JP3543955B2 - チップ型固体電解コンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型固体電解コンデンサに関し、より詳しくは、コンデンサ素子と陽極端子及び陰極端子の構造と接続方法に改良を加えたチップ型固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。図１３は、図１２のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。図１２と図１３を参照して従来のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。コンデンサ素子１の表面の陰極層は、導電性接着剤３を介して陰極端子５に接着され、そのコンデンサ素子１から出ている陽極リード線２が、陽極端子４と溶接されている。陰極端子５と陽極端子４の露出部以外が外装樹脂６で覆われており、その露出部が外装樹脂６の両側面の外壁に沿って折り曲げられている。
【０００３】
特に陰極端子５は、図１３に示すように、外装樹脂６を成型する際に製品の側面中央から引き出すためにコンデンサ素子１を受ける様に予め段差のある形状に加工を行っている。この段差形状の陰極端子５を外装樹脂６によって保持する強度を確保するために陰極端子５上部に所定の厚さ以上の外装樹脂６が形成されている。
【０００４】
また、陽極リード線２と陽極端子４の溶接部は陽極端子４と陰極端子５の後加工に伴って剥離するのを防止するために外装樹脂６内部に保護されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のチップ型固体電解コンデンサには次のような課題があった。
（１）同じケースサイズのコンデンサでは、ケース内に収容されるコンデンサ素子１のサイズが陽極リード線２と陽極端子４の溶接部寸法と陰極端子５の段差形状に制約される。電子部品の形状は応用電子機器の小型化，高機能化に伴い、より小型化することが求められているが、ケースサイズの小型化を図ろうとすると、陽極リード線と陽極端子の溶接部と陰極端子の段差形状を外装樹脂内に確保するためにコンデンサ素子サイズを犠牲にする必要がある。また、コンデンサ素子体積効率を高めようとすると、陰極端子の外装樹脂の厚みが確保できなくなり、外装樹脂による陰極端子を保持する強度を犠牲にしなければならず、両者を同時に満足させることが困難であった。
（２）陽極端子４と陰極端子５の露出部は、外装樹脂６形成後、折り曲げ加工によって外装樹脂６の両側面の外壁に沿うように成形されており、端子形状を顧客の要求に合わせて自由に変更することが困難であり、実装効率が悪くなる場合がある。さらに、これらの端子形状の寸法精度にバラツキが生じやすく、実装性に影響を与える。
【０００６】
上記の従来のチップ型固体電解コンデンサの問題点を解決する方法が特許第２７０７８６３号公報に開示されている。この技術では、固体電解コンデンサ素子の上面および下面に耐熱性樹脂板を配置し、耐熱性樹脂板の両端部に設けたスルーホールにコンデンサ素子の陰極層とコンデンサ素子に植立された陽極リード線を導電性接着剤またははんだを介して直接接続している。耐熱性樹脂板のスルーホールは外部接続端子として機能する。
【０００７】
上記公報の技術では、陰極端子は折り曲げて成形する必要がなく、上記の（１）および（２）の問題点の解決には効果が得られているものの、コンデンサをプリント配線板に実装する際に、陽極リードと導電性接着剤との界面が剥離しやすく、また、陽極リードをはんだでスルーホールに直接接続した場合には、そのはんだが溶融して陽極リードが完全にオープン状態になる課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決し、陽極端子及び陰極端子のフレキシビリティと寸法精度の向上と大きな素子ペレット領域が確保されたチップ型固体電解コンデンサを提供することにある。
【０００９】
更に、本発明は、端子のフレキシビリティを確保することで極性管理が要らない４端子構造に対応し、端子の寸法精度を確保することでＰＷＢのランドサイズの縮小化に対応し、実装効率と体積効率の優れた固体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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成のチップ型固体電解コンデンサは、絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されたプリント回路板と、前記第１のランド表面に植立された導電材と、陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子とを備え、前記コンデンサ素子を含む前記プリント回路板上全面が外装樹脂によって外装されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の本発明の第１の構成において、前記コンデンサ素子は、２個以上並列に接続して前記プリント回路板上に実装することができる。また、前記陽極リード線と前記導電材は、溶接によって接続することができる。
【００１６】
本発明の第２の構成のチップ型固体電解コンデンサは、第１の絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記第１の絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記第１の絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記第１の絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されているプリント回路板と、前記第１のランド表面に植立された導電材と、陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の表面に前記プリント回路板に対向して設けられた第２の絶縁板とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記の本発明の第２の構成において、前記コンデンサ素子は、２個以上並列に接続して前記プリント回路板上に実装することができる。また、前記陽極リード線と前記導電材は、溶接によって接続することができる。
【００１８】
上記の本発明の第１および第２の構成において、前記４端子の表面にはんだボールを設け、ＢＧＡ型の固体電解コンデンサとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。図２は、図１のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。図１、図２において、図１２、図１３に示した従来例の部分と同等の部分には同じ参照番号が付せられているので重複する説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、絶縁板２０の上面に陽極接続ランド７と陰極接続ランド８を備え、下面に該各ランドと絶縁板２０に設けられた陽極スルーホール９および陰極スルーホール１０のそれぞれを介して接続されている陽極端子４および陰極端子５をそれぞれ備えたプリント回路板（ＰＷＢ１２で示す）と、陽極接続ランド７表面に植立された陽極リード１１と、一側面に陽極リード線２が植立され、他の側面に陰極層（表示していない）が形成され、陽極リード線２を陽極リード７に接続し、該陰極層を導電性接着剤３を介して陰極接続ランド８に接続されてＰＷＢ１２上に搭載されたコンデンサ素子１と、ＰＷＢ１２上のコンデンサ素子を外装した外装樹脂６とを備えている。
【００２２】
陽極リード線２と陽極リード１１の接続は溶接によって行われており、本部品の実装時のはんだ付け温度による陽極リード線２と陽極リード１１の接続性信頼性の低下を防止している。
【００２３】
ＰＷＢ１２の絶縁板２０の材料には厚さ０．１〜０．３ｍｍのエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が使用できる。またＰＷＢ１２の陽極接続ランド７、陰極接続ランド８、陽極端子４、陰極端子５および陽極スルーホール９、陰極スルーホール１０は銅金属膜からなり、表面にＮｉめっきとＡｕめっきを施すことができる。なお、ＰＷＢ１２は通常のプリント配線技術によって製造できる。
【００２４】
陽極リード１１の材料には、銅（Ｃｕ）、銅合金または鉄ニッケル（Ｆｅ―Ｎｉ）合金が使用できる。
【００２５】
陽極接続ランド７への植立方法としては、導電性接着剤またははんだ付けによって行うことができる。
【００２６】
コンデンサ素子１は、陽極リード線２を植立したタンタル金属からなる陽極体に公知の手段で順次誘電体層、固体電解質層、陰極層を形成することによって形成される。外装樹脂６にはエポキシ樹脂が使用され、トランスファーモールド成型によってＰＷＢ１２上に形成される。
【００２７】
次に、図１、図２を参照して本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの製造方法を説明する。
【００２８】
まず、エポキシ樹脂製の両面銅張り絶縁板２０に穴明けした後、銅めっきとエッチングにより絶縁板２０の両面に矩形状の陽極接続ランド７、陰極接続ランド８、陽極端子４、陰極端子５、両面の各ランドと各端子を接続する陽極スルーホール９および陰極スルーホール１０を形成してＰＷＢ１２を製造する。両面銅張り絶縁板の銅箔の厚さは５〜１８μｍ、銅めっきは電気めっき銅または無電銅めっきで１０〜２５μｍの厚さに形成される。また、絶縁板２０に穴明けされる穴径（直径）は０．２５〜５ｍｍである。
【００２９】
次に、陽極接続ランド７の表面に銀、銅、ニッケル等を含む導電性接着剤を使用して銅（Ｃｕ）、銅合金または鉄ニッケル（Ｆｅ―Ｎｉ）合金からなる陽極リード１１を接続する。導電性接着材の代わりに通常のはんだ付けを使用することもできる。
【００３０】
次に公知の技術によりタンタル金属からなる陽極体に陽極リード線２を植立し、この陽極体に順次誘電体層、固体電解質層、陰極層を形成することによって形成されタコンデンサ素子１を準備する。このコンデンサ素子をＰＷＢ上に配置する。陰極層がＰＷＢ１２の陰極接続ランド上に、陽極リード線２が陽極リード１１上くるように位置調整し、コンデンサ素子１の陰極層を銀、銅、ニッケル等を含む導電性接着剤を介してＰＷＢ１２の陰極接続ランド８に接続する。
【００３１】
次に、陽極リード線２を陽極リード１１に溶接した後、ＰＷＢ１２上全体をエポキシ樹脂粉末を使用してトランスファーモールド法によって樹脂外装し、チップ型固体電解コンデンサが完成する。
【００３２】
なお、大きなサイズの絶縁板を使用して、この絶縁板に複数個のＰＷＢ１２を形成し、この複数個のＰＷＢ１２上にコンデンサ素子１を実装してトランスファーモールド法によって樹脂外装後、切断加工によって個別のチップ型固体電解コンデンサに分離してもよい。
【００３３】
上記の本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、ＰＷＢ１２がコンデンサ素子１の接続と端子構造を兼ね、陽極リード線２が陽極リード１１に溶接され、溶接寸法を最小限とすることができる。また、コンデンサ素子１の陰極層が陰極接続ランド８に導電性接着剤３にて接続されるため、外装樹脂６の厚みをコンデンサ素子１を覆う最小限の厚さにすることが可能になることから、同一ケースサイズにおいてより大きなコンデンサ素子１を入れることが可能となり、チップ型固体電解コンデンサの体積効率を改善できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図４は、図３のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、上記の本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの樹脂外装をする代わりに、ＰＷＢ１２上に搭載したコンデンサ素子１の上面に簡易外装板１４を接着剤１３にて接着したことを特徴としている。
【００３５】
この第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、ＰＷＢ１２がコンデンサ素子１の接続と端子構造を兼ね、陽極リード線２と陽極リード１１に溶接される。コンデンサ素子１の陰極層は、陰極接続ランド８に導電性接着剤３にて接続され、端子の後加工が無いために外装が不要となり、チップ型固体電解コンデンサの実装性を確保するために必要な簡易外装板１４を接着剤１３にて接着することで外装が完了する。そのために、外装工程とこれに伴うバリ取り工程を簡略化できる。
【００３６】
なお、本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサはＰＷＢ１２の製造から、コンデンサ素子１をこのＰＷＢ１２に実装するまでは、上記の第１の実施の形態と同様な工程によって行われる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図６は、図５のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、上記の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して、ＰＷＢ１２上にコンデンサ素子１ａとコンデンサ素子１ｂを並列に２個実装した場合である。
本実施の形態では、導電性接着剤３を介してコンデンサ素子１ａとコンデンサ素子１ｂの陰極層がそれぞれ陰極接続ランド８に接着されており、さらにコンデンサ素子１ａの陽極リード線２ａとコンデンサ素子１ｂの陽極リード線２ｂがそれぞれ陽極リード１１に溶接してチップ型固体電解コンデンサを得る。
【００３８】
この第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、従来のチップ型固体電解コンデンサがコンデンサ素子１の１個に対して陽極端子４と陰極端子５がそれぞれ１対必要なのに対して、コンデンサ素子を複数並列に並べて１個のチップ型固体電解コンデンサとすることが可能となり、個々のコンデンサ素子の大容量化を行うことなく、容易に大容量のチップ型固体電解コンデンサを得ることができるという効果がある。なお、本実施の形態では、ＰＷＢ１２上に並列接続して実装するコンデンサ素子の数は２個以上であってもよく、また、簡易外装板１４の代わりに、上記の第１の実施の形態のように、コンデンサ素子を含むＰＷＢ１２上全体を樹脂外装してもよい。
【００３９】
次に、本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図７は、本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図８は、図７のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。また、図９は、本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサのＰＷＢの一部を切り開いて示す斜視図である。
【００４０】
本実施の形態では、上記の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対してＰＷＢ１２として４層板を使用している。ＰＷＢ１２上は、陽極端子ａ４ａと陽極端子ｂ４ｂ及び陰極端子ａ５ａと陰極端子ｂ５ｂをそれぞれ対角線上に備え、陽極スルーホール９と中間層の陽極回路１５にて陽極端子ａ４ａと陽極端子ｂ４ｂを接続している。また、陽極リード１１と陽極回路１５を陽極スルーホール９にて接続され、陰極スルーホール１０と中間層の陰極回路１６にて陰極端子ａ５ａと陰極端子ｂ５ｂが接続されている。さらに陰極接続ランド８と陰極回路１６を陰極スルーホール１０にて接続している。この後、上記の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサと同様にコンデンサ素子ａ１ａとコンデンサ素子ｂ１ｂを並列に並べてＰＷＢ１２上に実装して、外装樹脂６にて外装されて第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサを得る。
【００４１】
この第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、従来のチップ型固体電解コンデンサが実装時の極性を確保するため、梱包形態を一方向に極性を整列させたキャリアテープとして出荷する必要があったのに対して、実装を行うＰＷＢのランドの形状と極性を４端子構造に対応することで、梱包形態をコンデンサ形状の方向を揃えたバルク形態に変更できるという効果がある。なお、本実施の形態では、外装樹脂６で外装する代わりに、上記の第２の実施の形態のように、簡易外装板１４を使用して簡易外装することができる。
【００４２】
図１０は、本発明の第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図１１は、図１０のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して陽極端子及び陰極端子にそれぞれはんだボールを接続したＢＧＡ陽極端子ａ１７ａとＢＧＡ陽極端子ｂ１７ｂ及びＢＧＡ陰極端子ａ１８ａとＢＧＡ陰極端子ｂ１８ｂが形成された場合である。
【００４３】
この第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して、陽極端子および陰極端子にはんだボールを接続しＢＧＡパッケージとしているため、実装を行うＰＷＢのランドの接続面積を縮小でき、ＰＷＢのランドサイズの縮小によりランド間の配線を増やすことができるという効果がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、次のような効果が得られる。
（１）陽極リード線と陽極リード接続が溶接によって行われるために、接続信頼性のすぐれたチップ型固体電解コンデンサが得られる。
（２）ＰＷＢでコンデンサ素子の接続と端子構造を兼ねるため、陽極リード線と陽極リードの溶接寸法を最小限とすることができ、また、コンデンサ素子の陰極層が陰極接続ランドに導電性接着剤にて接続するため、外装樹脂の厚みをコンデンサ素子を覆う最小限の厚さにすることできコンデンサの体積効率を改善できる。したがって、既存のケースサイズでのコンデンサ素子の大型化に対して、体積効率を最大限確保することができる効果がある。
（３）これに付随して、簡易外装板を接着して実装性を確保することで、外装工程とこれに伴うバリ取り工程を簡略化できるという効果がある。
（４）コンデンサ素子を複数並列に並べて１個のチップ型固体電解コンデンサとすることが可能となり、コンデンサ素子を大容量化することなく、容易に大容量のチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。
（５）ＰＷＢのランドによる端子形状は、前加工を行うことにより端子となるランド形状を４端子構造やＢＧＡパッゲージ対応に容易に変更が可能であり、形状の精度も高い。さらに、この４端子構造は極性管理を必要とせず、チップ型固体電解コンデンサの梱包形態を極性方向を一定とするキャリアテープからバルク形態に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図２】図１のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図４】図３のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図６】図５のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図８】図７のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサのＰＷＢの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１１】図１０のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図１２】従来のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１３】図１２のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
１ａ コンデンサ素子ａ
１ｂ コンデンサ素子ｂ
２ 陽極リード線
３ 導電性接着剤
４ 陽極端子
４ａ 陽極端子ａ
４ｂ 陽極端子ｂ
５ 陰極端子
５ａ 陰極端子ａ
５ｂ 陰極端子ｂ
６ 外装樹脂
７ 陽極接続ランド
８ 陰極接続ランド
９ 陽極スルーホール
１０ 陰極スルーホール
１１ 陽極リード
１２ ＰＷＢ
１３ 接着剤
１４ 簡易外装板
１５ 陽極回路
１６ 陰極回路
１７ａ ＢＧＡ陽極端子ａ
１７ｂ ＢＧＡ陽極端子ｂ
１８ａ ＢＧＡ陰極端子ａ
１８ｂ ＢＧＡ陰極端子ｂ
【発明の属する技術分野】
本発明は、チップ型固体電解コンデンサに関し、より詳しくは、コンデンサ素子と陽極端子及び陰極端子の構造と接続方法に改良を加えたチップ型固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は、従来のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。図１３は、図１２のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。図１２と図１３を参照して従来のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。コンデンサ素子１の表面の陰極層は、導電性接着剤３を介して陰極端子５に接着され、そのコンデンサ素子１から出ている陽極リード線２が、陽極端子４と溶接されている。陰極端子５と陽極端子４の露出部以外が外装樹脂６で覆われており、その露出部が外装樹脂６の両側面の外壁に沿って折り曲げられている。
【０００３】
特に陰極端子５は、図１３に示すように、外装樹脂６を成型する際に製品の側面中央から引き出すためにコンデンサ素子１を受ける様に予め段差のある形状に加工を行っている。この段差形状の陰極端子５を外装樹脂６によって保持する強度を確保するために陰極端子５上部に所定の厚さ以上の外装樹脂６が形成されている。
【０００４】
また、陽極リード線２と陽極端子４の溶接部は陽極端子４と陰極端子５の後加工に伴って剥離するのを防止するために外装樹脂６内部に保護されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のチップ型固体電解コンデンサには次のような課題があった。
（１）同じケースサイズのコンデンサでは、ケース内に収容されるコンデンサ素子１のサイズが陽極リード線２と陽極端子４の溶接部寸法と陰極端子５の段差形状に制約される。電子部品の形状は応用電子機器の小型化，高機能化に伴い、より小型化することが求められているが、ケースサイズの小型化を図ろうとすると、陽極リード線と陽極端子の溶接部と陰極端子の段差形状を外装樹脂内に確保するためにコンデンサ素子サイズを犠牲にする必要がある。また、コンデンサ素子体積効率を高めようとすると、陰極端子の外装樹脂の厚みが確保できなくなり、外装樹脂による陰極端子を保持する強度を犠牲にしなければならず、両者を同時に満足させることが困難であった。
（２）陽極端子４と陰極端子５の露出部は、外装樹脂６形成後、折り曲げ加工によって外装樹脂６の両側面の外壁に沿うように成形されており、端子形状を顧客の要求に合わせて自由に変更することが困難であり、実装効率が悪くなる場合がある。さらに、これらの端子形状の寸法精度にバラツキが生じやすく、実装性に影響を与える。
【０００６】
上記の従来のチップ型固体電解コンデンサの問題点を解決する方法が特許第２７０７８６３号公報に開示されている。この技術では、固体電解コンデンサ素子の上面および下面に耐熱性樹脂板を配置し、耐熱性樹脂板の両端部に設けたスルーホールにコンデンサ素子の陰極層とコンデンサ素子に植立された陽極リード線を導電性接着剤またははんだを介して直接接続している。耐熱性樹脂板のスルーホールは外部接続端子として機能する。
【０００７】
上記公報の技術では、陰極端子は折り曲げて成形する必要がなく、上記の（１）および（２）の問題点の解決には効果が得られているものの、コンデンサをプリント配線板に実装する際に、陽極リードと導電性接着剤との界面が剥離しやすく、また、陽極リードをはんだでスルーホールに直接接続した場合には、そのはんだが溶融して陽極リードが完全にオープン状態になる課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決し、陽極端子及び陰極端子のフレキシビリティと寸法精度の向上と大きな素子ペレット領域が確保されたチップ型固体電解コンデンサを提供することにある。
【０００９】
更に、本発明は、端子のフレキシビリティを確保することで極性管理が要らない４端子構造に対応し、端子の寸法精度を確保することでＰＷＢのランドサイズの縮小化に対応し、実装効率と体積効率の優れた固体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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の構成のチップ型固体電解コンデンサは、絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されたプリント回路板と、前記第１のランド表面に植立された導電材と、陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子とを備え、前記コンデンサ素子を含む前記プリント回路板上全面が外装樹脂によって外装されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の本発明の第１の構成において、前記コンデンサ素子は、２個以上並列に接続して前記プリント回路板上に実装することができる。また、前記陽極リード線と前記導電材は、溶接によって接続することができる。
【００１６】
本発明の第２の構成のチップ型固体電解コンデンサは、第１の絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記第１の絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記第１の絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記第１の絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されているプリント回路板と、前記第１のランド表面に植立された導電材と、陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子と、前記コンデンサ素子の表面に前記プリント回路板に対向して設けられた第２の絶縁板とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
上記の本発明の第２の構成において、前記コンデンサ素子は、２個以上並列に接続して前記プリント回路板上に実装することができる。また、前記陽極リード線と前記導電材は、溶接によって接続することができる。
【００１８】
上記の本発明の第１および第２の構成において、前記４端子の表面にはんだボールを設け、ＢＧＡ型の固体電解コンデンサとすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。図２は、図１のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。図１、図２において、図１２、図１３に示した従来例の部分と同等の部分には同じ参照番号が付せられているので重複する説明は省略する。
【００２１】
本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、絶縁板２０の上面に陽極接続ランド７と陰極接続ランド８を備え、下面に該各ランドと絶縁板２０に設けられた陽極スルーホール９および陰極スルーホール１０のそれぞれを介して接続されている陽極端子４および陰極端子５をそれぞれ備えたプリント回路板（ＰＷＢ１２で示す）と、陽極接続ランド７表面に植立された陽極リード１１と、一側面に陽極リード線２が植立され、他の側面に陰極層（表示していない）が形成され、陽極リード線２を陽極リード７に接続し、該陰極層を導電性接着剤３を介して陰極接続ランド８に接続されてＰＷＢ１２上に搭載されたコンデンサ素子１と、ＰＷＢ１２上のコンデンサ素子を外装した外装樹脂６とを備えている。
【００２２】
陽極リード線２と陽極リード１１の接続は溶接によって行われており、本部品の実装時のはんだ付け温度による陽極リード線２と陽極リード１１の接続性信頼性の低下を防止している。
【００２３】
ＰＷＢ１２の絶縁板２０の材料には厚さ０．１〜０．３ｍｍのエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等が使用できる。またＰＷＢ１２の陽極接続ランド７、陰極接続ランド８、陽極端子４、陰極端子５および陽極スルーホール９、陰極スルーホール１０は銅金属膜からなり、表面にＮｉめっきとＡｕめっきを施すことができる。なお、ＰＷＢ１２は通常のプリント配線技術によって製造できる。
【００２４】
陽極リード１１の材料には、銅（Ｃｕ）、銅合金または鉄ニッケル（Ｆｅ―Ｎｉ）合金が使用できる。
【００２５】
陽極接続ランド７への植立方法としては、導電性接着剤またははんだ付けによって行うことができる。
【００２６】
コンデンサ素子１は、陽極リード線２を植立したタンタル金属からなる陽極体に公知の手段で順次誘電体層、固体電解質層、陰極層を形成することによって形成される。外装樹脂６にはエポキシ樹脂が使用され、トランスファーモールド成型によってＰＷＢ１２上に形成される。
【００２７】
次に、図１、図２を参照して本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの製造方法を説明する。
【００２８】
まず、エポキシ樹脂製の両面銅張り絶縁板２０に穴明けした後、銅めっきとエッチングにより絶縁板２０の両面に矩形状の陽極接続ランド７、陰極接続ランド８、陽極端子４、陰極端子５、両面の各ランドと各端子を接続する陽極スルーホール９および陰極スルーホール１０を形成してＰＷＢ１２を製造する。両面銅張り絶縁板の銅箔の厚さは５〜１８μｍ、銅めっきは電気めっき銅または無電銅めっきで１０〜２５μｍの厚さに形成される。また、絶縁板２０に穴明けされる穴径（直径）は０．２５〜５ｍｍである。
【００２９】
次に、陽極接続ランド７の表面に銀、銅、ニッケル等を含む導電性接着剤を使用して銅（Ｃｕ）、銅合金または鉄ニッケル（Ｆｅ―Ｎｉ）合金からなる陽極リード１１を接続する。導電性接着材の代わりに通常のはんだ付けを使用することもできる。
【００３０】
次に公知の技術によりタンタル金属からなる陽極体に陽極リード線２を植立し、この陽極体に順次誘電体層、固体電解質層、陰極層を形成することによって形成されタコンデンサ素子１を準備する。このコンデンサ素子をＰＷＢ上に配置する。陰極層がＰＷＢ１２の陰極接続ランド上に、陽極リード線２が陽極リード１１上くるように位置調整し、コンデンサ素子１の陰極層を銀、銅、ニッケル等を含む導電性接着剤を介してＰＷＢ１２の陰極接続ランド８に接続する。
【００３１】
次に、陽極リード線２を陽極リード１１に溶接した後、ＰＷＢ１２上全体をエポキシ樹脂粉末を使用してトランスファーモールド法によって樹脂外装し、チップ型固体電解コンデンサが完成する。
【００３２】
なお、大きなサイズの絶縁板を使用して、この絶縁板に複数個のＰＷＢ１２を形成し、この複数個のＰＷＢ１２上にコンデンサ素子１を実装してトランスファーモールド法によって樹脂外装後、切断加工によって個別のチップ型固体電解コンデンサに分離してもよい。
【００３３】
上記の本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、ＰＷＢ１２がコンデンサ素子１の接続と端子構造を兼ね、陽極リード線２が陽極リード１１に溶接され、溶接寸法を最小限とすることができる。また、コンデンサ素子１の陰極層が陰極接続ランド８に導電性接着剤３にて接続されるため、外装樹脂６の厚みをコンデンサ素子１を覆う最小限の厚さにすることが可能になることから、同一ケースサイズにおいてより大きなコンデンサ素子１を入れることが可能となり、チップ型固体電解コンデンサの体積効率を改善できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図４は、図３のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、上記の本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの樹脂外装をする代わりに、ＰＷＢ１２上に搭載したコンデンサ素子１の上面に簡易外装板１４を接着剤１３にて接着したことを特徴としている。
【００３５】
この第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、ＰＷＢ１２がコンデンサ素子１の接続と端子構造を兼ね、陽極リード線２と陽極リード１１に溶接される。コンデンサ素子１の陰極層は、陰極接続ランド８に導電性接着剤３にて接続され、端子の後加工が無いために外装が不要となり、チップ型固体電解コンデンサの実装性を確保するために必要な簡易外装板１４を接着剤１３にて接着することで外装が完了する。そのために、外装工程とこれに伴うバリ取り工程を簡略化できる。
【００３６】
なお、本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサはＰＷＢ１２の製造から、コンデンサ素子１をこのＰＷＢ１２に実装するまでは、上記の第１の実施の形態と同様な工程によって行われる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図５は、本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図６は、図５のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、上記の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して、ＰＷＢ１２上にコンデンサ素子１ａとコンデンサ素子１ｂを並列に２個実装した場合である。
本実施の形態では、導電性接着剤３を介してコンデンサ素子１ａとコンデンサ素子１ｂの陰極層がそれぞれ陰極接続ランド８に接着されており、さらにコンデンサ素子１ａの陽極リード線２ａとコンデンサ素子１ｂの陽極リード線２ｂがそれぞれ陽極リード１１に溶接してチップ型固体電解コンデンサを得る。
【００３８】
この第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、従来のチップ型固体電解コンデンサがコンデンサ素子１の１個に対して陽極端子４と陰極端子５がそれぞれ１対必要なのに対して、コンデンサ素子を複数並列に並べて１個のチップ型固体電解コンデンサとすることが可能となり、個々のコンデンサ素子の大容量化を行うことなく、容易に大容量のチップ型固体電解コンデンサを得ることができるという効果がある。なお、本実施の形態では、ＰＷＢ１２上に並列接続して実装するコンデンサ素子の数は２個以上であってもよく、また、簡易外装板１４の代わりに、上記の第１の実施の形態のように、コンデンサ素子を含むＰＷＢ１２上全体を樹脂外装してもよい。
【００３９】
次に、本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサについて説明する。図７は、本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図８は、図７のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。また、図９は、本実施の形態のチップ型固体電解コンデンサのＰＷＢの一部を切り開いて示す斜視図である。
【００４０】
本実施の形態では、上記の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対してＰＷＢ１２として４層板を使用している。ＰＷＢ１２上は、陽極端子ａ４ａと陽極端子ｂ４ｂ及び陰極端子ａ５ａと陰極端子ｂ５ｂをそれぞれ対角線上に備え、陽極スルーホール９と中間層の陽極回路１５にて陽極端子ａ４ａと陽極端子ｂ４ｂを接続している。また、陽極リード１１と陽極回路１５を陽極スルーホール９にて接続され、陰極スルーホール１０と中間層の陰極回路１６にて陰極端子ａ５ａと陰極端子ｂ５ｂが接続されている。さらに陰極接続ランド８と陰極回路１６を陰極スルーホール１０にて接続している。この後、上記の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサと同様にコンデンサ素子ａ１ａとコンデンサ素子ｂ１ｂを並列に並べてＰＷＢ１２上に実装して、外装樹脂６にて外装されて第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサを得る。
【００４１】
この第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、従来のチップ型固体電解コンデンサが実装時の極性を確保するため、梱包形態を一方向に極性を整列させたキャリアテープとして出荷する必要があったのに対して、実装を行うＰＷＢのランドの形状と極性を４端子構造に対応することで、梱包形態をコンデンサ形状の方向を揃えたバルク形態に変更できるという効果がある。なお、本実施の形態では、外装樹脂６で外装する代わりに、上記の第２の実施の形態のように、簡易外装板１４を使用して簡易外装することができる。
【００４２】
図１０は、本発明の第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図であり、図１１は、図１０のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。本実施の形態では、第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して陽極端子及び陰極端子にそれぞれはんだボールを接続したＢＧＡ陽極端子ａ１７ａとＢＧＡ陽極端子ｂ１７ｂ及びＢＧＡ陰極端子ａ１８ａとＢＧＡ陰極端子ｂ１８ｂが形成された場合である。
【００４３】
この第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサは、第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサに対して、陽極端子および陰極端子にはんだボールを接続しＢＧＡパッケージとしているため、実装を行うＰＷＢのランドの接続面積を縮小でき、ＰＷＢのランドサイズの縮小によりランド間の配線を増やすことができるという効果がある。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のチップ型固体電解コンデンサでは、次のような効果が得られる。
（１）陽極リード線と陽極リード接続が溶接によって行われるために、接続信頼性のすぐれたチップ型固体電解コンデンサが得られる。
（２）ＰＷＢでコンデンサ素子の接続と端子構造を兼ねるため、陽極リード線と陽極リードの溶接寸法を最小限とすることができ、また、コンデンサ素子の陰極層が陰極接続ランドに導電性接着剤にて接続するため、外装樹脂の厚みをコンデンサ素子を覆う最小限の厚さにすることできコンデンサの体積効率を改善できる。したがって、既存のケースサイズでのコンデンサ素子の大型化に対して、体積効率を最大限確保することができる効果がある。
（３）これに付随して、簡易外装板を接着して実装性を確保することで、外装工程とこれに伴うバリ取り工程を簡略化できるという効果がある。
（４）コンデンサ素子を複数並列に並べて１個のチップ型固体電解コンデンサとすることが可能となり、コンデンサ素子を大容量化することなく、容易に大容量のチップ型固体電解コンデンサを得ることができる。
（５）ＰＷＢのランドによる端子形状は、前加工を行うことにより端子となるランド形状を４端子構造やＢＧＡパッゲージ対応に容易に変更が可能であり、形状の精度も高い。さらに、この４端子構造は極性管理を必要とせず、チップ型固体電解コンデンサの梱包形態を極性方向を一定とするキャリアテープからバルク形態に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図２】図１のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図４】図３のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図６】図５のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図８】図７のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサのＰＷＢの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１１】図１０のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【図１２】従来のチップ型固体電解コンデンサの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図１３】図１２のＡ―Ａ’線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１ コンデンサ素子
１ａ コンデンサ素子ａ
１ｂ コンデンサ素子ｂ
２ 陽極リード線
３ 導電性接着剤
４ 陽極端子
４ａ 陽極端子ａ
４ｂ 陽極端子ｂ
５ 陰極端子
５ａ 陰極端子ａ
５ｂ 陰極端子ｂ
６ 外装樹脂
７ 陽極接続ランド
８ 陰極接続ランド
９ 陽極スルーホール
１０ 陰極スルーホール
１１ 陽極リード
１２ ＰＷＢ
１３ 接着剤
１４ 簡易外装板
１５ 陽極回路
１６ 陰極回路
１７ａ ＢＧＡ陽極端子ａ
１７ｂ ＢＧＡ陽極端子ｂ
１８ａ ＢＧＡ陰極端子ａ
１８ｂ ＢＧＡ陰極端子ｂ
Claims (8)
- 絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されたプリント回路板と、
前記第１のランド表面に植立された導電材と、
陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子とを備え、
前記コンデンサ素子を含む前記プリント回路板上全面が外装樹脂によって外装されていることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。 - 前記コンデンサ素子が２個以上並列に接続されて前記プリント回路板上に実装されていることを特徴とする請求項１記載のチップ型固体電解コンデンサ。
- 前記陽極リード線と前記導電材が溶接によって接続されていることを特徴とする請求項１または２記載のチップ型固体電解コンデンサ。
- 第１の絶縁板の上面に対して設けられた第１のランドおよび第２のランドを備え、前記第１の絶縁板の下面に対角線上に設けられた２対の４端子を備え、前記各対の前記端子が前記第１の絶縁板に設けられたバイアホールおよび内部配線によってそれぞれ接続され、前記第１のランドおよび前記第２のランドが前記各対のどちらの一方の前記端子に前記第１の絶縁板に設けられたスルーホールにより接続されているプリント回路板と、
前記第１のランド表面に植立された導電材と、
陽極リード線および陰極層を備え、前記陽極リード線が前記導電材に接続され、前記陰極層が導電性接着剤を介して前記第２のランドに接続されて前記プリント回路板上に搭載されたコンデンサ素子と、
前記コンデンサ素子の表面に前記プリント回路板に対向して設けられた第２の絶縁板とを備えていることを特徴とするチップ型固体電解コンデンサ。 - 前記コンデンサ素子が２個以上並列に接続されて前記プリント回路板上に実装されていることを特徴とする請求項４記載のチップ型固体電解コンデンサ。
- 前記陽極リード線と前記導電材が溶接によって接続されていることを特徴とする請求項４または５記載のチップ型固体電解コンデンサ。
- 前記４端子の表面にはんだボールが設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のチップ型固体電解コンデンサ。
- 前記導電材が銅、銅合金または鉄ニッケル合金であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のチップ型固体電解コンデンサ。
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