TWI466155B - 下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體 - Google Patents
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Description
本發明是關於用於電源電路等的下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體。
根據習知技術，使用閥作用金屬的鉭、鈮等的固態電解電容器，由於體積小、靜電電容大、頻率特性優異，而廣泛地用於中央處理單元(CPU)的去耦合電路或電源電路等。另外，隨著攜帶式電子機器的發展，特別是正在進行下表面電極型的固態電解層積電容器的製品化。將此種下表面電極型的固態電解層積電容器組裝於電子電路基板之時，下表面電極型的固態電解層積電容器的電極面的端子部分、與此端子部分與組裝基板之軟焊料構成的連接部分(焊縫)是一起變得重要。
在特開2004-103981號公報中，是揭露固態電解電容器的相關技術。特開2004-103981號公報相關的固態電解電容器，是在陽極端子及陰極端子的側面部形成凹部。這些凹部是設置在組裝面側、或是除了組裝面側之外還設置在其相反側。而在使用軟焊料將固態電解電容器組裝於組裝基板的情況，軟焊料會從組裝面側到凹部的底面而與此底面接合。
第4圖(特開2008-258602號公報的圖8)是揭露於特開2008-258602號公報的下表面電極型的固態電解電容器的平面圖。第4圖是顯示在電極基板201形成有焊縫形成面200的下表面電極型的固態電解電容器的平面圖。
在特開2008-258602號公報所揭露的技術中，是在與下表面電極型的固態電解電容器的陽極及陰極的外部電性連接的部分中，在外露於外側面的那一面設置缺口部。然後，使用變換基板來與電容器元件連接，其中此變換基板是在其內部具有已施作鍍層的陽極端子形成部及陰極端子形成部。然後，在形成封裝樹脂202(在特開2008-258602號公報是符號19)之後，藉由沿著裁斷面進行裁斷，在下表面電極型的固態電解電容器的陽極及陰極的外側面形成焊縫形成面200(在特開2008-258602號公報是符號15e、15f)。
在有縮減尺寸需求的下表面電極型的固態電解層積電容器中，為了進一步縮減尺寸，對於下表面電極型的固態電解層積電容器的外形之電容器元件的體積效率的提升是必要且不可或缺的。然而，如前所述，在導線架設置凹部的構造(特開2004-103981號公報)或在電極基板設置焊縫形成部的構造(特開2008-258602號公報)中，分別存在有問題點，而會有將其改善但難以形成穩定的焊縫之議題。
在特開2004-103981號公報所揭露的構造的情況中，由於會成為部分具有L字型的製造架(導線架)構造，而使體積效率不彰。另外，封裝樹脂會在導線架組裝端子表面漏出，而會在組裝至電路基板時造成缺陷。此外，揭露於特開2004-103981號公報之在電容器的陽極及陰極的外側的外露面(凹部)施作鍍層的部分形成焊縫的構造中，會受到導線架的厚度的限制而會有焊縫的形成高度不夠的問題點。
特開2008-258602號公報的情況，會在焊縫形成面200發生軟焊料的沾上。然而，電極基板會較封裝樹脂向外側突出，會使封裝樹脂的尺寸受到制約。因此，會有陰極面積變小而成為對擴大容量不利的構造之問題點。
因此，本發明的目的是提供一種下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體，而可以解決前述的問題點、產能優異、因容量變大而提升體積效率、在組裝時形成穩定的焊縫。
為了解決上述問題，本發明是提供一種下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體，其在電極基板的端部具有電極基板切槽部，還以圍繞電極基板切槽部的方式，也在封裝樹脂的端部以階梯狀具有封裝樹脂切槽部，藉此，可在安裝時可形成穩定的焊縫。
亦即，本發明提供的下表面電極型的固態電解層積電容器，是包含：一固態電解層積電容器元件，是由電容器元件層積而成，上述電容器元件具有一陽極部與一陰極部，上述陽極部是位於由線狀、箔狀或板狀的閥作用金屬構成之陽極體的一端，上述陰極部由在上述陽極體的另一部分之表面依序形成的一介電質層、一固態電解質層、一石墨層及一銀膏層構成，上述陽極體的另一部分之表面是藉由一絕緣樹脂層而受到分離；以及一電極基板，在一表面具有一元件連接用電極端子、在另一表面具有組裝電極側端子，上述元件連接用電極端子是電性連接於上述固態電解層積電容器元件的陽極部與陰極部，上述組裝電極側端子是電性連接於一電路基板，上述元件連接用電極端子與上述組裝電極側端子是導通的狀態；其特徵在於：上述下表面電極型的固態電解層積電容器是由封裝樹脂進行封裝，並使上述電極基板的上述組裝電極側端子的那一側外露；在上述電極基板的配置有上述元件連接用電極端子與上述組裝電極側端子的端面具有一電極基板切槽部，在上述電極基板切槽部的側面鍍上金屬而將上述元件連接用電極端子與上述組裝電極側端子導通；以及以圍繞上述電極基板切槽部的方式，在上述封裝樹脂的端面以階梯狀設置一封裝樹脂切槽部。
本發明提供的下表面電極型的固態電解層積電容器的組裝體，其特徵在於：經由一軟焊料將下表面電極型的固態電解層積電容器固定於上述電路基板。
本發明提供的下表面電極型的固態電解層積電容器的組裝體，其特徵在於：上述電極基板切槽部的已鍍上金屬的上述側面及上述電極基板的上述元件連接用電極端子的至少一部分被由軟焊料形成之焊縫覆蓋的狀態。
在本發明中，是在電極基板的短邊方向端部或長邊方向端部的既定部分設置電極基板切槽部。還以圍繞電極基板切槽部(稱為焊縫形成部或陽極焊縫形成部或陰極焊縫形成部)的方式，也在封裝樹脂的端部以階梯狀設置封裝樹脂切槽部。藉此，將組裝電極側的陽極端子與組裝電極側的陰極端子設置以軟焊料安裝於電路基板之時，可穩定地設置形成的焊縫。還有，可以完成體積效率提昇後的下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體。
【用以實施發明的最佳形態】
以下，針對本發明的實施形態，以圖式來作說明。
第1(a)、1(b)、1(c)圖是顯示本發明實施型態相關之下表面電極型的固態電解層積電容器結構的圖式。第1(a)圖是一個電容器的陽極或陰極焊縫形成部的斜視圖。第1(b)圖是在第1(a)圖的A-A線裁斷之一個電容器的剖面圖。第1(c)圖是從組裝電極側看過來之裁斷前的電極基板的平面圖。
在增加板狀或箔狀的閥作用金屬構成的陽極體的表面積後，以電化學的方式在其表面形成介電質皮膜。為了達成電容器元件的陽極部側與陰極部側的絕緣，在局部去除介電質皮膜的部分塗佈絕緣樹脂119。之後，在陽極體的表面形成導電性高分子層作為固態電解質層。還有，在固態電解質層的表面形成石墨層及銀膏層作為陰極層，而製作電容器元件陰極部104。
電容器元件陽極部101是除去介電質皮膜而使陽極體外露的部分所構成。將此電容器元件陽極部101的除去介電質皮膜而露出陽極體的部分與金屬片102接合，成為電容器元件體103。在接合的方面，是使用電熔接、雷射熔接等。
然後，在電容器元件陰極部104塗佈導電性接著劑105，而層積電容器元件體103。接下來，將電容器元件陽極部101彼此接合，而完成電容器元件層積體106。
接下來經由導電性接著劑105，將電容器元件陽極部101與電容器元件陰極部104分別接合於電極基板107的元件連接用陽極端子108及元件連接用陰極端子109。
另外，在電極基板107，是形成以銅箔或銅鍍層等構成的元件連接用陽極端子108與元件連接用陰極端子109、以及與上述相同以銅箔或銅鍍層等構成的組裝電極側的陽極端子110與組裝電極側的陰極端子111。另外，元件連接用陽極端子108與組裝電極側的陽極端子110是經由已施作鍍銅等的介層結構112而為導通的狀態。同樣地，元件連接用陰極端子109與組裝電極側的陰極端子111是經由介層結構112而導通。
接下來，以第3圖與第1(c)圖來說明成為焊縫形成部的貫通孔113a及貫通孔114a。
第3(a)、3(b)圖是顯示本發明提供的電極基板的結構及將電容器配備於電極基板的圖式。第3(a)圖是從電容元件配備面側看過來的斜視圖。第3(b)圖是封裝後的電容器的配備的透視圖。
貫通孔113a及貫通孔114a是在製作電極基板107之時所設置，孔的長度、寬度是根據成為製品的電容器的形狀與靜電容值來作適當設定。另外，與介層結構112相同，在貫通孔113a及貫通孔114a施作鍍銅。
另外，貫通孔113a及貫通孔114a的形狀並無特別受限，但可以是作為焊縫形成部的情況之U字型、V字型等的切槽部，只要是容易良好地形成軟焊料構成的焊縫之形狀皆可。
之後，使用環氧樹脂構成的封裝樹脂115而藉由模具成形等進行樹脂封裝之後，藉由在裁斷線116裁斷電極基板107，而完成在表面具有銅箔、或施作鍍銅的陽極焊縫形成部113及陰極焊縫形成部114。
此時，施作於電極基板107、貫通孔113a及貫通孔114a的鍍層除了銅之外，亦可由鎳、鈀、金等的至少一個所構成。
在此處，進一步以第1(a)及2(a)、2(b)圖來針對陽極焊縫形成部113及陰極焊縫形成部114來作說明。第2(a)圖是習知的焊縫形成部中的沾上軟焊料狀態。第2(b)圖是本發明的焊縫形成部中的沾上軟焊料狀態。
如第1(a)圖所示焊縫形成部是藉由在下表面電極型的固態電解層積電容器100的電極基板的陽極部及陰極部的短邊方向的端部形成電極基板切槽部所構成。
還有，以圍繞電極基板切槽部的方式，在封裝樹脂115的端面亦以階梯狀設置一封裝樹脂切槽部。在電極基板切槽部的側面施作鍍層而成為鍍層側面部117，而因設置封裝樹脂切槽部而得的電極基板的元件連接用電極端子的表面的一部分則成為鍍層上面部118。
第2(a)圖所示的習知的焊縫形成部，是具有非貫通構造，其為軟焊料400僅沾在鍍層側面部117的狀態。另一方面，第2(b)圖所示的本發明的焊縫形成部中，軟焊料不僅僅沾在鍍層側面部117，還沾上鍍層上面部118。因此，與習知的焊縫形成部比較，增加了沾軟焊料的面積，而形成穩定的焊縫，並且組裝後的焊縫形成部的辨識性也變得容易。
另外，為了下表面電極型的固態電解層積電容器的電容器元件體的體積效率的提升，電極基板的厚度較好為50μm~200μm。
另外，焊縫形成部是亦可以是在下表面電極型的固態電解層積電容器的電極基板的陽極部及陰極部的長邊方向端部設置電極基板切槽部所構成，可得到同樣的效果。
【實施例】
關於實施例，是以在實施形態所使用的第1圖來作說明。
使用以蝕刻來增加表面積之長6.0mm、寬3.5 mm、厚350μm的鋁箔，在其表面藉由電化學處理來形成介電質皮膜而作為鋁化成箔。為了達成陽極部與陰極部的絕緣，在移除鋁化成箔的蝕刻部之後，塗佈絕緣樹脂119。
還有，以苯磺酸鐵鹽為氧化劑、藉由以3,4-乙烯二氧基噻吩(3,4-ethylene dioxythiophene)為單體的化學氧化聚合，在鋁化成箔的表面形成導電性高分子聚噻吩(polythiophene)層，作為固態電解質層。還有，在其表面形成石墨層及銀膏層，而製作陰極部104。
之後，藉由超音波熔接，將在厚度60μm的銅板施作鍍銀而成的金屬片102接合於電容器元件陽極部101，作為電容器元件體103。在此電容器元件體103的電容器元件陰極部104塗佈導電性接著劑105而層積三片電容器元件體103之後，藉由在150℃進行60分鐘的乾燥，而將電容器元件陰極部104彼此電性連接。
還有，藉由雷射熔接將構成電容器元件陽極部101的鋁基體與金屬片102接合而使電容器元件陽極部101彼此接合，而製作層積三片的電容器元件層積體106。
接下來，以第3圖來說明將層積三片的電容器元件層積體106配備於電極基板107的構造。
在以玻璃環氧樹脂為材質之厚100μm的電極基板107，施作鍍層厚度為20μm的鍍銅，而形成元件連接用陽極端子108及元件連接用陰極端子109與電極基板的組裝電極側的陽極端子110及組裝電極側的陰極端子111。此時，亦在貫通孔113a及貫通孔114a同時施作鍍銅，而亦形成鍍層側面部(第1(a)圖的117)。另外，亦在複數個地方的介層結構112施作相同的鍍銅，而使上述陽極與陰極的各自的元件連接用陽極端子108、109與組裝電極側的陽極端子110、111導通。
接下來，經由含銀的導電性接著劑，將已製作的電容器元件層積體106的陽極部及陰極部與元件連接用陽極端子108及元件連接用陰極端子109分別接合。
然後，以環氧樹脂的封裝樹脂115進行封裝，藉由在裁斷線116裁斷預先施作鍍銅的貫通孔113a及貫通孔114a，而完成陽極焊縫形成部113及陰極焊縫形成部114。
藉此，可以獲得形成有穩定的焊縫、且提升體積效率、再加上組裝後的辨識度變得容易的下表面電極型的固態電解層積電容器及其組裝體。
以上，是使用實施例來說明本發明的實施形態，但本發明並未受限於這些實施例，未脫離本發明的要旨的範圍的設計變更均包含於本發明。也就是，只要是本發明所屬技術領域中具有通常知識者，當然其所作的各種變化、修正均包含於本發明。
100．．．下表面電極型的固態電解層積電容器
101．．．電容器元件陽極部
102．．．金屬片
103．．．電容器元件體
104．．．電容器元件陰極部
105．．．導電性接著劑
106．．．電容器元件層積體
107．．．電極基板
108．．．元件連接用陽極端子
109．．．元件連接用陰極端子
110．．．組裝電極側的陽極端子
111．．．組裝電極側的陰極端子
112．．．介層結構
113．．．陽極焊縫形成部
113a．．．貫通孔
114．．．陰極焊縫形成部
114a．．．貫通孔
115．．．封裝樹脂
116．．．裁斷線
117．．．鍍層側面部
118．．．鍍層上面部
119．．．絕緣樹脂
200．．．焊縫形成面
201．．．電極基板
202．．．封裝樹脂
300．．．電路基板
400．．．軟焊料
第1(a)、1(b)、1(c)圖是顯示本發明實施型態相關之下表面電極型的固態電解層積電容器結構的圖式。第1(a)圖是一個電容器的陽極或陰極焊縫形成部的斜視圖。第1(b)圖是在第1(a)圖的A-A線裁斷之一個電容器的剖面圖。第1(c)圖是從組裝電極側看過來之裁斷前的電極基板的平面圖。
第2(a)、2(b)圖是比較習知技術與本發明提供之焊縫形成部中的沾上軟焊料的圖式。第2(a)圖是習知的焊縫形成部中的沾上軟焊料狀態的剖面圖。第2(b)圖是本發明的焊縫形成部中的沾上軟焊料狀態的剖面圖。
第3(a)、3(b)圖是顯示本發明的電極基板的結構及將電容器配備於電極基板的圖式。第3(a)圖是從電容元件配備面側看過來的斜視圖。第3(b)圖是封裝後的電容器的配備的透視圖。
第4圖是特開2008-258602號公報所揭露的下表面電極型的固態電解層積電容器的平面圖。
100．．．下表面電極型的固態電解層積電容器
101．．．電容器元件陽極部
102．．．金屬片
103．．．電容器元件體
104．．．電容器元件陰極部
105．．．導電性接著劑
106．．．電容器元件層積體
107．．．電極基板
108．．．元件連接用陽極端子
109．．．元件連接用陰極端子
110．．．組裝電極側的陽極端子
111．．．組裝電極側的陰極端子
112．．．介層結構
113．．．陽極焊縫形成部
108．．．元件連接用陽極端子
115．．．封裝樹脂
116．．．裁斷線
117．．．鍍層側面部
118．．．鍍層上面部
119．．．絕緣樹脂
Claims (3)
- 一種下表面電極型的固態電解層積電容器，包含：一固態電解層積電容器元件，是由電容器元件層積而成，該電容器元件具有一陽極部與一陰極部，該陽極部是位於由線狀、箔狀或板狀的閥作用金屬構成之陽極體的一端，該陰極部由在該陽極體的另一部分之表面依序形成的一介電質層、一固態電解質層、一石墨層及一銀膏層構成，該陽極體的另一部分之表面是藉由一絕緣樹脂層而受到分離；以及一電極基板，在一表面具有一元件連接用電極端子、在另一表面具有組裝電極側端子，該元件連接用電極端子是電性連接於該固態電解層積電容器元件的陽極部與陰極部，該組裝電極側端子是電性連接於一電路基板，該元件連接用電極端子與該組裝電極側端子是導通的狀態；其特徵在於：該下表面電極型的固態電解層積電容器是由封裝樹脂進行封裝，並使該電極基板的該組裝電極側端子的那一側外露；在該電極基板的配置有該元件連接用電極端子與該組裝電極側端子的端面具有一電極基板切槽部，在該電極基板切槽部的側面鍍上金屬而將該元件連接用電極端子與該組裝電極側端子導通；以及以使該封裝樹脂的側面比該電極基板切槽部還凹入且以圍繞該電極基板切槽部的方式，在該封裝樹脂的端面以 階梯狀設置一封裝樹脂切槽部，在該電極基板切槽部的側面形成有一鍍層側面部，且在該電極基板的該元件連接用電極端子的上面形成有一鍍層上面部。
- 一種下表面電極型的固態電解層積電容器的組裝體，其特徵在於：經由一軟焊料將申請專利範圍第1項所述之下表面電極型的固態電解層積電容器固定於該電路基板。
- 如申請專利範圍第2項所述之下表面電極型的固態電解層積電容器的組裝體，其特徵在於：該電極基板切槽部的已鍍上金屬的該鍍層側面部及該電極基板的該元件連接用電極端子的該鍍層上面部是被由軟焊料形成之焊縫覆蓋的狀態。
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