JP2018137285A - 電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】素体に構造欠陥が発生し難い電子部品を提供する。【解決手段】積層コンデンサは、長手方向Ｄ１での長さ及び幅方向Ｄ２での長さに比して高さ方向Ｄ３での長さが小さく、かつ、高さ方向Ｄ３で互いに対向する一対の主面２ａと、長手方向Ｄ１で互いに対向する一対の端面２ｂ，２ｃと、主面２ａと端面２ｂ，２ｃとを接続する曲面形状の角部２ｅと、を有している素体２と、各端面２ｂ，２ｃ上に配置されており、長手方向Ｄ１で互いに対向する一対の外部電極５，６と、外部電極５，６に接続されている内部電極１１，１３と、を備える。角部２ｅの曲率半径をＲとし、素体２の高さ方向Ｄ３での長さをＨとし、各端面２ｂ，２ｃの中心を通る直線上における、外部電極５，６の端面２ｂ，２ｃからの厚みをＴとしたとき、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５、及び０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７を満たしている。【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品に関する。

長手方向の長さ及び幅方向での長さに比して高さ方向での長さが小さく、かつ、高さ方向で互いに対向する一対の主面と、長手方向で互いに対向する一対の端面と、主面と端面とを接続する曲面形状の角部と、を有している素体と、各端面上に配置されており、長手方向で互いに対向する一対の外部電極と、外部電極に接続されている内部導体と、を備えている電子部品が知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００６−２２９００５号公報

本発明は、素体に構造欠陥が発生し難い電子部品を提供することを目的とする。

本発明者らは、素体に、構造欠陥、特に、欠け及びクラックが発生し難い電子部品について、調査研究を行った。

素体には、たとえば、製造過程において、欠けが発生するおそれがある。素体同士が衝突する、又は、素体が素体以外の製造設備などと衝突することにより、素体に衝撃が加わる。隣り合う二つの面を接続する角部（稜線部）は、比較的強度が低いため、角部に衝撃が加わると、角部に欠けが発生する可能性が高い。

高温高湿環境下で電子部品を使用した場合、素体にクラックが発生するおそれがある。本発明者らの考察によると、クラックの原因は、素体内に浸入する水分であると考えられる。すなわち、高温高湿環境において電子部品が使用されると、外部電極の外側と内側との圧力差により、水分は、外部電極を通り、外部電極と素体との界面に浸入する。内部導体は、外部電極と接続されるために、その端部は、素体の表面に露出している。このため、外部電極と素体との界面まで浸入した水分は、内部導体の端部又は内部導体と素体との界面を通り、素体内に浸入し、クラックを発生させる。

そして、本発明者らは、更なる調査研究を行い、以下の事実を新たに見出した。すなわち、本発明者らは、角部の曲率半径、素体の高さ方向での長さ、及び外部電極の厚みが、欠け及びクラックの発生と関係していること見出し、本発明を想到するに至った。

角部の曲率半径と、素体の高さ方向での長さとが、欠けの発生と関係している。角部の曲率半径をＲとし、素体の高さ方向での長さをＨとし、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５を満たしている場合、素体の角部に欠けが発生し難い。角部の曲率半径と、外部電極の厚みとが、クラックの発生と関係している。各端面の中心を通る直線上における、外部電極の端面からの厚みをＴとしたとき、０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７を満たしている場合、電子部品が高温高湿環境下で使用されても、素体にクラックが発生し難い。

本発明に係る電子部品は、長手方向での長さ及び幅方向での長さに比して高さ方向での長さが小さく、かつ、高さ方向で互いに対向する一対の主面と、長手方向で互いに対向する一対の端面と、主面と端面とを接続する曲面形状の角部と、を有している素体と、各端面上に配置されており、長手方向で互いに対向する一対の外部電極と、外部電極に接続されている内部導体と、を備え、角部の曲率半径をＲとし、素体の高さ方向での長さをＨとし、各端面の中心を通る直線上における、外部電極の端面からの厚みをＴとしたとき、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５、及び０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７を満たしている。

本発明に係る電子部品では、構造欠陥、特に、欠け及びクラックが素体に発生し難い。

本発明によれば、素体に構造欠陥が発生し難い電子部品を提供することができる。

一実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。 積層コンデンサの平面図である。 積層コンデンサの断面構成を説明するための図である。 積層コンデンサの断面構成を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る積層コンデンサの構成について説明する。図１は、本実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。図２は、積層コンデンサの平面図である。図３は、積層コンデンサを長手方向に切断した断面図である。本実施形態では、電子部品として積層コンデンサ１を例に説明する。

積層コンデンサ１は、図１に示されているように、素体２と、素体２の外表面に配置された一対の外部電極５，６と、素体２の内部に配置された複数の内部電極１１と、素体２の内部に配置された複数の内部電極１３と、を備えている。本実施形態において積層コンデンサ１は、図３に示されているように、電子機器（たとえば、回路基板又は他の電子部品など）２０にはんだ実装される。外部電極５，６と電子機器２０のパッド電極（不図示）との間には、はんだフィレット２２が形成される。

素体２は、長手方向Ｄ１及び幅方向Ｄ２の長さに比して、高さ方向Ｄ３の長さが小さい直方体形状を呈している。素体２の長手方向Ｄ１の長さＬは０．６〜１．６ｍｍであり、幅方向Ｄ２の長さＷは０．３〜０．８ｍｍであり、高さ方向Ｄ３の長さＨは０．１〜０．７ｍｍである。

素体２は、その外表面として、一対の主面２ａと、一対の端面２ｂ，２ｃと、一対の側面２ｄと、隣り合う二つの面を接続する角部（稜線部）２ｅと、を有している。一対の主面２ａは、高さ方向Ｄ３で互いに対向している。一対の端面２ｂ，２ｃは、長手方向Ｄ１で互いに対向している。一対の側面２ｄは、幅方向Ｄ２で互いに対向している。積層コンデンサ１では、一方の主面２ａが、電子機器２０に対向する実装面である。

各角部２ｅは、湾曲するように丸められている。すなわち、各角部２ｅは、曲面形状を有している。角部２ｅは、隣り合う二つの面の間に位置している。各角部２ｅの曲率半径Ｒは、素体２の高さ方向Ｄ３の長さＨとの関係で、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５を満たす。直方体形状には、角部が丸められている直方体の形状が含まれる。

素体２は、一対の主面２ａが対向している高さ方向Ｄ３に複数の誘電体層が積層されて構成されている。素体２では、複数の誘電体層の積層方向が、高さ方向Ｄ３と一致する。各誘電体層は、たとえば誘電体材料（ＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ_３系、又は（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３系などの誘電体セラミック）を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の素体２では、各誘電体層は、各誘電体層の間の境界が視認できない程度に一体化されている。

一対の外部電極５，６は、図１に示されているように、素体２の長手方向での両端に配置されている。一対の外部電極５，６は、互いに離間しており、長手方向Ｄ１で互いに対向している。各外部電極５，６は、主面２ａ上に配置されている一対の導体部５ａ，６ａと、端面２ｂ，２ｃ上に配置されている導体部５ｂ，６ｂと、側面２ｄ上に配置されている一対の導体部５ｃ，６ｃと、角部２ｅ上に配置されている導体部５ｄ，６ｄと、を有している。外部電極５において、導体部５ａ，５ｂ，５ｃは、導体部５ｄによってそれぞれ互いに連結されている。外部電極６において、導体部６ａ，６ｂ，６ｃは、導体部６ｄによってそれぞれ互いに連結されている。

それぞれ複数の内部電極１１と内部電極１３とは、素体２の高さ方向において異なる位置（層）に配置されている。すなわち、内部電極１１と内部電極１３とは、素体２内において、高さ方向Ｄ３に間隔を有して対向するように交互に配置されている。内部電極１１及び内部電極１３は、積層型の電気素子の内部導体として通常用いられる導電性材料（たとえば、Ｎｉ又はＣｕなど）から構成されている。内部電極１１及び内部電極１３は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。

各内部電極１１は、長手方向Ｄ１が長辺方向であると共に幅方向Ｄ２が短辺方向である矩形形状を呈している。各内部電極１１は、端面２ｂで露出し、端面２ｃ、一対の主面２ａ、及び、一対の側面２ｄでは露出していない。各内部電極１１は、端面２ｂにおいて、外部電極５に接続されている。内部電極１１は、外部電極５に接続されている内部導体である。

各内部電極１３は、高さ方向Ｄ３で素体２の一部（誘電体層）を介して、内部電極１１と対向している。各内部電極１３は、長手方向Ｄ１が長辺方向であると共に幅方向Ｄ２が短辺方向である矩形形状を呈している。各内部電極１３は、端面２ｃで露出し、端面２ｂ、一対の主面２ａ、及び、一対の側面２ｄでは露出していない。各内部電極１３は、端面２ｃにおいて、外部電極６に接続されている。内部電極１３は、外部電極６に接続されている内部導体である。

次に、図４を参照して、外部電極５の詳細な構成について説明する。図４は、図３に示す積層コンデンサ１の部分拡大図である。外部電極６は、外部電極５と同様の構成を有しているため、図示を省略する。

外部電極５，６は、電極層２３と、第一めっき層２５と、第二めっき層２７とを有している。具体的には、外部電極５，６では、めっき処理（たとえば、電気めっき処理など）により、電極層２３上に第一めっき層２５が形成され、第一めっき層２５上に第二めっき層２７が形成されている。導体部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、電極層２３と、第一めっき層２５と、第二めっき層２７とを含んでいる。

電極層２３は、導電性ペーストを素体２の表面に付与して焼き付けることにより形成されている。電極層２３は、導電性ペーストに含まれる金属成分（金属粉末）が焼結して形成された焼結金属層である。本実施形態では、電極層２３は、Ｃｕからなる焼結金属層である。電極層２３は、Ｎｉからなる焼結金属層であってもよい。導電性ペーストには、Ｃｕ又はＮｉからなる粉末に、ガラス成分、有機バインダ、及び有機溶剤を混合したものが用いられている。

本実施形態では、第一めっき層２５は、Ｎｉめっきにより形成されたＮｉめっき層である。第一めっき層２５は、Ｓｎめっき層、Ｃｕめっき層、又はＡｕめっき層であってもよい。第二めっき層２７は、Ｓｎめっきにより形成されたＳｎめっき層である。第二めっき層２７は、Ｃｕめっき層又はＡｕめっき層であってもよい。

一対の外部電極５，６の各導体部５ｂ，６ｂは、対応する端面２ｂ，２ｃの全体を覆っている。端面２ｂ，２ｃの全体とは、導体部５ｄ，６ｄに囲まれた全ての領域をいう。導体部５ａ，６ａ及び導体部５ｃ，６ｃは、素体２の両端において、各端面２ｂ，２ｃから長手方向Ｄ１に所定長さの部分の全ての領域を覆っている。各端面２ｂ，２ｃの中心を通る直線Ａ上における、端面２ｂ，２ｃからの各導体部５ｂ，６ｂの厚みＴは、角部２ｅの曲率半径Ｒとの関係で、０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７を満たす。

以上説明したように、積層コンデンサ１では、角部２ｅの曲率半径Ｒと、素体２の高さ方向Ｄ３での長さＨと、各端面２ｂ，２ｃの中心を通る直線Ａ上における、外部電極５，６の端面２ｂ，２ｃからの厚みをＴとの関係が、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５及び０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７を満たしている。このため、積層コンデンサ１は、素体２の角部２ｅにおける欠けも、素体２の端面２ｂ，２ｃにおけるクラックも発生し難い。すなわち、積層コンデンサ１では、素体２に構造欠陥が発生し難い。

ここで、上記効果を説明すべく、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。ここでは、積層コンデンサ１と同じ構成を備える積層コンデンサと、比較例としての積層コンデンサとを作成し、素体に構造欠陥が生じていないかを確認した。

実施例１〜７及び比較例１〜６毎に、１０００個の素体を準備した。具体的には、素体の幅方向Ｄ２の長さＷ、素体の高さ方向Ｄ３の長さＨ、及び角部の曲率半径Ｒが同じ素体を１０００個形成した。端子電極を形成する前に、各素体を切断し、切断面を研磨した。その後、研磨した切断面を電子顕微鏡で観察し、素体の角部に欠けが発生しているか否かを確認した。

結果を、表１に示す。１０００個のうち１個以上の素体で欠けが確認された場合、「欠け」の欄に「×」を記した。１０００個の素体に欠けが確認されなかった場合、「欠け」の欄に「○」を記した。１０００個のうち１個以上の素体で割れが発生した場合、「割れ」の欄に「×」を記した。１０００個の素体に割れが発生しなかった場合、「割れ」の欄に「○」を記した。

表１に示すように、比較例１では高さ方向Ｄ３で素体が割れ、比較例２〜６では角部２ｅに欠けが生じた。これに対し、実施例１〜７では、高さ方向Ｄ３における割れも、角部での欠けも見られなかった。すなわち、Ｒ／Ｈが０．０８〜０．２５の範囲内の場合には、素体の割れ及び角部の欠けは生じなかった。以上のことから、０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５が満たされる場合には、素体の割れ及び角部の欠けの発生が抑制されることが確認された。

続いて、加速耐湿負荷試験（ＰＣＢＴ試験：Pressure Cooker Biased Test）を実施した。まず、実施例８〜１１及び比較例７〜９毎に、１０００個の素体を準備した。具体的には、素体の幅方向Ｄ２の長さＷ、素体の高さ方向Ｄ３の長さＨ、外部電極の上記厚みＴ、及び角部の曲率半径Ｒが同じ素体を１０００個形成した。その後、各素体に外部電極を形成し、積層コンデンサを作製した。作製した積層コンデンサに、試験槽で温度１２１℃湿度９５％の雰囲気下で電圧を印加した。

加速耐湿負荷試験後の各積層コンデンサを切断し、切断面を研磨した。その後、研磨した切断面を電子顕微鏡で観察し、素体にクラックが発生しているか否かを確認した。結果を、表２に示す。１０００個のうち１個以上の素体でクラックが確認された場合、「クラック」の欄に「×」を記した。１０００個の素体にクラックが確認されなかった場合、「クラック」の欄に「○」を記した。

表２に示すように、比較例７〜９では、素体の端面２ｂ，２ｃにクラックが生じた。これに対し、実施例８〜１１では、素体の端面２ｂ，２ｃにクラックは見られなかった。すなわち、Ｔ／Ｒが０．７１〜１．２７の範囲内の場合には、素体の端面２ｂ，２ｃにクラックは生じなかった。以上のことから、０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７が満たされる場合には、素体のクラックの発生が抑制されることが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

本実施形態では、積層コンデンサを例に説明したが、本発明はこれに限られることなく、積層貫通コンデンサ、積層インダクタ、積層バリスタ、積層圧電アクチュエータ、積層サーミスタ、もしくは積層複合部品などの積層電子部品、又は、積層電子部品以外の電子部品にも適用できる。

１…積層コンデンサ、２…素体、２ａ…主面、２ｂ，２ｃ…端面、２ｅ…角部、５，６…外部電極、１１，１３…内部電極、Ｄ１…素体の長手方向、Ｄ２…素体の幅方向、Ｄ３…素体の高さ方向。

Claims (1)

1. 長手方向での長さ及び幅方向での長さに比して高さ方向での長さが小さく、かつ、前記高さ方向で互いに対向する一対の主面と、前記長手方向で互いに対向する一対の端面と、前記主面と前記端面とを接続する曲面形状の角部と、を有している素体と、
   各前記端面上に配置されており、前記長手方向で互いに対向する一対の外部電極と、
   前記外部電極に接続されている内部導体と、を備え、
   前記角部の曲率半径をＲとし、前記素体の前記高さ方向での長さをＨとし、各前記端面の中心を通る直線上における、前記外部電極の前記端面からの厚みをＴとしたとき、
   ０．０８≦Ｒ／Ｈ≦０．２５
   ０．７１≦Ｔ／Ｒ≦１．２７
   を満たしている、電子部品。

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