話機が急速に普及している。特に、最近ではビデオカメラ等の撮影機能を搭載した携帯電話機も実用化されている。

この種の携帯電話機は、本来の通信通話機能を備えているのは勿論のこと、搭載された撮影機能を用いて撮影された撮影画像を本体の表示手段に表示し、あるいはその無線通信伝送系を介して他の機器へと伝送することができるといった利点がある。つまり、通話する相手が伝送された撮影画像を受信し表示可能とする対応機種であれば、音声だけでなくその撮影画像を見ることができるので、このような使い勝手の良い機能が付加され、また持ち運び便利な携帯電話機はユーザに強い人気があり、今後の需要が期待されている。

ところで、このような撮影機能を備えた携帯電話機は、通常、前カバーと後ろカバーとで構成された電話機本体の前面に、撮影機能を実施するのに必要な光学系部材、例えば撮影レンズが配置されている場合が多く、撮影時にはこの撮影レンズが配置された電話機本体の前面を撮影する被写体方向に向けて、電話機本体の側面等に設けられた撮影ボタンを押下することにより、被写体の撮影を行っていた。

しかしながら、このような携帯電話機では、撮影機能を利用して、例えば暗所で被写体を撮影する場合や逆光等の理由で暗い被写体を撮影する場合には、鮮明な撮影画像が得られず、あるいは全く被写体像を撮影することが出来ないといった虞れがある。

そこで、近年、このような被写体輝度が暗い被写体でも鮮明に撮影するために、カメラのように撮影時に必要な光を被写体に照射する発光手段としてのストロボユニットを電話機に付加する試みもなされている。

このような、ストロボユニットを搭載した携帯電話機に関しては、次のような特許文献が知られている。
特開２００１−３２０６２２号 特開２００１−３４５８９９号 特開２００２−２３２５４４号

ところで、ストロボユニットの充電時、発光時はノイズが多く、電話としての動作に悪影響を与えてしまう虞れもある。これは、ストロボユニットを構成するメインコンデンサを充電するためのＤＣ−ＤＣコンバータのスイッチングノイズや、ストロボユニットが発光する際にメインコンデンサから放出される電流による電磁波等である。

このために、ストロボユニットはシールドケース等で隔離され、通信のための回路基板にノイズが伝播しない構造が採用されることが多い。

ところで、ストロボユニットに使用されるメインコンデンサとしては、小型で大容量であるという点から電解コンデンサが用いられることが多い。

電解コンデンサは周知のように、陽極と陰極の極性を有する電子部品であるが、ストロボユニットに使用される場合には、電解コンデンサの陰極の端子は携帯電話機の筐体とアース接続されて同電位とされてことが多い。これは、通常、携帯電話機には電源として電池は一個搭載されているのみであり、通信回路の動作用の電源もストロボ回路の充電のための電源も同一の電池を利用しているため、ストロボ装置をシールドケースで隔離しても、ストロボ装置の充電のための電源ラインでの部分は、完全に隔離することが出来ない。そして、シールドケースと電解コンデンサの陰極端子の間で電位差があると、これが電源ラインを通じての充電している場合には、通信時のノイズ発生源となってしまうためである。

一方で、電解コンデンサの内部構造を見ると陽極箔と陰極箔をセパレータを介して巻回したコンデンサ素子を金属製の外装ケースに収納し、開口部を封口した構造となっている。またコンデンサ素子には電解液が含浸され、陽極箔に形成された誘電体酸化皮膜と対向する真の陰極としての機能を果たしている。しかし電解液には流動性があり、コンデンサ素子の内部にのみ留まるものではなく、外装ケースに接触することを避けられない。このため、電気回路上では、陰極端子と外装ケースは電解液で導通が図られ、同電位となるはずである。しかしながら、電解液にも電気抵抗があることと、電解液と外装ケースの接触は一様ではないことから、少なからず電位差が発生する。

一般の電子回路においては、このような電位差による影響は多きいものではないが、例えば携帯電話機等の通信機器においては、電解コンデンサの陰極端子と外装ケースの間の電位差が、通信時のノイズ発生の原因となってしまう。従って、外装ケースと陰極端子とは同電位にすることが望まれる。

この解決方法の一つとして、電解コンデンサの構造として、コンデンサ素子の下面より陰極箔をはみ出した構造に巻回して、外装ケースと陰極箔を短絡させる方法がある。しかし、この方法では、電解コンデンサに特殊な構造を採用することになり、電解コンデンサの製造プロセスが複雑なものとなり、コストアップを引き起こすことになる。

もう一方で、陰極端子と外装ケースを外部で電気的に接続する方法がある。これは電解コンデンサを搭載するプリント基板の回路パターンと電解コンデンサの外装ケースを短絡させるだけであるため、簡易な方法として採用されている。しかし、回路パターンと接続させる方法としては、電解コンデンサをフレキシブル基板に搭載し、このフレキシブル基板の陰極端子と接続したパターンを延長して、外装ケースと導電性接着剤で接続する方法が採用されている。これは、通常、電解コンデンサの外装ケースは高純度のアルミニウムであるために、溶接や半田付けが困難であるという理由による。この導電性接着剤の硬化のためには数時間程度の硬化時間が必要であった。

そこで、本願では、電解コンデンサとフレキシブル基板を接続したモジュールで、陰極端子と外装ケースを短絡させる際に、より製造効率の高い電解コンデンサモジュールを提供することを目的とする。

この出願の請求項１にかかる発明は、金属製の外装ケースに収納されたコンデンサ素子の一方端面からリード線が導出された電解コンデンサと、フレキシブル基板よりなり、フレキシブル基板の回路パターンにリード線が電気的に接続されてなる電解コンデンサモジュールであって、電解コンデンサの外装ケースを半田付け可能な金属で形成するとともに、電解コンデンサの陰極リード線と接続された回路パターンと電解コンデンサの外装ケースとを半田付けした電解コンデンサモジュールである。

請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の電解コンデンサモジュールにおいて、前記フレキシブル基板が片面にのみ回路パターンが形成されたフレキシブル基板であって、フレキシブル基板の一方端を電解コンデンサの側面に沿って折り曲げて、電解コンデンサの陰極リード線と接続された回路パターンと電解コンデンサの外装ケースとを半田付けしたことを特徴とする。

この発明では次の効果を奏する。
（１）この発明の電解コンデンサモジュールでは、フレキシブル基板の回路パターンと電解コンデンサの外装ケースを半田付けするだけで、電解コンデンサの陰極リードと外装ケースの電位を同電位とすることができる。そして、半田付けするだけであるため、その製造作業も数秒で完了するため、導電性接着剤を硬化する等の作業工程が不要となり、製造効率が著しく向上する。
（２）特に、片面にのみ回路パターンを形成したフレキシブル基板を用いることで、両面に回路パターンを形成したフレキシブル基板を用いるよりもコストを低減することができる。

次にこの発明の実施するための形態について図面とともに説明する。
（電解コンデンサの構成）
図３、図４には電解コンデンサの構成を示す。陽極箔２はアルミニウム等の弁作用金属からなり、エッチング処理により表面が粗面化されるとともに、その表面に酸化皮膜層が形成されている。陰極箔３は、陽極箔２と同様にアルミニウム等の弁作用金属からなり、エッチング処理により表面が粗面化されている。これら両極の電極には、アルミニウムからなる陽極タブ４と、同じくアルミニウムからなる陰極タブ５がそれぞれステッチ、コールドウェルド、超音波溶接等の接続手法により電気的に接続されている。この陽極タブ４、陰極タブ５は、電極箔に接続される偏平部に外部接続用の陽極リード線６、陰極リード線７がそれぞれ接続されている。

陰極箔３と陽極箔２の間に介在されるセパレータ８は電気絶縁性であり、マニラ麻紙、クラフト紙、エスパルト紙或いはこれらの混抄紙や、合成繊維や不織布あるいはこれらの混抄紙などからなる。

そして陽極タブ４、陰極タブ５が接続された陰極箔３及び陽極箔２を重ね合わせて巻回して。コンデンサ素子１を作成する。

さらにコンデンサ素子１に駆動用の電解液を含浸し、外装ケース１０に収納し、開口端部にE ＰＴゴム等の弾性部材からなる封口体９を挿入して、加締め封口を行う。

ここで用いられる外装ケースは半田付け可能な金属から形成される。半田付け可能な金属としては、銅または銅合金よりなる外装ケースやアルミにウムに銅めっき、スズめっき、ニッケルめっきを施した外装ケースがある。また、アルミニウムに銅、スズ、ニッケル等の半田付け可能な金属をクラッドした金属板を用いたケースも使用可能である。さらに半田付け可能なアルミニウム材料を用いることができる。半田付け可能なアルミニウム材としては、例えば、東洋鋼鈑社製はんだ用アルミニウム板ＳＡＰｌａｔｅ（商品名）が知られている。このような素材を用いた外装ケースを用いることにより、フレキシブル基板の回路パターンと電解コンデンサの外装ケースの半田付けが可能となる。

上記のような外装ケースの中では外装ケースの内面はコンデンサ素子に含浸された電解液と接触するようになるため、電解液によって腐食されるような金属を用いることはできない。また、電解コンデンサ内部への異種金属の混入を防止するという観点から、少なくとも内面がアルミニウムによって形成される外装ケースが好ましい。

また、アルミニウムと他の金属をクラッドした材料を用いた外装ケースは、外装ケースの成型加工時にアルミニウムとの伸び率の違いから、外装ケースの成型加工が煩雑となる。さらに、外装ケースにめっきを施す場合には、アルミニウム材を外装ケースに加工した後にめっきをすることで、前述した伸び率の違いによる成型性の問題は解消するものの、めっき工程が増えるという問題がある。

上記のような観点からは、予め半田付けが可能な処理を施したアルミニウム材を成型加工した外装ケースを用いることが好適である。

なお、この電解コンデンサは、後に外装ケースとのフレキシブル基板の半田付けが行われるために、外装スリーブを被覆することは行わない。

以上のようにして電解コンデンサが構成される。この電解コンデンサは一方の端面より陽極リード線６および陰極のリード線７が導出された構成となる。
（フレキシブル基板）
電解コンデンサモジュールを構成するフレキシブル基板は、通常用いられるフレキシブル基板で、フイルム状の基板と、この基板の一方の面に形成された導電性の回路パターンよりなる。この回路パターンは電解コンデンサの陽極リード線、陰極リード線とそれぞれ接続される２本の回路パターンである。そして、フレキシブル基板には電解コンデンサのリード線を挿入するための貫通孔が形成されている。フレキシブル基板の回路パターンはこの貫通孔の廻りを除いてレジスト材によって被覆されていても良い。さらにフレキシブル基板の一方の端部は陰極の回路パターンのみが端部にまで形成され、その端部の回路パターンが露出されている。
（電解コンデンサモジュール）
図１、２に示すように、電解コンデンサ１１の陽極リード線６、陰極リード線７をフレキシブル基板１２の貫通孔に挿入し、さらに陽極リード線６と陰極リード線７をフレキシブル基板の回路パターン１３、１４にそれぞれ半田付け（半田を符合１５として示す）する。この際、陽極リード線６、陰極リード線７の不要部分は切断して使用することが好ましい。またフレキシブル基板の陰極の回路パターン１３が形成された端部を電解コンデンサの外装ケース１０と半田付けする。このためには、フレキシブル基板を折り曲げて、電解コンデンサ１１の側部に沿って配置して、外装ケース１０と半田付けすることが好適である。

このような電解コンデンサモジュールでは、フレキシブル基板の回路パターンと電解コンデンサの外装ケースを半田付けするだけで、電解コンデンサの陰極リードと外装ケースの電位を同電位とすることができる。そして、半田付けするだけであるため、その製造作業も数秒で完了するため、導電性接着剤を硬化する等の作業工程が不要となり、製造効率が著しく向上する。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。

電解コンデンサの構成は第１の実施形態と同様である。そして、フレキシブル基板として、フイルム状の基板の両面に導電性の回路パターンが形成されたフレキシブル基板を用いる。この回路パターンは電解コンデンサの陽極リード、陰極リードとそれぞれ接続される２本の回路パターンである。そして、フレキシブル基板には電解コンデンサのリード線を挿入するための貫通孔が形成され、この貫通孔がスルーホールめっきされ、表裏の回路パターンが導通している。このフレキシブル基板の回路パターンはこの貫通孔の廻りと電解コンデンサの実装面の一部を除いてレジスト材によって被覆されていても良い。

そして図５、図６に示すように、電解コンデンサ１１の陽極リード線６、陰極リード線７をフレキシブル基板１２の貫通孔に挿入し、さらに陽極リード線６と陰極リード７をフレキシブル基板の回路パターン１３、１４にそれぞれ半田付け（半田を符合１５として示す）する。この際、陽極リード線６、陰極リード線７の不要部分は切断して使用することが好ましい。そして、電解コンデンサ１１が搭載された面の陰極の回路パターン１３と、電解コンデンサ１１の外装ケースの端部を半田付けすることによって、陰極端子と外装ケースを同電位とする。

このような電解コンデンサモジュールでは、フレキシブル基板の回路パターンと電解コンデンサの外装ケースを半田付けするだけで、電解コンデンサの陰極リードと外装ケースの電位を同電位とすることができる。そして、半田付けするだけであるため、その製造作業も数秒で完了するため、導電性接着剤を硬化する等の作業工程が不要となり、製造効率が著しく向上する。

この発明の電解コンデンサモジュールを示す図面である。 この発明の電解コンデンサモジュールを示す図面で、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方からの斜視図を示す。 電解コンデンサの内部構造を示す断面図である。 電解コンデンサのコンデンサ素子の内部構造を説明する分解斜視図である。 この発明の電解コンデンサモジュールの第二の実施形態を示す図面である。 この発明の電解コンデンサモジュールの第二の実施形態を示す図面で、（ａ）は上方からの斜視図、（ｂ）は下方からの斜視図を示す。

符号の説明

１ コンデンサ素子
２ 陽極箔
３ 陰極箔
４ 陽極タブ
５ 陰極タブ
６ 陽極リード線
７ 陰極リード線
８ セパレータ
９ 封口体
１０ 外装ケース
１１ 電解コンデンサ
１２ フレキシブル基板
１３ 陰極の回路パターン
１４ 陽極の回路パターン
１５ 半田

Claims (2)

1. 金属製の外装ケースに収納されたコンデンサ素子の一方端面からリード線が導出された電解コンデンサと、フレキシブル基板よりなり、フレキシブル基板の回路パターンにリード線が電気的に接続されてなる電解コンデンサモジュールであって、
   電解コンデンサの外装ケースを半田付け可能な金属で形成するとともに、電解コンデンサの陰極リード線と接続された回路パターンと電解コンデンサの外装ケースとを半田付けした電解コンデンサモジュール。
2. 前記フレキシブル基板が片面にのみ回路パターンが形成されたフレキシブル基板であって、フレキシブル基板の一方端を電解コンデンサの側面に沿って折り曲げて、電解コンデンサの陰極リード線と接続された回路パターンと電解コンデンサの外装ケースとを半田付けした請求項１に記載の電解コンデンサモジュール。