JP4276774B2 - チップ状固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はチップ状固体電解コンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のチップ状固体電解コンデンサは、図５のように陽極リード１を有し固体電解質層、陰極引出層を形成したコンデンサ素子２をリードフレーム１１に接続し、外装樹脂９の側面からリードフレーム１１を導出し、外装樹脂９に沿って折り曲げ加工し、基板接地面に電極を形成していた。また特開平８−１４８３８６号公報では、コンデンサ素子を支持する段差を形成した絶縁スルーホール電極基板にコンデンサ素子および導出リードをそれぞれ導電性接着剤にて接続する製造方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また部品の高密度実装化が進められる中、チップ状固体電解コンデンサは小形化が求められてきた。しかしながら図５のようにリードフレームを折り曲げて外部電極を形成する従来のチップ状固体電解コンデンサでは、製品体積が小さくなるほど体積中に占めるリードフレームの割合が増え、収納するコンデンサ素子の体積が十分取れないという問題があった。さらに、基板に搭載する際、部品間距離を短縮すると、隣接する部品がリフローはんだ付けでわずかに位置ずれする場合があるため、電子部品の側面にリードフレームを構成する従来のチップ状固体電解コンデンサなどは部品間で短絡する危険があり、さらなる高密度実装が進められないという問題があった。
一方、段差を形成したスルーホール電極基板にコンデンサ素子を導電性接着剤にて接続してチップ部品の下面、すなわち基板接地面のみに電極形成した構造のチップ部品が提案されているが、電極基板の製作コストがかさむ上、コンデンサ素子の導出リードは通常タンタルなどの弁作用金属が用いられ、導電性接着剤による電気的接続では表面酸化により接続界面の抵抗が増加してコンデンサ特性が劣化し、さらには接合強度が弱くなり剥離を生じさせるという問題があった。
また、上記従来のコンデンサは電極端子自体の厚さが少なくとも８０μｍ以上となるため、製品下面とコンデンサ素子下面との距離が１４０μｍ以上となり、部品の小型化に伴う素子収容容量を向上させる阻害要因となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電極基板の厚みを薄くでき、素子収容容量に優れたチップ状コンデンサを実現し、また該コンデンサの側面のリードをなくすことで高密度実装も可能とするものである。すなわち、導出リード１を具備し、誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を形成したコンデンサ素子２と、コンデンサの電極となる電極基板７と、電極基板７と導出リード１とを接続する金属条材５と、外装樹脂９を有するチップ状固体電解コンデンサにおいて、電極基板７が、コンデンサ素子２に対向する表面側と裏面側とを貫通する２箇所の貫通孔を有する絶縁層４と、各貫通孔の表面側開口を覆うように貫通孔ごとに絶縁層４上に配置され、表面と裏面の貫通孔開口部と接する部位にメッキ層６ａ〜６ｄが形成された導電板３，３と、絶縁層４の裏面から突出するように各貫通孔に形成され、導電板３，３と接続された電極層１０，１０とを有し、金属条材５と一方の導電板３とが電気的に接続されるとともに、コンデンサ素子２の陰極引出層と他方の導電板３とが電気的に接続されていることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサである。
【０００６】
そして、絶縁層４が、貫通孔を２箇所有する樹脂フィルムと該樹脂フィルム上に塗布された接着層とからなることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサである。
【０００７】
さらに、上記樹脂フィルムがポリイミドフィルムであり、接着層がエポキシ系接着剤からなることを特徴とするチップ状コンデンサである。
【０００８】
また、絶縁層４が、導電板３，３に塗布され、硬化した絶縁性樹脂であることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサである。
【０００９】
上記絶縁性樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサである。
【００１０】
上記電極基板７の厚みが、２５〜９０μｍであることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
導出リードを金属条材と導電性接着剤を介して電極基板に電気的に接続し、さらにコンデンサ素子を導電性接着剤を介して電極基板と電気的に接続し、電極基板の裏面に電極層を形成することで、コンデンサ素子に接続したリードフレームを外部電極とするコンデンサより素子収納容量に優れたチップ状コンデンサを実現することができ、さらに該コンデンサ側面にはリードフレームがないため、リフローはんだ付け時に部品位置がずれても部品間の電気的短絡を防ぐことができる。
【００１７】
さらに、導電板３，３を有することにより電極基板７の厚みを厚くすることなく、電極層１０，１０の幅と位置を各々任意に設計することができ、少なくとも部品側面に電極が形成されない構造とすることができる。よって、部品間距離が０．１〜０．１５ｍｍ程度で基板設計した高密度実装基板で、リフローはんだ付け時に部品の位置ずれが生じても、部品側面に導電部分がない構造であるため、部品間で電気的短絡が発生しない。その上角柱状の金属条材を導出リードと陽極外部端子との接続に用い、電極基板７をほぼ平面状の基板とすることができるので低コストで極めて生産性の優れたコンデンサを得ることができる。さらに、厚さの制約があるリードフレームを電極に使用しないので、極めて優れた体積有効活用率を有すチップ状固体電解コンデンサを提供することが可能である。
【００１８】
【実施例】
〔実施例１〕 以下に本発明の実施例について図面に基づき具体的に説明する。図１は、本発明の実施例を示すチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【００１９】
導出リード１を具備したタンタル焼結体に、公知の方法で誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を形成しコンデンサ素子２とした。２箇所の貫通孔を設けた厚さ５０μｍのポリイミドフィルムの上面にエポキシ系接着剤を塗布し、導電板３，３として厚さ１８μｍの圧延銅板を用いて、貫通孔を覆うように塗布面に配置した後硬化させ、無光沢錫メッキで導電板と接するメッキ層６ａ〜６ｄを形成し、残った貫通孔にはんだペーストを印刷し電極１０，１０とし、厚さ８０μｍの電極基板７を形成した。次に、鉄−ニッケル合金を母材とし、表面に無光沢錫メッキを施した金属条材５と、導出リードを抵抗溶接し、金属条材とメッキ層６ａ、コンデンサ素子２とメッキ層６ｃとを導電性接着剤８で各々電気的に接続した後、コンデンサ素子を外装樹脂で被覆し、１．６×０．８×０．８ｍｍ（１６０８サイズ）のチップ状固体電解コンデンサを作製した。
【００２０】
〔実施例２〕 図２は本発明のその他の実施例によるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
導電板として厚さ１８μｍの圧延銅板２枚を配置し、ポリイミド樹脂を塗布、硬化して絶縁層４を形成した後、導電板上のポリイミド樹脂の一部を除去して絶縁層４に貫通孔を形成し、無光沢はんだメッキでメッキ層６ａ〜６ｄを形成後、残った貫通孔にはんだペーストを印刷して電極１０，１０を形成し厚さ８０μｍの電極基板７とした。その他は実施例と同様にして、１６０８サイズのチップ状固体電解コンデンサを作製した。
【００２１】
従来例としてリードフレームを用いた１６０８サイズのコンデンサを、比較例として特開平８−１４８３８６号公報記載の段付スルーホール電極基板を用いた１６０８サイズのコンデンサを作製し、実施例１、実施例２、従来例、比較例で、従来例を１．００としたときの製品内に最大収容可能な素子収容容積比率と、外部電極である電極層またはリードフレームの設計値に対する垂直方向の電極位置バラツキを表１に示した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１より本発明による実施例１，２は、従来例、比較例より素子収容容積比率が高く優れており、電極位置バラツキも従来例より少なく優れていることが分かる。
【００２４】
その他の実施例を図３，４に示す。金属条材５の形状は角柱が望ましく、好ましくは三〜六角柱である。金属条材５の形状を角柱とし、角柱の側面と陽極側内部電極６ａとを導電性接着剤８で接続することで、電気的・物理的に長期に安定した接続が可能となり、さらに角柱は転がりにくいので作業性を改善することができる。なお、金属条材５の導出リード溶接箇所を切り欠き加工してもよい。
【００２５】
実施例１、２では、電極層１０の形成にはんだペーストの印刷を用いたが、銀ペースト、銀ペーストとはんだペースト、はんだ浴へのディッピング、はんだボール接続で構成しても良い。
【００２６】
また、絶縁フィルムに導電板を貼り付け後、または、導電板に絶縁性樹脂を塗布、硬化後、エッチング加工にて導電板の不要な部分を除去してもよい。
【００２７】
金属条材は外装樹脂９で外部と絶縁することを基本とするが、設計寸法的・製造設備の加工精度的に外部に表出する可能性があることを見越し、実装はんだ付け時、はんだに容易に濡れない材料が望ましく、ニッケルまたはニッケル合金が好ましい。また金属条材の表面メッキは前出の電極基板７と同じく無光沢はんだメッキなどの材料を用いることができ、金属条材５の表面にメッキ処理することで、導電性接着剤８との接続を電気的、物理的に安定させることができる。
【００２８】
なお、実施例１，２の電極基板厚みを８０μｍとしたが、より薄い材料を用いた方が体積有効活用効果が向上することは言うまでもなく、現在のリードフレーム材料として広く使用されているものが厚さ１２０μｍを中心に８０μｍから１５０μｍであることに対しいわゆるフレキシブル基板ではより薄くすることが可能である。しかしながら基板厚みが２５μｍ未満では基板の剛性が弱くコンデンサの組立工程でのハンドリング性が著しく劣化し生産性が極めて悪くなる。一方、９０μｍを超える基板厚みでは固体電解コンデンサに占める体積比が大なるものとなり、体積効率が劣化する。よって体積有効活用性、材料の入手性、さらにチップ状固体電解コンデンサの生産性から電極基板厚さは２５〜９０μｍの範囲が好ましい。
【００２９】
さらに、導電板にエッチングまたはパンチング加工したものを用いて、連続した複数個の電極基板を作製し、各電極基板に複数個のコンデンサ素子を各々接続し、一括して外装樹脂で被覆後個々のコンデンサに切り離してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
上記のとおり本発明によるチップ状コンデンサは、少なくとも２箇所の貫通孔を有する絶縁層と、貫通孔を覆う導電板と、貫通孔を埋める電極層とを有する電極基板を用いることで、製品側面に導通部を設けることなく下面に電極を形成できるので高密度実装に対応でき、さらに内部電極と外部電極との位置を任意に設計できるので、極めて優れた体積有効活用率を有し、また、電極基板下面の電極層を導電性ペースト印刷、はんだ浴へのディッピング等で形成しているため、平面度のバラツキが少なく安定した基板搭載が可能なチップ状固体電解コンデンサを安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図２】本発明のその他の実施例によるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図３】金属条材を六角柱とした実施例によるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図４】金属条材を三角柱とした実施例によるチップ状固体電解コンデンサの断面図である。
【図５】従来のチップ状コンデンサの断面図である。
【符号の説明】
１ 導出リード
２ コンデンサ素子
３ 導電板
４ 絶縁層
５ 金属条材
６ａ メッキ層（陽極側内部電極）
６ｂ メッキ層（陽極側外部電極）
６ｃ メッキ層（陰極側内部電極）
６ｄ メッキ層（陰極側外部電極）
７ 電極基板
８ 導電性接着剤
９ 外装樹脂
１０ 電極層
１１ リードフレーム

Claims (6)

1. 導出リードを具備し、誘電体酸化皮膜、固体電解質層、陰極引出層を形成したコンデンサ素子と、コンデンサの電極となる電極基板と、前記電極基板と前記導出リードとを接続する金属条材と、外装樹脂を有するチップ状固体電解コンデンサにおいて、
   前記電極基板が、
   コンデンサ素子に対向する表面側と裏面側とを貫通する２箇所の貫通孔を有する絶縁層と、
   各貫通孔の表面側開口を覆うように貫通孔ごとに前記絶縁層上に配置され、表面と裏面の貫通孔開口部と接する部位にメッキ層が形成された導電板と、
   前記絶縁層の裏面から突出するように各貫通孔に形成され、前記導電板と接続された電極層と
   を有し、
   前記金属条材と一方の導電板とが電気的に接続されるとともに、前記コンデンサ素子の陰極引出層と他方の導電板とが電気的に接続されていることを特徴とするチップ状固体電解コンデンサ。
2. 前記絶縁層が、前記貫通孔を２箇所有する樹脂フィルムと該樹脂フィルム上に塗布された接着層とからなることを特徴とする請求項１記載のチップ状固体電解コンデンサ。
3. 前記樹脂フィルムがポリイミドフィルムであり、前記接着層がエポキシ系接着剤からなることを特徴とする請求項２記載のチップ状固体電解コンデンサ。
4. 前記絶縁層が、前記導電板に塗布され、硬化した絶縁性樹脂であることを特徴とする請求項１記載のチップ状固体電解コンデンサ。
5. 前記絶縁性樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項４記載のチップ状固体電解コンデンサ。
6. 前記電極基板の厚みが、２５〜９０μｍであることを特徴とする請求項１〜５記載のチップ状固体電解コンデンサ。

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