DE69936008T2

DE69936008T2 - Keramischer Kondensator

Info

Publication number: DE69936008T2
Application number: DE69936008T
Authority: DE
Inventors: Takaya Honjo-shi Ishigaki; Masatoshi Nikahomachi Yuri-gun Ishikawa; Takeshi Nikahonmachi Yuri-gun Kamiya; Syunji Yotsukaido-shi Itakura; Yuji Nikahomachi Yuri-gun Aiba; Masanori Kisakatamachi Yuri-gun Yamamoto
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-01-07
Filing date: 1999-01-05
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2019-01-06
Also published as: US20010001258A1; EP0929087B1; US6523235B1; EP0929087A2; DE69936008D1; EP0929087A3; TW394963B; US6191933B1; US6310759B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen keramischen Kondensator; genauer bezieht sie sich auf einen keramischen Kondensator, der als Glättungskondensator für eine getaktete Quelle verwendet wird.
2. Diskussion des Stands der Technik
Bis in die heutige Zeit werden die meisten Glättungskondensatoren für getaktete Quellen durch Aluminiumelektrolytkondensatoren ausgebildet. Da jedoch die Forderungen sowohl nach Miniaturisierung als auch verbesserter Zuverlässigkeit am Markt zunehmen, hat auch das Bedürfnis nach einem kompakten keramischen Kondensator zugenommen, der ein hohes Maß an Zuverlässigkeit sicherstellt.
Allgemein gesprochen werden, da eine große Wärmemenge in der Nähe einer Quelle erzeugt wird, Substrate normalerweise aus Aluminium mit großer Wärmeabfuhrkapazität ausgebildet. Da sich jedoch die Temperatur in der Nähe der Quelle stark ändert, wenn die Quelle ein- und ausgeschaltet wird, tritt ein großes Maß an thermischer Spannung an einem keramischen Kondensator auf, der auf dem Aluminiumsubstrat gelagert ist, welches einen großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Diese thermische Spannung verursacht das Auftreten von Rissen an dem keramischen Kondensator, was wiederum Probleme, wie beispielsweise Kurzschlussdefekte und Durchschläge, verursachen kann.
Um Probleme wie Durchschläge zu verhindern, ist es entscheidend, dass thermische Spannung, die an dem keramischen Kondensator auftritt, reduziert wird. Als Mittel zum Reduzieren der thermischen Spannung offenbaren die geprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 46258/1993 , die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr.171911/1992 , die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 259205/1992 und dergleichen eine Struktur, die durch Anlöten einer Metallplatte an eine Endelektrode des keramischen Kondensators und Montieren der Metallplatte auf das Aluminiumsubstrat erreicht wird, um den keramischen Kondensator daran zu hindern, direkt auf das Aluminiumsubstrat aufgelötet zu werden.
Unter normalen Umständen ist es notwendig, die Länge des Schenkelbereichs der Metallplatte, der sich von dem Anschlussbereich, welcher auf das Aluminiumsubstrat aufzulöten ist, zu dem Bereich, wo sie an den keramischen Kondensator anzuschließen ist, so groß wie möglich festzulegen, um sicherzustellen, dass die thermische Spannung, die durch die Expansion und Kontraktion des Aluminiumsubstrats verursacht wird, in ausreichendem Umfang absorbiert wird. Da jedoch Produkte im Stand der Technik eine Struktur annehmen, bei der die Höhe des keramischen Kondensators daran gebunden ist anzusteigen, wenn die Schenkel der Metallplatte verlängert werden, muss die Länge des Schenkels der Metallplatte beschränkt werden, um sicherzustellen, dass sie kleiner als die erlaubte Höhe ist, die auf dem Substrat zulässig ist.
Aus diesem Grund kann die Länge der Schenkel der Metallplatte bei den Produkten des Stands der Technik nicht auf einen großen Wert festgelegt werden, und entsprechend werden Risse nahe den Enden des keramischen Kondensators auftreten, falls der keramische Kondensator kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung betrieben wird, wo sich die Temperatur drastisch (–55°C auf 120°C) ändert, was ein hohes Durchschlagrisiko darstellt. Dies beeinträchtigt ernsthaft die Zuverlässigkeit des keramischen Kondensators und ist ein Hindernis für die breitere Verwendung von keramischen Kondensatoren.
Zusätzlich besteht die Metallplatte im Stand der Technik aus Phosphorbronze, Silber, Kupfer, rostfreiem Stahl, Aluminium, Neusilber und dergleichen. Diese Metalle haben jedoch sämtlich einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizient, der deutlich höher als der mittlere Ausdehnungskoeffizient des keramischen dielektrischen Materials ist, das den keramischen Kondensator ausbildet. So wird, falls irgendeines dieser Materialien verwendet wird, um eine Komponente zur Montage in der Nähe einer Quelle auszubilden, wo sich die Temperatur stark ändert, aufgrund des Unterschieds zwischen dem mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Kondensatorelements und dem mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten der Metallplatte ein großes Maß an Spannung insbesondere auf den Bereich ausgeübt, wo die Metallplatte angeschlossen ist, woraus das Auftreten von Rissen nahe den Enden des keramischen Kondensators resultiert, was zu Problemen führen kann, wie beispielsweise Kontinuitätsdefekte, Durchschlag und dergleichen.
Weiterhin sind keramische Kondensatoren, die durch Laminieren einer Mehrzahl von laminierten keramischen Kondensatorelementen, Löten von Metallplattenanschlüssen auf Anschlusselektroden der einzelnen laminierten keramischen Kondensatorelemente und elektrisches Parallelschalten der Mehrzahl von laminierten keramischen Kondensatorelementen eine große Kapazität erreichen, vorgeschlagen worden (z. B. ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr.188810/1992 , ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 17679/1996 ).
Normalerweise wird Lötpaste, die Lötmittelteilchen, Harz vom Kolophoniumtyp, einen Auslöser und dergleichen enthält, verwendet, um Metallplattenanschlüsse an die Anschlusselektroden der laminierten keramischen Kondensatorelemente anzulöten und daran zu sichern. Der Aktivator besteht aus einer Halogenverbindung, die Chlor und dergleichen enthält. Die Partikelgröße der Lötmittelteilchen wird auf ungefähr 1 μm bis 50 μm festgelegt. Der Gehalt des Harzes vom Kolophoniumtyp wird innerhalb des Bereichs von 50 Gew.-% bis 55 Gew.-% festgelegt. Der Gehalt des Aktivators, der aus einer Halogenverbindung besteht, die Chlor und dergleichen enthält, wird auf ungefähr 1% festgelegt. Zusätzlich wird der Abstand, der zwischen den einzelnen Kondensatorelementen ausgebildet wird, wenn die laminierten keramischen Kondensatorelemente kombiniert werden, innerhalb eines Bereichs von 10 μm bis 20 μm gehalten.
Wenn jedoch die Metallplattenanschlüsse auf die einzelnen Anschlusselektroden des laminierten keramischen Kondensatorelements aufgelötet werden, treten die Lötmittelteilchen und das Flussmittel, die in der Lötpaste enthalten sind, in die Spalte zwischen den laminierten keramischen Kondensatorelementen ein, so dass aufgrund der Lötmittelkugeln und des Flussmittels ein Aufbau auftritt, der Probleme verursacht, wie beispielsweise Kurzschlussdefekte zwischen den Anschlüssen und verschlechterte Isolierung.
Die US 5 041 696 stellt einen keramischen Kondensator bereit, der mindestens ein keramisches Kondensatorelement mit Anschlusselektroden an zwei einander gegenüberliegenden Seitenenden aufweist. Weiterhin wird mindestens ein Paar von Metallplattenanschlüssen, die jeweils an eine der Anschlusselektroden angeschlossen sind, an dem vorderen Ende davon bereitgestellt. Die Metallplattenanschlüsse sind jeweils mit einem gefalteten Bereich in einem Mittelbereich derselben und einem Anschlussbereich zum Anschließen an die Außenseite der Rückseite des gefalteten Bereichs versehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen keramischen Kondensator bereitzustellen, bei dem das Auftreten von Rissen, Schäden und dergleichen an dem keramischen Kondensatorelement mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit verhindert werden kann.
Es ist ein weiteres Zeil der vorliegenden Erfindung, einen keramischen Kondensator bereitzustellen, bei dem die thermische Spannung und die mechanische Spannung, die an dem keramischen Kondensatorelement auftreten, reduziert werden können.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen keramischen Kondensator bereitzustellen, bei dem die Länge des Metallplattenanschlusses, der sich von dem Anschlussbereich, welcher zu dem Substrat hin angeordnet ist, zu dem keramischen Kondensatorelement hin erstreckt, vergrößert ist, ohne seine Höhe zu erhöhen.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen keramischen Kondensator bereitzustellen, bei dem das Auftreten von Rissen, Schäden und dergleichen an dem keramischen Kondensatorelement mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit innerhalb des Temperaturbereichs von –55°C bis 125°C verhindert werden kann.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen keramischen Kondensator bereitzustellen, der eine Verbesserung bei der Zuverlässigkeit erzielt, indem Lötmittelteilchen und Lötschlussmittel daran gehindert werden, in Spalte zwischen den keramischen Kondensatorelementen einzutreten.
Um die oben beschriebenen Ziele zu erreichen, offenbart die vorliegende Erfindung eine Struktur von Metallplattenanschlüssen, das Material, das ausgewählt werden sollte, um die Metallplattenanschlüsse auszubilden, die Korrelation zwischen dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der keramischen Kondensatorelemente und dem linearen Ausdehnungskoeffizienten der Metallplattenanschlüsse und die Löterfordernisse, die erfüllt werden müssen, wenn die keramischen Kondensatorelemente und die Metallplattenanschlüsse verlötet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt einen keramischen Kondensator mit einer Struktur nach Patentanspruch 1 bereit.
Bezüglich der Struktur der Metallplattenanschlüsse umfasst der keramische Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens ein keramisches Kondensatorelement und min destens ein Paar von Metallplattenanschlüssen. Anschlusselektroden werden an den zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Endflächen des keramischen Kondensatorelements bereitgestellt.
Die Metallplattenanschlüsse sind jeweils an einem Ende an eine der Anschlusselektroden angeschlossen und jeweils mit einem gefalteten Bereich in der Mitte versehen, wobei ein Anschlussbereich an einen externen Leiter, wie beispielsweise ein Substrat, das zu dem anderen Ende des gefalteten Bereichs hin vorgesehen ist, anzuschließen ist.
Bei den Metallplattenanschlüssen, die wie oben beschrieben strukturiert sind, vergrößern die gefalteten Bereiche die Längen, die sich von den Anschlussbereichen zu den Enden erstrecken, welche an die Anschlusselektroden des keramischen Kondensatorelements angeschlossen sind. Zusätzlich erzielen die gefalteten Bereiche einen federartigen Effekt. Dies stellt sicher, dass die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit absorbiert werden, um die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an dem keramischen Kondensatorelement auftreten, zu reduzieren, so dass verhindert werden kann, dass Risse an dem keramischen Kondensatorelement auftreten. Dementsprechend kann selbst dann, wenn der keramische Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung als Glättungskondensator für eine getaktete Quelle verwendet wird, der oft auf einem Aluminiumsubstrat montiert wird, verhindert werden, dass Risse auftreten, so dass das Durchschlagrisiko beseitigt werden kann.
Zusätzlich werden die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats durch Bereitstellen des gefalteten Bereichs an den Metallplattenschlüssen absorbiert, um das Auftreten von mechanischer Spannung und thermischer Spannung an dem keramischen Kondensatorelement zu verhindern, und ein Anstieg bei der Höhe wird verhindert. So kann die Länge des Metallplattenanschlusses, der sich von dem dem Substrat zugewandten Anschlussbereich zu den Montagebereichen des keramischen Kondensators hin erstreckt, ohne Vergrößern seiner Höhe vergrößert werden, um die absorbierenden Effekte bezüglich Durchbiegung und thermischer Ausdehnung des Substrats zu verbessern, so dass die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an dem keramischen Kondensatorelement auftreten, reduziert werden können.
Die Metallplattenanschlüsse sind jeweils aus einem Metallmaterial ausgebildet, dass über den Bereich von –55°C bis 125°C einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten α von 13 × 10^–6 oder weniger aufweist. Es ist gelernt worden, dass durch Ausbilden der Metallplattenanschlüsse aus einem Metallmaterial, dass solch einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten α erreicht, keine Risse auftreten und das Durchschlagrisiko beseitigt ist, selbst wenn es kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung verwendet wird, wo sich die Temperatur drastisch über den Bereich von –55°C bis 125°C ändert. Dementsprechend wird, selbst dann, wenn der keramische Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung als Glättungskondensator in einer getakteten Quelle, die häufig ein- und ausgeschaltet wird, verwendet wird und eine Temperaturschwankung im Bereich von –55°C bis 125°C erfahren mag, ein ausreichendes Maß an Zuverlässigkeit sichergestellt. So wie hierauf bei der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, bezieht sich der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient α auf den mittleren Wert von linearen Ausdehnungskoeffizienten, die bei mehreren unterschiedlichen Temperaturen gemessen werden.
Vorzugsweise wird bezüglich der linearen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Kondensatorelement und der Metallplattenanschlüsse α₁ < α₂ erfüllt, wobei α₁ den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Kondensatorelements über einen Bereich von 25°C bis –55°C und α₂ den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Kondensatorelements über einen Bereich von 25°C bis 125°C wiedergibt, und der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient β der Metallplattenanschlüsse erfüllt β < 1,3 α₂ und β > 0,7 α₁ über den Bereich von –55°C bis 125°C.
Es ist bestätigt worden, dass dann, wenn die linearen Ausdehnungskoeffizienten α₁, α₂ und β die oben dargelegten Erfordernisse erfüllen, das Auftreten von Rissen und Schäden und dergleichen an dem keramischen Kondensatorelement mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit über den Temperaturbereich von –55°C bis 125°C verhindert werden kann.
Wenn der Hauptbestandteil des Dielektrikums Bariumtitanat ist, erfüllen die linearen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Dielektrikums α₁ ≤ 7 × 10^–6 und α₂ ≥ 6 × 10^–6. Wenn der Hauptbestandteil des keramischen Dielektrikums komplexes Perovskit vom Bleityp ist, sind α₁ ≤ 2 × 10^–6 und α₂ ≥ 3 × 10^–6 erfüllt.
Dementsprechend muss der lineare Ausdehnungskoeffizient β der Metallplattenanschlüsse unter Berücksichtigung der unterschiedlichen linearen Ausdehnungskoeffizienten α₁ und α₂, die sich ergeben, wenn der Hauptbestandteil des Dielektrikums Bariumtitanat ist und wenn er komplexes Perovskit vom Bleityp ist, festgelegt werden, so dass die zuvor beschriebenen Anforderungen in beiden Fällen erfüllt werden.
Die Lötanforderungen zum Verlöten des keramischen Kondensatorelements und der Metallplattenanschlüsse werden eingehalten, wenn ein kombinierter keramischer Kondensator, der durch Kombinieren mehrerer keramischer Kondensatorelemente ausgebildet wird, hergestellt wird. Die mehreren keramischen Kondensatorelemente werden jeweils laminiert, während ein Abstand von 20 μm oder kleiner eingehalten wird, wobei ihre Anschlusselektroden an die Metallplattenanschlüsse angelötet werden. Eine Lötpaste, die Lötmittelteilchen enthält, von denen 90% oder mehr eine Teilchengröße von 35 μm bis 55 μm erreichen, wird bei dem Lötprozess verwendet. Bei dem keramischen Kondensator, der auf diese Weise erhalten wird, treten keine Lötmittelteilchen und kein Flussmittel in die Spalte zwischen den keramischen Kondensatorelementen ein. Dies trägt zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit bei.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Ziele, strukturelle Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, die lediglich zum Illustrieren von Beispielen bereitgestellt werden, wobei:
1 eine Frontalansicht des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Frontalschnittansicht des keramischen Kondensators in 1 ist;
3 eine teilweise geschnittene Ansicht ist, die den in den 1 und 2 illustrierten keramischen Kondensator montiert auf einer Leiterkarte zeigt;
4 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel der Metallplattenanschlüsse illustriert, welche bei dem keramischen Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können;
5 eine Frontalansicht ist, die eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
6 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
7 eine perspektivische Ansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
8 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des in 7 illustrierten keramischen Kondensators illustriert;
9 eine perspektivische Ansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
10 eine Frontalansicht des keramischen Kondensators in 9 ist;
11 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
12 eine perspektivische Ansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
13 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
14 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
15 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
16 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
17 eine frontale Querschnittsansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
18 eine frontale Querschnittsansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
19 eine perspektivische Ansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
20 eine Unteransicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
21 eine teilweise geschnittene Ansicht ist, die ein Beispiel des montierten keramischen Kondensators illustriert, der in 20 gezeigt ist;
22 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
23 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
24 eine perspektivische Ansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert;
25 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators illustriert, der in 24 illustriert ist; und
26 eine Frontalansicht ist, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
I. Metallplattenanschlussstruktur
Unter Bezugnahme auf 1 und 2 umfasst der keramische Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung ein keramisches Kondensatorelement 1 und ein Paar von Metallplattenanschlüssen 2 und 3. Das keramische Kondensatorelement 1 ist an zwei seitlichen Endflächen, die einander in der Richtung der Länge L gegenüberliegen, mit Anschlusselektroden 11 und 12 versehen.
Das keramische Kondensatorelement 1 ist mit einer Anzahl von (z. B. 100 Schichten) inneren Elektroden 101 und 102 innerhalb eines Grundkörpers aus einem keramischen Dielektrikum versehen. Die inneren Elektroden 101 sind an einem Ende an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen, wobei die anderen Enden freie Enden ausbilden, und die innere Elektrode 102 sind an einem Ende an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen, wobei die anderen Enden freie Enden ausbilden. Die Materialien zum Ausbilden der Anschlusselektroden 11 und 12, der inneren Elektroden 101 und 102 und des Grundkörpers 100 aus keramischem Dielektrikum, die Verfahren zu ihrer Herstellung und dergleichen entsprechen dem Stand der Technik.
Es ist wünschenswert, dass jede innere Elektrode 101 so ausgebildet ist, dass sie einen Abstand Δ L1 zwischen ihrem freien Ende und der Anschlusselektrode 12 erzeugt. Jede innere Elektrode 102 sollte so ausgebildet sein, dass sie einen Abstand Δ L2 zwischen ihrem freien Ende und der Anschlusselektrode 11 erzeugt. Die Abstände Δ L1 und Δ L2 sind Minimalabstände zwischen dem freien Ende und der Anschlusselektrode 11 und dem freien Ende und der Anschlusselektrode 12. Genauer gesagt ist der Abstand Δ L1 als der Abstand zwischen der Linie S11, die in der Richtung der Dicke des Grundkörpers 100 aus keramischen Dielektrikum von dem vorderen Ende eines hängenden Bereichs 121 der Anschlusselektrode 12, welche auf der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche des Grundkörpers 100 aus keramischem Dielektrikum angeordnet ist, gezogen wird, und der Linie 312 gegeben, die in der Richtung der Dicke des Grundkörpers 100 aus keramischen Dielektrikum von dem vorderen Ende der freien Enden gezogen wird. Der Abstand Δ L2 ist als der Abstand zwischen der Linie S21, die in der Richtung der Dicke des Grundkörpers 100 aus keramischem Dielektrikum von dem vorderen Ende eines hängenden Bereichs 111 der Anschlusselektrode 11, welche auf der vorderen Oberfläche und der hinteren Oberfläche des Grundkörpers 100 aus keramischem Dielektrikum angeordnet ist, gezogen wird, und der Linie 822 gegeben, die in der Richtung der Dicke des Grundkörpers 100 aus keramischem Dielektrikum von dem vorderen Ende der freien Enden gezogen wird.
Während das keramische Kondensatorelement in 2 eine Querkonfiguration annimmt, in der sich die Elektrodenoberflächen der inneren Elektroden 101 und 102 parallel zu der horizontalen Oberfläche erstrecken, kann stattdessen eine longitudinale Konfiguration angenommen werden, die durch Verdrehen des keramischen Kondensatorelements aus seiner Position in 2 um ungefähr 90° erreicht wird, so dass sich die Elektrodenoberflächen der inneren Elektroden 101 und 102 senkrecht zu der horizontalen Oberfläche erstrecken.
Der Metallplattenanschluss 2, von dem ein Ende 21 an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen ist, ist mit einem gefalteten Bereich 22 in dem Mittelbereich und zu dem anderen Ende von dem gefalteten Bereich 22 hin mit einem Anschlussbereich 23 zum Anschließen an der Außenseite versehen. Der Metallplattenanschluss 3, von dem ein Ende 31 an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen ist, ist auch mit einem gefalteten Bereich 32 in seinem Mittelbereich und zu dem anderen Ende von dem gefalteten Bereich 32 hin mit einem Anschlussbereich 33 zum Anschließen an der Außenseite versehen. Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sollten aus einem Material mit einem niedrigen elektrischen Widerstand ausgebildet sein, das herausragende Federeigenschaften zeigt. Typische Beispiele umfassen eine Phosphorbronzeplatte. Während keine besondere Beschränkung hinsichtlich ihrer Plattendicke besteht, wird die Platte typischerweise 0,1 mm dick sein.
Die Enden 21 und 31 der Metallplatten 2 und 3 sind jeweils über Verbindungselemente 4 und 5 an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen.
3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die den keramischen Kondensator in den 1 und 2 montiert auf eine Leiterkarte zeigt. Der keramische Kondensator ist auf eine Leiterkarte 70 montiert, wobei Leiterbahnen 71 und 72 an der Oberfläche der Leiterkarte 70 ausgebildet sind. Der Anschlussbereich 23 des Metallplattenanschlusses 2, der an dem keramischen Kondensator vorgesehen ist, ist mit einem Lötmittel 81 an die Leiterbahn 71 angelötet, während der Anschlussbereich 33 des Metallplattenanschlusses 3 mit einem Lötmittel 32 an die Leiterbahn 72 angelötet ist.
Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3, von denen bei dem keramischen Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens ein Paar vorgesehen ist, sind an ihren Enden 21 und 31 jeweils an die Anschlusselektroden 11 und 12 des keramischen Kondensatorelements 1 angeschlossen und mit den gefalteten Bereichen 22 bzw. 32 in ihren Mittelbereichen und zu dem anderen Ende von den gefalteten Bereichen 22 und 32 hin mit den Anschlussbereichen 23 bzw. 33 zum Anschließen an der Außenseite versehen. Die Länge (Höhe) der wie oben beschrieben strukturierten Metallplattenanschlüsse 2 und 3, die sich von den Anschlussbereichen, die an einen externen Leiter, wie beispielsweise ein Substrat anzuschließen sind, zu den Enden erstreckt, die an die Anschlusselektroden 11 und 12 des keramischen Kondensatorelements 1 angeschlossen sind, ist durch die gefalteten Bereiche 22 und 32, welche in den Mittelbereichen bereitgestellt sind, ausgedehnt.
Während zum Beispiel bei einem Produkt im Stand der Technik ohne die gefalteten Bereiche 22 und 32 die Höhe von den Anschlussbereichen 23 und 33 bis zu den Positionen, an denen die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 durch Verwendung der Verbindungselemente 4 und 5 angeschlossen sind, eine Komponentenhöhe H ist, besteht diese Höhe gemäß der vorliegenden Erfindung aus der Länge des Pfads h bis zu den höchsten Punkten der gefalteten Bereiche 22 und 32, wodurch eine große Verringerung bei der Höhendimension erreicht wird. Die Länge des Pfads h kann kleiner als die Komponentenhöhe H, die bei einem keramischen Kondensator erlaubt ist, dessen Gesamtlänge L ist, festgelegt werden, indem die Position der höchsten Punkte der gefalteten Bereiche 22 und 32 eingestellt wird.
Zusätzlich wird durch die gefalteten Bereiche 22 und 32 ein federartiger Effekt erreicht. Die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung der Leiterkarte 70 werden so durch den Federeffekt absorbiert, der an den gefalteten Bereichen 22 und 32 erreicht wird, um die mechanische Spannung und die thermische Spannung zu reduzieren, die an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftreten. Durch geeignete Auswahl der Struktur und der Form der gefalteten Bereiche 22 und 32 kann der Abstand von den Anschlussbereichen 23 und 33, die an der Leiterkarte 70 montiert sind, zu den Bereichen, in denen die Metallelektroden an die Anschlusselektroden 11 und 12 des keramischen Kondensatorelements 1 montiert sind, verglichen mit dem Stand der Technik um einen Faktor 2 bis 5 vergrößert werden, um das Auftreten von Rissen an dem keramischen Kondensatorelement 1 zu verhindern. So kann selbst dann, wenn der keramische Kondensator als Glättungskondensator für eine getaktete Quelle verwendet wird, die häufig auf der Aluminiumleiterkarte 70 montiert ist, das Auftreten von Rissen und das Risiko von resultierendem Durchschlag vermieden werden.
Weiterhin absorbieren die gefalteten Bereiche 22 und 32, die an den Metallplattenanschlüssen 2 und 3 vorgesehen werden, die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung der Leiterplatte 70 und verhindern eine Vergrößerung der Höhe. In dem Fall der Ausführungsform kann die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, kleiner als die Komponentenhöhe H des keramischen Kondensators mit der vollen Länge L, festgelegt werden, indem die Positionen der höchsten Punkte der gefalteten Bereiche 22 und 32 eingestellt werden. Als Resultat kann die Länge h des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33, welche zu der Leiterkarte 70 hin angeordnet sind, zu den Montagebereichen des keramischen Kondensatorelements hin erstreckt, für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößert werden, ohne die Komponentenhöhe H zu vergrößern, um eine Verbesserung bei der Absorption der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung der Leiterkarte 70 durch die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 zu erreichen, was umgekehrt die mechanische Spannung und die thermische Spannung reduziert, die an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftreten.
Die höchsten Punkte der gefalteten Bereiche 22 und 32 sind auf Positionen festgelegt, die niedriger als die höchsten Punkte des keramischen Kondensatorelements 1 sind. Konkret ist h < H erfüllt. Diese Struktur macht es möglich, die Komponentenhöhe H auf einem kleinen Wert zu halten.
Die Verbindungselemente 4 und 5 zum Verbinden der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 mit den Anschlusselektroden 11 bzw. 12 können aus einem leitfähigen Klebstoff, der Harz enthält, oder aus Lötmittel ausgebildet sein. Bei der verbindenden Struktur, wobei die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 über die Verbindungselemente 4 und 5, die aus einem leitfähigem Klebstoff, welcher Harz enthält, ausgebildet sind, an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen sind, wird kaum irgendein thermischer Schock vermittelt und entsprechend besteht kein Risiko von Rissen, die an dem keramischen Kondensatorelement vor der Verwendung auftreten. Dies trägt zu einer Verbesserung der Zuverlässigkeit bei.
Es ist wünschenswert, dass der leitfähige Klebstoff Silberpartikel als leitfähigen Bestandteil enthält, da Silberpartikel die Leitfähigkeit verbessern werden. Flache Silberpartikel mit einer Partikelgröße von 3 μm oder größer sind besonders wünschenswert, da Silberpartikel mit solch einer Partikelgröße und Form eine Vergrößerung bei der Menge an Silberpartikeln relativ zu dem Harz ermöglichen, um gute Leitfähigkeit sicherzustellen. Da jedoch, wenn die Partikelgröße der Silberpartikel zu groß wird, ihre Dispersion in dem Harz schlecht wird, so dass die Haftungsfestigkeit absinkt, ist es notwendig, die maximale zu verwendende Partikelgröße der Silberpartikel unter Berücksichtigung der Haftungsfestigkeit festzulegen.
Da der keramische Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung über einen weiten Bereich von Temperaturen von –55°C bis 125°C verwendet wird, sollte das Harz, das den leitfähigen Klebstoff ausbildet, ein duroplastisches Harz mit einer stabilen Temperatur-Widerstandseigenschaft über solch einem Temperaturbereich sein. Konkrete Beispiele solch eines Harzes umfassen duroplastische Harze von Epoxyd-Typ, duroplastische Harze vom Urethan-Typ, thermoplastische Harze von Polyimid-Typ und thermoplastische Harze vom Acryl-Ty.
Die Bindungselemente 4 und 5 zum Verbinden der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 mit den Anschlusselektroden 11 und 12 können anstelle des oben beschriebenen leitfähigen Klebstoffs aus Lötmittel ausgebildet sein. Ein Lötmittel mit einem Schmelzpunkt von 200 °C oder höher und 400 °C oder niedriger ist für diese Anwendung besonders geeignet.
Wenn der keramische Kondensator auf die Leiterplatte 70 gelötet wird, wie in 3 illustriert ist, wird der Lötprozess bei einer Temperatur von ungefähr 200 °C implementiert. Während dieses Lötprozesses dürfen die Bindungselemente 4 und 5, die die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 an die Anschlusselektroden 11 und 12 anschließen, nicht miteinander verschmolzen werden. Somit ist es notwendig, ein Lötmittel zu verwenden, dass ein Schmelzpunkt von 250 °C oder höher aufweist, um die Bindungselemente 4 und 5 auszubilden.
Wenn jedoch ein Lötmittel mit einem Schmelzpunkt von 400 °C oder höher verwendet wird, um die Bindungselemente 4 und 5 auszubilden, wird Hitze, die 400 °C überschreitet, beim Löten der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 an die Anschlusselektroden 11 und 12 auf das keramische Kondensatorelement 1 übertragen, wodurch thermische Risse an dem keramischen Kondensatorelement 1 ausgebildet werden. So muss das Lötmittel einen Schmelzpunkt von 400 °C oder weniger aufweisen.
Wenn Lötmittel verwendet wird, um die Bindungselemente 4 und 5 auszubilden, ist es wünschenswert, dass die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 mit einem Abdeckfilm versehen werden, der bezüglich des Lötmittels eine nichthaftende Eigenschaft aufweist, zumindest an Oberflächen, die den externen Anschlussoberflächen der Anschlussbereiche 23 und 33 gegenüber liegen. Dieser Aspekt wird jetzt unter Bezugnahme auf 4 erläutert.
Bei der Ausführungsform, die in 4 illustriert ist, ist ein Substrat 200 aus einem Plattenmaterial ausgebildet, das aus Phosphorbronze, Eisen-Nickel-Legierung oder dergleichen besteht, und ein Metallfilm 201, der eine gute Verlötung ermöglicht, ist auf der Seite vorgesehen, wo die äußere Anschlussoberfläche, die durch Löten an die Außenseite angeschlossen wird (die äußere Seite), vorliegt, wobei ein Abdeckfilm 202, an dem das Lötmittel nicht haftet oder weniger schnell haftet, an der Innenseite der gegenüberliegenden Seite laminiert ist. Da die Verwendung solcher Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sicherstellt, dass das Lötmittel nicht an den Oberflächen der Anschlussbereiche 23 und 33 wie in 2 illustriert anhaftet, werden die Bereiche zwischen den Anschlussbereichen 23 und 33 und die Anschlussbereiche 23 und 33 nicht mit dem Lötmittel gefüllt. So werden die Federeigenschaften der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 nicht beeinträchtigt.
Der Abdeckfilm 202, an dem das Lötmittel nicht haftet oder weniger schnell haftet, kann über die gesamten Längen der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 laminiert sein, oder er kann einschließlich der Anschlussbereiche 23 und 33 teilweise laminiert sein. Der Abdeckfilm 202 kann aus einem der Folgenden bestehen: einem Metalloxidfilm, Wachs, Harz und Silikonöl. Als Mittel zum Ausbilden des Metalloxidfilms kann ein Verfahren verwendet werden, durch das ein Metallfilm, wie beispielsweise Nickel oder Kupfer, der leicht oxidiert wird, an der Oberfläche des Substrats 200 durch plattieren laminiert wird und in einem natürlichen Zustand belassen wird, um oxidiert zu werden. Der Metallfilm 201 kann als ein plattierter Sn- oder Pb-Sn-Film ausgebildet sein.
Jetzt wird die Erklärung erneut unter Bezugnahme auf die 1 und 2 gegeben. Die Anschlussbereiche 23 und 33 sind in einem Abstand unterhalb des keramischen Kondensatorelements 1 vorgesehen. Diese Struktur verhindert einen Anstieg bei dem Bereich, der durch die Anschlussbereiche 23 und 33 an dem Substrat belegt wird, um einen Kondensator mit einem minimalen Montagebereich zu erreichen.
Bei dem keramischen Kondensator, der in den 1 und 2 illustriert ist, umfasst der gefaltete Bereich 22 des Metallplattenanschlusses 2 einen ersten gebogenen Bereich 221 und einen zweiten gebogenen Bereich 222. Der gefaltete Bereich 22 ist umgebogen, um von der Anschlusselektrode 11 an dem ersten gebogenen Bereich 221 weggefaltet zu sein, während der zweite gebogene Bereich umgebogen ist, um sich in einem Abstand von dem ersten gebogenen Bereich 221 in einer Richtung parallel zu der Endoberfläche zu erstrecken. Der Metallplattenanschluss 2 ist in dem Bereich an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen, der sich von seinem vorderen Ende zu dem ersten gebogenen Bereich 221 erstreckt.
In gleicher Weise umfasst der gefaltete Bereich 32 des Metallplattenanschlusses 3 einen ersten gebogenen Bereich 321 und einen zweiten gebogenen Bereich 322. Der gefaltete Bereich 32 ist umgebogen, um in eine Richtung zu falten, die sich von der Anschlusselektrode 12 an dem ersten gebogenen Bereich 321 entfernt, während der zweite gebogene Bereich 322 umgebogen ist, um sich in einem Abstand zu dem ersten gebogenen Bereich 321 in einer Richtung parallel zu der Endoberfläche zu erstrecken. Der Metallplattenanschluss 3 ist in dem Bereich an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen, der sich von seinem vorderen Ende zu dem ersten gebogenen Bereich 321 erstreckt.
Die oben beschriebene Struktur erreicht einen Federeffekt in den Bereichen, die sich von dem ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 und den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 zu den Anschlussbereichen 23 und 33 erstrecken, so dass die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats durch den Federeffekt absorbiert werden können.
Der Metallplattenanschluss 2 ist mit einem dritten gebogenen Bereich 223 versehen. Der dritte gebogene Bereich 223 teilt den gefalteten Bereich 22 von dem Anschlussbereich 23 ab. Zusätzlich ist der Metallplattenanschluss 3 mit einem dritten gebogenen Bereich 323 versehen. Der dritte gebogene Bereich teilt den gefalteten Bereich 32 von dem Anschlussbereich 33 ab. Als Resultat wird ein Federeffekt in den Bereichen erreicht, die sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den dritten gebogenen Bereichen 223 und 323 erstrecken, so dass die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats durch den Federeffekt absorbiert werden.
Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind in den dritten gebogenen Bereichen 223 bzw. 323 in eine Richtung umgebogen, in der ihre Anschlussbereiche 23 und 33 näher an dem keramischen Kondensatorelement 1 angeordnet sind. Die Anschlussbereiche 23 und 33 der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind unterhalb des keramischen Kondensatorelements 1 in einen Abstand G01 bzw. G02 vorgesehen, um den Montagebereich zu minimieren, indem ein Anstieg bei dem Bereich verhindert wird, der durch die Anschlussbereiche 23 und 33 an dem Substrat belegt wird.
Zusätzlich überlappen die inneren Elektroden 101 und die inneren Elektroden 102 an den Schnittstellen der Metallplattenanschlüsse und des leitfähigen Klebstoffs, wo Risse und Beschädigungen leicht auftreten, und nahe der Bereiche, wo der leitfähige Klebstoff aufgetragen wird, in der Struktur, die den Abstand Δ L1, welcher zwischen den freien Enden der inneren Elektroden 101 und der Anschlusselektrode 12 gebildet ist, und den Abstand Δ L2, welcher zwischen den freien Ende der inneren Elektroden 102 und der Anschlusselektrode 11 gebildet ist, erreicht, einander nicht. Somit sind die Risiken von durch Risse verursachten Kurzschlüssen und von aus Kurzschlüssen resultierenden Durchschlägen drastisch reduziert.
Während die ersten gebogenen Bereiche 221 und 321 und die zweiten gebogenen Bereiche 222 und 322 in den 1 und 2 unter einem Winkel von ungefähr 90° umgebogen sind, können sie unter anderen Winkeln als 90° umgebogen sein. Weiterhin können die ersten gebogenen Bereiche 22 und 321 in die zweiten gebogenen Bereiche 222 stattdessen in einer Form ohne einen scharfen Winkel, zum Beispiel in einer Bogenform, umgebogen sein.
5 ist eine Frontalansicht, die eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit einer wiederholten Erklärung derselben zu vermeiden. Bei dieser Ausführungsform sind die Bindungselemente 4 und 5, die Harz enthalten, teilweise auf den Anschlusselektroden 11 und 12 angeordnet. Bei dieser Struktur wird die Länge des Pfads h, wo der Federeffekt erreicht wird, als ein Wert ausgedrückt, der durch Addieren einer Länge h1 des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den ersten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den Montagebereichen erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Diese Länge h des Pfads ist größer als die Komponentenhöhe H. Dementsprechend kann die Länge h des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu dem Substrat hin zu den Montagebereichen des keramischen Kondensatorselements erstreckt, für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößert werden, ohne die Komponentenhöhe H zu vergrößern, um den Effekt des Absorbierens der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats zu verbessern.
6 ist eine Frontalansicht, die eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit einer wiederholten Erklärung derselben zu vermeiden.
Der Metallplattenanschluss 2 ist mit einem anderen gebogenen Bereich 224 in dem Bereich versehen, der sich von seinem vorderen Ende zu seinem ersten gebogenen Bereich 221 erstreckt, wobei der Bereich, der sich von dem anderen gebogenen Bereich 224 zu dem ersten gebogenen Bereich 221 erstreckt, einer seitlichen Endfläche des keramischen Kondensatorelements 1 über einen Abstand G1 gegenüberliegt und der Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 224 an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen ist. Der Metallplattenanschluss 3 ist ebenfalls mit einem anderen gebogenen Bereich 324 in dem Bereich versehen, der sich von seinem vorderen Ende zu dem ersten gebogenen Bereich 321 erstreckt, wobei der Bereich, der sich von dem anderen gebogenen Bereich 324 zu dem ersten gebogenen Bereich 321 erstreckt, der seitlichen Endfläche über einen Abstand G2 gegenüberliegt und der Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 324 an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen ist.
Bei dieser Struktur ist, da ein Federeffekt in den Bereichen erreicht wird, die sich von den anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 zu den dritten gebogenen Bereichen 223 und 323 erstrecken, die Länge, über die der Federeffekt erreicht wird, vergrößert, um den Effekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats weiter zu verbessern. In der Ausführungsform wird die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, als ein Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Länge h1 ≤ H des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 23 und 33 zu den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den Montagebereichen erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Diese Länge h des Pfads ist größer als die Komponentenhöhe H. Als Resultat kann die Länge h des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu dem Substrat hin bis zu den Montagebereichen des keramischen Kondensatorelements erstreckt, ohne die Komponentenhöhe H für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößern zu müssen, vergrößert werden, um den Absorptionseffekt zu verbessern, durch den die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats absorbiert werden.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert, und 8 ist eine Frontalansicht des keramischen Kondensators in 7. Der keramische Kondensator in dieser Ausführungsform ist mit zwei keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 versehen. Die keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 sind aufeinander folgend laminiert, wobei die Anschlusselektroden 11 und 12 über die Bindungselemente 4 und 5 parallel geschaltet sind. Die Anschlussbereiche 23 und 33 der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind in einem Abstand G01 bzw. G02 unterhalb des keramischen Kondensatorelements vorgesehen, das in der untersten Schicht der keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 angeordnet ist, um den Montagebereich zu minimieren, indem ein Anstieg bei dem Bereich verhindert wird, der durch die Anschlussbereiche 23 und 33 an dem Substrat belegt wird.
Die gefalteten Bereiche 22 und 32 der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 umfassen die ersten gebogenen Bereiche 221 bzw. 321 und die zweiten gebogenen Bereiche 222 bzw. 322. Sie sind in den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 von den Anschlusselektroden 11 und 12 weg gebogen, während sie in den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 in eine Richtung gebogen sind, die sich in Abständen zu den ersten gebogenen Bereichen 221 bzw. 321 parallel zu den seitlichen Endflächen der keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 erstreckt.
Die Bereiche der Metallplattenanschlüsse 2 und 3, die sich von ihren vorderen Enden zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, sind an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen, die an den seitlichen Endflächen der keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 ausgebildet sind. Die Verbindungselemente 4 und 5, die aus Lötmittel oder einem leitfähigen Klebstoff, welcher Harz enthält, ausgebildet sind, werden verwendet, um die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 an die Anschlusselektroden 11 und 12 anzuschließen und um die keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 aneinander anzuschließen.
Bei der in den 7 und 8 illustrierten Ausführungsform wird zusätzlich zu den Vorteilen, die zuvor unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert wurden, eine durch Addieren der Kapazitäten der beiden keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 erreichte große Kapazität realisiert.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert, und 10 ist eine Frontalansicht des keramischen Kondensators in 9. In den Figuren sind solchen Komponenten, die identisch mit denjenigen in den 7 und 8 sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet. In dieser Ausführungsform sind die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 nur in den Bereichen, die sich von ihren vorderen Enden zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen, die an den seitlichen Endfläche des keramischen Kondensatorelements 120 ausgebildet sind. Diese Ausführungsform erreicht Vorteile ähnlich jenen, die bei der Ausführungsform erreicht werden, welche in den 7 und 8 illustriert ist.
11 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind solchen Komponenten, die identisch jenen in den 7 bis 10 sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet. In dieser Ausführungsform sind die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 nur in den Bereichen, die sich von ihren vorderen Enden zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen, die an den seitlichen Endfläche des keramischen Kondensatorelements 120 ausgebildet sind.
bei dieser Ausführungsform wird die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, als ein Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Länge h1 des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den Montagebereichen erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Entsprechend ist die Länge h des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33, die zu dem Substrat hin angeordnet sind, bis zu den Montagebereichen des keramischen Kondensatorelements erstreckt, für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößert, um den Absorptionseffekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats zu verbessern, so dass die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an den keramischen Kondensatoren 110 und 120 auftreten, reduziert sind.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die identisch mit denjenigen in den 8 bis 11 sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet. In dieser Ausführungsform sind die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 in Breitenrichtung jeweils mit eingekerbten Bereichen 225 und 325 in den Mittelbereichen der gefalteten Bereiche 22 und 32 versehen. Die Anwesenheit dieser eingekerbten Bereiche 225 und 325 reduziert Wärmeleitung, die von den Metallplattenanschlüssen 2 und 3 zu den keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 hin auftritt, um die thermische Spannung an den keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 zu verringern. Zusätzlich wird, da die Steifigkeit der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 reduziert ist, ein Federeffekt erreicht, der zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats geeignet ist.
13 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die identisch mit denjenigen in den 8 bis 12 sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet. In dieser Ausführungsform sind die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 nur in den Bereichen, die sich von ihren vorderen Enden zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, an die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen, die an den seitlichen Endflächen des keramischen Kondensatorelements 110 ausgebildet sind. Die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, ist die Länge der Bereiche, die sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den ersten gebogenen Bereichen 223 und 322 erstrecken. Als Resultat ist die Länge, die sich bezüglich der Anschlussbereiche 23 und 33 zu den Positionen erstreckt, in welchen die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 über die Bindungselement 4 und 5 angeschlossen sind, die Länge h des Pfads, die größer als die Höhe h0 (siehe 1 und dergleichen) im Stand der Technik ohne die gefalteten Bereiche 22 und 32 ist. So ist der Absorptionseffekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats verbessert, um die mechanisch Spannung und die thermische Spannung zu reduzieren, die an den keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 auftreten.
14 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind in den Bereichen, die sich von den vorderen Enden zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, jeweils mit anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 versehen, wobei die Bereiche, die sich von den anderen gebogenen Bereichen 225 und 324 zu den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 erstrecken, den seitlichen Endflächen der keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 über Abstände G1 und G2 gegenüberliegen und die Bereiche zwischen den vorderen Enden und den anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 and die Anschlusselektroden 11 und 12 angeschlossen sind. Um weitere Details anzugeben, ist an dem Metallplattenanschluss 2 der Bereich zwischen seinem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 224 zwischen der Anschlusselektrode 11 des keramischen Kondensatorelements 110 und der Anschlusselektrode 11 des keramischen Kondensatorelements 120 angeordnet und über das Verbindungselement 4, welches aus Lötmittel oder einem leitfähigen Klebstoff, der Harz enthält, besteht, an die Anschlusselektroden 11 und 11 angeschlossen und an diesen gesichert. An dem Metallplattenanschluss 3 ist der Bereich zwischen seinem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 324 zwischen den Anschlusselektroden 12 des keramischen Kondensatorelements 110 und der Anschlusselektrode 12 des keramischen Kondensatorelements 120 angeordnet und über das Verbindungselement 5, das aus Lötmittel oder einem leitfähigen Klebstoff, der Harz enthält, besteht, an die Anschlusselektroden 12 und 12 angeschlossen und an diesen gesichert.
Die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, wird als Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Länge h1 des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Entsprechend ist die Länge des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33, die zu dem Substrat hin angeordnet sind, bis zu den Montagebereichen der keramischen Kondensatorelemente erstreckt, für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößert, um den Absorptionseffekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats zu verbessern, so dass die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an den keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 auftreten, reduziert sind.
15 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In dieser Ausführungsform ist der Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 224 an dem Metallplattenanschluss 2 so angeordnet, dass er die Anschlusselektrode 11 des keramischen Kondensatorelements 120 an der untersten Schicht aufnimmt, und er ist durch das Verbindungselement 41, dass aus Lötmittel oder einem leitfähigen Klebstoff, der Harz enthält, besteht, an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen und daran gesichert. Der Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich 324 an dem Metallplattenanschluss 3 ist so angeordnet, dass er die Anschlusselektrode 12 des keramischen Kondensatorelements 120 an der untersten Schicht aufnimmt, und er ist durch das Verbindungselement 51, das aus Lötmittel oder einem leitfähigem Klebstoff, welcher Harz enthält, besteht, an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen und daran gesichert.
Die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, wird als ein Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Länge h1 des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Entsprechend ist die Länge h des Pfads, der sich den Anschlussbereichen 23 und 33, die zu dem Substrat hin angeordnet sind, bis zu den Montagebereichen der keramischen Kondensatorelemente hin erstreckt, für die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 vergrößert, um den Absorptionseffekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats zu verbessern, so dass die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an den keramischen Kondensatorelementen 110 und 120 auftreten, reduziert sind.
16 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In dieser Ausführungsform sind vier keramische Kondensatorelemente 110 bis 140 aufeinander folgend laminiert, wobei die Bereiche zwischen den Anschlusselektroden 11-11 und die Bereiche zwischen den Anschlusselektroden 12-12 über die Verbindungselemente 41 bis 43 und 51 bis 53 verbunden sind, die aus Lötmittel oder einem leitfähigem Klebstoff, welcher Harz enthält, ausgebildet sind. Zusätzlich ist an dem Metallplattenanschluss 2 der Bereich zwischen seinem vorderen Ende und dem ersten gebogenen Bereich 221 durch das Verbindungselement 41, das aus Lötmittel oder einem leitfähigem, Harz enthaltenden Klebstoff, besteht, an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen und daran gesichert. An dem Metallplattenanschluss 3 ist der Bereich zwischen seinem vorderen Ende und dem ersten gebogenen Bereich 321 durch das Verbindungselement 51, das als Lötmittel oder einem leitfähigem, Harz enthaltenden Klebstoff besteht, an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen und daran gesichert.
Die Ausführungsform, die in 16 illustriert ist, erreicht eine noch größere Kapazität als jene, die bei den Ausführungsformen erreicht werden, die in den 1 bis 15 illustriert sind. Die Anzahl der keramischen Kondensatorelemente 110 bis 140 kann weiter vergrößert werden, um die gewünschte Kapazität zu erreichen.
Die Länge h des Pfads, über den der Federeffekt erreicht wird, wird als ein Wert ausgedrückt, der durch Addieren der Länge h1 des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33 zu den zweiten gebogenen Bereichen 222 und 322 erstreckt, und der Länge h2 des Pfads, der sich von den ersten gebogenen Bereichen 221 und 321 zu den anderen gebogenen Bereichen 224 und 324 erstreckt, erhalten wird (h = h1 + h2). Entsprechend ist die Länge h des Pfads, der sich von den Anschlussbereichen 23 und 33, die zu dem Substrat hin angeordnet sind, bis zu dem Anschlussbereich der keramischen Kondensatorelemente erstreckt, an den Metallplattenanschlüssen 2 und 3 vergrößert, um den Absorptionseffekt zum Absorbieren der Durchbiegung und der thermischen Ausdehnung des Substrats zu verbessern, so dass die mechanische Spannung und die thermische Spannung, die an den keramischen Kondensatorelementen 110 bis 140 auftreten, reduziert sind.
17 ist eine frontale Querschnittsansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, und ihre Erläuterung ist weggelassen. Bei dieser Ausführungsform sind die Anschlusselektroden 11 und 12 nur an den seitlichen Endflächen ausgebildet. Da es diese Struktur erlaubt, den Abstand Δ L1 zwischen den inneren Elektroden 110 und der Anschlusselektrode 12 und den Abstand Δ L2 zwischen den inneren Elektroden 102 und der Anschlusselektrode 11 bezüglich der seitlichen Endflächen des dielektrischen Grundkörpers 100 festzulegen, kann der Bereich, über den die inneren Elektroden 101 und die inneren Elektroden 102 einander überlappen, vergrößert werden, um eine noch größere Kapazität sicherzustellen.
18 ist eine frontale Querschnittsansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in 17 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, und ihre Erläuterung ist weggelassen. Bei der in 18 illustrierten Ausführungsform sind zwei keramische Kondensatorelemente 110 und 120 vorgesehen. Die keramischen Kondensatorelemente 110 und 120 sind aufeinander laminiert, wobei die Anschlusselektroden 11 und 12 über die Bindungselement 4 und 5 parallel geschaltet sind. Die Anschlusselektroden 11 und 12 sind nur an den seitlichen Endflächen des keramischen dielektrischen Grundkörpers 100 ausgebildet. Durch Übernehmen dieser Ausführungsform wird eine noch größere Kapazität verglichen mit derjenigen erhalten, die in 17 erreicht wird.
19 ist eine perspektivische Ansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit der wiederholten Erläuterung derselben zu vermeiden. In dieser Ausführungsform ist der Metallplattenanschluss 2 mit einem gelochten Bereich 24 versehen. Der gelochte Bereich liegt dem Montagebereich gegenüber, in dem die Anschlusselektrode 11 montiert ist. Obwohl nicht gezeigt, ist der Metallplattenanschluss 3 ebenfalls mit einem gelochten Bereich 34 versehen. Der gelochte Bereich 34 liegt dem Montagebereich gegenüber, in dem die Anschlusselektrode 12 montiert ist.
Die oben beschriebene Struktur erlaubt es, die Anschlussarbeiten zum Anschließen der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 an die Anschlusselektroden 11 und 12 einfach auszuführen, indem die Montagebereiche der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 durch die gelochten Bereiche 24 und 34 der Metallplattenanschlüsse 2 bzw. 3 hindurch gehalten werden, um sie in Kontakt mit den Anschlusselektroden 11 und 12 zu bringen. Zusätzlich können die Montagebereiche durch die gelochten Bereiche 24 und 34 hindurch mit gleichmäßiger Kraft an die Anschlusselektroden 11 und 12 angebunden werden.
20 ist eine Unteransicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In dieser Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit zur wiederholten Erläuterung derselben zu vermeiden. Bei dieser Ausführungsform ist der Anschlussbereich 23 des Metallplattenanschlusses 2 mit zwei Löchern 231 und 232 versehen. In gleicher Weise ist der Anschlussbereich 33 des Metallplattenanschlusses 3 mit zwei Löchern 231 und 323 versehen. Die Anzahl der Löcher in den Anschlussbereichen ist willkürlich.
21 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die den in 20 gezeigten keramischen Kondensator montiert auf der Leiterkarte 70 illustriert. Wie in 21 illustriert ist, werden die Lötmittel 821 und 811, wenn der in 20 gezeigte keramische Kondensator an die Leiterbahnen 71 und 72, die auf der Leiterkarte 70 vorgesehen sind, angelötet wird, beaufschlagt, um die Löcher 231 und 232 und die Löcher 331 und 332 an den Anschlussbereichen 23 bzw. 22 zu füllen, um den keramischen Kondensator mit einem hohen Maß an Verlässlichkeit auf die Leiterkarte 70 aufzulöten.
22 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit zur wiederholten Erläuterung derselben zu vermeidenen. Bei dieser Ausführungsform umfasst der gefaltete Bereich 22 des Metallplattenanschlusses 2 einen unter einem spitzen Winkel gebogenen Bereich 221, in dem der gefaltete Bereich 22 umgebogen ist, um in einem spitzen Winkel in eine Richtung umzufalten, so dass er grob der Endoberfläche des keramischen Kondensatorelements 1 gegenüberliegt. In gleicher Weise umfasst der gefaltete Bereich des Metallplattenanschlusses 32 des Metallplattenanschlusses 3 einen unter einem spitzen Winkel gebogenen Bereich 321, in dem der gefaltete Bereich 32 unter einem spitzen Winkel in eine Richtung umgebogen ist, so dass er grob der Endfläche des keramischen Kondensatorelements 1 gegenüberliegt.
Bei der oben beschriebenen Struktur wird wie bei dem in den 1 und 2 illustrierten keramischen Kondensator ein Federeffekt in den Bereichen erreicht, die sich von den gebogenen Positionen 221 und 321 zu den Anschlussbereichen 23 und 33 erstrecken, so dass die Durchbiegung und die thermische Ausdehnung des Substrats durch den Federeffekt absorbiert werden.
Es ist wünschenswert, dass der maximale Abstand d zwischen den beiden einander gegenüber liegenden Bereichen, der durch das Umbiegen jedes der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 ausgebildet ist, auf 300 μm oder weniger festgelegt wird. Je kleiner der Abstand d umso weiter bewegen sich die Resonanzfrequenzen der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 auf die Hochfrequenzseite. Da es eine Wahrscheinlichkeit von Oszillationen oder Schwingungen bei 20 Hz bis 200 Hz gibt, die bei einer normalen Quelle auftreten, ist es wünschenswert, den Abstand d auf einen kleinen Wert festzulegen, um sicherzustellen, dass die Resonanzfrequenzen bei 200 Hz oder höher liegen. Dieses Erfordernis kann erfüllt werden, indem der Abstand d auf 300 μm oder weniger festgelegt wird. Tabelle I gibt Testdaten wieder, die die Rate des Auftretens von Rissen (Prozent) anzeigen, welche beim Anregen für 2 Stunden bei Frequenzen erhalten wurden, die von 10 Hz bis 50 Hz reichten, während der Abstand d bei keramischen Kondensatoren variiert wurde, die so wie in 22 illustriert strukturiert waren. Die Anzahl der keramischen Kondensatoren, die auf einzelne Abstände d getestet wurden, betrug 100. Tabelle I

Abstand d (μm) 70 90 300 370 640 740

Rate des Auftretens von Rissen (%) 0 0 0 100 85 85
Wie Tabelle I anzeigt, erreicht die Rate, mit der Risse auftreten, 85% bis 100%, wenn der Abstand d 370 μm oder mehr beträgt, d. h. deutlich mehr als 300 μm. Im Gegensatz dazu treten keine Risse auf, wenn der Abstand d (μm) 300 μm oder weniger beträgt, d. h. 70 μm und 90 μm.
23 ist eine Frontalansicht, die noch eine andere Ausführungsform des keramischen Kondensators gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen in den 1 und 2 identisch sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet, um die Notwendigkeit einer wiederholten Erläuterung derselben zu vermeiden. Die gefalteten Bereiche 22 und 32 der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind zu einem Kreisbogen gebogen. Bei dieser Ausführungsform werden ebenfalls Vorteile ähnlich denjenigen erreicht, die bei der in den 1 und 2 illustrierten Ausführungsform erreicht werden.
Obwohl nicht illustriert, um wiederholte eine Erklärung zu vermeiden, ist es offensichtlich, dass die Betriebsmodi und die Ausführungsformen, die in den 3 bis 21 illustriert sind, angewandt werden können, wenn die in den 22 und 23 gezeigten Metallplattenanschlüsse 2 und 3 verwendet werden. Zusätzlich versteht sich ohne Worte, dass es, obwohl nicht illustriert, eine Anzahl von Wegen gibt, auf denen die Ausführungsformen kombiniert werden können.
Als nächstes werden Testdaten zur Rate, mit der Risse auftreten, für konkrete Ausführungsformen und Vergleichsbeispiele angegeben. Die Ausführungsformen 1 bis 8 sind keine Ausführungsformen der Erfindung, sind aber nützlich für das Verständnis der Erfindung.
Ausführungsform 1
Zwei keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm und mit einer Kapazität von 22 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 25 V wurden hergestellt.
Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente waren jeweils mit aus Ag-Pd bestehenden inneren Elektroden innerhalb eines aus komplexen Perovskit vom Bleityp ausgebildeten keramischen dielektrischen Körpers und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche an den zwei einander gegenüber liegenden seitlichen Endoberflächen des keramischen dielektrischen Körpers aus einer Glasfritte enthaltenen Ag-Paste ausgebildet waren wurden.
Zwei solche keramische Kondensatorelemente wurden eines auf dem anderen mit ihren aufeinander ausgerichteten Anschlusselektroden angeordnet und wurden durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden aneinander angebunden. Als nächstes wurden nur die Bereiche, die von einer Metallplatte (Phosphorbronze) mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Silberplattierbehandlung durchlaufen hatte (die Mittelschicht bestand aus Nickel Ni-Ag), einwärts gebogen waren, auf die Seitenflächen der Anschlusselektroden des unteren keramischen Kondensators der keramischen Kondensatoren, die über zwei Niveaus gestapelt worden waren, mit einem spezifischen Druck gepresst. In diesem Zustand wurde Wärme von 150 °C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff thermisch zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator herzustellen, der die beiden keramischen Kondensatorelemente und die an den Enden angebundenen Metallplattenanschlüsse aufweist. Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, über die die Metallplattenanschlüsse an die keramischen Kondensatorelemente montiert waren, entsprachen dem in 13 illustrierten Modus.
Ausführungsform 2
Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, mit der die Metallplattenanschlüsse an den keramischen Kondensatorelementen montiert waren, übernahmen den Modus, der in den 7 und 8 illustriert ist. Ansonsten wurde ein Verfahren ähnlich demjenigen, dass zum Herstellen von Ausführungsform 1 angewandt wurde, zum Herstellen eines keramischen Kondensators verwendet.
Ausführungsform 3
Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, mit der die Metallplattenanschlüsse an den keramischen Kondensatorelementen montiert waren, übernahmen den in 11 illustrierten Modus. Ansonsten wurde ein Verfahren ähnlich demjenigen, das zum Herstellen von Ausführungsform 1 angewandt wurde, zum Herstellen eines keramischen Kondensators verwendet.
Ausführungsform 4
Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, mit der die Metallplattenanschlüsse an die keramischen Kondensatorelemente montiert waren, übernahmen den in den 12 und 13 illustrierten Modus. Ansonsten wurde ein Verfahren ähnlich demjenigen, das zum Herstellen von Ausführungsform 1 angewandt wurde, zum Herstellen eines keramischen Kondensators verwendet.
Vergleichsbeispiel 1
Die Form des Metallplattenanschlusses und die Struktur, mit der die Metallplattenanschlüsse an den keramischen Kondensatorelementen montiert waren, entsprachen einem Modus des Stands der Technik. Ansonsten wurde ein Verfahren ähnlich demjenigen, das zum Herstellen von Ausführungsform 1 angewandt wurde, zum Herstellen eines keramischen Kondensators verwendet.
Vergleichsbeispiel 2
Ein keramischer Kondensator wurde unter Verwenden der Mittel zum Herstellen der Ausführungsformen 1 bis 4 hergestellt, ohne irgendwelche Metallplattenanschlüsse zu verwenden.

Tabelle II gibt den Status des Auftretens von Rissen auf, der sich bei den Ausführungsformen 1 bis 4 und in Vergleichsbeispielen 1 und 2 nach einem Wärmezyklustest zeigte. Tabelle II

				Rate des Auftretens von Rissen (%)
	h (mm)	H (mm)	h/L	nach 40 Zyklen	nach 100 Zyklen
Ausführungsform 1 (Fig. 15)	9	5,5	1,61	0	0
Ausführungsform 2 (Fig. 7,8)	5	5,5	0.89	0	0
Ausführungsform 3 (Fig. 11)	3	5,5	0,54	0	0
Ausführungsform 4 (Fig. 9, 10)	2	5,4	0,36	0	0
Vergleichsbeispiel 1	1	5,5	0,18	30	100
Vergleichsbeispiel 2	0	2,3	0,00	100	100

Wie Tabelle II anzeigt, wurde kein Auftreten von Rissen bei den Ausführungsformen 1 bis 4 gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet. Beim Vergleichsbeispiel 1 resultierte eine Rate des Auftretens von Rissen von 30% und eine Rate des Auftretens von Rissen von 100% nach 40 Zyklen bzw. 100 Zyklen. Im Falle des Vergleichsbeispiels 2 ohne Metallplattenanschlüsse wurde eine Rate des Auftretens von Rissen von 100% sowohl nach 40 Zyklen als auch nach 100 Zyklen beobachtet.
Ausführungsformen 5 bis 7
Vier keramische Kondensatoren mit Abmessungen 3,2 mm × 2,5 m × 1,0 mm und mit einer Kapazität von 6,8 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 16 V wurden hergestellt.
Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente waren jeweils mit aus Ag-Pd bestehenden inneren Elektroden eingebettet in einen aus komplexem Perovskit vom Bleityp bestehenden keramischen dielektrischen Körper und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche an den zwei einander gegenüber liegenden seitlichen Endoberflächen des keramischen dielektrischen Körpers aus einer Glasfritte enthaltenen Ag-Paste ausgebildet wurden.
Vier solche keramische Kondensatorelemente wurden zusammen laminiert, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander ausgerichtet waren, und wurden durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden verbunden. Als nächstes wurden die Metallplattenanschlüsse durch Übernehmen der Struktur und der Positionsanordnung montiert, die in 16 illustriert sind. Eine Metallplatte (Phosphorbronze) mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Silberplattierbehandlung durchlaufen hatte (die Mittellage bestand aus Nickel, Ni-Ag), wurde verwendet, um die Metallplattenanschlüsse auszubilden. Die Anschlussbereiche, die an den vorderen Enden der Metallplattenanschlüsse angeordnet sind, wurden mit einem spezifischen Druck auf die Seitenflächen der Anschlusselektroden des keramischen Kondensatorelements gepresst, das in der untersten Schicht unter den keramischen Kondensatorelementen angeordnet war, die über vier Niveaus gestapelt waren. In diesem Zustand wurde Wärme bei 150° C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff thermisch zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator mit vier keramischen Kondensatorelementen und den an die Anschlusselektroden angebundenen Metallplattenanschlüssen herzustellen.
Die Länge h des Pfads, wo der Federeffekt erreicht wird, wurde bei Teststücken variiert, die durch den oben beschriebenen Prozess hergestellt wurden. Die so erhaltenen Teststücke sind die Ausführungsformen 5 bis 7.
Vergleichsbeispiel 3: Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, mit der die Metallplattenanschlüsse an den keramischen Kondensatorelementen montiert wurden, übernahmen den Modus im Stand der Technik. Ansonsten wurde ein Verfahren ähnlich demjenigen, das zum Herstellen der Ausführungsformen 5 bis 7 angewandt wurde, verwendet, um einen keramischen Kondensator herzustellen.
Vergleichsbeispiel 4: Ein keramischer Kondensator wurde unter Verwendung der Mittel zum Herstellen der Ausführungsformen 5 bis 7 hergestellt, ohne irgendwelche Metallplattenanschlüsse zu verwenden.

Tabelle III gibt die Zustände des Auftretens von Rissen wieder, die sich bei den Ausführungsformen 5 bis 7 und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 nach einem Wärmezyklustest zeigten. Tabelle III

				Rate des Auftretens von Rissen (%)
	h (mm)	H (mm)	h/L	nach 40 Zyklen	nach 100 Zyklen
Ausführungsform 5	9	5,0	2,81	0	0
Ausführungsform 6	3	5,0	0.94	0	0
Ausführungsform 7	1,5	5,0	0,47	0	0
Vergleichsbeispiel 3	1	5,0	0,31	15	100
Vergleichsbeispiel 4	0	1,0	0,00	100	100

Wie Tabelle III anzeigt, wurde bei den Ausführungsformen 5 bis 7 gemäß der vorliegenden Erfindung kein Auftreten von Rissen beobachtet. Beim Vergleichsbeispiel 3 resultierte eine Rate des Auftretens von Rissen von 15% und eine Rate des Auftretens von Rissen 100% nach 40 Zyklen bzw. 100 Zyklen. Im Falle des Vergleichsbeispiels 4 ohne Metallplattenanschlüsse wurde eine Rate des Auftretens von Rissen von 100% sowohl nach 40 als auch 100 Zyklen beobachtet.
Ausführungsform 8
Vier keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm und mit einer Kapazität von 22 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 25 V wurden hergestellt. Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente wurden jeweils mit aus Ag-Pd bestehenden inneren Elektroden eingebettet in einen aus komplexem Perovskit vom Bleityp bestehenden keramischen dielektrischen Körper und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche an den zwei einander gegenüber liegenden seitlichen Endoberflächen des keramischen dielektrischen Körpers aus einer Glasfritte enthaltenen Ag-Paste ausgebildet wurden.
Vier solche keramische Kondensatorelemente wurden zusammen laminiert, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander ausgerichtet waren, und durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden aneinander gebunden. Als nächstes wurden die Metallplattenanschlüsse durch Übernehmen der Struktur und der Positionsanordnung, die in 16 illustriert sind, montiert. Eine Metallplatte (Phosphorbronze) mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Silberplattierbehandlung durchlaufen hatte (die mittle Schicht bestand aus Nickel, Ni-Ag), wurde verwendet, um die Metallplattenanschlüsse auszubilden. Die Anschlussbereiche, die an den vorderen Enden der Metallplattenanschlüsse angeordnet waren, wurden mit einem spezifischen Druck auf die Seitenflächen der Anschlusselektroden des keramischen Kondensatorelements gepresst, das in der untersten Schicht unter den keramischen Kondensatorelementen angeordnet war, die über vier Niveaus gestapelt waren. In diesem Zustand wurde Wärme bei 150 °C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator mit den vier keramischen Kondensatorelemente und den an die Anschlusselektroden gebundenen Metallplattenanschlüssen auszubilden.
Vergleichsbeispiel 5
Zwei keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm und mit einer Kapazität von 22 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 25 V wurden hergestellt. Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente wurden jeweils mit aus Ag-Pd bestehenden inneren Elektroden innerhalb eines aus komplexen Perovskit vom Bleityp bestehenden keramischen dielektrischen Körpers und Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche aus einer Glasfritte enthaltenen Ag-Paste an den zwei einander gegenüber liegenden Seitenendflächen des keramischen dielektrischen Körpers ausgebildet wurden.
Zwei solche keramische Kondensatorelemente wurden eines auf dem anderen angeordnet, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander ausgerichtet waren und wobei ein leitfähiger Klebstoff mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden aufgetragen wurde. Dann wurde eine Metallplatte (Phosphorbronze) mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Plattierbehandlung durchlaufen hatte, mit einem spezifischen Druck in die Struktur des Stands der Technik gepresst. In diesem Zustand wurde Wärme bei 150 °C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff thermisch zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator herzustellen, der die zwei keramischen Kondensatorelemente und die Metallplattenelemente angebunden an die Anschlusselektroden aufweist.
Vergleichsbeispiel 6
Vier keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 3,2 mm × 2,5 mm × 1,0 mm und mit einer Kapazität von 6,8 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 16 V wurden hergestellt. Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente wurden jeweils mit aus Ag-Pd bestehenden inneren Elektroden innerhalb eines aus komplexem Perovskit vom Bleityp bestehenden keramischen dielektrischen Körpers und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche aus einer Glasfritte enthaltenen Ag-Paste ausgebildet waren.
Vier solche keramische Kondensatorelemente wurden eines auf dem anderen mit ihren aufeinander ausgerichteten Elektroden angeordnet, ein leitfähiger Klebstoff mit darin dispergierten Silberpartikeln wurde auf die Anschlusselektroden aufgetragen, und die Metallplattenanschlüsse wurden unter Übernehmen des Modus des Stands der Technik obenauf angeordnet, und sie wurden mit einem spezifischen Druck zusammengepresst. Die Metallplattenanschlüsse bestanden aus einer Metallplatte (Phosphorbronze) mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Plattierbehandlung durchlaufen hatte.
In diesem Zustand wurde Wärme bei 150 °C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff thermisch zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator herzustellen, der die vier keramischen Kondensatorelemente und die Metallplattenanschlüsse angebunden an die Anschlusselektroden aufwies.
Jedes der Teststücke, die durch die unter Bezugnahme auf die Ausführungsform 8 und die Vergleichsbeispiele 5 und 6 beschriebenen Verfahren erhalten wurden, wurde in einem Testtank für thermische Schocks angeordnet, wobei die Anschlussbereiche seiner Metallplattenanschlüsse auf ein Aluminiumsubstrat aufgelötet waren, um einen Test auf thermische Schocks zu durchlaufen. Der Test auf thermische Schocks wurde für 40 Zyklen und 100 Zyklen durchgeführt, wobei sich die Temperatur in einem Zyklus von 125 °C auf minus 55°C auf 125 °C änderte. Die Teststücke wurden inspiziert, um die Anwesenheit/Abwesenheit von Rissen innerhalb des keramischen Kondensatorelements vor und nach dem Testen festzustellen.
Während kein Auftreten von Rissen bei der Ausführungsform 8 gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet wurde, wurden durch Risse verursachte Brüche bei den Vergleichsbeispielen 5 und 6 gefunden. Alle Brüche traten an den Schnittstellen der Metallplattenanschlüsse und des leitfähigen Klebstoff und in der Nähe der Bereiche auf, wo der leitfähige Klebstoff aufgetragen wurde.
II Metallplattenanschlussmaterial
Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 werden jeweils aus einem Metallmaterial mit einem mittleren linearen Ausdehnungskoeffizient α von 13 × 10^–6 oder weniger über einen Temperaturbereich von minus 50 °C bis 125 °C ausgebildet. Spezifische Beispiele für solch ein Metallmaterial umfassen eine Fe-Ni-Legierung mit einem Fe-Gehalt von 25 Gewichtsprozent bis 70 Gewichtsprozent und einem Ni-Gehalt von 35 Gewichtsprozent bis 45 Gewichtsprozent. Zusätzlich kann jedes der folgenden Metallmaterialien verwendet werden, um die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 bei dem keramischen Kondensator gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden.

Invar (Fe-Ni Legierung)
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 1 bis 2 × 10^–6
42 Alloy (eingetragene Marke) (Fe 58 Gew.-%, Ni 42 Gew.-%)
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 4 bis 5 × 10^–6
Ru
slinearer Ausdehnungskoeffizient α = 6,8 × 10^–6
Nimonic 80 (eingetragene Marke)
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 11,7 × 10^–6
Pt
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 9 × 10^–6
Pd
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 10,6 × 10^–6
Titan
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 9 × 10^–6
Kohlenstoffstahl
linearer Ausdehnungskoeffizient α = 10 bis 13 × 10^–6

Es ist bestätigt worden, dass dann, wenn die Metallplattenanschlüsse unter Verwendung irgendeines der Metallmaterialien, die den oben aufgelisteten linearen Ausdehnungskoeffizient α aufweisen, ausgebildet werden, keine Risse auftreten und das Durchschlagrisiko dadurch ebenfalls beseitigt wird, selbst wenn der keramische Kondensator kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung betrieben wird, in der sich die Temperatur drastisch innerhalb des Bereichs von –55°C bis 125°C ändert. Entsprechend wird, wenn er als Glättungskondensator an einer getakteten Quelle, die häufig ein- und ausgeschaltet wird, so dass eine Temperaturfluktuation innerhalb des Bereichs von –55°C bis 125°C resultiert, verwendet wird, ein ausreichendes Maß an Zuverlässigkeit sichergestellt.
Wie oben erläutert, wird gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 jeweils einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten α von 13 × 0^–6 oder weniger über den Temperaturbereich von –55°C bis 125°C realisieren, ein keramischer Kondensator erreicht, der frei von Rissen und auch frei von Durchschlagrisiko ist, selbst wenn er kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung betrieben wird, wo sich die Temperatur drastisch über den Bereich von –55°C bis 125°C ändert. Als nächstes wird dieser Punkt bezüglich der Rate des Auftretens von Rissen bei spezifischen Ausführungsformen und Vergleichsbeispielen weiter erläutert.
Ausführungsformen 11 bis 21
Zwei keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm und mit einer Kapazität von 22 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 25V wurden hergestellt. Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente waren jeweils mit aus Ag-Pd ausgebildeten inneren Elektroden innerhalb eines aus komplexem Perovskit vom Bleityp ausgebildeten keramischen dielektrischen Körpers und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche aus einer Glasfritte enthaltenden Ag-Paste an den zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Endflächen des keramischen dielektrischen Körpers ausgebildet wurden.
Zwei solche keramische Kondensatorelemente wurden eines auf dem anderen angeordnet, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander aufgerichtet waren, und durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden aneinander gebunden. Als nächstes wurden Metallplattenanschlüsse mit einer Dicke von 0,1 mm, die eine Silberplattierung durchlaufen hatten (die Mittelschicht bestand aus Nickel, Ni-Ag), mit einem spezifischen Druck gegen die Anschlusselektrodenseitenflächen der zwei keramischen Kondensatoren gepresst, die über zwei Niveaus gestapelt worden waren. In diesem Zustand wurde Wärme bei 150°C für eine Stunde angewandt, um den leitfähigen Klebstoff thermisch zu härten, um einen keramischen Kondensator herzustellen, der die beiden keramischen Kondensatorelemente und die an den Enden angebundenen Metallplattenanschlüsse aufweist. 24 ist eine perspektivische Ansicht eines keramischen Kondensators, der durch den oben beschriebenen Prozess erhalten wurde, und 25 ist eine Frontalansicht des in 24 illustrierten keramischen Kondensators.
In den Ausführungsformen 11 bis 21 wurden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 (siehe 24 und 25) durch Verwendung unterschiedlicher Metallmaterialien ausgebildet, die einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von 13 × 10^–6 oder niedriger aufweisen. Bei der Ausführungsform 11 waren die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus Inconel X-750 (Ausführungsform 11) ausgebildet, in Ausführungsform 12 waren sie aus Nimonic 90 ausgebildet, in Ausführungsform 13 waren sie aus Kohlenstoffstahl ausgebildet, in Ausführungsform 14 waren sie aus Stainless 430 ausgebildet, in Ausführungsform 15 waren sie aus Hasteroy B ausgebildet, in Ausführungsform 16 waren sie aus rostfreiem Stahl 403 ausgebildet, in Ausführungsform 17 waren sie aus reinem Titan ausgebildet, in Ausführungsform 18 waren sie aus industriellem Titan ausgebildet, in Ausführungsform 19 waren sie aus Chrom ausgebildet, in Ausführungs form 20 waren sie aus 42 Alloy ausgebildet, und in Ausführungsform 21 waren sie aus Invar ausgebildet.
Die keramischen Kondensatoren in den Ausführungsformen 11 bis 21 wurden jeweils durch Löten an einem Aluminiumsubstrat befestigt, und sie wurden thermischem Schock unterworfen, um das Auftreten von Rissen auszuwerten. Der thermische Schock wurde unter den folgenden Bedingungen aufgebracht

(1) Für die Ausführungsformen 11 bis 21 wurden jeweils 100 keramische Kondensatoren hergestellt, und sie wurden jeweils auf ein Aluminiumsubstrat gelötet und thermischem Schock in einem Wärmetesttank unterworfen.
(2) In jedem Wärmezyklus wurde die Temperatur schnell von Raumtemperatur (25°C) auf –55°C abgesenkt, schnell auf 125°C erhöht und dann auf Raumtemperatur (25°C) zurückgesetzt.
(3) Ausführungsformen 11 bis 21 durchliefen jeweils 400 Wärmezyklen.
(4) Die Produkte wurden dann durch Entfernen von den Aluminiumsubstraten untersucht, um ihr Erscheinen zu prüfen und ihre elektrischen Eigenschaften zu untersuchen, und dann durch Polieren, um sie auf innere Risse zu prüfen.

Vergleichsbeispiele 11 bis 19
Als nächstes wurden zum Zwecke des Vergleichs keramische Kondensatoren, wie sie in den 24 und 25 illustriert sind, unter Verwendung von Metallmaterialien hergestellt, die jeweils einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten oberhalb 13 × 10^–6 aufwiesen, um die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 auszubilden. Im Vergleichsbeispiel 11 waren die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus Aluminium ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 12 waren sie aus Eisen ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 13 waren sie aus Silber ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 14 waren sie aus Phosphorbronze ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 15 waren sie aus rostfreiem Stahl 304 ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 16 waren sie aus Kupfer ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 17 waren sie aus Neusilber ausgebildet, im Vergleichsbeispiel 18 waren sie aus rostfreiem Stahl 317 ausgebildet und im Vergleichsbeispiel 19 waren sie aus Nickel ausgebildet.

Die keramischen Kondensatoren in den Vergleichsbeispielen 11 bis 19 wurden jeweils durch Löten an einem Aluminiumsubstrat befestigt, um das Auftreten von Rissen durch Anwenden von thermischem Schock auszuwerten Der thermische Schock wurde unter identischen Bedingungen wie jenen für die Ausführungsformen 11 bis 20 aufgebracht. Tabelle IV gibt das Auftreten von Rissen wider, die nach den Wärmezyklen bei den Ausführungsformen 11 bis 21 in den Vergleichsbeispielen 11 bis 19 beobachtet wurden. Tabelle IV

Metallanschlussmaterial	mittlerer linearer Ausdehnungskoeffizient α 13 × 10^–6	–55°C bis 125°C Rate des Auftretens von Rissen (%)	Bemerkungen
Inconel X-250	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 11)
Nimonic 90	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 12)
Kohlenstoffstahl	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 13)
rostfreier Stahl 430	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 14)
Hasteroy B	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 15)
rostfreier Stahl 403	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 16)
reines Titan	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 17)
industrielles Titan	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 18)
Chrom	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 19)
42 Alloy	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 20)
Invar	bei oder niedriger	0	(Ausführungsbeispiel 21)
Aluminium	bei oder höher	100	(Vergleichsbeispiel 11)
Eisen	bei oder höher	100	(Vergleichsbeispiel 12)
Silber	bei oder höher	93	(Vergleichsbeispiel 13)
Phosphorbronze	bei oder höher	81	(Vergleichsbeispiel 14)
rostfreier Stahl 304	bei oder höher	69	(Vergleichsbeispiel 15)
Kupfer	bei oder höher	57	(Vergleichsbeispiel 16)
Neusilber	bei oder höher	45	(Vergleichsbeispiel 17)
rostfreier Stahl 317	bei oder höher	33	(Vergleichsbeispiel 18)
Nickel	bei oder höher	5	(Vergleichsbeispiel 19)

Wie in Tabelle IV angegeben ist, wurde kein Auftreten von Rissen bei den Ausführungsformen 11 bis 21 gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet, während sich die Vergleichsbeispiele 11 bis 19 sämtlich als mangelhaft erwiesen. Insbesondere erwiesen sich jene mit aus Aluminium oder Eisen ausgebildeten Metallplattenanschlüssen als mangelhaft, wobei sie eine Rate des Auftretens von Rissen von 100% aufwiesen.
Ausführungsformen 22 bis 25
Zwei keramische Kondensatorelemente mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm und mit einer Kapazität von 22 μF, Temperatureigenschaften E und einer Nennspannung von 25 V wurden hergestellt.
Die oben beschriebenen keramischen Kondensatorelemente wurden jeweils mit aus Ag-Pd ausgebildeten inneren Elektroden innerhalb eines aus Perovskit vom Bleittyp bestehenden keramischen dielektrischen Körpers und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche aus einer Glasfritte enthaltenden Ag-Paste an den einander gegenüberliegenden zwei seitlichen Endflächen des keramischen dielektrischen Körpers ausgebildet wurden.
Zwei solche keramische Kondensatorelemente wurden eines auf dem anderen angeordnet, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander ausgerichtet waren, und durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden verbunden. Als nächstes wurden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 gesichert, wie in den 24 und 25 illustriert ist.
In den Ausführungsformen 22 bis 25 wurden Metallplattenanschlüsse 2 und 3 verwendet, die durch Variieren der Metallzusammensetzung einer Fe-Ni-Legierung hergestellt wurden. Bei Ausführungsform 22 wurden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus einer Fe-Ni-Legierung mit einer Zusammensetzung von Fe 55%-Ni 45% ausgebildet. Bei Ausführungsform 23 wurden sie aus einer Fe-Ni-Legierung mit einer Zusammensetzung von Fe 60%-Ni 40% ausgebildet. Bei Ausführungsform 24 wurden sie aus einer Fe-Ni-Legierung in einer Zusammensetzung von Fe 65%-Ni 35% ausgebildet, und bei Ausführungsform 25 wurden sie aus einer Fe-Ni-Legierung mit einer Zusammensetzung von Fe 70%-Ni 30% ausgebildet.
Die keramischen Kondensatoren in den Ausführungsformen 22 bis 25 wurden jeweils durch Löten auf einem Aluminiumsubstrat gesichert, und sie wurden thermischem Schock unterworfen, um das Auftreten von Rissen auszuwerten. Der thermische Schock wurde unter den früher unter Bezugnahme auf die Ausführungsform 11 bis 21 beschriebenen Bedingungen angewandt.
Vergleichsbeispiele 20 und 21
Zu Zwecken des Vergleichs wurden keramische Kondensatoren in Vergleichsbeispielen 20 und 21 durch Ausbilden der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus einer Fe-Ni-Legierung mit unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt. Im Vergleichsbeispiel 20 wurden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus einer Fe-Ni-Legierung mit einer Materialzusammensetzung von Fe 50%-Ni 50% ausgebildet, und im Vergleichsbeispiel 21 wurden sie aus einer Fe-Ni-Legierung mit einer Materialzusammensetzung von Fe 75%-Ni 25% ausgebildet. Die keramischen Kondensatoren in den Vergleichsbeispielen wurden durch einen Prozess hergestellt, der ansonsten ähnlich zu demjenigen ist, der zum Herstellen der Ausführungsformen 22 bis 25 angewandt wurde.
Die keramischen Kondensatoren in den Vergleichsbeispielen 20 und 21 wurden jeweils durch an einem Aluminiumsubstrat Löten befestigt und thermischem Schock unterworfen, um das Auftreten von Rissen auszuwerten. Der thermische Schock wurde unter zuvor unter Bezugnahme auf die Ausführungsform 11 und 21 beschriebenen Bedingungen aufgebracht.

Tabelle V gibt das Auftreten von Rissen, das bei den Ausführungsformen 22 bis 25 und den Vergleichsbeispielen 20 und 21 nach Wärmezyklen beobachtet wurde, wieder. Tabelle V

Metallanschlussmaterialzusammensetzung Fe-Ni-Legierung	–55°C bis 125°C Rate des Auftretens von Rissen (%)	Bemerkungen
Fe 50%-Ni 50%	8	(Vergleichsbeispiel 20)
Fe 55%-Ni 45%	0	Ausführungsbeispiel 22
Fe 60%-Ni 40%	0	Ausführungsbeispiel 23
Fe 65%-Ni 35%	0	Ausführungsbeispiel 24
Fe 70%-Ni 30%	0	Ausführungsbeispiel 25
Fe 75%-Ni 25%	16	(Vergleichsbeispiel 21)

Wie Tabelle V anzeigt, wurde kein Auftreten von Rissen bei den Ausführungsformen 22 bis 25 gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet. Die Vergleichsbeispiele 20 und 21 erwiesen sich beide als mangelhaft.
III Linearer Ausdehnungskoeffizient
Das keramische Kondensatorelement 1 muss α₁ < α₂ erfüllen, wobei α₁ den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizient über einen Temperaturbereich von 25°C bis –55°C und α₂ den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizient innerhalb eines Bereichs von 25°C bis 125°C wiedergibt.
Von den Metallplattenanschlüssen 2 und 3 ist der Metallplattenanschluss 2 an die Anschlusselektrode 11 angeschlossen, und der Metallplattenanschluss 3 ist an die Anschlusselektrode 12 angeschlossen. Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 müssen β < 1,3 α₂ und β > 0,7 α₁ erfüllen, wobei β ihren mittleren lineare Ausdehnungskoeffizienten innerhalb eines Bereichs von –55°C bis 125°C wiedergibt.
Als nächstes werden diese Anforderungen erklärt.
(A) β < 1,3 α₂
Eine Erklärung wird zu einzelnen Fällen gegeben, in denen β ≤ α₂ und in denen α₂ < β < 1,3 α₂.
(A1) β ≤ α₂
Wenn β ≤ α₂, dehnt sich das keramische Kondensatorelement 1 über dem Temperaturbereich von 25°C bis 125°C in einem größeren Maß aus als die Metallplattenanschlüsse 2 und 3, was dahinein resultiert, dass eine Druckspannung an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftritt. So treten. Wenn daher die individuellen Koeffizienten so festgelegt werden, dass sie β ≤ α₂ erfüllen, treten über dem Temperaturbereich von 25°C bis 125°C keine Risse an dem keramischen Kondensatorelement 1 auf.
(A2) α₂ < β < 1,3 α₂
Wenn β > α₂, dehnt sich das keramische Kondensatorelement 1 über dem Temperaturbereich von 25°C bis 125°C in einem kleineren Maße aus als die Metallplattenanschlüsse 2 und 3, was in eine Zugspannung resultiert, die an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftritt. Solange wie in diesem Fall β < 1,3 α₂, treten keine Risse auf, selbst wenn Zugspannung an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftritt, da die Spannung nicht signifikant ist.
(B) 0,7 α₁ < β
Eine Erklärung wird zu einzelnen Fällen gegeben, in denen β ≥ α₁ und in denen 0,7 α₁ < β < α₁.
(B1) β ≥ α₁
Über dem Temperaturbereich von –55 bis 25°C neigen sowohl das keramische Kondensatorelement 1 als auch die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 dazu, sich proportional mit der Temperatur relativ zu 25°C zu kontrahieren. Wenn β ≥ α₁, tritt Druckspannung an dem keramischen Kondensatorelement 1 auf, da das keramische Kondensatorelement 1 sich in einem geringeren Maße kontrahiert als die Kontraktion der Metallplattenanschlüsse 2 und 3. Als Resultat treten keine Risse an dem keramischen Kondensatorelement 1 auf.
(B2) 0,7α < β < α₁
Wenn α₁ > β, kontrahiert das keramische Kondensatorelement 1 über dem Temperaturbereich von –55°C bis 25°C in einem kleineren Maße als die Metallplattenanschlüsse 2 und 3, was in Zugspannung resultiert, die an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftritt. Solange wie in diesem Fall 0,7 α₁ < β, treten keine Risse auf, selbst wenn Zugspannung an dem keramischen Kondensatorelement 1 auftritt, da die Spannung gering ist.
Wenn der Hauptbestandteil des dielektrischen Körpers Bariumtitanat ist, erfüllt das keramische Kondensatorelement α₁ ≤ 7 × 10^–6 und α₂ ≥ 9 × 10^–6. Wenn der Hauptbestandteil des dielektrischen Grundkörpers 100 komplexes Perovskit von Bleityp ist, werden α₁ ≤ 2 × 10^–6 und α₂ ≥ 3 × 10^–6 erfüllt. Somit ist es notwendig, den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten β der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 auf unterschiedliche Werte festzulegen, um sicherzustellen, dass die früher beschriebenen Anforderungen erfüllt werden, indem die mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten α₁ und α₂ in den einzelnen Fällen berücksichtigt werden, in denen der Hauptbestandteil des dielektrischen Grundkörpers 100 Bariumtitanat ist und in denen er ein komplexes Perovskit vom Bleityp ist.
Ein typisches Beispiel für das keramische dielektrische Material in Form eines komplexen Perovskit vom Bleityp (Relaxor), das bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist eine Substanz, die mit einer Zusammensetzungsformel Pb (Mg_1/3 Nb_2/3) O₃-Pb (Mg_1/2 W_1/2) O₃-PbTiO₃ bezeichnet werden kann. Diese Zusammensetzungsformel wird normalerweise als PMN-PMW-PT bezeichnet. Abgesehen von dieser können Substanzen, die durch die normalisierten Formeln wie zum Beispiel PMN-Pnn-PT, PMN-PZt-PT und PMN-Pnn-PMW-PT bezeichnet werden, ebenfalls verwendet werden.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen erfüllen die mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten β der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sämtlich β < 1,3 α₂ und β > 0,7 α₂ über dem Temperaturbereich von –55°C bis 125°C. So werden keramische Kondensatoren, die keinerlei Risse ausbilden und kein Durchschlagrisiko darstellen, selbst wenn sie kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung betrieben werden, in dem die Temperatur sich drastisch über dem Bereich von –55°C bis 125°C ändert, erzielt. Als nächstes wird dieser Punkt unter Bezugnahme auf Testdaten zum Auftreten von Rissen erklärt.
Ausführungsformen 31 bis 33
Ein dielektrischer Körper vom Bleityp mit Abmessungen von 5,6 mm × 5,0 mm × 2,3 mm, der eine Kapazität von 22 μF und Temperatureigenschaften E bei einer Nennspannung von 25V erreicht, wurde hergestellt, um ein keramisches Kondensatorelement auszubilden. Das keramische Kondensatorelement war mit aus Ag-Pd bestehenden Elektroden innerhalb des keramischen dielektrischen Körpers vom Bleityp und mit Anschlusselektroden versehen, die aus gebackenen Elektroden bestanden, welche aus einer Glasfritte enthaltenden Ag-Paste an den zwei einander gegenüberliegenden seitlichen Endflächen des keramischen dielektrischen Körpers ausgebildet wurden. Der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient α₁ des keramischen Kondensatorelements vom Bleityp über dem Temperaturbereich von –55°C bis 25°C betrug 0,5 bis 2 × 10^–6, und sein mittlerer Ausdehnungskoeffizient α₂ über den Temperaturbereich von 25°C bis 125°C betrug 4,2 × 10^–6.
Zwei solche keramische Kondensatorelemente wurden eines oben auf dem anderen angeordnet, wobei ihre Anschlusselektroden aufeinander ausgerichtet waren, und sie wurden durch Auftragen eines leitfähigen Klebstoffs mit darin dispergierten Silberpartikeln auf die Anschlusselektroden verbunden. Als nächstes wurden nur die Bereiche, die von einer 0,1 mm dicken Metallplatte, die eine Silberplattierbehandlung durchlaufen hatte (die Mittelschicht bestand aus Nickel, Ni-Ag), einwärts gebogen waren, mit einem spezifischen Druck auf die Seitenflächen der Anschlusselektroden des keramischen Kondensators gepresst, der durch Stapeln der keramischen Kondensatorelemente über zwei Niveaus erhalten wurde. In diesem Zustand wurde Wärme für eine Stunde bei 150°C angewandt, um den leitfähigen Klebstoff zu härten, um einen kombinierten keramischen Kondensator mit den zwei keramischen Kondensatorelementen und den an den Enden angebundenen Metallplattenanschlüssen herzustellen. Die Form der Metallplattenanschlüsse und die Struktur, die zum Montieren der Metallplattenanschlüsse an die keramischen Kondensatorelemente angewandt wurden, entsprachen dem in den 10 und 11 illustrierten Modus.
Proben der Ausführungsform 31 bis 33 wurden durch Verwenden von Metallmaterialien mit unterschiedlichen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten zur Ausbildung der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 erhalten. In Ausführungsform 31 bestanden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 aus Chrom, in Ausführungsform 32 bestanden sie aus 42 Alloy (Fe 58 Gew.%-Ni 42 Gew.%), und in Ausführungsform 33 bestanden sie aus Invar. Der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient β des Chroms, das in Ausführungsform 31 verwendet wurde, beträgt 4,5 × 10^–6 und der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient β der 42 Alloy, die in Ausführungsform 32 verwendet wird, beträgt 4,4 × 10^–6. Entsprechend sind 0,7 α₁ < β und β < 1,3 α₂ bei den Ausführungsformen 31, 32 und 33 erfüllt.
Vergleichsbeispiele 31 bis 45
Keramische Kondensatoren wurden in den Vergleichsbeispielen 31 bis 45 unter Verwendung von anderen Materialien als jene, die in den Ausführungsformen verwendet wurden, hergestellt, um die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 durch den Prozess auszubilden, der unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen 31 bis 33 beschrieben ist. Die Materialien, die in den Vergleichsbeispielen 31 bis 45 verwendet wurden, um deren Metallplattenanschlüsse 2 und 3 auszubilden, und deren mittlere Ausdehnungskoeffizienten β sind in Tabelle VI aufgelistet. Proben der Ausführungsformen 31, 32 und 33 und der Vergleichsbeispiele 31 bis 45 wurden jeweils durch Löten auf einem Aluminiumsubstrat gesichert, und sie wurden thermischem Schock ausgesetzt, um das Auftreten von Rissen auszuwerten.
Die Tests wurden unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.

(1) Thermischer Schocktest auf der Tieftemperaturseite (Wärmezyklustest über den –55°C bis 25°C Bereich)
(1-1) 100 Proben von jeder Ausführungsform und jedem Vergleichsbeispiel wurden auf ein Aluminiumsubstrat gelötet und wurden thermischem Schock auf der tiefen Seite in einem Testtank für thermische Schocks auf der tiefen Seite ausgesetzt.
(1-2) In jedem Wärmezyklus wurde die Temperatur schnell von 25°C (Raumtemperatur) auf –55°C (Tieftemperatur thermischer Schocktesttank) abgekühlt und dann auf 25°C (Raumtemperatur) zurückgesetzt.
(1-3) Jedes Teststück durchlief 500 Wärmezyklen.
(1-4) Jedes Produkt wurde durch Entfernen von dem Aluminiumsubstrat, um sein Erscheinungsbild zu untersuchen und seine elektrischen Eigenschaften zu inspizieren, und dann durch Polieren des Produkts, um es auf innere Risse zu überprüfen, ausgewertet.
(2) Thermische Schocktests auf der Hochtemperaturseite (Wärmezyklustests über dem 25°C bis 125°C Bereich)
(2-1) 100 Proben von jeder Ausführungsform und jedem Vergleichsbeispiel wurden auf ein Aluminiumsubstrat gelötet und wurden thermischem Schock auf der hohen Seite in einem Hochtemperaturtesttank für thermische Schocks auf der hohen Seite ausgesetzt.
(2-2) In jedem Wärmezyklus wurde die Temperatur schnell von 25°C (Raumtemperatur) auf 125°C angehoben und wurde dann schnell auf 25°C (Raumtemperatur) abgesenkt.
(2-3) Jedes Teststück durchlief 500 Wärmezyklen.
(2-4) Jedes Produkt wurde durch Entfernen von dem Aluminiumsubstrat, um sein Erscheinungsbild zu untersuchen und seine elektrischen Eigenschaften zu inspizieren, und dann durch Polieren des Produkts, um es auf innere Risse zu überprüfen, ausgewertet.

Tabelle VI gibt das Auftreten von Rissen wieder, die bei den Ausführungsformen 31 bis 33 und den Vergleichsbeispielen 31 bis 45 nach den Wärmezyklen beobachtet wurden.
Wie in Tabelle VI angezeigt ist, traten, während die keramischen Kondensatoren vom Bleityp in den Vergleichsbeispielen 31 bis 45 nach den 25°C→–55°C thermischen Tieftemperaturschocktests rissfrei waren, bei ihnen Risse mit Raten von 45% bis 100% bei den 25°C→125°C thermischen Hochtemperaturschocktests auf. Im Gegensatz dazu wurde kein Auftreten von Rissen bei den Ausführungsformen 31 bis 33 gemäß der vorliegenden Erfindung nach den 25°C→–55°C thermischen Tieftemperaturschocktests oder nach den 25°C→125°C thermischen Hochtemperaturschocktests beobachtet.
Als nächstes wurde in thermischen Schocktests das Auftreten von Rissen bei keramischen Kondensatoren untersucht, die unter Verwendung von üblichen dielektrischen Materialen vom Bariumtitanattyp ausgebildet waren. Die Proben, die untersucht wurden, waren Ausführungsformen 51 bis 59 und Vergleichsbeispiele 51 bis 59. Die Struktur der Proben war dieselbe wie jene der oben erläuterten keramischen Kondensatoren vom Bleityp. Die Resultate der Tests sind in Tabelle VII wiedergegeben.
Die Materialien, die die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 ausbilden und die mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten β der Metallplattenanschlüsse 2 und 3, die in den Ausführungsformen 51 bis 59 verwendet wurden, sind in Tabelle VII angegeben, wobei alle 0,7 α₁ < β und β < 1,3 α₂ erfüllen.
Die keramischen Kondensatoren in den Vergleichsbeispielen 51 bis 59 wurden in einem Prozess identisch zu demjenigen hergestellt, durch den die Ausführungsformen 51 bis 59 hergestellt wurden, außer dass die Materialien zum Ausbilden der Metallplattenanschlüsse 2 und 3 variiert waren. Die Materialien, die die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 bei den Vergleichsbeispielen 51 bis 59 ausbilden und deren mittlere lineare Ausdehnungskoeffizienten β sind in Tabelle VII aufgelistet. In keinem der Vergleichsbeispiele ist 0,7 α₁ < β oder β < 1,3 α₂ erfüllt, außer für Vergleichsbeispiel 59, in dem 0,7 α₁ < β erfüllt ist und β < α₂ nicht erfüllt ist.
Proben der Ausführungsformen 51 bis 59 und Vergleichsbeispiele 51 bis 59 wurden jeweils durch Löten auf einem Aluminiumsubstrat gesichert und thermischem Schock unterworfen, um das Auftreten von Rissen auszuwerten. Die thermischen Schocktests wurden unter denselben Bedingungen wie jene durchgeführt, unter denen die früher beschriebenen keramischen Kondensatoren vom Bleityp getestet wurden. Wie in Tabelle VII angegeben ist, traten, während keine Risse bei den keramischen Kondensatoren vom Bariumtitanattyp in den Vergleichsbeispielen 51 bis 58 bei den 25°C→–55°C thermischen Tieftemperaturschocktests auftraten, Risse in ihnen bei den 25°C→125°C thermischen Hochtemperaturschocktests mit Raten von 87% bis 100% auf. In dem Vergleichsbeispiel 59, das 0,7 α₁ < β erfüllt, aber nicht β < 1,3 α₂ traten Risse mit einer Rate von 4% nach den 25°C→–55°C thermischen Tieftemperaturschocktests auf.
Im Gegensatz dazu wurde kein Auftreten von Rissen bei den Ausführungsformen 51 bis 59 gemäß der vorliegenden Erfindung nach den 25°C→–55°C thermischen Tieftemperaturschocktests oder bei den 25°C→125°C thermischen Hochtemperaturschocktests auf.
Andere Ausführungsformen
Keramische Kondensatorelemente mit inneren Elektroden, deren Hauptbestandteil Ni war, wurden in den Ausführungsformen 31 bis 33 und 51 bis 59 eingesetzt, um eine Vergleichsuntersuchung des Auftretens von Rissen durchzuführen. Die Resultate der Untersuchung demonstrieren nahezu keinen signifikanten Unterschied für all diese Ausführungsformen, das heißt die Ausführungsformen 31 bis 33 und 51 bis 59. So ist bei Verwenden von inneren Elektroden, deren Hauptbestandteil Ni ist, bei keramischen Kondensatorelementen ein keramischer Kondensator, der ein hohes Maß an Korrosionsbeständigkeit, die sich über der Zeit nicht viel ändert, kostengünstig, und er erreicht ein hohes Maß an Zuverlässigkeit.
IV Lötanforderungen
26 illustriert einen kombinierten keramischen Kondensator, der durch Kombinieren mehrerer keramischer Kondensatorelemente 110 bis 150 ausgebildet ist. In der Figur sind den Komponenten, die mit denjenigen identisch sind, welche in den vorangegangenen Zeichnungen enthalten sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet. Bei dem kombinierten keramischen Kondensator der Figur sind die Formen und äußeren Abmessungen der mehreren keramischen Kondensatorelemente 110 bis 150 nahezu dieselben, wobei jedes keramische Kondensatorelement mit Anschlusselektroden 11 und 12 an den zwei einander gegenüberliegenden Enden versehen ist. Die mehreren keramischen Kondensatorelemente 110 bis 150 sind mit ihren Anschlusselektroden 11 aufeinander ausgerichtet und mit ihren Anschlusselektroden 12 aufeinander ausgerichtet kombiniert, um eine Kondensatoranordnung auszubilden. Die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 sind an den Anschlusselektroden 11 und 12, die an den beiden Enden der Kondensatoranordnung vorgesehen sind, über Lötmittel 4 bzw. 5 gesichert.
Eine Lötpaste, die aus Lötmittelpartikeln, wobei 90% oder mehr der enthaltenden Partikel eine Partikelgröße von 35 μm bis 55 μm aufweisen, und einem Harz vom Kolophoniumtyp, welches das Flussmittel ausbildet, zusammengesetzt ist und die keinen Aktivator enthält, der aus einer Halogenverbindung besteht, wird verwendet, um die Lötmittel 4 und 5 auszubilden. Es ist wünschenswert, eine Zusammensetzung zu erreichen, bei der die Lötmittelpartikel 70 Gew.-% bis 75 Gew.-% des Gesamtgewichts und das Harz vom Kolophoniumtyp 25 Gew.-% bis 30 Gew.-% des Gesamtgewichts bei dieser Lötmittelpaste ausmachen. Da die meisten der in der Lötmittelpaste enthaltenen Lötmittelpartikel eine Partikelgröße von 35 μm bis 55 μm aufweisen und nur ein kleiner Anteil der Flussmittelkomponente in der Lötmittelpaste enthalten ist, werden die Lötmittelpartikel daran gehindert, in die Spalte zwischen den Elektroden einzutreten. Zusätzlich wird auch jeglicher Abbau des Isolationswiderstands verhindert, da kein aus einer Halogenverbindung von Chlor, Brom oder dergleichen ausgebildeter Aktivator enthalten ist.
Um den kombinierten keramischen Kondensator in der Figur zu erhalten, werden die keramischen Kondensatorelemente 110 bis 150 durch Halten der Spalte g, die zwischen Ihnen ausgebildet sind, innerhalb eines Bereichs von ungefähr 10 μm bis 20 μm zusammengebaut. Die Spalte g können auf 20 μm oder weniger festgelegt werden, indem die keramischen Kondensatorelemente 110 bis 150 kombiniert werden, die mit Anschlusselektroden 11 und 12 versehen sind, deren Dicke auf 20 μm oder weniger festgesetzt ist.
Nach Aufbringen der Lötmittelpaste durch Drucken oder durch Verwenden eines Spenders oder dergleichen auf die Anschlusselektroden 11 und 12 an den beiden Enden der Kondensatoranordnung, die durch Kombinieren der keramischen Kondensatorelemente 110 bis 150 erreicht wurde, werden die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 an den beiden Enden der Kondensatoranordnung montiert. Es ist wünschenswert, die Lötmittelpaste in einer Auftragmenge von 0,02 mg/mm² bis 0,06 mg/mm² auf die Bereiche der Anschlusselektroden 11 und 12 und die Metallplattenanschlüsse 2 und 3, die einander gegenüberliegen, aufzutragen. Bei dieser Auftragmenge können die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 durch Löten gesichert werden, während zumindest ausreichende mechanische Festigkeit sichergestellt wird. Zusätzlich wird auch jegliche Verschlechterung des Isolationswiderstands verhindert, der aufträte, wenn die Auftragmenge 0,06 mg/mm² überschritte.
Nachdem die Metallplattenanschlüsse 2 und 3 montiert sind, wird die Kondensatoranordnung für einen Lötprozess in einen Reflow-Ofen geschickt. Da die Lötmittelpaste aus den Lötmittelpartikeln, die 70 bis 75 Gew.-% ausmachen, und dem Harz vom Kolophoniumtyp, das 25 bis 30 Gew.-% ausmacht, zusammengesetzt ist, kann dieser Lötprozess bei 250°C bis 350°C implementiert werden (Temperaturanstiegsrate von 14°C/Minute). Zusätzlich wird, da die Lötmittelpaste keinen Aktivator enthält, der aus einer Halogenverbindung besteht, der Lötprozess in einem Reflow-Ofen mit einem Sauerstoffgehalt von 100 ppm oder weniger durchgeführt. So werden die Lötmittelpartikel daran gehindert, zu oxidieren, und sie können mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit verschmolzen werden, obwohl die Lötmittelpaste keinen Aktivator enthält, um die Ausbildung von Lötmittelperlen zu verhindern.
Durch Herstellen eines kombinierten keramischen Kondensators auf diese Weise werden die Lötmittelpartikel und das Flussmittel daran gehindert, in die Spalte zwischen den keramischen Kondensatorelementen 110 bis 150 einzutreten, und das Auftreten eines vom Flussmittel verursachten Aufbaus kann verhindert werden. Entsprechend wird ein kombinierter keramischer Kondensator, der eine hohe Spannungsfestigkeit, eine hohe Kapazität und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit aufgrund von ausreichender mechanischer Festigkeit erreicht, zu niedrigen Kosten realisiert.

Um seine Verwendbarkeit zu verifizieren, wurden kombinierte keramische Kondensatoren durch verschiedene Kombinationen der individuellen Erfordernisse hergestellt, die oben als Ausführungsformen 61 bis 63 beschrieben sind, zusammen mit einem Beispiel des Stands der Technik (Vergleichsbeispiel 60). Zusätzlich wurden kombinierte keramische Kondensatoren, die nicht alle Erfordernisse erfüllen, als Vergleichsbeispiele 61 bis 63 hergestellt. Tabelle VIII

Teststücknummer	Lötmittel-teilchengröße (μm)	Kolophonium-menge (Gew.-%)	Chlormenge (%)	Auftragungsmenge (mg/mm²)	Abstand zwischen den Elektroden (μm)
Vergleichsbeispiel 60	1 bis 50	50 bis 55	1	0,16	10 bis 20
Vergleichsbeispiel 61	20 bis 50	50 bis 55	0	0,16	10 bis 20
Vergleichsbeispiel 62	35 bis 55	25 bis 30	0,2	0,16	10 bis 20
Vergleichsbeispiel 63	35 bis 55	25 bis 30	0,2	0,06	30 bis 50
Ausführungsform 61	35 bis 55	25 bis 30	0	0,06	10 bis 20
Ausführungsform 62	35 bis 55	25 bis 30	0	0,04	10 bis 20
Ausführungsform 63	35 bis 55	25 bis 30	0	0,02	10 bis 20

Jedes der Teststücke wurde untersucht, um die ×10^–6 Anwesenheit/Abwesenheit von Lötmittelteilcheneintritt zu bestätigen und auf jegliche Verschlechterung des Isolationswiderstands zu prüfen. Die Anwesenheit/Abwesenheit von Lötmittelpartikeleintritt wurde unter Verwendung eines Mikroskops mit einer Vergrößerung von 20 an 10 Stücken von jedem einzelnen Vergleichsbeispiel und den einzelnen Ausführungsformen verifiziert, die als mangelhaft beurteilt wurden, selbst wenn nur ein Lötmittelteilchen in einem Abstand zwischen den laminierten keramischen Kondensatorelementen gefunden wurde. Der Isolationswiderstand wurde durch einen Druckkochertest an 30 Stücken von jedem der Vergleichsbeispiele und den Ausführungsformen untersucht, der bei einer Temperatur von 120°C bei einem Druck von 2 Atmosphären für einen Zeitraum von 100 Stunden durchgeführt wurde. Jede Probe, bei der der Isolationswider stand auf 10⁶ Ω oder weniger reduziert wurde, wurde als mangelhaft beurteilt. Die Resultate des Tests sind in Tabelle IX. Tabelle IX

Teststücknummer	Eintritt von Lötmittel-teilchen in Spalte (%)	Druckkochertest (%)
Vergleichsbeispiel 60	100	10
Vergleichsbeispiel 61	10	0
Vergleichsbeispiel 62	0	3,4
Vergleichsbeispiel 63	0	6,7
Ausführungsform 61	0	0
Ausführungsform 62	0	0
Ausführungsform 63	0	0

Wie die Daten in den Tabellen VIII und IX anzeigen, traten beim Vergleichsbeispiel 60, das ein Beispiel des Stands der Technik ist und das unter Verwendung einer Lötmittelpaste ausgebildet wurde, die kleine Lötmittelteilchen enthielt, wobei deren Teilchen Größen von 1 μm bis 50 μm erreichten und wobei ein Kolophoniumgehalt 50 Gew.-% bis 55 Gew.-% ausmachte, die Lötmittelteilchen mit der Rate von 100% zwischen die laminierten keramischen Kondensatorelemente ein, obwohl diese Spalte auf 10 μm bis 20 μm festgelegt waren. Zusätzlich manifestierte sich bei 10% des Vergleichsbeispiels 60, d. h. eines Beispiels des Stands der Technik, das unter Verwendung der Lötmittelpaste ausgebildet wurde, die 1% Chlor enthielt, wobei die Auftragungsmenge der Lötmittelpaste auf 0,16 mg/mm² festgelegt wurde, eine Reduktion des Isolationswiderstands.
Ein Lötmittelteilcheneintritt trat bei 10% des Vergleichsbeispiels 61 auf, das unter Verwendung einer Lötmittelpaste ausgebildet wurde, die kleine Lötmittelteilchen mit Teilchengrößen im Bereich von 20 μm bis 30 μm bei einem Kolophoniumgehalt von 50 Gew.-% bis 55 Gew.-% enthielt, obwohl die Spalte zwischen den laminierten Kondensatorelementen auf 10 μm bis 20 μm festgelegt war. Dennoch wurde keine Verschlechterung des Isolationswiderstands bei dem Vergleichsbeispiel 61 beobachtet, bei dem die Lötmittelpaste keinerlei Chlor enthielt. Eine Reduktion bei dem Isolationswiderstand wurde bei 3,4% des Vergleichsbeispiels 62 beobachtet, bei dem die Lötmittelpaste 0,2% Chlor enthielt, obwohl die Spalte zwischen den laminierten keramischen Kondensatorelementen auf 10 μm bis 20 μm festgelegt wurden. Zusätzlich wurde eine Reduktion bei dem Isolationswiderstand bei 6,7% des Vergleichsbeispiels 63 beobachtet, wobei seine Lötmittelpaste 0,2% Chlor enthielt und die Spalte zwischen den laminierten keramischen Kondensatorelementen auf 30 μm bis 50 μm festgelegt waren.
Im Gegensatz dazu wurde kein Eintritt von Lötmittelteilchen oder keine Reduktion des Isolationswiderstands bei irgendeiner der Ausführungsformen 61 bis 63 gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet.
Vorteile der Erfindung
Wie erklärt worden ist, werden die folgenden Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht.

(a) Ein keramischer Kondensator, bei dem das Auftreten von Rissen, Beschädigungen und dergleichen an einem keramischen Kondensatorelement mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit verhindert werden kann, wird bereitgestellt.
(b) Ein keramischer Kondensator, bei dem thermische Spannung und mechanische Spannung, die an dem keramischen Kondensatorelement auftreten, reduziert werden können, wird bereitgestellt.
(c) Ein keramischer Kondensator, bei dem die Länge der Metallplattenanschlüsse, die sich von den Anschlussbereichen, welche zu dem Substrat hin angeordnet sind, bis zu den Montagebereichen der keramischen Kondensatorelemente hin erstrecken, vergrößert wird, ohne die Höhe der Metallplattenanschlüsse zu vergrößern, wird bereitgestellt.
(d) Ein keramischer Kondensator, der kein Durchschlagrisiko darstellt, da keine Risse auftreten, selbst wenn er kontinuierlich über einen ausgedehnten Zeitraum in einer Umgebung betrieben wird, in der sich die Temperatur drastisch über einen Bereich von –55°C bis 125°C ändert, wird bereitgestellt.
(e) Ein keramischer Kondensator, der eine Verbesserung bei der Zuverlässigkeit erreicht, indem sichergestellt wird, dass Lötmittelpartikel und Lötmittelflussmittel daran gehindert werden, in Spalte zwischen den keramischen Kondensatorelementen einzutreten, wird bereitgestellt.

Claims

Keramischer Kondensator mit: mindestens einem keramischen Kondensatorelement (1), das Anschlusselektroden (11), (12) an zwei seitlichen Endflächen aufweist, die einander gegenüber liegen; und mindestens einem Paar von Metallplattenanschlüssen (2), (3), die jeweils ein vorderes Ende aufweisen, das an eine der Anschlusselektroden (11), (12) angeschlossen ist, und die jeweils mit einem gefalteten Bereich (22), (32) in einem Mittelbereich und mit einem Anschlussbereich (23), (33) zum Anschließen an die Außenseite an der Rückseite des gefalteten Bereichs (22), (32) versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallplattenanschlüsse (2), (3) über einen Bereich von –55°C bis 125°C jeweils einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizient α aufweisen, der bei 13 × 10^–6 oder weniger liegt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: der gefaltete Bereich (22), (32) jedes der Metallplattenanschlüsse (2), (3) mindestens einen gebogenen Bereich umfasst; und die Metallplattenanschlüsse (2), (3) jeweils in einem Bereich zwischen einem ersten gebogenen Bereich des gefalteten Bereichs (22), (32) und dem vorderen Ende an eine der Anschlusselektroden (11), (12) angeschlossen sind.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 2, wobei: der gefaltete Bereich (22), (32) jedes der Metallplattenanschlüsse (2), (3) zwei gebogene Bereiche umfasst.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 3, wobei: der gefaltete Bereich (22), (32) jedes der Metallplattenanschlüsse (2), (3) einen ersten gebogenen Bereich und einen zweiten gebogenen Bereich umfasst; und der gefaltete Bereich (22), (32) in dem ersten gebogenen Bereich von der Anschlusselektrode (11), (12) weg umgebogen ist und in dem zweiten gebogenen Bereich so umgebogen ist, dass er über einen Abstand von dem ersten gebogenen Bereich den Endflächen gegenüber liegt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 2, wobei: der gefaltete Bereich (22), (32) jedes der Metallplattenanschlüsse (2), (3) aus einem gebogenen Bereich ausgebildet ist und unter einem spitzen Winkel umgebogen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 5, wobei: der maximale Abstand zwischen zwei einander gegenüber liegenden Bereichen, der durch Biegen an jedem der Metallplattenanschlüsse (2), (3) ausgebildet ist, 300 μm oder weniger beträgt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 2, wobei: der gefaltete Bereich (22), (32) jedes der Metallplattenanschlüsse (2), (3) in einem Bogen gebogen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: der Anschlussbereich (23), (33) mit mindestens einem Loch versehen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Metallplattenanschlüsse aus einer Legierung ausgebildet sind, wobei Fe 55 Gewichts-% bis 70 Gewichts-% und Ni 30 Gewichts-% bis 45 Gewichts-% ausmacht.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Metallplattenanschlüsse (2), (3) und die Anschlusselektroden (11), (12) über ein Lötmittel verbunden sind.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 10, wobei: das Lötmittel einen Schmelzpunkt innerhalb des Bereichs von 200°C oder höher und 400°C oder niedriger aufweist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: der Anschlussbereich (23), (33) über einen Abstand unter einem keramischen Kondensatorelement (1) angeordnet ist, das von den keramischen Kondensatorelementen (1) in einer untersten Lage angeordnet ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Länge eines Pfads, der sich von dem Anschlussbereich (23), (33) bis zu einem Montagebereich erstreckt, in dem die Anschlusselektrode (11), (12) montiert wird, bei jedem der Metallplattenanschlüsse (2), (3) größer als eine Komponentenhöhe relativ zu dem Anschlussbereich (23), (33) ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: der höchste Punkt des gefalteten Bereichs in einer Position angeordnet ist, die niedriger als der höchste Punkt des keramischen Kondensatorelements (1) ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Metallplattenanschlüsse (2), (3) jeweils mit einem gebogenen Bereich zwischen dem gefalteten Bereich (22), (32) und dem Anschlussbereich (23), (33) versehen sind; und jeder der Metallplattenanschlüsse (2), (3) zwischen dem gebogenen Bereich (22), (32) und dem Anschlussbereich (23), (33) derart in einer Richtung gebogen ist, dass sich der Anschlussbereich (23), (33) an das keramische Kondensatorelement annähert.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Metallplattenanschlüsse (2), (3) in einem Bereich, der sich von dem vorderen Ende desselben zu einem ersten gebogenen Bereich des gefalteten Bereichs erstreckt, jeweils mit einem anderen gebogenen Bereich versehen sind, wobei ein Bereich, der sich von dem anderen gebogenen Bereich zu dem ersten gebogenen Bereich erstreckt, der Seitenendfläche über einen Abstand gegenüber liegt und ein Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich an die Anschlusselektrode (11), (12) angeschlossen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: mehrere keramische Kondensatorelemente (1) aufeinanderfolgend laminiert sind, wobei deren Anschlusselektroden (11), (12) parallel geschaltet sind.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 17, wobei: die Metallplattenanschlüsse (2), (3) jeweils an mindestens eine der Anschlusselektroden (11), (12) der mehreren keramischen Kondensatorelemente (1) angeschlossen sind.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 18, wobei: ein Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich zwischen zwei Anschlusselektroden (11), (12) von zwei keramischen Kondensatorelementen (1) angeordnet und an die zwei Anschlusselektroden (11), (12) angeschlossen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 19, wobei: ein Bereich zwischen dem vorderen Ende und dem anderen gebogenen Bereich vorgesehen ist, um eine Anschlusselektrode (11), (12) eines keramischen Kondensatorelements (1) auf einer untersten Lage von mehreren keramischen Kondensatorelementen (1) abzustützen, und an die Anschlusselektrode (11), (12) angeschlossen ist.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, der mit einer Mehrzahl von internen Elektroden innerhalb eines keramischen dielektrischen Grundkörpers versehen ist, wobei: die internen Elektroden jeweils an einem Ende an eine der Anschlusselektroden (11), (12) angeschlossen sind, wobei ihr anderes Ende in einem Abstand von der anderen Anschlusselektrode (11), (12) liegt und wobei der Abstand bei einer Länge liegt, die sicherstellt, dass eine vertikale Linie, die von dem anderen Ende in einer Richtung der Dicke des keramischen dielektrischen Grundkörpers gezogen wird, die Anschlusselektrode (11), (12) nicht schneidet.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: die Anschlusselektroden (11), (12) nur an einer Seitenendfläche ausgebildet sind.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: das mindestens eine keramische Kondensatorelement (1) α₁ < α₂ erfüllt, wobei α₁ einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten über einen Temperaturbereich von 25°C bis –55°C angibt und α₂ seinen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten über einen Temperaturbereich von 25°C bis 125°C angibt; und das mindestens eine Paar von Metallplattenanschlüssen (2), (3) β < 1,3 α₂ und β > 0,7 α₁ erfüllt, wobei β seinen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten über einen Temperaturbereich von –55°C bis 125°C angibt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 23, wobei: das keramische Kondensatorelement (1), wobei ein Hauptbestandteil seines dielektrischen Körpers aus Bariumtitanat besteht, α₁ ≤ 7 × 10^–6 und α₂ ≥ 9 × 10^–6 befriedigt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 23, wobei: das keramische Kondensatorelement (1), wobei ein Hauptbestandteil seines dielektrischen Körpers aus einem kombinierten Perovskit vom Bleityp besteht, α₁ ≤ 2 × 10^–6 und α₂ ≥ 3 × 10^–6 erfüllt.
Keramischer Kondensator nach Anspruch 1, wobei: mehrere keramische Kondensatorelemente (1) laminiert sind, während sie einen Abstand von 20 μm oder weniger zwischen einzelnen keramischen Kondensatorelementen (1) einhalten, wobei die Anschlusselektroden (11), (12) auf die Metallplattenschlüsse (2), (3) aufgelötet sind.
Verfahren zum Herstellen des keramischen Kondensators nach Anspruch 1, mit mehreren keramischen Kondensatorelementen und mindestens einem Paar von Metallplattenanschlüssen, wobei die keramischen Kondensatorelemente jeweils Anschlusselektroden an zwei Seitenendflächen aufweisen, die einander gegenüber liegen, wobei die keramischen Kondensatorelemente aufeinander laminiert sind, und wobei die Metallplattenanschlüsse an ihrem vorderen Ende jeweils auf eine der Anschlusselektroden aufgelötet sind und in ihrem Mittelbereich jeweils mit einem gefalteten Bereich versehen sind, und mit einem Anschlussbereich, um an der Rückseite des gefalteten Bereichs an die Außenseite angeschlossen zu werden, wobei: die mehreren keramischen Kondensatorelemente unter Einhalten von dazwischen liegenden Spalten von 20 μm oder kleiner zusammengestellt werden; eine Lötpaste, die aus Lötmittelpartikeln, von denen 90% oder mehr Partikelgrößen im Bereich von 35 μm und 55 μm aufweisen, und einem Harz vom Kolophoniumtyp besteht, auf die Oberflächen von einzelnen Anschlusselektroden der keramischen Kondensatorelemente und auf Oberflächen der Metallplattenanschlüsse, die einander gegenüber liegen, aufgetragen wird; und ein Lötprozess in einem Reflow-Ofen mit einem Sauerstoffgehalt von 100 ppm oder weniger durchgeführt wird.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 27, wobei: die Lötpaste, die aus Lötmittelpartikeln und einem Harz vom Kolophoniumtyp besteht, in einer Auftragsmenge von 0,02 mg/mm2 bis 0,06 mg/mm2 aufgetragen wird; der Gehalt an Lötmittelpartikeln innerhalb des Bereichs von 70 Gewichts-% bis 75 Gewichts-% liegt; der Gehalt des Harzes vom Kolophoniumtyp innerhalb des Bereichs von 25 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% liegt; und der Lötprozess in dem Reflow-Ofen in einem Temperaturbereich von 250°C bis 350°C durchgeführt wird.