JP4690209B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、リード線を有する電子部品のプリント配線板への取り付けを容易にするために、その下端面に実装用の絶縁板を取り付けた、チップ形の電子部品に関するものであり、特にチップ形の電解コンデンサに関するものである。

電解コンデンサのように下端面から複数のリード線が導出した電子部品をプリント基板に表面実装するためには、図７に示すように、２本のリード線２４を各々、内方から外周側に向けて伸延する２本の溝５８が下端面５０に形成された絶縁板５を電解コンデンサ本体の下端面に重ね、２本のリード線２４をプレスし、各々、絶縁板５の２本のスリット５６の奥まで通した後、リード線２４を絶縁板５の主溝部５８に沿うように折り曲げて絶縁板に固定してチップ形電解コンデンサとし、
上記の、絶縁板５の主溝部５８内に位置するプレスされたリード線２４とプリント基板の金属パターンとをはんだ付けし、表面実装する（例えば特許文献１参照）。
上記のような構成のコンデンサであるため、過度に振動が加わるとリード線の折り曲げ部が破断するか、またははんだ付け部が破断して、コンデンサ本体が脱落するおそれがある。このため、絶縁板の周辺部からコンデンサ本体を支えるように支持壁を高く設ける技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

また、図８、９に示すように絶縁板５の下端面５０に主溝部５８を両側で挟むように補助電極５４を設ける技術がある。ここで、補助電極５４は断面コの字状であり、溝部５８の内側壁５９から、溝部５８の両側の下端面に形成された切欠き部（補助電極厚さとほぼ同じ幅）８までの部分に嵌合する。この補助電極により、チップ形電解コンデンサとプリント基板との固着強度が高められる。
特公平４−１９６９５号公報 特開平９−１６２０７７号公報

しかしながら、従来のチップ形電解コンデンサでは、図９に拡大して示すように、リード線２４を収納する主溝部５８の内側壁に嵌合する補助電極５４とリード線との間の隙間が狭い構造となっている。このため、チップ形電解コンデンサをはんだ付けしたときに良好なフィレット（はんだの盛り上がり形状）が形成されず、基板とのはんだ付け強度が低いという問題がある。特に鉛フリーはんだを用いた場合には、かかる問題が顕著である。
さらに、断面コの字状の補助電極５４は、主溝部５８の内側壁５９から、主溝部５８の両側の下端面に形成された切欠き部（補助電極厚さとほぼ同じ幅）８までの部分に嵌合しているため、該切欠き部ではフィレットが形成されず、この部分においてチップ形電解コンデンサとプリント基板との固着強度向上は望めない。

また、チップ形電解コンデンサは、リフローの熱で基板にはんだ付けされるが、このとき、リード線２４と主溝部５８の内側壁５９、補助電極５４との隙間が狭いと、リフローの際に発生したフラックスガスの抜けが悪く、はんだ付けの信頼性が低下するという問題がある。

特に、電解コンデンサは熱容量が大きく、リフロー時の熱がリード線を介してコンデンサ本体に吸収され、絶縁板５の下面では温度が低くなるため、はんだの溶融が不完全となり、はんだ付け強度が低下する問題もある。この傾向は、製品サイズが大きくなるほど顕著である。

また、図８に示すように、従来の絶縁板５の下端面５０に設けた補助電極５４では、該補助電極５４の絶縁板外周側しかはんだフィレットが形成されず、はんだ付け強度が低いという問題がある。

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、リード線タイプの電子部品本体の端面に絶縁板を重ねて面実装可能とした電子部品において、基板へのはんだ付け強度を向上できる構成を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、下端面から複数本のリード線が導出した電子部品本体と、上記下端面に重ねられた絶縁板とからなり、該絶縁板の下端面に、上記複数のリード線を各々、内方から外周側に向けて伸延させる複数の主溝部が形成された電子部品において、
上記主溝部の内側壁と上記リード線との間の隙間寸法が、絶縁板の内方で狭く、外周側で広くなっており、該主溝部の両側の絶縁板下端面に副溝部を形成し、上記の主溝部の内側壁から副溝部側壁にかけて断面コの字状の補助電極を嵌合させ、該副溝部側壁と補助電極との間に隙間を設けたことを特徴とする。

上記主溝部の内側壁と前記リード線との隙間は、隙間寸法の狭い狭幅部分と、該狭幅部分よりも隙間寸法の広い広幅部分とを備えていることを特徴とする。

上記主溝部の内側壁と前記リード線との間の隙間寸法は、前記絶縁板の内方向から外周側に向かって連続的に広がっていることを特徴とする。

上記内側壁は、上記絶縁板を構成する絶縁材料により構成されていることを特徴とする。

上記補助電極は、上記絶縁板の外周側面まで形成されていることを特徴とする。

本発明では、主溝部の内側壁と上記リード線との間の隙間寸法が、絶縁板の内方で狭く、外周側で広くなっているため、主溝部の内側壁とリード線との間には隙間寸法の広い箇所がある。このため、電子部品を実装したとき、少なくとも隙間寸法の広い箇所でははんだフィレットが確実に形成される。
また、主溝部の両側の絶縁板下端面に副溝部を形成し、上記の主溝部側壁から副溝部側壁にかけて断面コの字の補助電極を嵌合させ、該副溝部側壁と補助電極との間に隙間を設けたため、該隙間にもフィレットが確実に形成される。
さらに、リフローの際に発生したフラックスガスは、少なくとも内側壁とリード線との間の隙間寸法の広い箇所から抜ける。
従って、電子部品のはんだ付け強度を向上させることができる。
さらに、上記の主溝部および副溝部に設けた隙間に、リフロー時に熱が供給されるため、はんだが完全に溶融し、はんだ付け強度を向上させることができる。
そして、上記補助電極を、上記絶縁板の外周側面まで伸延させると、外周側面の補助電極部分まではんだが濡れ上がり、フィレットを形成するので、はんだ付け強度をさらに向上させることができる。

以下に、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

［実施例１］主溝部の内方：狭幅、外周側：広幅、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間有り、支持壁：無し（図１、２）
図１および図２は、本発明を適用したチップ形電解コンデンサの半断面図、および底面図である。図３は、本発明を適用したチップ形電解コンデンサの絶縁板の溝内を拡大して示すＡ−Ａ′拡大断面図である。

図１および図２において、本形態のチップ形電解コンデンサ（電子部品）１は、下端面から２本のリード線２４が導出した電解コンデンサ本体２（電子部品本体）と、この電解コンデンサ本体２の下端面に重ねられた樹脂製の絶縁板５とを有している。

電解コンデンサ本体２は、コンデンサ素子２１と、このコンデンサ素子２１が収納された有底円筒形のアルミニウムケース２２と、アルミニウムケース２２の開口部を封口する弾性封口体２３とを備えており、コンデンサ素子２１から伸びたリード線２４は、弾性封口体２３を気密な状態で貫通している。

絶縁板５の２本のリード線２４に対応する各々の位置には、リード線２４の線径よりもわずかに大きいリード挿通穴５１が形成されているとともに、外周縁からリード挿通穴５１に向けて２本のスリット５６が平行に形成されている。
また、絶縁板５の下端面５０には、内方のリード挿通穴５１から外周側に向けて、互いに反対側に伸びた２本の主溝部５８が形成されており、２本のリード線２４は各々、リード挿通穴５１から下方に出た位置で折り曲げられて主溝部５８内で内方から外周側に向けて伸びている。

ここで、リード線２４は線径は一定であるが、主溝部５８の開口幅寸法は、長手方向で変化している。このため、主溝部５８において相対向する内側壁５９と、リード線２４との隙間６の寸法は、主溝部５８の長手方向で変化している。
すなわち、本形態において、主溝部５８は、リード線２４の線径よりわずかに広い内方の狭幅部分５８１と、この狭幅部分５８１より幅の広い外周側の広幅部分５８２とから構成されており、その結果、主溝部５８の内側壁５９とリード線２４との隙間６も、内方の狭幅部分６１と、この狭幅部分６１より広い外周側の広幅部分６２とから構成されている。

このようなチップ形電解コンデンサ１を製造する際には、電解コンデンサ本体２の端面から突出するリード線２４を、絶縁板５のスリット５６を介してリード挿通穴５１まで通した後、リード線２４を絶縁板５の主溝部５８に沿うように折り曲げる。その際、リード線２４は、主溝部５８において内方に位置する狭幅部分５８１によって主溝部５８内の中央に位置決めされる。

また、該主溝部５８の両側の絶縁板５の下端面には副溝部７１が形成され、上記の主溝部５８の広幅部分５８２の内側壁５９から副溝部７１の側壁にかけて断面コの字状の補助電極５４が嵌合され、該副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられている。

そして、チップ形電解コンデンサ１をプリント基板に実装する際には、リード線２４において絶縁板５の主溝部５８内に位置する部分がプリント基板の金属パターンにはんだ付けされる。

本実施例では、絶縁板５の主溝部５８の内側壁５９とリード線２４との間の隙間６の寸法が主溝部５８の長手方向で異なり、外周側には、図３に示すような広幅部分６２が形成されている。また、副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられている。このため、チップ形電解コンデンサ１をプリント基板に実装したとき、広幅部分６２および副溝部７１の側壁と補助電極５４との隙間７に、はんだが好適に濡れ上がるので、フィレットが確実に形成される。
特に、はんだとして鉛を含んでいない鉛フリーはんだを用いた場合には、鉛入りはんだと比較してフィレットが好適に形成されにくいという問題があるが、本実施例によれば、鉛フリーはんだを用いた場合でも、最適形状のフィレットを形成することができる。

また、チップ形電解コンデンサ１を実装する際には、クリームはんだを用いてリフローはんだ付けが行われるが、その際、クリームはんだ中のフラックスが気体化する。このとき、主溝部５８の広幅部分６２および副溝部７１の側壁と補助電極５４との隙間７がフラックスガスの抜け道となって、フラックスガスが効率よく抜ける。
従って、フラックスガスがはんだの濡れ上がりを妨げないので、チップ形電解コンデンサ１のはんだ付け強度を向上させることができる。

さらに、リフロー時、主溝部５８内のリード線２４全体が確実に加熱されるので、はんだ付けが好適に行われる。特に、電解コンデンサ本体２は熱容量が大きいので、リード線２４の熱が電解コンデンサ本体２に奪われやすく、その傾向は電解コンデンサ本体２のサイズが大きい程、顕著であるが、このような問題も本実施例によれば、解消できる。

また、主溝部５８および隙間６に広幅部分５８２、６２を構成したが、リード挿通穴５１および内方の狭幅部分５８１は、リード線２４の線径よりもわずかに大きい程度である。このため、リード線２４を折り曲げて電解コンデンサ本体２と絶縁板５とを固定した際、絶縁板５と電解コンデンサ本体２とを確実に固定できる。
また、リード線２４を主溝部５８内の中央位置に位置決めすることができるので、チップ形電解コンデンサ１をプリント基板に確実に実装することができる。

［実施例２］主溝部：内方から外周側へ拡大、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間有り、支持壁：無し（図１、４）
図４は、本発明の実施例２に係るチップ形電解コンデンサの底面図である。
なお、本形態のチップ形電解コンデンサの基本的な構成は、実施例１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示することにして、それらの説明を省略する。
また、本形態のチップ形電解コンデンサの半断面および溝内の断面は、図１および図３に示すように表されるので、以下、図１、図３および図４を参照して説明する。

図１および図４に示すように、本形態のチップ形電解コンデンサ１は、実施例１と同様、下端面から２本のリード線２４が導出した電解コンデンサ本体２と、この電解コンデンサ本体２の下端面に重ねられた樹脂製の絶縁板５とを有している。

絶縁板５の２本のリード線２４に対応する各々の位置に、リード挿通穴５１が形成されているとともに、下端面５０には、内方のリード挿通穴５１から外周側に向けて、互いに反対側に伸びた２本の主溝部５８が形成されている。
また、２本のリード線２４は各々、リード挿通穴５１から下方に出た位置で折り曲げられて主溝部５８内で内方から外周側に向けて伸びている。

ここで、リード線２４は線径は一定であるが、主溝部５８の幅寸法は、長手方向で変化している。このため、主溝部５８において相対向する内側壁５９と、リード線２４との隙間６の寸法は、主溝部５８の長手方向で変化している。
すなわち、本実施例では、主溝部５８は、開口幅が内方から外周側に向かって拡大しており、主溝部５８の内側壁５９とリード線２４との隙間６も、内方から外周側に向かって拡大している。
このため、絶縁板５の外周側では、主溝部５８の内側壁５９とリード線２４との隙間６は、図４に示すような広幅部分６３になっている。

また、該主溝部５８の両側の絶縁板５の下端面には副溝部７１が形成され、上記の主溝部５８の広幅部分５８２の内側壁５９から副溝部７１の側壁にかけて断面コの字状の補助電極５４が嵌合され、該副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられているため、チップ形電解コンデンサ１をプリント基板に実装したとき、広幅部分６３および副溝部７１の側壁と補助電極５４との隙間７に、はんだが好適に濡れ上がるので、フィレットが確実に形成される。
そして、リフローの際、主溝部５８の広幅部分６２および副溝部７１の側壁と補助電極５４との隙間７がフラックスガスの抜け道となって、フラックスガスが効率よく抜ける。
従って、実施例１と同様、チップ形電解コンデンサ１のはんだ付け強度を向上させることができる。
また、主溝部５８および隙間６は、内方では幅が狭いので、リード線２４を主溝部５８内の中央に位置決めすることができる効果を有する点も、実施例１と同様である。

［実施例３］主溝部の内方：狭幅、外周側：広幅、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間有り、支持壁：有り（図２、５）
図２および図５は、本発明の実施例３に係るチップ形電解コンデンサの底面図、および半断面図である。実施例１では、絶縁板５として平板状のものを用いたが、本実施例では、図５に示すように、絶縁板５に対して、電解コンデンサ本体２の下半部を支持する支持壁５５を形成した。
ここで、支持壁５５は、電解コンデンサ本体２の下半部に弾性をもって当接している。このように構成すると、絶縁板５に対する電解コンデンサ本体２の固定強度を高めることができる。
なお、絶縁板５の主溝部５８は、実施例１と同様に、内方の狭幅部分５８１と外周側の広幅部分５８２とで構成し、該主溝部５８の両側の絶縁板５の下端面には副溝部７１が形成され、上記の主溝部５８の広幅部分５８２の内側壁５９から副溝部７１の側壁にかけて断面コの字状の補助電極５４が嵌合され、該副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられている。

［実施例４］主溝部：内方から外周側へ拡大、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間有り、支持壁：有り（図４、５）
図４および図５は、本発明の実施例３に係るチップ形電解コンデンサの底面図、および半断面図である。実施例１では、絶縁板５として平板状のものを用いたが、本実施例では、図５に示すように、絶縁板５に対して、電解コンデンサ本体２の下半部を支持する支持壁５５を形成した。
なお、絶縁板５の主溝部５８は、実施例２と同様、開口幅が内方から外周側に向かって拡大しており、主溝部５８の内側壁５９とリード線２４との隙間６も、内方から外周側に向かって拡大し、図４に示すような広幅部分６３になっている。
また、主溝部５８の両側の絶縁板５の下端面には副溝部７１が形成され、上記の主溝部５８の広幅部分５８２の内側壁５９から副溝部７１の側壁にかけて断面コの字状の補助電極５４が嵌合され、該副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられている。

［実施例５］主溝部の内方：狭幅、外周側：広幅、補助電極：下端面から側板の外面に伸延、副溝部側壁と補助電極間：隙間有り、支持壁：有り（図５、６）
図５および図６は、本発明の実施例５に係るチップ形電解コンデンサの半断面図、および側面図である。
また、底面図は実施例１、３と同様、図２であり、絶縁板５の主溝部５８は、実施例１と同様に、内方の狭幅部分５８１と外周側の広幅部分５８２とで構成し、該主溝部５８の両側の絶縁板５の下端面には副溝部７１が形成され、上記の主溝部５８の広幅部分５８２の内側壁５９から副溝部７１の側壁にかけて断面コの字状の補助電極５４が嵌合され、該副溝部７１の側壁と補助電極５４との間には隙間７が設けられている。
実施例３は、実施例１で用いた絶縁板５に対して支持壁５５を形成した形態であったが、本実施例では、図６に示すように、実施例３で用いた絶縁板５に対して支持壁５５を形成し、かつ、絶縁板５に形成した補助電極５４を支持壁５５の外面（絶縁板５の外周側面）まで伸延した構造になっている。
このように構成すると、はんだは、絶縁板５の外周側面でもフィレットを形成するので、チップ形電解コンデンサ１のはんだ付け強度をさらに向上させることができる。

上記の実施例１〜５について、下記の固着強度試験（横押し引き剥がし試験）および振動試験を行い、はんだ付け強度および耐振性について評価した。なお、以下の従来例１〜３についても同様の試験を行い、実施例１〜５と比較した。
（従来例１）溝部の幅一定（リード線よりやや大）、補助電極：無し、副溝部側壁と補助電極間：隙間無し、支持壁：無し（図７）
（従来例２）溝部の幅一定（リード線よりやや大）、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間無し、支持壁：無し（図８）
（従来例３）溝部の幅一定（リード線よりやや大）、補助電極：下端面、副溝部側壁と補助電極間：隙間無し、支持壁：有り（図８）

［固着強度試験（横押し引き剥がし試験）］
チップ形電解コンデンサを基板にリフローはんだ付けし、横から押して基板から引き剥がし、固着強度を測定した。
測定にはプッシュ・プルゲージを用い、押し強度５ｍｍ／分で測定した（試料数ｎ＝２０）。

［振動試験］
上記と同様、チップ形電解コンデンサを基板にリフローはんだ付けし、下記条件にて振動試験を行い、振動によりコンデンサ本体が外れた（リード線根元が折れた）もの、基板と絶縁板とが剥がれたものを不良品とし、その数を調査した（試料数ｎ＝２０）。
（振動試験条件）
正弦波振動：ｆ＝１０〜２０００Ｈｚ、最大振幅：１．５ｍｍ、最大加速度：３０Ｇ、掃引速度：１ｏｃｔ／分（対数掃引）、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向 各２時間

上記の試験結果を表１に示す。

表１において、主溝部の内側壁と上記リード線との間の隙間寸法を、絶縁板の内方で狭く、外周側で広くし、主溝部の両側の絶縁板下端面に副溝部を形成し、上記の主溝部側壁から副溝部側壁にかけて断面コの字の補助電極を嵌合させ、該副溝部側壁と補助電極との間に隙間を設けた実施例１、２は、幅寸法が一定（リード線よりやや大）で、該副溝部側壁と補助電極との間に隙間が無い従来例２と比べて固着強度が大きく、振動試験結果も良好になっている。
実施例１の絶縁板に支持壁を設けた場合の実施例３と、従来例２の絶縁板に支持壁を設けた場合の従来例３と比べても、上記と同様の傾向が見られる。
また、実施例１、２の絶縁板に、支持壁を設けた実施例３、４は、安定性が向上するため、振動試験結果が実施例１、２より良好となっている。
そして、実施例１の絶縁板に支持壁を設けた上、補助電極を支持壁の外面まで伸延させた実施例５では、絶縁板５の外周側面でもフィレットが形成されるので、固着強度が最大となる。
なお、上記実施例１〜５では、絶縁板へのリード線の挿入を容易にするため、スリットを設けたが、スリットに替えて絶縁板にリード挿入孔を設けてもよい。

本発明の実施例１、２に係るチップ形電解コンデンサの半断面図である。 本発明の実施例１、３に係るチップ形電解コンデンサの底面図である。 本発明の実施例１に係るチップ形電解コンデンサの絶縁板の溝内を拡大して示すＡ−Ａ′拡大断面図である。 本発明の実施例２、４に係るチップ形電解コンデンサの底面図である。 本発明の実施例３、４に係るチップ形電解コンデンサの半断面図である。 本発明の実施例５に係るチップ形電解コンデンサの側面図である。 従来のチップ形電解コンデンサの底面図である。 従来の他のチップ形電解コンデンサの底面図である。 図８のチップ形電解コンデンサの絶縁板の溝内を拡大して示すＢ−Ｂ′拡大断面図である。

符号の説明

１ チップ形電解コンデンサ（電子部品）
２ 電解コンデンサ本体（電子部品本体）
５ 絶縁板
６ 主溝部の内側壁とリード線との隙間
７ 副溝部の内側壁と補助電極との隙間
８ 切り欠き部
２１ コンデンサ素子
２２ アルミニウムケース
２３ 弾性封口体
２４ リード線
５０ 絶縁板の下端面
５１ リード挿通穴
５４ 補助電極
５５ 支持壁
５６ スリット
５８ 主溝部
５９ 主溝部の内側壁
６１ 主溝部の隙間の狭幅部分
６２、６３ 主溝部の隙間の広幅部分
７１ 副溝部
５８１ 主溝部の内側壁
５８２ 主溝部の広幅部分

Claims (5)

1. 下端面から複数のリード線が導出した電子部品本体と、上記下端面に重ねられた絶縁板とからなり、該絶縁板の下端面に、上記複数のリード線を各々、内方から外周側に向けて伸延させる複数の主溝部が形成された電子部品において、
   上記主溝部の内側壁と上記リード線との間の隙間寸法が、絶縁板の内方で狭く、外周側で広くなっており、
   該主溝部の両側の絶縁板下端面に副溝部を形成し、上記の主溝部の内側壁から副溝部側壁にかけて断面コの字状の補助電極を嵌合させ、該副溝部側壁と補助電極との間に隙間を設けたことを特徴とする電子部品。
2. 請求項１において、主溝部の内側壁と前記リード線との隙間は、隙間寸法の狭い狭幅部分と、該狭幅部分よりも隙間寸法の広い広幅部分とを備えていることを特徴とする電子部品。
3. 請求項１において、主溝部の内側壁と前記リード線との間の隙間寸法は、前記絶縁板の内方向から外周側に向かって連続的に広がっていることを特徴とする電子部品。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、上記内側壁は、上記絶縁板を構成する絶縁材料により構成されていることを特徴とする電子部品。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、上記補助電極は、上記絶縁板の外周側面まで形成されていることを特徴とする電子部品。
   

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