(57)【要約】【課題】外部端子部材と、外部端子部材の所定の面側を露出部としながら、当該外部端子部材に接する絶縁部と、を備える、電子部品において、溶融はんだを外部端子部材に付与したとき、絶縁部の一部が溶融したり、絶縁部に割れ目が入ったりすることがある。【解決手段】外部端子部材２３の露出部２７が、ニッケル系金属からなる下地めっき膜３２と、下地めっき膜３２の上に形成される金または錫系金属からなる外層めっき膜３３と、によって与えられる。外層めっき膜３３は、厚みの比較的薄い領域３６が厚みの比較的厚い領域３７を取り囲むように形成される。薄い領域３６では、はんだ濡れ性の良好な金属自体の量が少なく、また、下地めっき膜３２が酸化されやすい。その結果、外部端子部材２３の露出部２７の周縁部では、はんだ濡れ性が低下し、はんだの濡れ広がりを抑制することができる。【選択図】図３
2014086563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性金属からなる外部端子部材と、前記外部端子部材の所定の面側を外部に対する露出部としながら、当該外部端子部材に接する絶縁部と、を備え、前記外部端子部材の前記露出部にはんだが付与されることによって実装される、電子部品であって、
前記外部端子部材の前記露出部は、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地めっき膜と、前記下地めっき膜の上に形成される金もしくは錫またはこれら金属の少なくとも一方を含む合金からなる外層めっき膜と、によって与えられ、
前記外層めっき膜は、その厚みの比較的薄い領域がその厚みの比較的厚い領域を取り囲むように形成されている、
電子部品。
【請求項２】
前記外層めっき膜は、前記薄い領域において、亀裂を有する、請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記外層めっき膜の厚み方向に測定した前記外部端子部材の厚みは、中央部に比べて、周縁部の方が小さい、請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
さらに、前記外部端子部材に電気的に接続される素子本体と、前記素子本体を収容するケースと、を備え、前記絶縁部は前記ケースの少なくとも一部を構成する、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品。
【請求項５】
当該電子部品が、有機系電解液を使用する電気二重層コンデンサである、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子部品に関するもので、特に、電気絶縁性の絶縁部と絶縁部に埋め込まれた外部端子部材とを備え、外部端子部材に付与されるはんだによって実装される電子部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある技術として、たとえば特開２０１１−１００９９８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１の特に図１および図３には、凹形状の本体部と蓋部とからなる、電気二重層コンデンサのケースが記載されている。ケースは樹脂から構成され、ケースには、外部端子部材が埋め込まれている。図５には、上述した構造を一般化したものであり、外部端子部材１が絶縁部としてのケース２に埋め込まれた状態が断面図で示されている。
【０００３】
図５に示すように、外部端子部材１およびケース２を備える電子部品３を実装用基板４上に実装するにあたっては、外部端子部材１の外方に向く露出部５と実装用基板４上の導電ランド６との間にはんだ７が付与され、たとえばリフロー工程が実施される。このとき、はんだ７が溶融し、図示したように、外部端子部材１の露出部５からはみ出し、ケース２の下面に沿って濡れ広がることがある。そして、この溶融した高温のはんだ７が、樹脂からなるケース２に接触すると、ケース２の一部が溶融したり、割れ目８が入ったりするという不具合を招くことがある。
【０００４】
上述した割れ目８の存在は、たとえば有機系電解液を使用する電気二重層コンデンサのように、ケース２内にコンデンサ素子および有機系電解液が収容され、外部からの水分の浸入が厳しく禁じられる電子部品の場合には、耐電圧低下等の問題を引き起こすことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１００９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明の目的は、上述したような高温の溶融はんだによる絶縁部での溶融や割れの問題を引き起こしにくくした、電子部品を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、導電性金属からなる外部端子部材と、外部端子部材の所定の面側を外部に対する露出部としながら、当該外部端子部材に接する絶縁部と、を備え、外部端子部材の露出部にはんだが付与されることによって実装される、電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【０００８】
すなわち、この発明に係る電子部品では、外部端子部材の露出部は、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地めっき膜と、下地めっき膜の上に形成される金もしくは錫またはこれら金属の少なくとも一方を含む合金からなる外層めっき膜と、によって与えられる。そして、外層めっき膜は、その厚みの比較的薄い領域がその厚みの比較的厚い領域を取り囲むように形成されていること、言い換えると、外層めっき膜は、その周縁部において厚みが比較的薄く、その中央部において厚みが比較的厚いことを特徴としている。
【０００９】
なお、この発明を規定するため、「外層めっき膜は、その周縁部において厚みが比較的薄く、その中央部において厚みが比較的厚い」という表現を用いなかったのは、周縁部と中央部との境界を明確に決定できないため、どこが周縁部で、どこが中央部かが不明瞭であるためである。そこで、この発明を規定するため、上述したように、「外層めっき膜は、その厚みの比較的薄い領域がその厚みの比較的厚い領域を取り囲むように形成されている」という表現を用いたのである。
【００１０】
外層めっき膜は、はんだ濡れ性を良好なものとするため、金もしくは錫またはこれら金属の少なくとも一方を含む合金から構成されるが、上記薄い領域においては、はんだ濡れ性の良好な金属自体の量が少なく、また、下地めっき膜を構成するニッケルまたはニッケル合金が酸化されやすい。その結果、外部端子部材の露出部における上記薄い領域を位置させている周縁部では、はんだ濡れ性が低下する。そのため、はんだの濡れ広がりを抑制することができる。
【００１１】
外層めっき膜は、上記薄い領域において、亀裂を有することが好ましい。この外層めっき膜における亀裂の存在は、下地めっき膜を構成するニッケルまたはニッケル合金の酸化を促進する。そのため、外部端子部材の露出部の周縁部でのはんだ濡れ性をより確実に低下させることができる。
【００１２】
外層めっき膜の厚み方向に測定した外部端子部材の厚みは、中央部に比べて、周縁部の方が小さいことが好ましい。この構成により、外部端子部材と絶縁部との接合部の界面距離を長くすることができ、上記接合部における水分透過性を低くすることができる。
【００１３】
この発明に係る電子部品は、さらに、外部端子部材に電気的に接続される素子本体と、素子本体を収容するケースと、を備え、上記絶縁部がケースの少なくとも一部を構成することが好ましい。
【００１４】
この発明は、特に、有機系電解液を使用する電気二重層コンデンサにおいて有利に適用される。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、外部端子部材の露出部における周縁部では、はんだ濡れ性低くし、そのため、はんだの濡れ広がりを抑制することができるので、溶融した高温のはんだが絶縁部に接触し、絶縁部の一部を溶融させたり、絶縁部に割れを生じさせたりするといった不具合を引き起こしにくくすることができる。
【００１６】
この発明に係る電子部品が、さらに、外部端子部材に電気的に接続される素子本体と、素子本体を収容するケースと、を備え、上記絶縁部がケースの少なくとも一部を構成する場合、この発明によれば、ケース内への水分の浸入をより生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の一実施形態による電子部品としての電気二重層コンデンサ１１を示す断面図である。
【図２】図１に示した電気二重層コンデンサ１１に備えるケース１４の本体部２１を単独で示す断面図である。
【図３】図１に示した外部端子部材２３の好ましい製造方法を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は図３（２）に示した外部端子部材２３の下面を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分Ｂを拡大して示す図である。
【図５】背景技術の問題点を説明するためのもので、外部端子部材１が絶縁部としてのケース２に埋め込まれた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明に係る電子部品は、導電性金属からなる外部端子部材と、外部端子部材の所定の面側を外部に対する露出部としながら、当該外部端子部材に接する絶縁部と、を備えるという構成を有している。たとえば、図１に示した電気二重層コンデンサ１１が、上記のような構成を有している。
【００１９】
電気二重層コンデンサ１１は、素子本体としてのコンデンサ素子１２と、コンデンサ素子１２を収容するための密閉空間１３を規定するケース１４と、密閉空間１３に装填される電解液（図示されない。）と、を備えている。
【００２０】
コンデンサ素子１２は、活物質１５と、活物質１５を挟んで対向する第１集電体１６および第２集電体１７と、活物質１５を第１集電体１６側と第２集電体１７側とに分けるセパレータ１８と、を備える。第１集電体１６および第２集電体１７の各々の端部は、コンデンサ素子１２の両端部に位置し、それぞれ、第１および第２の素子端子１９および２０を構成する。
【００２１】
活物質１５は、たとえば活性炭を含む。第１集電体１６および第２集電体１７は、たとえばアルミニウム箔から構成され、いずれか一方が正極側となり、いずれか他方が負極側となる。セパレータ１８は、電解液の通過を許容する多孔質材料からなり、多孔質材料として、たとえばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリプロピレンもしくはポリエチレンのような樹脂または紙が用いられる。密閉空間１３に装填される電解液は、活物質１５およびセパレータ１８中に浸透している。電解液としては、水系電解液、有機系電解液またはイオン液体が用いられる。
【００２２】
ケース１４は、本体部２１と蓋部２２とを備える。図２において、本体部２１が単独で図示されている。
【００２３】
本体部２１は、前述した第１および第２の素子端子１９および２０にそれぞれ電気的に接続されるものであり、かつ本体部２４を厚み方向に貫通するように延びる、第１および第２の外部端子部材２３および２４を備える。本体部２１は、また、第１および第２の外部端子部材２３および２４に接する電気絶縁性の樹脂からなる絶縁部２５を備える。この実施形態では、絶縁部２５は、第１および第２の外部端子部材２３および２４を埋め込んだ状態でこれらを保持している。本体部２１は、さらに、その周囲部分を形成するとともに、その中央部分で絶縁部２５と層状に重なる金属板２６を備える。
【００２４】
絶縁部２５は、第１および第２の外部端子部材２３および２４を互いに電気的に絶縁するとともに、第１および第２の外部端子部材２３および２４と金属板２６との間を電気的に絶縁する。
【００２５】
外部端子部材２３および２４ならびに金属板２６は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような導電性金属から構成される。外部端子部材２３および２４は、それぞれ、外部に対する露出部２７および２８と、絶縁部２５中に位置しかつ内部側に露出する基部２９および３０とを有する。後述する外層めっき膜３３の厚み方向に測定した外部端子部材２３および２４の厚みは、中央部に比べて、周縁部の方が小さく、図１および図２において、逆Ｔ字状をなしている。
【００２６】
なお、外部端子部材２３および２４の外部に対する露出部２７および２８には、めっきが施されるが、その詳細については、図３および図４を参照して後述する。
【００２７】
絶縁部２５は、たとえば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂、またはアクリル樹脂等から構成される。
【００２８】
ケース１４の蓋部２２は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、図示しないが、電解液をケース１４内に注入するための注液口を形成している。注液口は、電解液の注入後に閉じられる。
【００２９】
電気二重層コンデンサ１１は、外部端子部材２３および２４の露出部２７および２８にはんだが付与されることによって実装される。
【００３０】
この発明の特徴となる構成が外部端子部材２３および２４に与えられている。以下に、図３を参照して、外部端子部材２３および２４の製造方法を説明することにより、外部端子部材２３および２４の構成を明らかにする。外部端子部材２３と外部端子部材２４とは、実質的に同じ形態であり、同じ製造方法によって製造されるので、ここでは、第１の外部端子部材２３の製造方法について説明する。
【００３１】
図３（１）に示すように、導電性金属からなる板材３１が用意される。板材３１の一方主面上には、ニッケルまたはニッケル合金からなる下地めっき膜３２が形成され、さらにその上に、金もしくは錫またはこれら金属の少なくとも一方を含む合金からなる外層めっき膜３３が形成される。ここで、一実施例では、厚さ０．５ｍｍのアルミニウムからなる板材３１が用意され、ニッケルからなる下地めっき膜３２が０．６６μｍの厚さで形成され、その上に、金からなる外層めっき膜３３が０．０３〜０．１０μｍの厚さで形成される。あるいは、金に代えて、錫からなる外層めっき膜３３が３．４２μｍの厚さで形成される。
【００３２】
その後、この板材３１に対して、順送プレス加工が施されることによって、所望の外部端子部材２３が得られる。図３（２）には、順送プレス加工に含まれる一工程を実施した後の外部端子部材２３が図示されている。
【００３３】
図３（２）において想像線で示すプレス金型としての上型３４および下型３５の間に板材３１が送られ、上型３４および下型３５の互いの近接によって板材３１がプレス成形される。これによって、板材３１と一部つながった状態で、外部端子部材２３が有する、露出部２７の断面積が基部２９の断面積より大きい逆Ｔ字の形状が得られる。
【００３４】
上述のプレス成形時において、板材３１は、外部端子部材２３となるべき部分の周縁部において厚さが減じられる。そのため、下地めっき膜３２および外層めっき膜３３においても、特に外層めっき膜３３においても、その周縁部の厚さが減じられる。その結果、外層めっき膜３３には、厚みの比較的薄い領域３６が厚みの比較的厚い領域３７を取り囲む状態が実現される。
【００３５】
次に、外部端子部材２３に対して、好ましくは、以下のような表面処理が施される。
【００３６】
まず、アンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）および水溶性アミン系化合物から選ばれる少なくとも１種を含む水溶液が用意され、この水溶液に、外部端子部材２３を形成した板材３１が浸漬される。そして、板材３１が水溶液から取り出された後、水洗され、乾燥される。このような処理によって、外部端子部材２３の表面には、径２０ｎｍ〜６０ｎｍの微細な凹部が形成される。この微細な凹部の存在は、アンカー効果によって、外部端子部材２３と絶縁部２５との間での接合強度を高めることに寄与する。
【００３７】
次に、打抜き工程が実施され、外部端子部材２３が板材３１から完全に分離される。
【００３８】
図４には、外部端子部材２３の下面、すなわち、露出部２７側の面が示されている。特に、図４（Ａ）の部分Ｂを拡大して示す図４（Ｂ）からわかるように、外層めっき膜３３は、薄い領域３６において、黒塗りによって図示した、多数の微細な亀裂３８を有していることが好ましい。このような亀裂３８は、前述した上型３４および下型３５によるプレス成形工程において形成されるものと推測される。亀裂３８の存在は、下地めっき膜３２を構成するニッケルまたはニッケル合金の酸化を促進する。そのため、外部端子部材２３の露出部２７の周縁部でのはんだ濡れ性をより確実に低下させることができる。
【００３９】
以上、図３および図４に図示した第１の外部端子部材２３について説明したが、第２の外部端子部材２４についても同様である。
【００４０】
次に、上述のようにして得られた第１および第２の外部端子部材２３および２４を用いて実施される電気二重層コンデンサ１１の製造方法について説明する。
【００４１】
コンデンサ素子１２、ならびにケース１４を構成する本体部２１および蓋部２２が用意される。
【００４２】
上述した本体部２１を製造するにあたっては、上述のようにして得られた第１および第２の外部端子部材２３および２４が用意されるとともに、金属板２６が用意される。
【００４３】
次に、外部端子部材２３および２４ならびに金属板２６が、図示しない射出成形用金型内にインサートされた状態で、絶縁部２５が射出成形される。
【００４４】
次に、本体部２１上にコンデンサ素子１２が配置される。
【００４５】
次に、コンデンサ素子１２の第１および第２素子端子１９および２０が、それぞれ、本体部２１側の第１および第２の外部端子部材２３および２４に、たとえば超音波溶接によって接続される。
【００４６】
次に、蓋部２２が本体部２１にかぶせられ、蓋部２２の側壁部の端縁部と本体部２１の金属板２６によって与えられる周縁部とが、たとえばレーザー溶接によって接合される。
【００４７】
次に、蓋部２２に設けられた注液口から電解液が注入され、ケース１４内に電解液が装填される。次に、減圧含浸処理後、注液口が閉じられることによって、ケース１４が封止される。
【００４８】
以上のようにして、電気二重層コンデンサ１１が完成される。
【００４９】
この発明が、上述したような電気二重層コンデンサ１１に適用される場合であって、この電気二重層コンデンサ１１がたとえば有機系電解液を使用するものであるときには、この発明による水分の浸入を抑制できるという効果は特に有効に働く。なぜなら、有機系電解液を使用する電気二重層コンデンサの場合、外部からの水分の浸入は耐電圧の低下をもたらすので、水分の浸入は厳しく禁じられなければならないからである。
【００５０】
以上、この発明を電気二重層コンデンサに関連して説明したが、この発明は、電気二重層コンデンサに限らず、導電性金属からなる外部端子部材と、外部端子部材の所定の面側を外部に対する露出部としながら、当該外部端子部材を埋め込んだ状態で保持する絶縁部と、を備え、外部端子部材の露出部にはんだが付与されることによって実装される、電子部品であれば、どのような電子部品に対しても適用することができる。
【００５１】
したがって、絶縁部は、電子部品において、ケースの少なくとも一部を構成するものではなく、たとえば、中実の板状体を構成するものであってもよい。
【００５２】
次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。
【００５３】
１．試料の作製
［実施例］  板材として、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を用意し、その一方主面にジンケート処理を施した後、下地めっき膜として、厚さ０．６６μｍの無光沢ニッケルめっき膜を形成し、その上に、外層めっき膜として、厚さ０．１５μｍの金めっき膜を形成した。その後、図３を参照して説明したプレス成形等を実施することにより、実施例に係る外部端子部材を得た。
【００５４】
［比較例］  板材として、実施例の場合と同様、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム板を用意し、次いで、図３を参照して説明したのと同様のプレス成形等を実施することにより、実施例に係る外部端子部材と同様の形状を有するめっき前の外部端子部材を得た。次に、外部端子部材の、めっき膜を形成しない面にマスキングを施した上で、外部端子部材の露出部となるべき面に、下地めっき膜として、厚さ０．６６μｍの無光沢ニッケルめっき膜を形成し、その上に、外層めっき膜として、厚さ０．１５μｍの金めっき膜を形成した。その後、マスキングを除去し、比較例に係る外部端子部材を得た。
【００５５】
２．めっき膜の厚み測定
上記の実施例および比較例の各々に係る外部端子部材における金めっき膜について、Ｘ線分析顕微鏡によりチャートを測定し、検出された元素ピークから膜厚を算出した。膜厚は、図４（Ａ）のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆに相当する箇所について、それぞれ算出した。その結果が表１に示されている。
【００５６】
【表１】
2014086563.tif 000003
【００５７】
表１から、比較例では、膜厚について図４（Ａ）のａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ間で有意差が認められなかったが、実施例では、a、ｂの膜厚に比べて、a、ｂを囲むｃ、ｄ、ｅ、ｆの膜厚が半分以下と薄くなっていた。
周縁部の膜厚が中央部の膜厚に比べて半分以下と薄くなっていた。
【００５８】
３．はんだの広がり性試験
平面寸法が１０２ｍｍ×１０２ｍｍで、厚みが０．６３５ｍｍのアルミナからなるリフロー用基板を用意し、実施例および比較例の各々に係る外部端子部材を、各々の露出部を上方に向けた状態で、リフロー用基板上に耐熱性両面粘着テープを用いて固定した。
【００５９】
他方、ロジンとイソプロピルアルコールとを重量比で１５：７５の割合で含むフラックスを用意した。次いで、上述した実施例および比較例の各々に係る外部端子部材の露出部に、このフラックスをマイクロピペッターで供給した。各試料ごとのフラックス量は１０マイクロリットルとした。
【００６０】
次に、Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ組成であって、径が１．０ｍｍのはんだボールを実施例および比較例の各々に係る外部端子部材の露出部に乗せ、リフロー工程を実施した。リフロー工程では、大気中において、予熱を温度１５０〜１８０℃で７３秒間実施した後、本加熱を温度２２０℃以上であって、ピーク温度を２３７．７℃とし、５３秒間実施した。
【００６１】
その後、各試料をイソプロピルアルコールで洗浄し、観察・測定することにより、はんだ広がり面積を求めた。その結果が表２に示されている。表２において、「実施例」および「比較例」の各々について「Ｎｏ．１」と「Ｎｏ．２」とがあるのは、「実施例」および「比較例」の各々について、２個の試料を評価したためである。
【００６２】
【表２】
2014086563.tif 000004
【００６３】
表２から、実施例は、比較例に比べて、はんだ広がり面積が小さく、外部端子部材の露出部の周縁部でのはんだ濡れ性が低くなっていることがわかる。なお、外部端子部材の露出部の面積は、実施例および比較例とも、２６．４ｍｍ２であった。
【符号の説明】
【００６４】
１１  電気二重層コンデンサ（電子部品）
１２  コンデンサ素子（素子本体）
１４  ケース
１９，２０  素子端子
２１  本体部
２２  蓋部
２３，２４  外部端子部材
２５  絶縁部
２７，２８  露出部
３１  板材
３２  下地めっき膜
３３  外層めっき膜
３４  上型
３５  下型
３６  厚みの比較的薄い領域
３７  厚みの比較的厚い領域
３８  亀裂
【図１】
2014086563.tif 000005
【図２】
2014086563.tif 000006
【図３】
2014086563.tif 000007
【図４】
2014086563.tif 000008
【図５】
2014086563.tif 000009