JP4506759B2 - 複合電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、積層型の複合電子部品に関する。
従来、この技術の分野における複合電子部品は、例えば、下記特許文献1に開示されている。この公報に記載の複合電子部品は、インダクタ部とコンデンサ部とが積層されたものであり、コンデンサ部は2層のグランド電極層とその間に挟まれた1層のホット電極層とで構成されている。
特開2005−64267号公報
しかしながら、上述した従来の複合電子部品には、以下に示すような浮遊容量の問題があった。すなわち、コンデンサ部のグランド電極層が、ホット電極層よりもインダクタ部側にあるため、このグランド電極層とインダクタ部との間に比較的大きな浮遊容量が生じていた。
この問題を回避するために、発明者らは、ホット電極層を、グランド電極層よりもインダクタ部側に配置してみた。しかしながら、それでもグランド電極とインダクタ部(第1の積層部)との間の浮遊容量を十分に低減することができなかった。
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、浮遊容量をより低減することができる複合電子部品を提供することを目的とする。
本発明に係る複合電子部品は、電極層を含む第1の積層部と、第1の積層部に重なり、グランド電極が形成されたグランド電極層と、ホット電極が形成されたホット電極層とを少なくとも1層ずつ含む第2の積層部とを備え、第2の積層部において、第1の積層部に最も近いグランド電極層と第1の積層部との間にはホット電極層が介在しており、且つ、第1の積層部に最も近いグランド電極層のグランド電極のうち、ホット電極から第1の積層部側に露出している露出部分の少なくとも一部が、露出していない非露出部分の幅よりも狭い狭小部となっている。
この複合電子部品においては、グランド電極層と第1の積層部との間には、ホット電極層が介在している。そのため、グランド電極層のグランド電極と第1の積層部の電極層との間に生じる浮遊容量が、ホット電極層のホット電極によって低減されている。その上、グランド電極の露出部分の少なくとも一部が狭小部となっており、露出部分の面積の縮小化が図られているため、上記浮遊容量が効果的に低減されている。
また、第1の積層部がインダクタが形成されたインダクタ部である態様であってもよい。この場合、本発明に係る複合電子部品はL型電子部品となる。
また、ホット電極層には、複数のホット電極が形成されており、グランド電極の狭小部は、隣り合う2つのホット電極の間に設けられている態様であってもよい。
また、グランド電極は直線状に延びた形状を有しており、グランド電極の両端部を結ぶ仮想線上に狭小部が設けられている態様であってもよい。
また、グランド電極の狭小部の幅が、グランド電極の両端部の幅以下である態様であってもよい。
本発明によれば、浮遊容量をより低減することができる複合電子部品が提供される。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
本発明に係る複合電子部品として、積層型フィルタ(長さ2.0mm×幅1.0mm×
厚さ0.7mm)を例に以下説明を進める。図1は、本発明の実施形態に係る複合電子部品10を示す斜視図である。図1に示す複合電子部品10は、インダクタとバリスタとからそれぞれ構成された4個のL型フィルタ素子が並列に設けられた積層型フィルタアレイ部品である。複合電子部品10は、略直方体の形状の素体12、四対の端子電極14a,16aと、14b,16bと、14c,16cと、14d,16d、および、一対のグランド端子電極18a,18bから構成されている。
端子電極14a,14b,14c,14dは、素体12の側面である第1の面12aに順に設けられており、それぞれ素体12の積層方向に延びた形状をなしている。同様に、端子電極16a,16b,16c,16dは、素体12に対して第1の面12aと反対側の側面である第2の面12bに順に設けられており、それぞれ素体12の積層方向に延びた形状をなしている。すなわち、端子電極14a,14b,14c,14dと端子電極16a,16b,16c,16dとは、それぞれ一対の端子電極をなしており、互いに対向するように素体12の外表面に設けられている。
グランド端子電極18aは、素体12に対して第1の面12aおよび第2の面12bに直交する側面である第3の面12cの中央部に設けられており、素体12の積層方向に延びた形状をなしている。同様に、グランド端子電極18bは、素体12に対して第3の面12cと反対側の側面である第4の面12dの中央部に設けられており、素体12の積層方向に延びた形状をなしている。すなわち、グランド端子電極18aとグランド端子電極18bとは、それぞれ一対のグランド端子電極をなしており、互いに対向するように素体12の外表面に設けられている。
素体12には複数の機能層が積層されており、素体12は、これら複数の機能層の積層方向に沿って第1の積層部(インダクタ部)Aと第2の積層部(バリスタ部)Bとを有している。素体12における第1の積層部Aと第2の積層部Bとには、それぞれ異なる機能を有する機能層が積層されている。以下では、素体12の構成を詳細に説明する。
図2は、図1に示す素体を層ごとに分解して示す分解斜視図である。素体12の第1の積層部Aには、複数の機能層20,21,22,23,24,25,22,23,26が順に積層されている。各機能層20〜26は、その厚さはおよそ20μmであり、電気絶縁性を有する材料からなっている。例えば、機能層20〜26の材料には、ZnOを主成分とするセラミック材料が適用可能である。機能層を構成するセラミック材料は、ZnOのほか、添加物としてPr、K、Na、Cs、Rb等の金属元素を含有していてもよい。また、各機能層20〜26の構成材料として、フェライト等の磁性体を利用することもできる。
素体12の第2の積層部Bには、複数の機能層27,28,29,30,31が順に積層されている。各機能層27〜31は、その厚さはおよそ60μmであり、誘電性を有する材料からなっている。本実施形態では、機能層27〜31は電圧非直線特性を発現する誘電性材料からなっている。例えば、機能層20〜26の材料には、ZnOを主成分とするセラミック材料が適用可能である。このセラミック材料中には、添加物として、Pr及びBiからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素、CoおよびAlが更に含まれている。
ここで、機能層27〜31は、Prに加えてCoを含むことから、優れた電圧非直線特性、高い誘電率(ε)を有するものとなる。また、Alを更に含むことから、低抵抗となる。機能層27〜31は、更なる特性の向上を目的として、添加物として上述したもの以外の金属元素等(例えば、Cr、Ca、Si、K等)を更に含有していてもよい。
なお、実際の素体12では、機能層20〜26と機能層27〜31とは、互いの間の境界が視認できない程度に一体化されている。
次に、素体12の第1の積層部Aの構成を詳細に説明する。複数の機能層(本発明における電極層)21,22,23,24,25,22,23,26の一方の主面上には、それぞれ、パラジウムを主成分とする導体パターン41,42,43,44,45,42,43,46が4体ずつ設けられている。4体の導体パターン41は、それぞれ、機能層20〜26の積層方向に直交する方向であって一対のグランド端子電極18a〜18bの対向方向に併置されている。同様に、導体パターン42〜46も、それぞれ4体ずつ、一対のグランド端子電極18a〜18bの対向方向に併置されている。
導体パターン41,46は端子電極引き出しのために設けられており、導体パターン42〜45はインダクタンスを大きくするためにコイル状をなしている。換言すれば、導体パターン42〜45は、略長方形の辺に沿って形成されたコの字状をなしている。
4体の導体パターン41の一端41aは、それぞれ、図1に示す第1の面12aの一部を形成する機能層21の一縁に沿って設けられており、図1に示す端子電極14a,14b,14c,14dにそれぞれ接続されている。4体の導体パターン41の他端41bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン42の一端42aにそれぞれ接続されている。4体の導体パターン42の他端42bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン43の一端43aにそれぞれ接続されており、4体の導体パターン43の他端43bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン44の一端44aにそれぞれ接続されている。また、4体の導体パターン44の他端44bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン45の一端45aにそれぞれ接続されており、4体の導体パターン45の他端45bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン42の一端42aにそれぞれ接続されている。
同様に、4体の導体パターン42の他端42bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン43の一端43aにそれぞれ接続されており、4体の導体パターン43の他端43bは、スルーホール導体を介して4体の導体パターン46の一端46aにそれぞれ接続されている。4体の導体パターン46の他端46bは、それぞれ、図1に示す第2の面12bの一部を形成する機能層26の一縁に沿って設けられており、図1に示す端子電極16a,16b,16c,16dにそれぞれ接続されている。
このように、素体12の積層方向に隣り合う導体パターン42〜46同士がそれぞれ直列に接続されて、4体のインダクタ導体48a,48b,48c,48dを形成している。
次に、素体12の第2の積層部Bの構成を詳細に説明する。上述したように、第2の積層部Bは、5層の機能層27〜31で構成されている。そして、5層の機能層27〜31のうち、真ん中に位置する機能層29には、その主面にグランド電極51がパターン印刷により形成されており、その機能層29と上下で隣り合う2層の機能層28,30それぞれには、その主面に2つのホット電極52A,52B,53A,53Bがパターン印刷により形成されている。なお、グランド電極51とホット電極52A,52B,53A,53Bとは、焼成後においておよそ50μmだけ離間している。
以下、説明の便宜上、グランド電極51が形成された機能層29をグランド電極層と称する。また、ホット電極52A,52B,53A,53Bが形成された機能層28,30のうち、グランド電極層29より第1の積層部A側の機能層28を第1のホット電極層28と称し、もう一方の機能層30を第2のホット電極層と称する。
次に、図3を参照して、上述したグランド電極51及びホット電極52A,52B,53A,53Bの形状とそれらの位置関係について説明する。ここで、図3は積層された機能層の平面図であり、(a)は第1のホット電極層28とグランド電極層29とが積層された状態を示した平面図、(b)はグランド電極層29と第2のホット電極層30とが積層された状態を示した平面図である。
図3(a)に示すように、第1のホット電極層28の2つのホット電極52A,52Bは同一形状を有しており、いずれも容量電極部52aと引出電極部52bとで構成されている。
第1のホット電極層28に形成された2つのホット電極52A,52Bの各容量電極部52aは、同一形状を有し、第1のホット電極層28の長手方向(図3のX方向)に沿って延びる略矩形状となっており、その四隅が曲線的に面取りされている。また、これら2つの容量電極部52aは、X方向に延びる第1のホット電極層28の中心線C1に沿って並んでおり、且つ、それぞれがこの中心線C1に関して対称となるように配置されている。さらに、2つの容量電極部52aは、第1のホット電極層28の短手方向(図3のY方向)に延びる第1のホット電極層28の中心線C2に関しても対称となるように配列されている。すなわち、第1のホット電極層28の2つの容量電極部52aは、中心線C1に関して対称形状となっており、且つ、中心線C2に関して対称に配置されている。
ホット電極52A,52Bの各引出電極部52bは、対応する容量電極部52aから素体12の第2の面12bに対応する縁まで延びる等幅ライン状の部分であり、一旦斜め方向に引き出された後、Y方向に沿って縁まで延びて、第2の面12bに形成された端子電極16b,16dと電気的に接続されている。
グランド電極層29のグランド電極51は、X方向に並ぶ2つの本体部51a,51bと、本体部51a,51bから両縁までX方向に沿って延びる一対の端部51c,51dと、本体部51a,51bとの間でX方向に沿って延びる接続部とによって構成されている。
本体部51a,51bはそれぞれ、上述したホット電極52A,52Bの容量電極部52aに対応する領域に、容量電極部52aと略同一の形状で形成されている。すなわち、本体部51a,51bは、グランド電極層29の長手方向(図3のX方向)に沿って延びる略矩形状となっており、X方向に延びる中心線C1に沿って並んでいる。そして、本体部51a,51bは、中心線C1に関して対称形状となっており、且つ、中心線C2に関して対称に配置されている。そのため、ホット電極52A,52Bの容量電極部52aと、グランド電極51の本体部51a,51bとが、重畳している。なお、本体部51a,51bのY方向に関する幅はともにD1となっている。
端部51c,51dは、本体部51a,51bを挟むように中心線C1上に並んで配置されており、本体部51a,51bからグランド電極層29の両縁までX方向に沿って延びる矩形状の部分である。そして、端部51c,51dは、本体部51a,51bから素体12の第3の面12c及び第4の面12dまで電極を引き出す引出電極部として機能しているおり、端部51cは第3の面12cに形成されたグランド端子電極18aと電気的に接続されており、端部51dは第4の面12dに形成されたグランド端子電極18bと電気的に接続されている。なお、両端部51c,51dのY方向に関する幅はともにD1より狭いD2となっている。
接続部51eは、中心線C1上において一対の本体部51a,51bの間に介在し、本体部51aと本体部51bとの間をX方向に沿って延びる矩形状の部分である。すなわち、接続部51eは、両本体部51a,51b同士を電気的に接続している。この接続部51eのY方向に関する幅は、上述した端部51c,51dと同じD2となっている。
このように、グランド電極層29のグランド電極51は直線状に延びた形状(矩形状)を有しており、その両端部51c,51dを結ぶ中心線(仮想線)C1上に接続部51eが設けられている。
図3(b)に示すように、第2のホット電極層30の2つのホット電極53A,53Bは、第1のホット電極層28同様、同一形状を有しており、いずれも容量電極部53aと引出電極部53bとで構成されている。
第2のホット電極層30に形成された2つのホット電極53A,53Bの各容量電極部53aは、第1のホット電極層28のホット電極52A,52Bの容量電極部52aと同一の形状を有している。すなわち、ホット電極53A,53Bはそれぞれ、第2のホット電極層30の長手方向(図3のX方向)に沿って延びる略矩形状となっており、その四隅が曲線的に面取りされている。また、これら2つの容量電極部53aは、X方向に延びる第2のホット電極層30の中心線C1に沿って並んでおり、且つ、それぞれがこの中心線C1に関して対称となるように配置されている。さらに、2つの容量電極部53aは、第2のホット電極層30の短手方向(図3のY方向)に延びる第2のホット電極層30の中心線C2に関しても対称となるように配列されている。すなわち、第2のホット電極層30の2つの容量電極部53aは、中心線C1に関して対称形状となっており、且つ、中心線C2に関して対称に配置されている。
ホット電極53A,53Bの各引出電極部53bは、対応する容量電極部53aから素体12の第2の面12bに対応する縁まで延びる等幅ライン状の部分であり、一旦斜め方向に引き出された後、Y方向に沿って縁まで延びて、第2の面12bに形成された端子電極16a,16cと電気的に接続されている。
ここで、発明者らが、本発明に想到する前の試作段階における複合電子部品の第2の積層部のホット電極とグランド電極との位置関係について、図4を参照しつつ説明する。図4は、試作段階における複合電子部品の第2の積層部Bの一部分の積層状態を示した平面図である。図4において、符号54は、グランド電極層29に形成された試作段階におけるグランド電極を示している。
図4に示すように、試作段階におけるグランド電極54は、X方向に均一の幅Dで延びる矩形状を有している。つまり、グランド電極54は、第1のホット電極層28のホット電極52A,52Bに対応する領域54a,54bの幅、ホット電極52A,52Bより外側の領域54c,54dの幅、及び、ホット電極52A,52Bの間の領域54eの幅が同一となっている。
発明者らは、このようなグランド電極54では、第1の積層部Aの電極層21,22,23,24,25,22,23,26との間に、比較的大きな浮遊容量が生じてしまう問題について、鋭意研究を重ねた末、本実施形態に係るようなグランド電極51に想到した。すなわち、発明者らは、試作段階のグランド電極54では、グランド電極54のうち、ホット電極52A,52Bから第1の積層部A側に露出している露出部分(すなわち、領域54c、領域54d及び領域54e)の面積が大きかったために、この露出部分54c,54d,54eと第1の積層部Aとの間に大きな浮遊容量が発生しているとの知見を得て、この露出部分54c,54d,54eの幅を、露出していない非露出部分(すなわち、領域54a及び領域54b)の幅よりも狭くしたグランド電極51を見出した。
換言すると、上述したグランド電極51は、ホット電極52A,52Bから第1の積層部A側に露出している露出部分(両端部51c,51d及び接続部51e)が、露出していない非露出部分(本体部51a,51b)の幅よりも狭い狭小部となっている。そのため、上記露出部分の狭小部に対応する両端部51c,51d及び接続部51eの幅D2が、上記非露出部分に対応する本体部51aの幅D1よりも狭くなっている。
そして、グランド電極51に、このような狭小部51c,51d,51eを設けることによって、ホット電極52A,52Bから第1の積層部A側に露出する(すなわち、第1の積層部Aのインダクタ導体48a,48b,48c,48dと直接対面する)グランド電極51の面積が有意に縮小されて、その結果、上記浮遊容量が効果的に低減される。
さらに、上記浮遊容量の低減により、複合電子部品10の4つのフィルタ素子のバリスタ部分における静電容量のバラツキが抑制されることが、以下に示す発明者らによる実験の結果より明らかとなった。
実験としては、図3に示した配置関係を有する第2の積層部を備える複合電子部品と同等の電子部品#1と、図4に示した配置関係を有する第2の積層部を備える複合電子部品と同等の電子部品#2とを用い、これらの電子部品#1,#2(長さ2.0mm×幅1.0mm×厚さ0.7mm(第2の積層部厚さ0.5mm))のホット電極とグランド電極との間の静電容量をそれぞれCH1〜4として測定した。なお、電子部品#1,#2のバリスタ部を構成する誘電性材料には、ZnO、Pr11、CoO、Cr、CaCO、SiO、KCO及びAlを含む材料(誘電率456)を採用した。また、各電子部品のホット電極の容量電極部の寸法は、0.6mm(電子部品の長手方向における長さ)×0.35mm(電子部品の短手方向における長さ)とした。
その測定結果は、下の表1に示すとおりであった。なお、表1の電子部品#1のCH1、CH2、CH3、CH4はそれぞれ、図3に示すホット電極52A,52B,53A,53Bにおける静電容量に対応している。また、表1の電子部品#2のCH1、CH2、CH3、CH4はそれぞれ、図4に示すホット電極52A,52B,53A,53Bにおける静電容量に対応している。
Figure 0004506759
この表1からわかるとおり、電子部品#1においては、CH1〜4における静電容量が略同一になっている。一方、電子部品#2においては、CH1〜4のうち、CH2,3の静電容量が他の2つのCHに比べて大きくなっている。
これは、上述したとおり、電子部品#1では、グランド電極の露出部分の面積の縮小化が図られているために静電容量の均一化が図られており、一方、電子部品#2では、グランド電極の露出部分の面積の縮小化が図られていないために静電容量のバラツキが生じているものと考えられる。
以上で詳細に説明したように、上述した複合電子部品10においては、第2の積層部Bのグランド電極51に、上記狭小部51c,51d,51eを設けることによって、ホット電極52A,52Bから第1の積層部A側に露出するグランド電極51の面積が有意に縮小されて、上記浮遊容量が効果的に低減されている。
なお、上記浮遊容量は、第1の積層部Aに最も近いグランド電極層による影響が大きいため、第2の積層部Bが複数のグランド電極層29を含む場合には、少なくとも第1の積層部Aに最も近いグランド電極層のグランド電極に上記狭小部51c,51d,51eを設ける必要がある。
また、狭小部51c,51d,51eの幅は、本体部51a,51bより狭い幅の範囲内で適宜増減することができる。また、狭小部51c,51d,51eのうちの接続部51eの幅を、両端部51c,51dの幅以下に設定することにより、より効果的に露出部分の面積を縮小することができ、さらなる浮遊容量の低減を実現することができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、グランド電極の接続部が、必ずしも、両端部を結ぶ仮想線上にが設けられている必要はなく、図5に示すように、グランド電極の接続部の位置をY方向に移動させることも可能である。すなわち、図5に示すグランド電極51Aにおいては、本体部51aと本体部51bとを接続する接続部51fは、本体部51a,51bの一方の縁に沿っている。つまり、接続部51fは、そのY方向に関する位置が、上述したグランド電極51の接続部51eと比較すると、図5の下側に向かう方向に変更されている。このようなグランド電極51Aを有するグランド電極層29を備えた複合電子部品であっても、複合電子部品10同様、上述した理由により浮遊容量の低減を実現することができる。
また、図6に示すように、狭小部としてブランク部51gを備えるグランド電極51Bを採用することも可能である。すなわち、図6に示すグランド電極51Bにおいては、上述したグランド電極51の本体部51a,51b及び端部51c,51dのみがパターニングされており、本体部51aと本体部51bとの間にはパターニングされていないブランク部51gが形成されている。このようなグランド電極51Bを有するグランド電極層29を備えた複合電子部品であっても、複合電子部品10同様、上述した理由により浮遊容量の低減を実現することができる。特に、グランド電極51では、グランド電極51の接続部51eに相当する部分に露出部分がないため、より効果的に浮遊容量の低減を図ることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、複合電子部品として、L型積層型フィルタについてのみ説明したが、適宜π型積層型フィルタに変更してもよい。また、上述の複合電子部品を、バリスタ機能を有するフィルタとして説明したが、コンデンサ機能を有するフィルタ(LCフィルタ)としての利用も可能である。
図1は、本発明の実施形態に係る複合電子部品を示す斜視図である。 図2は、図1に示した複合電子部品の分解斜視図である。 図3は、積層された機能層の平面図であり、(a)は第1のホット電極層とグランド電極層とが積層された状態を示した平面図、(b)はグランド電極層と第2のホット電極層とが積層された状態を示した平面図である。 図4は、試作段階における複合電子部品のバリスタ部の一部分の積層状態を示した平面図である。 図5は、上述した実施形態とは異なる態様のグランド電極を示した平面図である。 図6は、上述した実施形態とは異なる態様のグランド電極を示した平面図である。
符号の説明
10…複合電子部品、21〜31…機能層、28,30…ホット電極層、29…グランド電極層、51,51A,51B…グランド電極、52A,52B,53A,53B…ホット電極、51c,51d…端部、51c,51d,51e,51f,51g…狭小部、A…第1の積層部、B…第2の積層部。

Claims (3)

  1. 積層される各電極層上に並列に4体ずつ設けられる各導体パターンが前記電極層の積層方向に隣り合う同士それぞれ直列に接続されて4体のインダクタ導体が形成される第1の積層部と、
    前記第1の積層部と前記積層方向に対向配置される第1のホット電極層と、前記第1のホット電極層に対して前記第1の積層部から前記積層方向に離れて配置される第2のホット電極層と、前記第1及び第2のホット電極層の間に積層されるグランド電極層とを有する第2の積層部とを備え、
    前記第2の積層部において、前記第1及び第2のホット電極層上には2つのホット電極がそれぞれ形成されると共に、前記グランド電極層上には前記第1のホット電極層の前記2つのホット電極の容量電極部それぞれに重畳する2つの本体部及び前記2つの本体部を接続する接続部を含むグランド電極が形成され、且つ、前記接続部は、前記第1の積層部と対向配置される前記第1のホット電極層の互いに離間する前記2つのホット電極の間から前記第1の積層部側に露出して、前記積層方向から見て、前記4体のインダクタ導体のうち中央の2体のインダクタ導体の一部と重なるように配置され、
    前記接続部の幅が、前記グランド電極のうち、前記第1のホット電極層の前記2つのホット電極から前記第1の積層部側に露出していない非露出部分の幅よりも狭いことを特徴とする、複合電子部品。
  2. 前記グランド電極は直線状に延びた形状を有しており、前記グランド電極の両端部を結ぶ仮想線上に前記接続部が設けられている、請求項1に記載の複合電子部品。
  3. 前記グランド電極の前記接続部の幅が、前記グランド電極の両端部の幅以下である、請求項2に記載の複合電子部品。
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