JP2964805B2 - Chip capacitors - Google Patents

Chip capacitors

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勝美 佐々木
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高周波帯域で使用される
電子機器に有用なチップコンデンサに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip capacitor useful for electronic equipment used in a high frequency band.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高周波帯で使用されるチップコン
デンサは、温度補償用でかつ低電気容量のものとして積
層タイプのセラミックコンデンサが使用されていた。し
かしこのタイプのものは電気容量が高く、かつ電気容量
精度も悪く使用しづらいという問題があった。そこで、
この問題点を解決するために特開昭51−30955号
公報でセラミックチップコンデンサが提案されている。
これは塊状に圧縮成形された誘電体を焼成後、板状に切
断した後電極を形成した構成からなる。
2. Description of the Related Art Heretofore, a multilayer ceramic capacitor has been used as a chip capacitor for use in a high frequency band for temperature compensation and having a low electric capacity. However, this type has a problem that the electric capacity is high, the electric capacity accuracy is poor, and it is difficult to use. Therefore,
In order to solve this problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-30955 proposes a ceramic chip capacitor.
This is a configuration in which a dielectric material compacted and molded into a block is fired, cut into a plate shape, and then an electrode is formed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、誘電体の切断面の面一化等セラミックの加
工工程や焼成工程が煩雑で原価が高く量産性に適さない
という問題点を有していた。また、低電気容量化は改善
されたが電気容量精度が悪いため高周波帯域で使用され
る電子機器には使用し難いという問題点を有していた。
However, the above-mentioned conventional construction has a problem in that the ceramic processing steps and firing steps such as leveling of the cut surface of the dielectric are complicated, costly and not suitable for mass production. I was In addition, there has been a problem that the reduction in electric capacity has been improved, but it is difficult to use it in electronic equipment used in a high frequency band due to poor electric capacity accuracy.

【0004】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、温度に対して誘電率の変化が小さく、かつ、要求さ
れる特性の多様化に応じるために、高生産性、低電気容
量で高精度なチップコンデンサを提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems. In order to meet the diversification of required characteristics with a small change in dielectric constant with temperature, high productivity and low electric capacity are required. An object is to provide a highly accurate chip capacitor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項1に係る発明は、棒状の誘電体素子に複数の
部を設けると共に、その誘電体素子及び複数の溝部の表
面に金属電極層を設け、更にその金属電極層に切り欠き
状のギャップを設け、複数の溝部の間にギャップを設け
た。また請求項2に係る発明は、請求項1において、
ャップのギャップ幅を100〜1000μmとしてい
る。更に請求項3に係る発明は、請求項1において、ギ
ャップ及び溝部に保護膜を設けた。
Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the invention according to claim 1 provides a rod-shaped dielectric element with a plurality of grooves, the dielectric element and the plurality of grooves. A metal electrode layer was provided on the surface of the substrate, a notched gap was provided in the metal electrode layer, and a gap was provided between the plurality of grooves . The invention according to claim 2, in claim 1, formic
The gap width of the gap is 100 to 1000 μm
You. Further, in the invention according to claim 3, in claim 1, a protective film is provided on the gap and the groove .

【0006】ここで、誘電体素子としては、温度補償用
誘電体磁器組成物やアルミナ、フォルステライト、ムラ
イト、シリカ等の磁器系組成物、ポリイミド樹脂、フッ
素樹脂等の合成樹脂またはその誘導体や組成物等の有機
高分子等が、好適に用いられる。
Here, the dielectric element may be a dielectric ceramic composition for temperature compensation, a ceramic composition such as alumina, forsterite, mullite or silica; a synthetic resin such as a polyimide resin or a fluororesin; Organic polymers and the like are preferably used.

【0007】金属電極層としては、銅,銀,金,亜鉛ま
たはニッケル等が好適に用いられる。なお、金属電極層
の上にさらに半田や錫等の金属層を形成すると、半田メ
ッキ処理した金属キャップを用いた場合、金属キャップ
を圧入後熱処理をすることにより、誘電体素子と金属キ
ャップが半田層を介して強固に接合されるので、品質や
耐久性の向上を図ることができる。
As the metal electrode layer, copper, silver, gold, zinc or nickel is preferably used. When a metal layer such as solder or tin is further formed on the metal electrode layer, if a metal cap plated with solder is used, the metal cap is press-fitted and then heat-treated, so that the dielectric element and the metal cap are soldered. Since it is firmly joined via the layer, the quality and durability can be improved.

【0008】金属キャップは良電導性の金属が用いら
れ、特に内側に半田メッキ等を施したものがよい。
As the metal cap, a metal having good conductivity is used, and it is particularly preferable that the inside is plated with solder or the like.

【0009】金属キャップの誘電体素子の端部への冠着
は金属電極層形成後に圧入すると生産性の面から好まし
い。金属キャップが寸法上等の問題で不要であれば、金
属キャップを用いなくてもよい。電気容量を規制するギ
ャップの形成は化学的または機械的に金属電極層の一部
を除去して形成されるが、化学的方法としてはエッチン
グ法、機械的方法としては高速回転のダイヤモンドディ
スクによる表面層除去法等で行われる。
It is preferable from the viewpoint of productivity to press the metal cap on the end of the dielectric element after forming the metal electrode layer. If the metal cap is not required due to dimensional problems or the like, the metal cap may not be used. The gap that regulates the electric capacity is formed by chemically or mechanically removing a part of the metal electrode layer.The chemical method is etching, and the mechanical method is a high-speed rotating diamond disk. This is performed by a layer removing method or the like.

【0010】ギャップの幅としては100〜1000μ
m、より好ましくは200〜500μmが構造上及び信
頼性の面から好ましい。
The width of the gap is 100-1000 μm
m, more preferably 200 to 500 μm, from the viewpoints of structure and reliability.

【0011】なお、ギャップを形成後少なくともギャッ
プ部を被覆する保護膜を形成するとギャップ部への異物
や水分の付着を防止することができるので耐久性等を向
上させることができる。
If a protective film covering at least the gap portion is formed after the gap is formed, it is possible to prevent foreign substances and moisture from adhering to the gap portion, thereby improving the durability and the like.

【0012】保護膜としては、シリコン系及びフッ素系
のものが好ましく、特にチップコンデンサの電気容量や
耐湿特性に影響がなければ、エポキシ系,ポリイミド系
のものを用いてもよい。これらは転写法等により形成さ
れる。
As the protective film, silicon-based and fluorine-based ones are preferable, and an epoxy-based or polyimide-based one may be used as long as the electric capacity and moisture resistance of the chip capacitor are not affected. These are formed by a transfer method or the like.

【0013】また、保護塗装しなくてもチップコンデン
サとして信頼性に問題がなければ塗装する必要はない。
Further, even if the protective coating is not applied, it is not necessary to apply the chip capacitor if there is no problem in reliability.

【0014】[0014]

【作用】この構成によって、外周部のギャップと溝部と
溝部の側面間の対向電極間で電気容量が形成されるの
で、高精度でかつ低電気容量を得ることができる。ま
た、小型化が容易なので高密度実装を行うことができ
る。電気容量値の決定は、溝部と溝部の間の距離と溝の
深さの調整による対向電極間での容量調整とギャップの
深さ及び幅の調整による容量調整ができるため、高精度
でかつ広範囲の電気容量値を有するチップコンデンサを
得ることができる。また、構造及び製造工程が金属皮膜
固定抵抗器に非常に類似しており製造設備も同様の設備
が使用できるため従来のチップコンデンサに対し高い量
産性を得ることができる。
With this configuration, an electric capacitance is formed between the gap in the outer peripheral portion and the opposing electrode between the groove and the side surface of the groove, so that a high-accuracy and low electric capacitance can be obtained. In addition, high-density mounting can be performed because miniaturization is easy. The capacitance value can be determined by adjusting the distance between the grooves and the depth of the groove, and by adjusting the capacitance between the opposing electrodes and adjusting the depth and width of the gap. Can be obtained. Further, since the structure and the manufacturing process are very similar to the metal film fixed resistor and the manufacturing equipment can use the same equipment, high mass productivity can be obtained as compared with the conventional chip capacitor.

【0015】[0015]

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0016】図1は本発明の一実施例におけるチップコ
ンデンサの要部断面図である。1は棒状の誘電体素子、
2は誘電体素子1の長手方向に円周状に形成された2個
の溝部、3は金属電極層、4は金属キャップ、5は電気
容量等を規制するため金属電極層3を切り欠いて形成さ
れた切り欠き状のギャップ、6は保護膜である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a chip capacitor according to an embodiment of the present invention. 1 is a rod-shaped dielectric element,
Reference numeral 2 denotes two grooves formed circumferentially in the longitudinal direction of the dielectric element 1, reference numeral 3 denotes a metal electrode layer, reference numeral 4 denotes a metal cap, and reference numeral 5 denotes a cutout of the metal electrode layer 3 to regulate electric capacity and the like. The notch-shaped gap 6 formed is a protective film.

【0017】以上のように構成されたチップコンデンサ
について、以下その製造方法を説明する。
A method of manufacturing the chip capacitor configured as described above will be described below.

【0018】a.誘電体素子1の製造工程 磁器系として温度補償用誘電体磁器組成物であるMgO
−CaO−SrO−TiO2 系セラミック,アルミナ,
シリカ,ムライト,フォルステライトを、及び有機高分
子系としてポリイミド樹脂を用いて形成した。サイズと
しては1.0φ×1.8mmとした。
A. Manufacturing process of dielectric element 1 MgO which is a dielectric ceramic composition for temperature compensation as a porcelain system
-CaO-SrO-TiO 2 ceramic, alumina,
Silica, mullite, and forsterite were formed using polyimide resin as an organic polymer. The size was 1.0 φ × 1.8 mm.

【0019】b.溝部2の形成工程 前記aの工程で得られた棒状の誘電体素子の長手方向の
表面略中央部の対称位置に2本の溝部2を溝間0.5m
m,巾0.1mm,深さ0.2mmで円周状に形成した。
B. Step of Forming Grooves 2 Two grooves 2 are placed at a symmetrical position substantially at the center in the longitudinal direction of the rod-shaped dielectric element obtained in the step a), with a gap of 0.5 m between the grooves.
m, width 0.1 mm, depth 0.2 mm, and formed circumferentially.

【0020】c.金属電極層の形成工程 金属として、銅,銀,金、またはニッケルを用いメッキ
法にて前記bの工程で得られた誘電体素子1の表面に膜
厚3〜10μmの金属電極層3を形成した。なお、半田
付け性向上のため一部の誘電体素子1の最外層に半田層
(90%Sn−10%Pb)を形成した。金属電極層3
を形成するメッキ層の構成を(表1)に示した。
C. Step of Forming Metal Electrode Layer A metal electrode layer 3 having a thickness of 3 to 10 μm is formed on the surface of the dielectric element 1 obtained in the step b by plating using copper, silver, gold or nickel as a metal. did. Note that a solder layer (90% Sn-10% Pb) was formed on the outermost layer of some of the dielectric elements 1 to improve solderability. Metal electrode layer 3
(Table 1) shows the configuration of the plating layer that forms.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】d.金属キャップ4の冠着工程 誘電体素子1の両端部に金属キャップ4を圧入し冠着さ
せた。
D. Step of Capping Metal Cap 4 Metal caps 4 were press-fitted to both ends of the dielectric element 1 and capped.

【0023】e.電気容量用のギャップ5の形成工程 前記dの工程で得られた誘電体素子1の電気容量を測定
しながら高速回転のダイヤモンドディスクを用い金属電
極層3をトリミングする。
E. Step of Forming Electric Capacitance Gap 5 The metal electrode layer 3 is trimmed using a high-speed rotating diamond disk while measuring the electric capacitance of the dielectric element 1 obtained in the step d.

【0024】f.保護膜の塗装工程 塗料としてはシリコン系塗料を用い、膜の厚さを約10
0μmにして本実施例のチップコンデンサを作製した。
F. Protective film coating process A silicon paint is used as the paint, and the thickness of the film is about 10
The chip capacitor of this example was manufactured by setting the thickness to 0 μm.

【0025】次に、本実施例のチップコンデンサについ
て電気容量精度、最低電気容量及び生産性を測定した。
比較例として従来品の積層セラミックコンデンサ及び特
開昭51−30955号公報に記載のものを製造して用
いた。その結果を(表2)に示した。ここで電気容量精
度測定のために使用した電気容量は、0.5pFで行っ
た。また、生産性は工数計算から算出した。
Next, the capacitance accuracy, minimum capacitance and productivity of the chip capacitor of this embodiment were measured.
As comparative examples, conventional multilayer ceramic capacitors and those described in JP-A-51-30955 were manufactured and used. The results are shown in (Table 2). Here, the capacitance used for measuring the capacitance accuracy was 0.5 pF. The productivity was calculated from man-hour calculations.

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】この(表2)から明らかなように、電気容
量精度、最低電気容量値、生産性ともに本実施例が優れ
ていることがわかる。特に、ポリイミド樹脂の場合、
(表2)の電気容量精度であれば、最低電気容量値は
0.01pFまで可能であった。
As is evident from Table 2, it is understood that the present embodiment is excellent in the electric capacity accuracy, the minimum electric capacity value and the productivity. In particular, in the case of polyimide resin,
With the capacitance accuracy shown in (Table 2), the minimum capacitance value was possible up to 0.01 pF.

【0028】次に、電極について信頼性試験の確認実験
を行った。その結果を(表3)に示した。
Next, an experiment for confirming a reliability test was performed on the electrodes. The results are shown in (Table 3).

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】耐湿負荷寿命試験条件としては、60℃−
95%Rh、直流バイアス5V−100h印加で行っ
た。
The conditions of the humidity resistance load life test are as follows:
The test was performed with 95% Rh and a DC bias of 5 V to 100 h.

【0031】この(表3)から明らかなように電極が
銅,ニッケル,亜鉛の場合では電気容量変化率が大変小
さいことがわかる。銀の場合は、他の電極と比較すると
若干変化率が高いが、誘電損失を測定してみたところ他
の電極の誘電損失が8〜15×10-4であるのに対し、
銀の方は4×10-4と非常に優れていることがわかっ
た。従って金属電極層3の選択は、用途によって使い分
けする必要がある。また、半田、錫層を最外層に形成し
た誘電体素子1に、半田メッキ処理した金属キャップ4
を用いた場合、金属キャップ4を圧入後熱処理を施すこ
とにより、誘電体素子1と金属キャップ4が半田層を介
して強固に接合されることもわかった。
As is clear from Table 3, when the electrode is made of copper, nickel or zinc, the rate of change in electric capacity is very small. In the case of silver, the rate of change is slightly higher than that of the other electrodes, but when the dielectric loss is measured, the dielectric loss of the other electrode is 8 to 15 × 10 -4 ,
Silver was found to be very excellent at 4 × 10 −4 . Therefore, the selection of the metal electrode layer 3 must be properly used depending on the application. Further, a dielectric element 1 having a solder or tin layer formed on the outermost layer and a metal cap
It was also found that when the metal cap 4 was press-fitted and subjected to a heat treatment, the dielectric element 1 and the metal cap 4 were firmly joined via the solder layer.

【0032】なお、誘電体素子1の原料としては、本構
造を有するものであれば他の原料でも同等の効果を得る
ことができることがわかった。また、実施例では、金属
電極層3の形成方法としてメッキ法を用いたが蒸着法、
スパッタ法等を用いても同等の効果が得られた。
It has been found that the same effect can be obtained by using other materials having the above structure as the material of the dielectric element 1. Further, in the embodiment, a plating method is used as a method for forming the metal electrode layer 3, but a vapor deposition method,
The same effect was obtained by using a sputtering method or the like.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように本発明は、温度に対して誘
電率の変化が小さく超低電気容量でかつ高精度で種々の
特性の多様化に応じることができ、かつ、低原価で量産
性に適した優れたチップコンデンサを実現できるもので
ある。
As described above, according to the present invention, the change in the dielectric constant with respect to temperature is small, the electric capacity is extremely low, the precision can be met, and various characteristics can be diversified. This makes it possible to realize an excellent chip capacitor suitable for characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるチップコンデンサの
要部断面図
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a chip capacitor according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘電体素子 2 溝部 3 金属電極層 4 金属キャップ 5 ギャップ 6 保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric element 2 Groove part 3 Metal electrode layer 4 Metal cap 5 Gap 6 Protective film

フロントページの続き (72)発明者 多木 宏光 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−306818(JP,A) 特開 平5−275274(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 4/12 Continuation of front page (72) Inventor Hiromitsu Taki 1006 Kazuma Kadoma, Kazuma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-4-306818 (JP, A) JP-A-5-275274 ( JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01G 4/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】棒状の誘電体素子と、前記誘電体素子に
成された複数の溝部と、前記誘電体素子及び前記複数の
溝部の表面に形成された金属電極層と、前記金属電極層
に形成された切り欠き状のギャップと、を備え、前記複
数の溝部の間に前記ギャップを設けたことを特徴とする
チップコンデンサ。
[1 claim: a rod-shaped dielectric element, and a plurality of grooves that are made form <br/> in the dielectric element, the dielectric element and the metal electrode layer formed on the plurality of grooves of the surface and , and a notch-shaped gap formed on the metal electrode layer, wherein the double
A chip capacitor , wherein said gap is provided between a number of grooves .
【請求項2】ギャップのギャップ幅が100〜1000
μmであることを特徴とする請求項1記載のチップコン
デンサ。
2. The gap width of the gap is 100 to 1000.
2. The chip capacitor according to claim 1 , wherein the thickness of the chip capacitor is μm .
【請求項3】ギャップ及び溝部に保護膜を設けたことを
特徴とする請求項1記載のチップコンデンサ。
3. The chip capacitor according to claim 1, wherein a protective film is provided on the gap and the groove .
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