JP2022166463A - セラミック電子部品および実装基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】内部電極が引き出される端面の法線方向の外形寸法が、内部電極に平行な面における前記法線方向と垂直な方向の外形寸法より小さい場合において、外部電極間のショートを抑制しつつ、実装時の安定性を向上させる。【解決手段】一態様に係るセラミック電子部品によれば、誘電体と、第1端面に引き出された第1内部電極と、前記第1端面に平行な第2端面に引き出された第2内部電極とを有する素体と、前記素体の複数の面に形成され前記第1内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第1端面から遠い位置まで延伸された第1外部電極と、前記素体の複数の面に形成され前記第2内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第2内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第2端面から遠い位置まで延伸された第2外部電極とを備える。【選択図】 図1
Description
本発明は、セラミック電子部品および実装基板に関する。
電子機器の小型化および高機能化に伴って、実装基板に実装される電子部品の実装密度が増大している。このとき、IC(Integrated Circuit)チップなどの実装面側の実装面積を減少させるため、積層セラミックコンデンサを低背化し、ICチップの実装面側の反対面側に実装する方法(LSC(land-side capacitor))が提案されている。この方法は、ICチップの実装面側の実装面積の減少だけではなく、積層セラミックコンデンサとの配線長も短くなるため、ESL(Equivalent series resistance)を低下させる効果も期待できる。
ESLをさらに低減させるため、LW逆転型の積層セラミックコンデンサが知られている(特許文献1)。LW逆転型の積層セラミックコンデンサでは、外部電極が形成されている端面におけるセラミック層の広がり方向寸法(W寸法)が、側面におけるセラミック層の広がり方向の寸法(L寸法)より大きくされている。このようなLW逆転型の積層セラミックコンデンサでは、コンデンサ本体内部の電流経路が広く短くなることにより、ESLが低減される。
しかしながら、LW逆転型の積層セラミックコンデンサでは、外部電極の長さを長くすると、チップサイズの減少に伴って外部電極間の間隔を十分に確保するのが困難になる。このため、コンデンサチップの実装時に回転ずれが発生すると、コンデンサチップの電極がランドを跨ぎ、ショートが発生する恐れがあった。
一方、コンデンサチップの実装時の回転ずれに起因するショートの発生を防止するため、外部電極間の間隔を大きくすると、外部電極の長さが短くなる。このため、コンデンサチップの実装時のリフロー時の半田応力により、チップ立ちが発生する恐れがあった。
一方、コンデンサチップの実装時の回転ずれに起因するショートの発生を防止するため、外部電極間の間隔を大きくすると、外部電極の長さが短くなる。このため、コンデンサチップの実装時のリフロー時の半田応力により、チップ立ちが発生する恐れがあった。
そこで、本発明は、内部電極が引き出される端面の法線方向の外形寸法が、内部電極に平行な面における前記法線方向と垂直な方向の外形寸法より小さい場合において、外部電極間のショートを抑制しつつ、実装時の安定性を向上させることが可能なセラミック電子部品および実装基板を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、誘電体と、第1端面に引き出された第1内部電極と、前記第1端面に平行な第2端面に引き出された第2内部電極とを有する素体と、前記素体の複数の面に形成され前記第1内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第1端面から遠い位置まで延伸された第1外部電極と、前記素体の複数の面に形成され前記第2内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第2内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第2端面から遠い位置まで延伸された第2外部電極とを備え、前記第1端面の法線方向の外形寸法をL、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向の外形寸法をW、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に垂直な方向の外形寸法をT、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における前記第1外部電極の中央部の寸法をEW1、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における前記第1外部電極の端部の寸法をEW2、前記第1端面の法線方向における前記第1外部電極の中央部と前記第2外部電極の中央部との間隔をG、前記第1端面の法線方向における前記第1外部電極の中央部の寸法をEとすると、L<W、L≦0.4mm、W≦0.8mm、T≦100um、EW2≧0.05mm、G/EW1≧0.22、E/T≧1.25という条件を満たす。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1内部電極に平行な前記素体の面の2つの面のうちの1つの面上のみにおいて、EW2≧0.05、G/EW1≧0.22、E/T≧1.25という条件を満たす。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1内部電極と前記第2内部電極は交互に積層されている。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1内部電極と前記第2内部電極は互いに重ならないように配置され、前記第1内部電極と前記第2内部電極に重なるように配置された浮遊電極をさらに備える。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極は、前記素体の第1端面から前記第1内部電極に平行な面にかけて形成され、前記第2外部電極は、前記素体の第2端面から前記第1内部電極に平行な面にかけて形成されている。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極および前記第2外部電極は、前記第1内部電極に平行な前記素体の面のうちの片面にのみ形成されている。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極および前記第2外部電極は、前記第1内部電極に平行な前記素体の一方の面上の長さの方が前記素体の他方の面上の長さより長い。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極および前記第2外部電極は、前記第1内部電極に平行な前記素体の一方の面上では、スパッタ膜と焼結膜の複合膜と前記複合膜上のめっき膜で構成され、前記第1内部電極に平行な前記素体の他方の面上では、焼結膜と前記焼結膜上のめっき膜で構成されている。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極および前記第2外部電極は、それぞれの各端部から前記中央部にかけてテーパ形状を有する。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極は、前記第1内部電極と接続し金属を含む第1下地層と、前記第1下地層上に形成された第1めっき層とを備え、前記第2外部電極は、前記第2内部電極と接続し金属を含む第2下地層と、前記第2下地層上に形成された第2めっき層とを備える。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、誘電体と、第1端面に引き出された第1内部電極と、前記第1端面に平行な第2端面に引き出された第2内部電極とを有する素体と、前記素体の第1端面および前記素体の第1端面に対して垂直な前記素体の4つの面に形成され前記第1内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第1端面から遠い位置まで延伸された第1外部電極と、前記素体の第2端面および前記素体の第2端面に対して垂直な前記素体の4つの面に形成され前記第2内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第2内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第2端面から遠い位置まで延伸された第2外部電極とを備える。
また、本発明の一態様に係るセラミック電子部品によれば、前記第1外部電極は、前記素体の4つの面のうちの前記第1内部電極に平行な面上では、前記第1内部電極に垂直な面上に比べて前記第1端面から遠い位置まで延伸され、前記第2外部電極は、前記素体の4つの面のうちの前記第2内部電極に平行な面上では、前記第2内部電極に垂直な面上に比べて前記第2端面から遠い位置まで延伸されている。
また、本発明の一態様に係る実装基板によれば、上述したいずれかのセラミック電子部品が実装された実装基板であって、前記実装基板は、前記第1外部電極に接続される第1ランド電極と、前記第2外部電極に接続される第2ランド電極と、前記第1外部電極および前記第1ランド電極に接合される第1はんだ層と、前記第2外部電極および前記第2ランド電極に接合される第2はんだ層とを備える。
また、本発明の一態様に係る実装基板によれば、前記第1ランド電極と前記第2ランド電極との間隔は、前記第1外部電極の中央部と前記第2外部電極の中央部との間の間隔に等しい。
また、本発明の一態様に係る実装基板によれば、前記実装基板上に形成されたはんだボールを備え、前記セラミック電子部品は、前記はんだボールの形成面側に実装される。
また、本発明の一態様に係る実装基板によれば、前記セラミック電子部品は、前記はんだボールを介して互いに接続された第1実装基板と第2実装基板との間の隙間に収容される。
本発明の一つの態様によれば、内部電極が引き出される端面の法線方向の外形寸法が、内部電極に平行な面における前記法線方向と垂直な方向の外形寸法より小さい場合において、外部電極間のショートを抑制しつつ、実装時の安定性を向上させることができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明を限定するものではなく、実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の構成に必須のものとは限らない。実施形態の構成は、本発明が適用される装置の仕様や各種条件(使用条件、使用環境等)によって適宜修正または変更され得る。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下の個別の実施形態によって限定されない。また、以下の説明に用いる図面は、各構成を分かり易くするため、実際の構造と縮尺および形状などを異ならせることがある。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す斜視図、図2Aは、図1の積層セラミックコンデンサの構成を示す平面図、図2Bは、図1の積層セラミックコンデンサを幅方向に切断した断面図、図2Cは、図1の積層セラミックコンデンサを長さ方向に切断した断面図である。
図1は、第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す斜視図、図2Aは、図1の積層セラミックコンデンサの構成を示す平面図、図2Bは、図1の積層セラミックコンデンサを幅方向に切断した断面図、図2Cは、図1の積層セラミックコンデンサを長さ方向に切断した断面図である。
図1、図2Aから図2Cにおいて、積層セラミックコンデンサ1Aは、素体2および外部電極6A、6Bを備える。素体2は、積層体2A、下カバー層5Aおよび上カバー層5Bを備える。積層体2Aは、内部電極層3A、3Bおよび誘電体層4を備える。
積層体2Aの下層には下カバー層5Aが設けられ、積層体2Aの上層には上カバー層5Bが設けられている。内部電極層3A、3Bは、誘電体層4を介して交互に積層されている。なお、図1、図2Bおよび図2Cでは、内部電極層3A、3Bが合計で3層分だけ積層された例を示したが、内部電極層3A、3Bの積層数は、特に限定されない。このとき、素体2および積層体2Aの形状は、略直方体形状とすることができる。なお、素体2は、素体2の稜線に沿って面取りされてもよい。このとき、素体2は、その角部が面取された曲面Rを備える。
なお、以下の説明では、素体2の端面MA、MBの法線方向を長さ方向DL、素体2の端面MA、MBの法線方向に垂直かつ内部電極層3A、3Bに平行な方向を幅方向DW、素体2の端面MA、MBの法線方向に垂直かつ内部電極層3A、3Bに垂直な方向を高さ方向(または素体2の厚み方向)DTと言うことがある。このとき、内部電極層3A、3Bは、誘電体層4を介して高さ方向DTに積層される。また、素体2の端面MA、MBは、長さ方向DLに対向する。
なお、内部電極層3A、3Bに垂直な方向は、内部電極層3A、3Bの積層方向であってもよい。内部電極層3A、3Bに平行な方向は、内部電極層3A、3Bの積層方向に垂直な方向であってもよい。内部電極層3A、3Bに垂直な方向は、内部電極層3A、3Bが対向する方向であってもよい。内部電極層3A、3Bに水平な方向は、内部電極層3A、3Bが対向する方向に垂直な方向であってもよい。
なお、積層セラミックコンデンサ1Aは実装基板上に実装され、その実装基板上に実装される半導体チップに加わるノイズの除去などに使用される。このとき、積層セラミックコンデンサ1Aの実装面と平行な方向の1対の面を上面および下面と言うことがある。また、積層セラミックコンデンサ1Aの実装面と垂直な方向の1対の面のうち、内部電極層3A、3Bが引き出されていない面を1対の側面と言うことがある。
長さ方向DLにおいて、内部電極層3A、3Bは、積層体2A内で異なる位置に交互に配置されている。このとき、内部電極層3Aは、内部電極層3Bに対して素体2の一方の端面MA側に配置し、内部電極層3Bは、内部電極層3Aに対して素体2の他方の端面MB側に配置することができる。そして、内部電極層3Aの端部は、素体2の長さ方向DLの一方の端面MA側で誘電体層4の端部に引き出され、外部電極6Aに接続される。内部電極層3Bの端部は、素体2の長さ方向DLの他方の端面MB側で誘電体層4の端部に引き出され、外部電極6Bに接続される。
一方、素体2の幅方向DWにおいて、内部電極層3A、3Bの端部は、誘電体層4にて覆われている。幅方向DWでは、内部電極層3A、3Bの端部の位置は揃っていてもよい。このとき、素体2は、幅方向DWにおいて内部電極層3A、3Bを被覆するサイドマージン部10を備えることができる。
なお、内部電極層3A、3Bおよび誘電体層4の高さ方向DTの厚みはそれぞれ、0.05μm~5μmの範囲内とすることができ、例えば、0.3μmである。内部電極層3A、3Bの材料は、例えば、Cu(銅)、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Sn(スズ)、Ni(ニッケル)、Ti(チタン)、Ag(銀)、Au(金)、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Ta(タンタル)およびW(タングステン)などの金属から選択することができ、これらの金属を含む合金であってもよい。
誘電体層4の材料は、例えば、ペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とすることができる。なお、主成分は、50at%以上の割合で含まれていればよい。誘電体層4のセラミック材料は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸カルシウムおよび酸化チタンなどから選択することができる。
下カバー層5Aおよび上カバー層5Bの材料は、例えば、セラミック材料を主成分とすることができる。このとき、下カバー層5Aおよび上カバー層5Bのセラミック材料の主成分は、誘電体層4のセラミック材料の主成分と同一であってもよい。下カバー層5Aおよび上カバー層5Bの厚みはそれぞれ、5μm以上30μm以下であるのが好ましい。
外部電極6A、6Bは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。このとき、各外部電極6A、6Bは、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な4つの面(素体2の上面、下面および2つの側面)にかけて連続的に形成することができる。
外部電極6Aは、端面MAの法線方向に垂直かつ内部電極3Aに平行な方向における中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも端面MAから遠い位置まで延伸されている。外部電極6Bは、端面MBの法線方向に垂直かつ内部電極3Bに平行な方向における中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも端面MBから遠い位置まで延伸されている。なお、各外部電極6A、6Bの中央部RCと端部RE1、RE2との間の位置の関係は、内部電極3A、3Bの平行な素体2の面(上面および下面)のうち少なくとも1つの面で満たせばよい。すなわち、各外部電極6A、6Bの中央部RCと端部RE1、RE2との間の位置に関係は、素体2の上面および下面の両方で満たしてもよいし、素体2の下面のみで満たしてもよい。
また、外部電極6Aは、素体2の上面上および下面上では、素体2の側面上に比べて端面MAから遠い位置まで延伸されている。このとき、素体2の側面上に位置する外部電極6Aは、素体2の上面上および下面上に位置する外部電極6Aに比べて、端面MA側に後退させることができる。外部電極6Bは、素体2の上面上および下面上では、素体2の側面上に比べて端面MBから遠い位置まで延伸されている。このとき、素体2の側面上に位置する外部電極6Bは、素体2の上面上および下面上に位置する外部電極6Bに比べて、端面MB側に後退させることができる。
ここで、外部電極6Aの中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも端面MAから遠い位置まで延伸させるため、素体2の上面上および下面上において、外部電極6Aの端部RE1、RE2の位置に傾斜部8Aを設けることができる。また、外部電極6Bの中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも端面MBから遠い位置まで延伸させるため、素体2の上面上および下面上において、外部電極6Bの端部RE1、RE2の位置に傾斜部8Bを設けることができる。各傾斜部8A、8Bの形状は直線状であってもよいし、曲線状であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。例えば、各傾斜部8A、8Bの形状は、中央部RCから各端部RE1、RE2に向かって広がるテーパ状であってもよいし、ラッバ状であってもよい。
ここで、素体2の端面MAの法線方向の積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法をL、素体2の端面MAの法線方向に垂直かつ内部電極3Aに平行な方向の積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法をW、素体2の端面MAの法線方向に垂直かつ内部電極3Aに垂直な方向の積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法をT、素体2の端面MAの法線方向に垂直かつ内部電極3Aに平行な方向における外部電極6Aの中央部RCの寸法をEW1、素体2の端面MAの法線方向に垂直かつ内部電極3Aに平行な方向における外部電極6Aの各端部RE1、RE2の寸法をEW2、素体2の端面MAの法線方向における外部電極6A、6Bの中央部RC間の間隔をG、素体2の端面MAの法線方向における外部電極6Aの中央部RCの寸法をEとする。このとき、積層セラミックコンデンサ1Aは、L<W、L≦0.4mm、W≦0.8mm、T≦100um、EW2≧0.05mm、G/EW1≧0.22、E/T≧1.25という条件を満たす。
なお、EW2≧0.05mm、G/EW1≧0.22、E/T≧1.25という条件については、内部電極3A、3Bの平行な素体2の面のうち少なくとも1つの面で満たせばよく、例えば、素体2の上面および下面の両方で満たしてもよいし、素体2の下面のみで満たしてもよい。
各外部電極6A、6Bは、素体2上に形成された下地層7と、下地層7上に積層されためっき層9を備える。下地層7は、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。このとき、下地層7は、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な4つの面にかけて連続的に形成することができる。
下地層7の導電性材料として用いられる金属は、例えば、Cu、Fe、Zn、Al、Ni、Pt、Pd、Ag、AuおよびSnから選択される少なくとも1つを含む金属または合金を主成分とすることができる。下地層7は、スパッタ膜であってもよいし、塗布膜が焼成された焼結膜であってもよいし、スパッタ膜と焼結膜の複合膜であってもよい。
下地層7は、金属が混在された共材を含んでもよい。共材は、下地層7中に島状に混在することで素体2と下地層7との間の熱膨張率の差を低減し、下地層7にかかる応力を緩和することができる。共材は、例えば、誘電体層4の主成分であるセラミック成分である。下地層7は、ガラス成分を含んでいてもよい。ガラス成分は、下地層7に混在することで下地層7を緻密化することができる。このガラス成分は、例えば、Ba(バリウム)、Sr(ストロンチウム)、Ca(カルシウム)、Zn、Al、Si(ケイ素)またはB(ホウ素)などの酸化物である。
下地層7は、素体2に含まれる金属成分を含んでいてもよい。この金属成分は、例えば、Mg(Ni、Cr、Sr、Al、Na、Feが微量含まれていてもよい)である。このとき、下地層7は、下地層7の導電性材料として用いられる金属と素体2に含まれる金属と酸素との化合物として、例えば、Mg、NiおよびOを含む化合物を含むことができる。
ここで、誘電体材料を含む塗布膜の焼結体で下地層7を構成することにより、素体2と下地層7との密着性を確保しつつ、下地層7の厚膜化を図ることが可能となり、各外部電極6A、6Bの強度を確保しつつ、内部電極層3A、3Bとの導通性を確保することができる。
また、誘電体材料を含む塗布膜の焼結体で下地層7を構成した場合、外部電極6Aについて、1回のディッピングにより、素体2の端面MAから端面MAに垂直な4つの面にかけて誘電体材料を含む塗布膜を形成することが可能となるとともに、外部電極6Bについて、1回のディッピングにより、素体2の端面MBから端面MBに垂直な4つの面にかけて誘電体材料を含む塗布膜を形成することが可能となり、工程数の増大を抑制することができる。ただし、ディッピングでは、素体2上の下地層7の境界が水平に形成される。このため、ディッピングで下地層7を形成する場合、各外部電極6A、6Bに傾斜部8A、8Bを設ける工程が別途必要になる。
下地層7は、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積膜で構成してもよい。このとき、下地層7は、セラミック成分を含まないようにすることができる。ここで、傾斜部8A、8Bに対応した開口部を有するメタルマスクを介してスパッタまたは蒸着を実施することにより、各外部電極6A、6Bに傾斜部8A、8Bを設けることが可能となる。また、下地層7を堆積膜で構成することにより、下地層7を薄膜化することが可能となり、積層セラミックコンデンサ1Aを低背化することができる。ただし、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積膜で下地層7を構成すると、素体2の6つの面(端面MA、MB、一対の側面、下面および上面)に下地層7を形成するには、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積工程を6回繰り返す必要がある。ただし、素体2の4つの面(端面MA、MB、下面および上面)に下地層7を形成し、素体2の一対の側面の下地層7の形成を省略することにより、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積工程を4回の繰り返しで済ませることができる。
下地層7は、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積膜と、塗布膜の焼結体との複合膜で構成してもよい。このとき、素体2の下面の下地層7のみ複合膜で構成し、素体2のその他の5つの面(端面MA、MB、一対の側面および上面)は塗布膜の焼結体で下地層7を構成してもよい。このとき、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積膜のみで下地層7を構成した場合は、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積工程を6回繰り返す必要があるが、素体2の下面の下地層7のみ複合膜で構成し、素体2のその他の5つの面の下地層7は塗布膜の焼結体で構成することにより、スパッタ膜または蒸着膜などの堆積工程を1回実施し、塗布膜を形成するためのディッピング工程を2回実施すればよく、工程数を削減することができる。なお、スパッタ膜や蒸着膜は、源の調整により別の面へ回り込ませることが可能となる。このとき、スパッタ膜や蒸着膜の回り込みにより、下面から端面の下面側まで一括して形成し、工程数を削減するようにしてもよい。
ディッピング工程により塗布した塗布膜の焼結体で下地層7を形成した場合、素体2の端面MA、MB、下面および上面だけでなく、素体2の一対の側面にも下地層7が形成される。このとき、素体2の側面上に位置する外部電極6Aを素体2の上面上および下面上に位置する外部電極6Aに比べて端面MA側に後退させ、素体2の側面上に位置する外部電極6Bを素体2の上面上および下面上に位置する外部電極6Bに比べて端面MB側に後退させることができる。このため、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に回転ずれが発生した場合において、素体2の側面の外部電極6A、6Bにはんだが這い上がった場合においても、外部電極6A、6Bがショートするのを抑制することができる。
めっき層9は、下地層7を覆うように外部電極6A、6Bごとに連続的に形成される。このとき、めっき層9は、下地層7を介して内部電極層3A、3Bと導通する。また、めっき層9は、はんだを介して実装基板の端子と導通する。
めっき層9の材料は、例えば、Cu、Fe、Zn、Al、Ni、Pt、Pd、Ag、AuおよびSnから選択される少なくとも1つを含む金属または合金である。めっき層9は、単一金属成分のめっき層でもよく、互いに異なる金属成分の複数のめっき層でもよい。めっき層9は、例えば、下地層7上に形成されたCuめっき層9Aと、Cuめっき層9A上に形成されたNiめっき層9Bと、Niめっき層9B上に形成されたSnめっき層9Cの3層構造とすることができる。Cuめっき層9Aは、下地層7へのめっき層9の密着性を向上させることができる。Niめっき層9Bは、はんだ付け時の各外部電極6A、6Bの耐熱性を向上させることができる。Snめっき層9Cは、めっき層9に対するはんだの濡れ性を向上させることができる。
ここで、積層セラミックコンデンサ1Aは、L<Wという条件を満たすことにより、内部電極層3A、3Bの電流経路を広く短くすることができ、ESL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1Aは、L≦0.4mm、W≦0.8mm、T≦100umという条件を満たすことにより、積層セラミックコンデンサ1Aの小型化および低背化を図ることができ、LSC実装を可能としつつ、実装密度を向上させることができる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aは、EW2≧0.05mmという条件を満たすことにより、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に回転ずれが発生した場合においても、端部RE1、RE2の位置において各外部電極6A、6Bが相手側のランド電極に接触しにくくすることができ、外部電極6A、6Bのショートを抑制することができる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aは、G/EW1≧0.22という条件を満たすことにより、外部電極6Aの中央部RCの寸法EW1の増大に応じて外部電極6A、6Bの中央部RC位置の間の間隔Gを増大させることが可能となる。このため、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に回転ずれが発生した場合においても、各外部電極6A、6Bが相手側のランド電極に接触しにくくすることができ、外部電極6A、6Bのショートを抑制することができる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aは、E/T≧1.25という条件を満たすことにより、外部電極6Aの高さ方向DTの寸法Tの増大に応じて外部電極6A、6Bの長さ方向DLの寸法Eを増大させることが可能となる。ここで、外部電極6Aの高さ方向DTの寸法Tが増大すると、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に素体2の端面MA、MB側の各外部電極6A、6Bに這い上がったはんだによるチップ立ちが起きやすくなる。一方、外部電極6A、6Bの長さ方向DLの寸法Eが増大すると、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に素体2の下面側の各外部電極6A、6Bに付着したはんだによって積層セラミックコンデンサ1Aを水平に保つ力を増大させることができる。このため、積層セラミックコンデンサ1Aの低背化に応じて外部電極6A、6Bの長さ方向DLの寸法Eを減少させることを可能としつつ、積層セラミックコンデンサ1Aの実装時のチップ立ちを抑制することができる。
なお、積層セラミックコンデンサ1Aは、上述した条件に加え、EW2/EW1≦0.34という条件を満たすことが好ましい。これにより、素体2の下面側の各外部電極6A、6Bの面積の減少を抑制することができ、積層セラミックコンデンサ1Aの実装不良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1Aは、上述した条件に加え、G/EW1≦0.6という条件を満たすことが好ましい。このとき、G=L-E*2であることからG/EW1=(L-E*2)/EW1と表現でき、E≦0.05となって実装不良が発生するのを抑制することができる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aは、上述した条件に加え、E/T≦2.0という条件を満たすことが好ましい。これにより、各外部電極6A、6Bの応力の増大を抑制することができ、積層セラミックコンデンサ1Aの信頼性の低下を抑制することができる。
図3Aは、図1の積層セラミックコンデンサのチップ立ちがないときの実装例を示す側面図、図3Bは、図1の積層セラミックコンデンサのチップ立ちがあるときの実装例を示す側面図である。
図3Aにおいて、実装基板11上にはランド電極12A,12Bが形成されている。積層セラミックコンデンサ1Aは、各外部電極6A、6Bのめっき層9にそれぞれ付着されたはんだ層13A、13Bを介してランド電極12A、12Bに接続される。積層セラミックコンデンサ1Aのチップ立ちが発生しない場合、素体2の端面MA、MB側の各外部電極6A、6Bには、はんだ層13A、13Bがそれぞれ均等に這い上がる。
一方、図3Bにおいて、積層セラミックコンデンサ1Aのチップ立ちが発生する場合、素体2の端面MA、MB側の各外部電極6A、6Bへのはんだ層13A、13Bの這い上がりは不均一になる。そして、例えば、素体2の端面MA側の外部電極6Aにはんだ層13Aが這い上がる前に、素体2の端面MB側の外部電極6Bにはんだ層13Bが這い上がると、素体2の端面MB側の外部電極6Bに這い上がったはんだ層13Bによって積層セラミックコンデンサ1Aが引き上げられ、チップ立ちが発生する。
図4Aは、外部電極の端部の位置に傾斜部がない積層セラミックコンデンサの回転ずれがあるときの実装例を示す平面図、図4Bは、外部電極の端部の位置に傾斜部がある積層セラミックコンデンサの回転ずれがあるときの実装例を示す平面図である。なお、図4Aおよび図4Bでは、各積層セラミックコンデンサ1A、1A´の上面側および下面側の両方に同一パターンが形成されているものとする。
図4Aにおいて、積層セラミックコンデンサ1A´は、図2Aの積層セラミックコンデンサ1の外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6A´、6B´を備える。外部電極6A´、6B´では、傾斜部6A´、6B´が省略されている。外部電極6A´、6B´のそれ以外の点は外部電極6A´、6B´と同様に構成されている。このとき、各積層セラミックコンデンサ1A´の実装時に回転ずれが発生し、例えば、外部電極6B´がランド電極12A、12Bを跨ぐと、外部電極6A´、6B´がショートする。
一方、図4Bにおいて、積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bは傾斜部6A´、6B´を備える。このため、各積層セラミックコンデンサ1Aの実装時に各積層セラミックコンデンサ1A´と同等の回転ずれが発生しても、各外部電極6A、6Bの傾斜部6A´、6B´の位置で相手のランド電極12A、12Bとの間隔を維持することができ、外部電極6A´、6B´がショートするのを防止することができる。
なお、ランド電極12A、12B間の間隔Pは、外部電極6A、6Bの中央部RCの間の間隔Gと等しいのが好ましい。これにより、各外部電極6A、6Bと各ランド電極12A、12Bとの接触面積の減少を抑制しつつ、ランド電極12A、12B間の間隔Pを外部電極6A、6Bの端部RE1、RE2の間隔より狭くすることができ、積層セラミックコンデンサ1Aの回転ずれによる外部電極6A´、6B´のショートを抑制することができる。
図5は、第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法の一例を示すフローチャート、図6Aから図6Iは、第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法の一例を示す断面図である。なお、図6Cから図6Iでは、誘電体層4を介して内部電極層3A、3Bが交互に3層分だけ積層される場合を例にとった。また、この製造方法では、ディッピングによる塗布膜の焼成で下地層を形成する方法を例にとった。
図5のS1において、分散剤および成形助剤としての有機バインダおよび有機溶剤を誘電体材料粉末に加え、粉砕・混合して泥状のスラリを生成する。誘電体材料粉末は、例えば、セラミック粉末を含む。誘電体材料粉末は、添加物を含んでいてもよい。添加物は、例えば、Mg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Y(イットリウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユウロピウム)、Gd(カドミウム)、Tb(テウビウム)、Dy(ジスプロシウム、Ho(ホロミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、Yb(イッテルビウム)、Co(コバルト)、Ni、Li(リチウム)、B、Na(ナトリウム)、K(カリウム)またはSiの酸化物もしくはガラスである。有機バインダは、例えば、ポリビニルブチラール樹脂またはポリビニルアセタール樹脂である。有機溶剤、例えば、エタノールまたはトルエンである。
次に、図5のS2および図6Aに示すように、セラミック粉末を含むスラリをキャリアフィルム上にシート状に塗布して乾燥させたグリーンシート24を作製する。キャリアフィルムは、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムである。スラリの塗布には、ドクターブレード法、ダイコータ法またはグラビアコータ法などを用いることができる。
次に、図5のS3および図6Bに示すように、複数枚のグリーンシートのうち内部電極層3A、3Bを形成する層のグリーンシート24に内部電極用導電ペーストを所定のパターンとなるように塗布し、内部電極パターン23を形成する。このとき、1枚のグリーンシート24には、グリーンシート24の長手方向に分離された複数の内部電極パターン23を形成することができる。内部電極用導電ペーストは、内部電極層3A、3Bの材料として用いられる金属の粉末を含む。例えば、内部電極層3A、3Bの材料として用いられる金属がNiの場合、内部電極用導電ペーストは、Niの粉末を含む。また、内部電極用導電ペーストは、バインダと、溶剤と、必要に応じて助剤とを含む。内部電極用導電ペーストは、共材として、誘電体層4の主成分であるセラミック材料を含んでいてもよい。内部電極用導電ペーストの塗布には、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法またはグラビア印刷法などを用いることができる。
次に、図5のS4および図6Cに示すように、内部電極パターン23が形成されたグリーンシート24と、内部電極パターン23が形成されていない外層用のグリーンシート25A、25Bを所定の順序で複数枚数だけ積み重ねた積層ブロックを作製する。外層用のグリーンシート25A、25Bの厚みは、内部電極パターン23が形成されたグリーンシート24の厚みより大きい。このとき、積層方向に隣接するグリーンシート24の内部電極パターン23A、23Bが、グリーンシート24の長手方向に交互にずらされるように積み重ねる。また、内部電極パターン23Aのみが積層方向に積み重ねられる部分と、内部電極パターン23A、23Bが積層方向に交互に積み重ねられる部分と、内部電極パターン23Bのみが積層方向に積み重ねられる部分とができるようにする。
次に、図5のS5および図6Dに示すように、図5のS4の成型工程で得られた積層ブロックをプレスし、グリーンシート24、25A、25Bを圧着する。積層ブロックをプレスする方法として、例えば、積層ブロックを樹脂フィルムで挟み、静水圧プレスする方法などを用いることができる。
次に、図5のS6および図6Eに示すように、プレスされた積層ブロックを切断し、直方体形状の素体に個片化する。積層ブロックの切断は、内部電極パターン23Aのみが積層方向に積み重ねられる部分と、内部電極パターン23Bのみが積層方向に積み重ねられる部分で行う。積層ブロックの切断には、例えば、ブレードダイシングなどの方法を用いることができる。
このとき、図6Fに示すように、個片化された素体2´には、誘電体層4を介して交互に積層された内部電極層3A、3Bが形成されるとともに、最下層および最上層にカバー層5A、5Bが形成される。内部電極層3Aは、素体2´の一方の端面で誘電体層4の表面から引き出され、内部電極層3Bは、素体2´の他方の端面で誘電体層4の表面から引き出される。なお、図6Fでは、図6Eの個片化された1つの素体を長さ方向に拡大して示した。
次に、図5のS7および図6Gに示すように、素体2´の面取りを行うことにより、素体2´の角部に曲面Rが設けられた素体2を形成する。素体2´の面取りは、例えば、バレル研磨を用いることができる。
次に、図5のS8に示すように、図5のS7で面取りされた素体2に含まれるバインダを除去する。バインダの除去では、例えば、約350℃のN2雰囲気中で素体2を加熱する。
次に、図5のS9に示すように、下地層用導電ペーストの付着を阻害する阻害剤を素体2上に選択的に塗布する。このとき、阻害剤は、図1の傾斜部8A、8Bの形成位置に選択的に塗布する。阻害剤は、例えば、下地層用導電ペーストに濡れないシリコーンである。阻害剤を素体2上に選択的に塗布する方法としては、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法またはグラビア印刷法などを用いることができる。
次に、図5のS10に示すように、図5のS9で阻害剤が塗布された素体2の両端面MA、MBと、各端面MA、MBの周面の4つの面(上面、下面および一対の側面)に下地層用導電ペーストを塗布して乾燥させる。下地層用導電ペーストの塗布には、例えば、ディッピング法を用いることができる。このとき、図1の傾斜部8A、8Bの形成位置には阻害剤が塗布されているので、傾斜部8、8Bの形成位置には下地層用導電ペーストが付着しない。下地層用導電ペーストは、下地層7の導電性材料として用いられる金属の粉末またはフィラーを含む。例えば、下地層7の導電性材料として用いられる金属がNiの場合、下地層用導電ペーストは、Niの粉末またはフィラーを含む。また、下地層用導電ペーストは、共材として、例えば、誘電体層4の主成分であるセラミック成分を含む。例えば、下地層用導電ペーストには、共材として、チタン酸バリウムを主成分とする酸化物セラミックの粒子(例えば、D50粒子径で0.8μm~4μm)が混入される。また、下地層用導電ペーストは、バインダと、溶剤とを含む。
次に、図5のS11および図6Hに示すように、図5のS10で下地層用導電ペーストが塗布された素体2を焼成し、内部電極層3A、3Bと誘電体層4を一体化するとともに、素体2に一体化された下地層7を形成する。このとき、傾斜部8A、8Bの形成位置には下地層用導電ペーストが塗布されていないので、傾斜部8A、8Bの形成位置には下地層7が形成されない。素体2および下地層用導電ペーストの焼成は、例えば、焼成炉にて1000~1400℃で10分~2時間だけ行う。内部電極層3A、3BにNiまたはCuなどの卑金属を使用している場合は、内部電極層3A、3Bの酸化を防止するため、焼成炉内を還元雰囲気にして焼成することができる。なお、下地層7の形成では、N2ガス雰囲気中で600℃~1000℃の温度で再酸化処理を行ってもよい。
次に、図5のS12および図6Iに示すように、Cuめっき層9A、Niめっき層9BおよびSnめっき層9Cを下地層7上に順次形成する。ここで、下地層7が形成された素体2をめっき液とともにバレルに収容し、バレルを回転させつつ通電することにより、めっき層9を形成することができる。
(第2実施形態)
図7Aは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサの素体の内部構成を示す平面図、図7Bは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサを内部電極と浮遊電極との重なり位置で幅方向に切断した断面図、図7Cは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサを浮遊電極のない位置で幅方向に切断した断面図である。なお、図7Bは、図7AのB1-B1線の位置で切断した積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図、図7Cは、図7AのB2-B2線の位置で切断した積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図である。また、図7Aでは、図7Bおよび図7Cの外部電極6A、6Bは省略した。
図7Aは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサの素体の内部構成を示す平面図、図7Bは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサを内部電極と浮遊電極との重なり位置で幅方向に切断した断面図、図7Cは、第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサを浮遊電極のない位置で幅方向に切断した断面図である。なお、図7Bは、図7AのB1-B1線の位置で切断した積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図、図7Cは、図7AのB2-B2線の位置で切断した積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図である。また、図7Aでは、図7Bおよび図7Cの外部電極6A、6Bは省略した。
図7Aから図7Cにおいて、積層セラミックコンデンサ1Bは、図1の積層セラミックコンデンサ1Aの素体2の代わりに素体2´を備える。素体2´は、図1の積層セラミックコンデンサ1Aの積層体2Aの代わりに積層体2A´を備える。積層体2A´は、図2Aから図2Cの積層セラミックコンデンサ1Aの内部電極層3A、3Bの代わりに内部電極層3A´、3B´および浮遊電極3C´を備える。積層セラミックコンデンサ1Bのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
各内部電極層3A、3Bは、積層体2A内で異なる位置に配置されている。内部電極層3A´は、素体2´の長さ方向DLの一方の端面MA側で誘電体層4の端部に引き出される。内部電極層3B´は、素体2´の長さ方向DLの他方の端面MB側で誘電体層4の端部に引き出される。このとき、各内部電極層3A、3Bは、互いに重ならないように積層される。
浮遊電極3C´は、誘電体層4から引き出されることなく、各内部電極層3A´、3B´に対向するように素体2内に配置される。このとき、端面MA側では、内部電極層3A´と浮遊電極3C´は交互に積層される。端面MB側では、内部電極層3B´と浮遊電極3C´は交互に積層される。
積層セラミックコンデンサ1Bでは、浮遊電極3C´のサイズを変化させることで積層セラミックコンデンサ1Bの容量を変化させることができ、容量の調整可能範囲を大きくすることができる。また、各内部電極層3A´、3B´上に積層される浮遊電極3C´の位置ずれによる積層セラミックコンデンサ1Bの容量のバラつきを抑えることができ、積層セラミックコンデンサ1Bの製造時の安定性を向上させることができる。
(第3実施形態)
図8は、第3実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す平面図である。
図8において、積層セラミックコンデンサ1Cは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AC、6BCを備える。外部電極6AC、6BCは、外部電極6A、6Bの傾斜部8A、8Bの代わりに傾斜部8AC、8BCを備える。積層セラミックコンデンサ1Cのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
図8は、第3実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す平面図である。
図8において、積層セラミックコンデンサ1Cは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AC、6BCを備える。外部電極6AC、6BCは、外部電極6A、6Bの傾斜部8A、8Bの代わりに傾斜部8AC、8BCを備える。積層セラミックコンデンサ1Cのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
外部電極6A、6Bの傾斜部8A、8Bは直線状とし、テーパ状である例を示したが、外部電極6AC、6BCの傾斜部8AC、8BCは曲線状とし、例えば、ラッパ状とすることができる。
(第4実施形態)
図9Aは、第4実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図である。
図9Aにおいて、積層セラミックコンデンサ1Dは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AD、6BDを備える。積層セラミックコンデンサ1Dのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
図9Aは、第4実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図である。
図9Aにおいて、積層セラミックコンデンサ1Dは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AD、6BDを備える。積層セラミックコンデンサ1Dのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
外部電極6AD、6BDは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。このとき、各外部電極6AD、6BDは、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な3つの面(素体2の下面および2つの側面)にかけて連続的に形成することができる。このとき、各外部電極6AD、6BDは、素体2の上面側には形成されない。外部電極6AD、6BDのそれ以外の点は外部電極6A、6Bと同様に構成することができる。
各外部電極6AD、6BDは、素体2上に形成された下地層7Dと、下地層7D上に積層されためっき層9Dを備える。下地層7Dは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。ここで、下地層7Dは、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な3つの面(素体2の下面および2つの側面)にかけて連続的に形成することができる。このとき、下地層7Dは、素体2の上面側には形成されない。また、下地層7D上に形成されるめっき層9が素体2の上面から突出しないようにするために、下地層7Dは、内部電極層3A、3Bの最上層の位置より高く、素体2の上面より低い位置に形成される。
めっき層9Dは、下地層7Dを覆うように外部電極6AD、6BDごとに連続的に形成される。めっき層9Dは、例えば、下地層7D上に形成されたCuめっき層9ADと、Cuめっき層9AD上に形成されたNiめっき層9BDと、Niめっき層9BD上に形成されたSnめっき層9CDの3層構造とすることができる。
ここで、スパッタ膜で下地層7Dを構成する場合、素体2の上面上へのスパッタを省略することにより、素体2の上面側に各外部電極6AD、6BDが形成されないにようにすることができる。
また、ディッピングによる塗布膜の焼成で下地層7Dを構成する場合、図5のS9の工程で素体2の上面側にシリコーンなどの阻害剤を塗布してからディッピングを行うことで、素体2の上面側に各外部電極6AD、6BDが形成されないようにすることができる。
あるいは、ディッピングによる塗布膜の焼成で下地層7Dを構成する場合、図6Iの積層セラミックコンデンサ1Aの上面側の外部電極6A、6Bを研磨またはエッチング等で除去するようにしてもよい。
また、ディッピングによる塗布膜の焼成で下地層7Dを構成する場合、図5のS9の工程で素体2の上面側にシリコーンなどの阻害剤を塗布してからディッピングを行うことで、素体2の上面側に各外部電極6AD、6BDが形成されないようにすることができる。
あるいは、ディッピングによる塗布膜の焼成で下地層7Dを構成する場合、図6Iの積層セラミックコンデンサ1Aの上面側の外部電極6A、6Bを研磨またはエッチング等で除去するようにしてもよい。
ここで、積層セラミックコンデンサ1Dの外部電極6AD、6BDが素体2の上面側に形成されないようにすることにより、素体2の上面側から外部電極6AD、6BDが突出しないようにすることができる。このため、積層セラミックコンデンサ1Dの容量を減少させることなく、積層セラミックコンデンサ1Dの低背化を図ることができる。
(第5実施形態)
図9Bは、第5実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図、図10は、図9Bの積層セラミックコンデンサの下面側の外部電極のパターンの一例を示す裏面図である。
図9Bにおいて、積層セラミックコンデンサ1Eは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AE、6BEを備える。積層セラミックコンデンサ1Eのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
図9Bは、第5実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を示す断面図、図10は、図9Bの積層セラミックコンデンサの下面側の外部電極のパターンの一例を示す裏面図である。
図9Bにおいて、積層セラミックコンデンサ1Eは、図2Aの積層セラミックコンデンサ1Aの外部電極6A、6Bの代わりに外部電極6AE、6BEを備える。積層セラミックコンデンサ1Eのそれ以外の点は積層セラミックコンデンサ1Aと同様に構成することができる。
外部電極6AE、6BEは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。このとき、各外部電極6AE、6BEは、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な4つの面(素体2の上面、下面および2つの側面)にかけて連続的に形成することができる。このとき、素体2の下面側の各外部電極6AE、6BEの長さは、素体2の上面側の各外部電極6AE、6BEの長さより長くすることができる。
各外部電極6AE、6BEは、素体2上に形成された下地層7Eと、下地層7E上に積層されためっき層9Eを備える。下地層7Eは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体2に形成される。ここで、下地層7Eは、素体2の各端面MA、MBから、端面MA、MBに垂直な4つの面(素体2の上面、下面および2つの側面)にかけて連続的に形成することができる。
このとき、素体2の下面側では、図10に示すように、スパッタ膜7E1とディッピングによる塗布膜の焼結膜7E2との複合膜で下地層7Eを構成し、素体2のその他の5つの面(端面MA、MB、一対の側面および上面)では、ディッピングによる塗布膜の焼結膜7E2で下地層7Eを構成することができる。このとき、素体2の下面側のスパッタ膜7E1の形成に用いるマスクに対して、素体2の下面側の下地層7Eのパターン形状に対応した開口部を設けることにより、テーパ形状の傾斜部7AE、7BEを各外部電極6AE、6BEの下地層7Eに設けることができる。このとき、塗布膜の形成時のディッピン深さを調整することにより、スパッタ膜7E1で構成された傾斜部7AE、7BEが焼結膜7E2と重ならないようにすることができる。
なお、焼結膜7E2を先に形成してからスパッタ膜7E1を形成してもよいし、スパッタ膜7E1を先に形成してから焼結膜7E2を形成してもよい。焼結膜7E2を先に形成する場合、焼結膜7E2の焼成と素体2の焼成を同時に行うことが可能となるとともに、スパッタ膜7E1をCu薄膜で構成することができる。スパッタ膜7E1を先に形成する場合、素体2の焼成を行った後、スパッタ膜7E1を形成し、素体2の焼成より低い温度で焼結膜7E2の焼成に行うことができる。
ここで、スパッタ膜のみで下地層7Eを構成した場合は、スパッタ工程を6回繰り返す必要があるが、素体2の下面側の下地層7のみ複合膜で構成し、素体2のその他の5つの面の下地層7をディッピングによる塗布膜の焼結膜で構成することにより、スパッタ工程を1回実施し、ディッピング工程を2回実施すればよく、工程数を削減することができる。
めっき層9Eは、下地層7Eを覆うように外部電極6AE、6BEごとに連続的に形成される。めっき層9Eは、例えば、下地層7E上に形成されたCuめっき層9AEと、Cuめっき層9AE上に形成されたNiめっき層9BEと、Niめっき層9BE上に形成されたSnめっき層9CEの3層構造とすることができる。
(第6実施形態)
図11は、第6実施形態に係る積層セラミックコンデンサが実装された実装基板の構成を示す断面図である。
図11において、実装基板41の裏面側には、ランド電極42A、42B、44A、44Bが形成されている。積層セラミックコンデンサ1Aは、各外部電極6A、6Bのめっき層9にそれぞれ付着されたはんだ層43A、43Bを介してランド電極42A、42Bに接続される。実装基板41の裏面側のランド電極44A、44B上には、はんだボール47A、47Bが形成される。
図11は、第6実施形態に係る積層セラミックコンデンサが実装された実装基板の構成を示す断面図である。
図11において、実装基板41の裏面側には、ランド電極42A、42B、44A、44Bが形成されている。積層セラミックコンデンサ1Aは、各外部電極6A、6Bのめっき層9にそれぞれ付着されたはんだ層43A、43Bを介してランド電極42A、42Bに接続される。実装基板41の裏面側のランド電極44A、44B上には、はんだボール47A、47Bが形成される。
一方、実装基板41の表面側には、不図示の半導体チップが実装される。この半導体チップは、マイクロプロセッサであってもよいし、半導体メモリであってもよいし、FPGA(Field-Programmable Gate Array)であってもよいし、ASIC(Application Specific Integrated Circuit))であってもよい。
実装基板45の裏面側には、ランド電極46A、46Bが形成されている。実装基板41、45は、はんだボール47A、47Bを介して互いに接続される。実装基板45は、実装基板41が実装されるマザーボードとして用いることができる。
実装基板41、45の間は、はんだボール47A、47Bを介して一定の間隔に維持される。このとき、実装基板41、45の間には、積層セラミックコンデンサ1Aを封止する樹脂48が設けられる。この樹脂48は、例えば、エポキシ樹脂である。この樹脂48は、はんだボール47A、47Bを介して実装基板41、45が互いに接続された後、実装基板41、45の間に注入し、硬化させてもよい。このとき、樹脂48は、積層セラミックコンデンサ1A、はんだ層43A、43Bおよびはんだボール47A、47Bを覆い、素体2の上面に密着する。
ここで、実装基板41の裏面側に積層セラミックコンデンサ1Aを実装することにより、実装基板41の表面側に実装される半導体チップの裏面側に積層セラミックコンデンサ1Aを配置することができる。このため、実装基板41の表面側に実装される半導体チップに近接させて積層セラミックコンデンサ1Aを実装することが可能となり、半導体チップに加わるノイズを効果的に除去することが可能となる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法TをT≦100umとすることにより、はんだボール47A、47Bを介して互いに接続された実装基板41、45間の隙間に積層セラミックコンデンサ1Aを収容することができ、実装基板41の表面側に配置される半導体チップの裏面側に積層セラミックコンデンサ1Aを配置することができる。
また、積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法LをL≦0.4mmとし、積層セラミックコンデンサ1Aの外形寸法WをW≦0.8mmとすることにより、はんだボール47A、47Bの配置のピッチの低下に対応しつつ、はんだボール47A、47B間の隙間に積層セラミックコンデンサ1Aを実装することができる。
(第7実施形態)
図12は、第6実施形態に係るセラミック電子部品の構成例を示す斜視図である。なお、図12では、セラミック電子部品としてチップインダクタを例にとった。
図12において、チップインダクタ61は、素体62および外部電極66A、66Bを備える。素体62は、コイルパターン63、内部電極層63A、63Bおよび磁性体材料64を備える。磁性体材料64は、内部電極層63A、63Bを絶縁する誘電体としても用いられる。素体62の形状は、略直方体形状とすることができる。コイルパターン63および内部電極63A、63Bの形状は、平板状とすることができる。このとき、コイルパターン63は、素体62内に螺旋状に配置することができる。外部電極66A、66Bは、素体62上に形成された下地層と、下地層上に形成されためっき層を備える。下地層は、金属が混在された共材を含んでもよい。共材は、例えば、磁性体材料64の主成分であるフェライト成分である。
図12は、第6実施形態に係るセラミック電子部品の構成例を示す斜視図である。なお、図12では、セラミック電子部品としてチップインダクタを例にとった。
図12において、チップインダクタ61は、素体62および外部電極66A、66Bを備える。素体62は、コイルパターン63、内部電極層63A、63Bおよび磁性体材料64を備える。磁性体材料64は、内部電極層63A、63Bを絶縁する誘電体としても用いられる。素体62の形状は、略直方体形状とすることができる。コイルパターン63および内部電極63A、63Bの形状は、平板状とすることができる。このとき、コイルパターン63は、素体62内に螺旋状に配置することができる。外部電極66A、66Bは、素体62上に形成された下地層と、下地層上に形成されためっき層を備える。下地層は、金属が混在された共材を含んでもよい。共材は、例えば、磁性体材料64の主成分であるフェライト成分である。
コイルパターン63および内部電極層63A、63Bは、磁性体材料64にて覆われている。ただし、内部電極層63Aの端部は、素体62の一方の端面側で磁性体材料64から引き出され、外部電極66Aに接続される。内部電極層63Bの端部は、素体62の他方の端面側で磁性体材料64から引き出され、外部電極66Bに接続される。
コイルパターン63および内部電極層63A、63Bの材料は、例えば、Cu、Ni、Ti、Ag、Au、Pt、Pd、TaおよびWなどの金属から選択することができ、これらの金属を含む合金であってもよい。磁性体材料64は、例えば、フェライトである。
外部電極66A、66Bは、長さ方向DLに互いに分離された状態で互いに対向するように素体62に形成される。このとき、各外部電極66A、66Bは、素体62の各端面から、各端面に垂直な4つの面にかけて連続的に形成することができる。
外部電極66Aは、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Aに平行な方向における中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも、内部電極層63Aが引き出される端面から遠い位置まで延伸されている。外部電極66Bは、内部電極層63Bが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Bに平行な方向における中央部RCの方が端部RE1、RE2よりも、内部電極層63Bが引き出される端面から遠い位置まで延伸されている。
また、外部電極66Aは、素体62の上面上および下面上では、素体62の側面上に比べて、内部電極層63Aが引き出される端面から遠い位置まで延伸されている。外部電極66Bは、素体62の上面上および下面上では、素体62の側面上に比べて、内部電極層63Aが引き出される端面から遠い位置まで延伸されている。
ここで、素体62の上面上および下面上において、外部電極66Aの端部RE1、RE2には、傾斜部68Aが設けられている。また、素体62の上面上および下面上において、外部電極66Bの端部RE1、RE2には、傾斜部68Bが設けられている。
ここで、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向のチップインダクタ61の外形寸法をL、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Aに平行な方向のチップインダクタ61の外形寸法をW、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Aに垂直な方向のチップインダクタ61の外形寸法をT、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Aに平行な方向における外部電極66Aの中央部RCの寸法をEW1、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向に垂直かつ内部電極63Aに平行な方向における外部電極66Aの各端部RE1、RE2の寸法をEW2、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向における外部電極66A、66Bの中央部RCの間の間隔をG、内部電極層63Aが引き出される端面の法線方向における外部電極6Aの中央部RCの寸法をEとする。このとき、チップインダクタ61は、L<W、L≦0.4mm、W≦0.8mm、T≦100um、EW2≧0.05mm、G/EW1≧0.22、E/T≧1.25という条件を満たす。
なお、上述した実施形態では、セラミック電子部品として積層セラミックコンデンサおよびチップインダクタを例にとったが、チップ抵抗またはセンサチップであってもよい。また、上述した実施形態では、2端子の外部電極を持つセラミック電子部品を例にとったが、3端子以上の外部電極を持つセラミック電子部品であってもよい。
(実施例)
図13は、実施例に係る積層セラミックコンデンサの外形寸法および外部電極の寸法と、ショート不良およびチップ立ち不良との関係を示す図である。なお、この実施例では、下地層としてスパッタ膜を用いた。
図13において、L寸0.3mm、W寸0.4~0.6mmおよびT寸0.05~0.08mmのコンデンサチップを合計で1000個だけ作製した。
図13は、実施例に係る積層セラミックコンデンサの外形寸法および外部電極の寸法と、ショート不良およびチップ立ち不良との関係を示す図である。なお、この実施例では、下地層としてスパッタ膜を用いた。
図13において、L寸0.3mm、W寸0.4~0.6mmおよびT寸0.05~0.08mmのコンデンサチップを合計で1000個だけ作製した。
このとき、高誘電体材料(例えば、BaTiO3)を用いて1um厚のグリーンシートを作製した。このグリーンシートに印刷法などで内部電極パターンを形成し、内部電極パターンが形成されたグリーンシートとカバーシートを所定の枚数だけ積層して積層体を作製した。このときのグリーンシート厚と積層枚数は、外部電極のメッキ厚および焼成時の積層体の収縮を考慮して、コンデンサチップのT寸が0.05~0.08mmとなるように設計した。この積層体を所定の位置でカットすることで直方体形状の素体に個片化し、1000~1400℃で焼成して焼結体チップを作製した。
この焼結体チップにマスクをし、スパッタ法によりCu薄膜を焼結体チップに形成して下地層とした。焼結体チップの下面側のマスクは、下地層の形成部分がくり抜かれ、外部電極のE寸が0.07~0.12mm、外部電極の先端部は焼結体チップの端部より0~0.1mmだけ間隔が空けられ、テーパ形状となるように設計した。焼結体チップの上面側についても、同様のマスクを用いてスパッタ法によりCu薄膜を焼結体チップに形成して下地層としてもよい。内部電極が引き出される焼結体チップの端面側については、焼結体チップの端面の部分がくり抜かれたマスクを用いて、スパッタ法によりCu薄膜を焼結体チップに形成して下地層とすることができる。
下地層が形成された焼結体チップに対し、電界めっき法によりめっき層を形成することにより、コンデンサチップを作製した。
コンデンサチップをテーピングし、チップマウンタを用いて実装基板上に実装した。なお、実装基板上のランド電極上には、予めはんだペーストを形成した。そして、コンデンサチップを実装基板に実装した後、はんだリフローを行うことで、コンデンサチップの外部電極をランド電極と接続させた。
コンデンサチップをテーピングし、チップマウンタを用いて実装基板上に実装した。なお、実装基板上のランド電極上には、予めはんだペーストを形成した。そして、コンデンサチップを実装基板に実装した後、はんだリフローを行うことで、コンデンサチップの外部電極をランド電極と接続させた。
はんだリフロー後のコンデンサチップについて、目視外観および通電チェックを実施し、回転ずれによる端子間ショートの不良数と、チップ立ちの不良数を測定した。この結果、EW2≧0.05mm、G/EW1≧0.22およびE/T≧1.25という条件が満足されたコンデンサチップでは、端子間ショートおよびチップ立ちが共に発生していないことが確認された。
1A 積層セラミックコンデンサ
2 素体
2A 積層体
3A、3B 内部電極層
4 誘電体層
5A、5B カバー層
6A、6B 外部電極
7 下地層
8A、8B 傾斜部
9、9A~9C めっき層
2 素体
2A 積層体
3A、3B 内部電極層
4 誘電体層
5A、5B カバー層
6A、6B 外部電極
7 下地層
8A、8B 傾斜部
9、9A~9C めっき層
Claims (16)
- 誘電体と、第1端面に引き出された第1内部電極と、前記第1端面に平行な第2端面に引き出された第2内部電極とを有する素体と、
前記素体の複数の面に形成され前記第1内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第1端面から遠い位置まで延伸された第1外部電極と、
前記素体の複数の面に形成され前記第2内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第2内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第2端面から遠い位置まで延伸された第2外部電極とを備え、
前記第1端面の法線方向の外形寸法をL、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向の外形寸法をW、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に垂直な方向の外形寸法をT、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における前記第1外部電極の中央部の寸法をEW1、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における前記第1外部電極の端部の寸法をEW2、前記第1端面の法線方向における前記第1外部電極の中央部と前記第2外部電極の中央部との間隔をG、前記第1端面の法線方向における前記第1外部電極の中央部の寸法をEとすると、
L<W、
L≦0.4mm、
W≦0.8mm、
T≦100um、
EW2≧0.05mm、
G/EW1≧0.22、
E/T≧1.25
という条件を満たすことを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記第1内部電極に平行な前記素体の2つの面のうちの1つの面上のみにおいて、
EW2≧0.05mm、
G/EW1≧0.22、
E/T≧1.25
という条件を満たすことを特徴とする請求項1に記載のセラミック電子部品。 - 前記第1内部電極と前記第2内部電極は交互に積層されていることを特徴とする請求項1または2に記載のセラミック電子部品。
- 前記第1内部電極と前記第2内部電極は互いに重ならないように配置され、
前記第1内部電極と前記第2内部電極に重なるように配置された浮遊電極をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のセラミック電子部品。 - 前記第1外部電極は、前記素体の第1端面から前記第1内部電極に平行な面にかけて形成され、
前記第2外部電極は、前記素体の第2端面から前記第1内部電極に平行な面にかけて形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のセラミック電子部品。 - 前記第1外部電極および前記第2外部電極は、前記第1内部電極に平行な前記素体の面のうちの片面にのみ形成されていることを特徴とする請求項5に記載のセラミック電子部品。
- 前記第1外部電極および前記第2外部電極は、前記第1内部電極に平行な前記素体の一方の面上の長さの方が前記素体の他方の面上の長さより長いことを特徴とする請求項6に記載のセラミック電子部品。
- 前記第1外部電極および前記第2外部電極は、
前記第1内部電極に平行な前記素体の一方の面上では、スパッタ膜と焼結膜の複合膜と前記複合膜上のめっき膜で構成され、
前記第1内部電極に平行な前記素体の他方の面上では、焼結膜と前記焼結膜上のめっき膜で構成されていることを特徴とする請求項7に記載のセラミック電子部品。 - 前記第1外部電極および前記第2外部電極は、それぞれの各端部から前記中央部にかけてテーパ形状を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第1外部電極は、
前記第1内部電極と接続し金属を含む第1下地層と、
前記第1下地層上に形成された第1めっき層とを備え、
前記第2外部電極は、
前記第2内部電極と接続し金属を含む第2下地層と、
前記第2下地層上に形成された第2めっき層とを備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のセラミック電子部品。 - 誘電体と、第1端面に引き出された第1内部電極と、前記第1端面に平行な第2端面に引き出された第2内部電極とを有する素体と、
前記素体の第1端面および前記素体の第1端面に対して垂直な前記素体の4つの面に形成され前記第1内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第1内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第1端面から遠い位置まで延伸された第1外部電極と、
前記素体の第2端面および前記素体の第2端面に対して垂直な前記素体の4つの面に形成され前記第2内部電極と接続し、前記第1端面の法線方向に垂直かつ前記第2内部電極に平行な方向における中央部の方が端部よりも前記第2端面から遠い位置まで延伸された第2外部電極とを備えることを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記第1外部電極は、前記素体の4つの面のうちの前記第1内部電極に平行な面上では、前記第1内部電極に垂直な面上に比べて前記第1端面から遠い位置まで延伸され、
前記第2外部電極は、前記素体の4つの面のうちの前記第2内部電極に平行な面上では、前記第2内部電極に垂直な面上に比べて前記第2端面から遠い位置まで延伸されていることを特徴とする請求項11に記載のセラミック電子部品。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載のセラミック電子部品が実装された実装基板であって、
前記実装基板は、
前記第1外部電極に接続される第1ランド電極と、
前記第2外部電極に接続される第2ランド電極と、
前記第1外部電極および前記第1ランド電極に接合される第1はんだ層と、
前記第2外部電極および前記第2ランド電極に接合される第2はんだ層とを備えることを特徴とする実装基板。 - 前記第1ランド電極と前記第2ランド電極との間隔は、前記第1外部電極の中央部と前記第2外部電極の中央部との間の間隔に等しいことを特徴とする請求項13に記載の実装基板。
- 前記実装基板上に形成されたはんだボールを備え、
前記セラミック電子部品は、前記はんだボールの形成面側に実装されることを特徴とする請求項13または14に記載の実装基板。 - 前記セラミック電子部品は、前記はんだボールを介して互いに接続された第1実装基板と第2実装基板との間の隙間に収容されることを特徴とする請求項15に記載の実装基板。
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