JP2013149675A

JP2013149675A - セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP2013149675A
Application number: JP2012007259A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Murakami; 嘉英村上
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】電歪現象に起因する基板鳴きの発生をより効果的に抑制でき、また、製品価格を低減することができるセラミックコンデンサを提供する。
【解決手段】積層セラミックコンデンサ３１は、コンデンサ本体３２の長手方向（ｚ方向）の両端部に対向して一対の電極端子３３ａ，３３ｂを備える。また、一端が一方の電極端子３３ａに接合された導電性の接続部材３４をコンデンサ本体３２に並んで備える。接続部材３４は、金属製の板材が折り曲げ加工されて形成され、その一端は２つの端部３４ａ，３４ｂに分岐している。これら端部３４ａ，３４ｂは、一方の電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の両端部において接合されており、中央部には接合されていない。積層セラミックコンデンサ３１は、接続部材３４の他端の基部３４ｃ、および他方の電極端子３３ｂがプリント基板３５に半田３６によって接合されることで、実装される。
【選択図】図３

Description

本発明は、コンデンサ本体の両端部に一対の電極端子を備え、回路基板上に実装されるセラミックコンデンサに関するものである。

従来、この種のセラミックコンデンサとしては、例えば、特許文献１に開示された図1に示す積層セラミックコンデンサ１０がある。この積層セラミックコンデンサ１０は、コンデンサ本体の両端部に一対の外部電極１５，１６を備えており、これら外部電極１５，１６に接合された電極端子１７，１８を介して回路基板２上に実装されている。第１の電極端子１７は、第１の外部電極１５のｘ方向の一方側の端部に第１の電極側接合部１７ａ、これと間隔をおいた他方側の端部に第２の電極側接合部１７ｂが接合されて、第１の外部電極１５に接合されている。また、第１の電極端子１７は、基板側接合部１７ｄで回路基板２に接合されており、第１の電極側接合部１７ａおよび第２の電極側接合部１７ｂと基板側接合部１７ｄとは、接続部１７ｃによって接続されている。第２の電極端子１８も第１の電極端子１７と同様な構造をしている。

図２に示すように、一般的に、積層セラミックコンデンサ２１においては、コンデンサを構成する内部電極２２間に交流電圧が印加されて誘電体２３に電界Ｅが印加されると、誘電現象によって結晶格子が歪むため、誘電体２３は電界Ｅと平行な方向に伸張し、電界Ｅと垂直な方向に収縮する。この電歪効果により、積層セラミックコンデンサ２１が振動し、この振動が、電極端子２４ａ，２４ｂと半田２５によって接合している回路基板２６に伝搬する。この結果、回路基板２６に振動が生じることとなる。回路基板２６の振幅はわずか１ｐｍ〜１ｎｍ程度であるが、回路基板２６の振動周波数が可聴周波数帯域に及ぶと、回路基板２６から可聴音が発生し、「基板鳴き」という現象が生じる。

しかし、図１に示す従来の積層セラミックコンデンサ１０では、電極端子１７，１８を介して回路基板２上に実装されるため、電歪効果による積層セラミックコンデンサ１０の振動が回路基板２へ直接伝搬するのが抑制される。しかも、電極端子１７，１８は、外部電極１５，１６のｘ方向において、大きく変形する中央部でなく、あまり変形しない両端部で接合されるため、積層セラミックコンデンサ１０に生じる振動が電極端子１７，１８を介して回路基板２に伝搬され難くなり、電歪現象に起因する基板鳴きの発生が効果的に抑制される。

特開２０１０−１２３６１４号公報

しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された積層セラミックコンデンサ１０は、電極端子１７，１８を備えることで、電歪効果によって生じる振動が回路基板２に直接伝搬され難くなるが、コンデンサ本体の長手方向であるｙ方向において、コンデンサ本体の中心を起点に電極端子１７，１８の両端に均等に振動が伝搬する。このため、回路基板２への振動の伝搬が抑制しきれず、電歪現象に起因する基板鳴きの発生は抑制しきれていない。また、積層セラミックコンデンサ１０は、その両端に電極端子１７，１８を接合する必要があり、製造過程における工数が多い。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
コンデンサ本体の両端部に一対の電極端子を備え、回路基板上に実装されるセラミックコンデンサにおいて、
一端が一方の電極端子に接合された導電性の接続部材をコンデンサ本体に並んで備え、接続部材の他端および他方の電極端子が回路基板に実装されることを特徴とする。

本構成によれば、コンデンサ本体の片方の端部に備えられる他方の電極端子だけが基板に実装されるので、電歪現象によってコンデンサ本体に生じる振動は、コンデンサ本体の中心を起点にその両端の電極端子に均等に伝搬して両端から回路基板に伝搬せずに、片方の電極端子だけから回路基板に伝搬する。また、一方の電極端子に生じる振動は、その電極端子に接合された接続部材に緩衝されて、弱められて回路基板に伝搬する。このため、電歪現象によってコンデンサ本体に生じる振動は、回路基板に伝搬するのが効果的に抑制される。従って、電歪現象に起因する基板鳴きの発生は、コンデンサ本体の両端部に備えられる電極端子の双方が、導電性の接続部材を介して回路基板に実装される従来のセラミックコンデンサに比較して、抑制される。また、一方の電極端子にのみ導電性の接続部材が接合されるので、セラミックコンデンサの製造過程における工数が減少し、製品価格を低減することができる。

また、本発明は、一対の電極端子がコンデンサ本体の長手方向の両端部に対向して形成されることを特徴とする。

電歪現象によってコンデンサ本体に生じる振動の振幅は、その長手方向に大きく現れる。このため、本構成によれば、回路基板に実装される短手方向の電極端子に生じる振幅は、長手方向に比較して小さくなり、回路基板へ伝搬する振幅の大きさが抑えられる。この結果、電歪現象によってコンデンサ本体に生じる振動が回路基板に伝搬するのがより効果的に抑制され、電歪現象に起因する基板鳴きの発生はより効果的に抑制される。また、セラミックコンデンサは、その短手方向において回路基板に実装されるため、回路基板におけるその実装面積が縮小される。このため、回路基板の高密度実装化に寄与することができる。

また、本発明は、接続部材が、一方の電極端子の長手方向の両端部において接合されていることを特徴とする。

電歪現象によってコンデンサ本体に生じる振動の振幅は、電極端子の長手方向の中央部においてその両端部よりも大きく現れる。このため、本構成によれば、一方の電極端子の長手方向の両端部において接続部材が接合されるため、電歪現象によってコンデンサ本体の電極端子に現れる振動は、接続部材を介して回路基板へ伝搬する振幅の大きさが抑えられる。この結果、コンデンサ本体に生じる振動は回路基板に伝搬するのがより効果的に抑制され、電歪現象に起因する基板鳴きの発生はより効果的に抑制される。

本発明によれば、上記のように、電歪現象に起因する基板鳴きの発生は、コンデンサ本体の両端部に備えられる電極端子の双方が、導電性の接続部材を介して回路基板に実装される従来のセラミックコンデンサに比較して、抑制される。また、セラミックコンデンサの製造過程における工数が減少し、製品価格を低減することができる。

従来の積層セラミックコンデンサの斜視図である。一般的な積層セラミックコンデンサが回路基板に実装されて生じる基板鳴きを説明するための断面図である。（ａ）は本発明の一実施の形態による積層セラミックコンデンサの外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。（ａ）は本発明の一実施の形態の第１の変形例による積層セラミックコンデンサの外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。（ａ）は本発明の一実施の形態の第２の変形例による積層セラミックコンデンサの外観斜視図、（ｂ）はその側面図である。

次に、本発明の一実施の形態によるセラミックコンデンサについて、説明する。

図３（ａ）は、本実施の形態による積層セラミックコンデンサ３１の外観斜視図、同図（ｂ）はその側面図である。

積層セラミックコンデンサ３１は、表面実装型のチップ・コンデンサであり、セラミック層が積層されて略直方体の形状をしたコンデンサ本体３２の両端部に、一対の電極端子３３ａ，３３ｂを備える。コンデンサ本体３２は、例えば、ＢａＴｉＯ_３や、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３などの誘電体セラミックからなる。コンデンサ本体３２の内部には、コンデンサを構成する複数の内部電極が、コンデンサ本体３２の長手方向（ｚ方向）に直交する短手方向（ｙ方向）で、相互に対向している。一対の電極端子３３ａ，３３ｂは、コンデンサ本体３２の長手方向（ｚ方向）の両端部に対向して形成されており、相互に対向する各内部電極が接続されている。

また、積層セラミックコンデンサ３１は、一端が一方の電極端子３３ａに接合された導電性の接続部材３４をコンデンサ本体３２に並んで備える。本実施の形態では、導電性の接続部材３４は、金属製の板材が折り曲げ加工されて形成されており、その一端は所定の間隔があけられた２つの端部３４ａ，３４ｂに分岐している。これら端部３４ａ，３４ｂは、一方の電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の両端部において接合されており、中央部には接合されていない。接続部材３４は、電極端子３３ａ，３３ｂや内部電極と同様、例えば、Ｃｕや、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどの金属、またはこれらの金属を含むＡｇ−Ｐｄ合金やＦｅ系合金などからなる。

このような積層セラミックコンデンサ３１は、接続部材３４の他端の基部３４ｃ、および他方の電極端子３３ｂがプリント基板３５に半田３６によって接合されることで、実装される。半田３６には、Ｓｎ−Ｓｂ系高温半田などの高温半田、Ｓｂ−Ｐｂ共晶半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系Ｐｂフリー半田、Ｓｎ−Ｃｕ系Ｐｂフリー半田などが用いられるが、半田３６に限定されることはなく、導電性微粒子を含む導電性接着剤、ボルト、リベットなどの適宜の接合部材を用いることができる。回路基板であるプリント基板３５には電気回路が形成されており、積層セラミックコンデンサ３１は、上記のように実装されることで、各電極端子３３ａ，３３ｂがプリント基板３５に形成される電気回路に電気的に接続される。

積層セラミックコンデンサ３１は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力部分や出力部分に使われたりする。ＤＣ−ＤＣコンバータでは、その動作原理によりリップル電圧が生じる。このため、積層セラミックコンデンサ３１には、交流成分のリップル電圧が重畳した直流電圧が印加される。従って、積層セラミックコンデンサ３１を用いたＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、積層セラミックコンデンサ３１に電歪効果による振動が生じることとなる。

しかし、本実施の形態による積層セラミックコンデンサ３１によれば、コンデンサ本体３２の片方の端部に備えられる他方の電極端子３３ｂだけがプリント基板３５に実装されるので、電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動は、コンデンサ本体３２の中心を起点に両端の電極端子３３ａ，３３ｂに均等に伝搬して両端からプリント基板３５に伝搬せずに、片方の電極端子３３ｂだけからプリント基板３５に伝搬する。また、一方の電極端子３３ａに生じる振動は、その電極端子３３ａに接合された接続部材３４に緩衝されて、弱められてプリント基板３５に伝搬する。このため、電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動は、プリント基板３５に伝搬するのが効果的に抑制される。従って、電歪現象に起因する基板鳴きの発生は、特許文献１に開示された従来の積層セラミックコンデンサ１０のように、コンデンサ本体の両端部に備えられる外部電極１５，１６の双方が電極端子１７，１８を介して回路基板２に実装される従来のものに比較して、抑制される。また、本実施の形態による積層セラミックコンデンサ３１によれば、一方の電極端子３３ａにのみ導電性の接続部材３４が接合されるので、積層セラミックコンデンサ３１の製造過程における工数が減少し、製品価格を低減することができる。

また、積層セラミックコンデンサ３１の一対の電極端子３３ａ，３３ｂ間に交流リップル電圧が印加されると、コンデンサ本体３２の内部でコンデンサを構成する内部電極間に電界Ｅが発生し、その長手方向（ｚ方向）に直交する短手方向（ｙ方向）に伸張し、長手方向（ｚ方向）に収縮する電歪現象が生じる。この電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動の振幅は、その長手方向（ｚ方向）に大きく現れる。このため、一対の電極端子３３ａ，３３ｂがコンデンサ本体３２の長手方向の両端部に対向して形成される、本実施の形態による積層セラミックコンデンサ３１によれば、プリント基板３５に実装される短手方向の電極端子３３ｂに生じる振幅は、長手方向に比較して小さくなり、プリント基板３５へ伝搬する振幅の大きさが抑えられる。この結果、電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動はプリント基板３５に伝搬するのがより効果的に抑制され、電歪現象に起因する基板鳴きの発生はより効果的に抑制される。また、積層セラミックコンデンサ３１は、その短手方向（ｘ、ｙ方向）においてプリント基板３５に実装され、立ち上がった状態になるため、プリント基板３５におけるその実装面積が縮小される。このため、プリント基板３５の高密度実装化に寄与することができる。

また、電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動の振幅は、電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の中央部においてその両端部よりも大きく現れる。このため、一方の電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の両端部において接続部材３４の端部３４ａ，３４ｂが接合される、本実施の形態による積層セラミックコンデンサ３１によれば、電歪現象によってコンデンサ本体３２の電極端子３３ａに現れる振動は、接続部材３４を介してプリント基板３５へ伝搬する振幅の大きさが抑えられる。この結果、コンデンサ本体３２に生じる振動はプリント基板３５に伝搬するのがより効果的に抑制され、電歪現象に起因する基板鳴きの発生はより効果的に抑制される。

なお、上記の実施形態の説明においては、一対の電極端子３３ａ，３３ｂが、コンデンサ本体３２の長手方向（ｚ方向）の両端部に対向して形成される場合について、説明した。しかし、図４に示す積層セラミックコンデンサ３１Ａのように、一対の電極端子３３ａ，３３ｂが、コンデンサ本体３２の短手方向（ｚ方向）の両端部に対向して形成されるように構成してもよい。なお、同図において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。

この構成の積層セラミックコンデンサ３１Ａによっても、コンデンサ本体３２の片方の端部に備えられる他方の電極端子３３ｂだけがプリント基板３５に実装されるので、電歪現象によってコンデンサ本体３２に生じる振動は、コンデンサ本体３２の中心を起点に両端の電極端子３３ａ，３３ｂに均等に伝搬して両端からプリント基板３５に伝搬せずに、片方の電極端子３３ｂだけからプリント基板３５に伝搬する。また、一方の電極端子３３ａに生じる振動は、その電極端子３３ａに接合された接続部材３４に緩衝されて、弱められてプリント基板３５に伝搬する。また、一方の電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の両端部において接続部材３４の端部３４ａ，３４ｂが接合されるため、コンデンサ本体３２の電極端子３３ａに現れる振動は、接続部材３４を介してプリント基板３５へ伝搬する振幅の大きさが抑えられる。このため、この構成の積層セラミックコンデンサ３１Ａによっても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。

また、上記の実施形態および変形例においては、一方の電極端子３３ａの長手方向（ｘ方向）の両端部において接続部材３４の端部３４ａ，３４ｂが接合される場合について説明した。しかし、一方の電極端子３３ａの短手方向（ｙ方向）の両端部において接続部材３４の端部３４ａ，３４ｂが接合されるように構成してもよい。

また、上記の実施形態および変形例においては、接続部材３４の一端が２つの端部３４ａ，３４ｂに分岐する場合について説明した。しかし、接続部材３４の一端は、プリント基板３５へ伝搬する振幅の大きさの抑制が若干弱くなるが、２つの端部３４ａ，３４ｂに分岐することなく、切り欠かない構成にしてもよい。

また、上記の実施形態および変形例においては、接続部材３４が、金属製の板材が折り曲げ加工されて形成された場合について説明した。しかし、図５に示す積層セラミックコンデンサ３１Ｂのように、接続部材３４は、線状をした導電性のワイヤ３７によって構成してもよい。なお、同図において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。この構成によれば、接続部材３４が金属製の板材からなる場合よりも、プリント基板３５へ伝搬する振幅の大きさを抑制することができる。

３１，３１Ａ，３１Ｂ…積層セラミックコンデンサ
３２…コンデンサ本体
３３ａ，３３ｂ…電極端子
３４…接続部材
３４ａ，３４ｂ…接続部材３４の端部
３４ｃ…接続部材３４の基部
３５…プリント基板
３６…半田
３７…ワイヤ

Claims

コンデンサ本体の両端部に一対の電極端子を備え、回路基板上に実装されるセラミックコンデンサにおいて、
一端が一方の前記電極端子に接合された導電性の接続部材を前記コンデンサ本体に並んで備え、前記接続部材の他端および他方の前記電極端子が回路基板に実装されることを特徴とするセラミックコンデンサ。
一対の前記電極端子は前記コンデンサ本体の長手方向の両端部に対向して形成されることを特徴とする請求項１に記載のセラミックコンデンサ。
前記接続部材は、一方の前記電極端子の長手方向の両端部において接合されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミックコンデンサ。