JP2012094671A - Electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板に実装される電子部品に関し、特に積層型のセラミックコンデンサに好適なものである。 The present invention relates to an electronic component mounted on a circuit board, and is particularly suitable for a multilayer ceramic capacitor.
ノート型パーソナルコンピュータやPDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話など各種携帯型の情報処理装置においては、電子部品として、コンデンサ、インダクタ、バリスタまたはこれらを複合した複合部品を回路基板に表面実装することにより、高密度に電子部品を搭載して回路基板全体の大きさの小型化が図られている。このような回路基板に搭載されるコンデンサとして、積層型のセラミックコンデンサが用いられている。 In various types of portable information processing devices such as notebook personal computers, PDAs (Personal Digital Assistants), and mobile phones, capacitors, inductors, varistors, or composite components that combine these are mounted on the circuit board as electronic components. The size of the entire circuit board is reduced by mounting electronic components at high density. A multilayer ceramic capacitor is used as a capacitor mounted on such a circuit board.
積層型のセラミックコンデンサは、誘電体と内部電極とが交互に積層されている。誘電体を形成するセラミック材料には、誘電率が比較的高いチタン酸バリウム等の強誘電体材料が一般的に用いられている。このような積層型のセラミックコンデンサに交流電圧を印加すると、誘電体を形成するセラミック材料は電歪現象を伴うので、電圧の変化に応じて各誘電体層の厚みが変化し、セラミックコンデンサのサイズが変化する。これにより、セラミックコンデンサは印加電圧の大きさに応じた機械的歪みを生じる。このため、セラミックコンデンサに交流電圧を印加すると、誘電体の電歪現象によりセラミックコンデンサが振動する。 In the multilayer ceramic capacitor, dielectrics and internal electrodes are alternately stacked. Ferroelectric materials such as barium titanate having a relatively high dielectric constant are generally used for the ceramic material forming the dielectric. When an AC voltage is applied to such a multilayer ceramic capacitor, the ceramic material that forms the dielectric is accompanied by electrostriction, so the thickness of each dielectric layer changes according to the voltage change, and the size of the ceramic capacitor Changes. As a result, the ceramic capacitor causes mechanical distortion corresponding to the magnitude of the applied voltage. For this reason, when an AC voltage is applied to the ceramic capacitor, the ceramic capacitor vibrates due to the electrostriction phenomenon of the dielectric.
この電歪現象によるセラミックコンデンサの振動は、セラミックコンデンサが実装されている基板に伝播する。この基板に伝わった振動により、基板が共鳴して振動が増幅され、基板において振動音(音鳴り)が発生する。すなわち、コンデンサの振動によって周囲の空気が振動して音が発生すると共に、基板に伝わった振動により基板も共鳴振動し、音が発生する。コンデンサの振動に起因して生じる音圧が大きくなることで振動音が可聴音として人間の耳に認識される。 The vibration of the ceramic capacitor due to the electrostriction phenomenon propagates to the substrate on which the ceramic capacitor is mounted. By the vibration transmitted to the substrate, the substrate resonates and the vibration is amplified, and vibration sound (sound) is generated in the substrate. That is, the ambient air vibrates due to the vibration of the capacitor to generate sound, and the vibration transmitted to the substrate also causes the substrate to resonate and generate sound. When the sound pressure generated due to the vibration of the capacitor increases, the vibration sound is recognized by the human ear as an audible sound.
また、セラミックコンデンサの振動は、誘電体の積層数が多く、電歪が大きいセラミック材料を用いている場合ほど、基板に伝わる振動が増幅され、基板の振動音が大きくなる傾向がある。特に、より大きな静電容量を得るため、複数のセラミックコンデンサを基板上に並列に接続した場合等には、複数のセラミックコンデンサが同じ周期で振動するため、基板に伝わる振動が増幅されるため、振動音がより発生し易くなる。 Further, the vibration of the ceramic capacitor tends to increase the vibration sound transmitted to the substrate and increase the vibration sound of the substrate as the ceramic material having a large number of dielectrics and a large electrostriction is used. In particular, in order to obtain a larger capacitance, when a plurality of ceramic capacitors are connected in parallel on the substrate, etc., because the plurality of ceramic capacitors vibrate at the same period, the vibration transmitted to the substrate is amplified. Vibration noise is more likely to occur.
そこで、基板の振動音を低減するため、セラミックコンデンサ素子の端子電極に一対の接続端子を当接して設けた積層セラミックコンデンサが提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1、2に記載の積層セラミックコンデンサによれば、金属端子が、セラミックコンデンサ素子を基板から浮かせて基板上に表面実装し、一対の接続端子の電極接続部とセラミックコンデンサ素子の端子電極との間に隙間を設けた構造とすることで、セラミックコンデンサ素子で発生した振動が基板に伝播するのを抑制し、セラミックコンデンサに起因して生じる振動音が発生するのを抑制している。 Therefore, in order to reduce the vibration noise of the substrate, a multilayer ceramic capacitor in which a pair of connection terminals is provided in contact with the terminal electrode of the ceramic capacitor element has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2). According to the multilayer ceramic capacitors described in Patent Documents 1 and 2, the metal terminals are surface-mounted on the substrate by floating the ceramic capacitor elements from the substrate, and the electrode connection portions of the pair of connection terminals and the terminal electrodes of the ceramic capacitor elements By providing a structure with a gap between them, the vibration generated in the ceramic capacitor element is suppressed from propagating to the substrate, and the generation of the vibration noise caused by the ceramic capacitor is suppressed.
しかし、従来の積層セラミックコンデンサのように、接続端子として用いられる金属板自体は硬く弾性が高いことから、金属板を折り曲げて成型するのみではセラミックコンデンサ素子で発生した振動を金属板で十分吸収できないため、基板に伝播する振動を十分抑制できず、基板で発生する振動音を抑制する効果が小さかった、という問題がある。 However, like a conventional multilayer ceramic capacitor, the metal plate itself used as the connection terminal is hard and highly elastic. Therefore, the vibration generated in the ceramic capacitor element cannot be sufficiently absorbed by the metal plate only by bending and molding the metal plate. Therefore, there is a problem that the vibration propagating to the substrate cannot be sufficiently suppressed and the effect of suppressing the vibration sound generated on the substrate is small.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板において発生する振動音の抑制効果を向上させることができる電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an electronic component that can improve the effect of suppressing vibration noise generated in a substrate.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らは電子部品について鋭意研究をした。その結果、素子と基板とを接続する接続端子を多孔質材料で形成し、その平均気孔率および平均気孔径を所定の範囲内とすることで、素子で発生した振動が基板に伝播するのを効率よく抑制でき、素子に起因して発生する振動音を抑制する効果を向上させることができることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成されたものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present inventors have intensively studied electronic components. As a result, the connection terminal that connects the element and the substrate is formed of a porous material, and the average porosity and the average pore diameter are within a predetermined range, so that vibration generated in the element is propagated to the substrate. It has been found that the effect of suppressing vibration noise generated due to the element can be efficiently improved and the effect of suppressing the vibration sound can be improved. The present invention has been completed based on such knowledge.
本発明の電子部品は、複数の誘電体層と該誘電体層を介して設けられる内部電極とを有する誘電体素体と、該誘電体素体層の端面に設けられる外部電極とを有する素子と、一対の接続端子とを含み、前記接続端子が、前記外部電極に接続される電極接続部と、基板に接続され、前記誘電体素体と対向するように設けられる外部接続部と、前記誘電体素体の下面と前記外部接続部との間に隙間を有するように前記電極接続部と前記外部接続部とを接続する中間部とを有し、多孔質の金属板を用いて成形され、前記接続端子の平均気孔率が30%以上80%以下であると共に、平均気孔径が1μm以上30μm以下であることを特徴とする。 An electronic component of the present invention is an element having a dielectric element body having a plurality of dielectric layers and an internal electrode provided via the dielectric layer, and an external electrode provided on an end face of the dielectric element layer And a pair of connection terminals, wherein the connection terminals are connected to the external electrodes, connected to a substrate and provided to face the dielectric element body, and An intermediate portion for connecting the electrode connection portion and the external connection portion so as to have a gap between the lower surface of the dielectric element body and the external connection portion, and is formed using a porous metal plate. The connection terminals have an average porosity of 30% to 80% and an average pore diameter of 1 μm to 30 μm.
この構成によれば、接続端子として多孔質の金属板を用い、金属板の平均気孔率および平均気孔径を上記範囲内とすることで、素子で発生した振動が基板に伝播するのを抑制することができるため、素子に起因して基板から発生する振動音を抑制する効果を向上させることができる。 According to this configuration, a porous metal plate is used as the connection terminal, and the average porosity and average pore diameter of the metal plate are within the above ranges, thereby suppressing the vibration generated in the element from propagating to the substrate. Therefore, the effect of suppressing vibration noise generated from the substrate due to the element can be improved.
本発明によれば、基板において発生する振動音の抑制効果を向上させることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to improve the effect of suppressing vibration noise generated in the substrate.
以下、本発明を好適に実施するための形態(以下、実施形態という。)につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態および実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態および実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態および実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes for suitably carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail. In addition, this invention is not limited by the content described in the following embodiment and an Example. In addition, constituent elements in the embodiments and examples described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the embodiments and examples described below may be appropriately combined or may be appropriately selected and used.
本発明の実施形態に係る電子部品であるセラミックコンデンサの好適な一実施形態を図1、2に示す。図1は、本発明の実施形態に係るセラミックコンデンサの斜視図であり、図2は、図1中のA−A断面図である。図1、2に示すように、セラミックコンデンサ10は、セラミックコンデンサ素子11と一対の接続端子12とを含む。尚、本実施形態では、図1中のセラミックコンデンサ素子11の長さ方向をX、幅方向をY、厚さ方向をZとする。
1 and 2 show a preferred embodiment of a ceramic capacitor which is an electronic component according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
セラミックコンデンサ10は、回路基板(以下、「基板」という。)13上に搭載されている。セラミックコンデンサ10は、1つのセラミックコンデンサ素子11により構成されているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、セラミックコンデンサ10は、セラミックコンデンサ素子11を複数積層して組み合わせてもよい。
The
基板13は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、PDAや携帯電話等の小型の処理装置に用いられる。この基板13のセラミックコンデンサ10が実装される表面には、基板電極14A、14Bが設けられている。基板電極14A、14Bからは配線15A、15Bが延びている。一対の接続端子12は、はんだ16によって基板電極14A、14Bに各々はんだ付けされる。
The
セラミックコンデンサ素子11は、誘電体素体21と、誘電体素体21の両端部に各々形成された一対の端子電極(外部電極)22とを有する。セラミックコンデンサ素子11は、積層型のセラミックコンデンサであり、両端面並びに、上面と下面と両側面とを含む四方側面を有する略直方体形状に形成される。
The
本実施形態において、「略直方体形状」とは、立方体形状や直方体形状のみならず、誘電体素体21のように、直方体の稜線部分に面取りが施されて、稜部がR形状となっている形状を含むことはいうまでもない。誘電体素体21はR形状とすることによって、誘電体素体21の稜部における破損の発生を抑制することができる。すなわち、誘電体素体21は、実質的に立方体形状又は直方体形状を有していればよい。
In the present embodiment, the “substantially rectangular parallelepiped shape” means not only a cubic shape or a rectangular parallelepiped shape, but also a ridge line portion of the rectangular parallelepiped is chamfered as in the
誘電体素体21は、互いに対向する端面23aおよび端面23b(以下、まとめて「端面23」という場合がある。)と、端面23に垂直で互いに対向する側面24aおよび側面24b(以下、まとめて「側面24」という場合がある。また、側面24a、側面24bは、各々、「上面」、「下面」という場合がある。)と、端面23に垂直で互いに対向する側面25aおよび側面25b(以下、まとめて「側面25」という場合がある。)とを有する。側面24と側面25とは互いに垂直である。
The
誘電体素体21は、複数の誘電体層26と、複数(例えば100層程度)の内部電極27とを有している。誘電体素体21は、複数の誘電体層26と複数の内部電極27とを交互に積層して形成されている。誘電体素体21は、セラミックグリーンシート(未焼成セラミックシート)を複数枚積層し、セラミックグリーンシートの間に内部電極27となる所定パターンの導電性ペーストを含む積層体を加熱圧着して一体化して、切断し、脱脂し、焼成することにより得られる略直方体状の焼結体である。誘電体層26と内部電極27との積層方向は、セラミックコンデンサ素子11の厚さ方向Zである。誘電体素体21は、両端面並びに、上面と下面と両側面とを含む四方側面を有する直方体形状に形成されており、誘電体素体21は、その大きさを、例えば、長さ方向X、幅方向Y、厚さ方向Zにそれぞれほぼ3.2mm、2.5mm、2.5mmとして形成される。なお、説明の都合上、図2では、誘電体層26および内部電極27の積層数を視認できる程度の数としているが、所望の電気特性に応じて、誘電体層26および内部電極27の積層数を適宜変更してもよい。積層数は、例えば、誘電体層26および内部電極27を、各々数十層としてもよく、100層から500層程度としてもよい。また、実際の誘電体素体21は、誘電体層26の層間を視認できない程度に一体化されていてもよい。
The
誘電体層26は、セラミックグリーンシートを焼成して得られるものである。誘電体層26を構成する誘電体材料は、特に限定されるものではなく、例えば、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム(BaTiO3)などが挙げられる。誘電体層26は、これら誘電体材料を1種又は2種類以上を複数混合して用いるようにしてもよい。誘電体層26は、高い誘電率の有する観点から、特に、誘電率の高い強誘電体材料としてBaTiO3で構成されることが好ましい。誘電体層26としてチタン酸バリウムなどを主成分として用いて構成された誘電体素体21は、誘電体としての機能を有し、電界が加えられると歪みが生じる。このため、セラミックコンデンサ素子11は、交流電圧が印加されると、交流電圧の大きさに応じた機械的歪みを生じ、この機械的歪みが振動となって基板13に伝播することで、基板13が振動し、この振動が可聴周波数帯域である場合、基板13の振動が、振動音として現れることになる。
The
内部電極27は、一端が誘電体素体21の端面23a、23bの何れかから露出し、一方の外部電極22に接続され、他端は開放端になっており、他方の外部電極22とは絶縁されている。対向する一対の外部電極22に各々接続している内部電極27同士が誘電体層26を介して交互に対向し、所定間隔を持って複数積層されている。
One end of the
内部電極27を構成する材料としては、積層型のセラミック電子部品の内部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができ、例えば、Pd、Ag、Niを主成分とする導電性材料を含んだものなどが用いられる。
As a material constituting the
外部電極22は、誘電体素体21の端面23a、23bと、側面24、25の端面23a、23b側の一部を覆うように設けられている。外部電極22は、誘電体素体21の端面23a、23bで内部電極27と接続している。外部電極22は、電子部品の外部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができ、例えば、Cuを主成分として含有するものが用いられる。外部電極22は、Cu粉末を含有する導電性ペーストを誘電体素体21の端面23a、23bに塗布して焼き付けることによって形成されている。外部電極22を構成する金属成分としては、Cu以外に、Ag、Pd、Ni、Snなどを導電性材料として含んでもよい。また、外部電極22は、複数の金属電極層で構成されていてもよく、例えば、Cuを主成分とした下地電極に、Niめっき層、Snめっき層を形成するようにしてもよい。
The
セラミックコンデンサ10は、セラミックコンデンサ素子11の一対の外部電極22に電圧が印加されることで、セラミックコンデンサ素子11に電荷が蓄積される。
In the
接続端子12は、基板電極14A、14Bと一対の外部電極22とをそれぞれ接続するように一対設けられている。接続端子12は、一対の外部電極22とはんだ28ではんだ付けにより接続されている。
A pair of
接続端子12を形成するために用いられる金属板としては、例えば、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属や、これら金属を含む合金、例えばチタン合金、銅合金や、ステンレス鋼などの合金が挙げられるが、特にこれに限定されるものではない。
Examples of the metal plate used to form the
本実施形態では、接続端子12は、金属部材で構成され、電極接続部41と、外部接続部42と、中間部43とを有する。具体的には、電極接続部41は、セラミックコンデンサ素子11の長さ方向Xに誘電体素体21の端面23a、23b側で外部電極22と接続している。外部接続部42は、誘電体素体21と対向するように基板電極14A、14Bに設けられ、基板電極14A、14Bとはんだ16により接続されている。中間部43は、誘電体素体21の下面(側面24b)と基板13との間に隙間を有するように電極接続部41と外部接続部42との間に設けられている。また、図1、2に示すように、接続端子12は、外部接続部42と誘電体素体21の下面(側面24b)との間に隙間を有するように誘電体素体21の設けられている側にL字状に曲げて形成されている。
In the present embodiment, the
セラミックコンデンサ素子11の一対の外部電極22に電圧が印加されることで、誘電体素体21に振動が発生するが、誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝達するのを抑制するためには、接続端子12において誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝達するのを抑制する必要がある。接続端子12において誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝達するのを抑制するためには、接続端子12のばね定数Kを小さくする必要がある。
When a voltage is applied to the pair of
図3は、接続端子の寸法を示す説明図である。図3に示す接続端子は、従来から用いられている一般的な接続端子である。図3中、接続端子31の厚さをt、幅をb、基板32の基板電極33から接続端子31とセラミックコンデンサ素子11の外部電極22とを接続するはんだ28の基板面34側までの距離(接続端子取付長さ)をLとする。このとき、接続端子31のばね定数Kは、下記式(1)で表すことができる。下記式(1)中のEは、接続端子31のヤング率である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing dimensions of the connection terminals. The connection terminal shown in FIG. 3 is a general connection terminal conventionally used. In FIG. 3, the thickness of the
接続端子31のばね定数Kが小さいほど、誘電体素体21の電歪に起因して発生する振動が基板32に伝達されるのを抑制し、振動音の発生を抑制する効果を高くすることができる。接続端子31は、セラミックコンデンサ素子11の外部電極22と基板32の基板電極33とを電気的に接続するものであるため、導電性が必要である。導電性を有する材料としては金属材料があるが、金属材料は一般にヤング率が高い。このため、板状の金属材料を折り曲げて成型したのみでは、接続端子31のばね定数Kを小さくすることには限界がある。
As the spring constant K of the
本実施形態では、接続端子12は、多孔質の金属板を用いて成形されている。図4は、接続端子12の中間部43の一部を模試的に示す部分断面図である。図4に示すように、接続端子12は、気孔径が異なる複数の気孔44を有する。接続端子12の平均気孔率は、30%以上80%以下であり、好ましくは50%以上78%以下であり、更に好ましくは50%以上70%以下である。接続端子12の平均気孔率を30%以上とすることで、セラミックコンデンサ10で発生した振動の吸収効果を得ることができる。また、接続端子12の平均気孔率を80%以下とすることで、セラミックコンデンサ素子11を保持するのに十分な強度を保つことができると共に、はんだ16との濡れ性を十分維持することができる。よって、接続端子12の平均気孔率を上記範囲内とすることで、誘電体素体21で発生した振動の吸収効果を得つつ、セラミックコンデンサ素子11を保持するのに十分な強度を保つことができる。なお、気孔率は、金属板の断面積中に占める気孔面積の割合であり、平均気孔率とは、金属板の複数の断面積中において占める平均の気孔率をいう。
In the present embodiment, the
接続端子12の平均気孔径は、1μm以上30μm以下であり、好ましくは5μm以上30μm以下であり、更に好ましくは10μm以上30μm以下である。接続端子12の平均気孔径を1μm以上とすることで、はんだ16が毛細管現象により接続端子12を昇るのを抑制することができるため、セラミックコンデンサ10で発生した振動の吸収効果を十分得ることができる。また、接続端子12の平均気孔径を30μm以下とすることで、セラミックコンデンサ10を保持するのに十分な強度を保つことができると共に、はんだ16との濡れ性を十分維持することができる。よって、接続端子12の平均気孔径を上記範囲内とすることで、セラミックコンデンサ10で発生した振動の吸収効果を得つつ、セラミックコンデンサ10を保持するのに十分な強度を保つことができる。なお、気孔径は、断面積に見える各気孔の内径であり、平均気孔径は、断面積に見える各気孔の平均の内径をいう。
The average pore diameter of the
接続端子12の平均気孔率および平均気孔径を上記範囲内とすることで、接続端子12は上記式(1)における厚さtまたは幅bを実質的に小さくすることができるため、接続端子12のばね定数Kを小さくできる。図5は、接続端子12から気孔44が占める体積を除いた時の接続端子12が占める体積を示す説明図である。図5に示すように、接続端子12の長さLと幅bとを一定とした時、気孔44の体積を除いた時に占める接続端子12の厚さtが実際に占める体積は、厚さt’となり、気孔44が占める体積を除いた時の接続端子12の厚さtが実際に占める体積は相対的に小さくなる。よって、接続端子12が実際に占める体積は、接続端子12の長さLと幅bと厚さt’との積となる。このため、誘電体素体21で発生した振動が、セラミックコンデンサ素子11から基板13に伝播される際、接続端子12において誘電体素体21で発生した振動を吸収することで、誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝播するのを抑制することができる。誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝播されるのを抑制することで、基板13で発生する振動音を抑制することができる。なお、振動音の大きさは、例えば後述する集音マイクを介して測定される音圧から求められる。
By setting the average porosity and the average pore diameter of the
接続端子12は、複数の気孔を有する多孔質板であるが、接続端子12の平均気孔率および平均気孔径を上記範囲内とすることで、接続端子12に対するはんだ16の濡れ性は十分維持することができ、はんだ16により接続端子12を基板電極14A、14Bに固定して安定して接続することができる。また、接続端子12の表面に例えばNiとSnとの合金をめっきすることで、はんだ16との濡れ性は従来通り確保でき、はんだ16により接続端子12を基板電極14A、14Bに固定して安定して接続することができる。
Although the
接続端子12を形成するために用いられる多孔質の金属板としては、上述のように、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属や、これらの金属を含む合金、例えば、チタン合金、銅合金、ステンレス鋼などの合金が挙げられるが、接続端子12の平均気孔率および平均気孔径が上記範囲内であり、接続端子12のばね定数Kを小さくできるものであれば、特にこれに限定されるものではない。
As described above, the porous metal plate used to form the
セラミックコンデンサ素子11の外部電極22と接続端子12の電極接続部41との間は、はんだ28ではんだ付けにより接続されているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、導電性接着剤などを用いて外部電極22と接続端子12の電極接続部41とを接続するようにしてもよい。はんだ28または導電性接着剤により外部電極22と接続端子12との間を接続することで、外部電極22と接続端子12との間の導電性を確保しつつ安定して接続できる。このため、セラミックコンデンサ素子11の外部電極22と接続端子12の電極接続部41との間を、はんだ28または導電性接着剤で接続してもセラミックコンデンサ素子11で発生した振動を接続端子12で吸収する際の妨げとならず、外部電極22と接続端子12との接続を維持しつつ、接続端子12で振動が基板13に伝播するのを安定して抑制することができる。
The
接続端子12の電極接続部41と外部接続部42と中間部43との幅は、各々同じ幅A1であり、セラミックコンデンサ素子11の長さ方向Xであって誘電体素体21の端面23a、23bに設けられている外部電極22の幅Wと対応しているが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、接続端子12がセラミックコンデンサ10を保持しつつ、接続端子12とセラミックコンデンサ素子11との接続を維持し、誘電体素体21で発生した振動が基板13に伝播するのを抑制する効果が得られる範囲内であれば、電極接続部41と外部接続部42と中間部43との各々の幅A1は異なるようにしてもよい。また、接続端子12がセラミックコンデンサ10を保持しつつ、セラミックコンデンサ素子11で発生した振動が基板13に伝播するのを十分抑制できる範囲内であれば、中間部41の幅A1は、外部電極22の幅Wより広くてもよいし、狭くしてもよい。
The widths of the
接続端子12の厚さA2は、80μm以上120μm以下であることが好ましく、90μm以上110μm以下であることがより好ましい。接続端子12の厚さA2を80μm以上とすることで、接続端子12がセラミックコンデンサ10を保持するのに十分な強度を保つことができる。また、接続端子12の厚さA2を120μm以下とすることで、セラミックコンデンサ素子11で発生した振動が基板13に伝播するのを十分抑制できる。
The thickness A2 of the
このように、本実施形態に係るセラミックコンデンサ10によれば、接続端子12を多孔質材料で形成し、平均気孔率および平均気孔径を上記範囲内とすることで、接続端子12によりセラミックコンデンサ10で発生した振動が基板13に伝播するのを効率よく抑制し、基板13で発生する振動音の抑制効果を向上させることができる。
As described above, according to the
また、複数のセラミックコンデンサ10を基板13に搭載した際、複数のセラミックコンデンサ10が同じ周期で振動することで基板13に伝わる振動が増幅されるため、振動音が共鳴することにより基板13から発生する振動音の大きさも増大するが、本実施形態に係るセラミックコンデンサ10によれば、接続端子12によりセラミックコンデンサ10で発生した振動が基板13に伝播するのを抑制できるため、複数のセラミックコンデンサ10を基板13に搭載しても、複数のセラミックコンデンサ10の振動が共鳴することにより基板13から発生する振動音の大きさが増大するのを抑制することができる。
In addition, when a plurality of
以上、本実施形態では、セラミック電子部品の一例として積層型のセラミックコンデンサに適用した場合について説明したが、本発明に係るセラミック電子部品は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体を有するセラミック電子部品であれば、例えば圧電振動子、インダクタ、バリスタ、サーミスタ等の電子部品にも適用可能である。 As mentioned above, although this embodiment demonstrated the case where it applied to a multilayer ceramic capacitor as an example of a ceramic electronic component, the ceramic electronic component which concerns on this invention is not limited to the said embodiment. The ceramic electronic component according to the present invention can be applied to electronic components such as a piezoelectric vibrator, an inductor, a varistor, and a thermistor as long as the electronic component has a ceramic body.
本実施形態に係る発明の内容を実施例および比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本実施形態に係る発明は以下の実施例に限定されるものではない。 The contents of the invention according to the present embodiment will be described in detail below using examples and comparative examples, but the invention according to the present embodiment is not limited to the following examples.
<実施例1〜6、比較例1〜5>
[セラミックコンデンサの作製]
セラミックコンデンサ素子は、図1中、長さ方向Xにおける長さが、3.2mmであり、幅方向Yにおける長さが、2.5mmであり、厚さ方向Zにおける長さが、2.5mmである。実施例1〜6および比較例1〜5で用いられる接続端子を設けたセラミックコンデンサは、図1に示すセラミックコンデンサ10のように、セラミックコンデンサ素子11の長さ方向Xあって誘電体素体21の両端面23a、23bに多孔質の接続端子12を外部電極22と接続するように一対設けたものである。実施例1〜6および比較例1〜5で用いられる接続端子の平均気孔率、平均気孔径を表1に示す。
<Examples 1-6, Comparative Examples 1-5>
[Production of ceramic capacitors]
In FIG. 1, the ceramic capacitor element has a length in the length direction X of 3.2 mm, a length in the width direction Y of 2.5 mm, and a length in the thickness direction Z of 2.5 mm. It is. The ceramic capacitor provided with the connection terminals used in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 has a
[評価]
(振動音の大きさ(音圧)の測定)
各セラミックコンデンサを基板に搭載して交流電圧を印加した際に、基板から発生する振動音の大きさ(音圧)を測定した。図6は、音圧の測定を行なう際に用いた試験装置の構成を簡略に示す図である。図6に示すように、試験装置50は、無響箱51と、集音マイク(商品名:MI−1233、小野測器社製)52と、電源装置53と、FFTアナライザ(商品名:DS2100、小野測器社製)54とを備えている。そして、測定対象となるセラミックコンデンサ55は、基板56に設置された状態で、無響箱51内に設置される。セラミックコンデンサ55を設置した基板56は、その両端に正負一対の電極がそれぞれ設けられる。
[Evaluation]
(Measurement of vibration sound volume (sound pressure))
When each ceramic capacitor was mounted on a substrate and an AC voltage was applied, the magnitude (sound pressure) of vibration sound generated from the substrate was measured. FIG. 6 is a diagram simply showing the configuration of the test apparatus used when measuring the sound pressure. As shown in FIG. 6, the
無響箱51は、箱状に形成され、その内壁に吸音材57が設けられている。吸音材57は、グラスウール等を用いており、その表面を波型等に形成することで、音波の接触面積を拡大させ、吸音効果を高めている。
The
電源装置53は、一対の配線58を介して、基板56の正負一対の電極にそれぞれ接続されており、基板56は、配線58に吊り下げられた状態で、セラミックコンデンサ55が無響箱51内の底面に対向するように、無響箱51の中央部分に配置される。電源装置53は、セラミックコンデンサ55へ向けて、周波数を1kHz〜10kHzとし、DCバイアス20Vとして、3Vp−pの交流電圧を印加した。
The
集音マイク52は、無響箱51内の底面に設けられ、無響箱51の中央部分に設置されたセラミックコンデンサ55と所定距離を保つようにして配置される。FFTアナライザ54は、集音マイク52により集音された振動音の大きさ(音圧)を解析した。
The
試験装置50において、電源装置53が基板56へ向けて所定の交流電圧を印加すると、セラミックコンデンサ55で振動が発生し、セラミックコンデンサ55の振動が基板56に伝達され、基板56から振動音が発生する。この振動音を、集音マイク52を用いて集音し、集音した振動音を、FFTアナライザ54で解析することで、基板56から発生する振動音の大きさ(音圧)を測定した。
In the
実施例1〜5および比較例1の各セラミックコンデンサを設置した基板から発生した音圧の測定結果を表1に示す。尚、図1に示すセラミックコンデンサ10のように、セラミックコンデンサ素子11の長さ方向Xであって誘電体素体21の両端面23a、23bに外部電極22と接続するように1対設け、多孔質の金属で形成された実施例1〜6で用いられる接続端子を設けたセラミックコンデンサでは、比較例1のセラミックコンデンサを用いた場合に発生した音圧を基準とした。音圧は、比較例1のセラミックコンデンサを用いた場合に生じた振動音の音圧より低くできれば、音圧の抑制効果が良好であると判断した。
Table 1 shows the measurement results of the sound pressure generated from the substrates on which the ceramic capacitors of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 are installed. In addition, as in the
(強度)
接続端子の強度は、接続端子を接続したセラミックコンデンサ素子を基板に接続した後、基板からセラミックコンデンサ素子までの高さを測定した。その後、実装時にかかる圧縮強度と同等かこれに近い負荷をセラミックコンデンサ素子の上部側から所定時間加えた後、基板からセラミックコンデンサ素子までの高さを再度測定した。各セラミックコンデンサの接続端子の強度の観察結果を表1に示す。尚、強度は、実際に回路基板にセラミックコンデンサを搭載する際を考慮し、圧縮強度を加えた前後における高さの変動が5%以内であれば、接続端子の強度は、十分であり、良好(表1中、丸印)であると判断した。
(Strength)
For the strength of the connection terminal, the height from the substrate to the ceramic capacitor element was measured after the ceramic capacitor element connected to the connection terminal was connected to the substrate. Thereafter, a load equal to or close to the compressive strength applied at the time of mounting was applied for a predetermined time from the upper side of the ceramic capacitor element, and the height from the substrate to the ceramic capacitor element was measured again. Table 1 shows the observation results of the strength of the connection terminals of each ceramic capacitor. Note that the strength of the connection terminal is sufficient if the fluctuation in height before and after applying compressive strength is within 5%, considering the actual mounting of the ceramic capacitor on the circuit board. (Circled in Table 1).
表1に示すように、比較例1のように多孔質でない金属板を接続端子として用いた場合、実施例1〜6や比較例2〜5に比べて音圧が高かったが、これは、多孔質でない金属板の方が、多孔質の金属板よりはんだが昇りやすいため、実質的な接続端子の上記式(1)の長さLが多孔質の金属板に比べて小さくなり、振動音の抑制効果が十分得られないためと考えられる。また、比較例1のように多孔質でない金属板に比べ、比較例2のように平均気孔率が25%程度の金属板を接続端子として用いた場合では、振動音の抑制が不充分であったことが確認された。これは、金属板において振動音を十分吸収できないためであると考えられる。また、比較例4のように平均気孔率が50%程度の金属板を接続端子として用いた場合でも、平均気孔径が0.1μm程度と小さいと振動音の抑制が不充分であったことが確認された。これは、接続端子の平均気孔径が0.1μm程度と小さいと毛細管現象によりハンダが接続端子を昇ってしまい、接続端子の上記式(1)の長さLが短くなり、接続端子12のばね定数が大きくなるためであると考えられる。また、比較例3のように平均気孔率が85%程度で平均気孔径が10μm程度の金属板を接続端子として用いた場合では、平均気孔率が高すぎるため、接続端子がセラミックコンデンサ素子を支えるのに必要な強度を保つことができなかったことが確認された。また、比較例5のように金属板の平均気孔率を50%程度としても平均気孔径が40μm程度では、気孔径が大きすぎるため、接続端子がセラミックコンデンサ素子を支えるのに必要な強度を保つことができなかったことが確認された。
As shown in Table 1, when a non-porous metal plate was used as a connection terminal as in Comparative Example 1, the sound pressure was higher than in Examples 1-6 and Comparative Examples 2-5, Since the non-porous metal plate is more likely to have solder rising than the porous metal plate, the length L of the above expression (1) of the substantial connection terminal is smaller than that of the porous metal plate. This is considered to be because a sufficient suppression effect is not obtained. Further, when a metal plate having an average porosity of about 25% is used as a connection terminal as in Comparative Example 2 as compared to a metal plate that is not porous as in Comparative Example 1, vibration noise is not sufficiently suppressed. It was confirmed that This is presumably because the vibration noise cannot be sufficiently absorbed by the metal plate. Further, even when a metal plate having an average porosity of about 50% was used as the connection terminal as in Comparative Example 4, if the average pore diameter was as small as about 0.1 μm, vibration noise was not sufficiently suppressed. confirmed. This is because when the average pore diameter of the connection terminal is as small as about 0.1 μm, the solder rises due to the capillary phenomenon, the length L of the above formula (1) of the connection terminal becomes short, and the spring of the
これに対し、実施例1〜6では、何れも比較例1のように多孔質でない金属板を用いた場合に比べ、振動音が抑制され、接続端子がセラミックコンデンサ素子を支えるのに必要な強度を保つことができたことが確認された。接続端子の平均気孔率および平均気孔径が大きいほど、上記式(1)のヤング率Eを小さくすることができ、接続端子12のばね定数Kを小さくできると考えられる。これにより、セラミックコンデンサ素子で発生した振動が基板に伝播するのを抑制する効果が得られる。しかし、接続端子の平均気孔率および平均気孔径が大きすぎると、接続端子がセラミックコンデンサ素子を支えるのに必要な強度を保つことができない。
On the other hand, in Examples 1-6, compared with the case where a metal plate which is not porous like Comparative Example 1 is used, vibration noise is suppressed, and the strength required for the connection terminal to support the ceramic capacitor element. It was confirmed that we were able to keep It is considered that the larger the average porosity and average pore diameter of the connection terminal, the smaller the Young's modulus E of the above formula (1), and the smaller the spring constant K of the
よって、セラミックコンデンサは、接続端子12として、平均気孔率を30%以上80%以下とし、平均気孔径を1μm以上30μm以下とした多孔質材料の金属板を用いることで、セラミックコンデンサ素子11で発生した振動が基板13に伝播するのを抑制しつつ、セラミックコンデンサ素子を支えるのに必要な強度を保つことができることが判明した。
Therefore, the ceramic capacitor is generated in the
以上より、本実施形態に係る電子部品をセラミックコンデンサとして回路基板に搭載すれば、回路基板から発生する振動音の大きさを低減できる。また、複数のセラミックコンデンサを回路基板に搭載した際に複数のセラミックコンデンサの振動が共鳴することにより回路基板から発生する振動音の大きさも低減することが可能となる。したがって、本実施形態に係る電子部品は、回路基板に搭載される積層型のセラミックコンデンサとして用いる場合において有用であり、特に、セラミックコンデンサがノート型パーソナルコンピュータ、PDA、携帯電話等の各種情報処理装置等の回路基板に搭載されるセラミックコンデンサとして好適に用いることができる。 From the above, if the electronic component according to the present embodiment is mounted on a circuit board as a ceramic capacitor, the magnitude of vibration sound generated from the circuit board can be reduced. In addition, when the plurality of ceramic capacitors are mounted on the circuit board, the vibration noise generated from the circuit board can be reduced by the resonance of the vibrations of the plurality of ceramic capacitors. Therefore, the electronic component according to the present embodiment is useful when used as a multilayer ceramic capacitor mounted on a circuit board. In particular, the ceramic capacitor is used in various information processing apparatuses such as a notebook personal computer, a PDA, and a mobile phone. It can be suitably used as a ceramic capacitor mounted on a circuit board such as.
以上のように、本発明に係る電子部品は、回路基板に実装される積層型のセラミックコンデンサとして用いる場合において有用であり、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA、携帯電話等の各種情報処理装置等の回路基板に用いるのに適している。 As described above, the electronic component according to the present invention is useful when used as a multilayer ceramic capacitor mounted on a circuit board, and is used in circuits such as various information processing apparatuses such as notebook personal computers, PDAs, and mobile phones. Suitable for use on substrates.
10 セラミックコンデンサ
11 セラミックコンデンサ素子
12 接続端子
13 回路基板(基板)
14A、14B 基板電極
15A、15B 配線
16、28 はんだ
21 誘電体素体
22 外部電極(端子電極)
24、25 側面
26 誘電体層
27 内部電極
41 電極接続部
42 外部接続部
43 中間部
44 気孔
10
14A,
24, 25
Claims (1)
一対の接続端子とを含み、
前記接続端子が、前記外部電極に接続される電極接続部と、基板に接続され、前記誘電体素体と対向するように設けられる外部接続部と、前記誘電体素体の下面と前記外部接続部との間に隙間を有するように前記電極接続部と前記外部接続部とを接続する中間部とを有し、多孔質の金属板を用いて成形され、
前記接続端子の平均気孔率が30%以上80%以下であると共に、平均気孔径が1μm以上30μm以下であることを特徴とする電子部品。 A dielectric element having a plurality of dielectric layers and an internal electrode provided via the dielectric layer; and an element having an external electrode provided on an end surface of the dielectric element layer;
A pair of connection terminals,
The connection terminal is connected to the external electrode, is connected to the substrate, is connected to the substrate, is provided to face the dielectric element body, the lower surface of the dielectric element body, and the external connection Having an intermediate part for connecting the electrode connection part and the external connection part so as to have a gap between the part, and formed using a porous metal plate,
An electronic component having an average porosity of 30% to 80% and an average pore diameter of 1 μm to 30 μm.
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