JP4767273B2 - 固体電解コンデンサの実装体 - Google Patents

Description

本発明は、固体電解コンデンサの実装体に関する。

従来、固体電解コンデンサとして図６に示す構造のものが知られている。

この固体電解コンデンサは、弁作用金属（タンタル、ニオブ、チタン、アルミニウム等）の焼結体からなる陽極体３表面に、該陽極体表面を酸化させた誘電体皮膜層４を形成し、二酸化マンガン等の導電性無機材料、或いはＴＣＮＱ錯塩、導電性ポリマー等の導電性有機材料からなる固体電解質層５ａ、カーボン、銀等からなる陰極引出層５ｂを順次形成した陰極層５を設けてコンデンサ素子６を構成し、前記陽極体３の一端面に植立された陽極リード部材７に陽極リードフレーム１１を接続し、前記陰極層５に陰極リードフレーム１２を接続し、前記コンデンサ素子６の外側にエポキシ樹脂等からなる外装樹脂層８にて被覆密封し、前記陽極リードフレーム１１及び陰極リードフレーム１２を前記外装樹脂８に沿って曲げたものである（例えば特許文献１）。

上記構造の固体電解コンデンサは、コンデンサ素子の上下両面側を外装樹脂で被覆する必要があるため、固体電解コンデンサ完成品としての外形寸法に対してコンデンサ素子の割合を十分に大きくすることができないという問題があった。

そこで、図７に示すように平板状のリード端子上にコンデンサ素子６をマウントし、コンデンサ素子６と外装樹脂８との外周の隙間をできるだけ小さくし、固体電解コンデンサ完成品の外形寸法に対して、占有体積の大きいコンデンサ素子６を内蔵する技術が提案されている（例えば特許文献２）。

上記特許文献２に記載の固体電解コンデンサでは、前記リード端子が直接、回路基板等に接するため従来のようにリードフレームを外装樹脂に沿って曲げて設ける必要がなく、コンデンサ素子から回路基板までの電路を短くすることができ、固体電解コンデンサ完成品においてのＥＳＲ及びＥＳＬを低減することができる。

また、本出願人は、特願２００２−９６１１号において、図８に示すように固体電解コンデンサの陰極端子２を陽極端子１の近傍まで設けることにより、陽極、陰極と外部回路基板との電流経路間の距離を短くすることができ、高周波領域のＥＳＬをさらに低減することのできる技術を提案している。
特開平１０−６４７６１号公報（図１） 特開２００１−２４４１４５号公報（第２頁、図１）

本出願人が提案した上記構成の固体電解コンデンサを回路基板等に接続する場合、図９（ａ）に示すように前記回路基板３０上に形成されたランド４０上に半田５０を塗布し、その上から前記固体電解コンデンサを載置する。

ところが、前記固体電解コンデンサは、前記陽極端子１の外装樹脂８から露出している陽極露出部１０と、前記陰極端子２の外装樹脂８から露出している陰極露出部２０との面積差が従来のものよりも大きくなる。そのため、図９（ｂ）に示すように前記陰極露出部２０に対応する面積の大きいランド４０上に塗布した半田５０が、表面張力により収縮して前記半田５０上に載置した前記固体電解コンデンサが押し上げられて位置ずれが生じ、外観不良が起こると共に、陽極端子側で接続不良が生じるといった問題がある。

本発明は、上記問題に鑑み、本出願人が先に考案したＥＳＬ低減効果を維持しつつ、回路基板等に良好な半田付けを行うことのできる固体電解コンデンサの実装体を提供する。

請求項１に記載の発明は、陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続されると共に第１方向に沿って互いに離間して配列した陽極端子及び陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備える固体電解コンデンサを、半田層を介して回路基板に固着した固体電解コンデンサの実装体であって、
前記コンデンサ素子の下面は、前記第１方向に関して、前記陰極層が形成された領域の中央よりも前記陽極端子側から、該陽極端子側と反対側の端に至る連続した領域に亘って前記陰極端子の上面に対向して接続され、
前記陽極端子及び陰極端子は、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂から各々露出した陽極露出部及び陰極露出部を有し、
前記陰極露出部は、前記底面において互いに離れた位置に配された第１陰極露出部及び第２陰極露出部を有し、
前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記第１陰極露出部は、前記底面において該固体電解コンデンサの第２方向の端まで延在する延在部を有し、
前記延在部は、前記第１方向に関して、前記底面の中央よりも前記陽極端子側の位置に配されており、
前記回路基板には、前記陽極露出部に対向する陽極ランドと、前記第１陰極露出部に対向する第１陰極ランドと、前記第２陰極露出部に対向する第２陰極ランドとが、互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続されると共に第１方向に沿って互いに離間して配列した陽極端子及び陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備える固体電解コンデンサを、半田層を介して回路基板に固着した固体電解コンデンサの実装体であって、
前記コンデンサ素子の下面は、前記第１方向に関して、前記陰極層が形成された領域の中央よりも前記陽極端子側から、該陽極端子側と反対側の端に至る連続した領域に亘って前記陰極端子の上面に対向して接続され、
前記陽極端子及び陰極端子は、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂から各々露出した陽極露出部及び陰極露出部を有し、
前記陰極露出部は、前記底面において互いに離れた位置に配された第１陰極露出部及び第２陰極露出部を有し、
前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記陰極端子は、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において外装樹脂から露出した陰極第２方向端露出部を有し、
前記陰極第２方向端露出部は、前記第１陰極露出部に連なると共に、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において、該固体電解コンデンサの第１方向の端から離れた位置に配されており、
前記回路基板には、前記陽極露出部に対向する陽極ランドと、前記第１陰極露出部に対向する第１陰極ランドと、前記第２陰極露出部に対向する第２陰極ランドとが、互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続されると共に第１方向に沿って互いに離間して配列した陽極端子及び陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備える固体電解コンデンサの実装体において、
前記コンデンサ素子の下面が、前記第１方向に関して、前記陰極層が形成された領域の中央よりも前記陽極端子側から、該陽極端子側と反対側の端に至る連続した領域に亘って前記陰極端子の上面に対向して接続されると共に、前記陽極端子及び陰極端子が、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂から各々露出した陽極露出部及び陰極露出部を有するという構成要件を備えることにより、
前記特願２００２−９６１１号に記載の発明と同様に、固体電解コンデンサとしてのＥＳＲの低減と、ＥＳＬの低減とを両立させることができ、特に、コンデンサ素子の陽極端子から陽極体、誘電体皮膜層、陰極層及び陰極端子を経て外部回路基板へ繋がる電流経路が短くなって、固体電解コンデンサの高周波特性として注目すべきＥＳＬが低減する。

そして、このようなＥＳＬの低減に適した構成を前提とした上で、前記回路基板には、前記陽極露出部に対向する陽極ランドと、前記陰極露出部内の前記延在部を含む領域に対向する第１陰極ランドと、前記陰極露出部内の前記延在部を含まない領域に対向する第２陰極ランドとが、互いに離れた位置に設けられているという構成要件を備えることにより、
陽極露出部と陰極露出部とに夫々対向すべく回路基板側に設けられる各ランドの面積差（半田塗布量の差）を小さくできるため、陽極露出部と陰極露出部の面積差も小さくすることができ、回路基板等に対する固体電解コンデンサの実装位置のずれを抑制することができて、外観不良等の問題が生じにくくなると共に、良好な半田付け実装を行うことができる。

そして、このようなＥＳＬの低減に適した構成を前提とした上で、前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記陰極露出部が、前記底面において該固体電解コンデンサの第２方向の端まで延在する延在部を有すると共に、前記延在部が、前記底面において該固体電解コンデンサの第１方向に関して、前記底面の中央よりも前記陽極端子側の位置に配されておりという構成要件を備えることにより、
前述のような効果に加えて、該固体電解コンデンサを回路基板等に半田付け実装する際に、延在部の半田付け状況を固体電解コンデンサの側方（第２方向端側）から目視すれば、固体電解コンデンサの第１方向に関して、前記底面の中央よりも前記陽極端子側の位置における陰極露出部（延在部に連なる部分）の半田付け状況を推定確認することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記陰極端子は、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において外装樹脂から露出した陰極第２方向端露出部を有し、前記陰極第２方向端露出部は、前記陰極露出部に連なると共に、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において、該固体電解コンデンサの第１方向の端から離れた位置に配されているという構成要件を備えることにより、請求項１に記載の発明による前述のような効果に加えて、該固体電解コンデンサを回路基板等に半田付け実装する際に、陰極第２方向端露出部の半田濡れ状況を固体電解コンデンサの側方（第２方向端側）から目視すれば、固体電解コンデンサの第１方向の端から離れた位置における第１陰極露出部の半田付け状況を推定確認することができる。

以下に本発明の一実施の形態を、図を用いて説明する。

（実施例１）図１は、実施例１における固体電解コンデンサの縦断面図であり、図２は、実施例１における固体電解コンデンサの縦側面図（ａ）、下面図（ｂ）及び横側面図（ｃ）である。

この固体電解コンデンサは、一端面に陽極リード部材７が植立されたタンタル焼結体からなる陽極体３表面に誘電体酸化皮膜４を形成し、導電性高分子からなる固体電解質層５ａ、カーボン及び銀等からなる陰極引出層５ｂを順次形成した陰極層５を設けてコンデンサ素子６を作製し、前記陽極リード部材７に陽極端子１を接続し、前記陰極層５に陰極端子２を接続し、前記コンデンサ素子６の外側をエポキシ樹脂等からなる外装樹脂８にて被覆密閉し作製される。前記陽極端子１及び陰極端子２の材料としては銅を主成分とする合金を用いた。

前記陰極端子２は陰極露出部２０を持ち、さらに、陰極露出部２０は、固体電解コンデンサの底面（下面）において、陽極端子１が露出している陽極露出部１ａに近傍する位置に露出する第１陰極露出部２０ａと、前記陽極露出部１ａと対向する部分から露出する第２陰極露出部２０ｂを有している。前記第１陰極露出部２０ａと前記第２陰極露出部２０ｂの間には陰極端子２にスパッタリング等で設けた凹部に外装樹脂が入り込んだ陰極埋め込み部８ａを有している。また、前記陽極露出部１０及び、前記第２陰極露出部２０ｂは固体電解コンデンサの陽極リード部材の植立方向（縦方向）の端部まで延在しており、前記第１陰極露出部２０ａは固体電解コンデンサの下面を基準とし陽極リード部材の植立方向と直交する方向（横方向）の端部まで延在している延在部２１を有している。

本発明における固体電解コンデンサの取り付け方法を、図を用いて下記に示す。

図５は本発明における固体電解コンデンサを回路基板に半田付けする工程図である。前記回路基板３０には、前記実施例の固体電解コンデンサの陽極露出部１０及び陰極露出部２０に対応する位置にランド４０（第１陰極ランドと前記陰極露出部内の前記延在部を含まない領域に対向する第２陰極ランド）が設けてあり、前記ランド４０上に半田５０を塗布し、その後前記固体電解コンデンサを載置してリフロー工程により半田付けを行う。

上記手段を用いることにより、前記固体電解コンデンサを塗布した半田上に載置する工程において、前記陽極露出部１０と前記陰極露出部２０との面積差を小さくすることができ、それぞれに対応するランド４０の面積比（半田塗布量の差）も小さくできるため、前記固体電解コンデンサの位置ずれを抑制することができ、外観不良等の問題がなくなると共に、良好な半田付けを行うことができる。
（実施例２）図３は実施例２における固体電解コンデンサの縦断面図であり、図４は実施例２における固体電解コンデンサの縦側面図（ａ）、下面図（ｂ）及び横側面図（ｃ）である。

この固体電解コンデンサは実施例１と同様の方法でコンデンサ素子６を作製し、陽極端子１が露出している陽極露出部１ａに近傍する位置に１箇所のみに陰極露出部２０を設けている。

本出願人が先に提案した特願２００２−９６１１号によるＥＳＬ低減効果は、陽極端子１に最も近い前記コンデンサ素子６の端部含む下面に陰極端子２０を形成することにより最も大きくなる。

そのため、実施例２の固体電解コンデンサについても実施例１の固体電解コンデンサ同様のＥＳＬ低減効果を得ることができる。しかし、固体電解コンデンサを回路基板３０に接続する場合、陽極露出部１０と陰極露出部２０との位置のバランスが悪いため、固着強度が弱くなり、外部からの圧力又は応用等により前記回路基板３０から前記固体電解コンデンサが取れやすい。

それに比べ、実施例１の固体電解コンデンサは、陽極露出部１０、第１陰極露出部２０ａ、及び第２陰極露出部２０ｂ（陽極ランド、第１陰極ランド、第２陰極ランド）の三点で固着することができるため、固体電解コンデンサと回路基板の固着強度が向上する。そのため、本出願人が先に提案したＥＳＬ低減効果を維持しつつ、良好な半田付けを行うことができる。

また、前記延在部２１を設けているため、前記固体電解コンデンサの横方向の側面から、前記第１陰極露出部２０ａが露出し、半田付け工程終了後に側面から半田付けされていることが一目で確認することができる。前記延在部は数及び形状に特に限定はなく、１つでも複数でもよく、また側面から露出していれば第１陰極露出部２１の片側のみ、又は両側に設けてもよい。

本発明における他の実施例として、図１０に示すように固体電解コンデンサの下面において、延在部２１を備える陰極露出部２０を横方向に２箇所設け、その間に陰極埋め込み部８ａを設けることにより、ＥＳＬ低減効果、三点接続による接続強度向上、及び半田付け終了後の確認を行うことができる。

また、他の実施例として、図１１に示すように（ａ）延在部２１を第１陰極露出部２０ａと同じ幅で設ける、（ｂ）延在部２１を第１陰極露出部２０ａの第２陰極露出部２０ｂ側に設ける、（ｃ）延在部を第１陰極露出部の間に設けるなどの構造を用いても同様の効果を得ることができる。

本実施例では、陽極体の材料としてタンタル焼結体を用いたが、弁作用金属を用いたものであれば特に限定はなく、ニオブ、チタン、アルミニウム等の焼結体、又は箔を用いても同様の効果が得られる。

本発明の実施例１における固体電解コンデンサの縦断面図である。 本発明の実施例１における固体電解コンデンサの縦側面図（ａ）、下面図（ｂ）及び横側面図（ｃ）である。 実施例２における固体電解コンデンサの縦断面図である。 実施例２における固体電解コンデンサの縦側面図（ａ）、下面図（ｂ）及び横側面図（ｃ）である。 実施例の固体電解コンデンサを回路基板に接続する工程図である。 従来の固体電解コンデンサの縦断面図である。 他の従来の固体電解コンデンサの縦断面図である。 固体電解コンデンサの縦断面図である。 本出願人が先に考案した固体電解コンデンサを回路基板に接続する工程図である。 他の実施例の固体電解コンデンサの下面図である。 その他の実施例の固体電解コンデンサの下面図である。

符号の説明

１ 陽極端子
１０ 陽極露出部
２ 陰極端子
２０ 陰極露出部
２０ａ 第１陰極露出部
２０ｂ 第２陰極露出部
２１ 延在部
４ 誘電体皮膜層
５ 陰極層
５ｂ 固体電解質層
５ｃ 陰極引出層
６ コンデンサ素子
７ 陽極リード部材
８ 外装樹脂
８ａ 陰極埋め込み部
１１ 陽極リードフレーム
１２ 陰極極リードフレーム
３０ 回路基板
４０ ランド
５０ 半田

Claims (5)

1. 陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続されると共に第１方向に沿って互いに離間して配列した陽極端子及び陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備える固体電解コンデンサを、半田層を介して回路基板に固着した固体電解コンデンサの実装体であって、
   前記コンデンサ素子の下面は、前記第１方向に関して、前記陰極層が形成された領域の中央よりも前記陽極端子側から、該陽極端子側と反対側の端に至る連続した領域に亘って前記陰極端子の上面に対向して接続され、
   前記陽極端子及び陰極端子は、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂から各々露出した陽極露出部及び陰極露出部を有し、
   前記陰極露出部は、前記底面において互いに離れた位置に配された第１陰極露出部及び第２陰極露出部を有し、
   前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記第１陰極露出部は、前記底面において該固体電解コンデンサの第２方向の端まで延在する延在部を有し、
   前記延在部は、前記第１方向に関して、前記底面の中央よりも前記陽極端子側の位置に配されており、
   前記回路基板には、前記陽極露出部に対向する陽極ランドと、前記第１陰極露出部に対向する第１陰極ランドと、前記第２陰極露出部に対向する第２陰極ランドとが、互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする固体電解コンデンサの実装体。
2. 前記延在部は、前記底面において、該固体電解コンデンサの第２方向の一方及び他方の端まで延在していることを特徴とする請求項１記載の固体電解コンデンサの実装体。
3. 陽極体の表面に誘電体皮膜層、陰極層を順次形成したコンデンサ素子と、前記陽極体及び陰極層に各々接続されると共に第１方向に沿って互いに離間して配列した陽極端子及び陰極端子と、前記コンデンサ素子を被覆する外装樹脂とを備える固体電解コンデンサを、半田層を介して回路基板に固着した固体電解コンデンサの実装体であって、
   前記コンデンサ素子の下面は、前記第１方向に関して、前記陰極層が形成された領域の中央よりも前記陽極端子側から、該陽極端子側と反対側の端に至る連続した領域に亘って前記陰極端子の上面に対向して接続され、
   前記陽極端子及び陰極端子は、該固体電解コンデンサの底面において外装樹脂から各々露出した陽極露出部及び陰極露出部を有し、
   前記陰極露出部は、前記底面において互いに離れた位置に配された第１陰極露出部及び第２陰極露出部を有し、
   前記第１方向と直交する方向を第２方向とするとき、前記陰極端子は、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において外装樹脂から露出した陰極第２方向端露出部を有し、
   前記陰極第２方向端露出部は、前記第１陰極露出部に連なると共に、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において、該固体電解コンデンサの第１方向の端から離れた位置に配されており、
   前記回路基板には、前記陽極露出部に対向する陽極ランドと、前記第１陰極露出部に対向する第１陰極ランドと、前記第２陰極露出部に対向する第２陰極ランドとが、互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする固体電解コンデンサの実装体。
4. 前記陰極端子は、該固体電解コンデンサの第２方向の端面において外装樹脂から露出した陰極第２方向端露出部を有し、
   前記陰極第２方向端露出部は、前記延在部に連なっていることを特徴とする請求項１又は２記載の固体電解コンデンサの実装体。
5. 前記陰極端子は、該固体電解コンデンサの第１方向の一方の端面において外装樹脂から露出した陰極第１方向端露出部を有し、
   該陰極第１方向端露出部は、前記第２陰極露出部に連なり、
   前記陽極端子は、該固体電解コンデンサの第１方向の他方の端面において外装樹脂から露出した陽極第１方向端露出部を有し、
   該陽極第１方向端露出部は、前記陽極露出部に連なっていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の固体電解コンデンサの実装体。
   

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