JP4889039B2 - 表面実装型コンデンサケース及び表面実装型コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は電源ライン用の表面実装型コンデンサ及び表面実装型コンデンサケースに関し、特に、ＣＰＵに接続される安定化電源のためのデカップリング回路用として好適であり、モールド樹脂製のケース基部及びケース蓋から構成される表面実装型コンデンサケース及び表面実装型コンデンンサに関する。

伝送線路型素子あるいは伝送線路型ノイズフィルタと呼ばれ、数１００μＦの容量を持ち、１００ＭＨｚの周波数帯域でのＥＳＲ（等価直列抵抗）が５ｍΩ以下であり、更にＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が１ｐＨ程度の、コンデンサとフィルタの特性を併せ持つ表面実装型コンデンサが開発されている。この素子はＣＰＵに接続される電源ラインのデカップリング回路用として特に適している。また、その単体素子を積層し並列接続して静電容量を高めた素子も開発されている。それらは、高速化・高周波化の進む、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバー、デジタル家電機器、通信機器などの電源ラインにおいて、高性能の表面実装型コンデンサとして動作する。

図１４は従来技術によるコンデンサ素子単体の搭載に係る分解斜視図である。また、図１５は従来技術によるコンデンサ素子積層体の搭載に係る分解斜視図である。コンデンサ素子を収容するモールド樹脂ケース２０ａ、２０ｂは、ケース底面に陽極・陰極端子を形成するリードフレームを有し、その上にモールド樹脂で上面開放の略長方体でコンデンサ素子の積層高さに応じた側壁が形成されている。ケース蓋３０はモールド樹脂ケースの側壁高さに応じた下面開放の箱型にモールド樹脂で形成されている。この構造により従来技術の表面実装型コンデンサは、前記モールド樹脂ケースを覆うように前記ケース蓋を被せ、接着し、樹脂ケース内部のコンデンサ素子を外部環境から遮断する構造が採用されている（たとえば、特許文献１）。

特開２００６−１２８２４７号公報（図６、図１４）

しかしながら、従来技術では表面実装型コンデンサに挿着するコンデンサ素子の単層品から積層品の高さに応じたモールド樹脂ケース及びケース蓋をそれぞれ用意する必要があった。また、モールド樹脂ケース及びケース蓋がコンデンサ素子の高さごとにあるため、それぞれの高さに応じた組立ラインを用意するか、あるいは組立ラインの型切り替えが必要であった。更に、モールド樹脂ケース底面に導電性接着剤を塗布するときに、モールド樹脂ケース側壁の高さの違いで導電性接着剤のシリンジ角度、位置あるいは粘度で、導電性接着剤の塗布状態にばらつきが生じ、コンデンサ素子を挿着した場合に、コンデンサ素子と端子への接続不良による抵抗の増大、あるいは導電性接着剤のブリッジにより陽極・陰極間のショート問題が発生する恐れがあり、それを防止するための調整に多大の時間を要するという欠点があった。

言い換えると、モールド樹脂ケース側壁には積層枚数に応じた高さがあり、モールド樹脂ケース底面に導電性接着剤を塗布する場合、側壁高さの違いで導電性接着剤の塗布ムラが生じコンデンサ素子を接着した場合のリードフレーム端子部への接着不良による抵抗の増大、あるいは端子間ショートを発生させ、コンデンサが特性不良となることがあった。その塗布状況を図面で示すと、図１６のようになる。図１６（ａ）は単層のコンデンサ素子体に対するモールド樹脂ケースへの導電性接着剤の塗布方法を示し、図１６（ｂ）は複数積層したコンデンサ素子体に対するモールド樹脂ケースへの導電性接着剤の塗布方法を示す。２０ａは単層の場合のモールド樹脂ケースを示し、２０ｂは複数積層の場合のモールド樹脂ケース、４０はディスペンサのシリンジ、４１１はニードル、４０１は導電性接着剤を示す。

また、コンデンサ素子の積層数が増えると、コンデンサ素子同士の接続において陰極の導電性が不足し、特性不良となることがあった。

すなわち、本発明の課題は、コンデンサ素子の積層数に関わらず製造工程を安定に保つことができ、且つ信頼性の高い外部端子接続が可能な表面実装型コンデンサケース及びそれを用いた表面実装型コンデンサを提供することにある。

上記課題を解決するために、基台となるモールド樹脂ケースの側壁高さを一定にして、モールド樹脂ケースの側壁高さによる導電性ペーストの塗布ばらつきを解消し、且つ、金属板付きモールド樹脂ケース蓋でリードフレーム端子と一体のモールド樹脂ケース底面にある実装端子上面にコンデンサ素子を挿着した時の接続導通を補う。

すなわち、本発明の表面実装型コンデンサケースは、端子を形成したリードフレーム上にインサートモールド法により形成され上方が開放された箱形のモールド樹脂ケース基部に、両端に陽極を有し中央部に陰極を有する板状のコンデンサ素子単体又はこれを複数積層してなるコンデンサ素子積層体を挿着し、下方が開放された箱形のケース蓋で外装する表面実装型コンデンサケースであって、前記モールド樹脂ケース基部の箱側壁部の高さはコンデンサ素子の積層数（コンデンサ素子単体の積層数は１とする）に依らない一定値に設定され、前記ケース蓋については前記箱形の側面部での高さ方向の長さがコンデンサ素子の積層数に応じて設定されたことを特徴とする。

前記ケース蓋の内側にコンデンサ素子陰極の導通を補うための金属板を係止するとよい。

また、本発明の表面実装型コンデンサケースは、端子を形成したリードフレーム上にインサートモールド法により形成され上方が開放された箱形のモールド樹脂ケース基部に、両端に陽極を有し中央部に陰極を有する板状のコンデンサ素子単体又は前記コンデンサ素子単体を複数積層してなるコンデンサ素子積層体を挿着し、下方が開放された箱形のケース蓋で外装する表面実装型コンデンサケースであって、前記ケース蓋の内側にコンデンサ素子陰極の導通を補うための金属板を係止したことを特徴とする。

前記金属板は略コ字形に曲がった本体部と係止爪とからなるとよい。

また、本発明の表面実装型コンデンサは、前記表面実装型コンデンサケースによりコンデンサ素子体を収容してなることを特徴とする。

本発明によればリードフレーム上にインサートモールド法により上方が開放された略長方体で側壁高さを一定にしたモールド樹脂ケースを形成したことで、樹脂ケース内面にコンデンサ素子を挿着する際の導電性接着剤塗布を、コンデンサ素子積層枚数に関係なく一定の条件で塗布できるため、塗布に起因する接着不良及び導電性接着剤のブリッジによる陽極・陰極間ショート不良が低減でき、更にコンデンサ素子の単体・積層体に関わらず樹脂ケース高さを一定にしたことで、金型費用及び、モールド樹脂ケース高さに応じた組立装置ライン、あるいは樹脂ケース高さに応じた装置の型切り替えが不要となり、コストを削減し且つ、コンデンサ素子の陰極接続を補う導電金属板を備えた蓋体により、接続信頼性に優れた表面実装薄型コンデンサを提供できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の表面実装型コンデンサを示す分解斜視図である。図２は本発明の表面実装型コンデンサを示す内部透視図であり、図２（ａ）は図１での縦断面の図、図２（ｂ）は図１での横断面の図である。図３は本発明に係るコンデンサ素子単体の斜視図である。図４は本発明に係るコンデンサ素子積層体の斜視図である。

図５は本発明に係るリードフレーム端子２１１及びモールド樹脂部２２２（樹脂ケース部）の分解斜視図である。図６は本発明に係る導電性接着剤塗布状態を示す平面図であり、図６（ａ）は塗布状態の第１例、図６（ｂ）は塗布状態の第２例、図６（ｃ）は塗布状態の第３例を示す。図７は本発明に係る素子ケース基部にコンデンサ素子体を接続した状態を示す斜視図であり、図７（ａ）は単層コンデンサ素子体、図７（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体に対する図である。図８は本発明に係るコンデンサ検査を示す斜視図であり、５０は測定プローブを示す。図９は本発明に係る導電性接着剤塗布を示す斜視図であり、４０１は導電性接着剤である。図１０は本発明に係る表面実装型コンデンサを示し、図１０（ａ）は単層コンデンサ素子体を用いたときの横断面図、図１０（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体を用いたときの横断面図である。図１１は上向きのケース蓋３０と金属板３１１を示す斜視図である。図１２は４層積層コンデンサ素子を接続した素子ケース基部２０及び金属板３１１を係止したケース蓋３０を示す斜視図である。図１３は本発明に係る表面実装型コンデンサを示し、図１３（ａ）は単層コンデンサ素子体を用いるときの分解斜視図、図１３（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体を用いるときの分解斜視図である。

まず、表面実装型コンデンサ製品の概略を説明する。図１の分解斜視図に示した本発明の表面実装型コンデンサでのコンデンサ素子は図３のように矩形板状からなり、図３のコンデンサ素子が複数積層された状態を図４に示す。図１で、２０は表面実装端子を備えた素子ケース基部（モールド樹脂ケース基部）を示し、素子ケース基部２０に単体又は積層体のコンデンサ素子体１０を挿着した後、素子ケース基部２０の上面からケース蓋３０で覆う。その素子ケース基部２０は図５の分解斜視図に示すように端子を形成したリードフレーム上にインサートモールド法により作製した上面開放の略長方体である。図１のケース蓋３０は、内側に溝３２０が形成され、この溝３２０に係止されコンデンサ素子陰極の導通を補う金属板３１１を備え、この金属板３１１はコ字形に曲がった本体部３１３と４つの係止爪３１２からなる。

本実施の形態を更に詳述する。図５の斜視図のように、１枚のリードフレームに陽極端子２１ａ及び陰極端子２２ｂを同一の平面上に形成し、陽極端子２１ａと陰極端子２２ｂの間隙を埋めると共に機械的に連結する底面部を有し前記平面に対して略直交する側壁を有する上面開放の箱型で、コンデンサ素子厚さと同等あるいは厚さ以下の高さの側壁を有するようにモールド樹脂部２２２を形成する。

図１の素子ケース基部２０の底面に設けた端子、すなわち、図５のリードフレーム端子２１１のリードフレーム材料は、銅板下地にニッケルメッキを施し、更に片面は銀メッキをし、もう片面は錫メッキ等をしたものである。そのリードフレーム底面部には、切り欠きを形成し更に上方へ曲げ加工等を施し絶縁性樹脂を用いインサートモールド工法により上方が開放された箱型のモールド樹脂ケースを成形する。

図３の斜視図に示したコンデンサ素子は、略長方形状の箔又は板状の弁作用金属をエッチング等により拡面化してなる表面上に、化成処理によって誘電体層としての酸化被膜１１を形成し、両端部に絶縁樹脂により分離して陽極１２を形成すると共に、中央部の誘電体被膜上には固体電解質層及び導電性物質層を形成して陰極１３を形成する。

このコンデンサ素子の陽極にメッキの施された銅、銅系合金、ニッケル合金などの帯状板１４を超音波あるいは抵抗溶接等の手段で接続してなる単体あるいは単層のコンデンサ素子を作製する。また、コンデンサ素子を必要容量に応じた複数枚積層した状態の図４に示した積層品あるいは積層体を作製する。このとき、陰極層は導電性接着剤で、陽極はレーザ等で溶接接続してコンデンサ素子体とする。

上面開放の箱型で、コンデンサ素子厚さと同等あるいは厚さ以下の高さの側壁を有するモールド樹脂ケース基部の内側底部に、前記コンデンサ素子を接着するが、図６の樹脂ケース中央陰極面（陰極端子２２ｂの上面）と素子ケース基部の両端に位置する陽極面（陽極端子２１ａの上面）に導電性接着剤４０１をディスペンサ等により塗布する。

比較のために、従来技術によるディスペンサによる導電性接着剤の塗布について図１６を参照して説明する。図１６（ａ）は単層のコンデンサ素子体を用いる場合の塗布方法を示し、図１６（ｂ）は複数積層したコンデンサ素子体を用いる場合の塗布方法を示す。従来技術では、単層の場合と複数積層の場合とで、塗布工程でのディスペンサの設定条件に差異が生じていたが、本発明ではコンデンサ素子の積層数（単層の積層数は１とする）に依らず、ディスペンサのニードル４１１を同じ角度に設定できるので、単層のコンデンサ素子体に対する塗布方法とほぼ同じ条件で安定した塗布工程が可能になる。

導電性接着剤の塗布パターンは図６の如く、単体の場合は陽極に１．５±０．５ｍｇ、陰極に２．５±０．５ｍｇを、積層体は陽極に１．５±０．５ｍｇ、陰極に３．５±０．５ｍｇを塗布しコンデンサ素子を接着する。尚、ここに示す塗布量、パターンは一例でありこれに限定するものではない。

図６の如く示される塗布状態から最適分布を選択し導電性接着剤を塗布したモールド樹脂ケース基部にコンデンサ素子の陽極に接続した金属帯状板を下方にした状態でケース内に挿入し、加重・加温状態で導電性接着剤を固着させる。図７（ａ）は単層のコンデンサ素子体、図７（ｂ）は４層積層のコンデンサ素子体の接続状態を示す。尚、モールド樹脂ケース基部への挿着・加重・加温についての図は省略する。

図８に示すように上述のケース挿着・固着した状態で各々端子間での通過抵抗あるいは静電容量、誘電正接(tanδ)、インピーダンス等、所定の温度環境下での周波数特性を測定する。規格を満足しない場合には図９の斜視図のようにモールド樹脂ケース基部の側壁部が低く塗布が容易に確認できる状態で、導電性接着剤４０１を陰極側面にニードル４１１とシリンジ４０を持つディスペンサで塗布し、端子と素子間の接続性能を上げる。

次に図１２のように前記モールド樹脂ケース基部にコンデンサ素子を固着した後、モールド樹脂ケース基部の側壁部上面に樹脂接着剤を塗布し、図２（ｂ）あるいは図１のようにケース蓋３０に導電性を補う金属板３１１を配置したケース蓋３０を被せ加温状態で加重・固着して表面実装型コンデンサが完成する。このとき、図１１のように、ケース蓋３０の溝３２０に金属板３１１の係止爪３１２を固定する。ここでは接着概略図は省略する。

本実施の形態において、単層のコンデンサ素子体を用いる場合と、４層積層のコンデンサ素子体を用いる場合との比較を図１３を参照して説明する。図１３（ａ）と図１３（ｂ）を比較すると、素子ケース基部２０は共通であり、側壁部２０１の高さは一定である。それに対して、ケース蓋３０が異なり、図１３（ｂ）のケース蓋３０の内面には金属板３１１が係止されている。この状況を長手方向に平行な横断面図で示すと図１０のようになり、図１０（ａ）は単層のコンデンサ素子体を用いる場合であり、図１０（ｂ）は４層積層のコンデンサ素子体を用いる場合である。尚、図１３（ｂ）の金属板３１１は、コンデンサ素子陰極の導通を補う必要のないコンデンサ用途に対しては省略可能である。

本発明の表面実装型コンデンサケースは、一般の表面実装型電子部品の外装ケースとして利用できる。

本発明の表面実装型コンデンサを示す分解斜視図。 本発明の表面実装型コンデンサを示す内部透視図であり、図２（ａ）は図１での縦断面の図、図２（ｂ）は図１での横断面の図。 本発明に係るコンデンサ素子単体の斜視図。 本発明に係るコンデンサ素子積層体の斜視図。 本発明に係るリードフレーム及びモールド樹脂部の分解斜視図。 本発明に係る導電性接着剤塗布状態を示す平面図であり、図６（ａ）は塗布状態の第１例、図６（ｂ）は塗布状態の第２例、図６（ｃ）は塗布状態の第３例を示す図。 本発明に係る素子ケース基部にコンデンサ素子体を接続した状態を示す斜視図であり、図７（ａ）は単層コンデンサ素子体、図７（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体に対する図。 本発明に係るコンデンサ検査を示す斜視図。 本発明に係る導電性接着剤塗布を示す斜視図。 本発明に係る表面実装型コンデンサを示し、図１０（ａ）は単層コンデンサ素子体を用いたときの横断面図、図１０（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体を用いたときの横断面図。 上向きのケース蓋と金属板を示す斜視図。 ４層積層コンデンサ素子を接続した素子ケース基部及び金属板を係止したケース蓋を示す斜視図。 本発明に係る表面実装型コンデンサを示し、図１３（ａ）は単層コンデンサ素子体を用いるときの分解斜視図、図１３（ｂ）は４層積層コンデンサ素子体を用いるときの分解斜視図。 従来技術による単層コンデンサ素子体を用いた表面実装型コンデンサを示す分解斜視図。 従来技術による４層積層コンデンサ素子体を用いた表面実装型コンデンサを示す分解斜視図。 従来技術による導電性接着剤塗布を示し、図１６（ａ）は単層のコンデンサ素子体に対するモールド樹脂ケースへの導電性接着剤の塗布方法を示す斜視図、図１６（ｂ）は複数積層したコンデンサ素子体に対するモールド樹脂ケースへの導電性接着剤の塗布方法を示す斜視図。

符号の説明

１０ コンデンサ素子体
１１ 酸化被膜
１２ 陽極
１３ 陰極
１４ 帯状板
２０ 素子ケース基部
２１ａ 陽極端子
２２ｂ 陰極端子
３０ ケース蓋
４０ シリンジ
５０ 測定プローブ
２０１ 側壁部
２１１ リードフレーム端子
２２２ モールド樹脂部
３１１ 金属板
３１３ 本体部
３１２ 係止爪
３２０ 溝
４０１ 導電性接着剤
４１１ ニードル

Claims (5)

1. 端子を形成したリードフレーム上にインサートモールド法により形成され上方が開放された箱形のモールド樹脂ケース基部に、両端に陽極を有し中央部に陰極を有する板状のコンデンサ素子単体又はこれを複数積層してなるコンデンサ素子積層体を挿着し、下方が開放された箱形のケース蓋で外装する表面実装型コンデンサケースであって、
   前記モールド樹脂ケース基部の箱側壁部の高さはコンデンサ素子の積層数（コンデンサ素子単体の積層数は１とする）に依らない一定値に設定され、
   前記ケース蓋については前記箱形の側面部での高さ方向の長さがコンデンサ素子の積層数に応じて設定されたことを特徴とする表面実装型コンデンサケース。
2. 端子を形成したリードフレーム上にインサートモールド法により形成され上方が開放された箱形のモールド樹脂ケース基部に、両端に陽極を有し中央部に陰極を有する板状のコンデンサ素子単体又は前記コンデンサ素子単体を複数積層してなるコンデンサ素子積層体を挿着し、下方が開放された箱形のケース蓋で外装する表面実装型コンデンサケースであって、
   前記ケース蓋の内側にコンデンサ素子陰極の導通を補うための金属板を係止したことを特徴とする表面実装型コンデンサケース。
3. 前記ケース蓋の内側にコンデンサ素子陰極の導通を補うための金属板を係止したことを特徴とする、請求項１記載の表面実装型コンデンサケース。
4. 前記金属板は略コ字形に曲がった本体部と係止爪とからなることを特徴とする請求項３記載の表面実装型コンデンサケース。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面実装型コンデンサケースによりコンデンサ素子体を収容してなることを特徴とする表面実装型コンデンサ。

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