JP6866259B2 - チップ形電解コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、基板に表面実装されて用いられるチップ形電解コンデンサに関する。

従来のチップ形電解コンデンサは、例えばコンデンサ本体と絶縁性の座板とから構成されている。座板は、コンデンサ本体から外部に導出された一対のリード線を裏面に向けて挿通する貫通孔と、裏面側で貫通孔と連通し、折り曲げた一対のリード線を相反する横方向に収納および案内する収納溝とが形成されている（特許文献１を参照）。

特開２０１２−２４４０８１号公報

近年、高密度実装に伴って、面実装化されたチップ形電解コンデンサの需要が高まっている。表面実装部品は、リフローはんだ付け（リフロー実装）されるので、高温雰囲気下にさらされる。また、環境への配慮のために無鉛はんだを使用する必要があり、従来の共晶はんだに比べてリフロー実装時のピーク温度が高くなっている。

それ故に、リフロー実装時の加熱によってコンデンサ本体内の気圧が高まったとき、アルミニウムのケースに比べて剛性の劣る封口材が実装面側に向かって弾性変形する。このとき、封口材は、その下部にある絶縁性の座板を押圧する。したがって、座板は、封口材の押圧によって反り返り、ひいては回路基板上に実装されたチップ形電解コンデンサの安定性が損なわれている。

本発明は、回路基板に安定して実装可能なチップ形電解コンデンサを提供することを目的とするものである。

本発明は、以下のようなチップ形電解コンデンサを提供する。

すなわち、本発明の実施形態に係るチップ形電解コンデンサは、下記の構成を有する。
コンデンサ本体と、前記コンデンサ本体が載置保持される絶縁性の支持部材とを備えたチップ形電解コンデンサであって、
前記コンデンサ本体は、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子に接続された一対のリード線と、前記コンデンサ素子を収納するための有底円筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口するとともに、前記一対のリード線が挿通される挿通孔が形成された弾性封口材とを含み、
前記支持部材には、前記コンデンサ本体が載置される載置面の中央に位置して前記一対のリード線を挿通する一対の挿通孔と、前記一対の挿通孔の間を横切る切り込みを含み前記一対の挿通孔の各々を部分的に囲う切り込みが１本に繋がった一連の切り込みが前記載置面から裏面方向に形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、支持部材は、コンデンサ本体の載置面に形成された一対の挿通孔の各々を部分的に囲う一連の切り込みが当該載置面から裏面方向に形成されている。例えば、各貫通孔に対して４方向のうち１方向を残し３方向から囲う一連の切り込みが、載置面から裏面方向に形成されている。加熱時のコンデンサ本体内の気圧上昇によって弾性変形する弾性封口材による支持部材への押圧は、支持部材に形成された切り込みによって吸収および分散される。換言すれば、載置面の切り込みの部分は弾性変形し易く、垂直にかかる押圧力を弾性変形によって吸収しつつ面方向に分散する。また、切り込みは、コンデンサ本体が載置される載置面のみに形成されており、切り込みを有しない未切断部分は、支持部材の外周部分と一体的に連なっている。したがって、載置面の外枠を形成する外周部分は、剛性が保たれているので、反りなどの発生が抑制され、チップ形電解コンデンサは安定した状態で回路基板に実装される。
特に、弾性封口材は、湾曲形状に弾性変形する傾向にあるので、弾性封口材の中央部分の押圧が、載置面の中央部分に大きく作用する。しかしながら、この構成によれば、一対の挿通孔の各々を部分的に囲う切り込みが１本に繋がった一連の切り込みが、一対のリード線の挿通孔の間を横切る切り込み部分を含み、当該部分が載置面の中央に位置するので、弾性封口材の中央部分からの押圧を、当該切り込み部分で効率よく弾性変形させながら吸収および分散させることができる。

また、上記構成において、前記載置面に形成された切り込みは、次のように形成されていることが好ましい。例えば、切り込みは、前記載置面を二等分する中心線に対して線対称に形成、或は、前記載置面の中心から点対称に形成されている。

上記構成によれば、切り込みを線対称または点対称に形成した場合、未切断部分が、載置面の中心からずれ、かつ、載置面を二等分する中心線または対角線に対して対称的な位置に設けることができる。すなわち、切り込みによって載置面を弾性変形させて押圧力を吸収および分散させつつ、対称的な位置の未切断部分に押圧による応力を集中させるので、応力分布のバランスをとることができる。

本発明のチップ形電解コンデンサによれば、回路基板に安定して実装可能である。

本発明のチップ形電解コンデンサの外観および内部構造を示す断面図である。 コンデンサ素子の外観を示す斜視図である。 座板の外観を示す斜視図である。 座板の平面図である。 変形例の座板の平面図である。 変形例の座板の平面図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るチップ形電解コンデンサの外観および内部構造を示す断面図である。

チップ形電解コンデンサ１（以下、単に「電解コンデンサ」と称す）は、コンデンサ素子２、素子止めテープ３、弾性封口体４、外装ケース５および座板６を備える。なお、コンデンサ素子２、素子止めテープ３、弾性封口体４および外装ケース５は、本発明のコンデンサ本体を構成し、弾性封口体４は、本発明の弾性封口材に相当し、座板６は、本発明の支持部材に相当する。

図２は、コンデンサ素子２の外観を示す斜視図である。コンデンサ素子２は、陽極箔７と陰極箔８をセパレータ９を介して巻回された後に、その端部が素子止めテープ３（図１を参照）によって固定されている。また、陽極箔７と陰極箔８には平坦状のリードタブ（図示省略）がそれぞれ接続されており、このリードタブを介して陽極箔７および陰極箔８からそれぞれリード線１０Ａ、１０Ｂが引き出されている。２つのリード線１０Ａ、１０Ｂは、コンデンサ素子２の一方の端面から導出されている。

陽極箔７は、エッチング処理が施され、その両面に酸化皮膜が形成されている。陰極箔８は、エッチング処理が施されるとともに、自然酸化皮膜が形成されている。セパレータ９には、電解液が保持されている。

陽極側のリード線１０Ａは、化成処理が施されたものが使用される。陰極側のリード線１０Ｂは、一般的には化成処理が施されていないものが使用される。両リード線１０Ａ、１０Ｂは、一般的に弁金属から加工形成される。

外装ケース５は、図１に示すように、アルミニウムによって成形された有底円筒形である。外装ケース５は、駆動用電解液が含浸されたコンデンサ素子２を収納する。外装ケース５の開口部には弾性封口体４が装着されている。外装ケース５の開口部は、絞り加工により密閉される。

弾性封口体４は円柱状であり、コンデンサ素子２のリード線１０Ａ、１０Ｂを挿通する一対の貫通孔１１が中央部分に形成されている。なお、弾性封口体４は、例えば、イソブチレン−イソブチレンラバー（ＩＩＲ）やエチレンプロピレンターポリマー（ＥＰＴ）などの弾性ゴムで形成されている。

座板６は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの絶縁材料からなる。座板６は、図３に示すように、底壁１２および側壁１３とから構成されている。底壁１２は、所定の肉厚を有するとともに、図４に示すように、平面視したときに略正方形であり、中央にコンデンサ素子２のリード線１０Ａ、１０Ｂを挿通する一対の貫通孔１４が形成されている。貫通孔１４は、弾性封口体４に形成された貫通孔１１（図１を参照）と重なる位置に形成されている。また、貫通孔１４を挿通したリード線１０Ａ、１０Ｂを折り曲げて収納するとともに、外部に引き出すための収納溝１５が、底壁１２の裏面に形成されている。したがって、電解コンデンサ１は、回路基板上に自立可能となる。

底壁１２の角部に設けられた４つの側壁１３によって囲われ、外装ケース５を開口側から載置保持する座面に、一対の貫通孔１４を部分的に囲う一連の切り込み１６が形成されている。図４において、切り込み１６は、アルファベットの略Ｓ字状である。すなわち、一方の貫通孔１４は、３辺１６Ａ〜１６Ｃによって３方向から囲われ、他方の貫通孔１４は、３辺１６Ｃ〜１６Ｅによって３方向から囲われている。なお、切り込み１６は、５辺１６Ａ〜１６Ｅが１本に繋がって形成されている。換言すれば、切り込み１６は、座面の中心に対して点対称に形成されている。本実施形態の切り込み１６は、５辺のうちＸ軸方向に水平な３辺１６Ａ、１６Ｃ、１６Ｅを同じ長さに設定し、Ｙ軸方向に水平な２辺１６Ｂ、１６Ｄを同じ長さに設定しているが、全て同じ長さであってもよい。また、本実施形態において、切り込み１６は、底壁１２の裏面まで貫通しているが、貫通していないハーフカットによって形成してもよい。なお、切り込み１６の幅およびレイアウトは、座板６の外形、サイズおよび材料などによって適宜に設定変更される。

側壁１３は、底壁１２の角部から立設されている。４つの側壁１３は、略同形状であり、中心向きの内壁は、外装ケース５と同心円の円弧状に形成されている。また、各側壁１３は、外装ケース５の中心位置からの距離が互いに等しく、その一部が各側壁１３の内壁で形成される円の直径は、外装ケース５の直径より若干小さくなるように設定されている。すなわち、側壁１３は、外装ケース５を中心向きに弾性付勢する。なお、側壁１３は、４個に限定されず、外装ケース５を挟持可能な２個以上であればよい。

上記構成によれば、座板６の底壁１２に形成した各貫通孔１４に対して４方向のうち１方向を残し３方向から囲う一連（略Ｓ字状）の切り込み１６が、座面から裏面方向に形成されているので、当該座面は押圧によって弾性変形しやすく構成されている。したがって、リフロー実装時のコンデンサ本体内の気圧上昇によって弾性変形する弾性封口体４による座板６への押圧は、座板６に形成された切り込み１６の部分の弾性変形によって吸収および分散される。特に、湾曲形状に弾性変形する弾性封口体４の押圧は、座面の中央部分に大きく作用するが、一対の貫通孔１４の間を横切る切り込み１６の辺１６Ｃが座面の中央に位置するので、当該辺１６Ｃによって座板６を効率よく弾性変形させながら押圧を吸収および分散させることができる。

また、切り込み１６は、コンデンサ本体が載置される載置面（コンデンサ本体が載置されることにより、コンデンサ本体に覆われる領域）のみに形成されており、切り込み１６を有しない未切断部分は、底壁１２の外周部分と一体的に連なっている。したがって、載置面の外枠を形成する外周部分は、剛性が保たれているので、座板６の反りなどの発生が抑制され、電解コンデンサ１は安定した状態で回路基板に実装される。なお、本実施形態では、底壁１２の裏面に設けた収納溝１５が切り込み１６と交差しないことが回路基板実装時の不良を低減できる観点から好ましい。また、側壁１３の下部を収納溝１５が通過するように側壁１３の位置を調整することにより、外周部分の剛性をさらに高めることも可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

（１）上述の実施形態において、座面の切り込み１６は、例えば、図５に示すように、線対称なアルファベットのＨ字のように形成してもよい。すなわち、切り込みは、一本に繋がった３辺１６Ａ〜１６Ｃによって形成されている。

また、上述の実施形態において、座面の切り込み１６は、未切断部分の開口を狭くするように構成してもよい。例えば、図６に示すように、辺１６Ａ、１６Ｅの自由端および辺１６Ｃの両端を開口の内向きに延伸する。この構成によれば、延長された切り込みによって座板６をより効率よく弾性変形させることができる。

（２）上述の実施形態では、切り込み１６を裏面に向かって同一幅で形成しているが、裏面に向かって先細りテーパ状に形成してもよい。この構成によれば、切り込み１６の部分は、切り込みの幅方向および厚み方向の両方に座板６を弾性変形させ易くなる。したがって、座板６は、弾性封口体４による押圧を効率よく吸収および分散するので、回路基板上に電解コンデンサ１を安定して実装することができる。

（３）上述の各実施形態では、切り込み１６の各辺１６Ａ〜１６Ｅを直線的に形成しているが、曲線であってもよい。例えば、図４に示す切り込み１６の辺１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｄ、１６Ｅを径方向の外向きに湾曲させる。或は、図５において、辺１６Ａ、１６Ｂを径方向の外向きに湾曲させる。なお、各実施形態における各辺１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｄ、１６Ｅの曲率については、実装の実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜に設定変更される。

１ 電解コンデンサ
２ コンデンサ素子
３ 素子止めテープ
４ 弾性封口体
５ 外装ケース
６ 座板
１０Ａ，１０Ｂ リード線
１１ 貫通孔
１２ 底壁
１３ 側壁
１４ 貫通孔
１５ 収納溝
１６ 切り込み

Claims (3)

1. コンデンサ本体と、前記コンデンサ本体が載置保持される絶縁性の支持部材とを備えたチップ形電解コンデンサであって、
   前記コンデンサ本体は、コンデンサ素子と、前記コンデンサ素子に接続された一対のリード線と、前記コンデンサ素子を収納するための有底円筒状の外装ケースと、前記外装ケースの開口端を封口するとともに、前記一対のリード線が挿通される挿通孔が形成された弾性封口材とを含み、
   前記支持部材には、前記コンデンサ本体が載置される載置面の中央に位置して前記一対のリード線を挿通する一対の挿通孔と、前記一対の挿通孔の間を横切る切り込みを含み前記一対の挿通孔の各々を部分的に囲う切り込みが１本に繋がった一連の切り込みが前記載置面から裏面方向に形成されていることを特徴とするチップ形電解コンデンサ。
2. 前記載置面に形成された切り込みは、前記載置面を二等分する中心線に対して線対称に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ形電解コンデンサ。
3. 前記載置面に形成された切り込みは、前記載置面の中心から点対称に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のチップ形電解コンデンサ。

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