JP4947721B2

JP4947721B2 - 表面実装型電解コンデンサ

Info

Publication number: JP4947721B2
Application number: JP2008036115A
Authority: JP
Inventors: 修松下
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2008-02-18
Filing date: 2008-02-18
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2028-02-18
Also published as: JP2009194310A

Description

本発明は、表面実装型電解コンデンサに関し、特に電源ラインのデカップリング回路用として好適な表面実装型電解コンデンサに関する。

コンピュータのＣＰＵ（中央処理装置）においては、その電源ラインに重畳されるノイズの発生を防止するために、主にコンデンサから構成されるデカップリング素子を使用することが必要とされる。ＣＰＵのクロック向上につれて電源ラインに発生するノイズの問題はより重要となっており、高速化・高周波数化が進むパーソナルコンピュータ、サーバ、デジタル家電機器、通信機器などにおける電源ラインの用途において、デカップリング素子の必要性が増加している。

デカップリング素子は、伝送線路型素子、あるいは伝送線路型ノイズフィルタとも呼ばれるものである。デカップリング素子としては、数１００μＦの容量を持ち、１００ＭＨｚの周波数帯域における等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと称す）が５ｍΩ以下であり、さらに等価直列インダクタンス（以下、ＥＳＬと称す）が１ｐＨ程度である、コンデンサとフィルタの機能を併せ持つ表面実装型電解コンデンサが開発され、実用化されている。

表面実装型電解コンデンサは、一般に電解コンデンサ素子を複数層積層して構成されており、各電解コンデンサ素子は、箔状もしくは板状をなす弁作用金属をエッチングにより拡面化し、その上に誘電体皮膜を形成し、これを陽極体とする。さらにその上に固体電解質および導電性物質からなる陰極部が形成されたものである。上下に隣接する電解コンデンサ素子どうしの陽極部の間は、陽極導通片を介してそれぞれが抵抗溶接もしくはレーザー溶接で接続され、陰極部の間は導電性ペーストを介して接続される。最下端の陽極部および陰極部は、それぞれ導電性ペーストを介して前記陽極端子および前記陰極端子に接続されている。

このような表面実装型電解コンデンサの従来例として、特許文献１に記載の例がある。この場合について図に基づいて説明する。図５は、電解コンデンサ素子が複数層積層して構成された従来の表面実装型電解コンデンサにおける分解斜視図であり、図６は、従来の表面実装型電解コンデンサを示す図で、図６（ａ）は電解コンデンサ素子を樹脂ケースへ挿入した後の片側陽極部で、図５の点線で囲んだ部分の拡大断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す導電性ペーストが多い場合を示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す導電性ペーストが少ない場合を示す図である。図７は、従来の表面実装型電解コンデンサを示す図で、図７（ａ）は外装ケースを樹脂ケースに被せた後の外観斜視図、図７（ｂ）はその底面図である。

図５において、樹脂ケース５２は、金属板からなる複数の電極端子が樹脂によりモールドされてなるものであって、金属による２箇所の陽極端子５３、および陰極端子５４が樹脂と一体に成型されてなる底面と、樹脂のみからなる四方の側面から構成される蓋部のない箱形の形状をなすものである。

図６（ａ）に示すように、作製した電解コンデンサ素子の陽極部５５の端部には、エッチング層を除去した後、抵抗溶接又は、レーザー溶接によって、銅又は、銅合金の陽極導通片５７を溶接する。次に、図６（ａ）のように、４個の電解コンデンサ素子の陰極部５６に導電性ペースト５９を塗布して積層を行う。又、陽極部は４個の電解コンデンサ素子についてすべての陽極部５５と前記陽極導通片５７をまとめてレーザー溶接して接合する。

しかる後、４個の電解コンデンサ素子を積層した電解コンデンサを樹脂ケース５２に収納固定し、図５の上方から外装ケース５１が被せられて接着固定され、表面実装型電解コンデンサを構成している。樹脂ケース５２内において、前記電解コンデンサ素子の陽極部５５および陰極部５６が、それぞれ陽極端子５３および陰極端子５４に導電性ペースト５９で接続固定されている。

又、従来より、外装を樹脂成型する技術が一般的ではあるが、この技術は成型時の物理的な負荷によりコンデンサ素子が劣化するという不利な点がある。このことから前記従来技術の様に箱型樹脂ケースに入れた後、外装ケースを被せることにより、素子の劣化を防ぐことが出来る。

特開２００６−１２８２４７号公報

特許文献１における表面実装型電解コンデンサにおいては、電解コンデンサの素子陽極部と前記陽極端子を導電性ペーストにより接続しているため、前記陽極端子から電解コンデンサの素子を経て反対側の前記陽極端子までの抵抗が大きいという問題があった。また、導電性ペースト５９の量を一定に保持することが困難であり、図６（ｂ）のように導電性ペースト量が多い場合には、陰極部５６へブリッジすることによりショート不良が発生し、又、図６（ｃ）のように導電性ペースト５９が少ない場合にはＥＳＲ不良が発生するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、導電性ペーストを使用せずに電解コンデンサの素子陽極部と陽極端子を接続することにより、歩留り及び生産性の向上した表面実装型電解コンデンサを提供することにある。

本発明によれば、端部に陽極部、中央部に陰極部を有する板状の電解コンデンサ素子、もしくは前記電解コンデンサ素子を積層してなる電解コンデンサ素子積層体と、互いに平板状であって、同一の平面上に配置され、前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陰極部に接続された陰極端子と、前記平面上において、前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めると共に前記陽極端子と陰極端子を機械的に固定して、前記陽極端子と陰極端子の下面が露出してなる底面部を有し、前記底面部に対して略垂直となる側壁を有する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの上部および前記側壁の一部を覆う、箱形の外装ケースを備えることを特徴とする表面実装型電解コンデンサにおいて、電解コンデンサ素子の陽極部と樹脂ケースの陽極端子をレーザー溶接により接続する表面実装型電解コンデンサが得られる。

本発明によれば、レーザー溶接によって電解コンデンサ素子にストレスが加わり、漏れ電流増加することを防止するため、レーザー溶接位置を電解コンデンサ素子の陰極から遠い陽極端面とすることが望ましい。

又、レーザー溶接を実施した場合には、前記陽極端子の母材やメッキが溶け、実装面に凸部ができ実装不具合となることが想定される。この対策として、前記陽極端子の実装面側に凹を設け、この凹部を介して前記電解コンデンサ素子の陽極部と樹脂ケースの前記陽極端子をレーザー溶接することが好ましい。

さらに、抵抗を低減するには、前記レーザー溶接を複数回実施することが望ましい。

本発明によって、前記電解コンデンサ素子の陽極部と前記陽極端子をレーザー溶接するため、従来の導電性ペーストによる接続と比べて、接続抵抗を低減することができ、ＥＳＲが低く、歩留りが良く、生産性の良い表面実装型電解コンデンサを提供することが出来る。また、前記導電性ペーストを使用せずに済むことからコストの低減にもつながる。

本発明の実施の形態による表面実装型電解コンデンサについて図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態による表面実装型電解コンデンサを示す図である。図１（ａ）は電解コンデンサ素子と樹脂ケースとを分離させた場合を示す分解図、図１（ｂ）は電解コンデンサ素子を樹脂ケースへ挿入した後の片側陽極部で図１（ａ）の点線で囲んだ部分の拡大断面図、図１（ｃ）は外装ケースを蓋付けした後の斜視図、図１（ｄ）はその底面図である。

図１（ａ）において、樹脂ケース１２は、前記特許文献１に記載の従来例と同じく、蓋部のない箱形の形状をなすものであって、金属板からなる２箇所の陽極端子１３、および陰極端子１４が樹脂によりモールドされて一体に成型されてなる底面と、樹脂のみからなる四方の側面から構成されている。樹脂ケース１２内には単層または積層の電解コンデンサ素子が収納固定されており、樹脂ケース１２内において、前記電解コンデンサ素子の陽極部１５は陽極端子１３とレーザー溶接により接続固定されており、陽極端子１３上での溶接痕及び陽極部１５との溶接接合部（陽極導通片１７と陽極部との合金）を１８に示す。陰極部１６は従来通りに陰極端子１４と導電性ペーストにより接続されている。

また、図２は、本発明の第２の実施の形態による表面実装型電解コンデンサを示す図である。図２（ａ）は電解コンデンサ素子と樹脂ケースとを分離させた場合を示す分解図、図２（ｂ）は同じく電解コンデンサ素子を樹脂ケースへ挿入した後の片側陽極部で図２（ａ）の点線で囲んだ部分の拡大断面図、図２（ｃ）は同じく外装ケースを蓋付けした後の外観斜視図、図２（ｄ）はその底面図である。レーザー溶接の位置を第一の実施の形態よりも電解コンデンサ素子の陽極端面としたものであり、樹脂ケース２２にレーザーが当たらないように、樹脂ケース２２の陽極側側面の一部を除去している。このような構成は、表面実装型電解コンデンサの場合において、レーザー溶接によって、電解コンデンサ素子にストレスが加わり、漏れ電流が増加することを防止する上で有効である。

さらに図３は、本発明の第３の実施の形態による表面実装型電解コンデンサを示す図である。図３（ａ）は電解コンデンサ素子と樹脂ケースとを分離させた場合を示す分解図、図３（ｂ）は同じく電解コンデンサ素子を樹脂ケースへ挿入した後の片側陽極部で図３（ａ）の点線で囲んだ部分の拡大断面図、図３（ｃ）は同じく外装ケースを蓋付けした後の外観斜視図、図３（ｄ）はその底面図である。前記陽極端子の実装面側に凹部３９を設け、この凹部３９を介して前記電解コンデンサ素子の陽極部と前記陽極端子をレーザー溶接するものである。この凹部は、レーザー溶接による前記陽極端子の母材やメッキ溶融により発生する突起を凹部内で防止し、実装面への突起を防止することができる。前記第２の実施形態のように、レーザー溶接を複数回実施する場合には、凹部を分けて設けてもよいが、長い凹部１個を設け、そこにレーザーを複数回実施してもよい。

さらに図４は、本発明の第４の実施の形態による表面実装型電解コンデンサを示す図である。図４（ａ）は電解コンデンサ素子と樹脂ケースとを分離させた場合を示す分解図、図４（ｂ）は同じく電解コンデンサ素子を樹脂ケースへ挿入した後の片側陽極部で図４（ａ）の点線で囲んだ部分の拡大断面図、図４（ｃ）は同じく外装ケースを蓋付けした後の外観斜視図、図４（ｄ）はその底面図である。レーザー溶接の回数を複数回実施したものであり、抵抗を低減する上で有効でありＥＳＲ値低減効果がある。これは、前記第１から３の実施の形態すべてにおいて実施出来るものである。

なお、以上示した各々の実施の形態の構成に関する説明は、本発明に係る表面実装型電解コンデンサにおいて、前記電解コンデンサ素子の陽極部と樹脂ケースの前記陽極端子をレーザー溶接するための手段について説明するためのものである。従って、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

本発明の第１の実施の形態における表面実装型電解コンデンサを示す図。図１（ａ）は分解図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の点線円で囲んだ部分の拡大断面図、図１（ｃ）は外観斜視図、図１（ｄ）は底面図。本発明の第２の実施の形態における表面実装型電解コンデンサを示す図。図２（ａ）は分解図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の点線円で囲んだ部分の拡大断面図、図２（ｃ）は外観斜視図、図２（ｄ）は底面図。本発明の第３の実施の形態における表面実装型電解コンデンサを示す図。図３（ａ）は分解図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線円で囲んだ部分の拡大断面図、図３（ｃ）は外観斜視図、図３（ｄ）は底面図。本発明の第４の実施の形態における表面実装型電解コンデンサを示す図。図４（ａ）は分解図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の点線円で囲んだ部分の拡大断面図、図４（ｃ）は外観斜視図、図４（ｄ）は底面図。従来の表面実装型電解コンデンサの分解斜視図。従来の表面実装型電解コンデンサを示す図。図６（ａ）は図５の点線円で囲んだ部分の拡大断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す導電性ペーストが多い場合を示す図、図６（ｃ）は図６（ａ）に示す導電性ペーストが少ない場合を示す図。従来の表面実装型電解コンデンサを示す図、図７（ａ）は外装ケースを樹脂ケースに被せた後の外観斜視図、図７（ｂ）はその底面図。

符号の説明

１１，２１，３１，４１，５１外装ケース
１２，２２，３２，４２，５２樹脂ケース
１３，２３，３３，４３，５３陽極端子
１４，２４，３４，４４，５４陰極端子
１５，２５，３５，４５，５５（電解コンデンサ素子の）陽極部
１６，２６，３６，４６，５６（電解コンデンサ素子の）陰極部
１７，２７，３７，４７，５７陽極導通片
１８，２８，３８，４８レーザー溶接痕及び溶接接合部
３９（陽極端子）凹部
５９導電性ペースト

Claims

端部に陽極部、中央部に陰極部を有する板状の電解コンデンサ素子、もしくは前記電解コンデンサ素子を積層してなる電解コンデンサ素子積層体と、互いに平板状であって、同一の平面上に配置され、前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陰極部に接続された陰極端子と、前記平面上において、前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めると共に前記陽極端子と陰極端子を機械的に固定して、前記陽極端子と陰極端子の下面が露出してなる底面部を有し、前記底面部に対して略垂直となる側壁を有する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの上部および前記側壁の一部を覆う、箱形の外装ケースを備えることを特徴とする表面実装型電解コンデンサにおいて、電解コンデンサ素子の陽極部の端面と樹脂ケースの陽極端子をレーザー溶接により接続したことを特徴とする表面実装型電解コンデンサ。
端部に陽極部、中央部に陰極部を有する板状の電解コンデンサ素子、もしくは前記電解コンデンサ素子を積層してなる電解コンデンサ素子積層体と、互いに平板状であって、同一の平面上に配置され、前記陽極部に接続された陽極端子と、前記陰極部に接続された陰極端子と、前記平面上において、前記陽極端子と陰極端子の間隙を埋めると共に前記陽極端子と陰極端子を機械的に固定して、前記陽極端子と陰極端子の下面が露出してなる底面部を有し、前記底面部に対して略垂直となる側壁を有する樹脂ケースと、前記樹脂ケースの上部および前記側壁の一部を覆う、箱形の外装ケースを備えることを特徴とする表面実装型電解コンデンサにおいて、前記陽極端子の実装面側に凹部を設け、前記凹部と前記陽極部とをレーザー溶接により接続したことを特徴とする表面実装型電解コンデンサ。
前記陽極部と前記陽極端子をレーザー溶接により複数箇所接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面実装型電解コンデンサ。