专利名称：电解电容器用表面安装插座及电解电容器的表面安装方法
技术领域：
本发明涉及可以表面安装大容量电解电容器的电解电容器用表面安装插座，还涉及可以使得支承有电解电容器的电路可以重复使用的电解电容器用表面安装插座。
背景技术：
通常，采用两种方式将电气元件安装到电路基板上，即，通孔插装和表面安装。根据通孔插装，电气元件被焊接固定到电路基板上，并且其引线插入在电路基板上形成的相关通孔中。根据表面安装，通过在电路基板上涂敷焊膏、将电气元件安装到所涂焊膏上、熔化焊膏并冷却熔化的焊膏以将电气元件固定到电路基板上，来将电气元件安装到电路基板上。在这些安装方法中，为了适应对电子设备的多功能性、紧凑性和高密度安装的需要，表面安装要比通孔插装采用的更多。然而，实际上，由于很难通过在表面安装中有利使用的回流处理方式来安装一些例如大容量电解电容器的电路元件，因此同时采用了通孔插装和表面安装方法。更详细地说，支承电气元件的焊膏很难熔化完全，这是因为回流炉中的热量在被传送给焊膏之前就已被大容量电解电容器的大型铝壳不利地吸收。事实上，通过增加回流炉内的温度，焊膏更容易熔化，但这又造成热敏电解电容器和其他电气元件的劣化。JP 11-26327 A公开了一种用于电解电容器的表面安装的座板。该座板使得电解电容器可被直接表面安装到电路基板上，但其同样具有相同的问题，因而不能克服安装中的困难。因此，对于如大容量电解电容器的电气元件选择使用引线元件，这导致目前引线和表面安装元件混合使用从而通孔插装和表面安装均被使用的状况。这进而需要两个不同的步骤来实现表面安装和通孔插装，而这比使用两个步骤中的任一步骤来说都更加昂贵。电解电容器主要与其他电气元件一起用在电源平滑电路中。电解电容器的寿命相对于其他电气元件较短。典型地，其中小容量电解电容器的寿命短于大容量电解电容器的。于是，安装有小容量电容器的电路的寿命由该小容量电容器的寿命决定。进一步地，尽管为了重复利用电路，必须使用新的元件来替换劣化的电解电容器， 但是要通过通孔插装和表面安装方法将安装在基板上的电容器拆除并不容易。JUM 3-68386A公开了另一种用于电解电容器的插座，尽管其并非设计用于表面安装。该插座包括板状基座和盖，导电引脚从基座向下伸出，盖与基座接合以将电解电容器固定到基座上。每个导电引脚被设计为具有供电容器的相关引线装入的插孔以及与引脚同轴延伸的末端部。引脚的末端部被焊接至电路基板的相关部分，从而基座浮动地固定至基板。根据该配置，电解电容器通过简单的插入和抽出就可固定至基板和从基板拆除， 这使得劣化的电容器可以被新的电容器替换并且电路可以重复使用。
然而，如图14所示，电解电容器101具有壳体103以用于容纳多个元件和电解质。 引线104和105从壳体的下端开口穿出。开口由密封橡胶件106闭合。因此，壳体内部的压力将有可能响应于施加到其上的大气温度、电压和纹波电流等而增大。压力增大导致密封橡胶件106膨胀，如图15中虚线所示。由于膨胀的密封橡胶件的底面与插座底接触，将迫使壳体107与基板分开，而这将使电容器101的保持力丧失。保持力的丧失导致抗振性降低，这将进而降低电路性能，包括不期望的电解电容器从基板的掉落从而导致如电路可重复利用的优点消失。由此，本发明允许对大容量电解电容器进行表面安装和更换，并从而保持电路可重复使用的有效性。
发明内容
一种用于电解电容器的表面安装的插座，该电容器具有壳体和从壳体底面伸出的引线，该插座包括用于接收电容器底面的支座，其中支座具有用于将电容器壳体的邻近于引线的一部分可松开地保持的支架，用于将引线电连接至电路基板的连接端子，限定在支座的顶面中用于适应(accommodating)设置于电容器壳体底部的密封橡胶件的变形的凹部，以及限定在支座的底面中用于抽拉连接端子的抽拉通道。根据该配置，电解电容器由支架可松开地保持。另外，支架使得电解电容器的壳体变得稳定并在允许密封橡胶件变形的同时维持电解电容器的保持力。进一步地，支座上的连接端子允许将插座表面安装到电路基板。优选地，支座具有从支座的外周面延伸至凹部的槽。根据该配置，空气响应于密封橡胶件的膨胀和收缩通过连接槽，这确保了膨胀和收缩不受任何限制并从而将支架保持力维持为稳定状态。优选地，槽位于跨接连接端子的平面上，其中引线连接至该连接端子。这使得连接槽穿过电解电容器引线插入的位置，从而当支架保持电解电容器时槽用作引导标记。优选地，支座具有用于与限定在电容器壳体处的相关收缩部接合的接合装置。这使得接合装置能够稳定地保持电解电容器以防止电解电容器由于振动而掉落。优选地，接合装置由接合弹簧构成，其从支架的上部向下伸出并且可以在内侧-外侧方向上弹性变形。这使得接合弹簧被设计为更长，因此，即使对于壳体直径和/或收缩部的大小和形状不同的商用产品而言，在降低施加给电容器的应力的同时，也可牢固地保持电容器。优选地，抽拉通道由设计为容纳各连接端子的槽构成。这使得在表面安装时，各连接端子位于多个方向中的任意一个上，这扩展了根据需要设计电路以获得紧凑的和简单的电路图案的可能性。优选地，每个连接端子具有供引线插入的底孔和设置在底孔内面以用于弹性保持所插入引线的弹簧。这使得弹簧与引线弹性接触以建立可靠的电连接，而这降低了施加给正插入引线的应力。底孔防止电容器泄漏的液体到达例如电路基板的其他部分。用于解决该问题的另一途径为一种用于表面安装电解电容器的方法，包括如下步骤通过回流处理将插座安装到电路基板上；以及通过支架保持电解电容器。该配置使得只有表面安装插座被焊接固定到电路基板上，电解电容器随后由插座保持，这允许表面安装在温度较低的回流炉中进行。另外，电解电容器不接触到高温，这就意味着可保护电容器不过热。如上所述，本发明允许对大容量电解电容器进行表面安装。这进而允许仅通过表面安装来安装电气元件。进一步地，由于电解电容器可拆除，因而电路可被容易地重复使用。此外，支座的凹部能够在维持支架稳定保持电容器的同时允许密封橡胶件的变形。这能够防止电容器脱落并在保持电路可靠运行的同时能够重复使用电容器。
图1是示出了用于电解电容器表面安装的安装插座的立面图2是该插座的透视图3是该插座的立面图4A是该插座的顶部平面图4B是该插座的底部平面图5A是沿图4A中线A-A截取的剖面图5B是沿图4A中线B-B截取的剖面图6A是示出了插座与电解电容器间关系的剖面图6B是示出了插座与电解电容器间关系的剖面图7是示出了电解电容器如何插入电解电容器用插座的侧视图8是示出了插座操作状态的视图9A是示出了插座安装过程的视图9B是示出了插座安装过程的视图9C是示出了插座安装过程的视图IOA是示出了电解电容器安装过程的视图IOB是示出了电解电容器安装过程的视图11是示出了插座操作状态的视图12是示出了根据另一实施例电解电容器用表面安装插座底部视图13是示出了根据另一实施例电解电容器用表面安装插座透视图；和
图14是示出了电容器内部结构的局部切口剖面图。
具体实施例方式参考附图，将对本发明的实施例进行描述。图1所示为示出了电解电容器用插座 11的操作状态的剖面图。如图所示，插座11被设计为允许将大容量电解电容器61表面安装到电路基板上。在该实施例中，电解电容器61为通用电容器，其包括壳体62和位于壳体 62底部作为正负端子的两条引线63和64(见图8)。将针对插座的总体构造做出说明。图2为从上方看去的插座透视图。图3为插座的平面图。图4A和4B为分别从其上方和下方看去的插座11的顶部和底部平面图。图5A和 5B为分别沿图4A中线A-A和B-B截取的剖面图。如图所示，插座11包括支座(support) 12， 其用于支承电容器61的壳体62的底面。支座12包括与其一同形成的支架(holder) 13，用于可松开地保持电解电容器61的壳体62的邻近引线63，64的部分以及多个连接端子31， 所述多个连接端子31电连接从电容器61的壳体62延伸至电路基板51的相关部分的所述引线63和64。支座12还包括形成在其顶部的多个凹部14，用于适应密封地装配在电解电容器61的壳体62的各底部开口中的密封橡胶件65的膨胀(见图8)。支座12进一步包括用于抽拉连接端子31的抽拉通道或槽15。特别地，支座12和支架13由合成树脂制成并彼此一体形成。支座12被设计为具有从上部看基本矩形的构造，其允许两个电解电容器61并列排放在支座12上，并且其引线 63和64向下。支架13从支座12顶面的周围部分向上延伸。尽管支架13可以是能够基本围绕电解电容器61的壳体62整个部分的空心圆柱体，但是，如图2和4所示，在本实施例中其也可以被设计为具有多个切口 16。例如，支架 13具有在其纵向上位于支座12中间部分的内侧支架部分13a以及位于支座12四角的两对外侧支架部分13b。并且，内侧和外侧支架部分13a和1 被排列为分别在内外侧支架部分 13a和1 之间以及外侧支架部分1 之间形成切口 16，这使得由支座12支撑的各电解电容器61外围的三个面部分在相邻保持部分之间露出。每个支架13均被设计为具有用于以适合的保持力保持电解电容器61的壳体62
所需的一定高度。两对外侧支架部分1 中的每一个均具有接合装置，以与在电解电容器61的壳体 62中形成的相关凹部或收缩部6 牢固接合，从而使得支架能够牢固地保持电解电容器61 的壳体62。尽管接合装置可以由一体形成在支架13内周面上的细长突出部构成，但是如图 5B所示，在本实施例中其也可由能够在径向弹性活动的接合弹簧17构成。接合弹簧17形成在外侧支架部分13b的宽度方向上的中部并从其上部向下伸出。接合弹簧17的远端具有与其一体形成并从其向内突出的突出部17a。突出部17a的位置和大小可以与电解电容器61壳体62的相关收缩部6 接合。确定突出部的高度和形状以及电解电容器61的引线63和64的长度，以使得当电解电容器61如图6A所示未被牢固保持时，接合弹簧17的突出部17a不接合相关的收缩部 62a，但是，当电解电容器61如图6B所示已经被紧固保持时，接合弹簧17的突出部17a开始扣合相关收缩部62a，而这确保了电解电容器61的牢固安装。如此构成的支座12位于支架13下端内侧的周部具有用于支承电解电容器61的壳体62下端的平面部分18 (见图1和6A，6B)。凹部14形成在支承面部分18的内侧以与设置在电解电容器61壳体62底部开口处的最下端的密封橡胶件65相对，从而其能够适应密封橡胶件65的变形。从上方看，凹部 14为圆形，并且其具有合适的深度，该深度由密封橡胶件65的膨胀量决定。凹部14的内侧底面具有两个贯穿的通孔19以用于将连接端子31接收于其中。如图5A所示，每个通孔19被设计为具有较大直径的上部、较小直径的下部、以及位于二者之间的阶梯19a，这使得连接端子31可被压配合并牢固保持在通孔19中。如图4A所示，每对通孔19彼此平行排放并在支座12的纵向上彼此分开。如图4A和5A所示，支座12包括限定于其中并从支座12的外周面延伸至凹部14 内部的连接槽20。连接槽20被构造成具有合适的宽度和深度并沿成对通孔19的中心连接面线性延伸。例如，如图2和4所示，槽20形成在横跨相邻外侧支架部分1 之间的切口 16的支承面部分18上。这种配置确保电解电容器61的引线63和64可通过将电解电容器61安装到支架13中与连接槽20对准，如图7所示。如果通孔19位于另一条线上，则连接槽可相应地在该条线上延伸。进一步地，如图8所示，支座12的底面限定出与电路基板51相接触的接触面21。 接触面21具有一对固定夹22，其相对于支座12的纵向位于相对的两侧并向下突出。如图 1和2所示，固定夹22，其将被焊接至电路基板51，被设置成从支座12纵向上的相对两端突出ο槽15被形成为使得伸出的连接端子31的下端与固定夹22的下端处于同一高度。 为各连接端子31或通孔19设置槽15。特别地，如图4B所示，一个槽1 沿支座12的纵向延伸，四个槽1 沿支座12的横向延伸。另外，对于沿纵向延伸的槽15a，在固定夹22横向上的各中间部分形成有切口 22a以与纵向槽1 相通。如图5A所示，每个连接端子31，其由导电金属材料制成并具有针状结构，包括底孔形状的插孔32以供引线插入。孔32的内周面具有弹簧33以弹性地保持插入孔32中的引线。特别地，连接端子31具有直径较大的上部34和直径较小的下部35，上下部均容纳在通孔19中。其中限定有插孔32的直径较大的部分34具有与通孔19的阶梯19a接合的凸缘34a以及与位于阶梯19a下方的通孔19的较小直径部分接合的销子(peg) 34b。此外，直径较大的部分34具有与其一体形成的并由片簧33a制成的基本圆柱形状的向下渐尖的弹簧33，这样弹簧33与插入的引线63或64稳定接触以可松开地并且牢固地将其保持。如图3所示，对于连接端子31的小直径部分35而言，当其被装配到相关通孔19 中时，其径直向下伸出支座12的接触面21。接着，所述部分35如图2和4所示那样根据电路基板51的电路图案成一定角度并被容纳在槽15中，并且其向外伸出以供焊接，这使得插座可以表面安装(见图8)。这样构成的插座11通过回流处理被牢固焊接到电路基板51的预定位置以保持电解电容器61。特别地，如图9A所示，焊膏涂敷在电路基板的预定部分，固定夹22和连接端子31 将放置在该预定部分。其次，如图9B所示，插座11被放置在涂在基板上的焊膏41上。最后，焊膏41在回流炉中受热熔化以进行焊接(见图9C)。该焊接工艺同样被用于图1所示的其他电气元件42。从插座11底面伸出的连接端子31的小直径部分35在所需方向上成角度并随后被抽出插座11。例如，如图12所示，正负端子可在同一方向上被抽出，其扩展了设计电路以例如简化电路基板51的电路结构的可能性。这进而带来了高密度的电路设计和制造成本的降低。进一步地，插座11通过焊接而牢固安装到电路基板51，这确保了支座12的接触面 21与电路基板12表面之间的面接触，并因此可结合焊接固定进行稳定抗振的安装。随后，如图IOA所示，电解电容器61的引线63和64与插座11的相关通孔19 (即， 连接端子31的插孔32)同轴对齐。接着，壳体62被插入支架13内。在该操作中，正负引线63和64分别连接至相关的正负连接端子31。连接端子31具有不同的长度(例如，正端子长于负端子)或凹部14底部提供有任意标记这样的修改确保了电容器与插座正确连接而不会混淆正负极性。电容器61的自动安装确保了正负引线被预先精确定位，这样就不需要提供这样的标记。 进一步地，支座12具有如上所述的连接槽20，并且连接槽20可用于正确引导电容器的插入(见图7)。此外，引线63和64的插入不会受到过大的阻力，这是因为插孔32的内壁由弹簧 33制成。如图IOB所示，当电解电容器61被插座11接收时，引线63和64被完全容纳在接触端子31的孔32中，以通过来自设置于插孔32中的弹簧31的偏压力与接触端子31形成稳定的电接触和连接。另外，电容器61的壳体62由接合弹簧17牢固保持。在这种情况下，壳体62最下端的表面与支座12的接收面部分18接触并从而被稳定保持。这确保了抗震性的增强，从而即使在振动环境下也不会有大的应力作用于引线63， 64。另外，在将电容器61的壳体62插入支架13的过程中，支架13的接合弹簧17受到向外的弹性力，随后远端突出部17a与收缩部6 扣合，这在电容器的安装完成时提供了舒适的扣合感觉。这同样确保了电容器的稳定安装而不会对壳体62造成任何过大的应力。进一步地，由于支架13的接合弹簧17向下延伸，其可被设计为具有长于向上延伸时的长度，这确保了弹簧的弹性变形是充足的。因此，市场销售的并且广泛使用的电解电容器61可被牢固保持，即使其壳体62的直径和/或收缩部62a的大小和形状有所不同。此外，当电解电容器61的内部压力由于其操作过程中产生的热而增大并且从而密封橡胶件65由于热膨胀而变形时，如图8所示，该变形由支座的凹部14所适应，以防止可能由变形引起的壳体62升高和确保支架13能够稳定保持电容器。另外，如果电容器发生液体泄漏，则该泄漏的液体由凹部13接收，以防止泄漏的液体流动并与其他元件或部分接触。这同样通过设计为底孔的连接端子31的孔32来防止。此外，连接槽20允许空气在凹部和大气之间流动，这可以防止凹部中的压力由于密封橡胶件65的变形而增大或减小以及可能由其引起的壳体62的向上运动。因此，电容器的保持力被可靠地维持。如图11所示，可以将劣化的电容器61从插座11上拆除并用新的电容器对其进行更换。电路基板上的电路可与新电容器一起使用，这样电路基板51不需与劣化的电容器一起被废弃。如上所述，电容器61可以无关于电容器是否发生变形而被稳定地保持。另外，电容器61的工作可以不受振动影响。此外，电容器所泄漏的液体被禁止流动接触其他元件。 因此，由于更换了新的电容器，电路的重复使用也非常良好。同样地，电解电容器61被安装到已与其他电气元件42 —起安装到电路基板51上的插座11上。这可防止电解电容器61在安装时接触到高温以维持其性能。进一步地，没有电解电容器出现在熔焊(回流式焊接)中。这使得不仅小容量电容器可以进行表面安装，而且大容量电容器也可进行表面安装。由此，尽管传统的电路、特别是包括大容量电容的传统电路同时具有引线元件和表面安装元件并因而需要两种焊接过程，即，熔焊和流焊，但是该焊接过程能够只通过熔焊完成。在符合对电子设备的多功能性、紧凑性和高密度安装的要求的同时，电路的制造也更加简单和经济。尽管在图1示出的实施例中，电气元件安装在基板的一侧，但本发明同样也可用于电气元件安装在基板两侧的双面安装中。同样地，表面安装可以确保容易地并且经济地进行良好的焊接。下文将对其他修改进行描述。在下文的描述中，相同的部件由相同的附图标记进行标示，并且因此将不会对这些部件进行重复描述。图13示出了一种可安装四个电解电容器的插座11。如图所示，支座12和支架13 被适当地配置以接收所需数目的电解电容器。在根据几个实施例的上述配置和结构中，抽拉通道对应抽拉槽15，接合装置对应接合弹簧17，但本发明并不限于此，其也可考虑和采用其他修改方式。例如，抽拉通道可以是能够保持连接端子的小直径部分的空腔并可采取除槽之外的其他配置。此外，可根据需要确定要安装到插座上的电解电容器的大小和数量。进一步地，作为对上述连接端子的替代，也可使用具有片簧并例如能够保持引线的另一结构。
权利要求
1.一种用于电解电容器表面安装的插座，该电容器具有壳体和从壳体底面伸出的引线，该插座包括用于接收电容器的底面的支座，该支座具有 用于将电容器壳体的邻近于引线的一部分可松开地保持的支架， 用于将引线电连接至电路基板的连接端子，限定在支座的顶面中用于适应设置在电容器壳体底部的密封橡胶件的变形的凹部，以及限定在支座的底面中用于抽拉连接端子的抽拉通道。
2.权利要求1的插座，其中支座具有从支座的外周面延伸至凹部的槽。
3.权利要求2的插座，其中槽位于跨接连接端子的平面上，其中引线连接至连接端子。
4.权利要求1-3中任一项的插座，其中支座具有用于与限定在电解电容器壳体中的收缩部接合的接合装置。
5.权利要求4的插座，其中接合装置由接合弹簧构成，其从支架的上部向下伸出并且可以在内外侧方向上弹性变形。
6.权利要求1-5中任一项的插座，其中抽拉通道由设计为容纳各连接端子的槽构成。
7.权利要求1-6中任一项的插座，其中每个连接端子具有供引线插入的底孔和设置在底孔内面以用于弹性保持所插入引线的弹簧。
8.一种用于表面安装电解电容器的方法，包括步骤通过回流处理将权利要求1-7中任一项的插座安装到电路基板上；和通过支架保持电解电容器。
全文摘要
本发明允许大容量电解电容器被表面安装并且被新电容器替换，从而增大与其一起使用的电路的重复使用的有效性。为此，用于电解电容器61的表面安装的插座11，其中电容器具有壳体62和从壳体62底面伸出的引线63，64，包括用于接收电容器底面的支座12。支座12具有用于将电容器61的壳体62的邻近于引线63，64的一部分可松开地保持的支架13；用于将引线63，64电连接至电路基板51的连接端子31；限定在支座12的顶面中用于适应设置于电容器61的壳体62底部的密封橡胶件65的变形的凹部14；以及限定在支座12的底面中用于抽拉连接端子31的槽15。
文档编号H01G9/00GK102598172SQ20118000135
公开日2012年7月18日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年9月30日
发明者佐藤真, 清水良治 申请人:欧姆龙株式会社