JP2013026508A - コンデンサおよび回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電現象の発生を抑制でき、耐電圧が高く、かつ高い静電容量を有するコンデンサと、それを搭載した回路基板を提供する。
【解決手段】 誘電体層５と内部電極層７とが交互に積層され静電容量の発現に寄与する容量部１ｂと該容量部１ｂを前記誘電体層５および前記内部電極層７の積層方向から挟むように設けられている一対のカバー部１ｃ、１ｄとを有するコンデンサ素体１とを具備し、前記一対のカバー部１ｃ、１ｄは前記容量部１ｂの上面側に位置する前記カバー部１ｃの厚みｔ１と、前記容量部１ｂの下面側に位置する前記カバー部１ｂの厚みｔ２とは異なっており、厚みの薄い方の前記カバー部１ｄにおける角部付近８に絶縁材９が被覆されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中高圧用途に用いられ、絶縁放電を抑制できるとともに、高容量のコンデンサおよびそれを搭載した回路基板に関する。

コンデンサは、表面実装用の電子部品として広く用いられている。その構造は、セラミックスを主成分とする複数の誘電体層と内部電極層とを交互に積層して構成されたコンデンサ素体の端面に、内部電極層の取り出し部分を設け、その表面を覆うように外部の回路と接続するための外部電極が形成されたものとなっている（例えば、特許文献１を参照）。近年、電子回路の高密度化に伴い、コンデンサは小型化とともに大容量化の要求がますます高まっており、このため誘電体層の薄層化がさらに進んでいる。

特開平５−３１３２号公報

ところが、このようなコンデンサの中でも中高圧用途、すなわち耐電圧が１００Ｖ以上の用途に用いられるものでは、比較的大きな電圧が印加されるため、コンデンサ素体の両端面に設けられた外部電極間においてコンデンサ素体の外表面を伝わって電流が流れる放電現象（いわゆるフラッシュオーバー現象）が発生しやすく耐電圧が低下するおそれがある。

従って本発明は、放電現象の発生を抑制でき、耐電圧が高く、かつ高い静電容量を有するコンデンサと、それを搭載した回路基板を提供することを目的とする。

本発明のコンデンサは、誘電体層と内部電極層とが交互に積層され静電容量の発現に寄与する容量部と該容量部を前記誘電体層および前記内部電極層の積層方向から挟むように設けられている一対のカバー部とを有するコンデンサ本体と、該コンデンサ素体の前記内部電極層が露出した端面に対向するように設けられている一対の外部電極とを具備するコンデンサであって、前記容量部の上面側に位置する前記カバー部の厚みと、前記容量部の下面側に位置する前記カバー部の厚みとは異なっており、厚みの薄い方の前記カバー部における角部付近に絶縁材が被覆されていることを特徴とする。

また、上記コンデンサでは、前記絶縁材は、対向する前記角部付近間を結ぶ線上にさらに被覆されていることが望ましい。

本発明の回路基板は、配線基板上に、上記のコンデンサが実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、放電現象の発生を抑制でき、耐電圧が高く、かつ高い静電容量を有するコンデンサと、それを搭載した回路基板を得ることができる。

本発明の第１の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図である。 本発明の第２の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図である。 本発明の回路基板の一実施形態を示すものであり、コンデンサが配線基板上に実装された状態を示す外観斜視透視図である。 本発明の第３の実施形態のコンデンサを示すものであり、両端の外部電極を結ぶ軸に直交するコンデンサ本体の断面が台形状をなしていることを示すものである。 本発明の第４の実施形態のコンデンサを示すものであり、両端の外部電極を結ぶ軸に直交するコンデンサ本体の断面が台形状をなし、かつ厚みの厚い方のカバー部の上面が凸状に湾曲していることを示すものである。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図である。本実施形態のコンデンサＡは、コンデンサ素体１の端面１ａを含む端部に外部電極３が設けられた構成となっている。

コンデンサ素体１は、誘電体層５と内部電極層７とが交互に積層され静電容量を発現する容量部１ｂと、この容量部１ｂを誘電体層５および内部電極層７の積層方向から挟むように設けられている一対のカバー部１ｃ、１ｄとを有している。ここで、カバー部１ｃは容量部１ｂを外部環境から保護するという点で容量部１ｂの側面１ｓにも設けられているのがよい。図１では誘電体層５と内部電極層７との積層状態を単純化して示しているが、本実施形態のコンデンサは誘電体層５と内部電極層７とが数百層にも及ぶ積層体となっている。

外部電極３は、例えば、ＣｕもしくはＣｕとＮｉの合金ペーストを焼き付けて形成されている。

誘電体層５は、チタン酸バリウムを主成分とし、これに誘電特性および焼結性を制御するための各種添加剤を含有する誘電体磁器により形成されており、その平均厚みは５μｍ以下、特に、３μｍ以下が望ましく、これにより積層セラミックコンデンサを小型、高容量化することが可能となる。なお、静電容量のばらつきの低減および容量温度特性の安定化並びに高温負荷寿命の向上という点で、誘電体層５の平均厚みは０．５μｍ以上であることが望ましい。カバー部１ｃ、１ｄもまた誘電体層５と同様の組成を有する誘電体磁器から形成されていることが望ましく、これにより容量部１ｂとカバー部１ｃ、１ｄとを同時焼成により一体的に形成することができる。

内部電極層７の材料は、高積層化しても製造コストを抑制できるという点で、ＮｉやＣｕなどの卑金属が望ましく、特に、本発明における誘電体層５との同時焼成が図れるという点でＮｉがより望ましい。

誘電体層５を介して隣り合う一対の内部電極層７のそれぞれは矩形になっており、内部電極層７の長辺は外部電極３に対して略直角になっている。

本実施形態のコンデンサＡでは、一対のカバー部１ｃ、１ｄは、容量部１ｂの上面側に位置するカバー部１ｃの厚みｔ１と、容量部１ｂの下面側に位置するカバー部１ｄの厚みｔ２とが異なっており、また、厚みの薄い方のカバー部１ｄの角部付近８には絶縁材９が被覆されている。これにより、コンデンサＡに大きな電圧が印加されても、コンデンサ素体１の両端面１ａに設けられた外部電極３間において、コンデンサ素体１の外表面１ｓを伝わって電流が流れる放電現象の発生を抑えることができ、耐電圧の高いコンデンサを得ることができる。

すなわち、本実施形態のコンデンサＡでは、容量部１ｂの上面側および下面側に位置するカバー部１ｃ、１ｄの厚みが異なっているため、コンデンサ素体１の外表面を伝わって流れる電流は厚みの薄い方のカバー部１ｄの角部付近８を優先的に流れるようになるが、この場合、厚みの薄いカバー部１ｄの角部付近８に絶縁材９が被覆されているために、カバー部１ｄの角部付近８からの放電を抑えることができるからである。

また、本実施形態のコンデンサＡでは、上述のように、例えば、容量部１ｂの下面側に位置するカバー部１ｄの厚みが薄くなっていることから、一定のサイズのコンデンサ素体１を有するコンデンサにおいて、カバー部１ｄの厚みを減少させた分だけ容量部１ｂの厚みを増やすことができることから、単位体積当たりの静電容量の高いコンデンサＡを得ることができる。

この場合、コンデンサ素体１の外表面を伝わって流れる電流が厚みの薄い方のカバー部１ｄ側を優先的に流れるようにするという理由から厚みの厚いカバー部１ｃの厚みｔ１と厚みの薄いカバー部１ｄの厚みｔ２とは、ｔ１がｔ２の１．５倍以上、特に、２倍以上であることが望ましい。

カバー部１ｄの角部付近８に被覆する絶縁材としては、シリコンゲルやテトラフルオロエチレンなど高絶縁性の有機樹脂を用いることが望ましい。

図２は、本発明の第２の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図である。図２に示すコンデンサでは、絶縁材９が厚みの薄い方のカバー部１ｄの対向する角部付近Ｃ間を結ぶ線上にさらに被覆されている。コンデンサ素体１の外表面１ｓを伝わって流れる電流はカバー部１ｄにおける対向する角部付近８間の線上からも放電する場合があるが、この実施形態のコンデンサでは、絶縁材９が厚みの薄い方のカバー部１ｄの対向する角部付近Ｃ間を結ぶ線上にさらに被覆されているため、コンデンサＡからの放電をより効果的に抑えることができ、これにより耐電圧をさらに高めることができる。この場合、コンデンサＡの耐電圧をさらに高められるという理由から絶縁材９は厚みの薄い方のカバー部１ｄの対向する角部付近８間を結ぶ線上の全ての領域にわたって被覆されていることが望ましい。

図３は、本発明の回路基板の一実施形態を示すものであり、コンデンサが配線基板上に実装された状態を示す外観斜視透視図である。本実施形態の回路基板は、配線基板Ｂに、上記したコンデンサＡが実装されていることを特徴とするものであり、より詳細には、図３に示すように、配線基板Ｂの表面に形成された一対の導体パターン２１上に本実施形態のコンデンサＡが実装されている。なお、図３では図示していないが、コンデンサＡは導体パターン２１上においてハンダなどの接合材により接合されている。本実施形態の回路基板によれば、配線基板Ｂの表面に、高い静電容量を有するとともに、耐電圧の高いコンデンサＡが実装されているために、高電圧電流を制御するようなＬＥＤライト等の電子機器に好適に採用することが可能になる。ここで、絶縁基体２０としては有機樹脂またはセラミックスが好適に使用される。また、導体パターン２１は、一般に、任意の金属または合金から形成されていてよいが、導体パターン２１の電気抵抗が低く、高周波回路にも好適な、銅、銀、金等の低抵抗導体を用いることが望ましい。

本実施形態の回路基板に実装されるコンデンサＡは、容量部１ｂの上面側および下面側に位置するカバー部１ｃ、１ｄの厚みが異なっているため、内部電極層７を有する容量部１ｂがコンデンサ素体１の積層方向の一方側に偏っている。このようなコンデンサＡでは、内部電極層７の材料である卑金属と誘電体材料との間の比重の差から、コンデンサ素体１の積層方向においては容量部１ｂの偏った方が比重が大きいことから、コンデンサＡがハンドリングにより転がっても厚みの薄いカバー部１ｄ側が下側になるように静置しやすくなる。このためコンデンサＡを配線基板Ｂに実装する場合などにおいて、実装機の吸引
口をコンデンサＡの厚みの厚いカバー部１ｃ側に優先的に接着させることができることから、コンデンサＡを実装機により吸引したときにもコンデンサＡが破壊するのを防止することができる。

本実施形態のコンデンサＡによれば、配線基板Ｂ上にコンデンサＡを厚みの薄いカバー部１ｄが配線基板Ｂ側となり、一方、厚みの厚いカバー部１ｃが配線基板Ｂ側とは反対の上側となる配置で実装できるため、コンデンサＡの厚みの薄いカバー部１ｄの角部付近８または角部付近８間の線上に絶縁材９を被覆するときに、予め、配線基板Ｂの表面の導体パターン２１間に絶縁材９を塗っておき、この上からコンデンサＡを載置し加熱すると、コンデンサＡを配線基板Ｂの導体パターン２１と接合すると同時に絶縁材９をコンデンサＡの厚みの薄いカバー部１ｄの角部付近８または角部付近８間の線上に被覆することができ、こうして動作時の放電を抑制でき耐電圧の高いコンデンサＡの実装された回路基板を得ることができる。

図４は、本発明の第３の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図であり、より詳細には、コンデンサＡが両端の外部電極３を結ぶ軸に直交するコンデンサ素体１の断面が台形状をなしていることを示すものである。コンデンサＡの断面が図４に示すような台形状であると、コンデンサＡがハンドリング時に転がっても、コンデンサ素体１の内部において容量部１ｂの偏っている厚みの薄いカバー部１ｄ側をより下側に向きやすくすることができる。こうして動作時の放電を抑制でき耐電圧の高いコンデンサＡの実装された回路基板を高い歩留まりで製造することができる。

図５は、本発明の第４の実施形態のコンデンサを示す外観斜視断面図であり、より詳細には、両端の外部電極を結ぶ軸に直交するコンデンサ本体の断面が台形状をなし、かつ厚みの厚い方のカバー部の上面が凸状に湾曲していることを示すものである。

コンデンサＡの断面が図５に示すような形状であると、コンデンサ素体１の上面側に位置している厚みの厚いカバー部１ｃ側がより転がりやすいことから、反対側の厚みの薄いカバー部１ｄ側がさらに下側に向くようになり、これによりコンデンサＡの実装された回路基板をさらに高い歩留まりで製造することができる。

Ａ・・・・コンデンサ
１・・・・コンデンサ素体
１ａ・・・端面
１ｂ・・・容量部
１ｃ・・・厚みの厚いカバー部
１ｄ・・・厚みの薄いカバー部
３・・・・外部電極
５・・・・誘電体層
７・・・・内部電極層
８・・・・角部付近
９・・・・絶縁材
Ｂ・・・・配線基板
２０・・・絶縁基体
２１・・・導体パターン
ｔ１・・・厚みの厚いカバー部の厚み
ｔ２・・・厚みの薄いカバー部の厚み

Claims (3)

1. 誘電体層と内部電極層とが交互に積層され静電容量の発現に寄与する容量部と該容量部を前記誘電体層および前記内部電極層の積層方向から挟むように設けられている一対のカバー部とを有するコンデンサ本体と、該コンデンサ本体の前記内部電極層が露出した端面に対向するように設けられている一対の外部電極とを具備するコンデンサであって、
   前記容量部の上面側に位置する前記カバー部の厚みと、前記容量部の下面側に位置する前記カバー部の厚みとは異なっており、厚みの薄い方の前記カバー部における角部付近に絶縁材が被覆されていることを特徴とするコンデンサ。
2. 前記絶縁材は、対向する前記角部付近間を結ぶ線上にさらに被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
3. 配線基板上に、請求項１または２に記載のコンデンサが実装されていることを特徴とする回路基板。

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