JP3687832B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、金属板からなる端子部材が外部電極に接合された構造を有する積層セラミックコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、積層セラミックコンデンサは、矩形状の形態をなしていて、相対向する端部には、それぞれ、外部電極が形成されている。このような積層セラミックコンデンサを適宜の配線基板上に実装しようとする場合、通常、上述の外部電極を、直接、配線基板上の所定の導電ランドに半田付けすることによって表面実装するようにされる。
【０００３】
しかしながら、上述のように、外部電極を、直接、配線基板に半田付けするような実装状態としたときには、セラミックをもって構成されるコンデンサ本体にクラックが生じたり、外部電極がコンデンサ本体から剥離されたりするといった機械的損傷が、積層セラミックコンデンサにもたらされることがある。
【０００４】
このような機械的損傷は、たとえば、半田付けのための半田の凝固による収縮に基づいて生じる応力が原因となったり、配線基板と積層セラミックコンデンサとの熱膨張係数の差によって生じる応力が原因となったり、配線基板の撓みによって生じる応力が原因となったりして、もたらされることが多い。
【０００５】
この問題を解決するため、積層セラミックコンデンサの各外部電極に金属板からなる端子部材を取付けたものも実用に供されている。このような構造の積層セラミックコンデンサによれば、上述した機械的損傷の原因となる応力の多くは、端子部材を構成する金属板の撓みを伴う変形により有利に吸収されるので、積層セラミックコンデンサにおいて機械的損傷を生じにくくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した端子部材は、その特定の面を外部電極に対向させた状態で、たとえば半田のような導電性接合材によって接合されるのが通常である。
【０００７】
しかしながら、上述のように接合された端子部材を備える積層セラミックコンデンサは、新たに、次のような問題に遭遇することがある。
【０００８】
すなわち、誘電体としてチタン酸バリウム系セラミックを用いるような積層セラミックコンデンサを特に高電圧や高周波領域で使用した場合、コンデンサ本体に備える誘電体の圧電現象により、電歪が発生しやすい。この電歪による応力は、特に大容量の積層セラミックコンデンサにおいて大きく生じる。
【０００９】
このように電歪が発生する状況において、前述したように、面と面とを対向させて端子部材が外部電極に接合されていると、コンデンサ本体の電歪による変位が端子部材によって比較的大きく拘束されるため、電歪による応力の逃げ道が大きく制限されてしまう。
【００１０】
その結果、この電歪による応力は、端子部材と外部電極との接合部分に集中的に繰り返し加わり、この接合部分に疲労破壊がもたらされることがある。また、最悪の場合には、コンデンサ本体の誘電体セラミック部分においてクラックを生じさせることもある。また、このような破壊等には至らなくても、電歪が配線基板等へ伝わって共鳴し、「鳴き」と呼ばれる現象が時折引き起こされている。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る積層セラミックコンデンサを提供しようとすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧電性を有する誘電体を含み、相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成され、かつ外部電極の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極が積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体と、外部電極に対して導電性接合材によって接合される、金属板からなる端子部材とを備える、積層セラミックコンデンサ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、端子部材が、複数の櫛歯状片を備え、外部電極に対する導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において実質的に線状に延びるようにするため、各櫛歯状片は、外部電極に向かって突出する突起を形成していて、複数の突起は、実質的に線状に分布していることを第１の特徴としている。
【００１３】
この発明は、上述の接合部分が実質的に線状に延びる方向は、内部電極の延びる方向と略平行になるように選ばれることを第２の特徴としている。
【００１４】
この発明は、また、接合部分の幅が、内部電極の積層方向に測定した、コンデンサ本体の端面の寸法の２／３以下に選ばれることを第３の特徴としている。この接合部分の幅に関して、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれる。
【００１５】
この発明は、さらに、接合部分の幅方向の中心が、コンデンサ本体の端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の１／５〜４／５の範囲内に位置するようにされることを第４の特徴としている。この接合部分の幅方向の中心に関して、より好ましくは２／８〜６／８の範囲内、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内に位置するようにされる。
【００１６】
この発明において、ある特定的な実施態様では、突起は、端子部材を構成する金属板の折り曲げ線によって与えられることができる。
【００１７】
また、この発明は、複数のコンデンサ本体を備える積層セラミックコンデンサにも適用される。この場合、複数のコンデンサ本体の各々の外部電極に端子部材が共通に取付けられる。
【００１８】
また、この発明に係る積層セラミックコンデンサは、端子部材の一部を突出させた状態でコンデンサ本体を収容するためのケースをさらに備えていてもよい。
【００１９】
上述の場合、端子部材には、コンデンサ本体をケース内で位置決めするための位置決め片が一体に形成されていることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、この発明をなすに至った第１の背景技術による積層セラミックコンデンサ１を示すもので、図１は正面図、図２は斜視図である。
【００２１】
積層セラミックコンデンサ１は、たとえば、チタン酸バリウム系セラミックのような誘電体を含み、相対向する端部にそれぞれ外部電極２が形成され、かつ外部電極２の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極３（図３参照）が積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体４を備えるとともに、外部電極２に対して導電性接合材としての半田５によって接合される、金属板からなる端子部材６を備えている。
【００２２】
このような積層セラミックコンデンサ１において、この背景技術では、端子部材６が、外部電極２に向かって突出する突起７を形成していて、外部電極２に対する半田５による接合部分８を外部電極２の一部において実質的に線状に延びるようにしていることが特徴となっている。
【００２３】
より詳細には、上述の接合部分８は、内部電極３（図３）の延びる方向と略平行に実質的に線状に延びている。また、実質的に線状に延びる接合部分８を与えるための突起７も、連続的に線状に延びるように形成され、より具体的には、端子部材６を構成する金属板の折り曲げ線によって与えられる。なお、上述の接合部分８は、たとえば、外部電極２に予め半田膜を形成しておき、これに端子部材６を当接させた状態で半田膜を溶融させ、半田の表面張力による収縮によってフィレット付きで形成される。また、接合部分８の長手方向寸法（図１において紙面に垂直な方向の寸法）は、コンデンサ本体４の端面の幅方向寸法（図１において紙面に垂直な方向の寸法）より短くなるようにされる。これは、半田５による半田付けの際に及ぼされる熱衝撃をできるだけ緩和するための対策となる。
【００２４】
図３には、対をなす内部電極３間における電歪による変位分布が図解的に示されている。また、図４には、図１に示した積層セラミックコンデンサ１の一部が拡大されて示されている。
【００２５】
図３に示すように、電歪による変位は、対をなす内部電極３間の中心線Ｃ１から離れるほど、より大きな変位量となるような分布を有している。そのため、このような内部電極３を複数層に積層したコンデンサ本体４全体しては、図４において矢印９で示すように、厚みモードの電歪による変位が最も生じやすい。
【００２６】
この背景技術によれば、端子部材６と外部電極２との接合部分８が、外部電極２の一部といった限られた領域にあり、しかも内部電極３の延びる方向と略平行に実質的に線状に延びているので、上述したような厚みモードの電歪による変位は、端子部材６によっては実質的に拘束されず、コンデンサ本体４の両主面１０にまで伝達され、このような変位エネルギーは、矢印１１で示すように、コンデンサ本体４の自由端である両主面１０から効果的に放出される。
【００２７】
したがって、このような電歪による応力は、接合部分８、コンデンサ本体４、さらには端子部材６が半田付けされる配線基板（図示せず。）のいずれにも実質的に及ぼされないようにすることができる。
【００２８】
上述のような原理に従って電歪による応力の緩和を図るためには、図４に示すように、コンデンサ本体４の厚み方向の中心線Ｃにできるだけ近接させて端子部材６の突起７を配置し、半田５による接合部分８の幅方向の中心を、この中心線Ｃのできるだけ近傍に位置させることが好ましい。これに関して、接合部分８の幅方向の中心とコンデンサ本体４の端面の内部電極３の積層方向（コンデンサ本体４の厚み方向）における一方端との間の寸法ａは、内部電極３の積層方向に測定した、コンデンサ本体４の端面の寸法（コンデンサ本体４の厚み方向寸法）ｂの１／５〜４／５の範囲内になるようにされることが好ましく、より好ましくは、２／８〜６／８の範囲内になるように、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内になるようにされる。
【００２９】
また、同様に、電歪による応力の緩和を図るためには、接合部分８の幅ｃは、できるだけ小さい方が好ましい。これに関連して、接合部分８の幅ｃは、内部電極３の積層方向に測定した、コンデンサ本体４の端面の寸法ｂの２／３以下に選ばれることが好ましく、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれる。
【００３０】
図５、図６、図７および図８は、この発明の第２、第３、第４および第５の各背景技術による積層セラミックコンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの各一部をそれぞれ示す正面図である。図５ないし図８において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図５に示した積層セラミックコンデンサ１ａでは、端子部材６ａの屈曲した部分の先端において突起７を形成している。
【００３２】
図６に示した積層セラミックコンデンサ１ｂにおいては、端子部材６ｂをＣ字状に曲成した部分において突起７を形成している。
【００３３】
図７に示した積層セラミックコンデンサ１ｃにおいては、端子部材６ｃの曲成された端部において突起７を形成している。
【００３４】
図８に示した積層セラミックコンデンサ１ｄにおいては、端子部材６ｄの突起７は、図１に示した突起７のように鋭利ではなく、所定の幅を有している。
【００３５】
図９、図１０および図１１は、この発明の第６、第７および第８の各背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｅ、１ｆおよび１ｇをそれぞれ示すもので、図９および図１０は正面図であり、図１１は斜視図である。図９ないし図１１において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
図９に示した積層セラミックコンデンサ１ｅは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を積み重ねて一体化したスタック部品の形態を有している。２つのコンデンサ本体４の各々の外部電極２には、端子部材６ｅが共通に取付けられていて、これら端子部材６ｅによって、２つのコンデンサ本体４は電気的に並列に接続されている。端子部材６ｅは、各外部電極２に対応して、突起７を形成している。
【００３７】
２つのコンデンサ本体４の間には、各々において生じる電歪現象が互いに干渉することを防止するため、ギャップ１２が設けられる。なお、ギャップ１２に代えて、ショアＡ硬度９０以下の電歪現象を吸収できるような接着剤によって、２つのコンデンサ本体４を互いに接合してもよい。
【００３８】
図１０に示した積層セラミックコンデンサ１ｆは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を備えていて、これらコンデンサ本体４は、直列に平面的に配列されている。これら２つのコンデンサ本体４のそれぞれの互いに接続される外部電極２は、半田または導電性接着剤のような導電性接合材によって互いに接合される。なお、これら導電性接合材によって互いに接合される外部電極２間に、必要に応じて、図示しないが、好ましくは何らかの突起を有する適当な端子部材を挿入するようにしてもよい。
【００３９】
このようにして電気的に直列に接続された２つのコンデンサ本体４の両端に位置する外部電極２には、端子部材６ｆがそれぞれ取付けられる。端子部材６ｆは、図１に示した端子部材６と実質的に同様の形状を有している。
【００４０】
図１１に示した積層セラミックコンデンサ１ｇは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を備え、これらコンデンサ本体４は、平面的に並列に配列されている。これら２つのコンデンサ本体４は、たとえば両面粘着テープまたは接着剤によって互いに接合される。
【００４１】
端子部材６ｇは、２つのコンデンサ本体４の各々の外部電極２を共通に接続する長さを有している。
【００４２】
図１４は、この発明の第９の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｉを示す正面図である。図１４において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４３】
図１４に示した積層セラミックコンデンサ１ｉは、図１５に単独で示すような端子部材６ｉを備えている。図１５は、端子部材６ｉの、外部電極２側に向く面を示している。端子部材６ｉは、実質的に線状に分布する複数の突起７を備えている。これら突起７は、たとえば、端子部材６ｉを成形するとき、プレスによって深絞りすることによって形成することができる。
【００４４】
この背景技術のように、実質的に線状に分布する複数の突起７を備えている場合にも、外部電極２に対する半田５による接合部分８を外部電極２の一部において実質的に線状に延びるようにすることができる。
【００４５】
図１２は、この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ１ｈを示す正面図であり、一部を断面で示している。図１２において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図１２に示した積層セラミックコンデンサ１ｈは、端子部材６ｈの一部を突出させた状態でコンデンサ本体４を収容するためのケース１３を備えることを特徴としている。図１３には、積層セラミックコンデンサ１ｈにおけるケース１３内に収容されている要素が斜視図で示されている。
【００４７】
端子部材６ｈは、複数、たとえば３つの櫛歯状片１４を備え、各櫛歯状片１４に突起７が形成されている。したがって、この実施形態では、各端子部材６ｈは、実質的に線状に分布する複数の突起７を形成していることになる。
【００４８】
また、端子部材６ｈは、その両側において位置決め片１５を一体に形成している。位置決め片１５は、図１２によく示されているように、コンデンサ本体４をケース１３内で位置決めするためのものである。
【００４９】
この実施形態によれば、ケース１３によってコンデンサ本体４を覆うことになるので、実装時の衝撃がコンデンサ本体４に伝わることを低減でき、また、外部からの衝突物によってコンデンサ本体４が破損されることを防止でき、さらに、端子部材６ｈに加わる不所望な応力を接合部分８にまで伝播させないようにすることができる。
【００５０】
また、この実施形態において、図示しないが、ケース１３内の空間を適当な樹脂で充填（ポッティング）するようにしてもよい。このようにすれば、ケース１３内が湿気やガス等から遮断され、さらなる信頼性の向上を期待することができる。また、高周波電流をこの積層セラミックコンデンサ１ｈに印加するとき、コンデンサ本体４のインピーダンスにより発熱を生じるが、ポッティング樹脂として高熱伝導性のものを用いれば、ケース１３内に空間を残す場合に比べて、放熱効率を向上させることができる。
【００５１】
以上、この発明を図示したいくつかの背景技術および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。
【００５２】
たとえば、上述した各背景技術および実施形態では、端子部材６等を外部電極２に接合するための導電性接合材として、半田５を用いたが、これに代えて、導電性接着剤を用いてもよい。また、半田５を用いる場合、鉛フリー半田のような、比較的硬度が高いものを用いれば、この発明の効果がより顕著に得られる。
【００５３】
また、上述した各背景技術および実施形態では、接合部分８は、１つの直線に沿って線状に延びるように形成されたが、２つ以上の直線に沿って、あるいは曲線に沿って延びるように形成されてもよい。
【００５４】
また、接合部分８は、上述の各背景技術および実施形態では、半田５によって与えられたが、このような半田は、接合部分８を実質的に構成しない態様で、端子部材６等または外部電極２の他の領域に付与されていてもよい。たとえば、半田は、外部電極２の全面または端子部材６の全面にコートされていてもよい。
【００５５】
また、上述した各背景技術および実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせた実施形態も可能である。たとえば、図１２に示したケース１３を備える構成は、図１、図５ないし図１１および図１４にそれぞれ示した背景技術にも採用することができる。また、図９ないし図１１に示した複数のコンデンサ本体４を備える各背景技術において、端子部材の形状として、図５ないし図８、図１２および図１４に示したものを採用することもできる。また、図１２に示した端子部材６ｈは、ケース１３を備えない積層セラミックコンデンサにも適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、圧電性を有する誘電体を含むコンデンサ本体の外部電極に対して導電性接合材によって接合される端子部材には、複数の櫛歯状片が設けられ、各櫛歯状片には、外部電極に向かって突出する突起が実質的に線状に分布するように形成されていて、それによって、外部電極に対する導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において実質的に線状に延びるようにしているので、コンデンサ本体の電歪現象をほとんど拘束することがなく、電歪によって生じる応力を緩和することができる。したがって、このような応力によってもたらされる接合部分の破損およびコンデンサ本体のクラック等を有利に防止することができ、また、「鳴き」も大幅に低減することができる。
【００５７】
複数の内部電極を積層状に形成しているコンデンサ本体においては、厚みモードの電歪、すなわち内部電極と直交する方向の電歪が最も発生しやすい。この発明によれば、接合部分の上述した実質的に線状に延びる方向が、内部電極の延びる方向と略平行にされるので、電歪による振動は接合部分ないしは端子部材によってほとんど受け止めることをせず、コンデンサ本体の自由端において効果的に放出されるようになる。したがって、電歪による応力の緩和という作用をより効果的に発揮させることができる。
【００５８】
また、この発明によれば、接合部分の幅が、内部電極の積層方向に測定した、コンデンサ本体の端面の寸法の２／３以下、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれるので、上述したような電歪による応力の緩和という効果をより確実に達成することができる。
【００５９】
また、この発明によれば、接合部分の幅方向の中心が、コンデンサ本体の端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の１／５〜４／５、より好ましくは２／８〜６／８、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内に位置するようにされるので、上述した場合と同様、電歪による応力の緩和という効果をより確実に達成することができる。
【００６０】
また、この発明において、複数のコンデンサ本体を備え、これらコンデンサ本体の各々の外部電極に端子部材が共通に取付けられている構造を採用すれば、端子部材を、たとえば複数のコンデンサ本体を並列接続するための導電部材としても機能させることができるとともに、たとえばスタック部品を容易に得ることができる。
【００６１】
また、この発明において、コンデンサ本体がケースに収容される構造が採用されると、実装時の衝撃がコンデンサ本体に伝わりにくくなり、また、外部からの衝突物によるコンデンサ本体の破損の防止が可能になり、さらには、端子部材に加わる不所望な応力を接合部分にまで伝播させないようにすることができる。
【００６２】
また、上述したようにケースを備える場合、端子部材に、コンデンサ本体をケース内で位置決めするための位置決め片を一体に形成すれば、特別な位置決め用の部品を追加することなく、コンデンサ本体をケース内で位置決めすることが容易となり、積層セラミックコンデンサの組立作業が容易になるとともに、実装状態における積層セラミックコンデンサの破損も有利に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をなすに至った第１の背景技術による積層セラミックコンデンサ１を示す正面図である。
【図２】図１に示した積層セラミックコンデンサ１の斜視図である。
【図３】図１に示したコンデンサ本体４内の対をなす内部電極３間における電歪による変位分布を図解的に示す拡大断面図である。
【図４】図１に示した積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す正面図であり、電歪モードおよび電歪によるエネルギーの放出状態を図解的に示す。
【図５】この発明の第２の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ａの一部を示す正面図である。
【図６】この発明の第３の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｂの一部を示す正面図である。
【図７】この発明の第４の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｃの一部を示す正面図である。
【図８】この発明の第５の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｄの一部を示す正面図である。
【図９】この発明の第６の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｅを示す正面図である。
【図１０】この発明の第７の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｆを示す正面図である。
【図１１】この発明の第８の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｇを示す斜視図である。
【図１２】この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ１ｈを示す正面図であり、その一部を断面で示している。
【図１３】図１２に示した積層セラミックコンデンサ１ｈに備えるコンデンサ本体４および端子部材６ｈを示す斜視図である。
【図１４】この発明の第９の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｉを示す正面図である。
【図１５】図１４に示した積層セラミックコンデンサ１ｉに備える端子部材６ｉの、外部電極２側に向く面を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ 積層セラミックコンデンサ
２ 外部電極
３ 内部電極
４ コンデンサ本体
５ 半田
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ 端子部材
７ 突起
８ 接合部分
１３ ケース
１４ 櫛歯状片
１５ 位置決め片
Ｃ 接合部分の幅方向の中心線
ａ 端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法
ｂ 内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法
ｃ 接合部分の幅
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、金属板からなる端子部材が外部電極に接合された構造を有する積層セラミックコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、積層セラミックコンデンサは、矩形状の形態をなしていて、相対向する端部には、それぞれ、外部電極が形成されている。このような積層セラミックコンデンサを適宜の配線基板上に実装しようとする場合、通常、上述の外部電極を、直接、配線基板上の所定の導電ランドに半田付けすることによって表面実装するようにされる。
【０００３】
しかしながら、上述のように、外部電極を、直接、配線基板に半田付けするような実装状態としたときには、セラミックをもって構成されるコンデンサ本体にクラックが生じたり、外部電極がコンデンサ本体から剥離されたりするといった機械的損傷が、積層セラミックコンデンサにもたらされることがある。
【０００４】
このような機械的損傷は、たとえば、半田付けのための半田の凝固による収縮に基づいて生じる応力が原因となったり、配線基板と積層セラミックコンデンサとの熱膨張係数の差によって生じる応力が原因となったり、配線基板の撓みによって生じる応力が原因となったりして、もたらされることが多い。
【０００５】
この問題を解決するため、積層セラミックコンデンサの各外部電極に金属板からなる端子部材を取付けたものも実用に供されている。このような構造の積層セラミックコンデンサによれば、上述した機械的損傷の原因となる応力の多くは、端子部材を構成する金属板の撓みを伴う変形により有利に吸収されるので、積層セラミックコンデンサにおいて機械的損傷を生じにくくすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した端子部材は、その特定の面を外部電極に対向させた状態で、たとえば半田のような導電性接合材によって接合されるのが通常である。
【０００７】
しかしながら、上述のように接合された端子部材を備える積層セラミックコンデンサは、新たに、次のような問題に遭遇することがある。
【０００８】
すなわち、誘電体としてチタン酸バリウム系セラミックを用いるような積層セラミックコンデンサを特に高電圧や高周波領域で使用した場合、コンデンサ本体に備える誘電体の圧電現象により、電歪が発生しやすい。この電歪による応力は、特に大容量の積層セラミックコンデンサにおいて大きく生じる。
【０００９】
このように電歪が発生する状況において、前述したように、面と面とを対向させて端子部材が外部電極に接合されていると、コンデンサ本体の電歪による変位が端子部材によって比較的大きく拘束されるため、電歪による応力の逃げ道が大きく制限されてしまう。
【００１０】
その結果、この電歪による応力は、端子部材と外部電極との接合部分に集中的に繰り返し加わり、この接合部分に疲労破壊がもたらされることがある。また、最悪の場合には、コンデンサ本体の誘電体セラミック部分においてクラックを生じさせることもある。また、このような破壊等には至らなくても、電歪が配線基板等へ伝わって共鳴し、「鳴き」と呼ばれる現象が時折引き起こされている。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る積層セラミックコンデンサを提供しようとすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、圧電性を有する誘電体を含み、相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成され、かつ外部電極の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極が積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体と、外部電極に対して導電性接合材によって接合される、金属板からなる端子部材とを備える、積層セラミックコンデンサ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、端子部材が、複数の櫛歯状片を備え、外部電極に対する導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において実質的に線状に延びるようにするため、各櫛歯状片は、外部電極に向かって突出する突起を形成していて、複数の突起は、実質的に線状に分布していることを第１の特徴としている。
【００１３】
この発明は、上述の接合部分が実質的に線状に延びる方向は、内部電極の延びる方向と略平行になるように選ばれることを第２の特徴としている。
【００１４】
この発明は、また、接合部分の幅が、内部電極の積層方向に測定した、コンデンサ本体の端面の寸法の２／３以下に選ばれることを第３の特徴としている。この接合部分の幅に関して、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれる。
【００１５】
この発明は、さらに、接合部分の幅方向の中心が、コンデンサ本体の端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の１／５〜４／５の範囲内に位置するようにされることを第４の特徴としている。この接合部分の幅方向の中心に関して、より好ましくは２／８〜６／８の範囲内、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内に位置するようにされる。
【００１６】
この発明において、ある特定的な実施態様では、突起は、端子部材を構成する金属板の折り曲げ線によって与えられることができる。
【００１７】
また、この発明は、複数のコンデンサ本体を備える積層セラミックコンデンサにも適用される。この場合、複数のコンデンサ本体の各々の外部電極に端子部材が共通に取付けられる。
【００１８】
また、この発明に係る積層セラミックコンデンサは、端子部材の一部を突出させた状態でコンデンサ本体を収容するためのケースをさらに備えていてもよい。
【００１９】
上述の場合、端子部材には、コンデンサ本体をケース内で位置決めするための位置決め片が一体に形成されていることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、この発明をなすに至った第１の背景技術による積層セラミックコンデンサ１を示すもので、図１は正面図、図２は斜視図である。
【００２１】
積層セラミックコンデンサ１は、たとえば、チタン酸バリウム系セラミックのような誘電体を含み、相対向する端部にそれぞれ外部電極２が形成され、かつ外部電極２の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極３（図３参照）が積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体４を備えるとともに、外部電極２に対して導電性接合材としての半田５によって接合される、金属板からなる端子部材６を備えている。
【００２２】
このような積層セラミックコンデンサ１において、この背景技術では、端子部材６が、外部電極２に向かって突出する突起７を形成していて、外部電極２に対する半田５による接合部分８を外部電極２の一部において実質的に線状に延びるようにしていることが特徴となっている。
【００２３】
より詳細には、上述の接合部分８は、内部電極３（図３）の延びる方向と略平行に実質的に線状に延びている。また、実質的に線状に延びる接合部分８を与えるための突起７も、連続的に線状に延びるように形成され、より具体的には、端子部材６を構成する金属板の折り曲げ線によって与えられる。なお、上述の接合部分８は、たとえば、外部電極２に予め半田膜を形成しておき、これに端子部材６を当接させた状態で半田膜を溶融させ、半田の表面張力による収縮によってフィレット付きで形成される。また、接合部分８の長手方向寸法（図１において紙面に垂直な方向の寸法）は、コンデンサ本体４の端面の幅方向寸法（図１において紙面に垂直な方向の寸法）より短くなるようにされる。これは、半田５による半田付けの際に及ぼされる熱衝撃をできるだけ緩和するための対策となる。
【００２４】
図３には、対をなす内部電極３間における電歪による変位分布が図解的に示されている。また、図４には、図１に示した積層セラミックコンデンサ１の一部が拡大されて示されている。
【００２５】
図３に示すように、電歪による変位は、対をなす内部電極３間の中心線Ｃ１から離れるほど、より大きな変位量となるような分布を有している。そのため、このような内部電極３を複数層に積層したコンデンサ本体４全体しては、図４において矢印９で示すように、厚みモードの電歪による変位が最も生じやすい。
【００２６】
この背景技術によれば、端子部材６と外部電極２との接合部分８が、外部電極２の一部といった限られた領域にあり、しかも内部電極３の延びる方向と略平行に実質的に線状に延びているので、上述したような厚みモードの電歪による変位は、端子部材６によっては実質的に拘束されず、コンデンサ本体４の両主面１０にまで伝達され、このような変位エネルギーは、矢印１１で示すように、コンデンサ本体４の自由端である両主面１０から効果的に放出される。
【００２７】
したがって、このような電歪による応力は、接合部分８、コンデンサ本体４、さらには端子部材６が半田付けされる配線基板（図示せず。）のいずれにも実質的に及ぼされないようにすることができる。
【００２８】
上述のような原理に従って電歪による応力の緩和を図るためには、図４に示すように、コンデンサ本体４の厚み方向の中心線Ｃにできるだけ近接させて端子部材６の突起７を配置し、半田５による接合部分８の幅方向の中心を、この中心線Ｃのできるだけ近傍に位置させることが好ましい。これに関して、接合部分８の幅方向の中心とコンデンサ本体４の端面の内部電極３の積層方向（コンデンサ本体４の厚み方向）における一方端との間の寸法ａは、内部電極３の積層方向に測定した、コンデンサ本体４の端面の寸法（コンデンサ本体４の厚み方向寸法）ｂの１／５〜４／５の範囲内になるようにされることが好ましく、より好ましくは、２／８〜６／８の範囲内になるように、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内になるようにされる。
【００２９】
また、同様に、電歪による応力の緩和を図るためには、接合部分８の幅ｃは、できるだけ小さい方が好ましい。これに関連して、接合部分８の幅ｃは、内部電極３の積層方向に測定した、コンデンサ本体４の端面の寸法ｂの２／３以下に選ばれることが好ましく、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれる。
【００３０】
図５、図６、図７および図８は、この発明の第２、第３、第４および第５の各背景技術による積層セラミックコンデンサ１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄの各一部をそれぞれ示す正面図である。図５ないし図８において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３１】
図５に示した積層セラミックコンデンサ１ａでは、端子部材６ａの屈曲した部分の先端において突起７を形成している。
【００３２】
図６に示した積層セラミックコンデンサ１ｂにおいては、端子部材６ｂをＣ字状に曲成した部分において突起７を形成している。
【００３３】
図７に示した積層セラミックコンデンサ１ｃにおいては、端子部材６ｃの曲成された端部において突起７を形成している。
【００３４】
図８に示した積層セラミックコンデンサ１ｄにおいては、端子部材６ｄの突起７は、図１に示した突起７のように鋭利ではなく、所定の幅を有している。
【００３５】
図９、図１０および図１１は、この発明の第６、第７および第８の各背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｅ、１ｆおよび１ｇをそれぞれ示すもので、図９および図１０は正面図であり、図１１は斜視図である。図９ないし図１１において、図１に示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３６】
図９に示した積層セラミックコンデンサ１ｅは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を積み重ねて一体化したスタック部品の形態を有している。２つのコンデンサ本体４の各々の外部電極２には、端子部材６ｅが共通に取付けられていて、これら端子部材６ｅによって、２つのコンデンサ本体４は電気的に並列に接続されている。端子部材６ｅは、各外部電極２に対応して、突起７を形成している。
【００３７】
２つのコンデンサ本体４の間には、各々において生じる電歪現象が互いに干渉することを防止するため、ギャップ１２が設けられる。なお、ギャップ１２に代えて、ショアＡ硬度９０以下の電歪現象を吸収できるような接着剤によって、２つのコンデンサ本体４を互いに接合してもよい。
【００３８】
図１０に示した積層セラミックコンデンサ１ｆは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を備えていて、これらコンデンサ本体４は、直列に平面的に配列されている。これら２つのコンデンサ本体４のそれぞれの互いに接続される外部電極２は、半田または導電性接着剤のような導電性接合材によって互いに接合される。なお、これら導電性接合材によって互いに接合される外部電極２間に、必要に応じて、図示しないが、好ましくは何らかの突起を有する適当な端子部材を挿入するようにしてもよい。
【００３９】
このようにして電気的に直列に接続された２つのコンデンサ本体４の両端に位置する外部電極２には、端子部材６ｆがそれぞれ取付けられる。端子部材６ｆは、図１に示した端子部材６と実質的に同様の形状を有している。
【００４０】
図１１に示した積層セラミックコンデンサ１ｇは、複数、たとえば２つのコンデンサ本体４を備え、これらコンデンサ本体４は、平面的に並列に配列されている。これら２つのコンデンサ本体４は、たとえば両面粘着テープまたは接着剤によって互いに接合される。
【００４１】
端子部材６ｇは、２つのコンデンサ本体４の各々の外部電極２を共通に接続する長さを有している。
【００４２】
図１４は、この発明の第９の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｉを示す正面図である。図１４において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４３】
図１４に示した積層セラミックコンデンサ１ｉは、図１５に単独で示すような端子部材６ｉを備えている。図１５は、端子部材６ｉの、外部電極２側に向く面を示している。端子部材６ｉは、実質的に線状に分布する複数の突起７を備えている。これら突起７は、たとえば、端子部材６ｉを成形するとき、プレスによって深絞りすることによって形成することができる。
【００４４】
この背景技術のように、実質的に線状に分布する複数の突起７を備えている場合にも、外部電極２に対する半田５による接合部分８を外部電極２の一部において実質的に線状に延びるようにすることができる。
【００４５】
図１２は、この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ１ｈを示す正面図であり、一部を断面で示している。図１２において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４６】
図１２に示した積層セラミックコンデンサ１ｈは、端子部材６ｈの一部を突出させた状態でコンデンサ本体４を収容するためのケース１３を備えることを特徴としている。図１３には、積層セラミックコンデンサ１ｈにおけるケース１３内に収容されている要素が斜視図で示されている。
【００４７】
端子部材６ｈは、複数、たとえば３つの櫛歯状片１４を備え、各櫛歯状片１４に突起７が形成されている。したがって、この実施形態では、各端子部材６ｈは、実質的に線状に分布する複数の突起７を形成していることになる。
【００４８】
また、端子部材６ｈは、その両側において位置決め片１５を一体に形成している。位置決め片１５は、図１２によく示されているように、コンデンサ本体４をケース１３内で位置決めするためのものである。
【００４９】
この実施形態によれば、ケース１３によってコンデンサ本体４を覆うことになるので、実装時の衝撃がコンデンサ本体４に伝わることを低減でき、また、外部からの衝突物によってコンデンサ本体４が破損されることを防止でき、さらに、端子部材６ｈに加わる不所望な応力を接合部分８にまで伝播させないようにすることができる。
【００５０】
また、この実施形態において、図示しないが、ケース１３内の空間を適当な樹脂で充填（ポッティング）するようにしてもよい。このようにすれば、ケース１３内が湿気やガス等から遮断され、さらなる信頼性の向上を期待することができる。また、高周波電流をこの積層セラミックコンデンサ１ｈに印加するとき、コンデンサ本体４のインピーダンスにより発熱を生じるが、ポッティング樹脂として高熱伝導性のものを用いれば、ケース１３内に空間を残す場合に比べて、放熱効率を向上させることができる。
【００５１】
以上、この発明を図示したいくつかの背景技術および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。
【００５２】
たとえば、上述した各背景技術および実施形態では、端子部材６等を外部電極２に接合するための導電性接合材として、半田５を用いたが、これに代えて、導電性接着剤を用いてもよい。また、半田５を用いる場合、鉛フリー半田のような、比較的硬度が高いものを用いれば、この発明の効果がより顕著に得られる。
【００５３】
また、上述した各背景技術および実施形態では、接合部分８は、１つの直線に沿って線状に延びるように形成されたが、２つ以上の直線に沿って、あるいは曲線に沿って延びるように形成されてもよい。
【００５４】
また、接合部分８は、上述の各背景技術および実施形態では、半田５によって与えられたが、このような半田は、接合部分８を実質的に構成しない態様で、端子部材６等または外部電極２の他の領域に付与されていてもよい。たとえば、半田は、外部電極２の全面または端子部材６の全面にコートされていてもよい。
【００５５】
また、上述した各背景技術および実施形態のそれぞれの特徴を組み合わせた実施形態も可能である。たとえば、図１２に示したケース１３を備える構成は、図１、図５ないし図１１および図１４にそれぞれ示した背景技術にも採用することができる。また、図９ないし図１１に示した複数のコンデンサ本体４を備える各背景技術において、端子部材の形状として、図５ないし図８、図１２および図１４に示したものを採用することもできる。また、図１２に示した端子部材６ｈは、ケース１３を備えない積層セラミックコンデンサにも適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、圧電性を有する誘電体を含むコンデンサ本体の外部電極に対して導電性接合材によって接合される端子部材には、複数の櫛歯状片が設けられ、各櫛歯状片には、外部電極に向かって突出する突起が実質的に線状に分布するように形成されていて、それによって、外部電極に対する導電性接合材による接合部分を外部電極の一部において実質的に線状に延びるようにしているので、コンデンサ本体の電歪現象をほとんど拘束することがなく、電歪によって生じる応力を緩和することができる。したがって、このような応力によってもたらされる接合部分の破損およびコンデンサ本体のクラック等を有利に防止することができ、また、「鳴き」も大幅に低減することができる。
【００５７】
複数の内部電極を積層状に形成しているコンデンサ本体においては、厚みモードの電歪、すなわち内部電極と直交する方向の電歪が最も発生しやすい。この発明によれば、接合部分の上述した実質的に線状に延びる方向が、内部電極の延びる方向と略平行にされるので、電歪による振動は接合部分ないしは端子部材によってほとんど受け止めることをせず、コンデンサ本体の自由端において効果的に放出されるようになる。したがって、電歪による応力の緩和という作用をより効果的に発揮させることができる。
【００５８】
また、この発明によれば、接合部分の幅が、内部電極の積層方向に測定した、コンデンサ本体の端面の寸法の２／３以下、より好ましくは４／９以下、さらに好ましくは１／３以下に選ばれるので、上述したような電歪による応力の緩和という効果をより確実に達成することができる。
【００５９】
また、この発明によれば、接合部分の幅方向の中心が、コンデンサ本体の端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法の１／５〜４／５、より好ましくは２／８〜６／８、さらに好ましくは３／８〜５／８の範囲内に位置するようにされるので、上述した場合と同様、電歪による応力の緩和という効果をより確実に達成することができる。
【００６０】
また、この発明において、複数のコンデンサ本体を備え、これらコンデンサ本体の各々の外部電極に端子部材が共通に取付けられている構造を採用すれば、端子部材を、たとえば複数のコンデンサ本体を並列接続するための導電部材としても機能させることができるとともに、たとえばスタック部品を容易に得ることができる。
【００６１】
また、この発明において、コンデンサ本体がケースに収容される構造が採用されると、実装時の衝撃がコンデンサ本体に伝わりにくくなり、また、外部からの衝突物によるコンデンサ本体の破損の防止が可能になり、さらには、端子部材に加わる不所望な応力を接合部分にまで伝播させないようにすることができる。
【００６２】
また、上述したようにケースを備える場合、端子部材に、コンデンサ本体をケース内で位置決めするための位置決め片を一体に形成すれば、特別な位置決め用の部品を追加することなく、コンデンサ本体をケース内で位置決めすることが容易となり、積層セラミックコンデンサの組立作業が容易になるとともに、実装状態における積層セラミックコンデンサの破損も有利に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明をなすに至った第１の背景技術による積層セラミックコンデンサ１を示す正面図である。
【図２】図１に示した積層セラミックコンデンサ１の斜視図である。
【図３】図１に示したコンデンサ本体４内の対をなす内部電極３間における電歪による変位分布を図解的に示す拡大断面図である。
【図４】図１に示した積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す正面図であり、電歪モードおよび電歪によるエネルギーの放出状態を図解的に示す。
【図５】この発明の第２の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ａの一部を示す正面図である。
【図６】この発明の第３の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｂの一部を示す正面図である。
【図７】この発明の第４の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｃの一部を示す正面図である。
【図８】この発明の第５の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｄの一部を示す正面図である。
【図９】この発明の第６の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｅを示す正面図である。
【図１０】この発明の第７の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｆを示す正面図である。
【図１１】この発明の第８の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｇを示す斜視図である。
【図１２】この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ１ｈを示す正面図であり、その一部を断面で示している。
【図１３】図１２に示した積層セラミックコンデンサ１ｈに備えるコンデンサ本体４および端子部材６ｈを示す斜視図である。
【図１４】この発明の第９の背景技術による積層セラミックコンデンサ１ｉを示す正面図である。
【図１５】図１４に示した積層セラミックコンデンサ１ｉに備える端子部材６ｉの、外部電極２側に向く面を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ 積層セラミックコンデンサ
２ 外部電極
３ 内部電極
４ コンデンサ本体
５ 半田
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ，６ｉ 端子部材
７ 突起
８ 接合部分
１３ ケース
１４ 櫛歯状片
１５ 位置決め片
Ｃ 接合部分の幅方向の中心線
ａ 端面の内部電極の積層方向における一方端から、内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法
ｂ 内部電極の積層方向に測定した、端面の寸法
ｃ 接合部分の幅
Claims (9)
- 圧電性を有する誘電体を含み、相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成され、かつ前記外部電極の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極が積層状に形成されている、チップ状のコンデンサ本体と、
前記外部電極に対して導電性接合材によって接合される、金属板からなる端子部材と
を備え、
前記端子部材は、複数の櫛歯状片を備え、前記外部電極に対する前記導電性接合材による接合部分を前記外部電極の一部において実質的に線状に延びるようにするため、各前記櫛歯状片は、前記外部電極に向かって突出する突起を形成し、複数の前記突起は、実質的に線状に分布し、
前記接合部分は、前記内部電極の延びる方向と略平行に実質的に線状に延び、前記接合部分の幅は、前記内部電極の積層方向に測定した、前記コンデンサ本体の端面の寸法の２／３以下に選ばれ、前記接合部分の幅方向の中心は、前記端面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の１／５〜４／５の範囲内に位置するようにされる、
積層セラミックコンデンサ。 - 前記接合部分の幅は、前記内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の４／９以下に選ばれる、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記接合部分の幅は、前記内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の１／３以下に選ばれる、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記接合部分の幅方向の中心は、前記端面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の２／８〜６／８の範囲内に位置するようにされる、請求項１ないし３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記接合部分の幅方向の中心は、前記端面の前記内部電極の積層方向における一方端から、前記内部電極の積層方向に測定した、前記端面の寸法の３／８〜５／８の範囲内に位置するようにされる、請求項１ないし３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記突起は、前記端子部材を構成する金属板の折り曲げ線によって与えられる、請求項１ないし５のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 複数の前記コンデンサ本体を備え、前記複数のコンデンサ本体の各々の前記外部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６のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記端子部材の一部を突出させた状態で前記コンデンサ本体を収容するためのケースをさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記端子部材は、前記コンデンサ本体を前記ケース内で位置決めするための位置決め片を一体に形成している、請求項８に記載の積層セラミックコンデンサ。
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