JP2958480B2 - チップ状コンデンサ - Google Patents
チップ状コンデンサInfo
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- JP2958480B2 JP2958480B2 JP1054132A JP5413289A JP2958480B2 JP 2958480 B2 JP2958480 B2 JP 2958480B2 JP 1054132 A JP1054132 A JP 1054132A JP 5413289 A JP5413289 A JP 5413289A JP 2958480 B2 JP2958480 B2 JP 2958480B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック積層コンデンサ等のチップ状に
形成されたコンデンサの改良に関する。
形成されたコンデンサの改良に関する。
従来から、チップ状コンデンサは一般には第２図の概
略図に示す積層コンデンサが知られている。
略図に示す積層コンデンサが知られている。
この積層コンデンサＡは通常BaTiO3等の誘電体磁器１
と、該磁器１内部にAg−PdやNi等から成る複数の内部電
極２と、該内部電極２と電気的に接続された一対の端子
電極３とから構成され、端子電極３は回路基板に実装さ
れた際に、基板上の回路網と電気的に接続する役目を果
している。
と、該磁器１内部にAg−PdやNi等から成る複数の内部電
極２と、該内部電極２と電気的に接続された一対の端子
電極３とから構成され、端子電極３は回路基板に実装さ
れた際に、基板上の回路網と電気的に接続する役目を果
している。
このようなチップ状コンデンサは20〜30μｍの誘電体
グリーンシートに内部電極２を形成する金属ペーストを
特定の部分に印刷後、それらを積層、圧着後、所定の大
きさに切断され、焼成する。次に、焼成後のセラミック
素体の両端部に端子電極３を形成する金属ペーストを塗
布し、800〜850℃で焼き付けられて形成される。また、
端子電極３には、所望によりハンダ付け性を改善し、回
路基板への搭載を容易にするために、Niメッキ、Snメッ
キ等が端子電極３上に施される場合もある。
グリーンシートに内部電極２を形成する金属ペーストを
特定の部分に印刷後、それらを積層、圧着後、所定の大
きさに切断され、焼成する。次に、焼成後のセラミック
素体の両端部に端子電極３を形成する金属ペーストを塗
布し、800〜850℃で焼き付けられて形成される。また、
端子電極３には、所望によりハンダ付け性を改善し、回
路基板への搭載を容易にするために、Niメッキ、Snメッ
キ等が端子電極３上に施される場合もある。
この端子電極３は一般にはAgやAg−Pd等の金属粉末と
ガラス粉末とを混合したものから成り、従来から、セラ
ミック素体との密着性や内部電極との接続およびハンダ
付け性の見地から各種の特性のものが市販されている。
ガラス粉末とを混合したものから成り、従来から、セラ
ミック素体との密着性や内部電極との接続およびハンダ
付け性の見地から各種の特性のものが市販されている。
上述した製造プロセスによれば、端子電極を形成する
際には、焼付け処理を必須とするが、通常端子電極の熱
膨張係数は主成分である金属自体の熱膨張係数に近く、
BaTiO3等のセラミック誘電体の熱膨張係数に比べて大き
い。そのため、焼付け処理後の冷却時に熱応力が発生
し、場合によってはセラミック誘電体磁器にクラックを
生じせしめ、静電容量の低下、絶縁抵抗の低下等を招く
恐れがあり、量産時の歩留り向上に大きな支障をきたし
ているのが現状であった。
際には、焼付け処理を必須とするが、通常端子電極の熱
膨張係数は主成分である金属自体の熱膨張係数に近く、
BaTiO3等のセラミック誘電体の熱膨張係数に比べて大き
い。そのため、焼付け処理後の冷却時に熱応力が発生
し、場合によってはセラミック誘電体磁器にクラックを
生じせしめ、静電容量の低下、絶縁抵抗の低下等を招く
恐れがあり、量産時の歩留り向上に大きな支障をきたし
ているのが現状であった。
このようなクラックの発生を防止するために、例えば
磁器自体の強度を高めるか、或いは磁器と端子電極との
熱膨張係数を近づけることが考えられるが、磁器の強度
を高めるにしても限界があり、熱膨張係数を近づけても
誘電特性或いは電極としての特性を満足するようなもの
を製造することはほとんど不可能である。
磁器自体の強度を高めるか、或いは磁器と端子電極との
熱膨張係数を近づけることが考えられるが、磁器の強度
を高めるにしても限界があり、熱膨張係数を近づけても
誘電特性或いは電極としての特性を満足するようなもの
を製造することはほとんど不可能である。
この問題点に対し、本発明者等は、異種材質の接合物
を冷却する際に発生する熱応力σが一般に、 次 式 σ＝Ｅ・△α・△Ｔ E:ヤング率 △α：熱膨張率の差 △T :温度差 で表わされることに着目し、この熱応力をFEM解析によ
り詳細に検討した結果、端子電極材料のヤング率と熱膨
張係数を特定の範囲に設定することによって発生する熱
応力を誘電体磁器の強度以下に設定することができ、磁
器のクラックの発生を防止し、チップ状コンデンサを歩
留り良く製造することができることを知見した。
を冷却する際に発生する熱応力σが一般に、 次 式 σ＝Ｅ・△α・△Ｔ E:ヤング率 △α：熱膨張率の差 △T :温度差 で表わされることに着目し、この熱応力をFEM解析によ
り詳細に検討した結果、端子電極材料のヤング率と熱膨
張係数を特定の範囲に設定することによって発生する熱
応力を誘電体磁器の強度以下に設定することができ、磁
器のクラックの発生を防止し、チップ状コンデンサを歩
留り良く製造することができることを知見した。
本発明によれば、BaTiO3を主成分とする誘電体磁器の
両端部に端子電極を有するチップ状コンデンサにおい
て、該電極を形成する材料の熱膨張係数とヤング率が第
１図の点ABCAで囲まれる領域にあることを特徴とするチ
ップ状コンデンサが提供される。
両端部に端子電極を有するチップ状コンデンサにおい
て、該電極を形成する材料の熱膨張係数とヤング率が第
１図の点ABCAで囲まれる領域にあることを特徴とするチ
ップ状コンデンサが提供される。
以下、本発明を詳述する。
第２図に示したチップ状コンデンサにおいて、製造工
程中、特に端子電極形成時に発生する応力は、FEM解析
では端子電極３と磁器１との境界部Ｘに集中することが
わかり、実際のクラックの発生もほとんどが同じ部分に
集中する傾向にある。
程中、特に端子電極形成時に発生する応力は、FEM解析
では端子電極３と磁器１との境界部Ｘに集中することが
わかり、実際のクラックの発生もほとんどが同じ部分に
集中する傾向にある。
通常、BaTiO3を主成分とする誘電体磁器は、その添加
物あるいは製法によりバラツキはあるが、BaTiO3を85％
以上含む場合の抗折強度はほぼ12±3Kg/mm2程度の強度
であり、熱膨張係数はほぼ10〜12×10-6/℃程度であ
る。
物あるいは製法によりバラツキはあるが、BaTiO3を85％
以上含む場合の抗折強度はほぼ12±3Kg/mm2程度の強度
であり、熱膨張係数はほぼ10〜12×10-6/℃程度であ
る。
本発明によれば、前述した熱応力が上記磁器強度より
低い場合、クラックの発生は抑制されると考えられる。
そこで、発生する熱応力が端子電極のヤング率と熱膨張
により決定されることから、端子電極のヤング率Ｅと熱
膨張係数αを第１図の点Ａ（19×10-6,4000）,B（14×1
0-6,10000）,C（14×10-6,4000）で囲まれる領域に設定
することにより、熱応力を誘電体の強度以下に設定する
ことができる。第１図において線BCはα＝14×10-6/℃
の線、線CAはＥ＝4000Kg/mm2の線であり、線ABはＥ＝−
1.2×109×α＋26800の線である。
低い場合、クラックの発生は抑制されると考えられる。
そこで、発生する熱応力が端子電極のヤング率と熱膨張
により決定されることから、端子電極のヤング率Ｅと熱
膨張係数αを第１図の点Ａ（19×10-6,4000）,B（14×1
0-6,10000）,C（14×10-6,4000）で囲まれる領域に設定
することにより、熱応力を誘電体の強度以下に設定する
ことができる。第１図において線BCはα＝14×10-6/℃
の線、線CAはＥ＝4000Kg/mm2の線であり、線ABはＥ＝−
1.2×109×α＋26800の線である。
本発明において、端子電極のヤング率Ｅおよび熱膨張
係数αを上記の範囲に限定したのは、線ABより外側で
は、冷却時の熱応力が磁器の強度を上回わるためにクラ
ックが発生し易くなり、熱膨張係数αが14×10-6/℃よ
り小さいものはガラスと金属との割合においてガラスが
20体積％以下の実用的レベルではハンダぬれ不良や容量
のバラツキを生じる。また、ヤング率Ｅが4000Kg/mm2よ
り小さい場合は焼付端子電極の緻密度が低く、接着強度
や電気的特性の劣化があり実用的でない。
係数αを上記の範囲に限定したのは、線ABより外側で
は、冷却時の熱応力が磁器の強度を上回わるためにクラ
ックが発生し易くなり、熱膨張係数αが14×10-6/℃よ
り小さいものはガラスと金属との割合においてガラスが
20体積％以下の実用的レベルではハンダぬれ不良や容量
のバラツキを生じる。また、ヤング率Ｅが4000Kg/mm2よ
り小さい場合は焼付端子電極の緻密度が低く、接着強度
や電気的特性の劣化があり実用的でない。
本発明において用いられる端子電極材料としては、金
属成分としてAg,Pd,Cu,Ni等を用い、ガラス成分として
ホウケイ酸鉛系、ホウケイ酸亜鉛系、ホウケイ酸ビスマ
ス系等を用い、これらを組合わせてヤング率、熱膨張係
数が前述した範囲になるように調製し、焼付温度等を適
宜調整すれば良い。
属成分としてAg,Pd,Cu,Ni等を用い、ガラス成分として
ホウケイ酸鉛系、ホウケイ酸亜鉛系、ホウケイ酸ビスマ
ス系等を用い、これらを組合わせてヤング率、熱膨張係
数が前述した範囲になるように調製し、焼付温度等を適
宜調整すれば良い。
以下、本発明を次の例で説明する。
銀粉末として粒形がフレーク状のおよび粒子径が0.
2〜0.5μｍの、パラジウム粉末として粒径が0.1〜0.3
μｍのおよび0.4〜0.6μｍの、ガラス粉末として軟
化点が550℃のおよび同じく650℃のを用いてこれを
第１表に示す所定量に、秤量し、これにバインダ液15重
量％、溶剤を10重量％の割合で添加し、３本ロールミル
で混合し、ヤング率、熱膨張係数の異なる複数の金属ペ
ーストを得た。この金属ペーストをBaTiO3を主成分と
し、CaZrO3を10重量％の割合で添加した抗折強度12Kg/m
m2、熱膨張係数11×10-6/℃磁器から構成され、内部電
極としてPdを用いて成る3.2mm×1.6mm×1.0mm形状の積
層セラミックコンデンサチップの端部に塗布して850℃
で10分間焼き付けた。次に焼き付けられた端子電極部分
を切り落とし、チップにクラックが生じているか、その
有無を20個ずつ調べた。
2〜0.5μｍの、パラジウム粉末として粒径が0.1〜0.3
μｍのおよび0.4〜0.6μｍの、ガラス粉末として軟
化点が550℃のおよび同じく650℃のを用いてこれを
第１表に示す所定量に、秤量し、これにバインダ液15重
量％、溶剤を10重量％の割合で添加し、３本ロールミル
で混合し、ヤング率、熱膨張係数の異なる複数の金属ペ
ーストを得た。この金属ペーストをBaTiO3を主成分と
し、CaZrO3を10重量％の割合で添加した抗折強度12Kg/m
m2、熱膨張係数11×10-6/℃磁器から構成され、内部電
極としてPdを用いて成る3.2mm×1.6mm×1.0mm形状の積
層セラミックコンデンサチップの端部に塗布して850℃
で10分間焼き付けた。次に焼き付けられた端子電極部分
を切り落とし、チップにクラックが生じているか、その
有無を20個ずつ調べた。
また、金属ペーストはそれぞれ別途10mmφ×10mmt及
び6mmφ×15mmtの型に流し込み、ゆっくり乾燥後850℃
で10分間焼成して金属塊を得、熱膨張係数とヤング率を
測定した。なお、熱膨張係数は40℃から600℃までの温
度範囲で測定した。
び6mmφ×15mmtの型に流し込み、ゆっくり乾燥後850℃
で10分間焼成して金属塊を得、熱膨張係数とヤング率を
測定した。なお、熱膨張係数は40℃から600℃までの温
度範囲で測定した。
また、端子電極の接着強度について、チップ状コンデ
ンサを基板上に形成された銅の導体パターン上にハンダ
を用いて実装し、実装後、コンデンサを引張り、その強
度が1Kg以上のものを○、1Kg未満のものを×とした。
ンサを基板上に形成された銅の導体パターン上にハンダ
を用いて実装し、実装後、コンデンサを引張り、その強
度が1Kg以上のものを○、1Kg未満のものを×とした。
ハンダぬれ性については230℃のハンダに３秒間浸漬
してハンダ付け試験を行い外部電極面の75％以上がハン
ダで覆われているものを○、75％未満のものを×とし
た。
してハンダ付け試験を行い外部電極面の75％以上がハン
ダで覆われているものを○、75％未満のものを×とし
た。
第１表の結果によれば、本発明の範囲内の試料では、
クラックの発生は全くなく端子電極としての性能も良好
であった。しかし、ヤング率と熱膨張係数との関係が第
１図のAB線より外側のNo.1、No.3の試料はいずれも数個
のサンプルにクラックが生じ、特性上不安定であること
が理解される。また、ヤング率が4000Kg/mm2を下回わる
No.8の試料ではクラックの発生は認められないものの端
子電極の磁器に対する接着強度が悪く、電極の剥離が認
められた。一方熱膨張係数が14×10-6/℃を下回わるNo.
9ではNo.8と同様のクラックの発生は認められないがハ
ンダとの漏れ性が悪く、実用的でなかった。
クラックの発生は全くなく端子電極としての性能も良好
であった。しかし、ヤング率と熱膨張係数との関係が第
１図のAB線より外側のNo.1、No.3の試料はいずれも数個
のサンプルにクラックが生じ、特性上不安定であること
が理解される。また、ヤング率が4000Kg/mm2を下回わる
No.8の試料ではクラックの発生は認められないものの端
子電極の磁器に対する接着強度が悪く、電極の剥離が認
められた。一方熱膨張係数が14×10-6/℃を下回わるNo.
9ではNo.8と同様のクラックの発生は認められないがハ
ンダとの漏れ性が悪く、実用的でなかった。
以上詳述した通り、本発明によれはチップ状コンデン
サの端子電極材料の熱膨張係数およびヤング率を特定の
関係を満足するように調製することによってBaTiO3を主
成分とする磁器に対し、製造時に生じる熱応力を低減さ
せクラックの発生を抑制し、静電容量や絶縁抵抗の低下
等を防止し量産性に優れたコンデンサを提供することで
きる。
サの端子電極材料の熱膨張係数およびヤング率を特定の
関係を満足するように調製することによってBaTiO3を主
成分とする磁器に対し、製造時に生じる熱応力を低減さ
せクラックの発生を抑制し、静電容量や絶縁抵抗の低下
等を防止し量産性に優れたコンデンサを提供することで
きる。
第１図は本発明における端子電極材料の熱膨張係数とヤ
ング率との関係を示した図、第２図はチップ状コンデン
サの概略図である。 A:積層コンデンサ 1:誘電体磁器 2:内部電極 3:端子電極
ング率との関係を示した図、第２図はチップ状コンデン
サの概略図である。 A:積層コンデンサ 1:誘電体磁器 2:内部電極 3:端子電極
Claims (1)
- 【請求項１】BaTiO3を主体としてなるチップ状誘電体磁
器の両端部に、金属成分とガラス成分とからなる端子電
極を有するチップ状コンデンサにおいて、該端子電極を
形成する材料の熱膨張係数αとヤング率Ｅが第１図のグ
ラフの下記点のABCAで囲まれる領域にあることを特徴と
するチップ状コンデンサ。 α（／℃）Ｅ（kg/mm2） 点Ａ（19×10-6,4000） Ｂ（14×10-6,10000） Ｃ（14×10-6,4000）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054132A JP2958480B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | チップ状コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1054132A JP2958480B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | チップ状コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02232914A JPH02232914A (ja) | 1990-09-14 |
| JP2958480B2 true JP2958480B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=12962058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1054132A Expired - Lifetime JP2958480B2 (ja) | 1989-03-07 | 1989-03-07 | チップ状コンデンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2958480B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002015944A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Kyocera Corp | セラミックコンデンサ |
| JP4691818B2 (ja) * | 2001-04-24 | 2011-06-01 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミック電子部品 |
| JPWO2012114818A1 (ja) * | 2011-02-23 | 2014-07-07 | 株式会社村田製作所 | セラミック電子部品、及びセラミック電子部品の設計方法 |
| JP2022136766A (ja) * | 2021-03-08 | 2022-09-21 | Tdk株式会社 | セラミック電子部品 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56162821A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-15 | Kyoto Ceramic | Laminated ceramic capacitor |
-
1989
- 1989-03-07 JP JP1054132A patent/JP2958480B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02232914A (ja) | 1990-09-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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