JP2010278032A

JP2010278032A - 表面実装型コンデンサ

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Publication number: JP2010278032A
Application number: JP2009125931A
Authority: JP
Inventors: Hirokiyo Mamyoda; 博清間明田; Yuichi Maruko; 雄一丸子
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2010-12-09

Abstract

【課題】リフロー時など急激な温度変化を伴った際にもコンデンサ素子の接続信頼性の高い表面実装型コンデンサ提供する。
【解決手段】板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、前記陽極体の端部から陽極金属片が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域１ａの表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子１００と、上面にコンデンサ素子接続端子６を有し、下面に前記コンデンサ素子接続端子６とビア８により接続される外部端子７を有する絶縁樹脂９からなる基板２００とを、導電性接着剤５を介して接続し、外装樹脂１０で封止する表面実装型コンデンサ１１０であって、前記コンデンサ素子接続端子６が複数の孔を有することで接続信頼性の高い表面実装型コンデンサ１１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型コンデンサに関する。

近年、携帯電話をはじめとする情報電子機器が、世の中に広く用いられている。これらの情報電子機器には、デジタル回路技術が用いられている。最近ではコンピュータや通信関連機器、家庭電化製品や車載用機器にもＬＳＩ等のデジタル回路技術が使用されている。さらに、上述したＬＳＩを動作させた場合、高周波電流がＬＳＩの電源ラインに発生することが知られている。この対策には、高周波電流の発生源であるＬＳＩを供給電源系から高周波的に分離すること、すなわち、電源デカップリングの手法が有効である。コンデンサを用いて電気的ノイズの除去を広い周波数帯域に渡って行う場合には、複数種類のコンデンサ、たとえば自己共振周波数が異なるアルミ電解コンデンサ、タンタルコンデンサ、セラミックコンデンサ等の異種のコンデンサをＬＳＩ近傍に複数備えることによって行われてきた。

従来より、弁作用金属としてアルミやタンタルなどを用いた固体電解コンデンサは、小型で静電容量が大きく、周波数特性に優れ、ＣＰＵデカップリング回路あるいは電源回路などに広く使用されている。特に高周波における低ＥＳＲ（等価直列抵抗）、低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）を持つ表面実装型固体電解コンデンサの開発が進んでいる。

従来の表面実装型コンデンサの構造の一例を図３に示す。図３は従来の表面実装型コンデンサを説明する図であり、図３（ａ）はコンデンサ素子の正断面図、図３（ｂ）は表面実装型コンデンサに用いる基板の平面図、図３（ｃ）は、表面実装型コンデンサに用いる基板の底面図、図３（ｄ）は、表面実装型コンデンサの正断面図である。この表面実装型コンデンサ１１０は３端子伝送線路素子タイプと呼ばれるものであり、例えば特許文献１に示されている。この表面実装型コンデンサ１１０に用いるコンデンサ素子１００は、導電性高分子膜を固体電解質としており、板状、または箔状の拡面化された弁作用金属の表面に陽極酸化皮膜層を形成して、弁作用金属陽極体１とし、この陽極酸化被膜層の表面の中央領域1ａを覆うように、導電性高分子膜を形成し、さらにその周囲にグラファイト層を形成し、さらに、銀ペースト層を順次形成し陰極層２とした後、弁作用金属陽極体１のレジスト層３が形成されたレジスト形成部１ｂを介して、さらに外側に伸びた弁作用金属陽極体１の両側の端部１ｃに陽極金属片４を接合している。また、表面実装型コンデンサ１１０に用いる基板２００は上面にコンデンサ素子接続端子６を有し下面に外部端子７を有する絶縁樹脂９からなり、コンデンサ素子接続端子６と外部端子７はビア８を介して電気的に接続されている。（例えば特許文献２参照）表面実装型コンデンサ１１０は図３（ｄ）に示すようにコンデンサ素子１００が導電性接着剤５を介して基板２００のコンデンサ素子接続端子６と接続されて、外装樹脂１０により封止されて構成されている。

特許第３８９９４１７号公報特開２００８−２５８６０２号公報

このような表面実装型コンデンサはリフロー工程を経て様々な電子機器の基板へ装着される。近年は環境への配慮からハンダの鉛フリー化が進み、リフロー時のピーク温度を上昇させる必要が生じ、リフローなど急激な温度変化が生じた際に、導電性接着剤とコンデンサ素子接続端子の接続面に剥離が発生し、表面実装型コンデンサのＥＳＲが上昇するという懸念があった。

上記の状況にあって、本発明の技術的な目的は、リフローなど急激な温度変化が生じた際にも、導電性接着剤とコンデンサ素子接続端子の接続面の剥離発生を抑制した、接続信頼性の高い表面実装型コンデンサ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、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、前記陽極体の端部から陽極金属片が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子と、上面にコンデンサ素子接続端子を有し、下面に前記コンデンサ素子接続端子とビアにより接続される外部端子を有する絶縁樹脂からなる基板とを、導電性接着剤を介して接続し、外装樹脂で封止する表面実装型コンデンサであって、前記コンデンサ素子接続端子が複数の孔を有することを特徴とする。

また、前記コンデンサ素子接続端子の複数の孔の一部に前記導電性接着剤が充填されていることを特徴とする。

さらに、本発明の表面実装型コンデンサは、板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、前記陽極体の端部から陽極金属片が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子と、上面にコンデンサ素子接続端子を有し、下面に前記コンデンサ素子接続端子とビアにより接続される外部端子を有する絶縁樹脂からなる基板とを、導電性接着剤を介して接続し、外装樹脂で封止する表面実装型コンデンサであって、前記コンデンサ素子接続端子の周囲の一部に前記導電性接着剤が形成されていることを特徴とする。

本発明によればコンデンサ素子接続端子に複数の孔を設けることで、その下層の絶縁樹脂を部分的に露出させられ、その部分に導電性接着剤を充填させることができる。したがって、コンデンサ素子接続端子と導電性接着剤だけでなく、導電性接着剤と絶縁樹脂の接着強度が加わり、リフローなど急激な温度変化が生じた際の熱膨張係数の差により発生する反りによる応力に対処する構造が得られ、発生が懸念される導電性接着剤とコンデンサ素子接続端子と接続面の剥離を防止し、それによって表面実装型コンデンサのＥＳＲが上昇するのを抑制することが可能となる。

本発明によれば導電性接着剤をコンデンサ素子接続端子の周囲の一部に塗布することにより、コンデンサ素子接続端子と導電性接着剤だけでなく、導電性接着剤と絶縁樹脂の接着強度が加わり、発生が懸念される導電性接着剤とコンデンサ素子接続端子と接続面の剥離を防止し、それによって表面実装型コンデンサのＥＳＲが上昇するのを抑制することが可能となる。

すなわち、コンデンサ素子接続端子のパターンを検討し、絶縁樹脂部分に導電性接着剤を充填させる、また、コンデンサ素子接続端子の周囲の一部に導電性接着剤を塗布することによりコンデンサ素子接続端子と導電性接着剤だけでなく、導電性接着剤と絶縁樹脂の接着強度が加わり、リフローなど急激な温度変化が生じた際にも、接続信頼性が高い表面実装型コンデンサを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態１による表面実装型コンデンサを説明する図であり、図１（ａ）は表面実装型コンデンサに用いる基板の平面図、図１（ｂ）は、表面実装型コンデンサに用いる基板の底面図であり、図１（ｃ）は表面実装型コンデンサの正断面図である。本発明の実施の形態２による表面実装型コンデンサを説明する図であり、図２（ａ）は表面実装型コンデンサに用いる基板の平面図、図１（ｂ）は、表面実装型コンデンサに用いる基板の底面図であり、図２（ｃ）は、表面実装型コンデンサの正断面図である。従来の表面実装型コンデンサを説明する図であり、図３（ａ）は表面実装型コンデンサに用いるコンデンサ素子の正断面図、図３（ｂ）は表面実装型コンデンサに用いる基板の平面図、図３（ｃ）は、表面実装型コンデンサに用いる基板の底面図であり、図３（ｄ）は、表面実装型コンデンサの正断面図である。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
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説明する図である。

まず、本発明の実施の形態１における表面実装型コンデンサ１１０の構造について、図１を参照しながら説明する。このコンデンサ素子１００は、従来と同じ構成で導電性高分子膜を固体電解質としており、板状、または箔状の拡面化された弁作用金属の表面に陽極酸化皮膜層を形成して、弁作用金属陽極体１とし、この陽極酸化被膜層の表面の中央領域1ａを覆うように、導電性高分子膜を形成し、さらにその周囲にグラファイト層を形成し、さらに、銀ペースト層を順次形成し陰極層２とした後、弁作用金属陽極体１のレジスト層３が形成されたレジスト形成部１ｂを介して、さらに外側に伸びた弁作用金属陽極体１の両側の端部１ｃに陽極金属片４を接合している。コンデンサ素子１００が導電性接着剤５を介して基板上面のコンデンサ素子接続端子６と電気的に接続されて、外装樹脂１０により封止されて表面実装型コンデンサ１１０が構成されている。このとき、コンデンサ素子１００と接続する基板上面のコンデンサ素子接続端子６のパターンには複数の孔が施され、その下層の絶縁樹脂９が孔を介して露出されている。そのため、導電性接着剤５がコンデンサ素子接続端子６だけでなく、絶縁樹脂９の露出部にも充填された、物理的な接続も兼ね備えた構造となる。尚、孔の配置は例えば千鳥配置にしてもよいが特に限定されない。

続いて本発明の実施形態１における基板２００の構造について、図１を参照しながら説明する。図１（ａ）はコンデンサ素子接続端子側を示し、コンデンサ素子接続端子６が形成されている絶縁樹脂９からなる基板２００の平面図であり、コンデンサ素子接続端子６にはパターンが施され、その下層の絶縁樹脂９が露出されている。図１（ｂ）は外部端子側を示し、外部接続端子７が形成されている絶縁樹脂９からなる基板２００の底面図である。コンデンサ素子接続端子６と外部端子７はビア８で電気的に接続されている。ここで、実施の形態１のコンデンサ素子接続端子６のパターンは例えば千鳥配置にしてもよいが、蛇の目、同心状、螺旋状等でもよく、電気的接続が確保されて絶縁樹脂９が露出し、かつ、導電性接着剤５が充填され必要な接着強度が得られるパターンであれば特に限定されない。

尚、図１（ｃ）の表面実装型コンデンサ１１０の断面図の基板部は図１（ａ）のコンデンサ素子接続端子側のＡ−Ａ線における断面図であることを示している。

コンデンサ素子接続端子６とコンデンサ素子１００とを導電性接着剤５を介して電気的に接続させた後、コンデンサ素子１００を封止させるため外装樹脂１０で被覆し、その後、必要とする寸法に個片に切断することにより、表面実装型コンデンサ１１０を得る。

（実施の形態２）
図２は本発明の表面実装型コンデンサの実施の形態２を説明する図である。

図２（ｃ）は本発明の実施の形態２における表面実装型コンデンサ１１０の構造について示している。コンデンサ素子１００の構成は従来と同じであるので省略する。コンデンサ素子接続端子６とコンデンサ素子１００は、導電性接着剤５を介して電気的に接続される。このとき、導電性接着剤５がコンデンサ素子接続端子６の周囲にも塗布した構造となっている。そのため、導電性接着剤５がコンデンサ素子接続端子６とだけではなく、絶縁樹脂９に対しても物理的な接続がなされた構造となる。

続いて本発明の実施形態２における基板２００の構造について、図２（ａ）を参照しながら説明する。図２（ａ）のコンデンサ素子接続端子側は、コンデンサ素子接続端子６が形成されている絶縁樹脂９からなる基板２００の平面図であり、コンデンサ素子接続端子６のパターンが一例としてべた状に施されている。図２（ｂ）の外部端子側は外部端子７が形成されている絶縁樹脂９からなる基板２００の底面図である。コンデンサ素子接続端子６と外部端子７はビア８で電気的に接続されている。尚、実施の形態２のコンデンサ素子接続端子６のパターンはべた状で実施例を記載しているが、実施の形態１と同様に千鳥配置や、蛇の目状等でもよく電気的接続が確保されていれば、絶縁樹脂９が露出されていてもよい。

コンデンサ素子接続端子６とコンデンサ素子１００とを導電性接着剤５を介して電気的に接続させた後、コンデンサ素子１００を封止させるため外装樹脂１０で被覆し、その後、必要とする寸法に個片に切断することにより、表面実装型コンデンサ１１０とする。

次に、本発明の実施例を挙げて説明する。

（実施例１）
実施例１について図１を参照して説明する。本実施例１で作製した基板２００は厚みが２１４μｍ、絶縁樹脂９の厚みが１００μｍであり、絶縁樹脂９はガラスエポキシ樹脂を使用した。コンデンサ素子接続端子側にはコンデンサ素子接続端子６のエリアを計３箇所設け、大きさは中央部が４．６ｍｍ×４．２ｍｍ、更に中央部を挟むように両側部にも１．２×４．２ｍｍで形成した。その際、中央部と両側部のコンデンサ素子接続端子６にφ０．２ｍｍ、ピッチ（中心間距離）０．５ｍｍの千鳥配置で絶縁樹脂９が露出するようにパターンを施した。パターンは下地が銅箔１８μｍ、２層目にＮｉめっき４μｍ、表面にＡｕフラッシュメッキ０．０３μｍで構成されている。また、ビア８はコンデンサ素子接続端子６の中央部では短手４．２ｍｍ方向に沿って両辺各１列、両側部にも各１列（０．４ｍｍピッチ）でホール径φ０．１５ｍｍの計４列を設けた。尚、絶縁樹脂９の露出部とビア８の位置が重ならないように配置した。この基板２００に形成されたコンデンサ素子接続端子６とコンデンサ素子１００をＡｇを含んだ導電性接着剤５を介して電気的接続した。更に硝子のフィラー含むエポキシ樹脂の外装樹脂１０にて封止を実施するために１７０℃でトランスファーモールドを行い、金型から取り出した後、ダイヤモンドダイサーで大きさ８．５ｍｍ×５．３ｍｍに個片化し、表面実装型コンデンサを得た。

懸念されていた、リフロー時の導電性接着剤５とコンデンサ素子接続端子６と接続面の接続信頼性を確認するための試験として実施１で作製した表面実装型コンデンサ１１０のサンプル（Ｎ＝１０個）を温度８５℃、湿度８５％、時間１６８ｈの条件で吸湿処理後、ピーク温度２６０℃、時間１０秒で２サイクルの赤外線リフロー槽に流した。その後、そのサンプルを２０倍の光学顕微鏡で観察し外観に異常がないことを確認し、規定の電気特性試験を実施した。その結果サンプルのＥＳＲ上昇も確認されず、規格値を満足する結果が得られた。次にＳＡＴ（超音波映像装置）にて剥離箇所の存在を調査した。さらに裏付けとしてサンプルの断面解層を行い、いずれの調査においても導電性接着剤５とコンデンサ素子接続端子６と接続面での剥離は認められず、本発明実施例１の効果が認められた。

（実施例２）
実施例２について図２を参照して説明する。本実施例２で作製した基板２００はコンデンサ素子接続端子６のエリアを導電性接着剤で覆う狙いのため、基板との開きスペースを考慮しコンデンサ素子接続端子６のエリアを小さくし、電気的に最適なエリアにしたため、導体パターンがべたであることと、ビアホールの数を少なくした以外は実施例１と同様に作製した。コンデンサ素子接続端子６は計３箇所設け、大きさは中央部を２．３ｍｍ×２．１ｍｍとし、更に中央部を挟むように両側部にも０．７ｍｍ×２．１ｍｍで形成した。その後、評価サンプルを抜き取り実施例１と同様に温度８５℃、湿度８５％、時間１６８ｈの条件で吸湿処理後、ピーク温度２６０℃、時間１０秒で２サイクルの赤外線リフロー槽に流した。その後、そのサンプルを２０倍の光学顕微鏡で観察し外観に異常がないことを確認し、規定の電気特性試験を実施した。その結果サンプルのＥＳＲ上昇も確認されず、規格値を満足する結果が得られた。次にＳＡＴ（超音波映像装置）にて剥離箇所の存在を調査した。さらに裏付けとしてサンプルの断面解層を行い、いずれの調査においても導電性接着剤５とコンデンサ素子接続端子６と接続面での剥離は認められず、本発明実施例２の効果が認められた。

１弁作用金属陽極体
１ａ中央領域
１ｂレジスト形成部
１ｃ端部
２陰極層
３レジスト層
４陽極金属片
５導電性接着剤
６コンデンサ素子接続端子
７外部端子
８ビア
９絶縁樹脂
１０外装樹脂
１００コンデンサ素子
１１０表面実装型コンデンサ
２００基板

Claims

板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、前記陽極体の端部から陽極金属片が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子と、上面にコンデンサ素子接続端子を有し、下面に前記コンデンサ素子接続端子とビアにより接続される外部端子を有する絶縁樹脂からなる基板とを、導電性接着剤を介して接続し、外装樹脂で封止する表面実装型コンデンサであって、前記コンデンサ素子接続端子が複数の孔を有することを特徴とする表面実装型コンデンサ。
前記コンデンサ素子接続端子の複数の孔の一部に前記導電性接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の表面実装型コンデンサ。
板状または箔状の拡面化した弁作用金属を陽極体とし、前記陽極体の端部から陽極金属片が引き出され、前記陽極体の少なくとも中央領域の表面に酸化皮膜からなる誘電体層が形成され、前記誘電体層上に固体電解質層が形成されたコンデンサ素子と、上面にコンデンサ素子接続端子を有し、下面に前記コンデンサ素子接続端子とビアにより接続される外部端子を有する絶縁樹脂からなる基板とを、導電性接着剤を介して接続し、外装樹脂で封止する表面実装型コンデンサであって、前記コンデンサ素子接続端子の周囲の一部に前記導電性接着剤が形成されていることを特徴とする表面実装型コンデンサ。