JP6975915B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品の構造に関するものである。

近年、電子部品の小型化、プリント基板への実装の効率化などの要請があり、電子部品のチップ化が進められている。例えば、チップ部品の一つである電解コンデンサを小型化、低背化することなどが要請されている。

図５Ａは、特許文献１に記載された従来の積層型固体電解コンデンサを示す斜視図であり、図５Ｂは、図５ＡのＩ−Ｉ断面における矢視断面図である。この電解コンデンサは、一般に、次のようにして製造される。

まず、弁金属からなる陽極体１の所定の表面に、弁金属の陽極酸化皮膜である誘電体層２、固体電解質層３および陰極層４を順次形成して、コンデンサユニットを作製する。

続いて、複数個のコンデンサユニットを、導電性接着剤５を介して積層し、ユニット積層体を作製する。

次に、ユニット積層体を構成する全てのコンデンサユニットの陽極体１の、固体電解質層３などで被覆されていない陽極リード部１ａを束ね、これを溶接により陽極引出端子１３に接続する。また、ユニット積層体の最下層を構成するコンデンサユニットの陰極層４に、導電性接着剤７を介して、陰極引出端子９を接続する。

最後に、陽極引出端子１３および陰極引出端子９を外部に露出させた状態で、封止体８を形成する。

しかし、この電解コンデンサでは、陽極体１の陽極リード部１ａを束ねて陽極引出端子１３に溶接するための空間が必要となり、当該電解コンデンサは、小型化、大容量化の要求に答えることができなかった。

そこで、小型化、大容量化に対応する電解コンデンサの構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６Ａは、従来の積層型固体電解コンデンサを示す斜視図であり、図６Ｂは、図６ＡのＩ−Ｉ断面における矢視断面図である。

この電解コンデンサでは、封止体８の内部に、誘電体層２、固体電解質層３および陰極層４が形成された弁金属からなる陽極体１が複数個積層されている。この陽極体１の一部が封止体８の外部に露出し、この露出した部分が外部電極６と接続されている。この構造により、陽極体１を電気的に外部電極６に接続するための空間を小さくして、小型化および大容量化を実現している。

特開２００２−３１９５２２号公報

しかしながら、特許文献１の電解コンデンサは、陽極体１と外部電極６とが接合されており、外部環境からの負荷が陽極体１と外部電極６の接合部に伝達する構造である。そのため、例えば、電解コンデンサが実装されたプリント基板が、温度変化の激しい環境において使用された場合、プリント基板に発生する応力が外部電極６を介して陽極体１と外部電極６の接続部に伝達する。このため、接続部にクラックが発生する場合がある。したがって、従来の電解コンデンサは、特定の使用環境では、信頼性が低下する恐れがあった。

本発明は、このような課題を解決するもので、電子部品の内部から引き出されるリード部と、プリント基板に接続する端子とを直接接続せずに、電子部品の端面に形成された集電体によって接続することで、小型化および大容量化とともに高信頼性を実現する電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子部品は、リード部を備える電子素子と、リード部の端部が露出した状態で電子素子を封止する封止体と、封止体に形成され、端部と接続される第１集電体と、封止体に封止される第１部分を有し、第１部分が第１集電体に接続される第１端子と、を有する。

本構成によって、電子部品がプリント基板に実装されたときに、プリント基板から電子部品に伝わる力は、端子に伝達するが、封止体から露出したリード部と集電体との接続部には直接伝達せずに、高信頼性を実現することができる。

以上のように、本発明の電子部品によれば、封止体から露出したリード部と集電体の接続部に伝わる力を小さくすることができ、電子部品の小型化および大容量化とともに高信頼性を実現することができる。

本発明の実施の形態１における電子部品の断面図 本発明の実施の形態２における電子部品の断面図 本発明の実施の形態３における電子部品の断面図 本発明の実施の形態４における電子部品の断面図 特許文献１に記載された従来の電解コンデンサの斜視図 図５ＡのＩ−Ｉ矢視断面図 特許文献１に記載された従来の電解コンデンサの斜視図 図６ＡのＩ−Ｉ矢視断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書では、図１−４の矢印で示される方向を便宜的に上または下として説明する。また、同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子部品の断面図である。本実施の形態では、図６Ａおよび図６Ｂとの対比を容易にするために、電子部品を電解コンデンサとしている。また、本実施の形態では、電子部品を構成する電子素子２０は、陽極体１、誘電体層２、固体電解質層３，および陰極層４を有するコンデンサ素子として説明するが、電子素子２０は、コンデンサ素子に限られない。

＜構造＞
図１において、陽極リード部１ａの端部は封止体８の１つの面から露出しており、これと同じ面から第１端子である陽極引出端子１３の一部も露出している。第１集電体１１ａは、この陽極リード部１ａと陽極引出端子１３の一部とが露出している一つの表面上に形成されており、陽極リード部１ａを陽極引出端子１３に接続している。よって、陽極体１と陽極引出端子１３は電気的に接続されている。

陽極引出端子１３は、下面から側面に向けて曲げられている。このため、陽極引出端子１３をはんだなどでプリント基板の電極に接合する際、溶融したはんだを表面張力により陽極引出端子１３の側面に這い上がらせることができる。結果として、陽極引出端子１３とプリント基板の電極を強固に接合することができる。また、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの間には第１間隙１０ａである空隙が存在し、直接接触していない。すなわち、陽極引出端子１３の側面に曲げられた陽極引出端子１３ａは、封止体８に沿って第１集電体１１ａの表面まで延在して第１集電体１１ａを覆い、かつ、第１集電体１１ａを覆う側面に曲げられた陽極引出端子１３ａと第１集電体１１ａの間には、第１間隙１０ａが形成されている。この構造とすることで、プリント基板上に電子部品を実装した際に、プリント基板に発生する応力が陽極体１と第１集電体１１ａの接合部に直接伝わらない。

なお、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとが離間した状態に安定的に加工するためには、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの距離を１０μｍ以上に設定することが望ましい。また、電子部品の小型化を考慮すれば、当該距離は、１ｍｍ以下とすることが望ましい。また、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの距離を短くすること、すなわち、陽極引出端子１３の長さを短くすることにより、電子部品の電気的な特性を向上させることができる。

第１集電体１１ａの材料は、例えば、電子部品の配線材料として用いられるアルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、錫、パラジウム、亜鉛のいずれかを含む金属で構成される。

＜製法＞
次に、本発明の実施の形態１における電子部品の作製方法について説明する。まず、陰極引出端子９および陽極引出端子１３が形成された１つの金属板で構成されるリードフレーム上に導電性接着剤７をディスペンスや転写により塗布する。その上に陽極体１、誘電体層２、固体電解質層３、および、陰極層４からなるコンデンサ素子を搭載する。

その上に導電性接着剤５を介してコンデンサ素子を積層する。さらに、電解コンデンサに要求される特性に合わせて繰り返しコンデンサ素子を積層することによってコンデンサの積層体を形成する。

次に、前述の積層体を封止体８にて封止する。封止にはトランスファーモールドやコンプレッションモールドなど従来の技術を適用する。封止されたコンデンサの積層体をリードフレームから切り離し、さらにブレードダイシングや超音波カッターなどの手法により陽極リード部１ａおよび陽極引出端子１３の一部を含む面を切断する。これにより、封止体８の１つの面から陽極リード部１ａおよび陽極引出端子１３の一部が露出する。

さらに、この切断された面に第１集電体１１ａを形成する。第１集電体１１ａの形成方法については、特に定めるものではなく、成膜方法として一般的なメッキ、スパッタ、溶射、コールドスプレー、導電ペースト塗布などにより形成することができる。これらの方法で形成された第１集電体１１ａは、互いに同様の効果を発揮することができる。第１集電体１１ａを形成した後、陽極引出端子１３を第１集電体１１ａに沿うように曲げる。また、陰極引出端子９を封止体８に沿うように曲げ、側面に曲げられた陰極引出端子９ａを形成する。このような工程により、電子部品が作成される。

なお、実施の形態１では封止工程の後にコンデンサの積層体を切り離したが、封止工程の前に切り離してもよく、特に順序を定めるものではない。また、第１集電体１１ａの形成方法も、上述した方法に限定されるものではない。

なお、実施の形態１では従来の構造との対比を容易にするために、電子部品を電解コンデンサとして説明を行ったが、本発明は電解コンデンサに限られるものではない。

（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２における電子部品の断面図である。実施の形態２に係る電子部品は、実施の形態１に係る構成に加え、封止体８を挟んで第１集電体１１ａと対向する位置に配置される第２集電体１１ｂと、一部が封止体８に封止されるとともに、当該一部が第２集電体１１ｂに接続される陰極引出端子９とを含む。また、封止体８から露出する陰極引出端子９の他の部分（側面に曲げられた陰極引出端子９ａ）は、封止体８に沿って第２集電体１１ｂの表面まで延在して第２間隙１０ｂを介して第２集電体１１ｂを覆う。なお、実施の形態１と同様の事項は説明を省略する。

＜構造＞
図２に示すように、封止体８の内部において、絶縁層１５が形成された陽極体１および陰極体１４が、接着層１６を介して複数枚積層されている。

図２に示すように、１つの面から陽極体１が露出し、その同一面から第１端子である陽極引出端子１３の一部も露出している。第１集電体１１ａはこの陽極体１と陽極引出端子１３の一部が露出している面上に形成され、陽極体１と陽極引出端子１３は第１集電体１１ａによって電気的に接続されている。

また、この面に対向する他の面から陰極体１４が露出し、その同一面から第２端子である陰極引出端子９の一部も露出している。第２集電体１１ｂはこの陰極体１４と陰極引出端子９の一部が露出している面上にも形成され、陰極体１４と陰極引出端子９は第２集電体１１ｂによって電気的に接続されている。

第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの間には第１間隙１０ａである空隙が存在し、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとは、直接接触していない。このような構造とすることで、プリント基板上に電子部品が実装されている場合において、プリント基板に発生する応力が陽極体１と第１集電体１１ａとの接合部に直接伝わらないようにしている。

また、第２集電体１１ｂと側面に曲げられた陰極引出端子９ａとの間には第２間隙１０ｂである空隙が存在し、第２集電体１１ｂと側面に曲げられた陰極引出端子９ａとは、直接接触していない。このような構造とすることで、プリント基板上に電子部品が実装されている場合において、プリント基板に発生する応力が陰極体１４と第２集電体１１ｂの接合部に直接伝わらないようにしている。

この第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの距離、および、第２集電体１１ｂと側面に曲げられた陰極引出端子９ａとの距離は、実施の形態１と同様、１０μｍ以上、１ｍｍ以下であることが望ましい。

第１集電体１１ａおよび第２集電体１１ｂの材料は、例えば、電子部品の配線材料として用いられるアルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、錫、パラジウム、亜鉛のいずれかを含む金属で構成される。また、電子部品の生産性を考慮すると、陽極側と陰極側で同一の材料とすることが望ましい。また、陽極体１と陰極体１４とが異なる材料で形成されている場合は、陽極体１または陰極体１４との密着性などを考慮して、陽極側に形成される第１集電体１１ａの材料と陰極側に形成される第２集電体１１ｂの材料とを、異なる材料で形成してもよい。

なお、第１集電体１１ａおよび第２集電体１１ｂの形成方法については、特に定めるものではなく、成膜方法として一般的であるメッキ、スパッタ、溶射、コールドスプレー、導電ペースト塗布などにより形成することができる。

なお、実施の形態２においては、封止体８の内部構造を陽極体１と陰極体１４の積層構造としたが、本発明はこのような内部構造に限定されるものではない。

このように、陽極、陰極の２つ端子において第１集電体１１ａと第２集電体１１ｂとを形成することによって、電子部品を更に小型にできる。

＜製法＞
次に、本発明の実施の形態２における電子部品の作製方法について説明する。まず、陰極引出端子９および陽極引出端子１３が形成された１つの金属板で構成されるリードフレーム上に接着層１６をディスペンスや転写により塗布する。その上に絶縁層１５が形成された陽極体１を搭載する。

その上に接着層１６を介して絶縁層１５が形成された陰極体１４を積層する。さらに、電子部品に要求される特性に合わせて、陽極体１および陰極体１４の積層を繰り返す。

次に、前述の積層体を封止体８にて封止する。封止にはトランスファーモールドやコンプレッションモールドなど従来の技術を適用する。封止されたコンデンサの積層体をリードフレームから切り離し、さらにブレードダイシングや超音波カッターなどの手法により陽極体１および陽極引出端子１３の一部を含む面および陰極体１４および陰極引出端子９の一部を含む面を切断する。

これにより、封止体８の１つの面から陽極体１および陽極引出端子１３の一部が露出し、同様に他の面から陰極体１４および陰極引出端子９の一部が露出する。その後、それぞれの面に第１集電体１１ａまたは第２集電体１１ｂを形成する。なお、これ以降の工程は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における電子部品の断面図である。

図３に示すように、第１集電体１１ａは、集電体第一層１１ａａと集電体第二層１１ａｂの２層構造に形成されている。この構造において、集電体第一層１１ａａの材料は、例えば、電子部品の配線材料として用いられるアルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、錫、パラジウム、亜鉛のいずれかを含む金属で構成される。すなわち、集電体第一層１１ａａは、導電層として機能する。

集電体第二層１１ａｂは、集電体第一層１１ａａを覆う被覆層であり、集電体第一層１１ａａの保護や、電子部品の各種特性および信頼性の向上を目的として形成されている。集電体第二層１１ａｂは、金属膜または樹脂膜である。

例えば、集電体第一層１１ａａとして銅、集電体第二層１１ａｂとしてニッケルを用いた構造が考えられる。この場合、集電体第一層１１ａａおよび集電体第二層１１ａｂを共にメッキにて形成し、集電体第二層１１ａｂのニッケルが集電体第一層１１ａａの銅を覆うことにより、銅の酸化を防止し、信頼性を向上させることができる。

また、別の事例としては、集電体第一層１１ａａをアルミニウムで形成し、集電体第二層１１ａｂをエポキシ樹脂で形成した構造が考えられる。集電体第一層１１ａａのアルミニウムをコールドスプレーにて形成し、その上ディスペンス等で集電体第二層１１ａｂの樹脂層を形成する。

これにより集電体第一層１１ａａが外気に触れることを防止して、集電体第一層１１ａａが腐食することを抑制し、電子部品の信頼性を向上させることができる。このように、集電体第二層１１ａｂの材料については集電体第一層１１ａａとの組み合わせにより様々な材料を適用することができるが、特に、電子部品の構成材料として用いられるアルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、錫、パラジウム、亜鉛やエポキシ樹脂、シリコン樹脂が好ましい。

なお、集電体第一層１１ａａおよび集電体第二層１１ａｂの厚みについては、０．１〜５００μｍであれば、効果を発揮することができ、特に３〜１００μｍ程度が好ましい。

このように第１集電体１１ａを複数の層構造にすることで、封止体８内部への水の侵入や第１集電体１１ａの酸化を防止することができ、信頼性を向上させる効果が得られる。なお、第１集電体１１ａ以外の構造および製法は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における電子部品の断面図である。

図４に示すように、実施の形態４では、充填剤１２が、第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの間の空隙に充填されている。充填剤１２は側面に曲げられた陽極引出端子１３ａが変形し、第１集電体１１ａに接触することを防ぎ、電子部品の信頼性を向上させる効果がある。

例えば、充填剤１２として液状シリコーンゴムを用いることが考えられる。充填剤１２は陽極引出端子１３の曲げ加工の後に、ディスペンス等により第１集電体１１ａと側面に曲げられた陽極引出端子１３ａとの第１間隙１０ａに充填される。

なお、充填剤１２の充填方法については、ディスペンスを事例としたが、特にこの方法に限定されるものではなく、従来の樹脂供給方法を用いることができる。

また、充填剤１２の弾性率は０．１〜１００ＭＰａであればよく、１〜５０ＭＰａ程度であれば、さらに好ましい。

また、実施の形態４では、充填剤１２が第１間隙１０ａのみに充填される場合について説明したが、実施の形態２に係る電子部品において、第１間隙１０ａまたは第２間隙１０ｂに充填されるようにしてもよい。

なお、充填剤１２の厚みは、電子部品を大型化しないこと、ならびに、電子部品の生産性および信頼性を考慮し、１０μｍから１ｍｍであることが望ましい。なお、充填剤１２以外の構造および製法は、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

本発明の電子部品の構造は、封止体から露出したリード部と集電体の接続部に伝わる応力を削減でき、小型化および大容量化とともに高信頼性を実現することができ、コンデンサや電池等の電子部品に有用である。

１ 陽極体
１ａ 陽極リード部
２ 誘電体層
３ 固体電解質層
４ 陰極層
５、７ 導電性接着剤
６ 外部電極
８ 封止体
９ 陰極引出端子
９ａ 側面に曲げられた陰極引出端子
１０ａ 第１間隙
１０ｂ 第２間隙
１１ａ 第１集電体
１１ｂ 第２集電体
１１ａａ 集電体第一層
１１ａｂ 集電体第二層
１２ 充填剤
１３ 陽極引出端子
１３ａ 側面に曲げられた陽極引出端子
１４ 陰極体
１５ 絶縁層
１６ 接着層
２０ 電子素子

Claims (8)

1. リード部（１ａ）を備える電子素子（２０）と、
   前記リード部（１ａ）の端部が露出した状態で前記電子素子（２０）を封止する封止体（８）と、
   前記封止体（８）に形成され、前記端部と接続される第１集電体（１１ａ）と、
   前記封止体（８）に封止される第１部分を有し、前記第１部分が前記第１集電体（１１ａ）に接続される第１端子（１３）と、
   を有する電子部品。
2. 前記第１端子（１３）は、前記封止体（８）から露出する第２部分（１３ａ）を有し、前記第２部分（１３ａ）は、前記封止体（８）に沿って前記第１集電体（１１ａ）の表面まで延在して第１間隙（１０ａ）を介して前記第１集電体（１１ａ）を覆う請求項１に記載の電子部品。
3. 前記封止体（８）を挟んで前記第１集電体（１１ａ）と対向する位置に配置される第２集電体（１１ｂ）と、
   前記封止体（８）に封止される第３部分を有し、前記第３部分が前記第２集電体（１１ｂ）に接続される第２端子（９）と、をさらに含み、
   前記第２端子（９）は、前記封止体（８）から露出する第４部分（９ａ）を有し、前記第４部分（９ａ）は、前記封止体（８）に沿って前記第２集電体（１１ｂ）の表面まで延在して第２間隙（１０ｂ）を介して前記第２集電体（１１ｂ）を覆う請求項２に記載の電子部品。
4. 前記第１集電体（１１ａ）と前記第２部分（１３ａ）との距離または前記第２集電体（１１ｂ）と前記第４部分（９ａ）との距離が１０μｍ以上、１ｍｍ以下である請求項３に記載の電子部品。
5. 前記第１間隙（１０ａ）または前記第２間隙（１０ｂ）が空隙である請求項３または４に記載の電子部品。
6. 前記第１間隙（１０ａ）または前記第２間隙（１０ｂ）には、充填剤（１２）が充填されている請求項３〜５の何れか１項に記載の電子部品。
7. 前記第１集電体（１１ａ）または前記第２集電体（１１ｂ）は、アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金、錫、パラジウム、亜鉛のいずれかを含む金属で構成されている請求項３〜６の何れか１項に記載の電子部品。
8. 前記第１集電体（１１ａ）または前記第２集電体（１１ｂ）は、前記金属で構成されるとともに前記第１部分または前記第３部分に接続される導電層（１１ａａ）と、前記導電層を被覆する被覆層（１１ａｂ）とを備える請求項７に記載の電子部品。

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