JP4807059B2 - 電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、一対の端子電極を有する素子と、端子電極と電気的に接続される一対のリード端子とを有する電子部品に関するものであり、特に面実装が可能な電子部品に関するものである。

モデムや電源回路などの電子機器においては、多数の電子部品が搭載される。ここで、電子機器には小型化、低コスト化が求められ、これに伴い電子部品についても大幅な小型化、低コスト化が求められている。更に、自動実装による実装コストの削減、実装面積の削減のために、面実装電子部品が求められることが多い。一方、小型化と合わせて高性能化や特性ばらつきの低減、さらには耐久性の向上など相反する仕様が要求されることも多くなっている。

このような電子部品として、素子に端子電極が形成され、この端子電極にリード端子が接続されて面実装が可能な電子部品が用いられることが提案されている（例えば特許文献１参照）。

図３はこのような構造の従来の電子部品（積層体）の側断面図である。図３において、１００は電子部品、１０１は積層体（素子）、１０２は端子電極、１０３はリード端子である。電子部品１００においては、素子を構成する積層体１０１の対向する２側面に端子電極１０２が形成され、この端子電極１０２にリード端子１０３が接続されて構成される。このようにリード端子１０３が接続されることで、面実装可能な電子部品が実現され、積層体１０１を小型化することにより、電子部品１００が小型化されるものである。
特開２００１−２８４１５７号公報

しかしながら、電子部品の小型化が更に要求される場合には、その製造精度の問題が生じる。特に、面実装を行うために、基板に設けられた端子電極にリード端子を接続する電子部品では、リード端子と端子電極との接続強度が弱いと、電圧の加圧や、信号電流の繰り返しの入出力によるストレスにより、リード端子と端子電極との接続部分が損傷したり、破壊されたりして、電子部品そのものが使用不能になるなどの問題があった。

あるいは、端子電極とリード端子の接続が不十分であると、電気的接触が不十分であり、加圧された場合に端子電極とリード端子間で放電が生じ、放電により発熱や、あるいは損傷、あるいは故障などが生じる問題があった。また、電気的接触が不十分であることにより、高抵抗となり、電流、電圧特性の劣化、発熱、ノイズ発生などの問題も生じていた。

特に、端子電極とリード端子との接続においては電気的接続強度としての十分な圧力で接触する必要と、物理的接続強度としての半田やその他の接合材が十分に充填されて接続される必要があるが、小型化が進むにつれてこれが困難になっていた問題があった。

本発明は、上記の問題を解決し、小型化を阻害せず、端子電極とリード端子の電気的接続強化と物理的接続強化の両方を実現して、耐久性、耐圧に優れた電子部品を提供することを目的とする。

本発明にかかる電子部品は、チタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムを含む誘電体と、誘電体に設けられた一対の端子電極と、各端子電極に電気的に接続されるリード端子とを有し、端子電極はチタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムの粒子を含み、粒子により端子電極の表面積が増加することで、端子電極とリード端子とが複数の点で点接触することを特徴とする。

本発明は、端子電極に突部を設けることで、端子電極とリード端子との間で点接触の部分を形成することにより、面接触よりも確実な電気的接続を実現することができる。更に、面接触に比較して突部による点接触の接触圧力の強度は大きく、電気的接触強度を向上させることができ、電気接続能力の向上をすることができる電子部品を得ることを目的とする。

本発明の請求項１の電子部品は、チタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムを含む誘電体と、誘電体に設けられた一対の端子電極と、各端子電極に電気的に接続されるリード端子とを有し、端子電極はチタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムの粒子を含み、粒子により端子電極の表面積が増加することで、端子電極とリード端子とが複数の点で点接触する。この構成により、端子電極とリード端子との間で点接触の部分を形成することにより、面接触よりも確実な電気的接続を実現することができる。更に、面接触に比較して突部による点接触の接触圧力の強度は大きく、電気的接触強度を向上させることができ、電気接続能力の向上が実現されるという作用を有する。

また、突部が、素子の主材と同材質の粉体を主材として形成されている。この構成により、素子に設けられた端子電極と突部との密着性を向上させることができるという作用を有する。

また、突部が、端子電極と同材質の粉体を主材として形成されている。この構成により、端子電極とリード端子との点接触を容易に実現でき、電気的接続強度を向上させることができるという作用を有する。

また、端子電極の主材に対する粉体の添加割合が、５ｗｔ％〜３０ｗｔ％である。この構成により、端子電極の突部を適度の材料の割合で作製でき、端子電極とリード端子との点接触を確保して電気的接続強度の向上、物理的強度の向上を実現できるという作用を有する。

また、端子電極が、ディップ方式で形成されている。この構成により、突部がある端子電極を基板の積層体の外側面に容易に均一に形成することができるという作用を有する。

また、端子電極が、捺印方式で形成されている。この構成により、突部がある端子電極を、積層体の外側面に比較的薄く容易に均一に作製することができるという作用を有する。

また、端子電極が、塗布方式で形成されている。この構成により、容易に突部がある端子電極を積層体に設けることができるという作用を有する。

また、端子電極とリード端子の接続部分において、突部の周囲は接合材が充填されている。この構成により、電気的接続強度の向上に加えて、物理的接続強度も向上させるという作用を有する。

また、端子電極が、素子の対向する２側面にそれぞれ形成され、一対のリード端子が、端子電極に対してそれぞれ平行に延び素子の底面の一部に及んでこの底部にも接続されている。この構成により、素子を底受けすることができて電子部品の接続安定性が高まるという作用を有する。

また、素子が、内部電極が形成された誘電体基板が複数積層されて成る積層体である。この構成により、高容量のコンデンサや、積層インダクタなどのバリエーションに富んだ電子部品でありながら、電気的接続強度および物理的接続強度の向上を実現することができるという作用を有する。

また、素子およびリード端子の接続端が、外装材により封止されている。この構成により、耐久性の向上を図る事ができるという作用を有する。

また、素子が、誘電体基板を有する単板コンデンサである。この構成により、コンデンサの電気的接続強度および物理的接続強度の向上を図る事ができるという作用を有する。

また、素子が、積層された誘電体基板を有する積層コンデンサである。この構成により、高容量コンデンサの電気的接続強度および物理的接続強度の向上を図る事ができるという作用を有する。

また、突部が、端子電極表面に複数存在する。この構成により、点接触部位を増加させて電気的接続強度の更なる向上が図られるという作用を有する。

以下、図面を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明にかかる実施の形態の電子部品の側断面図である。図１において、電子部品１は、２種類の矩形平板状の誘電体基板２（２Ａ，２Ｂの符号を併用する）が複数枚積層されて構成された積層体２０を有している。誘電体基板２（２Ａ，２Ｂ）の一側の主面には、分割されてなる複数の内部電極３，５が形成されている。

内部電極は、基板の端まで延びる引出電極３と周囲が絶縁された浮き電極５とがある。そして、誘電体基板２は、引出電極３と浮き電極５が主面に形成されている第１誘電体基板２Ａと、浮き電極５のみが主面に形成された第２誘電体基板２Ｂの２種類がある。そして、この２種類の第１誘電体基板２Ａと第２誘電体基板２Ｂが交互に積層されて積層体２０が構成されている。

積層体２０は、概略直方体状をなし、長手方向である第１の方向で対向する２側面には、一対の端子電極４，４を有している。第１誘電体基板２Ａに形成された引出電極３は、誘電体基板の端部で端子電極４と接続している。このような構成の積層コンデンサは、内部電極３，５間に発生する容量の総量からなる非常に高容量を有する。そして、同一の形状や大きさ、材料であれば単板型のコンデンサよりも大きな容量を実現することができる。

誘電体基板２は、誘電体で構成された基板で、例えば酸化チタン、チタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウウム固溶体やチタン酸バリウムなどの誘電体材料が好適に用いられる。あるいはアルミナなどの低誘電率材料も用いられる。これらの酸化物系の誘電体材料や、金属系の誘電体材料、あるいはセラミック系の誘電体材料など、所望の誘電率（この誘電率により容量の大きさを調整することができる）や素子強度などに応じて、適宜材料やその組成比が選択されるものである。また、これらの材料を必要に応じて有機系材料などと混合して任意の形状に成形して、必要に応じて加熱処理などによる焼成を行って、基板形状とするものである。

誘電体基板２は、積層コンデンサにおける積層体の基準となるものであるから、積層コンデンサの大きさや形状に応じた形状とされる。例えば、端子電極４，４方向に長い、矩形平板状のものである。尚、平板状であればその他の形でもよい。また、耐久性を向上させるために角部に面取りを施してもよい。特に、積層される際に端面に積層される誘電体基板２の角部に面取りを施すことは、製造時、運搬時、実装時においての破損や損傷を防止でき、対衝撃性を向上させることができるものである。

なお、基板厚みの異なる誘電体基板２を予め成形し、積層する際に異なる基板厚みを有する誘電体基板２を積層することも好適である。例えば、積層コンデンサの積層方向端面に近い位置では基板厚みの薄い誘電体基板２を積層し、積層方向中間部においては基板厚みの厚い誘電体基板２を積層することも好適である。この場合には、電圧応力の強く作用する中央部においての誘電体基板２の厚みが相対的に大きいものとなる為、対向する内部電極３、５に加わる電圧応力に対する耐久性が高まり、積層コンデンサ全体としてバランスよく、電圧応力に対応できるようになる。

内部電極３，５は誘電体基板２に形成された薄膜状の電極であって、積層単位である板状の各誘電体基板２の表面に形成される。内部電極３，５の構成材料としては、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕなどの少なくとも一つを含む金属材料や合金が挙げられる。特に、Ｎｉ単体あるいはＮｉ合金を用いることでコスト面において有利となる。また、これらの合金や、表面にめっき処理が施されたものであってもよい。勿論、合金などであってもよい。また、内部電極３，５の厚みは１〜５μｍで構成されるのが好ましい。１μｍ未満であると内電切れを起こしやすく、容量が低くなる。そのため同一層での容量バランスが悪くなり十分な耐圧が低下する傾向にある。５μｍより大きい場合には、積層する際の誘電体基板２同士の固着力が不十分となったり、隙間が大きくなりすぎたりして、積層強度が不十分となるからである。

また、内部電極３，５は、転写体に上記の金属材料などで形成された電極を、誘電体基板２の表面に転写印刷することで形成されてもよい。転写印刷の場合には、ペースト中の溶剤による誘電体基板２の損傷がないため耐圧劣化を防ぐことができる。また、誘電体基板２表面に直接金属ペーストなどを塗布することで形成されてもよい。さらに、蒸着やめっきを用いて形成されてもよい。さらにまた、誘電体基板２表面上にスクリーン印刷を行って内部電極３を形成することでもよい。この際、誘電体基板２の破れ等に注意を払う必要がある。必要とされる内部電極３，５の形状や面積、厚みの精度にかかる仕様や、耐久性、誘電体基板２の材料と内部電極３，５の材料との親和性から決定されればよいものである。

また、内部電極３，５は一つの誘電体基板２の表面に、積層コンデンサ内に直並列回路を形成するように複数形成されることが好適である。このようにすることにより電圧応力が分圧されるため耐圧が向上する。ある層での複数の誘電体基板２面に形成された内部電極３，５は端子電極４に接続されたものを含み、これと重なる次の層の誘電体基板２表面に形成された複数の内部電極３はすべて端子電極４と非接続である形態を有している。これにより、積層方向に重なり合う層に積層された誘電体基板２に形成されている内部電極３が対向し、更に対向する内部電極３の一方のみが端子電極４に接続されるため、端子電極に電圧４が印加されると対向する内部電極３同士の電圧差が生じ、結果として対向領域に容量成分が生じる。このとき積層が複数であることと、内部電極３が一つの誘電体基板２面に複数形成されていることで、多数の容量成分が発生する場所が生じ、結果として積層コンデンサ１全体で大きな容量を生じさせることができる。

端子電極４，４は、積層体２０に電圧を印加するために設けられる電極であり、積層コンデンサ１の外部表面に形成される。なお、端子電極４の材料としては、内部電極３と同様にＮｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ａｕなどの少なくとも一つを含む金属材料や合金が挙げられる。特に、Ｎｉ単体あるいはＮｉ合金を用いることでコスト面において有利となる。これらの合金や、表面にめっき処理が施されたものであってもよいものである。勿論、合金などであっても良い。突部は前記の電極材質もしくは基板と同材質のチタン酸バリウム等を含んでいる。後述の場合はチタン酸バリウム粒子等の表面に電極材がコーティングされている。また、端子電極４は上記の材料を用いてディップ、捺印、塗布などにより形成されれば良いものである。基板と同材質を含んで上記方法にて電極を形成する場合はペーストもしくはインクに基板と同材質の粉体を５Ｗｔ％〜３０Ｗｔ％添加する。５Ｗｔ％以下だと効果が少なく、３０Ｗｔ％以上だと電極の抵抗が増す（静電正接が劣化する）、表面にメッキが形成しにくいため好ましくない。

ぺ−ストの配合に関しては、以下のようにして行う。ターピネオール等の溶剤にエチルセルロ−ス等の樹脂を７０℃から８５℃のウォータバス上で溶かしビヒクルを作る。配合量は得ようとするもので異なる。Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕなどの粉体に、上記のビヒクルとタ−ピネオール等の溶剤を加え、乳鉢で混ぜる。この後、誘電体基板と同材質の粉体を乳鉢で混ぜる。さらに、三本ロールを通しペーストを得る。特性に関しては、粉体の添加量が少ないと外部電極の表面積（端子と半田を解した接触面積）が小さいため効果が得られにくい。多すぎると電極内部に抵抗が多い成分が多く含まれるので接触抵抗が大きくなる。また、電極表面が凸凹なるとバレル電気メッキ時にスチールボールとの接触がとれにくくなるので電流が流れず、メッキが形成しにくくなる。

一対の端子電極４，４は、積層体２０の長手方向である第１の方向で対向する２側面に設けられているが、積層体２０の積層方向に対向する２側面に設けられてもよい。このような構成の端子電極４，４において、端子電極４の表面（外側面）に端子電極４と同材質、あるいは誘電体基板２と同材質で作製された突部７が形成されている。

なお、突部７は、本実施の形態のように、一つの端子電極４に一つ形成されてもよく、図２の本発明にかかる関連する他の実施の形態の電子部品の側面図に示された他の実施の形態のように複数形成されてもよい。図２に示された電子部品１１においては、端子電極４，４には、夫々複数の突部７が設けられている。突部７が単数の場合には点接触部位が一箇所で定まることで、点接触の確保が容易になる利点があり、複数の場合には接触部位のトータルエリアを拡大することが可能となる利点がある。また、端子電極４の表面積が大きくなるので半田等を介して接続する際に有利に働き、接続強度が増す。

リード端子１２は、端子電極４と接続され、基板２を支持して電子部品１を面実装可能にするものである。リード端子１２は、図１などに表されるように折り曲げされることにより、端子電極４と接続され、実装基板などとの実装面を確保することができるものである。また、図１に表されるように、一対の端子電極４，４が、積層体２０の対向する２側面にそれぞれ形成され、一対のリード端子１２，１２が、端子電極４，４に対してそれぞれ平行に延び積層体２０の底面の一部に及んでこの底部にも接続されている。このように、積層体２０の底面にまでかかるように折り曲げ部分を形成することで基板２の支持を確実にすることができるものである。また、図１などに表されるように積層体２０を外方向に折り曲げても良いものであり、図１に示されるように、内側に折り曲げても（ガルウィング型）良いものである。前者の場合は沿面距離が大きくなって耐圧を向上させることができ、実装強度を強化することができる利点があり、後者の場合には実装面積の削減が可能という利点がある。

電子部品１は、さらに素子である積層体２０を封止する外装材１３を有している。電子部品１は、積層体２０を、外装材１３により封止したものであり、積層体２０を外界から遮断する構造により、耐圧を始め、耐衝撃性、耐湿性を向上させることができる。また、リード端子１２が外装材１３から突出することにより、リード端子１２間の距離が当然に伸びるため耐圧も向上する。また、外装材１３により積層体２０が露出しないので、汚損や破損などに強い。

なお、リード端子１２は外装材１３の側面から突出してもよく、あるいは底面から突出してもよい。側面や底面から突出することで外装材１３とリード端子１２との間に空間的余裕度（遊び）が生じ、実装時の耐たわみ性も向上させることもできる。

外装材１３は、リード端子１２の一部と積層コンデンサ全体を封止する部材であり、材料としては、オプトクレゾールノボラック系、ビフェニール系、ペンタジエン系などのエポキシ系樹脂などが好適に用いられる。もちろん、これら以外の材料が混入してもよく、更に低コストの樹脂が用いられてもよい。また外装材１３の表面と積層コンデンサの表面の間隔の最小値（外装材１３のもっとも肉厚が薄い部分）は０．１ｍｍ以上とすることで、外皮耐圧を向上させることができる。更に、これ以上の値とすることで、耐圧、耐湿、耐熱に強い電子部品を実現することができる。

また、外装材１３は、一般に略直方体や略立方体などの形状とされるが、外装材１３の角部には、面取り、円弧部、凹部などが設けられてもよく、任意の側断面が台形である台形柱であってもよい。あるいは、楕円柱でもよく、これらの形状の特徴部分などがそれぞれ組み合わされてもよいものである。これらの形状により外装材１３の耐衝撃性などが向上する利点がある。

突部７は端子電極４とリード端子１２とが隙間無く物理的に接触することを助ける部位であり、十分な接触力をもって接触するため、電気的な接続が十分に確保される。また、電極の表面積が増えるので、半田等を用いて接続する際に有利に働く。さらに突部７が複数個存在すればその効果は大きくなる。また、リード端子１２は、突部７の先端において点接触するため、リード端子１２で端子電極４を受ける際の角度や置き方の違いに拘わらず、必ず点接触することとなる。

このように突部７は、リード端子１２を端子電極４に嵌め込むときの角度や形状がずれていても、容易に点接触とできるため、電気的接続を確実に確保できる利点がある。これに対して、図３に示されるような従来の電子部品では、端子電極４が略平面であるため、同様に略平面のリード端子１２との接続においては、その角度などにずれが生じると、接触部位を確保できない。特に、リード端子１２の折り曲げは、機械的に行われるため、折り曲げ部分には丸みが生じるため、平面同士であるリード端子と端子電極との接続では、十分な接触部位を確保できず電気的接続が不十分である。

充填空間６は、突部７が設けられることで、この突部７により生じる点接触となる接触部位が確保されることで、それ以外の部分にできる不可避の隙間である。この隙間は、そのまま充填空間６となり、充填空間６には、リード端子１２と端子電極４とを接続するために用いる接合材料、例えば半田などが充填される空間となる。

これにより、端子電極４とリード端子１２とが確実に直接接触する突部７が確保されながらも、物理的接続を確保できる接合材料の充填空間６が突部７の周囲に確保され、十分な半田などの接合材料が行きわたることとなる。これにより電気的接続強度を点接触である突部７で確保しつつ、周辺の充填空間６に充填された接合材料により物理的接続強度も十分に確保されるものとなる。

以上のように、突部７が、端子電極４の表面に形成されて、非平面状とされることで、リード端子１２との接触を確実にできる接触部位を確保しつつ、この周囲に十分な半田などの接合材料が充填されることで、電気的接続強度の確保と、物理的接続強度の確保が同時実現される。更に、リード端子１２の角度などに多少の相違や、リード端子１２の形状に多少のずれがあっても、接触部位および充填空間６が必ず確保されるので、非常に高い歩留まりで電気的接続強度と物理的接続強度の向上が実現されることになる。更に、結果として接続部分における不良接触などがなくなるため、耐圧が向上し、耐久性も向上する利点がある。特に、長時間の使用における信号電流の入出力におけるストレスなどにも対応することが可能となって、同様に長時間使用での耐久性向上が実現されることになる。

なお、本実施の形態においては、素子として、複数の誘電体基板が積層されてなる積層体２０を有する積層コンデンサの場合を示しているが、誘電体基板２が単層の単板コンデンサであってもよい。さらに素子としては、抵抗やインダクタなどであってもよい。さらには、面実装型のコンデンサとすることもよいものである。

本実施の形態のように、積層型コンデンサとした場合には、高容量が実現されるため、高耐圧が要求される。このような場合でも、リード端子１２と端子電極４との接続において、電気的接続強度の確保、および物理的接続強度の確保の両方が実現されるため、高容量が要求される電子部品であっても、必要となる耐圧、耐久性が十分に確保されるものである。

以上のように、端子電極４に突部７が設けられることで、高い歩留まりでリード端子１２との接触が確実に確保され、接触部位以外に形成される充填空間６に半田などの接合材料が十分に充填される。この形態により、端子電極４とリード端子１２の接続において、電気的接続強度の向上と、物理的接続強度の向上が実現されることになり、耐圧、耐久性に優れた電子部品が実現される。

本発明は、一対の端子電極を有する素子と、端子電極と電気的に接続される一対のリード端子とを有する電子部品に関するものであり、特に面実装が可能な電子部品に関するものであり、この発明の電子部品は、モデム、電源回路、液晶用電源、ＤＣ−ＤＣコンバータおよび電力線通信機器などの電子機器などに好適に用いられる。

本発明にかかる実施の形態の電子部品の側断面図 本発明にかかる関連する他の実施の形態の電子部品の側面図 従来の電子部品の側面図

符号の説明

１ 電子部品
２ 基板（誘電体基板）
３ 引出電極（内部電極）
４ 端子電極
５ 浮き電極（内部電極）
６ 充填空間
７ 突部
１３ 外装材
１２ リード端子
２０ 積層体（素子）

Claims (1)

1. チタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムを含む誘電体と、前記誘電体に設けられた一対の端子電極と、
   各前記端子電極に電気的に接続されるリード端子と、を有し、
   前記端子電極はチタン酸カルシウムとチタン酸ストロンチウム固溶体またはチタン酸バリウムの粒子を含み、前記粒子により前記端子電極の表面積が増加することで、前記端子電極と前記リード端子とが複数の点で点接触することを特徴とする電子部品。

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