JP2000235931A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
積層セラミックコンデンサInfo
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Abstract
端子部材が取付けられた積層セラミックコンデンサにお
いて、特に高電圧や高周波電流を印加したとき、電歪現
象が生じやすく、そのため、端子部材の接合部分に電歪
による応力が加わり、この接合部分に疲労破壊やコンデ
ンサ本体にクラックが生じることがある。 【解決手段】 端子部材6において、外部電極2に向か
って突出する突起7を形成し、それによって、外部電極
2に対する半田5による接合部分8を、外部電極2の一
部において実質的に線状に延びるようにする。好ましく
は、接合部分8の線状に延びる方向は、内部電極の延び
る方向と平行にされ、また、接合部分8の幅はできるだ
け小さくされ、さらに、接合部分8の幅方向の中心は、
コンデンサ本体4の端面の中心にできるだけ近づけられ
る。
Description
コンデンサに関するもので、特に、金属板からなる端子
部材が外部電極に接合された構造を有する積層セラミッ
クコンデンサに関するものである。
矩形状の形態をなしていて、相対向する端部には、それ
ぞれ、外部電極が形成されている。このような積層セラ
ミックコンデンサを適宜の配線基板上に実装しようとす
る場合、通常、上述の外部電極を、直接、配線基板上の
所定の導電ランドに半田付けすることによって表面実装
するようにされる。
を、直接、配線基板に半田付けするような実装状態とし
たときには、セラミックをもって構成されるコンデンサ
本体にクラックが生じたり、外部電極がコンデンサ本体
から剥離されたりするといった機械的損傷が、積層セラ
ミックコンデンサにもたらされることがある。
付けのための半田の凝固による収縮に基づいて生じる応
力が原因となったり、配線基板と積層セラミックコンデ
ンサとの熱膨張係数の差によって生じる応力が原因とな
ったり、配線基板の撓みによって生じる応力が原因とな
ったりして、もたらされることが多い。
コンデンサの各外部電極に金属板からなる端子部材を取
付けたものも実用に供されている。このような構造の積
層セラミックコンデンサによれば、上述した機械的損傷
の原因となる応力の多くは、端子部材を構成する金属板
の撓みを伴う変形により有利に吸収されるので、積層セ
ラミックコンデンサにおいて機械的損傷を生じにくくす
ることができる。
その特定の面を外部電極に対向させた状態で、たとえば
半田のような導電性接合材によって接合されるのが通常
である。
子部材を備える積層セラミックコンデンサは、新たに、
次のような問題に遭遇することがある。
系セラミックを用いるような積層セラミックコンデンサ
を特に高電圧や高周波領域で使用した場合、コンデンサ
本体に備える誘電体の圧電現象により、電歪が発生しや
すい。この電歪による応力は、特に大容量の積層セラミ
ックコンデンサにおいて大きく生じる。
前述したように、面と面とを対向させて端子部材が外部
電極に接合されていると、コンデンサ本体の電歪による
変位が端子部材によって比較的大きく拘束されるため、
電歪による応力の逃げ道が大きく制限されてしまう。
材と外部電極との接合部分に集中的に繰り返し加わり、
この接合部分に疲労破壊がもたらされることがある。ま
た、最悪の場合には、コンデンサ本体の誘電体セラミッ
ク部分においてクラックを生じさせることもある。ま
た、このような破壊等には至らなくても、電歪が配線基
板等へ伝わって共鳴し、「鳴き」と呼ばれる現象が時折
引き起こされている。
な問題を解決し得る積層セラミックコンデンサを提供し
ようとすることである。
端部にそれぞれ外部電極が形成され、かつ外部電極の特
定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極が
積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体
と、外部電極に対して導電性接合材によって接合され
る、金属板からなる端子部材とを備える、積層セラミッ
クコンデンサに向けられるものであって、上述した技術
的課題を解決するため、端子部材が、外部電極に対する
導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において
実質的に線状に延びるようにするため、外部電極に向か
って突出する突起を形成していることを特徴としてい
る。
合部分が実質的に線状に延びる方向は、内部電極の延び
る方向と略平行になるように選ばれる。
分の幅は、内部電極の積層方向に測定した、コンデンサ
本体の端面の寸法の2/3以下に選ばれることが好まし
く、より好ましくは4/9以下、さらに好ましくは1/
3以下に選ばれる。
好ましくは、接合部分の幅方向の中心は、コンデンサ本
体の端面の内部電極の積層方向における一方端から、内
部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の1/5〜4
/5の範囲内に位置するようにされ、より好ましくは2
/8〜6/8の範囲内、さらに好ましくは3/8〜5/
8の範囲内に位置するようにされる。
施態様では、突起は、連続的に線状に延びるように形成
される。この場合、突起は、端子部材を構成する金属板
の折り曲げ線によって与えられることができる。
は、突起を、実質的に線状に分布する複数の突起によっ
て与えることができる。
を備える積層セラミックコンデンサにも適用される。こ
の場合、複数のコンデンサ本体の各々の外部電極に端子
部材が共通に取付けられる。
デンサは、端子部材の一部を突出させた状態でコンデン
サ本体を収容するためのケースをさらに備えていてもよ
い。
体をケース内で位置決めするための位置決め片が一体に
形成されていることが好ましい。
1の実施形態による積層セラミックコンデンサ1を示す
もので、図1は正面図、図2は斜視図である。
ば、チタン酸バリウム系セラミックのような誘電体を含
み、相対向する端部にそれぞれ外部電極2が形成され、
かつ外部電極2の特定のものに電気的に接続されるよう
に複数の内部電極3(図3参照)が積層状に形成されて
いる、チップ状のコンデンサ本体4を備えるとともに、
外部電極2に対して導電性接合材としての半田5によっ
て接合される、金属板からなる端子部材6を備えてい
る。
おいて、この実施形態では、端子部材6が、外部電極2
に向かって突出する突起7を形成していて、外部電極2
に対する半田5による接合部分8を外部電極2の一部に
おいて実質的に線状に延びるようにしていることが特徴
となっている。
電極3(図3)の延びる方向と略平行に実質的に線状に
延びている。また、実質的に線状に延びる接合部分8を
与えるための突起7も、連続的に線状に延びるように形
成され、より具体的には、端子部材6を構成する金属板
の折り曲げ線によって与えられる。なお、上述の接合部
分8は、たとえば、外部電極2に予め半田膜を形成して
おき、これに端子部材6を当接させた状態で半田膜を溶
融させ、半田の表面張力による収縮によってフィレット
付きで形成される。また、接合部分8の長手方向寸法
(図1において紙面に垂直な方向の寸法)は、コンデン
サ本体4の端面の幅方向寸法(図1において紙面に垂直
な方向の寸法)より短くなるようにされる。これは、半
田5による半田付けの際に及ぼされる熱衝撃をできるだ
け緩和するための対策となる。
電歪による変位分布が図解的に示されている。また、図
4には、図1に示した積層セラミックコンデンサ1の一
部が拡大されて示されている。
をなす内部電極3間の中心線C1から離れるほど、より
大きな変位量となるような分布を有している。そのた
め、このような内部電極3を複数層に積層したコンデン
サ本体4全体しては、図4において矢印9で示すよう
に、厚みモードの電歪による変位が最も生じやすい。
電極2との接合部分8が、外部電極2の一部といった限
られた領域にあり、しかも内部電極3の延びる方向と略
平行に実質的に線状に延びているので、上述したような
厚みモードの電歪による変位は、端子部材6によっては
実質的に拘束されず、コンデンサ本体4の両主面10に
まで伝達され、このような変位エネルギーは、矢印11
で示すように、コンデンサ本体4の自由端である両主面
10から効果的に放出される。
は、接合部分8、コンデンサ本体4、さらには端子部材
6が半田付けされる配線基板(図示せず。)のいずれに
も実質的に及ぼされないようにすることができる。
の緩和を図るためには、図4に示すように、コンデンサ
本体4の厚み方向の中心線Cにできるだけ近接させて端
子部材6の突起7を配置し、半田5による接合部分8の
幅方向の中心を、この中心線Cのできるだけ近傍に位置
させることが好ましい。これに関して、接合部分8の幅
方向の中心とコンデンサ本体4の端面の内部電極3の積
層方向(コンデンサ本体4の厚み方向)における一方端
との間の寸法aは、内部電極3の積層方向に測定した、
コンデンサ本体4の端面の寸法(コンデンサ本体4の厚
み方向寸法)bの1/5〜4/5の範囲内になるように
されることが好ましく、より好ましくは、2/8〜6/
8の範囲内になるように、さらに好ましくは3/8〜5
/8の範囲内になるようにされる。
るためには、接合部分8の幅cは、できるだけ小さい方
が好ましい。これに関連して、接合部分8の幅cは、内
部電極3の積層方向に測定した、コンデンサ本体4の端
面の寸法bの2/3以下に選ばれることが好ましく、よ
り好ましくは4/9以下、さらに好ましくは1/3以下
に選ばれる。
の第2、第3、第4および第5の各実施形態による積層
セラミックコンデンサ1a、1b、1cおよび1dの各
一部をそれぞれ示す正面図である。図5ないし図8にお
いて、図1に示す要素に相当する要素には同様の参照符
号を付し、重複する説明は省略する。
aでは、端子部材6aの屈曲した部分の先端において突
起7を形成している。
bにおいては、端子部材6bをC字状に曲成した部分に
おいて突起7を形成している。
cにおいては、端子部材6cの曲成された端部において
突起7を形成している。
dにおいては、端子部材6dの突起7は、図1に示した
突起7のように鋭利ではなく、所定の幅を有している。
第6、第7および第8の各実施形態による積層セラミッ
クコンデンサ1e、1fおよび1gをそれぞれ示すもの
で、図9および図10は正面図であり、図11は斜視図
である。図9ないし図11において、図1に示す要素に
相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明
は省略する。
eは、複数、たとえば2つのコンデンサ本体4を積み重
ねて一体化したスタック部品の形態を有している。2つ
のコンデンサ本体4の各々の外部電極2には、端子部材
6eが共通に取付けられていて、これら端子部材6eに
よって、2つのコンデンサ本体4は電気的に並列に接続
されている。端子部材6eは、各外部電極2に対応し
て、突起7を形成している。
おいて生じる電歪現象が互いに干渉することを防止する
ため、ギャップ12が設けられる。なお、ギャップ12
に代えて、ショアA硬度90以下の電歪現象を吸収でき
るような接着剤によって、2つのコンデンサ本体4を互
いに接合してもよい。
1fは、複数、たとえば2つのコンデンサ本体4を備え
ていて、これらコンデンサ本体4は、直列に平面的に配
列されている。これら2つのコンデンサ本体4のそれぞ
れの互いに接続される外部電極2は、半田または導電性
接着剤のような導電性接合材によって互いに接合され
る。なお、これら導電性接合材によって互いに接合され
る外部電極2間に、必要に応じて、図示しないが、好ま
しくは何らかの突起を有する適当な端子部材を挿入する
ようにしてもよい。
2つのコンデンサ本体4の両端に位置する外部電極2に
は、端子部材6fがそれぞれ取付けられる。端子部材6
fは、図1に示した端子部材6と実質的に同様の形状を
有している。
1gは、複数、たとえば2つのコンデンサ本体4を備
え、これらコンデンサ本体4は、平面的に並列に配列さ
れている。これら2つのコンデンサ本体4は、たとえば
両面粘着テープまたは接着剤によって互いに接合され
る。
の各々の外部電極2を共通に接続する長さを有してい
る。
る積層セラミックコンデンサ1hを示す正面図であり、
一部を断面で示している。図12において、図1に示し
た要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複
する説明は省略する。
1hは、端子部材6hの一部を突出させた状態でコンデ
ンサ本体4を収容するためのケース13を備えることを
特徴としている。図13には、積層セラミックコンデン
サ1hにおけるケース13内に収容されている要素が斜
視図で示されている。
歯状片14を備え、各櫛歯状片14に突起7が形成され
ている。したがって、この実施形態では、各端子部材6
hは、実質的に線状に分布する複数の突起7を形成して
いることになる。
位置決め片15を一体に形成している。位置決め片15
は、図12によく示されているように、コンデンサ本体
4をケース13内で位置決めするためのものである。
てコンデンサ本体4を覆うことになるので、実装時の衝
撃がコンデンサ本体4に伝わることを低減でき、また、
外部からの衝突物によってコンデンサ本体4が破損され
ることを防止でき、さらに、端子部材6hに加わる不所
望な応力を接合部分8にまで伝播させないようにするこ
とができる。
が、ケース13内の空間を適当な樹脂で充填(ポッティ
ング)するようにしてもよい。このようにすれば、ケー
ス13内が湿気やガス等から遮断され、さらなる信頼性
の向上を期待することができる。また、高周波電流をこ
の積層セラミックコンデンサ1hに印加するとき、コン
デンサ本体4のインピーダンスにより発熱を生じるが、
ポッティング樹脂として高熱伝導性のものを用いれば、
ケース13内に空間を残す場合に比べて、放熱効率を向
上させることができる。
よる積層セラミックコンデンサ1iを示す正面図であ
る。図14において、図1に示した要素に相当する要素
には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
1iは、図15に単独で示すような端子部材6iを備え
ている。図15は、端子部材6iの、外部電極2側に向
く面を示している。端子部材6iは、実質的に線状に分
布する複数の突起7を備えている。これら突起7は、た
とえば、端子部材6iを成形するとき、プレスによって
深絞りすることによって形成することができる。
布する複数の突起7を備えている場合にも、外部電極2
に対する半田5による接合部分8を外部電極2の一部に
おいて実質的に線状に延びるようにすることができる。
形態に関連して説明したが、この発明の範囲内におい
て、その他、種々の変形例が可能である。
部材6等を外部電極2に接合するための導電性接合材と
して、半田5を用いたが、これに代えて、導電性接着剤
を用いてもよい。また、半田5を用いる場合、鉛フリー
半田のような、比較的硬度が高いものを用いれば、この
発明の効果がより顕著に得られる。
8は、1つの直線に沿って線状に延びるように形成され
たが、2つ以上の直線に沿って、あるいは曲線に沿って
延びるように形成されてもよい。
は、半田5によって与えられたが、このような半田は、
接合部分8を実質的に構成しない態様で、端子部材6等
または外部電極2の他の領域に付与されていてもよい。
たとえば、半田は、外部電極2の全面または端子部材6
の全面にコートされていてもよい。
徴を組み合わせた実施形態も可能である。たとえば、図
12に示したケース13を備える構成は、図1、図5な
いし図11および図14にそれぞれ示した実施形態にも
採用することができる。また、図9ないし図11に示し
た複数のコンデンサ本体4を備える各実施形態におい
て、端子部材の形状として、図5ないし図8、図12お
よび図14に示したものを採用することもできる。ま
た、図12に示した端子部材6hは、ケース13を備え
ない積層セラミックコンデンサにも適用することができ
る。
デンサ本体の外部電極に対して導電性接合材によって接
合される端子部材には、外部電極に向かって突出する突
起が形成されていて、それによって、外部電極に対する
導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において
実質的に線状に延びるようにしているので、コンデンサ
本体の電歪現象をほとんど拘束することがなく、電歪に
よって生じる応力を緩和することができる。したがっ
て、このような応力によってもたらされる接合部分の破
損およびコンデンサ本体のクラック等を有利に防止する
ことができ、また、「鳴き」も大幅に低減することがで
きる。
ンデンサ本体においては、厚みモードの電歪、すなわち
内部電極と直交する方向の電歪が最も発生しやすいた
め、接合部分の上述した実質的に線状に延びる方向が、
内部電極の延びる方向と略平行にされると、電歪による
振動は接合部分ないしは端子部材によってほとんど受け
止めることをせず、コンデンサ本体の自由端において効
果的に放出されるようになる。したがって、電歪による
応力の緩和という作用をより効果的に発揮させることが
できる。
向に測定した、コンデンサ本体の端面の寸法の2/3以
下、より好ましくは4/9以下、さらに好ましくは1/
3以下に選ばれると、上述したような電歪による応力の
緩和という効果をより確実に達成することができる。
ンサ本体の端面の内部電極の積層方向における一方端か
ら、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の1/
5〜4/5、より好ましくは2/8〜6/8、さらに好
ましくは3/8〜5/8の範囲内に位置するようにされ
ると、上述した場合と同様、電歪による応力の緩和とい
う効果をより確実に達成することができる。
サ本体を備え、これらコンデンサ本体の各々の外部電極
に端子部材が共通に取付けられている構造を採用すれ
ば、端子部材を、たとえば複数のコンデンサ本体を並列
接続するための導電部材としても機能させることができ
るとともに、たとえばスタック部品を容易に得ることが
できる。
がケースに収容される構造が採用されると、実装時の衝
撃がコンデンサ本体に伝わりにくくなり、また、外部か
らの衝突物によるコンデンサ本体の破損の防止が可能に
なり、さらには、端子部材に加わる不所望な応力を接合
部分にまで伝播させないようにすることができる。
合、端子部材に、コンデンサ本体をケース内で位置決め
するための位置決め片を一体に形成すれば、特別な位置
決め用の部品を追加することなく、コンデンサ本体をケ
ース内で位置決めすることが容易となり、積層セラミッ
クコンデンサの組立作業が容易になるとともに、実装状
態における積層セラミックコンデンサの破損も有利に防
止することができる。
クコンデンサ1を示す正面図である。
視図である。
部電極3間における電歪による変位分布を図解的に示す
拡大断面図である。
部を拡大して示す正面図であり、電歪モードおよび電歪
によるエネルギーの放出状態を図解的に示す。
クコンデンサ1aの一部を示す正面図である。
クコンデンサ1bの一部を示す正面図である。
クコンデンサ1cの一部を示す正面図である。
クコンデンサ1dの一部を示す正面図である。
クコンデンサ1eを示す正面図である。
ックコンデンサ1fを示す正面図である。
ックコンデンサ1gを示す斜視図である。
ックコンデンサ1hを示す正面図であり、その一部を断
面で示している。
hに備えるコンデンサ本体4および端子部材6hを示す
斜視図である。
ミックコンデンサ1iを示す正面図である。
iに備える端子部材6iの、外部電極2側に向く面を示
す図である。
h,1i 積層セラミックコンデンサ 2 外部電極 3 内部電極 4 コンデンサ本体 5 半田 6,6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6
h,6i 端子部材 7 突起 8 接合部分 13 ケース 14 櫛歯状片 15 位置決め片 C 接合部分の幅方向の中心線 a 端面の内部電極の積層方向における一方端から、内
部電極の積層方向に測定した、端面の寸法 b 内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法 c 接合部分の幅
Claims (14)
- 【請求項1】 相対向する端部にそれぞれ外部電極が形
成され、かつ前記外部電極の特定のものに電気的に接続
されるように複数の内部電極が積層状に形成されてい
る、チップ状のコンデンサ本体と、 前記外部電極に対して導電性接合材によって接合され
る、金属板からなる端子部材とを備え、 前記端子部材は、前記外部電極に対する前記導電性接合
材による接合部分を前記外部電極の一部において実質的
に線状に延びるようにするため、前記外部電極に向かっ
て突出する突起を形成している、積層セラミックコンデ
ンサ。 - 【請求項2】 前記接合部分は、前記内部電極の延びる
方向と略平行に実質的に線状に延びている、請求項1に
記載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項3】 前記接合部分の幅は、前記内部電極の積
層方向に測定した、前記端面の寸法の2/3以下に選ば
れる、請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項4】 前記接合部分の幅は、前記内部電極の積
層方向に測定した、前記端面の寸法の4/9以下に選ば
れる、請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項5】 前記接合部分の幅は、前記内部電極の積
層方向に測定した、前記端面の寸法の1/3以下に選ば
れる、請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項6】 前記接合部分の幅方向の中心は、前記端
面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記
内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の1/
5〜4/5の範囲内に位置するようにされる、請求項2
ないし5のいずれかに記載の積層セラミックコンデン
サ。 - 【請求項7】 前記接合部分の幅方向の中心は、前記端
面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記
内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の2/
8〜6/8の範囲内に位置するようにされる、請求項2
ないし5のいずれかに記載の積層セラミックコンデン
サ。 - 【請求項8】 前記接合部分の幅方向の中心は、前記端
面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記
内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の3/
8〜5/8の範囲内に位置するようにされる、請求項2
ないし5のいずれかに記載の積層セラミックコンデン
サ。 - 【請求項9】 前記突起は、連続的に線状に延びるよう
に形成される、請求項1ないし8のいずれかに記載の積
層セラミックコンデンサ。 - 【請求項10】 前記突起は、前記端子部材を構成する
金属板の折り曲げ線によって与えられる、請求項9に記
載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項11】 前記突起は、実質的に線状に分布する
複数の突起を含む、請求項1ないし8のいずれかに記載
の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項12】 複数の前記コンデンサ本体を備え、前
記複数のコンデンサ本体の各々の前記外部電極に前記端
子部材が共通に取り付けられている、請求項1ないし1
1のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項13】 前記端子部材の一部を突出させた状態
で前記コンデンサ本体を収容するためのケースをさらに
備える、請求項1ないし12のいずれかに記載の積層セ
ラミックコンデンサ。 - 【請求項14】 前記端子部材は、前記コンデンサ本体
を前記ケース内で位置決めするための位置決め片を一体
に形成している、請求項13に記載の積層セラミックコ
ンデンサ。
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