JP7423909B2 - 電子部品及び電子部品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示が形成された外装ケースで覆われた電子部品及び当該電子部品の製造方法に関する。

電子部品として、例えばコンデンサ、キャパシタ、電池、コイル、トランス等が普及している。この電子部品は、素子を収めた外装ケースを備えている。素子は、電子部品に求められる主たる機能を発現する構成要素であり、例えばコンデンサであれば、陽極箔と陰極箔と電解質とにより成り、静電容量により電荷の蓄電及び放電を行うコンデンサ素子である。外装ケースは、素子を外部環境から保護し、また外部環境を素子中の液体や素子から発生したガス等から保護する。

外装ケースとして金属製が選択されることがある。但し、近年の回路は各種部品の密集度合いが高くなっており、金属製の外装ケースは、電子部品が実装された回路基板や他の部品に接触して回路のショートを引き起こす虞がある。また、金属製の外装ケースは、腐食や変色が生じてしまい、電子部品の見栄えが悪化する虞がある。そこで、通常、外装ケースの外表面は絶縁コーティング層で覆われている。

このような外装ケースには、電子部品の製品情報を使用者に報知するために、電子部品の製品情報を表す表示が形成される。表示は、文字、数字、図形、模様等の記号により成り、電子部品がコンデンサであれば極性、定格電圧、静電容量、商標、製造番号などを示している。

表示の形成方法として、不透明な絶縁コーティング層のみを記号の形状に合わせてレーザ光にて除去する方法がある（例えば特許文献１参照）。この方法では、外装ケースの地色と絶縁コーティング層の色との相違により、表示が視認可能となる。また、表示の形成方法として、絶縁コーティング層と共に外装ケースの外表面を記号の形状に合わせてレーザ光にて掘り込む方法がある（例えば特許文献２参照）。この方法では、外装ケースの外表面と彫り込み部分から反射してくる光量の相違により、表示が視認可能となる。

特開昭５５－１１０００１号公報 特開２００２－３４６６３３号公報

表示の形成方法として、絶縁コーティング層のみを記号の形状に合わせて除去する方法を選択しても、絶縁コーティング層と共に外装ケースの外表面を記号の形状に合わせて掘り込む方法を選択しても、表示の箇所において外装ケースの外表面が外部に露出してしまうという問題がある。

表示の箇所において外装ケースの外表面が外部に露出してしまうと、表示が消失することはないが、露出部分が腐食したり、変色したりして見栄えが悪化する。また、露出部分が腐食したり、変色したりすると、例えばカメラとＯＣＲ処理による電子部品の製品情報の機械的な読み取りができなくなる虞がある。そうすると、見栄えが悪化するだけでなく、電子部品の検査効率も低下してしまう。

本発明は、上記のような問題点を解決するため、表示の腐食や変色を抑制した電子部品及び電子部品の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る電子部品は、金属製の外装ケースを有し、前記外装ケースの外表面に設けられた溝部で形作られる表示と、前記溝部の開口を塞ぐ被覆体と、を備えること、を特徴とする。

前記外装ケースを覆う絶縁コーティング層を備え、前記被覆体は、前記溝部の直上を覆う前記絶縁コーティング層の一部領域であるようにしてもよい。

前記被覆体で開口を塞がれた前記溝部の閉空間に小塊を備えるようにしてもよい。

前記小塊は、前記外装ケースに対してレーザ光を照射して前記溝部を形作ることで発生するスパッタ、バリ又は両方であるようにしてもよい。

また、上記目的を達成するため、本発明に係る電子部品の製造方法は、外表面が絶縁コーティング層で覆われた金属製の外装ケースを有する電子部品の製造方法であって、前記外装ケースの外表面に、溝部で形作られる表示を形成するマーキング工程を含み、前記マーキング工程では、前記絶縁コーティング層を透過するレーザ光を前記外装ケースの外表面に向けて照射して、前記外装ケースの外表面に溝部を形成すること、を特徴とする。

前記マーキング工程では、前記溝部内にバリ、スパッタ又は両方を発生させるようにしてもよい。

前記電子部品は、コンデンサ、キャパシタ又は電池であるようにしてもよい。

本発明によれば、電子部品に形成した表示の腐食及び変色を防止でき、表示の見栄えが維持できる。また腐食及び変色により表示の機械的な読み取りができなくなる事態を回避できる。

本実施形態に係るコンデンサの側面図であり、一部破断させて内部構造を示している。 本実施形態に係るコンデンサの外観斜視図である。 外装ケースに形成された表示の断面図である。 外装ケースに形成された表示に入る光の光路を示す模式図である。 表示を撮影した写真である。 外装ケースに形成された溝部の例を示す断面図である。 外装ケースに形成された溝部の例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るコンデンサ及び製造方法について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものでない。

図１に示すコンデンサ１は、電子部品の一例であり、リード形及び巻回形の電解コンデンサである。コンデンサ１は素子２を備えている。素子２は、電子部品に求められる主たる機能を発揮する構成要素である。コンデンサ１の場合、素子２は、静電容量により電荷の蓄電及び放電を行う。コンデンサ１の場合、素子２は、長尺の陽極箔、陰極箔及び電解質を備えている。陽極箔と陰極箔はセパレータを介して対向して積層し、巻回されている。電解質は陽極箔と陰極箔との間に挟まれている。少なくとも陽極箔の表面は拡面化され、更に誘電体皮膜が形成されている。

このコンデンサ１は、素子２の他、外装ケース３、リード端子４及び封口体６を備えている。外装ケース３は、一端が開口した有底筒状であり、素子２を収容している。封口体６は、例えばゴム又はゴムと硬質基板との積層体であり、素子２が外装ケース３に収納された状態で外装ケース３に嵌め込まれ、外装ケース３の開口を封止している。この封口体６は、外装ケース３の周面が加締められることで、外装ケース３の開口位置に固定されている。リード端子４は、ステッチ、コールドウェルド、超音波溶接又はレーザ溶接などによって、素子２の陽極箔及び陰極箔に接続され、封口体６から引き出される。このリード端子４は、コンデンサ１が実装される回路との接点であり、コンデンサ１の実装時には、リフロー半田付け等によって回路基板に電気的に接続される。

図２に示すように、コンデンサ１には、外部から視認可能な表示５が形成されている。例えば、表示５は、外装ケース３の底面３１に形成されている。底面３１は、封口体６で塞がれて更にリード端子４が突き出た端面とは反対の端面である。この表示５は、コンデンサ１の製品情報を報知する手段であり、文字、数字、図形、模様等の記号により成り、極性、定格電圧、静電容量、商標、製造番号などを示している。

図３は、表示５が形成された外装ケース３の外表面付近の断面図である。外装ケース３は金属製であり、例えばアルミニウム、アルミニウムやマンガンを含有するアルミニウム合金、又はステンレス製である。外装ケース３の外表面は、透明な絶縁コーティング層３２で被覆されている。外装ケース３の外表面は絶縁コーティング層３２を通じて視認可能である。絶縁コーティング層３２は、外装ケース３が回路や回路上の他の部品の通電部分と接触してショートすることを阻止し、また外装ケース３が腐食したり変色したりしないように外部環境から保護している。この絶縁コーティング層３２は、例えば樹脂製であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ樹脂又はナイロン製等である。また、絶縁コーティング層３２としては、後述するマーキング工程において用いられるレーザ光の各波長に対して透過率が８０％以上のものが好ましい。透過率が８０％未満の場合、レーザ光を絶縁コーティング層３２が吸収し、発熱により絶縁コーティング層３２が除去される傾向にある。

表示５は、外装ケース３の外表面に形成される溝部５１により形作られている。溝部５１は、外装ケース３の外表面よりも一段掘り下げられた溝である。外装ケース３の外表面で反射して人間の網膜やカメラの撮像素子に入光する光量と、溝部５１で反射して人間の網膜やカメラの撮像素子に入光する光量との相違により、外装ケース３の外表面と溝部５１とに明暗が発生し、溝部５１が表示５として浮かび上がる。この溝部５１は、被覆体３３によって開口が塞がれており、溝部５１は、溝部５１の内表面と被覆体３３とによって囲まれて閉空間となっている。本実施形態では、溝部５１の直上に存続する絶縁コーティング層３２が被覆体３３を兼ねている。

製造過程において、絶縁コーティング層３２は、表示５を形成するマーキング工程前から外装ケース３を被覆している。従って、マーキング工程では、絶縁コーティング層３２を破ることなく、溝部５１を形成し、溝部５１の直上に絶縁コーティング層３２を存続させておく。例えば、この溝部５１は、マーキング工程において、絶縁コーティング層３２を透過して外装ケース３の外表面に届くレーザ光を用いて加工される。

レーザ光は、絶縁コーティング層３２を破壊せず、外装ケース３の外表面を熱により、溶融及び昇華させて溝部５１を形成するものであり、絶縁コーティング層３２を透過し、外装ケース３の外表面で吸収される波長を有する。即ち、絶縁コーティング層３２を破壊せずにレーザ光を透過させ、外装ケース３に溝部５１を形成するため、例えばファイバーレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＵＶレーザ、ＹＡＧレーザ等を選択し、また出力、パルス幅、スキャンスピード、パルス周波数、スポットサイズ等のビームプロファイルを調整しておく。

マーキング工程では、スパッタ５２、バリ５３又はその両方を発生させ、被覆体３３で閉じられた溝部５１の閉空間にスパッタ５２、バリ５３又はその両方を閉じ込めておく。スパッタ５２及びバリ５３は、レーザ照射により外装ケース３から飛散した小塊であり、表面に凹凸を有する。スパッタ５２やバリ５３の存在によって、外装ケース３の表面と溝部５１の反射面の表面粗さの差を大きくできる。表面粗さの差を大きくすることで、明暗が明確に生じる。

レーザ光の照射時、外装ケース３の外表面がレーザ光のエネルギーを受けて溶融し、また蒸気ガスが発生する。この蒸気ガスによって溶融金属が外装ケース３から分離して吹き飛ばされる。吹き飛ばされた溶融金属は、溝部５１の開口が絶縁コーティング層３２によって閉じられていることから、溝部５１の閉空間で冷え固まり、スパッタ５２として溝部５１の閉空間に残存する。また、溶融金属が外装ケース３から離れずに延びて冷え固まり、バリ５３として溝部５１の閉空間に残存する。バリ５３は経時的に溝部５１の内表面から分離することもある。

レーザ光の照射時には、絶縁コーティング層３２の上にレーザ光が透過する硬質な平板を載置してもよい。平板としては例えばガラス板が挙げられる。レーザ光の照射により外装ケース３の外表面に蒸気ガスが発生すると、溝部５１の閉空間の圧力が上昇し、絶縁コーティング層３２が膨出する。絶縁コーティング層３２の膨出部分は、コンデンサ１の実装時等に外部構造物に引っ掛かり易く、絶縁コーティング層３２が破れてしまう虞がある。平板を絶縁コーティング層３２の上に載置しておくことで、溝部５１の閉空間の温度が下がり、それに伴い溝部５１の閉空間の圧力が低下するまで、絶縁コーティング層３２を平坦に留まらせておくことができる。

また、レーザ光の照射時には、絶縁コーティング層３２に対してガスを吹き付けておくようにしてもよい。絶縁コーティング層３２に吹き付けられたガスは、絶縁コーティング層３２を押さえ込み、溝部５１の閉空間の温度が下がり、それに伴い溝部５１の閉空間の圧力が低下するまで、絶縁コーティング層３２を平坦に留まらせておくことができる。ガス１１０としては、レーザ光照射によって達する溝部５１の閉空間の温度よりも低温度が望ましい。溝部５１の閉空間の温度を早く下げ、溝部５１の閉空間の圧力を早く低下させることができる。従って、ガスは、絶縁コーティング層３２を劣化させない程度に冷却されていることがより好ましい。

このようなコンデンサ１では、絶縁コーティング層３２が被覆体３３として溝部５１を被覆しているので、外装ケース３の外表面に形成された表示５が露出せず、表示５の腐食及び変色が抑制される。従って、コンデンサ１は見栄えが維持されており、また表示５の視認性及び識別性が悪化せずに維持されている。

また、絶縁コーティング層３２が被覆体３３として溝部５１を被覆しているので、溝部５１の形成にレーザ加工を選択した場合に生じるスパッタ５２やバリ５３が溝部５１の閉空間に閉じ込められる。コンデンサ１の実装後、スパッタ５２やバリ５３が溝部５１から基板へ向けて脱落すると、回路をショートさせる虞がある。しかしながら、スパッタ５２やバリ５３は溝部５１の閉空間に閉じ込められているので、実装後にコンデンサ１から脱落することはなく、ショートを防止できる。

また、溝部５１の形成時にスパッタ５２やバリ５３を抑制せずにレーザ加工し、スパッタ５２やバリ５３を溝部５１の閉空間に閉じ込めている。即ち、このコンデンサ１は、溝部５１の閉空間にスパッタ５２やバリ５３を備え、また溝部５１の開口を閉じる被覆体３３を備えるものとなる。図４は、表示５に入る光の光路を示す模式図である。図４に示すように、本実施形態に係るコンデンサ１では、絶縁コーティング層３２を透過して溝部５１に入った光は、スパッタ５２及びバリ５３により乱反射する。

スパッタ５２及びバリ５３による乱反射が発生することにより、溝部５１では、光の吸収、散乱及び減衰が外装ケース３の外表面で発生する場合と比べて大きくなる。そのため、人間の網膜やカメラの撮像素子へ届く光量は、溝部５１を経由する場合と外装ケース３の外表面を経由する場合とで異なるものとなる。これにより、外装ケース３の外表面と表示５の明暗が大きく相違し、表示５の視認性及び識別性が向上する。

図５は、表示５を形成したコンデンサ１の写真であり、（ａ）のコンデンサ１ではビームプロファイルを調整して、（ｂ）のコンデンサ１よりも多くのスパッタ５２やバリ５３を発生させて溝部５１と被覆体３３によって形成される閉空間内に閉じ込めてある。具体的には、（ａ）及び（ｂ）のコンデンサ１の両方とも、外装ケース３はアルミ番手がＡ１１００のアルミニウム製である。絶縁コーティング層３２は、ポリエチレンテレフタレートであり、樹脂厚が８μｍである。レーザ光を照射する装置は、１０６４ｎｍの波長のファイバーレーザ装置を用いた。ピークパワーは６．０ｋＷ、スキャンスピードは２００ｍｍ／ｓｅｃ、パルス周波数は２０ｋＨｚ、スポット径の理論値は６０μｍ、照射回数は１回である。

（ａ）及び（ｂ）のコンデンサ１に対するレーザ照射条件の違いは、（ａ）のコンデンサ１に対してパルス幅が１００ｎｓであるのに対し、（ｂ）のコンデンサ１に対してパルス幅が３０ｎｓである点である。このパルス幅の相違により、スパッタ５２及びバリ５３の発生量が異なり、（ａ）のコンデンサ１のほうが（ｂ）のコンデンサ１よりもスパッタ５２及びバリ５３の発生量が多くなる。

ここで、コンデンサ１の写真は、例えばリング照明などによって光源とカメラの位置を概略一致させ、即ち正反射方向にカメラを置いて撮影された。そのため、（ａ）のコンデンサ１では、スパッタ５２及びバリ５３による乱反射がより複雑に発生し、溝部５１を経由して正反射方向のカメラへ届く光量は、外装ケース３の外表面を経由して正反射方向のカメラへ届く光量よりも小さくなる。従って、（ａ）のコンデンサ１においては、外装ケース３の外表面と表示５の明暗が大きく相違し、表示５の視認性及び識別性が向上していることがわかる。

このように、コンデンサ１は、金属製の外装ケース３を有し、外装ケース３の外表面に設けられた溝部５１で形作られる表示５と、溝部５１の開口を塞ぐ絶縁コーティング層３２とを備えるようにした。これにより、表示５が露出せず、表示５の腐食や変色が抑制され、良好な見栄えを維持できる。また、表示５が露出せず、表示５の腐食や変色が抑制され、機械的な読み取りが容易となり、コンデンサ１の検査効率が向上する。

溝部５１の開口を塞ぐ被覆体３３として絶縁コーティング層３２を例に挙げて説明したが、溝部５１の開口を塞ぐことができれば、これに限らない。例えば、絶縁コーティング層３２を破って溝部５１を形成した後、この溝部５１の開口を塞ぐように、絶縁コーティング層３２と同種又は異種の材質により成る層をコーティングするようにしてもよい。この溝部５１の形成後におけるコーティング工程においては、溝部５１に内部空間を確保しなくとも、溝部５１に、絶縁コーティング層３２と同種又は異種の材料を充填するようにしてもよい。

また、コンデンサ１は、被覆体３３で開口を塞がれた溝部５１に、スパッタ５２、バリ５３又は両方を収容するようにした。これにより、表示５から反射する光量は、外装ケース３の外表面よりも少なくなり、外装ケース３の外表面と表示５との明暗がはっきりと表われ、表示５の視認性及び識別性が向上する。しかも、被覆体３３で溝部５１の開口が塞がれているので、スパッタ５２、バリ５３又は両方が溝部５１から飛び出して回路基板に向けて脱落することはないから、回路のショートを防止することもできる。

尚、溝部５１の内部空間で光を乱反射させる小塊として、スパッタ５２及びバリ５３を挙げたが、光を乱反射させるように表面が粗い微粒子であれば、スパッタ５２及びバリ５３に限られない。スパッタ５２及びバリ５３以外の小塊は、例えば、絶縁コーティング層３２を破って溝部５１を形成してから、溝部５１に入れ込み、被覆体３３を溝部５１の直上に形成するようにして、溝部５１の内部空間に閉じ込めるようにすればよい。

表示５の腐食や変色を抑制する観点では、溝部５１が被覆体３３で塞がれていればよい。即ち、スパッタ５２、バリ５３又は両方等の小塊の存在及び不存在、また量の多い少ないは問わず、他の方法で視認性及び識別性を向上させてもよい。例えば、図６及び図７に示すように、溝部５１の内表面形状によって表示５の発色性を高めるようにしてもよい。

図６に示すコンデンサ１では、溝部５１の内表面に、外装ケース３の外表面よりも不規則で綿密な凹凸をレーザ加工により形成している。このコンデンサ１では、溝部５１の内表面で光の乱反射が多く起こり、外装ケース３の外表面と溝部５１とで明暗が生じる。例えば、正反射方向に向かう光量は外装ケース３の外表面を経由する場合よりも溝部５１の内表面を経由するほうが少なくなる。結果として、正反射方向に沿って表示５を観察した場合、表示５は外装ケース３の外表面よりも黒発色して、表示５が明瞭に浮かび上がる。また、図７に示すコンデンサ１では、溝部５１の内表面に対して、外装ケース３の外表面よりも均一で平滑になるようにレーザ加工している。このコンデンサ１では、外装ケース３の外表面よりも溝部５１の内表面で鏡面反射が多く起こり、外装ケース３の外表面と溝部５１とで明暗が生じる。例えば、正反射方向に向かう光量は外装ケース３の外表面を経由する場合よりも溝部５１の内表面を経由するほうが多くなる。結果として、正反射方向に沿って表示５を観察した場合、表示５は外装ケース３の外表面よりも白発色して、表示５が明瞭に浮かび上がる。

また、表示５の視認性及び識別性は、例えば溝部５１を深くすることでも達成できる。但し、溝部５１の閉空間にスパッタ５２、バリ５３又は両方等の小塊を閉じ込める場合、溝部５１を深くするような高いレーザ出力は必要ない。従って、レーザ出力の抑制効果が得られ、絶縁コーティング層３２を破壊しないためのレーザ出力等のレーザ印字を実現させるための条件の設定が容易となる。或いは、絶縁コーティング層３２の破壊を容易に抑制することができる。

以上のように、電子部品の例としてコンデンサ１を説明したが、これに限られない。金属製の外装ケース３を有し、外装ケース３の外表面に設けられた溝部５１で形作られる表示５を備える電子部品であれば、溝部５１の開口を塞ぐ絶縁コーティング層３２を備えることにより、表示５が露出せず、表示５の腐食や変色が抑制される。電子部品は、金属製の外装ケース３を有するものであれば、何れでも適用でき、コンデンサ１の他、キャパシタ、電池、コイル、トランス等が挙げられる。

そして、これら電子部品であっても、外装ケース３の外表面に溝部５１で形作られる表示５を形成するマーキング工程を含み、マーキング工程では、絶縁コーティング層３２を透過するレーザ光を外装ケース３の外表面に向けて照射すればよい。このような電子部品の製造方法では、溝部５１の開口を閉じる工程を経ることなく、絶縁コーティング層３２を被覆体３３として活用し、溝部５１の開口を閉じることができる。

従って、絶縁コーティング層３２を透過するレーザ光を照射するというマーキング工程を経るだけで、第１に、表示５の腐食や変色を抑制できる。第２に、スパッタ５２やバリ５３の回路基板への脱落を防止できる。第３に、スパッタ５２やバリ５３の外部への流出を抑制し、コンタミネーションを防止できる。第４に、スパッタ５２やバリ５３といった光を乱反射させる小塊を溝部５１に閉じ込めて表示５の視認性及び識別性を向上させることができる。第５に、スパッタ５２やバリ５３を活用するので、表示５の視認性及び識別性の向上のために溝部５１を深く掘ったりする必要はなく、レーザ光の出力を下げることができ、絶縁コーティング層３２の破壊も抑制できる。

また、マーキング工程では、溝部５１を形成する領域と対面する絶縁コーティング層３２を、外装ケース３に沿って平坦になるように押さえ付けておくようにした。即ち、溝部５１を形成する領域と対面する絶縁コーティング層３２に、レーザ光が透過する平板を載置するようにし、または溝部５１を形成する領域と対面する絶縁コーティング層３２にガスを吹き付けるようにした。これにより、被覆体３３は外装ケース３に沿って平坦となり、膨出が少なく、外部構造物等に引っ掛けて、溝部５１を開口させてしまう虞を低下させることができる。

１ コンデンサ
２ 素子
３ 外装ケース
３１ 端面
３２ 絶縁コーティング層
３３ 被覆体
４ リード端子
５ 表示
５１ 溝部
５２ スパッタ
５３ バリ
６ 封口体
１００ 平板
１１０ ガス

Claims (7)

1. 金属製の外装ケースを有し、
   前記外装ケースの外表面に設けられ、内表面に不規則な凹凸を有する溝部で形作られる表示と、
   前記溝部の開口を塞ぐ被覆体と、
   前記被覆体で開口を塞がれた前記溝部から分離した状態で、当該溝部の閉空間に閉じ込められている小塊と、
   を備えること、
   を特徴とする電子部品。
2. 前記外装ケースを覆う絶縁コーティング層を備え、
   前記被覆体は、前記溝部の直上を覆う前記絶縁コーティング層の一部領域であること、
   を特徴とする請求項１記載の電子部品。
3. 前記小塊は、前記外装ケースに対してレーザ光を照射して前記溝部を形作ることで発生するスパッタ、バリ又は両方であること、
   を特徴とする請求項１記載の電子部品。
4. コンデンサ、キャパシタ又は電池であること、
   を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電子部品。
5. 外表面が絶縁コーティング層で覆われた金属製の外装ケースを有する電子部品の製造方法であって、
   前記外装ケースの外表面に、溝部で形作られる表示を形成するマーキング工程を含み、
   前記マーキング工程では、前記絶縁コーティング層を透過するレーザ光を前記外装ケースの外表面に向けて照射して、前記外装ケースの外表面に溝部を形成すると共に、前記絶縁コーティング層で開口を塞がれた前記溝部の閉空間内で、前記外装ケースから小塊を飛散させて分離させた状態で、前記閉空間内に前記小塊を閉じ込めること、
   を特徴とする電子部品の製造方法。
6. 前記マーキング工程では、前記溝部内に前記小塊としてバリ、スパッタ又は両方を発生させること、
   を特徴とする請求項５記載の電子部品の製造方法。
7. 前記電子部品は、コンデンサ、キャパシタ又は電池であること、
   を特徴とする請求項５又は６記載の電子部品の製造方法。

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