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。
図1及び図2を参照して、本実施形態に係る積層コンデンサC1の構成を説明する。図1は、本実施形態に係る積層コンデンサを示す斜視図である。図2及び図3は、本実施形態に係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。本実施形態では、電子部品として積層コンデンサC1を例に説明する。
積層コンデンサC1は、図1に示されるように、直方体形状を呈している素体2と、素体2の外表面に配置される外部電極5及び外部電極7と、を備えている。外部電極5と外部電極7とは、離間している。直方体形状には、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。外部電極5,7は、端子電極でもある。
素体2は、その外表面として、互いに対向している一対の端面2a,2bと、互いに対向している一対の第一側面2c,2dと、互いに対向している一対の第二側面2e,2fと、を有している。本実施形態では、一対の端面2a,2bが対向している方向(第一方向D1)が素体2の長手方向であり、一対の第一側面2c,2dが対向している方向(第二方向D2)が素体2の高さ方向であり、一対の第二側面2e,2fが対向している方向(第三方向D3)が素体2の幅方向である。
素体2の第一方向D1の長さは、素体2の第二方向D2の長さ及び素体2の第三方向D3の長さよりも大きい。素体2の第二方向D2の長さと素体2の第三方向D3の長さとは、同等である。すなわち、本実施形態では、一対の端面2a,2bは正方形状を呈し、一対の第一側面2c,2dと一対の第二側面2e,2fとは、長方形状を呈している。素体2の第一方向D1の長さは、素体2の第二方向D2の長さ及び素体2の第三方向D3の長さと同等であってもよい。素体2の第二方向D2の長さと素体2の第三方向D3の長さとは、異なっていてもよい。
同等とは、等しいことに加えて、予め設定した範囲での微差又は製造誤差などを含んだ値を同等としてもよい。たとえば、複数の値が、当該複数の値の平均値の±5%の範囲内に含まれているのであれば、当該複数の値は同等であると規定する。
一対の第一側面2c,2dは、一対の端面2a,2bの間を連結するように第一方向D1に延びている。一対の第一側面2c,2dは、第三方向D3にも延びている。一対の第二側面2e,2fは、一対の端面2a,2bの間を連結するように第一方向D1に延びている。一対の第二側面2e,2fは、第二方向D2にも延びている。
素体2は、一対の第一側面2c,2dが対向している方向(第二方向D2)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(以下、単に「積層方向」と称する。)が第二方向D2と一致する。各誘電体層は、例えば誘電体材料(BaTiO3系、Ba(Ti,Zr)O3系、又は(Ba,Ca)TiO3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。第三方向D3が上記積層方向であってもよい。
積層コンデンサC1は、図2及び図3に示されるように、複数の内部電極11と、複数の内部電極13と、を備えている。内部電極11,13は、積層電子部品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)からなる。内部電極11,13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。内部電極11,13は、素体2内に配置されている内部導体として機能する。
内部電極11と内部電極13とは、第二方向D2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、第二方向D2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と内部電極13とは、互いに極性が異なる。
各内部電極11は、図3にも示されるように、主電極部11aと、接続部11bと、を含んでいる。接続部11bは、主電極部11aの一辺(一方の短辺)から延び、端面2aに露出している。内部電極11は、端面2aに露出し、端面2b、一対の第一側面2c,2d、及び一対の第二側面2e,2fには露出していない。主電極部11aと、接続部11bとは、一体的に形成されている。
主電極部11aは、第一方向D1を長辺方向とし、第三方向D3を短辺方向とする長方形状を呈している。すなわち、各内部電極11の主電極部11aは、第一方向D1の長さが第三方向D3の長さよりも大きい。接続部11bは、主電極部11aの端面2a側の端部から端面2aまで延びている。接続部11bの第一方向D1の長さは、主電極部11aの第一方向D1の長さよりも小さい。接続部11bの第三方向D3の長さは、主電極部11aの第三方向D3の長さと同等である。接続部11bは、端面2aに露出した端部で、外部電極5に接続されている。接続部11bの第三方向D3の長さは、主電極部11aの第三方向D3の長さよりも小さくてもよい。
各内部電極13は、図3にも示されるように、主電極部13aと、接続部13bと、を含んでいる。主電極部13aは、第二方向D2で素体2の一部(誘電体層)を介して主電極部11aと対向している。接続部13bは、主電極部13aの一辺(一方の短辺)から延び、端面2bに露出している。内部電極13は、端面2bに露出し、端面2a、一対の第一側面2c,2d、及び一対の第二側面2e,2fには露出していない。主電極部13aと、接続部13bとは、一体的に形成されている。
主電極部13aは、第一方向D1を長辺方向とし、第三方向D3を短辺方向とする長方形状を呈している。すなわち、各内部電極13の主電極部13aは、第一方向D1の長さが第三方向D3の長さよりも大きい。接続部13bは、主電極部13aの端面2b側の端部から端面2bまで延びている。接続部13bの第一方向D1の長さは、主電極部13aの第一方向D1の長さよりも小さい。接続部13bの第三方向D3の長さは、主電極部13aの第三方向D3の長さと同等である。接続部13bは、端面2bに露出した端部で、外部電極7に接続されている。接続部13bの第三方向D3の長さは、主電極部13aの第三方向D3の長さよりも小さくてもよい。
外部電極5は、第一方向D1に見て、素体2における端面2a側の端部に位置している。外部電極5は、端面2aに位置している電極部分5a、一対の第一側面2c,2dに位置している電極部分5b、及び一対の第二側面2e,2fに位置している電極部分5cを有している。すなわち、外部電極5は、五つの面2a,2c,2d,2e,2fに形成されている。
互いに隣り合う電極部分5a,5b,5c同士は、素体2の稜線部において接続されており、電気的に接続されている。電極部分5aと電極部分5bとは、端面2aと各第一側面2c,2dとの間の稜線部において、接続されている。電極部分5aと電極部分5cとは、端面2aと各第二側面2e,2fとの間の稜線部において、接続されている。
電極部分5aは、各接続部11bの端面2aに露出した部分をすべて覆うように配置されており、接続部11bは、外部電極5に直接的に接続される。すなわち、接続部11bは、主電極部11aと電極部分5cとを接続している。これにより、各内部電極11は、外部電極5に電気的に接続される。
外部電極7は、第一方向D1に見て、素体2における端面2b側の端部に位置している。外部電極7は、端面2bに位置している電極部分7a、一対の第一側面2c,2dに位置している電極部分7b、及び一対の第二側面2e,2fに位置している電極部分7cを有している。すなわち、外部電極7は、五つの面2b,2c,2d,2e,2fに形成されている。
互いに隣り合う電極部分7a,7b,7c同士は、素体2の稜線部において接続されており、電気的に接続されている。電極部分7aと電極部分7bとは、端面2bと各第一側面2c,2dとの間の稜線部において、接続されている。電極部分7aと電極部分7cとは、端面2bと各第二側面2e,2fとの間の稜線部において、接続されている。
電極部分7aは、各接続部13bの端面2bに露出した部分をすべて覆うように配置されており、接続部13bは、外部電極7に直接的に接続される。すなわち、接続部13bは、主電極部13aと電極部分7cとを接続している。これにより、各内部電極13は、外部電極7に電気的に接続される。
外部電極5,7は、図4〜図7に示されるように、第一電極層21、第二電極層23、第三電極層25、及び第四電極層27をそれぞれ有している。すなわち、電極部分5a,5b,5cと電極部分7a,7b,7cとが、第一電極層21、第二電極層23、第三電極層25、及び第四電極層27をそれぞれ含んでいる。第四電極層27は、外部電極5,7の最外層を構成している。
第一電極層21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。第一電極層21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。すなわち、第一電極層21は、素体2に形成された焼結金属層である。本実施形態では、第一電極層21は、Cuからなる焼結金属層である。第一電極層21は、Niからなる焼結金属層であってもよい。このように、第一電極層21は、Cu又はNiを含んでいる。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。
第二電極層23は、第一電極層21上に付与された導電性樹脂を硬化させることにより形成されている。第二電極層23は、第一電極層21上に形成された導電性樹脂層である。導電性樹脂には、熱硬化性樹脂に金属粉末及び有機溶媒などを混合したものが用いられる。金属粉末としては、たとえば、Ag粉末又はCu粉末などが用いられる。熱硬化性樹脂としては、たとえば、フェノール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、又はポリイミド樹脂などが用いられる。
第三電極層25は、第二電極層23上にめっき法により形成されている。本実施形態では、第三電極層25は、第二電極層23上にNiめっきにより形成されたNiめっき層である。第三電極層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。このように、第三電極層25は、Ni、Sn、Cu、又はAuを含んでいる。
第四電極層27は、第三電極層25上にめっき法により形成されている。本実施形態では、第四電極層27は、第三電極層25上にSnめっきにより形成されたSnめっき層である。第四電極層27は、Cuめっき層又はAuめっき層であってもよい。このように、第四電極層27は、Sn、Cu、又はAuを含んでいる。第三及び第四電極層25,27は、第二電極層23に形成されためっき層である。
次に、図4〜図7を参照して、外部電極5,7の第一電極層21及び第二電極層23の厚みについて説明する。
端面2a,2bの中央領域A1における第二電極層23の厚みTRE1は、端面2a,2bの外周領域A2における第二電極層23の厚みTRE2よりも大きい。第一側面2c,2dにおける第二電極層23の厚みTRS1と第二側面2e,2fにおける第二電極層23の厚みTRS2とは、第二電極層23の厚みTRE2よりも大きい。第二電極層23の厚みTRS1,TRS2は、第二電極層23の厚みTRE1よりも小さい。本実施形態では、第二電極層23の厚みTRS1と第二電極層23の厚みTRS2とは、同等である。
第一側面2c,2dにおける第一電極層21の厚みTSS1と第二側面2e,2fにおける第一電極層21の厚みTSS2とは、端面2a,2bの中央領域A1における第一電極層21の厚みTSE1よりも小さく、かつ、端面2a,2bの外周領域A2における第一電極層21の厚みTSE2よりも大きい。第二電極層23の厚みTRS1,TRS2は、第一電極層21の厚みTSS1,TSS2よりも大きい。第二電極層23の厚みTRE1は、第一電極層21の厚みTSE1よりも大きい。本実施形態では、第一電極層21の厚みTSS1と第一電極層21の厚みTSS2とは、同等である。
端面2a,2bの中央領域A1及び外周領域A2は、たとえば、以下のように規定される。図8に示されるように、端面2a,2bが16分割されて、16区域に分け、16区域のうちの内側に位置する4区域が中央領域A1として規定され、16区域のうちの外側に位置する12区域が外周領域A2として規定される。
ここで、厚みとは、平均厚みである。厚みTRE1は、第二電極層23のうち、中央領域A1上に位置している部分の平均厚みである。厚みTRE1は、たとえば10〜80μmである。厚みTRE2は、第二電極層23のうち、外周領域A2上に位置している部分の平均厚みである。厚みTRE2は、たとえば1〜10μmである。厚みTRS1,TRS2は、第二電極層23のうち、対応する側面2c,2d,2e,2fに位置している部分の平均厚みである。TRS1,TRS2は、たとえば10〜60μmである。
厚みTSE1は、第一電極層21のうち、中央領域A1上に位置している部分の平均厚みである。厚みTSE1は、たとえば10〜100μmである。厚みTSE2は、第一電極層21のうち、外周領域A2上に位置している部分の平均厚みである。厚みTSE2は、たとえば1〜10μmである。厚みTSS1,TSS2は、第一電極層21のうち、対応する側面2c,2d,2e,2fに位置している部分の平均厚みである。TSS1,TSS2は、たとえば5〜30μmである。
平均厚みは、たとえば、以下のようにして求めることができる。
第一及び第二電極層21,23の中央領域A1上に位置している部分と外周領域A2上に位置している部分とを含む断面図を取得する。断面図は、たとえば、互いに対向している一対の側面(たとえば、一対の第二側面2e,2f)に平行であり、かつ、当該一対の側面から等距離に位置している平面で切断したときの第一及び第二電極層21,23の断面図である。取得した断面図上での、第一電極層21の中央領域A1上に位置している部分の面積、第二電極層23の中央領域A1上に位置している部分の面積、第一電極層21の外周領域A2上に位置している部分の面積、及び、第二電極層23の外周領域A2上に位置している部分の面積を算出する。
第一電極層21の中央領域A1上に位置している部分の面積を、取得した断面図上での中央領域A1の長さで除し、得られた商を第一電極層21の中央領域A1上に位置している部分の平均厚みとする。第二電極層23の中央領域A1上に位置している部分の面積を、取得した断面図上での中央領域A1の長さで除し、得られた商を第二電極層23の中央領域A1上に位置している部分の平均厚みとする。第一電極層21の外周領域A2上に位置している部分の面積を、取得した断面図上での外周領域A2の長さで除し、得られた商を第一電極層21の外周領域A2上に位置している部分の平均厚みとする。第二電極層23の外周領域A2上に位置している部分の面積を、取得した断面図上での外周領域A2の長さで除し、得られた商を第二電極層23の外周領域A2上に位置している部分の平均厚みとする。
第一及び第二電極層21,23のうち、対応する一対の側面2c,2dに位置している部分を含む断面図を取得する。断面図は、たとえば、互いに対向している一対の側面(たとえば、一対の第二側面2e,2f)に平行であり、かつ、当該一対の側面から等距離に位置している平面で切断したときの第一及び第二電極層21,23の断面図である。取得した断面図上での、第一電極層21の側面2c,2dに位置している部分の面積、及び、第二電極層23の側面2c,2dに位置している部分の面積を算出する。
第一電極層21の側面2c,2dに位置している部分の面積を、取得した断面図上での側面2c,2dに位置している部分の長さで除し、得られた商を第一電極層21の側面2c,2dに位置している部分の平均厚みとする。第二電極層23の側面2c,2dに位置している部分の面積を、取得した断面図上での側面2c,2dに位置している部分の長さで除し、得られた商を第二電極層23の側面2c,2dに位置している部分の平均厚みとする。
第一及び第二電極層21,23のうち、対応する一対の側面2e,2fに位置している部分を含む断面図を取得する。断面図は、たとえば、互いに対向している一対の側面(たとえば、一対の第一側面2c,2d)に平行であり、かつ、当該一対の側面から等距離に位置している平面で切断したときの第一及び第二電極層21,23の断面図である。取得した断面図上での、第一電極層21の側面2e,2fに位置している部分の面積、及び、第二電極層23の側面2e,2fに位置している部分の面積を算出する。
第一電極層21の側面2e,2fに位置している部分の面積を、取得した断面図上での側面2e,2fに位置している部分の長さで除し、得られた商を第一電極層21の側面2e,2fに位置している部分の平均厚みとする。第二電極層23の側面2e,2fに位置している部分の面積を、取得した断面図上での側面2e,2fに位置している部分の長さで除し、得られた商を第二電極層23の側面2e,2fに位置している部分の平均厚みとする。
複数の断面図を取得し、断面図毎に上記各商を取得してもよい。この場合、取得した複数の商の平均値を平均厚みとしてもよい。
続いて、外部電極5,7の第一電極層21の表面粗さについて説明する。
端面2a,2bの中央領域A1における第一電極層21の表面粗さは、端面2a,2bの外周領域A2における第一電極層21の表面粗さよりも大きい。第一側面2c,2dにおける第一電極層21の表面粗さ及び第二側面2e,2fにおける第一電極層21の表面粗さは、端面2a,2bの外周領域A2における第一電極層21の表面粗さよりも大きい。
ここで、第一電極層21の表面粗さとは、第一電極層21の算術平均粗さ(Ra)である。算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601:2013(ISO 4287:1997)に定義されている。
積層コンデンサC1は、他の電子機器(たとえば、回路基板又は電子部品など)に、ハンダ実装される。積層コンデンサC1では、一対の第一側面2c,2d及び一対の第二側面2e,2fのうちの一つの側面が、他の電子機器に対向する実装面とされる。
ハンダフィレットによる応力は、端面2a,2bの外周領域A2に対応する電極部分5a,7aの外周電極部分に比べて、端面2a,2bの中央領域A1に対応する電極部分5a,7aの中央電極部分に強く作用する。すなわち、電極部分5a,7aの中央電極部分に作用する応力は、電極部分5a,7aの外周電極部分に作用する応力よりも大きい。したがって、第二電極層23の厚みが、電極部分5a,7aの中央電極部分に作用する応力を十分に緩和し得る厚みとされることにより、ハンダフィレットによる応力を十分に緩和することが可能となる。
積層コンデンサC1では、上述したように、第二電極層23の厚みTRE1が、第二電極層23の厚みTRE2よりも大きいので、ハンダフィレットによる応力を十分に緩和することができる。
電極部分5a,7aの外周電極部分に作用する応力は、電極部分5a,7aの中央電極部分に作用する応力よりも小さい。したがって、作用する応力が電極部分5a,7aの中央電極部分よりも小さい電極部分5a,7aの外周電極部分に対応させて、第二電極層23の厚みTRE2を、第二電極層23の厚みTRE1よりも小さくすることが可能である。この場合、第二電極層23の厚みTRE2が、第二電極層23の厚みTRE1よりも小さくされる分、導電性樹脂の量を削減することができる。
積層コンデンサC1では、上述したように、第二電極層23の厚みTRE2が、第二電極層23の厚みTRE1よりも小さい。これにより、たとえば、第二電極層23全体にわたって、厚みTRE1が維持されている積層コンデンサに比して、積層コンデンサC1では、導電性樹脂の量を削減することができる。
上記一つの側面が電子機器と対向している状態で積層コンデンサC1が電子機器にハンダ実装されている場合、電極部分5b,5c,7b,7cにも電子機器から応力が作用することがある。たとえば、積層コンデンサC1が回路基板にハンダ実装されている場合、回路基板の撓みに伴い、電極部分5b,5c,7b,7cにも撓み応力が作用する。
積層コンデンサC1では、第二電極層23の厚みTRS1,TRS2が、第二電極層23の厚みTRE2よりも大きい。これにより、たとえば、厚みTRS1,TRS2が厚みTRE2以下である積層コンデンサに比して、積層コンデンサC1では、電極部分5b,5c,7b,7cに作用する応力を緩和することができる。
積層コンデンサC1では、第二電極層23の厚みTRS1,TRS2が、第二電極層23の厚みTRE1よりも小さい。これにより、たとえば、第二電極層23の全体にわたって、厚みTRE1が維持されている積層コンデンサに比して、積層コンデンサC1では、導電性樹脂の量を削減することができる。
外部電極5,7が、素体2に形成された第一電極層21を有し、第二電極層23が、第一電極層21に形成されている。これにより、素体2と外部電極5,7との固着強度を向上することができる。
第一電極層21の厚みTSS1,TSS2は、第一電極層21の厚みTSE1よりも小さく、かつ、第一電極層21の厚みTSE2よりも大きい。この場合、厚みTSE1は、厚みTSS1,TSS2及び厚みTSE2よりも大きいので、ハンダフィレットによる応力が強く作用する領域において、素体2と第一電極層21との固着強度を向上することができる。第一電極層21の厚みTSS1,TSS2が、第一電極層21の厚みTSE2よりも大きいので、電子機器からの応力が作用する領域において、素体2と第一電極層21との固着強度を向上することができる。これらの結果、素体2と外部電極5,7との固着強度をより一層向上することができる。
端面2a,2bの中央領域A1における第一電極層21の表面粗さは、端面2a,2bの外周領域A2における第一電極層21の表面粗さよりも大きい。これにより、ハンダフィレットによる応力が強く作用する領域において、第一電極層21と第二電極層23との固着強度を向上することができる。
第一側面2c,2dにおける第一電極層21の表面粗さ及び第二側面2e,2fにおける第一電極層21の表面粗さは、端面2a,2bの外周領域A2における第一電極層21の表面粗さよりも大きい。これにより、電子機器からの応力が作用する領域において、第一電極層21と第二電極層23との固着強度を向上することができる。
第二電極層23の厚みTRS1,TRS2は、第一電極層21の厚みTSS1,TSS2よりも大きい。これにより、厚みTRS1,TRS2が、厚みTSS1,TSS2以下である積層コンデンサに比して、積層コンデンサC1では、電極部分5b,5c,7b,7cに作用する応力を緩和することができる。
外部電極5,7は、第二電極層23に形成された第三及び第四電極層25,27を有している。これにより、積層コンデンサC1を電子機器に確実にハンダ実装することができる。
次に、図9〜図12を参照して、本実施形態の変形例に係る積層コンデンサC1の構成を説明する。図9〜図12は、本変形例に係る外部電極の断面構成を説明するための図である。本変形例は、外部電極5,7の第一電極層21及び第二電極層23の厚みに関して、上述した実施形態と相違する。
本変形例でも、積層コンデンサC1は、素体2、外部電極5、及び外部電極7を備えている。外部電極5は、電極部分5a、電極部分5b、及び電極部分5cを有している。外部電極7は、電極部分7a、電極部分7b、及び電極部分7cを有している。外部電極5,7は、第一電極層21、第二電極層23、第三電極層25、及び第四電極層27をそれぞれ有している。
本変形例では、第二電極層23の厚みTRS1,TRS2は、第二電極層23の厚みTRE1よりも大きい。これにより、たとえば、厚みTRS1,TRS2が第二電極層23の厚みTRE1以下である積層コンデンサに比して、本変形例の積層コンデンサC1では、電極部分5b,5c,7b,7cに作用する応力を緩和することができる。
本変形例では、第一電極層21の厚みTSE1は、第二電極層23の厚みTRE1よりも大きい。これにより、たとえば、厚みTSE1が厚みTRE1以下である積層コンデンサに比して、本変形例の積層コンデンサC1では、内部電極11,13と第一電極層21との接続性を確保することができる。
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。
外部電極5,7は、めっき層として、第三及び第四電極層25,27を有している、すなわち、めっき層が複数層のめっき層により構成されているが、これに限られない。めっき層は、一層のめっき層で構成されていてもよい。
外部電極5は、五つの面2a,2c,2d,2e,2fに形成され、外部電極7は、五つの面2b,2c,2d,2e,2fに形成されているが、これに限られない。外部電極5は、端面2aと実装面として機能する一つの側面の二面に形成されていてもよく、端面2aのみに形成されていてもよい。外部電極7は、端面2bと実装面として機能する一つの側面の二面に形成されていてもよく、端面2bのみに形成されていてもよい。
本実施形態では、電子部品として積層コンデンサC1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。