JP2019102604A - 面実装型コンデンサおよびこれに用いられる座板 - Google Patents

Abstract

【課題】封口材の膨張による封口材と座板との接触を回避できる面実装型コンデンサおよびこれに用いられる座板を提供する。【解決手段】コンデンサ素子と、コンデンサ素子を収容する有底筒状の収容容器１１と、収容容器１１の開口端を封口する封口材１２とを有するコンデンサ本体１０と、コンデンサ本体１０を保持する座板２０とを備え、座板２０は、その表面がコンデンサ本体の封口材と対向し表面にコンデンサ本体１０が配置された基板２２を有し、基板２２の表面の中心部側には、端縁部側に対し基板の厚み方向の深さが深い凹部が形成されている。【選択図】図５

Description

本発明は、面実装型コンデンサおよびこれに用いられる座板に関する。

従来、面実装型アルミニウム電解コンデンサは、基板実装時にリフロー工程による表面実装が行われる。このリフロー実装では、配線基板自体をはんだ溶融温度以上の高温下にさらしてはんだ付けを行う。

このリフロー実装工程においては、基板に搭載される面実装型アルミニウム電解コンデンサ自体が高温下にさらされることにより、内部に含まれる電解液や未反応モノマー、溶媒の気化が起こり、コンデンサ本体の内部圧力が上昇する。この内部圧力の上昇により、コンデンサ本体を構成する封口材の膨張が引き起こされる。これに起因して封口材に隣接する座板へ封口材が干渉し、その圧力により座板の変形が起こり、はんだ付け不良を起こしてしまう可能性がある。

そこで特許文献１では、座板の封口材に面する側に凹部を設けることで、封口材の膨張によって引き起こされる座板への圧力を低減している。

特開２００８―２７０３３８号公報

しかし特許文献１の座板（絶縁板）表面の凹部は、中心部側と端縁部側の深さが一定に形成されているため、以下のような不具合があった。すなわち、特許文献１の座板（絶縁板）は凹部を形成しつつも座板自体の強度を確保するために、凹部の深さを座板の厚みに対して３０％程度に抑えられていた。このため、リフロー時に封口材が大きく膨張した場合には、封口材の膨張中心部（封口材の膨張による変形が大きい領域）と座板との接触を確実に回避できないおそれがあった。一方で、封口材との接触を確実に回避するために凹部深さを深くしながら、座板の厚み自体を十分に厚くして座板の強度を確保することも考えられるが、この場合には部材のコストアップを招くとともにコンデンサの低背化に支障を来す結果となってしまう。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、座板厚みの増加を抑えながら、封口材の膨張による封口材と座板との接触を回避できる面実装型コンデンサおよびこれに用いられる座板を提供することを目的とする。

本発明に係る面実装型コンデンサは、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容する有底筒状の収容容器と、前記収容容器の開口端を封口する封口材とを有するコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体を保持する座板と、を備え、前記座板は、その表面が前記コンデンサ本体の封口材と対向し、前記表面に前記コンデンサ本体が配置される基板を有し、
前記基板の表面の中心部側には、端面部側に対し前記基板の厚み方向の深さが深い凹部が形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる座板は、コンデンサ素子を収容し、封口材で封口されたコンデンサ本体を保持する座板であって、その表面が前記コンデンサ本体の封口材と対向し、前記表面に前記コンデンサ本体が載置される基板を有し、前記基板の表面の中心部側には、端縁部側に対し前記基板の厚み方向の深さが深い凹部が形成されていることを特徴とする。

このような構成（面実装型コンデンサおよび座板）によれば、封口材が大きく膨張しても、座板の基板表面の中心部側には端縁部側に対し基板厚み方向の深さが深い凹部が形成されているので、封口材と座板との接触を回避することができる。しかも、封口材の膨張中心部と対向しない基板の端縁部側は中心部側に比較し凹部の深さは浅いため、基板の厚みが比較的確保されている。これにより、座板厚みの増加を抑えながら、封口材の膨張による座板の変形を抑制することができる。

この面実装型コンデンサおよび座板では、封口材が大きく膨張しても、座板の基板表面の中心部側には端縁部側に対し基板厚み方向深さが深い凹部が形成されているので、封口材と座板との接触を極力回避することができる。しかも、封口材の膨張中心部と対向しない基板の端縁部側は中心部側に比較し凹部の深さは浅いため、基板の厚みが比較的確保されている。これにより、座板厚みの増加を抑えながら、封口材の膨張による座板の変形を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るコンデンサ本体と座板とを示す上方斜視図である。 本発明の実施形態に係るコンデンサ本体と座板とを示す下方斜視図である。 図１の座板を示す拡大斜視図である。 図１の座板を示す平面図である。 図４のV-V線断面図である。 図５の凹部を示す拡大断面図である。 変形例１に係る凹部を示す拡大断面図である。 変形例２に係る凹部を示す拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

本実施形態に係る面実装型コンデンサ１は、図１および図２に示すように、略円柱形状を有するコンデンサ本体１０と、コンデンサ本体１０を保持する座板２０とを有する。コンデンサ本体１０は、巻回されたコンデンサ素子（不図示）と、コンデンサ素子を内部に収容する有底筒状の収容容器１１と、収容容器１１の開口端を封口する封口材１２とから構成されている。また、座板２０は、２つの挿通孔２１が形成され、かつコンデンサ本体１０の底面が当接する基板２２と、コンデンサ本体１０の外周面を取り囲むように、コンデンサ本体１０の中心軸Ｃに沿って延びる４つの側壁３５とから構成されている。

円柱形状を有するコンデンサ本体１０は、略円筒状の収容容器１１の内部にコンデンサ素子を収納し、その開放端部に封口材１２を挿着した後、外周側面の下部近傍に溝部１３が形成されるように加締めることで、封口材１２により収容容器１１が封止されるようになっている。この封口材１２は、例えばリフロー実装工程において高温下にさらされることにより、座板２０に向かって膨張する。コンデンサ本体１０には、封口材１２を貫通するように２つのリード端子１４が設けられている。各リード端子１４は、コンデンサ素子より導出されたタブ（不図示）に、例えば、溶接によって接続されている。

なお、コンデンサ素子としては、アルミニウム等の弁金属からなる陽極箔と陰極箔との間にセパレータを介在させて、巻回して形成され、電解液が含浸されたものや、電解質として固体の導電性高分子をアルミニウム等の弁金属からなる陽極箔と陰極箔との間に形成した、固体電解コンデンサ素子等を用いることができる。

座板２０は、電気絶縁性を有する材料からなる。本実施形態において、座板２０の材質は、樹脂である。上述したように、座板２０は、表面がコンデンサ本体１０の封口材１２と対向し、前記表面にコンデンサ本体１０が配置される基板２２と、コンデンサ本体１０の収容容器１１を挟持する４つの側壁３５とから構成されている（図３参照）。

基板２２は、所定の肉厚を有するとともに、図４に示すように、その上方から見て、略正方形状をなしている。基板２２は、コンデンサ本体１０の封口材１２と対向する側に、コンデンサ本体１０との当接面２２ａを中心軸Ｃの回りに陥凹させた凹部２４が形成されている。凹部２４は、基板２２の表面の中心部側に、端面部側に対し基板２２の厚み方向の深さが深くなるように形成されている。なお、コンデンサ本体１０を座板２０が保持した状態では、コンデンサ本体１０の中心軸Ｃと基板２２（凹部２４）の中心軸Ｃとが一致する。

凹部２４は、その上方から見て円形であり、基板２２の端縁部側から中心部側に向かって深くなる領域を有する。凹部２４が、端縁部側から中心部側に向かって深くなるとは、凹部２４が中心部側に向かって連続的に深くなる本実施形態の構成に加えて、凹部２４が中心部側に向かって段階的に深くなる後述する変形例１の構成を包含する。これにより、封口材１２の膨張具合に合わせて凹部２４の深さを調整し、封口材１２の膨張による封口材１２と座板２０との接触を回避できる。図５に示す様に、凹部２４を画定する領域（外周面）である２つの傾斜面３１，３２は、傾斜角度が異なる。具体的には凹部２４は、基板２２表面の中心部に形成された底面２５と、底面２５の外周縁から立ち上がる第１傾斜面３１と、第１傾斜面３１より径方向外側に形成された第２傾斜面３２とから画定されている。

底面２５は、上面視が円形であり、その中心部に形成された突出部２６と、突出部２６の径方向外方に形成された挿通孔２１とを有する。突出部２６は、上面視が凹部２４と同心円であり、コンデンサ本体１０に向かって突出している。図６に示す様に、底面２５と、基板２２の裏面２２ｂ（当接面２２ａの反対側の面）との間の肉厚は、第１傾斜面３１と裏面２２ｂとの間の肉厚および第２傾斜面３２と裏面２２ｂとの間の肉厚よりも薄くなっている。

第１傾斜面３１は、上面視が輪形状であり、底面２５と第２傾斜面３２との間、すなわち底面２５より径方向外方かつ第２傾斜面３２より径方向内方に形成されている。第１傾斜面３１は、底面２５の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって基板２２の端縁部側に傾斜して延びている。つまり第１傾斜面３１は、径方向外方に向かって径が大きくなる円錐台の側面を構成している。底面２５に対する第１傾斜面３１の傾斜角度はθ１である。従って、第１傾斜面３１の深さは、径方向外側から中心部側に向かって連続的に深くなり、第１傾斜面３１と裏面２２ｂとの間の肉厚は、中心部側に向かって連続的に薄くなる。

第２傾斜面３２は、第１傾斜面３１と同様に上面視が輪形状であり、底面２５および第１傾斜面３１より径方向外方に形成されている。第２傾斜面３２は、第１傾斜面３１の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって基板２２の端縁部側に傾斜して延びている。つまり第２傾斜面３２は、径方向外方に向かって径が大きくなる円錐台の側面を構成している。底面２５に対する第２傾斜面３２の傾斜角度はθ２である。従って、第２傾斜面３２の深さは、径方向外側から中心部側に向かって連続的に深くなり、第２傾斜面３２と裏面２２ｂとの間の肉厚は、中心部側に向かって連続的に薄くなる。傾斜角度θ２は、第１傾斜面３１の傾斜角度をθ１よりも小さい。

凹部２４の底面２５に形成された２つの挿通孔２１は、当接面２２ａからその裏面２２ｂに貫通している。２つの挿通孔２１は、上方から見て、基板２２の中央部付近に形成されている。この２つの挿通孔２１には、コンデンサ本体１０に設けられた２つのリード端子１４が挿通される。基板２２の裏面２２ｂには、２つの挿通孔２１から外側端部にかけてリード端子１４を収納可能なように、リード端子１４の肉厚分にほぼ等しい深さを有する２つの溝部２９（図２参照）が形成されている。２つの溝部２９は、中心軸Ｃから径方向外方に向かって延びている。

上述したように、２つの挿通孔２１には、コンデンサ本体１０の封口材１２から引き出された２つのリード端子１４が挿通され、各溝部２９に沿って外方に折曲げ加工される。これにより、基板２２は、コンデンサ本体１０と折曲げられたリード端子１４との間に挟持され、コンデンサ本体１０と一体化されるようになっている。このとき、２つのリード端子１４は、基板２２の裏面２２ｂに露出している部分が溝部２９内に収容され、飛び出していない。従って、面実装型コンデンサ１は裏面２２ｂを載置面として自立可能である。

側壁３５は、基板２２の四隅付近（基板２２表面の端縁部）にそれぞれ立設されている。４つの側壁３５は互いに同じ形状を有している。また、４つの側壁３５は、コンデンサ本体１０の中心軸Ｃからの距離が、互いに等しくなるように配置されている。また、中心軸Ｃに対して４つの側壁３５が周方向に等角度間隔で配置されている。４つの側壁３５は、コンデンサ本体１０の中心軸Ｃを中心とし、かつコンデンサ本体１０よりも半径が大きい第１円周の一部である第１円弧面を内側面に有している。さらに、４つの側壁３５は、第１円周と同心円であって第１円周よりも半径が大きい第２円周の一部である第２円弧面を外側面に有している。各側壁３５において、これら２つの円弧面に挟まれた部分の肉厚は均一となっている。コンデンサ本体１０を座板２０が保持した状態では、各側壁３５の内側面の全体がコンデンサ本体１０の外周面と接触している。

上述したような座板２０は、一般的に、射出成型によって製造される。そのため、本実施形態のように、側壁３５の肉厚が均一であることによって歪みや反りなどの発生をより防止することができる。なお、４つの側壁３５は、肉厚が均一の部分を有していなくてもよい。

コンデンサ本体１０を座板２０に保持させるには、図１に示す状態から、コンデンサ本体１０を下方に向けてさらに押し込む。このとき、樹脂からなる側壁３５は、コンデンサ本体１０によって径方向外側に押されることによってコンデンサ本体１０の外周面に沿うように径方向外側へと弾性変形する。

コンデンサ本体１０を座板２０が保持した状態では、コンデンサ本体１０は、その中心軸Ｃに向かう方向に、４つの側壁３５の内側面によって押圧されている。これにより、コンデンサ本体１０は、座板２０によって強固に挟持される。

また、樹脂からなる側壁３５は、コンデンサ本体１０に対して離接する方向に弾性変形可能となっているので、たとえコンデンサ本体１０の外形および／または側壁３５が歪みなどで所定範囲以下の変形量で変形していた場合であっても、側壁３５がその変形に追従して径方向の内外どちらの方向にも弾性変形する。そのため、本実施形態では、各側壁３５の内側面がコンデンサ本体１０の外周面に接触することが担保されている。

[本実施形態の面実装型コンデンサ１の特徴]
本実施形態の面実装型コンデンサ１には以下の特徴がある。

本実施形態の面実装型コンデンサ１では、封口材１２が大きく膨張しても、座板２０の基板２２表面の中心部側には、端縁部側に対し基板２２の厚み方向の深さが深い凹部２４が形成されているので、確実に封口材１２と座板２０との接触を極力回避することができる。しかも、封口材１２の膨張中心部と対向しない基板２２の端縁部側は中心部に比較し凹部２４の深さは浅いため、基板２２の厚みが比較的確保されている。これにより、座板２０の厚みの増加を抑えながら、封口材１２の膨張による座板２０の変形を抑制することができる。従って、はんだ付け不良を確実に防止できる。座板２０の薄肉部分が少ないこと、および凹部２４において座板２０が中心部側に向かって薄くなる構造であるため、射出成形による成形不良のリスクを低減できる。

本実施形態の面実装型コンデンサ１では、凹部２４を画定する領域が、凹部２４の中心部から端縁部まで延び、傾斜角度が異なる複数の傾斜面３１，３２で形成された。これにより、簡単な構成で凹部２４を形成できる。

本実施形態の面実装型コンデンサ１では、底面２５に対する第１傾斜面３１の傾斜角度θ１より、底面２５に対する第２傾斜面３２の傾斜角度θ２の方が小さい。これにより、第２傾斜面３２が形成された部分の基板２２の肉厚が薄くなるのを抑えて座板２０の強度を確保しつつ、封口材１２の膨張による封口材１２と座板２０との接触を回避できる。

本実施形態の面実装型コンデンサ１では、凹部２４の中心部に、コンデンサ本体１０に向かって突出する突出部２６が形成された。これにより、座板２０の強度を高くすることができる。

次に、前記実施形態の面実装型コンデンサ１に係る変形例について説明する。なお、変形例において、コンデンサ本体１０の形状は前記実施形態と同様であるので説明を省略する。また座板２０の形状に関して前記実施形態と異なる部分についてのみ説明し、その他の部分の形状は前記実施形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。

＜変形例１＞
前記実施形態では凹部２４が、傾斜角度が異なる第１傾斜面３１と第２傾斜面３２とにより画定された。しかし図７に示す変形例１では、凹部４０を画定する外周面の、中心軸Ｃに沿った基板２２の厚み方向の断面形状が階段状である。

変形例１に係る凹部４０は、底面２５と、底面２５から立ち上がる第１段部４１と、第１段部４１より径方向外側に形成された第２段部４５とから画定されている。これら第１段部４１と第２段部４５とが、凹部４０の外周面を構成している。第１段部４１は、底面２５の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって上方に延びる第１側面４２と、第１側面４２の上端から径方向外方に底面２５と平行に延びる第１座面４３とからなる。第２段部４５は、第１座面４３の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって上方に延びる第２側面４６と、第２側面４６の上端から径方向外方に底面２５と平行に延びる第２座面４７と、第２座面４７の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって上方に延びる第３側面４８とからなる。この構成により、凹部４０は、径方向外側から中心部側に向かって段階的に深くなり、簡単な構成で凹部を形成できる。

＜変形例２＞
図８に示す変形例２では、凹部５０が凹部５０の縁から底まで延びる１つの傾斜面５１で画定されている。変形例２に係る凹部５０は、底面２５と、底面２５の外周縁からコンデンサ本体１０に向かって径方向外方に傾斜して延びる傾斜面５１とを有する。傾斜面５１は、径方向外方に向かって径が大きくなる円錐台の側面を構成している。これにより、凹部５０は、径方向外側から中心部側に向かって連続的に深くなり、簡単な構成で凹部５０を形成できる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

前記実施形態では、凹部２４を１つ、または複数の傾斜面により画定したがこれに限定されず、例えばおわん形状の湾曲面で凹部２４を画定しても良い。

前記実施形態では、凹部２４の中心部分に突出部２６を設けたが、突出部２６を設けなくても良い。これにより封口材１２が膨張したとしても、封口材１２と座板２０との干渉を確実に回避できる。また、凹部２４を画定する外周面の傾斜角度は特に限定されない。

１ 面実装型コンデンサ
１０ コンデンサ本体
１１ 収容容器
１２ 封口材
２０ 座板
２２ 基板
２４ 凹部
２５ 底面
２６ 突出部
３１ 第１傾斜面
３２ 第２傾斜面
３５ 側壁
４０ 凹部（変形例１）
４１ 第１段部
４５ 第２段部
５０ 凹部（変形例２）
５１ 傾斜面
Ｃ 中心軸

Claims (8)

1. コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子を収容する有底筒状の収容容器と、前記収容容器の開口端を封口する封口材とを有するコンデンサ本体と、
   前記コンデンサ本体を保持する座板と、
   を備え、
   前記座板は、その表面が前記コンデンサ本体の封口材と対向し、前記表面に前記コンデンサ本体が配置される基板を有し、
   前記基板表面の中心部側には、端縁部側に対し前記基板の厚み方向の深さが深い凹部が形成されていることを特徴とする面実装型コンデンサ。
2. 前記座板は、前記基板表面の端縁部に立設され、前記コンデンサ本体の収容容器を挟持する複数の側壁を有することを特徴とする請求項１に記載の面実装型コンデンサ。
3. 前記凹部が、前記基板の端縁部側から前記中心部側に向かって段階的に深くなる領域を有することを特徴とする請求項１に記載の面実装型コンデンサ。
4. 前記凹部を画定する前記領域の、前記基板厚み方向の断面形状が階段状であることを特徴とする請求項３に記載の面実装型コンデンサ。
5. 前記凹部を画定する前記領域が、前記凹部の中心部から端縁部まで延びる１つの傾斜面で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の面実装型コンデンサ。
6. 前記凹部を画定する前記領域が、前記凹部の中心部から端縁部まで延びる、傾斜角度が異なる複数の傾斜面で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の面実装型コンデンサ。
7. 前記凹部が、前記基板表面の中心部側に形成された円形の底面と、前記底面の外周縁から前記基板の端縁部側に向けて傾斜して延びる第１傾斜面と、前記第１傾斜面の外周縁から前記基板の端縁部側に向けて傾斜して延びる第２傾斜面とを有し、
   前記底面に対する第１傾斜面の傾斜角度より、前記底面に対する第２傾斜面の傾斜角度が小さいことを特徴とする請求項６に記載の面実装型コンデンサ。
8. コンデンサ素子を収容し、封口材で封口されたコンデンサ本体を保持する座板であって、
   その表面が前記コンデンサ本体の封口材と対向し、前記表面に前記コンデンサ本体が載置される基板を有し、
   前記基板表面の中心部側には、端縁部側に対し前記基板の厚み方向の深さが深い凹部が形成されていることを特徴とする座板。

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