JP4433010B2 - 貫通コンデンサ及び貫通コンデンサの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、貫通コンデンサ及び貫通コンデンサの製造方法に関する。
一般に、貫通コンデンサは、コンデンサ素体内に交互に配置された信号用内部電極層及び接地用内部電極層を備えている。信号用内部電極層及び接地用内部電極層は、コンデンサ素体内を貫通するように存在し、コンデンサ素体の端面において互いに対向するように配置された端子電極及び接地電極を連結している。このような貫通コンデンサとして、例えば特許文献１に記載の積層型貫通コンデンサがある。この従来の貫通コンデンサは、信号用内部電極層間に少なくとも３層以上の接地用内部電極層を介在させた構成となっている。
特開平９−５５３３５号公報
特開平９−３１２２３７号公報
ところで、貫通コンデンサでは、信号用内部電極層における貫通方向と交差する方向の端部と、コンデンサ素体の最表面との間のギャップ量が適正に維持されていることが重要となる。このギャップ量が不十分となっている場合、例えば湿式めっき法などによってコンデンサ素体の端面に端子電極等を形成する際にめっき液が信号用内部電極層に浸入し、素子の信頼性が低下するおそれがある。また、コンデンサ素体の積層方向から見て、信号用内部電極層同士が互いに対向する対向部分の面積が変動し、所望の静電容量が得られないおそれもある。
ここで、特許文献２に記載の積層電子部品では、内部電極の引出部分に凸状の検出パターンを設け、切断後のコンデンサ素体に露出する検出パターンの形状からギャップ量の異常の有無を判断している。しかしながら、かかる手法では、コンデンサの外観観察によってギャップ量の異常の有無を判断するため、素子が小型化すればする程、正常なパターンと異常なパターンとの判別が困難になるという問題がある。
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、コンデンサ素体の外表面と信号用内部電極層との間のギャップ異常の有無を容易に判断することが可能な貫通コンデンサ、及びこのような貫通コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題の解決のため、本発明に係る貫通コンデンサは、誘電体層を積層してなるコンデンサ素体と、コンデンサ素体内において交互に配置された信号用内部電極層及び接地用内部電極層と、コンデンサ素体において互いに対向する第１端面にそれぞれ配置され、信号用内部電極層によって互いに電気的に接続された端子電極と、コンデンサ素体において第１端面とは異なる方向で互いに対向する第２端面にそれぞれ配置され、接地用内部電極層によって互いに電気的に接続された接地電極と、を備えた貫通コンデンサであって、信号用内部電極層は、誘電体層の積層方向から見て、接地用内部電極層と互いに対向する対向部分と、当該対向部分から端子電極に向かって引き出される引出部分とを有し、対向部分には、接地電極に向かって突出する凸部が設けられていることを特徴としている。
この貫通コンデンサでは、信号用内部電極層において、誘電体層の積層方向から見て、接地用内部電極層と互いに対向する対向部分に、接地電極に向かって突出する凸部が設けられている。そのため、接地電極が配置された第２端面から信号用内部電極層までのギャップ量に異常がある場合、凸部と接地電極とが接触し、接地電極と端子電極とがショートすることとなる。したがって、この貫通コンデンサでは、ショート不良の有無に基づいて、上記ギャップ量の異常を容易に検出することができる。
また、接地用内部電極層は、誘電体層の積層方向から見て、接地用内部電極層と互いに対向する対向部分と、当該対向部分から接地電極に向かって引き出される引出部分とを有し、凸部の幅は、接地用内部電極層の引出部分の幅以下となっていることが好ましい。凸部の幅を極力小さくすることで、第２端面への凸部の不必要な露出を防止できる。
また、本発明に係る貫通コンデンサの製造方法は、上記貫通コンデンサの製造方法であって、誘電体層の前駆体であるグリーンシート上に、凸部の向きを揃えた状態で、信号用内部電極層及び接地用内部電極層に相当する電極パターンを配列する工程と、電極パターンが配列されたグリーンシートを所定の順序で積層し、グリーン積層体を形成する工程と、電極パターンがチップごとに分離されるように、グリーン積層体を切断する工程と、チップごとに、信号用内部電極層から第２端面までのギャップ量の異常の有無を判断する工程と、を備えたことを特徴としている。
この貫通コンデンサの製造方法では、グリーン積層体を切断した際に、
接地電極が配置された第２端面から信号用内部電極層までのギャップ量に異常がある場合、凸部と接地電極とが接触し、接地電極と端子電極とがショートする。したがって、この貫通コンデンサでは、ショート不良の有無に基づいて、上記ギャップ量の異常を容易に検出することができる。
接地電極が配置された第２端面から信号用内部電極層までのギャップ量に異常がある場合、凸部と接地電極とが接触し、接地電極と端子電極とがショートする。したがって、この貫通コンデンサでは、ショート不良の有無に基づいて、上記ギャップ量の異常を容易に検出することができる。
また、コンデンサ素体に端子電極及び接地電極をそれぞれ形成した後、端子電極と接地電極とに通電プローブをそれぞれ接触させ、端子電極と接地電極との間にショートが発生するか否かに基づいて、ギャップ量の異常の有無を判断することが好ましい。外観検査を行う場合とは異なり、貫通コンデンサが小型化した場合であっても、貫通コンデンサのスクリーニングを容易に実行できる。
本発明に係る貫通コンデンサ及び貫通コンデンサの製造方法によれば、コンデンサ素体の外表面と信号用内部電極層との間のギャップ異常の有無を容易に判断できる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る貫通コンデンサ及び貫通コンデンサの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る貫通コンデンサの斜視図である。また、図２は、図１に示した貫通コンデンサの層構造を示す断面図である。図１及び図２に示すように、貫通コンデンサ１は、コンデンサ素体２と、端子電極３，３と、接地電極４，４と、信号用内部電極層６と、接地用内部電極層７とを備えて構成されている。
コンデンサ素体２は、図２に示すように、複数の誘電体層８が積層されて形成され、略直方体形状をなしている。誘電体層８は、例えばＢａＴｉＯ３系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系、（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３系といった電歪特性を有する誘電体材料によって形成されている。
端子電極３，３は、コンデンサ素体２における長手方向の端面（第１端面）２ａ，２ａを覆うようにそれぞれ形成され、互いに対向した状態となっている。端子電極３は、多層化されており、コンデンサ素体２に接する内側の層には、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄなどが用いられ、外側の層には、例えばＮｉ−Ｓｎなどのめっきが施されている。
接地電極４，４は、コンデンサ素体２において、端面２ａ，２ａと直交する端面（第２端面）２ｂ，２ｂの略中央部分にそれぞれ形成され、互いに対向した状態となっている。接地電極４は、端子電極３と同様の材料によって多層化されている。また、接地電極４は、コンデンサ素体２の表面において、端子電極３とは互いに電気的に絶縁されている。
信号用内部電極層６及び接地用内部電極層７は、コンデンサ素体２内において、少なくとも１層の誘電体層８を挟むようにして交互に積層されている。信号用内部電極層６と接地用内部電極層７との間に介在する誘電体層８の厚さは、例えば２〜３μｍ程度に薄層化されている。
信号用内部電極層６は、図３に示すように、誘電体層８の積層方向から見て略矩形のパターンをなしており、接地用内部電極層７と互いに対向する対向部分６ａと、当該対向部分６ａから端子電極３に向かって引き出される引出部分６ｂとを有している。これにより、信号用内部電極層６は、端面２ａ，２ａに形成された端子電極３，３を互いに電気的に接続している。
また、対向部分６ａには、端面２ｂ，２ｂに形成された接地電極４，４に向かって突出する矩形の凸部１０が設けられている。凸部１０の突出量Ｌは、端面２ｂ，２ｂから対向部分６ａまでのギャップ量をＧとした場合に、ギャップ量Ｇの許容範囲のうちの最低限度量と同等に設定されている。また、凸部１０の幅Ｗは、接地用内部電極層７の引出部分７ｂの幅Ｖ以下に設定されている。
接地用内部電極層７は、図４に示すように、誘電体層８の積層方向から見て略矩形のパターンをなしており、信号用内部電極層６と互いに対向する対向部分７ａと、当該対向部分７ａから接地電極４に向かって引き出される引出部分７ｂとを有している。これにより、接地用内部電極層７は、端面２ｂ，２ｂに形成された接地電極４，４を互いに電気的に接続している。引出部分７ｂの幅Ｖは、例えば接地電極４と略等幅となっている。
続いて、上述した構成を有する貫通コンデンサ１の製造方法について説明する。
図５は、貫通コンデンサ１の製造工程を示すフローチャートである。図５に示すように、貫通コンデンサ１の製造にあたっては、まず、誘電体層８を形成するためのセラミックスペーストと、信号用内部電極層６及び接地用内部電極層７を形成するための内部電極ペーストとを準備する。
セラミックスペーストは、誘電体層８を構成する誘電体材料の原料に、有機ビヒクルなどを混合・混練することによって得られる。誘電体材料の原料としては、例えばＢａＴｉＯ３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ３系、（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３系といった複合酸化物に含まれる各金属原子の酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物などの組み合わせが挙げられる。
有機ビヒクルは、バインダ及び溶剤を含むものである。バインダとしては、例えば、エチルセルロース、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂などが挙げられる。溶剤としては、例えば、テルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン、キシレン、エタノール、メチルエチルケトンなどの有機溶剤が挙げられる。内部電極ペースト中には、適宜、可塑剤を含有させてもよい。可塑剤としては、例えば、フタル酸ベンジルブチル（ＢＢＰ）などのフタル酸エステル、アジピン酸、リン酸エステル、グリコール類などを適用できる。
上述したセラミックスペースト及び内部電極ペーストを準備した後、例えばドクターブレード法を用いることにより、ＰＥＴなどからなるキャリアシート上にセラミックスペーストを塗布し、誘電体層８の前駆体である複数のグリーンシート１１（図６参照）を生成する（ステップＳ０１）。次に、例えばスクリーン印刷を用いることにより、グリーンシート１１上に内部電極ペーストを印刷し、信号用内部電極層６及び接地用内部電極層７に相当する電極パターンを形成する（ステップＳ０２）。
次に、電極パターンが形成されたグリーンシート１１を所定の大きさに揃えて所定の順序で積層し、積層方向から加圧してグリーン積層体１２を得る（ステップＳ０３）。そして、グリーン積層体１２を切断機で所定の大きさのチップに切断しグリーンチップを得る（ステップＳ０４）。
切断にあたって、グリーンシート１１上には、図６に示すように、凸部１０の向きを揃えた状態で、信号用内部電極層６に相当する電極パターンが配列されている。切断予定線Ｒは、各グリーンチップにおいて、ギャップ量Ｇが凸部の突出量Ｌよりも大きくなるような位置に設定される。
次に、グリーンチップの脱バインダ処理を行い、その後、グリーンチップを焼成する（ステップＳ０５）。この焼成により、グリーンシートが誘電体層８となり、また、電極パターンがそれぞれ信号用内部電極層６及び接地用内部電極層７となり、コンデンサ素体２が得られる。
脱バインダ処理は、グリーンチップを空気中、又は、Ｎ２及びＨ２の混合ガスなどの還元雰囲気中で、２００〜６００℃程度に加熱することにより行われる。また、焼成は、脱バインダ処理後のグリーンチップを、例えば還元雰囲気下で１１００〜１３００℃程度に加熱することにより行われる。グリーンチップの焼成後、得られた焼成物に、必要に応じて８００〜
１１００℃、２〜１０時間程度のアニール処理を施す。
１１００℃、２〜１０時間程度のアニール処理を施す。
続いて、コンデンサ素体２の端面２ａ，２ａ及び端面２ｂ，２ｂに導電性ペーストを塗布して焼付けし、更にめっきを施すことにより、端子電極３，３及び接地電極４，４を形成する（ステップＳ０６）。導電性ペーストは、例えばＣｕを主成分とする金属粉末に、ガラスフリット及び有機ビヒクルを混合したものを用いることができる。
金属粉末は、Ｎｉ、Ａｇ−ＰｄあるいはＡｇを主成分とするものであってもよい。めっきは、Ｎｉ，Ｓｎ，Ｎｉ−Ｓｎ合金，Ｓｎ−Ａｇ合金，Ｓｎ−Ｂｉ合金などの金属めっきが用いられる。また、金属めっきは、例えば、ＮｉとＳｎとで２層以上形成した多層構造としても良い。以上により、図１及び図２に示した貫通コンデンサ１が複数得られる。
最後に、得られた各貫通コンデンサ１について、端面２ｂ，２ｂから対向部分６ａまでのギャップ量Ｇの異常の有無を判断し、貫通コンデンサ１のスクリーニングを行う（ステップＳ０７）。図７は、このギャップ量判断工程で用いる検査装置の概略を示す図である。
図７に示すように、検査装置２１は、直流電源２２と、直流電源２２に接続された一対の通電プローブ２３，２３と、測定器２４とを備えて構成されている。検査にあたっては、通電プローブ２３，２３を、被検査体である貫通コンデンサ１の一方の端子電極３と一方の接地電極４とに接触させる。
このとき、端面２ｂ，２ｂから対向部分６ａまでのギャップ量Ｇが許容範囲に収まっている場合には、図８（ａ）に示すように、凸部１０の先端と接地電極４とがコンデンサ素体２内で離間した状態となり、測定器２４において、接地電極４から端子電極３に流れる電流は検出されない。この場合、貫通コンデンサ１のギャップ量Ｇは、正常であると判断される。
一方、例えばステップＳ０３において、電極パターンが形成されたグリーンシート１１を積層する際の位置ずれが発生した場合や、ステップＳ０４において、グリーン積層体１２を切断する際の切断ずれが発生した場合など、ギャップ量Ｇが許容範囲の最低限度量を下回る場合には、図８（ｂ）に示すように、凸部１０の先端と接地電極４とがコンデンサ素体２内で接触した状態となる。
そのため、接地電極４と端子電極３とがショートすることとなり、測定器２４において、接地電極４から端子電極３に流れる一定の電流が検出される。この場合、貫通コンデンサ１のギャップ量Ｇは、異常であると判断される。
以上説明したように、貫通コンデンサ１では、信号用内部電極層６において、誘電体層８の積層方向から見て、接地用内部電極層７と互いに対向する対向部分６ａに、接地電極４に向かって突出する凸部１０が設けられている。そのため、接地電極４が形成された端面２ｂ，２ｂから信号用内部電極層６までのギャップ量Ｇに異常がある場合、凸部１０と接地電極４とが接触し、接地電極４と端子電極３とがショートすることとなる。したがって、この貫通コンデンサ１では、ショート不良の有無に基づいて、上記ギャップ量Ｇの異常を容易に検出することができる。
これにより、貫通コンデンサ１の寸法によらず、信号用内部電極層６へのめっき液に浸入によって信頼性に問題が生じ得る素子や、信号用内部電極層６の位置ずれによって所望の静電容量が得られない素子などを、ギャップ量判断工程において簡単且つ確実に排除することが可能となる。
また、貫通コンデンサ１では、凸部１０の幅Ｗが、接地用内部電極層７の引出部分７ｂの幅Ｖ以下となっている。このように、凸部１０の幅Ｗを極力小さくすることで、端面２ｂ，２ｂへの凸部１０の不必要な露出を防止でき、信号用内部電極層６へのめっき液の浸入をより確実に抑えることができる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上記実施形態では、信号用内部電極層６の幅は、凸部１０の形成部分を除いて一定となっているが、図９に示す信号用内部電極層３１のように、対向部分３１ａから端子電極３，３に向かって引き出される引出部分３１ｂの両端部の幅を拡張してもよい。この場合、信号用内部電極層３１と端子電極３との接触面積を十分に確保できる。
１…貫通コンデンサ、２…コンデンサ素体、２ａ…端面（第１端面）、２ｂ…端面（第２端面）、３…端子電極、４…接地電極、６，３１…信号用内部電極層、６ａ，３１ａ…対向部分、６ｂ，３１ｂ…引出部分、７…接地用内部電極層、７ａ…対向部分、７ｂ…引出部分、８…誘電体層、１０…凸部、１１…グリーンシート、１２…グリーン積層体、２３…通電プローブ、Ｇ…ギャップ量、Ｗ…凸部の幅、Ｖ…引出部分の幅。
Claims (3)
- 誘電体層を積層してなるコンデンサ素体と、
前記コンデンサ素体内において交互に配置された信号用内部電極層及び接地用内部電極層と、
前記コンデンサ素体において互いに対向する第１端面にそれぞれ配置され、前記信号用内部電極層によって互いに電気的に接続された端子電極と、
前記コンデンサ素体において前記第１端面とは異なる方向で互いに対向する第２端面にそれぞれ配置され、前記接地用内部電極層によって互いに電気的に接続された接地電極と、を備えた貫通コンデンサであって、
前記信号用内部電極層は、前記誘電体層の積層方向から見て、接地用内部電極層と互いに対向する対向部分と、当該対向部分から前記端子電極に向かって引き出される引出部分とを有し、
前記接地用内部電極層は、前記誘電体層の積層方向から見て、前記信号用内部電極層と互いに対向する対向部分と、当該対向部分から前記接地電極に向かって引き出される引出部分とを有し、
前記信号用内部電極層の前記対向部分には、前記接地用内部電極層の前記引出部分と対向した状態で前記接地電極に向かって突出する凸部が設けられており、
前記凸部の幅は、前記接地用内部電極層の前記引出部分の幅以下となっていることを特徴とする貫通コンデンサ。 - 請求項１記載の貫通コンデンサの製造方法であって、
前記誘電体層の前駆体であるグリーンシート上に、前記凸部の向きを揃えた状態で、前記信号用内部電極層及び前記接地用内部電極層に相当する電極パターンを配列する工程と、
前記電極パターンが配列された前記グリーンシートを所定の順序で積層し、グリーン積層体を形成する工程と、
前記電極パターンがチップごとに分離されるように、前記グリーン積層体を切断する工程と、
前記チップごとに、前記信号用内部電極層から前記第２端面までのギャップ量の異常の有無を判断する工程と、を備えたことを特徴とする貫通コンデンサの製造方法。 - 前記コンデンサ素体に前記端子電極及び前記接地電極をそれぞれ形成した後、前記端子電極と前記接地電極とに通電プローブをそれぞれ接触させ、
前記端子電極と前記接地電極との間にショートが発生するか否かに基づいて、前記ギャップ量の異常の有無を判断することを特徴とする請求項２記載の貫通コンデンサの製造方法。
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