JP4753380B2 - 下面電極型固体電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は基板実装面側に引き出された端子を有する下面電極型固体電解コンデンサに関する。

従来から弁作用金属として、タンタル、ニオブ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の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。また、携帯型電子機器の発展に伴い、特に下面電極型固体電解コンデンサの製品化が進んでいる。

この様な下面電極型固体電解コンデンサとして、基板実装面側に引き出された端子とコンデンサ素子および陽極リードとの接続にプリント板を介して接続する方法が特許文献１で提案されている。図４は従来の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図であり、図４（ａ）はその正面からの断面図で、図４（ｂ）はこれに使用するプリント板の断面図である。

図４（ａ）に示すように従来の下面電極型固体電解コンデンサは、陽極リード４２が導出されたコンデンサ素子４１と、陽極リード４２に一端を抵抗溶接にて接続されて他端をプリント板４８の陽極上面端子５７に導電性接着剤４５で接続する陽極リード体４４と、コンデンサ素子４１の陰極層とプリント板４８の陰極上面端子５５を導電性接着剤４５で接続し、コンデンサ素子４１を覆うと共に、陽極端子４７の陽極下面端子５８および陰極端子４６の陰極下面端子５６を基板実装面側に直接引き出し、絶縁性の外装樹脂４３で封止された下面電極型固体電極コンデンサであり、陽極端子４７および陰極端子４６の製品外形形状長手方向外側に半田ぬれ性を持ったフィレット形成部４９が高さ方向に形成されている。

次に、従来の下面電極型固体電極コンデンサの製造に用いるプリント板４８について図面を参照して説明する。図４（ｂ）に示すように、絶縁板５２の両面に陰極端子４６を形成するために陰極上面端子５５と陰極下面端子５６を具備し、陽極端子４７を形成するために陽極上面端子５７と陽極下面端子５８を具備し、電気的接続を得るためにそれぞれ貫通接続穴５１を用いて接続している。この時の貫通接続穴５１の電気的接続を得るために銅のパネルめっきを行い、銅めっき膜５３を形成し最終的に陰極端子４６および陽極端子４７はニッケル、金めっき処理を行い、金めっき層５９を形成している。

従来の下面電極型固体電解コンデンサは基板への実装時、下面電極型固体電解コンデンサの基板実装面側に直接引き出された端子の製品外形形状長手方向外側に半田ぬれ性を持ったフィレット形成部を前記下面電極型固体電解コンデンサの高さ方向に、下面電極型固体電解コンデンサの基板実装時のセルフアライメント性を持たせる目的で形成していなければならない。従来技術では前記フィレット形成部のフィレット形成に必要な高さ方向での厚みはプリント板の基板実装面側に直接引き出された端子、つまり陽極下面端子と陰極下面端子に使用する前記プリント板を構成する銅箔の厚みによって決まり、厚くするのが困難であるという欠点があった。

特許第３５０９７３３号公報

同一外形サイズの下面電極型固体電解コンデンサにおいてより大きな静電容量を得る目的でコンデンサ素子をより大きくする場合、より薄いプリント板を使用する方法が考えられる。この時、問題として前記プリント板を形成する銅箔の厚みを薄くすると、高さ方向でフィレット形成部の高さが不足しセルフアライメント性がなくなる。セルフアライメント性を維持するために、基板実装面に直接引き出された陽極下面端子と陰極下面端子の銅箔の厚みのみを従来の厚みと同じにし、基板実装面に直接引き出された端子と絶縁板を挟んで反対側の銅箔の厚みを薄くする事も考えられるが、プリント板製造上、基板実装面に直接引き出された陽極下面端子と陰極下面端子のみの銅箔を厚くすることは非常に工数がかかる。つまり製造コストの関係から、通常両側の銅箔の厚みは同じ厚みを維持する事が望ましい。つまり、より薄いプリント板を使用する場合、絶縁板の厚みのみ薄くできることになり、より大きなコンデンサ素子を同一外形サイズの下面電極型固体電解コンデンサの内に入れるという目的に対し、効果が少ない。

セルフアライメント性を維持する高さ方向のフィレット形成部の高さは下面電極型固体電解コンデンサの外形サイズ、重量により決定される。通常、外形サイズが大きいほど、重さが重いほど高さ方向にフィレット形成部の高さが必要とされる。

この状況にあって、本発明の課題は、より薄いプリント板を使用して、セルフアライメント性に対して信頼性の高い下面電極型固体電解コンデンサを提供することにある。

本発明の下面電極型固体電解コンデンサは、陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、上面に前記コンデンサ素子と電気的に接続する陽極上面端子および陰極上面端子を、下面に上面の前記陽極上面端子および前記陰極上面端子とそれぞれ電気的に接続する陽極下面端子および陰極下面端子を有するプリント板とを備え樹脂外装した下面電極型固体電解コンデンサにおいて、前記陽極上面端子および前記陰極上面端子はそれぞれ前記プリント板の基材となる絶縁板上に形成された導電体からなる第一の陽極上面端子および第一の陰極上面端子と前記第一の陽極上面端子および前記第一の陰極上面端子上に配された絶縁樹脂層上に設けられた第二の陽極上面端子および第二の陰極上面端子とが前記絶縁樹脂層に形成されたビアを介して接続されて形成され、前記陽極上面端子および前記陰極上面端子はそれぞれ前記陽極下面端子および前記陰極下面端子とフィレット形成部となる絶縁板の側面凹部に設けられた導体層で接続されたことを特徴とする。また前記コンデンサ素子が一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されたものであってもよいし、また前記コンデンサ素子が両端から陽極リードを導出された弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されたものであってもよいし、また前記フィレット形成部となる絶縁板の側面凹部が一個の端子について複数箇所の側面凹部から形成されていてもよいし、また前記フィレット形成部となる端部の側面凹部に設けられた導体層が銅めっき膜あるいは銅めっき膜およびこの銅めっき膜の上面に形成した金めっき層を有していてもよい。

本発明では従来例に比べ絶縁樹脂層と第二の陽極上面端子および第二の陰極上面端子を形成する銅めっき膜が増えるが、高さ方向に絶縁板と第一の陽極上面端子および第一の陰極上面端子ならびに陽極下面端子および陰極下面端子からなる２層の銅箔分の高さがセルフアライメント性を高める高さ方向に使用でき、結果的に薄いプリント板を使用できることになる。たとえば、プリント板製造に使用する銅箔（銅めっき、ニッケルめっき、金めっきを含む。）の最低厚みを２０μｍ、絶縁板または絶縁樹脂層の最低厚みを６０μｍとした時、従来例の構造のプリント板の最低厚みは１００μｍ、本発明では１６０μｍとなり従来例の方が薄いプリント板となる。ただし、この時、本発明での第二の陽陰極上面端子のめっき膜厚さは数μｍ以下であり無視できる。

しかしながらセルフアライメント性を維持するのに必要なフィレット形成部の高さが５０μｍ以上の場合、従来例のプリント板の最低厚みは、１６０μｍ（銅箔５０μｍ＋絶縁板６０μｍ＋銅箔５０μｍ）で、フィレット形成部の高さは５０μｍとなる。一方、従来例と同一プリント板厚さを本発明で実施した場合、銅箔２０μｍ＋絶縁板６０μｍ＋銅箔２０μｍ＋絶縁樹脂層６０μｍとなり、フィレット形成部の高さは１００μｍとなり２倍のフィレット形成部の高さを確保でき、セルフアライメント性を向上することができる。

プリント板製造に使用する銅箔の最低厚みを２０μｍ、絶縁板または絶縁樹脂層の最低厚みを６０μｍとした上記条件ではプリント板の総厚みが１６０μｍを超えた時、すなわちセルフアライメントに必要な高さ方向のフィレット形成部の高さの要求が５０μｍを超えた時から本発明の優位性が発生する。

従って、本発明によれば、絶縁板と絶縁板の両側の銅箔の厚みをフィレット形成部として作用させるため、信頼性に優れ、基板実装時に高いセルフアライメント性を有した、下面電極型固体電解コンデンサを提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサについて図面を参照して説明する。

図３は、本発明の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子を搭載するプリント板の製造方法の一例を説明する断面図である。本発明の第一の実施の形態において、図３（ａ）は両面銅張積層板であり、絶縁板１２の両面に銅箔１１が貼付けられている。なお、絶縁板１２の材質は熱硬化性樹脂でも熱可塑性樹脂でもよい。図３（ｂ）は両面銅張積層板にルータなどによって貫通した長穴を明け、銅によるパネルめっきを行い、第一の銅めっき膜１３を銅箔１１の上に形成するとともに、貫通した長穴の側面にも第一の銅めっき膜１３を形成し、貫通した長穴１４を形成した後に、エッチングにより貫通した長穴１４の周囲に貫通した長穴１４を介してお互いに電気的に接続される第一の陰極上面端子１５と陰極下面端子１６および第一の陽極上面端子１７と陽極下面端子１８を形成した図である。なお、この時の貫通した長穴の形状は多角形型穴形状でもよい。

図３（ｃ）は第一の陰極上面端子１５、第一の陽極上面端子１７が有る側の全面にフィルム状の感光性樹脂をラミネートし絶縁樹脂層１９を形成した図である。図３（ｄ）はフォトマスク２１を通して第一の陽極上面端子１７および第一の陰極上面端子１５の上の穴部（最終的にビア２３となる箇所）を紫外線２０で露光する工程を示した図である。図３（ｅ）は露光後、現像するフォト法によって、絶縁樹脂層１９に穴を明け、陰極下面端子１６、陽極下面端子１８がある側を全面マスキング後、銅によるパネルめっきにより絶縁樹脂層１９上に穴部のビア２３とともに第二の銅めっき膜２２を形成した図である。図３（ｆ）はその後、第一の陰極上面端子１５および第一の陽極上面端子１７がある側のみをエッチングすることにより、第一の陰極上面端子１５とビア２３で接続した第二の陰極上面端子２４を形成し、また第一の陽極上面端子１７とビア２３で接続した第二の陽極上面端子２５を形成した図である。その後、図３（ｇ）で示すように第二の陰極上面端子２４、陰極下面端子１６、第二の陽極上面端子２５、陽極下面端子１８、長穴１４などの銅表面にニッケル、金めっき処理を行い、金めっき層２７を形成する。これにより、プリント板の上面表面に第二の陰極上面端子２４、第二の陽極上面端子２５を、下面表面に陰極下面端子１６、陽極下面端子１８、長穴１４を有するコンデンサ素子を搭載するプリント板２６が製造できる。

この様に製造されたプリント板２６は全体が大判状に形成されており、多数の第二の陰極上面端子２４、第二の陽極上面端子２５、陰極下面端子１６、陽極下面端子１８が等間隔で縦横に配列されている。

次に、上記プリント板を用いた本発明の第一の実施の形態の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図１は本発明の第一の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサを説明する図であり、図１（ａ）は正面からの断面図であり、図１（ｂ）は側面図であり、図１（ｃ）は底面図である。図２は本発明の第一の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を説明する図であり、図２（ａ）は正面からの断面図であり、図２（ｂ）は底面図である。図１、図２に示すように、プリント板２６の第二の陽極上面端子２５および第二の陰極上面端子２４の上に導電性接着剤５を塗布し、予め陽極リード２と抵抗溶接等にて接続した陽極リード体４を第二の陽極上面端子２５上に搭載する。この時、コンデンサ素子１は第二の陰極上面端子２４上に同じく搭載される。その後、絶縁性の外装樹脂３にて封止し、製品外形形状にダイシング加工によって切削位置線（端子側）３１および切削位置線（非端子側）３２の位置で切削する。切削位置線（端子側）３１の切削する位置は長穴１４の長手方向の略中央を切削し、半長穴８を絶縁板の側面凹部で導体層となるフィレット形成部９として陽極端子７および陰極端子６に形成する。切削位置線（非端子側）３２の切削する位置は下面電極型固体電解コンデンサの幅方向の製品外形寸法にて、陽極端子７および陰極端子６が略中央にくる位置にて切削する。ここでは半長穴形状からなるフィレット形成部にて説明したが、多角形の穴形状でも同様の効果が得られる。

上記のように製造されたプリント板２６を用いた下面電極型固体電解コンデンサは、陽極側は陽極リード２、陽極リード体４、導電性接着剤５、第二の陽極上面端子２５、ビア２３、第一の陽極上面端子１７、半長穴８、陽極下面端子１８と電気的に接続し、陰極側はコンデンサ素子１、導電性接着剤５、第二の陰極上面端子、ビア２３、第一の陰極上面端子１５、半長穴８、陰極下面端子１６と電気的に接続している。なお陽陰極下面端子１８、１６には斜線を付した。

次に、本発明の第二の実施の形態の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図５は、本発明の第二の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図であり、図５（ａ）はその正面からの断面図で、図５（ｂ）は底面図である。図５に示すように本発明の第二の実施の形態においては、コンデンサ素子６１の両端部から陽極リード６２を導出させ、それぞれの端部に陽極リード体６４の一端を抵抗溶接し、陽極リード体６４の他端は導電性接着剤６５で第二の陽極上面端子６８と接着されている。また、コンデンサ素子６１は導電性接着剤６５で第二の陰極上面端子６９と接着されている。２個の陽極端子６７および陰極端子６６への電気的な接続は第一の実施の形態と同様の経路で電気的に接続されている。製品外形加工時のダイシング加工での切削位置は貫通した長穴の長手方向の略中央を切削し、半長穴状のフィレット形成部７１として陽極端子６７および陰極端子６６に形成する。これより第一の実施の形態と同様の作用効果が得られるとともに、コンデンサ素子６１の同一外形サイズ内に入る大きさは小さくなるものの、実装時に陰極と陽極の向きを指定する必要のない下面電極型固体電解コンデンサを製造することができる。

次に、本発明の第三の実施の形態の下面電極型固体電極コンデンサについて説明する。図６は本発明の第三の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサを示す底面図であり、図６（ａ）は２端子型の底面図で、図６（ｂ）は４端子型の底面図である。本発明の第三の実施の形態の下面電極型固体電極コンデンサは、第一の実施の形態および第二の実施の形態の貫通した長穴を切削する代わりにミシン目状貫通円を切削したものである。図６（ａ）に示す下面電極型固体電極コンデンサは第一の実施の形態の貫通した長穴を切削し半長穴形状とする代わりにミシン目状貫通円を切削しミシン目状貫通半円８２を用いた形状にてフィレット形成部８１を形成した形状とした他は、第一の実施の形態と同様である。図６（ｂ）に示す下面電極型固体電極コンデンサは第二の実施の形態の貫通した長穴を切削し半長穴形状とする代わりにミシン目状貫通円を切削しミシン目状貫通半円８２を用いた形状にてフィレット形成部８１を形成しさらに陰極端子を分割した形状としたものである。

次に、本発明の第四の実施の形態の下面電極型固体電極コンデンサについて図３および図７を用いて説明する。図７は、本発明の第四の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの底面図である。第一の実施の形態では、図３（ａ）〜（ｇ）において貫通した長穴１４の側面に第一の銅めっき膜１３および金めっき層２７を形成する方法を示したが、第四の実施の形態では貫通した長穴１４の絶縁樹脂層１９の面、すなわちフィレット形成部の上面の絶縁樹脂層１９にも最終的に金めっき層を形成する。第一の実施の形態では、図３（ｅ）では露光後、現像するフォト法によって、絶縁樹脂層１９にビア２３を形成し、陰極下面端子１６、陽極下面端子１８のある側を全面マスキング後、銅によるパネルめっきにより第二の銅めっき膜２２を形成しているが、第四の実施の形態では全面マスキング部を部分マスキングにし、貫通した長穴１４となる部分にマスキングを施さない事により、図３（ｈ）、図７に示すように絶縁樹脂層１９の下面端子側にも第二の銅めっき膜２２を形成し、最終的に上面金めっき層２８を形成する。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。すなわち、同業者であれば、なしえるであろう各種変形、修正を含むことはもちろんである。

本発明の第一の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサを説明する図、図１（ａ）は正面からの断面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は底面図。 本発明の第一の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの製造工程を説明する図、図２（ａ）は正面からの断面図、図２（ｂ）は底面図。 本発明の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサに用いるコンデンサ素子を搭載するプリント板の製造方法の一例を説明する断面図。 従来の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図、図４（ａ）はその正面からの断面図、図４（ｂ）はこれに使用するプリント板の断面図。 本発明の第二の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの構造を示す図、図５（ａ）はその正面からの断面図、図５（ｂ）は底面図。 本発明の第三の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサを示す底面図、図６（ａ）は２端子型の底面図、図６（ｂ）は４端子型の底面図。 本発明の第四の実施の形態の下面電極型固体電解コンデンサの底面図。

符号の説明

１、４１、６１ コンデンサ素子
２、４２、６２ 陽極リード
３、４３、６３ 外装樹脂
４、４４、６４ 陽極リード体
５、４５、６５ 導電性接着剤
６、４６、６６ 陰極端子
７、４７、６７ 陽極端子
８、７０ 半長穴
９、４９、７１、８１ フィレット形成部
１１ 銅箔
１２、５２ 絶縁板
１３ 第一の銅めっき膜
１４ 長穴
１５ 第一の陰極上面端子
１６、５６ 陰極下面端子
１７ 第一の陽極上面端子
１８、５８ 陽極下面端子
１９ 絶縁樹脂層
２０ 紫外線
２１ フォトマスク
２２ 第二の銅めっき膜
２３ ビア
２４、６９ 第二の陰極上面端子
２５、６８ 第二の陽極上面端子
２６、４８、７８ プリント板
２７ 金めっき層
２８ 上面金めっき層
３１ 切削位置線（端子側）
３２ 切削位置線（非端子側）
５１ 貫通接続穴
５３ 銅めっき膜
５５ 陰極上面端子
５７ 陽極上面端子
８２ ミシン目状貫通半円

Claims (6)

1. 陽極リードが導出された弁作用金属からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、上面に前記コンデンサ素子と電気的に接続する陽極上面端子および陰極上面端子を、下面に上面の前記陽極上面端子および前記陰極上面端子とそれぞれ電気的に接続する陽極下面端子および陰極下面端子を有するプリント板とを備え樹脂外装した下面電極型固体電解コンデンサにおいて、
   前記陽極上面端子および前記陰極上面端子はそれぞれ前記プリント板の基材となる絶縁板上に形成された導電体からなる第一の陽極上面端子および第一の陰極上面端子と前記第一の陽極上面端子および前記第一の陰極上面端子上に配された絶縁樹脂層上に設けられた第二の陽極上面端子および第二の陰極上面端子とが前記絶縁樹脂層に形成されたビアを介して接続されて形成され、前記陽極上面端子および前記陰極上面端子はそれぞれ前記陽極下面端子および前記陰極下面端子とフィレット形成部となる絶縁板の側面凹部に設けられた導体層で接続されたことを特徴とする下面電極型固体電解コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素子が一端より陽極リードが導出された弁作用金属の焼結体からなる多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
3. 前記コンデンサ素子が両端から陽極リードを導出された弁作用金属の多孔質体の表面に誘電体、電解質、陰極層を順次形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
4. 前記フィレット形成部となる絶縁板の側面凹部が一個の端子について複数箇所の側面凹部からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
5. 前記フィレット形成部となる端部の側面凹部に設けられた導体層が銅めっき膜を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。
6. 前記フィレット形成部となる端部の側面凹部に設けられた導体層が銅めっき膜およびこの銅めっき膜の上面に形成した金めっき層を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の下面電極型固体電解コンデンサ。

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