JP3624740B2 - セラミック電子部品 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミック電子部品に関するもので、特に、たとえば積層セラミックコンデンサのようにチップ状のセラミック電子部品本体を備えるセラミック電子部品の端子部分の材質に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、熱放散性に優れたアルミニウムからなる配線基板上に積層セラミックコンデンサのようなセラミック電子部品を表面実装すると、アルミニウム基板とセラミック電子部品との熱膨張の差が大きいため、温度の上昇および下降を繰り返す温度サイクルにおいて、セラミック電子部品の破壊等を生じやすい、という問題がある。特に、電源市場で求められている高容量のＰｂ系セラミック誘電体を用いた積層セラミックコンデンサの場合には、その抗折強度が比較的低いため、この問題がより生じやすい。
【０００３】
上述の問題を解決するため、セラミック電子部品に備えるセラミック電子部品本体の表面に形成された端子電極を、直接、配線基板上に半田付けするのではなく、端子電極にたとえば金属板からなる端子部材を取り付け、この端子部材を配線基板に半田付けすることが提案され、かつ実用に供されている。
【０００４】
このように端子部材を備えるセラミック電子部品によれば、端子部材の変形または動きによって、温度変化による配線基板の膨張・収縮に基づいて生じる応力を吸収し、電子部品本体が熱衝撃によって破壊されることを防止することができる。
【０００５】
上述のようなセラミック電子部品において、通常、端子電極は、銀粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されるもので、銀を主成分とする材質から構成される。また、端子部材は、たとえば、ステンレス鋼、鉄−ニッケル合金等からなる金属板によって構成される。また、端子部材は、端子電極に対して、通常、半田付けされることによって接合される。なお、この半田付けをより容易にするため、端子部材の表面には、たとえば錫、半田、銀、金等のめっきが施されることがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなセラミック電子部品に備える端子部材を配線基板に半田付けする場合、たとえば共晶半田を用いたリフロー法によって行なわれ、この場合の作業温度としては、たとえば２３０℃が適用される。したがって、端子部材を端子電極に取り付けている半田としては、この２３０℃以上の温度で接合強度を保証できるものでなければならない。
【０００７】
上述のように２３０℃以上の高温で耐え得る高温半田は、通常、鉛を多く含む半田によって実現される。しかしながら、環境問題の点で、鉛を含む半田の使用はできるだけ避けることが望まれているものの、鉛を含まない半田によって高温半田を実現することは困難である。
【０００８】
このような状況の中で、Ｓｎ−Ｚｎ系半田の中には、かなりの高温での接合強度を保証できるものがあることが知られている。したがって、環境問題を考慮したとき、このようなＳｎ−Ｚｎ系半田を使用すればよいことがわかる。
【０００９】
しかしながら、端子電極が前述したように銀を含む場合、この端子電極に端子部材を半田付けするためにＳｎ−Ｚｎ系半田を用いても、端子部材を端子電極に十分な強度をもって取り付けることが困難であることも確認されている。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、端子部材を端子電極に取り付けるにあたって、鉛の使用を避けることができる、セラミック電子部品を提供しようとすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、その表面に端子電極が形成された、セラミック電子部品本体と、一方側端部が端子電極に取り付けられ、かつ他方側端部が配線基板への接続部となる、端子部材とを備える、セラミック電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、端子電極が、アルミニウムを主成分とする材質からなり、かつ、端子部材が、少なくとも端子電極側に向く面においてアルミニウムを主成分とする材質からなることを特徴としている。
【００１２】
この発明において、端子電極は、典型的には、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されたものである。
【００１３】
また、この発明において、端子電極および端子部材の各材質が前述したように選ばれることによって、Ｓｎ−Ｚｎ系半田による半田付けが端子部材を端子電極に取り付けるために適用することが可能となる。したがって、この発明の好ましい実施態様では、端子部材が、端子電極に対して、Ｓｎ−Ｚｎ系半田を介して接合されている、セラミック電子部品が提供される。
【００１４】
また、この発明において、端子部材は、端子電極に対して、電気溶接または超音波溶接のような溶接によって接合されてもよい。
【００１５】
上述したような溶接を適用する場合、端子電極は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されたアルミニウム層およびその上に銀粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成された銀層を備えることが好ましい。
【００１６】
また、この発明において、端子部材は、典型的には、アルミニウムを主成分とする金属板から構成される。
【００１７】
また、端子部材は、アルミニウムを主成分とする金属板と他の金属を主成分とする金属板とを貼り合わせた構造を有していてもよい。
【００１８】
また、この発明に係るセラミック電子部品が配線基板に実装されるとき、端子部材を配線基板に半田付けするための半田として鉛を含む半田が用いられる場合には、アルミニウムはこのような鉛系半田による半田付け性が悪いので、端子部材の、少なくとも配線基板への接続部には、アルミニウムを主成分とする金属板にニッケルを主成分とする金属板が張り合わされ、かつニッケルを主成分とする金属板上に錫または半田めっき膜が形成されていることが好ましい。
【００１９】
また、この発明に係るセラミック電子部品は、複数のセラミック電子部品本体を備え、これら複数のセラミック電子部品本体の各々の端子電極に端子部材が共通に接続されている構造を有していてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１の実施形態によるセラミック電子部品１の外観を示す正面図である。
【００２１】
セラミック電子部品１は、たとえば積層セラミックコンデンサを構成するチップ状のセラミック電子部品本体２を備え、電子部品本体２の両端部には、端子電極３がそれぞれ形成されている。各端子電極３には、端子部材４が取り付けられている。
【００２２】
より詳細には、端子電極３は、アルミニウムを主成分とする材質からなり、また、端子部材４は、アルミニウムを主成分とする金属板から構成される。また、端子部材４は、端子電極３に対して、半田付けされるが、この半田付けにおいて、Ｓｎ−Ｚｎ系半田５が用いられる。
【００２３】
より具体的な実施例において、セラミック電子部品１を得るため、チタン酸バリウム系セラミック誘電体を用いて積層セラミックコンデンサが構成された電子部品本体２が用意され、この電子部品本体２の両端部に端子電極３をそれぞれ形成するため、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストが電子部品本体２の両端部に塗布され、乾燥された後、大気中において６５０℃で焼成される。
【００２４】
他方、アルミニウム板からなる端子部材４が用意される。これら端子部材４は、各々の一方側端部が端子電極３に取り付けられ、かつ他方側端部が配線基板 （図示せず。）への接続部６となるもので、接続部６は、Ｌ字状に折り曲げられた形態を有している。接続部６の外側に向く面には、通常の鉛を含む半田に対する半田付け性を良好なものとするため、端子部材４を構成する前述したアルミニウム板にニッケル板７が貼り合わされ、さらに、このニッケル板７上に錫または半田めっき膜８が形成される。
【００２５】
次いで、前述したようにアルミニウムを含む厚膜からなる端子電極３に端子部材４を取り付けるため、Ｓｎ−Ｚｎ系半田５として、Ｓｎ８０Ｚｎ１０Ａｇ１０の半田が用意され、この半田を用いながら、超音波を加えることによって、Ｓｎ−Ｚｎ系半田５による端子部材４と端子電極３との半田付けが達成される。
【００２６】
図２は、この発明の第２の実施形態によるセラミック電子部品１１の主要部を拡大して示す断面図である。
【００２７】
このセラミック電子部品１１は、積層セラミックコンデンサを構成するセラミック電子部品本体１２を備えているが、図２には、積層セラミックコンデンサのための内部電極１３および誘電体層１４の各一部が図示されている。
【００２８】
この実施形態では、電子部品本体１２の端部に形成される端子電極１５は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されたアルミニウム層１６およびその上に銀粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成された銀層１７から構成される。銀層１７は、アルミニウム層１６の酸化を防止する機能を果たし、その厚みは、アルミニウム層１６の厚みに比べて薄くされる。
【００２９】
また、端子部材１８としては、図１に示した端子部材４の場合と同様、アルミニウム板からなるものが用いられ、その配線基板への接続部には、図示しないが、ニッケル板が貼り合わされ、かつこのニッケル板上には錫または半田めっき膜が形成される。
【００３０】
また、この実施形態では、端子部材１８を端子電極１５に取り付けるため、電気溶接のような溶接が適用される。図２において、溶接部１９が図解的に示されている。図２によれば、銀層１７を介して端子部材１８と端子電極１５とが接合されているように図示されているが、銀層１７は、前述したように薄いので、多くの場合、端子部材１８とアルミニウム層１６とが実質的に接触した状態でこれらの間での接合が達成される。
【００３１】
図３は、この発明の第３の実施形態によるセラミック電子部品２１の外観を示す正面図であり、図４は、図３の部分ＩＶを拡大して示す断面図である。
【００３２】
図３および図４を参照して、セラミック電子部品２１は、たとえば積層セラミックコンデンサを構成する、２つのチップ状のセラミック電子部品本体２２を備え、各電子部品本体２２の両端部には、端子電極２３が形成されている。これら電子部品本体２２は、同じ方向に向けられながら上下に積み重ねられ、たとえば接着剤２４によって接合されている。
【００３３】
上述した２つの電子部品本体２２の各々の端子電極２３に共通に端子部材２５が取り付けられている。端子部材２５は、逆Ｕ字状に折り曲げられた金属板をもって構成される。より詳細には、図４に示すように、端子部材２５は、アルミニウムを主成分とする第１の金属板２６とＦｅ−Ｎｉ合金からなる第２の金属板２７とを貼り合わせた構造を有している。なお、アルミニウムを含む第１の金属板２６は、端子部材２５の折り曲げ状態における外側に位置するようにされる。
【００３４】
このような端子部材２５の一方側端部がたとえば半田付けにより端子電極２３に取り付けられる。この半田付けにあたり、第１の実施形態の場合と同様、Ｓｎ−Ｚｎ系半田２８が用いられる。また、図３に示すように、端子部材２５の他方側端部は、配線基板（図示せず。）への接続部２９となるもので、この接続部２９は、第１の実施形態の場合と同様、Ｌ字状に折り曲げられ、その外側に向く面には、半田付け性を良好なものとするため、端子部材２５に備えるアルミニウムを含む第１の金属板２６にニッケル板３０が貼り合わされ、かつこのニッケル板３０上に錫または半田めっき膜３１が形成されている。
【００３５】
以上、この発明を図示したいくつかの実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００３６】
たとえば、セラミック電子部品に備えるセラミック電子部品本体の数については、１つまたは２つのものを図示したが、３つ以上に変更されてもよい。
【００３７】
また、セラミック電子部品本体は、図示の実施形態では、積層セラミックコンデンサを構成するものであったが、他の機能を有するセラミック電子部品のための電子部品本体を構成するものであってもよい。
【００３８】
また、図示のセラミック電子部品本体は、その両端部に端子電極を形成するものであったが、これに加えて、あるいはこれに代えて、他の部分に端子電極を形成するものであってもよい。
【００３９】
また、端子電極は、導電性ペーストを焼き付けて形成された厚膜をもって構成されるのではなく、薄膜形成技術によって形成された薄膜をもって構成されてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、セラミック電子部品本体上に形成される端子電極がアルミニウムを主成分とする材質からなるとともに、この端子電極に取り付けられる端子部材が少なくとも端子電極側に向く面においてアルミニウムを主成分とする材質からなるので、端子部材を端子電極に取り付けるために半田付けが適用される場合、半田としてＳｎ−Ｚｎ系半田を用いることができる。
【００４１】
したがって、このようにＳｎ−Ｚｎ系半田を用いると、鉛を含まないため、環境問題を引き起こさないばかりでなく、３００℃以上の融点を与えることが可能であるので、セラミック電子部品の端子部材を配線基板に実装するための半田付け作業をたとえばリフロー法を用いて問題なく行なえるようになる。
【００４２】
また、この発明によれば、前述したように、端子電極および端子部材が電気伝導度の高いアルミニウムを含んでいるので、セラミック電子部品の等価直列抵抗を低く抑えることができる。
【００４３】
この発明において、端子部材の、少なくとも配線基板への接続部において、アルミニウムを主成分とする金属板にニッケルを主成分とする金属板が貼り合わされ、さらにニッケルを主成分とする金属板上に錫または半田めっき膜が形成されると、セラミック電子部品を配線基板に実装するための半田付けにおいて、端子部材の半田付け性を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるセラミック電子部品１の外観を示す正面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態によるセラミック電子部品１１の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態によるセラミック電子部品２１の外観を示す正面図である。
【図４】図３の部分ＩＶを拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ セラミック電子部品
２，１２，２２ セラミック電子部品本体
３，１５，２３ 端子電極
４，１８，２５ 端子部材
５，２８ Ｓｎ−Ｚｎ系半田
６，２９ 接続部
７，３０ ニッケル板
８，３１ 錫または半田めっき膜
１６ アルミニウム層
１７ 銀層
１９ 溶接部
２６ アルミニウムを主成分とする金属板
２７ Ｆｅ−Ｎｉ合金からなる金属板

Claims (9)

1. その表面に端子電極が形成された、セラミック電子部品本体と、
   一方側端部が前記端子電極に取り付けられ、かつ他方側端部が配線基板への接続部となる、端子部材と
   を備え、
   前記端子電極は、アルミニウムを主成分とする材質からなり、かつ、
   前記端子部材は、少なくとも前記端子電極側に向く面においてアルミニウムを主成分とする材質からなることを特徴とする、セラミック電子部品。
2. 前記端子電極は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されたものである、請求項１に記載のセラミック電子部品。
3. 前記端子部材は、前記端子電極に対して、Ｓｎ−Ｚｎ系半田を介して接合されている、請求項１または２に記載のセラミック電子部品。
4. 前記端子部材は、前記端子電極に対して、溶接によって接合されている、請求項１または２に記載のセラミック電子部品。
5. 前記端子電極は、アルミニウム粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成されたアルミニウム層およびその上に銀粉末を含む導電性ペーストを焼き付けて形成された銀層を備える、請求項４に記載のセラミック電子部品。
6. 前記端子部材は、アルミニウムを主成分とする金属板からなる、請求項１ないし５のいずれかに記載のセラミック電子部品。
7. 前記端子部材は、アルミニウムを主成分とする金属板と他の金属を主成分とする金属板とを貼り合わせた構造を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載のセラミック電子部品。
8. 前記端子部材の、少なくとも配線基板への前記接続部には、前記アルミニウムを主成分とする金属板にニッケルを主成分とする金属板が貼り合わされ、かつ前記ニッケルを主成分とする金属板上に錫または半田めっき膜が形成されている、請求項６または７に記載のセラミック電子部品。
9. 複数の前記セラミック電子部品本体を備え、前記複数のセラミック電子部品本体の各々の前記端子電極に前記端子部材が共通に取り付けられている、請求項１ないし８のいずれかに記載のセラミック電子部品。

Images