JP2900596B2 - 複合セラミックコンデンサ - Google Patents

複合セラミックコンデンサ

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JP2900596B2 JP2319333A JP31933390A JP2900596B2 JP 2900596 B2 JP2900596 B2 JP 2900596B2 JP 2319333 A JP2319333 A JP 2319333A JP 31933390 A JP31933390 A JP 31933390A JP 2900596 B2 JP2900596 B2 JP 2900596B2
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博明 谷所
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    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/02Mountings
    • H01G2/06Mountings specially adapted for mounting on a printed-circuit support
    • H01G2/065Mountings specially adapted for mounting on a printed-circuit support for surface mounting, e.g. chip capacitors
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    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/228Terminals
    • H01G4/232Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は複数個の積層セラミックチップコンデンサを
接着剤を介して重ね合せた複合セラミックコンデンサに
関する。更に詳しくは複数個のチップコンデンサの外部
電極同士を導通可能な金属製の面材がはんだ付けにより
接着された複合セラミックコンデンサに関するものであ
る。
[従来の技術] 積層セラミックチップコンデンサは、内部電極として
電極材料を印刷したセラミック誘導体を積層した後、こ
れを焼成してベアチップを形成し、このベアチップの外
面に内部電極に導通する外部電極を形成して作製され
る。
この積層セラミックコンデンサを高容量化するための
手段として、構成するセラミック誘電体を大型にしかつ
多層化する方法、或いは構成するセラミック誘電体を高
誘電率化する方法が試みられている。しかし、前者の方
法は多層化が技術的に困難で歩留りの低下が大きく、後
者の方法は量産に適した高誘電率のセラミック誘電体が
開発されていないため、ともに工業上現実的でない。
このため、従来より複数個の積層セラミックコンデン
サをチップコンデンサの形態で接着剤を介して重合した
複合セラミックコンデンサが高容量化したコンデンサと
して量産されている。
この複合セラミックコンデンサは、ベアチップの端部
に外部電極を形成した積層セラミックチップコンデンサ
を複数個それぞれ外部電極を揃えて接着剤を介して重合
した後、第11図に示すように、重合して得られた接合体
1の端部に金属板2を直接はんだ3付けして接合体端部
に現れる複数の外部電極4同士を導通するようにしてい
る。
上記複合セラミックコンデンサを基板上に共晶はんだ
により230℃の温度ではんだ付けして実装する場合に
は、上記金属板のはんだ付けは共晶はんだより高い、例
えば290℃以上の高温で行われる。
[発明が解決しようとする課題] 従来の複合セラミックコンデンサはその製造過程にお
ける金属板の高温のはんだ付けに起因して、或いはチッ
プ部品として基板上にはんだ付けされるときに、金属板
自体が熱膨張又は熱収縮しその熱応力のために、ベアチ
ップに形成した外部電極が損傷し、内部電極との導通が
不十分になったり、或いは電極食われが生じ、結果とし
て外部電極に欠陥が生じ、複合セラミックコンデンサの
特性が損われることがあった。
本発明の目的は、高容量で高耐電圧の性能を有し、コ
ンデンサとして要求される各種特性に優れ、外部電極に
熱的損傷が起こりにくい複合セラミックコンデンサを提
供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、高温はんだ付けによる金属製面材の熱
膨張又は熱収縮に伴う応力は面材の面積に比例すること
に着目し、本発明に到達した。
第1図に示すように、本発明の複合セラミックコンデ
ンサ10は、外部電極11b,12b,13b,14b,15bをベアチップ1
1a,12a,13a,14a,15aの端部に形成した積層セラミックチ
ップコンデンサ11,12,13,14,15が複数個それぞれ外部電
極11b〜15bを揃えて接着剤16を介して重合されて接合体
17に形成され、接合体17の端部に外部電極同士を導通可
能な金属製の面材19がはんだ18付けにより接着された複
合セラミックコンデンサの改良である。
その特徴あるところは、第3図に示すように面材19に
1又は2以上の熱歪吸収用の孔21a又は切欠きのいずれ
か又は双方が設けられ熱歪吸収用の孔21a又は切欠きに
金網23が張設されたことにある。
以下、本発明を詳述する。
本発明の複合セラミックコンデンサ10を構成する積層
セラミックチップコンデンサ11〜15は、内部電極を有す
るセラミック誘電体が積層焼成されたベアチップ11a〜1
5aと、ベアチップの外面に内部電極に導通する外部電極
11b〜15bとにより構成される。このセラミック誘電体に
は、鉛系、チタン酸バリウム系の誘電体が用いられ、内
部電極にはPd,Pt,Ag/Pd等の貴金属、或いはNi,Fe,Co等
の卑金属が用いられる。また外部電極11b〜15bは、Agを
含む金属粉末にガラスフリットを加えたペーストをベア
チップ11a〜15aの外面に塗布して焼付けることにより形
成される。
本発明の複合セラミックコンデンサ10は、上記積層セ
ラミックチップコンデンサ11〜15を複数個それぞれ外部
電極11b〜15bを揃えて接着剤16を介して重合させて形成
される。積層セラミックチップコンデンサの重合数は、
第1図、第2図及び第8図〜第10図では5個の例を示す
が、本発明はこれに限らない。この重合数は2個以上で
あって、要求される静電容量又はベアチップの厚みに応
じて決められる。接着剤16としてはエポキシ系、シリコ
ーン系の樹脂接着剤が使用される。重合して得られた接
合体17の端部には金属製の面材19がはんだ18付けにより
接着される。このはんだ18には、複合セラミックコンデ
ンサが融点が230℃程度の共晶はんだにより基板上に実
装されるため、融点が290℃以上の高温はんだが用いら
れる。
金属製の面材19は、導電性があればその材質に特に制
限はないが、次に述べる孔明け加工又は切欠き加工が容
易で、熱応力が小さく、はんだ濡れ性のあるものが好ま
しい。例示すれば、厚さ0.1〜0.3mmのりん青銅、銅等に
Sn又はSn/Pbのめっき処理をしたものが挙げられる。面
材19の接着部分の外形は接合体17の端部の外形に相応す
るものが好ましい。
面材19には、はんだ付け時の面材の熱歪を吸収するた
めに、第2図及び第3図に示すような角孔21a、第4図
に示すような丸孔21b、第5図に示すような長細孔21c、
又は第6図に示すような切欠き22aが設けられる。第3
図に示すように角孔21aには金網23が張設される。金網2
3は面材と同一の材質であって、Sn又はSn/Pbのめっき処
理をしたものが好ましい。
なお、本発明の孔もしくは切欠きの形状、寸法、及び
数は上記例に限らず適宜決められる、孔もしくは切欠き
に金網を張設してもよい。或いは第7図に示すように面
材19に孔21dと切欠き22bの双方を設けてもよい。
面材の接合体端部への装着を容易にするために、第1
図〜第6図に示すように面材19の下端に接合体17の下端
を被包する折曲部24を設けることが好ましい。なお、第
7図に示すように面材19の全ての端部に折曲部25を設
け、面材19をキャップ状にすると、自動装着がより一層
容易になり好ましい。
本発明の複合セラミックコンデンサを製造するには、
先ず複数個の積層セラミックチップコンデンサを作製す
る。このチップコンデンサは、内部電極として電極材料
を印刷したセラミック誘電体を積層した後、これを焼成
してベアチップを形成し、このベアチップの外面に内部
電極に導通する外部電極を形成して作製される。
次いで第8図及び第9図に示すように、本発明の複合
セラミックコンデンサ10は、複数個の積層セラミックチ
ップコンデンサ11,12,13,14,15がそれぞれ外部電極11b,
12b,13b,14b,15bを揃えて接着剤16を介して重合され、
所定の圧力でチップコンデンサ11〜15を圧着して接合体
17に形成される。
次に第2図〜第7図に示される金属製のいずれかの面
材19を高温はんだを介して接合体17の端部に当接し、更
に290℃以上に加熱して、第1図及び10図に示すよう
に、接合体17の端部にはんだ付けにより接着される。面
材19は接合体17の複数個の外部電極11b〜15bを互いに導
通させるために接着され、接着が完了すると、第1図に
示す複合セラミックコンデンサ10が得られる。
[作 用] 本発明の複合セラミックコンデンサは、複数個の積層
チップコンデンサの外部電極同士を導通するための金属
製の面材が単なる板でなく、孔又は切欠きを有する面材
であるため、接合体の端部を覆う面材の実質的な面積は
小さく、この面材をはんだ付けしたときの熱膨張又は熱
収縮に伴う応力は減少し、その応力による外部電極の欠
陥が生じない。
更に、面材の端部に折曲部を設けたり、或いは面材を
キャップ状にすることにより、面材の接合体端部の位置
決めが容易になり、自動化に好適になる。
[発明の効果] 以上述べたように、従来金属板を接合体の端部に高温
はんだではんだ付けしていたため、積層セラミックチッ
プコンデンサの外部電極に熱的損傷が生じていたもの
を、本発明によれば、上記金属板に代わりに孔又は切欠
きが設けられかつこの孔又は切欠きに金網が張設された
金属製の面材を接合体の端部に接着するように構成した
ので、従来の複合セラミックコンデンサと同等又はそれ
以上の高容量で高耐電圧のコンデンサ特性を具備し得る
とともに、はんだ付けに起因した積層チップコンデンサ
の外部電極の欠陥を防止することができ、信頼性の高い
複合セラミックコンデンサが得られる。また金網を張設
することにより、孔又は切欠きを大きくでき、より一層
面材の面積が減少するため熱膨張又は熱収縮に伴う応力
も減少し、外部電極の損傷は小さくなる。
特に金属製の面材の端部に折曲部を設けることによ
り、面材が所定の位置に正確にしかも容易に接着でき、
自動装着に適したチップ部品となる。
[実施例] 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明す
る。
<実施例1> 定格電圧50Vで静電容量3.3μFの特性を有する長さ5.
7mm×幅5.0m×高さ0.95mmの積層セラミックチップコン
デンサ(EIAコード2220タイプ、三菱鉱業セメント
(株)製)を5個用意した。上記積層セラミックチップ
コンデンサは、鉛ペロブスカイト系のセラミック誘電体
にPdの内部電極を有し、外部電極としてガラスフリット
を含んだAgペーストの焼付け電極層を有する。5個の積
層セラミックチップコンデンサをそれぞれの外部電極を
揃えてエポキシ系樹脂接着剤(ウルトラダイン#5111 W
−5、四国化成工業(株)製)を介して重合した後、12
0℃の温度で自重により接着して長さ5.7mm×幅5.0mm×
高さ4.75mmの接合体に形成した。
得られた接合体の端部に5個の外部電極にわたるよう
に融点295℃のSn8重量%Pb合金の高温はんだ(SPT−70
−OF−295、千住金属工業(株)製)を塗布した。この
高温はんだの上から表面をSn/Pb(9:1)でめっき処理
し、下端に折曲部を有する、第3図に示す銅製の面材を
接合体の端部に当接した。面材のサイズは幅5.0mm×長
さ4.5mm×厚さ0.1mmであって、中央の幅3.0mm×長さ2.5
mmの角孔には3.0mm×2.5mmのメッシュの金網が張られて
いた。また折曲部の折曲長さは1.0mmであった。当接
後、350℃の温度に加熱してメッシュ付き面材を接合体
の端部に接着し、複合セラミックコンデンサを作製し
た。
<比較例1> メッシュ付き面材の代わりに、幅5.0mm×長さ4.5mm×
厚さ0.1mmの実施例1と同一材質の第11図に示す金属板
を用いた以外は実施例1と同様にして複合セラミックコ
ンデンサを作製した。
上記実施例1及び比較例1で作製した複合セラミック
コンデンサに対して、諸特性を次の方法により調べた。
(a)静電容量(μF)及び誘電正接(%) 1kHz、1Vrmsで測定した。
(b)絶縁抵抗(Ω) 25Vの直流電圧を印加した後、30秒経過後の抵抗を測
定した。
(c)直流破壊電圧(V) 昇圧速度70V/秒で直流電圧を印加し、絶縁破壊を生じ
たときの電圧を測定した。
(d)初期不良 定格の2.5倍の電圧を印加したときに破壊したか否か
調べ、破壊した試料数を数えた。
(e)温度サイクル試験 −50℃で30分間維持しそこから昇温して室温で3分間
維持し、更に昇温して+125℃で30分間維持した後、維
持時間を同一にして反対に降温させるサイクルを50サイ
クル行う。静電容量が10%以上低下した試料数を数え
た。
実施例1及び比較例1の複合セラミックコンデンサを
上記(a)〜(c)及び(e)についてはそれぞれ30個
ずつ試験し、上記(d)については100個確認した。そ
の結果を第1表に示す。表において、Maxは最大値、Min
は最小値、σn-1は標準偏差をそれぞれ示す。
第1表より、実施例1のコンデンサは比較例1のコン
デンサと比べて、温度サイクル不良が格段に少なく、熱
的な環境変化に対する歪により発生する応力は金属製面
材の方が金属板より小さいことが明らかとなった。
また実施例1のコンデンサは比較例1のコンデンサと
比べて、誘電正接のデータを除いて静電容量、絶縁抵
抗、直流破壊電圧の各データが高めの値を示し、これに
より、実施例1のコンデンサ特性は比較例1のコンデン
サ特性と比べて優れていることが判った。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の複合セラミックコンデンサの断面図。 第2図はその金属製の面材を接着する状況を示す斜視
図。 第3図、第4図、第5図、第6図及び第7図は本発明の
面材の斜視図。 第8図、第9図及び第10図はその複合セラミックコンデ
ンサを製造する過程を示す断面図。 第11図は比較例の金属板を接着する状況を示す斜視図。 10:複合セラミックコンデンサ、 11〜15:積層セラミックチップコンデンサ、 11a〜15a:ベアチップ、 11b〜15b:外部電極、 16:接着剤、 17:接合体、 18:高温はんだ、 19:金属製の面材、 21a〜21d:熱歪吸収用の孔、 22a,22b:熱歪吸収用の切欠き、 23:金網、 24,25:折曲部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷所 博明 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (72)発明者 吉本 幸一郎 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (72)発明者 西澤 薫 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三菱鉱業セメント株式会社セラミックス 研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−157515(JP,A) 実開 平2−45622(JP,U) 実開 昭62−40818(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 4/38

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベアチップ(11a〜15a)の端部に外部電極
    (11b〜15b)を形成した積層セラミックチップコンデン
    サ(11〜15)が複数個それぞれ前記外部電極(11b〜15
    b)を揃えて接着剤(16)を介して重合されて接合体(1
    7)に形成され、前記接合体(17)の端部に前記外部電
    極同士を導通可能な金属製の面材(19)がはんだ(18)
    付けにより接着された複合セラミックコンデンサ(10)
    において、 前記面材には1又は2以上の熱歪吸収用の孔(21a)又
    は切欠きのいずれか又は双方が設けられ前記熱歪吸収用
    の孔(21a)又は切欠きに金網(23)が張設されたこと
    を特徴とする複合セラミックコンデンサ。
  2. 【請求項2】面材(19)の端部に接合体(17)の端部を
    被包する折曲部(24,25)が形成された請求項1記載の
    複合セラミックコンデンサ。
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