JP3206736B2 - セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
ンサに関する。本発明は、主に、スイッチング電源用の
平滑用コンデンサとして用いるのに適した積層チップ型
のセラミックコンデンサに関する。
コンデンサとしては、アルミ電解コンデンサが主流であ
った。しかしながら、小型化、信頼性向上等の市場要求
が強まり、これに対応すべく、小型で高信頼性のセラミ
ックコンデンサの要求が高まっている。
板は放熱性の良いアルミニウム基板が用いられる。しか
しながら、電源周辺では、電源のオン/オフによる温度
変化が大きく、熱膨張率の大きなアルミニウム基板上に
実装したセラミックコンデンサには大きな熱応力が発生
する。この熱応力は、セラミックコンデンサにクラック
を発生させ、ショート不良や、発火等のトラブルを発生
させる原因となる。
ラミックコンデンサに発生する熱応力を緩和することが
重要である。熱応力を緩和する手段として、実公平5−
46258号公報、特開平4−171911号公報及び
特開平4−259205号公報等は、セラミックコンデ
ンサの端子電極に金属板をはんだ付けし、金属板をアル
ミニウム基板上に実装することにより、セラミックコン
デンサがアルミニウム基板に直接はんだ付されるのを防
ぐ構造を開示している。
る熱応力を充分に吸収するためには、アルミニウム基板
にはんだ付される端子部から、セラミックコンデンサと
の接続部分に至る金属板の脚部分を、できるだけ長くす
る必要がある。しかしながら、従来品では、金属板の脚
を長くすると、必然的にセラミックコンデンサの高さが
高くなる構造であるため、金属板の脚の長さを、基板に
おいて許容される許容高さ内の寸法となるように制限す
る必要がある。
を大きくすることができず、電源周辺のような温度変化
の激しい環境下(−55〜125℃)で長期間使用し続
けると、セラミックコンデンサの端部付近にクラックが
発生し、発火する危険性が高く、信頼性に関する重大な
問題があるため十分普及するに至っていない。
テンレス、アルミニウム、洋白等によって構成してあっ
た。ところが、これらの金属材料は、セラミックコンデ
ンサを構成するセラミック誘電体材料の平均線膨張係数
より著しく大きな平均線膨張係数を持つ。このため、温
度変化の大きな電源周辺部品として用いた場合、セラミ
ックコンデンサ素子と、金属板との間の平均線膨張係数
の相違から、特に、金属板接続部分に大きな応力が加わ
り、セラミックコンデンサの端部付近にクラックが発生
し、導通不良や発火等のトラブルを発生することがあっ
た。
5℃から125℃までの温度範囲において、セラミック
コンデンサ素子にクラック、破損等が発生するのを確実
に阻止できるセラミックコンデンサを提供することであ
る。
ため、本発明に係るセラミックコンデンサは、少なくと
も1つのセラミックコンデンサ素子と、少なくとも一対
の金属端子とを含む。前記セラミックコンデンサ素子
は、相対する両側端面に端子電極を有しており、前記金
属端子のそれぞれは、前記端子電極の一つに接続されて
いる。
から−55℃までの平均線膨張係数をα1とし、25℃
から125℃までの平均線膨張係数をα2としたとき、
α1<α2を満たす。前記金属端子は、−55℃から12
5℃までの平均線膨張係数をβ としたとき、β <1.3
α2を満たし、かつ、β >0.7α1を満たす。
条件を満たす場合、−55℃から125℃までの温度範
囲において、セラミックコンデンサ素子にクラック、破
損等が発生するのを確実に阻止できることが確認され
た。
るときは、セラミック誘電体の平均線膨張係数はα1≦
7×10-6であり、α2≧9×10-6である。セラミッ
ク誘電体の主成分が鉛系複合ペロプスカイトからなる場
合は、α1≦2×10-6であり、α2≧3×10-6であ
る。
は、誘電体の主成分がチタン酸バリウムからなる場合
と、鉛系複合ペロプスカイトからなる場合とでは、それ
ぞれの平均線膨張係数α1、α2を考慮し、前述した条
件を満たすように定める必要がある。
は、添付図面を参照し、更に具体的に説明する。添付図
面は単に例を示すに過ぎない。
ンデンサの正面図、図2は図1に示したセラミックコン
デンサの正面断面図である。図示されたセラミックコン
デンサは、1つのセラミックコンデンサ素子1と、一対
の金属端子2、3とを含む。セラミックコンデンサ素子
1は、長さLの方向において相対する両側端面に端子電
極11、12を有する。
素子1は、セラミック誘電体基体100の内部に多数
(例えば100層)の内部電極101、102を有す
る。内部電極101は一端が端子電極11に接続され、
他端が開放端になっており、内部電極102は一端が端
子電極12に接続され、他端が開放端になっている。
ら−55℃までの平均線膨張係数α1とし、25℃から
125℃までの平均線膨張係数をα2としたとき、α1<
α2を満たす。
電極11に接続され。金属端子3は端子電極12に接続
されている。金属端子2、3は、−55℃から125℃
までの平均線膨張係数をβ としたとき、β <1.3α2
を満たし、かつ、β >0.7α1を満たす。次に、これ
らの条件について述べる。
説明する。
囲では、セラミックコンデンサ素子1の方が、金属端子
2、3よりも伸びが大きくなるので、セラミックコンデ
ンサ素子1には圧縮応力が発生する。したがって、β ≦
α2を満たすように設定すると、25〜125℃の温度
範囲において、セラミックコンデンサ素子1にクラック
を発生することがない。
で、セラミックコンデンサ素子1の方が、金属端子2、
3よりも伸びが小さくなるので、セラミックコンデンサ
素子1には引っ張り応力が発生する。ここで、β <1.
3α2の範囲であれば、セラミックコンデンサ素子1に
引っ張り応力が発生しても、その応力は小さいので、ク
ラックを発生することがない。
説明する。
れば、セラミックコンデンサ素子1及び金属端子2、3
が温度とともに収縮する方向となる。β ≧α1である場
合、金属端子2、3の収縮よりも、セラミックコンデン
サ素子1の収縮が小さくなるので、セラミックコンデン
サ素子1には圧縮応力が発生する。従って、セラミック
コンデンサ素子1にクラックを発生することがない。
は、セラミックコンデンサ素子1の方が、金属端子2、
3よりも収縮するので、セラミックコンデンサ素子1に
は引っ張り応力が発生する。ここで、0.7α1<βの
範囲であれば、セラミックコンデンサ素子1に引っ張り
応力が発生しても、その応力は小さいので、クラックを
発生することがない。
主成分がチタン酸バリウムからなる場合は、α1≦7×
10-6であり、α2≧9×10-6である。誘電体基体1
00の主成分が鉛系複合ペロプスカイトからなる場合
は、α1≦2×10-6であり、α2≧3×10-6である。
したがって、金属端子2、3の平均線膨張係数βは、誘
電体基体100の主成分がチタン酸バリウムからなる場
合と、鉛系複合ペロプスカイトからなる場合とでは、そ
れぞれの平均線膨張係数α1、α2を考慮し、前述した
条件を満たすように定める必要がある。
カイト(リラクサ)系磁器誘電体材料の具体例としては
組成式Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−Pb(Mg1/2W1/2)O3−PbTiO3で
表されるものがある。この組成式は、一般に、PMN−
PMW−PTと表現される。この他、PMN−PNN−
PT、PMN−PZT−PT、PMN−PNN−PMW
−PT等の一般式によって表現されるものも使用可能で
ある。
端と端子電極12との間に、間隔△L1が生じるように
形成する。内部電極102は、その開放端と端子電極1
1との間に、間隔△L2が生じるように形成する。間隔
△L1及び△L2は、開放端と端子電極11、12との
間の最短距離で与えられる。具体的には、間隔△L1
は、端子電極12の内、セラミック誘電体基体100の
表面及び裏面に付着されている垂れ部分121の先端か
らセラミック誘電体基体100の厚み方向に引かれた線
分S11と、開放端の先端からセラミック誘電体基体1
00の厚み方向に引かれた線分S12との間の間隔とし
て与えられる。間隔△L2は、端子電極11の内、セラ
ミック誘電体基体100の表面及び裏面に付着されてい
る垂れ部分111の先端からセラミック誘電体基体10
0の厚み方向に引かれた線分S21と、開放端の先端か
らセラミック誘電体基体100の厚み方向に引かれた線
分S22との間の間隔として与えられる。
1は、内部電極101、102の電極面が水平面と平行
となる横配置となっているが、図2の位置からセラミッ
クコンデンサ素子1を約90度回転させて、内部電極1
01、102の電極面が水平面に対して垂直となる縦配
置としてもよい。
接続され、中間部に折り返し部22を有し、折り返し部
22の先に、外部と接続される端子部23を有する。金
属端子3も、一端31が端子電極12に接続され、中間
部に折り返し部32を有し、折り返し部32の先に外部
と接続される端子部33を有する。金属端子2、3は電
気抵抗が低く、しかもバネ性に優れた材料によって構成
する。板厚は、限定するものではないが、代表的には
0.1mm程度である。金属端子2、3の一端21、3
1は、接合材4、5によって端子電極11、12に接続
されている。
ンデンサを回路基板上に実装した時の状態を示す部分断
面図である。セラミックコンデンサは、回路基板70の
上に搭載されている。回路基板70の表面にには導体パ
ターン71、72が設けられている。セラミックコンデ
ンサに備えられた金属端子2の端子部23がはんだ81
によって導体パターン71にはんだ付けされ、金属端子
3の端子部33がはんだ82によって導体パターン72
にはんだ付けされされている。
サにおいて、少なくとも一対備えられる金属端子2、3
のそれぞれは、一端21、31が、セラミックコンデン
サ素子1の端子電極11、12に接続され、中間部に折
り返し部22、32を有し、折り返し部22、32の先
に外部と接続される端子部23、33を有する。かかる
構造の金属端子2、3は、中間部に設けられた折り返し
部22、32により、基板等の外部導体と接続される端
子部からセラミックコンデンサ素子1の端子電極11、
12に接続された一端までの長さ(高さ)が、中間部に
設けられた折り返し部22、32により拡大される。
接合材4、5による金属端子2、3の接続位置までの高
さは、折り返し部22、32を持たない従来の場合、部
品高さHとなるが、本発明においては、折り返し部2
2、32の頂部までの経路長hとなり、高さ寸法が大幅
に大きくなる。経路長hは、折り返し部22、32の頂
部の位置を調整することにより、全長Lのセラミックコ
ンデンサに許容される部品高さHよりも、低く抑えるこ
とができる。
プリング作用を奏する。このため、回路基板70の撓み
及び熱膨張を、折り返し部22、32のスプリング作用
によって吸収し、セラミックコンデンサ素子1に発生す
る機械的応力、及び、熱応力を低減することができる。
折り返し部22、32の構造、形状の選択により、回路
基板70に取り付けられる端子部23、33からセラミ
ックコンデンサ素子1の端子電極11、12との取り付
け部までの距離を、従来の2〜5倍も長くして、セラミ
ックコンデンサ素子1にクラックが発生するのを阻止す
ることができる。このため、アルミニウム回路基板70
に実装されることの多いスイッチング電源用平滑コンデ
ンサとして用いた場合でも、クラックの発生、それに起
因する発火の危険を回避することができる。
金属端子2、3に設けた折り返し部22、32によって
吸収するものであり、折り返し部22、32によって、
高さ増大を回避することができる。実施例の場合、スプ
リング作用を奏する経路長hは、折り返し部22、32
の頂部の位置を調整することにより、全長Lの当該セラ
ミックコンデンサの部品高さHよりも、低く抑えること
ができる。このため、金属端子2、3について、部品高
さHを増大させずに、回路基板70側端子部23、33
からセラミックコンデンサ素子取り付け部までの経路長
hを増大させ、金属端子2、3による回路基板70の撓
み及び熱膨張の吸収作用を改善し、セラミックコンデン
サ素子1に発生する機械的応力、及び、熱応力を低減す
ることができる。
クコンデンサ素子1の頂部よりも低い位置にある。即
ち、h<Hである。このような構造であると、部品高さ
Hを低く抑えることができる。
接合する接合材4、5としては、樹脂含有する導電性接
着剤またははんだを用いることができる。金属端子2、
3及び端子電極11、12を、樹脂を含有する導電性接
着剤でなる接合材4、5によって接続する接続構造によ
れば、熱衝撃をほとんど与えないため、使用前にセラミ
ックコンデンサ素子1に、クラックが入っている危険が
無い。このため、信頼性が高くなる。
を含むことが望ましい。銀粒子であると、導電性を向上
させることができる。特に、粒径3μm以上の扁平状の
銀粒子が好ましい。かかる粒径及び形状の銀粒子である
と、樹脂に対する銀粒子の充填量を高め、良好な導電性
を確保することができる。但し、銀粒子の粒径が大きく
なり過ぎると樹脂に対する分散性が悪くなり、接着強度
が低下するので、接着強度を考慮して、用いるべき銀粒
子の最大粒径を定める必要がある。
55〜125℃の広範囲の温度領域で使用されるもので
あるため、導電性接着剤を構成する樹脂としては、この
ような温度範囲に対して安定な耐温度特性を有する熱硬
化性樹脂が適している。具体的には、エポキシ樹脂系、
ウレタン樹脂系、ポリイミド樹脂系またはアクリル樹脂
系熱硬化性樹脂をあげることができる。
接続する接合材4、5としては、上述した導電性接着材
の他、はんだを用いることもできる。融点250℃以上
400℃以下のはんだが特に適している。
デンサを回路基板70にはんだ付けする際、250℃前
後の温度ではんだ付け処理が行なわれる。このはんだ付
処理において、金属端子2、3及び端子電極11、12
を接続している接合材4、5が溶融してはならない。従
って、接合材4、5として、250℃以上の融点を有す
るはんだを用いることが必要である。
える融点を有するはんだを用いた場合、金属端子2、3
を端子電極11、12にはんだ付けする際、セラミック
コンデンサ素子1に400℃を越える熱が加わり、セラ
ミックコンデンサ素子1にサーマルクラックが入る。従
って、400℃以下の融点を有するはんだを用いる。
合、金属端子2、3は、少なくとも端子部23、33の
外部接続面とは反対側の面に、はんだに対して非付着性
を示す被覆膜を有することが好ましい。この点につい
て、図4を参照して説明する。
両面の内、外部に対してはんだ接続される外部接続面側
(外側とする)は、はんだ付性の良好な金属膜201を
し、反対側の内側ははんだが付着しないか、または、付
着しにくい被覆膜202を付着させてある。このような
金属端子2、3を用いると、図3にも図示されているよ
うに、端子部23、33の表面にはんだが付着しないの
で、端子部23、33と端子部23、33との間が、は
んだによって満たされることがない。このため、金属端
子2、3のスプリング性が損なわれることがない。
くい被覆膜202は、金属端子2、3の全長にわたって
付着させてもよいし、端子部23、33を含んで部分的
に付着させてもよい。被覆膜202は金属酸化膜または
ワックス、樹脂もしくはシリコンオイルから選択された
一種で構成され得る。金属酸化膜を形成する手段として
は、基体200の表面に酸化し易い金属膜、例えばNi
またはCu等をメッキによって付着させ、自然放置等に
よって酸化させる手法を採用できる。金属膜201は、
SnまたはPb−Snのメッキ膜として構成することが
できる。
端子部23、33はセラミックコンデンサ素子1の下側
に間隔をおいて配置されている。このような構造である
と、端子部23、33による基板占有面積の増大を抑
え、実装面積を最小にしたコンデンサを得ることができ
る。
サにおいて、金属端子2の折り返し部22は、第1の曲
げ部221と、第2の曲げ部222とを含んでいる。第
1の曲げ部221では、端子電極11から遠ざかる方向
に折り曲げられ、第2の曲げ部222では、第1の曲げ
部221から間隔を隔て、端面と平行する方向に折り曲
げられている。金属端子2は、先端部から第1の曲げ部
221に至る部分が、端子電極11に接続されている。
第1の曲げ部321と、第2の曲げ部322とを含んで
いる。第1の曲げ部321では、端子電極12から遠ざ
かる方向に折り曲げられ、第2の曲げ部322では、第
1の曲げ部321から間隔を隔て、端面と平行する方向
に折り曲げられている。金属端子3は、先端部から第1
の曲げ部321に至る部分が、端子電極12に接続され
ている。
321、第2の曲げ部222、322から端子部23、
33に至る部分が、スプリング作用を持つようになり、
そのスプリング作用によって、基板の撓み及び熱膨張を
吸収することができる。
る。第3の曲げ部223は折り返し部22と端子部23
とを区画する。また、金属端子3は、第3の曲げ部32
3を有する。第3の曲げ部323は折り返し部32と端
子部33とを区画する。従って、第1の曲げ部221、
321から第3の曲げ部223、323に至る部分が、
スプリング作用を持つようになり、そのスプリング作用
によって、基板の撓み及び熱膨張を吸収することができ
る。
部223、323において、端子部23、33がセラミ
ックコンデンサ素子1に近付づく方向に折り曲げられて
いる。金属端子2、3の端子部23、33は、セラミッ
クコンデンサ素子1の下側に間隔をおいて配置されてお
り、これにより、端子部23、33による基板占有面積
の増大を抑え、実装面積を最小にしてある。
12との間に、間隔△L1が生じさせ、内部電極102
の開放端と端子電極11との間に、間隔△L2が生じさ
せている構造の場合、クラックや、破壊等を生じ易い金
属端子と導電性接着剤との界面、及び、導電性接着剤の
塗布領域付近に、内部電極101と内部電極102の重
なりが存在しない。このため、クラックによるショー
ト、及び、それに起因する発火等を生じる危険性が激減
する。
1、321及び第2の曲げ部222、322は、ほぼ9
0度の角度で曲げられているが、90度以外の角度であ
ってもよい。更に、第1の曲げ部221、321及び第
2の曲げ部222、322において、明確な角度を持た
ない形状、例えば、円弧状に曲げてもよい。
の別の実施例を示す正面図である。図において、図1及
び図2と同一の構成部分には、同一の参照符号を付し、
説明は省略する。この実施例では、接合材4、5は、端
子電極11、12に部分的に付着されている。このよう
な構造であると、スプリング作用を生じる経路長hは、
端子部23、33から第2の曲げ部222、322まで
の経路長h1と、第1の曲げ部221、321から取り
付け部までの経路長h2を加算した値(h=h1+h
2)となる。この経路長hは、部品高さHの寸法よりも
大きくなる。従って、金属端子2、3について、部品高
さHを増大させずに、基板側端子部23、33からセラ
ミックコンデンサ素子取り付け部までの経路長hを増大
させ、基板の撓み及び熱膨張に対する吸収作用を改善で
きる。
の別の実施例を示す正面断面図である。図において、図
1及び図2と同一の構成部分には、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。この実施例では、端子電極11、
12は、側端面のみに形成されている。このような構造
であると、内部電極101と端子電極12との間隔△L
1及び内部電極102と端子電極11との間の間隔△L
2を、セラミック誘電体基体100の側端面を基準にし
て設定すればよいので、内部電極101と内部電極10
2との重なり面積を増大させ、より大きな取得容量を確
保できる。
の別の実施例を示す正面断面図である。図において、図
6と同一の構成部分には、同一の参照符号を付し、説明
は省略する。図7に示す実施例では、2個のセラミック
コンデンサ素子110、120を備える。セラミックコ
ンデンサ素子110、120は順次に積層され、端子電
極11、12が、接合材4、5によって、並列に接続さ
れている。端子電極11、12は、セラミック誘電体基
体100の側端面のみに形成されている。この実施例よ
れば、図6との比較において、より大きな静電容量を取
得できる。
サの別の実施例を示す正面図である。図において、図1
及び図2と同一の構成部分には、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。この実施例では、金属端子2の折
り返し部22は、鋭角曲げ部221を含み、鋭角曲げ部
221では、セラミックコンデンサ素子1の端面とほぼ
対向する方向に鋭角に折り曲げられている。同様に、金
属端子3の折り返し部32も、鋭角曲げ部321を含
み、鋭角曲げ部321では、セラミックコンデンサ素子
1の端面とほぼ対向する方向に鋭角に折り曲げられてい
る。
セラミックコンデンサと同様に、曲げ位置221、32
1から端子部23、33に至る部分が、スプリング作用
を持つようになり、そのスプリング作用によって、基板
の撓み及び熱膨張を吸収することができる。
サの別の実施例を示す正面図である。図において、図1
及び図2と同一の構成部分には、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。金属端子2、3の折り返し部2
2、32は、弧状に折り曲げられている。この実施例に
おいても、図1及び図2の実施例と同様の作用効果を奏
する。
ンサの別の実施例を示す斜視図、図11は図10に示し
たセラミックコンデサの正面図である。図において、図
1及び図2と同一の構成部分には、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。この実施例では、金属端子2の折
り返し部22は、鋭角曲げ部221を含み、鋭角曲げ部
221では、セラミックコンデンサ素子110、120
の端面とほぼ対向する方向に鋭角に折り曲げられてい
る。同様に、金属端子3の折り返し部32も、鋭角曲げ
部321を含み、鋭角曲げ部321では、セラミックコ
ンデンサ素子1の端面とほぼ対向する方向に鋭角に折り
曲げられている。金属端子2、3には抜き穴24が設け
られている。この実施例においても、図1及び図2の実
施例と同様の作用効果を奏する。
2、3のそれぞれは、−55℃から125℃までの平均
線膨張係数β に関して、β <1.3α2を満たし、か
つ、β >0.7α1を満たす。それによって、−55〜
125℃の範囲における温度変化の激しい環境下で長期
間使用し続けてもクラックを発生せず、発火の危険性の
ないセラミックコンデンサが得られる。次に、この点に
ついて、クラック発生率試験データを挙げて説明する。
電容量22μF、温度特性Eを有する5.6×5.0×
2.3mmの鉛系誘電体を用意した。上記セラミックコン
デンサ素子は、鉛系セラミック誘電体の内部にAgーP
dよりなる内部電極を有し、セラミック誘電体の相対す
る両側端部にガラスブリットを含んだAgペーストの焼
き付け電極でなる端子電極を有する。鉛系セラミックコ
ンデンサ素子は、平均線膨張係数が−55〜25℃の平
均線膨張係数α1=0.5〜2×10-6、25〜125
℃の平均線膨張係数α2=4.2×10-6であった。
端子電極を揃えて重ね合わせ、かつ、端子電極に銀粉を
分散させた導電性接着剤を塗布して固定した。次に、銀
めっき処理(中間層はニッケル、NiーAg)した厚さ
0.1mmの金属板の内側に折り曲げられた部分のみ
を、二段積みされたセラミックコンデンサの下方部の端
部電極側面に、所定の圧力で押し付けた。この状態で、
150℃で1時間加熱して導電性接着剤を熱硬化させ
て、2個のセラミックコンデンサ素子と金属端子が端部
で固着した複合セラミックコンデンサを作製した。金属
端子の形状、及び、セラミックコンデンサ素子に対する
金属端子の取り付け構造は、図10及び図11に示した
態様とした。
異なる金属材料を用いて、実施例11〜13のサンプル
を得た。金属端子2、3の材料は、実施例11ではクロ
ムを用い、実施例12では42アロイ(Fe 58wt
%、Ni 42wt%)を用い、実施例13ではアンバ
ーを用いた。実施例11のクロムの平均線膨張係数βは
4.5×10-6、実施例12の42アロイの平均線膨張
係数βは4.4×10-6である。従って、実施例11、
12及び13のいずれも、0.7α1<β、かつ、β <
1.3α2を満たす。
えた外は、実施例11〜13と同様にして、セラミック
コンデンサを作成した。比較例11〜25において用い
られた金属端子2、3の材質及び平均線膨張係数βは表
1に示す通りである。
サンプルのそれぞれを、アルミニュウム基板にはんだ付
けして固定し、熱衝撃を与えクラックの発生状況を評価
した。実施された試験条件は次の通りである。
℃のヒートサイクル試験) (1―1)本製品サンプル数各100個をアルミニュウ
ム基板にはんだ付けし、冷熱衝撃試験槽にて冷熱熱衝撃
を与えた。 (1−2)ヒートサイクルは、25℃(室温)から−5
5℃(冷熱衝撃試験槽)に急冷し、次に25℃(室温)
に戻すサイクルを1サイクルとした。 (1−3)ヒートサイクルは各試料とも500回づつ行
う。 (1−4)アルミニューム基板から製品を外し、外観試
験をし、電気特性を調べた後、さらに製品を研磨して内
部のクラックを検査する方法で評価した。
℃のヒートサイクル試験) (2―1)本製品サンプル数各100個をアルミニュウ
ム基板にはんだ付けし、熱衝撃試験槽にて熱衝撃を与え
る。 (2−2)ヒートサイクルは、25℃(室温)から12
5℃に急激に昇温し、次に25℃(室温)に急冷するサ
イクルを1サイクルとする。 (2−3)ヒートサイクルは各試料とも500回づつ行
った。 (2−4)アルミニューム基板から製品を外し、外観試
験をし、電気特性を調べた後、さらに製品を研磨して内
部のクラックを検査する方法で評価した。
ついて、ヒートサイクル後のクラック発生状況を表1に
示す。 表1に示すように、鉛系セラミックコンデンサの場合、
比較例11〜25では、25→−55℃の冷熱衝撃試験
ではクラックは発生しないけれども、25→125℃の
熱衝撃試験では54%〜100%の確率でクラックが発
生する。これに対して、本発明に係る実施例11〜13
においては、25→−55℃の冷熱衝撃試験、及び、2
5→125℃の熱衝撃試験の何れにおいても、クラック
の発生は認められなかった。
を用いたセラミックコンデンサについて、熱衝撃試験に
伴うクラック発生状況を検証した。検証に供されたサン
プルを実施例31〜39及び比較例31〜39とする。
サンプルの構造は上述した鉛系セラミックコンデンサと
同じである。
端子2、3の材質及び平均熱膨張係数βは、表2に示す
通りであり、いずれも、0.7α1<β、かつ、β <
1.3α2を満たす。
と同様にして、比較例31〜39セラミックコンデンサ
を作成した。比較例31〜39において用いられた金属
端子2、3の材質及び平均線膨張係数βは、表2に示す
通りであり、いずれも、0.7α1<β、かつ、β <
1.3α2を満たしていない。比較例39は0.7α1<
βを満たすけれども、β <1.3α2を満たしていな
い。
サンプルのそれぞれを、アルミニュウム基板にはんだ付
けして固定し、熱衝撃を与えクラックの発生状況を評価
した。熱衝撃試験条件は上述した鉛系セラミックコンデ
ンサと同じである。
ついて、ヒートサイクル後のクラック発生状況を表2に
示す。 表2に示すように、チタン酸バリウム系セラミックコン
デンサの場合、比較例31〜38では、25→−55℃
の冷熱衝撃試験ではクラックは発生しないけれども、2
5→125℃の熱衝撃試験では87%〜100%の確率
でクラックが発生する。0.7α1<βを満たすけれど
も、β <1.3α2を満たしていない比較例39では2
5→−55℃の冷熱衝撃試験において、4%の確率でク
ラックを発生する。
39においては、25→−55℃の冷熱衝撃試験、及
び、25→125℃の熱衝撃試験の何れにおいても、ク
ラックの発生は認められなかった。
分とするものを、実施例11〜13、31〜39に適用
し、クラック発生を対比検証した。検証結果、実施例1
1〜13及び31〜39の全てに対して、ほとんど有意
差が認められなかった。したがって、Niを主成分とす
る内部電極をセラミックコンデンサ素子に適用すること
により、耐食性があり、経時変化の少ない、安価で信頼
性のあるセラミックコンデンサを提供できる。
のような効果が得られる。 (a)セラミックコンデンサ素子にクラック、破損等が
発生するのを確実に阻止し得るセラミックコンデンサを
提供することができる。 (b)セラミックコンデンサ素子における熱応力及び機
械的応力を低減し得るセラミックコンデンサを提供する
ことができる。
ある。
図である。
回路基板上に実装した時の状態を示す部分断面図であ
る。
る金属端子の一例を示す拡大断面図である。
例を示す正面図である。
実施例を示す正面断面図である。
実施例を示す正面断面図である。
実施例を示す正面図である。
実施例を示す正面図である。
の実施例を示す斜視図である。
別の実施例を示す正面図である。
ある。
素子 2、3 金属端子 21、31 一端
Claims (17)
- 【請求項1】 少なくとも1つのセラミックコンデンサ
素子と、少なくとも一対の金属端子とを含むセラミック
コンデンサであって、 前記セラミックコンデンサ素子は、相対する両側端面に
端子電極を有しており、 前記金属端子のそれぞれは、中間部に折り返し部を有
し、前記折り返し部より先の部分が前記端子電極に接続
され、前記折り返し部の後方部分に外部と接続される端
子部を有しており、前記金属端子の前記折り返し部は、一つの曲げ部で構成
され、鋭角に折り曲げられており、 前記セラミックコンデンサ素子は、25℃から−55℃
までの平均線膨張係数をα1とし、25℃から125℃
までの平均線膨張係数をα2としたとき、α1<α2を満
たし、 前記金属端子は、−55℃から125℃までの平均線膨
張係数をβとしたとき、β<1.3α2を満たし、か
つ、β>0.7α1を満たすセラミックコンデンサ。 - 【請求項2】 請求項1に記載されたセラミックコンデ
ンサであって、前記セラミックコンデンサ素子は、誘電
体の主成分がチタン酸バリウムからなり、α1≦7×1
0-6であり、α2≧9×10-6であるセラミックコンデ
ンサ。 - 【請求項3】 請求項1に記載されたセラミックコンデ
ンサであって、前記セラミックコンデンサ素子は、誘電
体の主成分が鉛系複合ペロプスカイトからなり、α1≦
2×10-6であり、α2≧3×10-6であるセラミック
コンデンサ。 - 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載されたセ
ラミックコンデンサであって、 前記金属端子および前記端子電極は、はんだによって接
続されており、 前記はんだは、融点が250℃以上400℃以下の範囲
にあるセラミックコンデンサ。 - 【請求項5】 請求項4に記載されたセラミックコンデ
ンサであって、 前記金属端子は、少なくとも前記端子部の外部接続面
は、はんだ濡れ性を良好にする処理を施し、反対側の面
に、はんだに対して非付着性を示す被覆膜を有するセラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項6】 請求項5に記載されたセラミックコンデ
ンサであって、 前記被覆膜は、金属酸化膜で構成されているセラミック
コンデンサ。 - 【請求項7】 請求項5に記載されたセラミックコンデ
ンサであって、 前記被覆膜は、ワックス、樹脂またはシリコンオイルか
ら選択された一種でなるセラミックコンデンサ。 - 【請求項8】 請求項1乃至7の何れかに記載されたセ
ラミックコンデンサであって、 前記金属端子は、前記折り返しにより生じる2つの対向
部分間の最大隙間が300μm以下であるセラミックコ
ンデンサ。 - 【請求項9】 請求項1乃至8の何れかに記載されたセ
ラミックコンデンサであって、 前記端子部は、前記セラミックコンデンサ素子の内、最
下層に位置するセラミックコンデンサ素子の下側に間隔
をおいて配置されているセラミックコンデンサ。 - 【請求項10】 請求項1乃至9の何れかに記載された
セラミックコンデンサであって、 前記金属端子は、前記端子部から、前記端子電極を取り
付けた取り付け部までの経路長が、前記端子部を基準に
した部品高さ寸法よりも大きいセラミックコンデンサ。 - 【請求項11】 請求項1乃至10の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、 前記折り返し部は、頂部が前記セラミックコンデンサ素
子の頂部よりも低い位置にあるセラミックコンデンサ。 - 【請求項12】 請求項1乃至11の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、 前記金属端子のそれぞれは、前記折り返し部と前記端子
部との間の前記曲げ部において、前記端子部が前記セラ
ミックコンデンサ素子に近付づく方向に折り曲げられて
いるセラミックコンデンサ。 - 【請求項13】 請求項1乃至12の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、 前記セラミックコンデンサ素子は、複数個であり、順次
に積層され、前記端子電極が並列に接続されているセラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項14】 請求項13に記載されたセラミックコ
ンデンサであって、 前記金属端子のそれぞれは、前記複数のセラミックコン
デンサ素子の少なくとも1つの前記端子電極に接続され
ているセラミックコンデンサ。 - 【請求項15】 請求項1乃至14の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、 前記セラミックコンデンサは、セラミック誘電体基体の
内部に複数の内部電極を有しており、前記内部電極は、
一端が前記端子電極の一方に接続され、他端が前記端子
電極の他方との間に間隔を有し、前記間隔は前記他端か
ら前記セラミック誘電体基体の厚み方向に引かれた垂線
が前記端子電極に交わらない寸法に設定されているセラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項16】 請求項1乃至15の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、前記端子電極は、前
記側端面のみに形成されるセラミックコンデンサ。 - 【請求項17】 請求項1乃至16の何れかに記載され
たセラミックコンデンサであって、 前記金属端子は、少なくとも1つの抜き部を有し、前記
抜き部は、前記端子電極を取り付けた取り付け部に向き
合うセラミックコンデンサ。
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