以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層コンデンサの好適な実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る積層コンデンサの実装構造の一実施形態を示す斜視図である。また、図2は、図1に示した積層コンデンサの層構成を示す図であり、図3は、図1におけるIII−III線断面図である。
図1〜図3に示すように、積層コンデンサ1は、略直方体形状の積層体2と、積層体2の側面に形成された端子電極3(3A,3B)と、積層体2の側面に形成された接続導体4(4A,4B)とを備えている。
積層体2は、図2に示すように、誘電体層6の上に異なるパターンの内部電極7が形成されてなる複数の複合層5と、複合層5の最表層に積層され、保護層として機能する誘電体層6とによって形成されている。誘電体層6は、誘電体セラミックを含むセラミックグリーンシートの焼結体からなり、内部電極7は、導電性ペーストの焼結体からなる。なお、実際の積層コンデンサ1では、誘電体層6,6間の境界が視認できない程度に一体化されている。
端子電極3及び接続導体4は、導電性金属粉末及びガラスフリットを含む導電性ペーストを焼き付けることによって形成されている。端子電極3は、積層コンデンサ1の実装の際に、所定の極性に接続される電極である。また、接続導体4は、積層体2における後述の静電容量部11に属する内部電極7同士を並列に接続する導体であり、回路基板に直接接続されない導体である。
第一端子電極3Aは、積層コンデンサ1の回路基板実装の際に例えば+極性(第1の極性)に接続される電極であり、積層体2の側面2a及び側面2bに形成されている。第二端子電極3Bは、積層コンデンサ1の回路基板実装の際に例えば−極性(第2の極性)に接続される電極であり、積層体2の側面2a及び側面2bに形成されている。端子電極3A,3Bは、上述の積層方向に帯状に延在すると共に、積層体2の積層方向の端面に張り出すパッド部分を有している。図1に示すように、第一端子電極3A及び第二端子電極3Bは、側面2a及び側面2bにおいて、交互に配置されている。
第一接続導体4Aは、積層体2の側面2a及び側面2bと直交する側面のうち、積層方向に沿う一方の側面2cに形成され、第二接続導体4Bは、側面2cと対向する他方の側面2dに形成されている。接続導体4A,4Bは、側面2c,2dにおいて上述の積層方向に帯状に延在すると共に、積層体2の積層方向の端面に張り出すパッド部分を有している。端子電極3A,3B及び接続導体4A,4Bは、所定の間隔をあけて離間した状態となっており、互いに電気的に絶縁されている。
積層コンデンサ1の実装に用いる回路基板100は、陽極ランドパターン101Aと、陰極ランドパターン101Bとを有している。陽極ランドパターン101A及び陰極ランドパターン101Bは、所定の回路配線に接続されている。
積層コンデンサ1の実装構造において、第一端子電極3Aは、陽極ランドパターン101Aに接合され、第二端子電極3Bは、陰極ランドパターン101Bに接合される。また、第一接続導体4A及び第二接続導体4Bは、陽極ランドパターン101A及び陰極ランドパターン101Bのいずれにも接合されない。すなわち、積層コンデンサ1の実装構造では、第一端子電極3A及び第二端子電極3Bのみが回路基板100に対して接合された状態となる。
次に、積層体2の構成について更に詳細に説明する。
積層体2は、図2及び図3に示すように、積層コンデンサの静電容量に主として寄与する静電容量部11と、積層コンデンサ1のESRを制御するESR制御部12とを有している。静電容量部11は、図2に示すように、パターンの異なる2つの内部電極7(7A,7B)を有する複合層5A,5Bが交互に複数積層されて形成されている。複合層5Aの第一内部電極7Aは、中央部分に形成された矩形の主電極部13Aと、主電極部13Aの一辺から引き出された帯状の引出導体14Aとを有している。引出導体14Aの端部は、積層体2の側面2cに露出し、第一接続導体4Aに接続されている。
複合層5Bの第二内部電極7Bは、中央部分に形成された矩形の主電極部13Bと、主電極部13Bの一辺から引き出された帯状の引出導体14Bとを有している。引出導体14Bの端部は、引出導体14Aとは反対に積層体2の側面2dに露出し、第二接続導体4Bに接続されている。
このような静電容量部11では、積層方向から見て第一内部電極7Aの主電極部13Aと第二内部電極7Bの主電極部13Bとが互いに重なり合う部分が容量形成領域となっている。本実施形態では、主電極部13Aの全面が主電極部13Bの全面と重なり合っており、容量形成領域が十分に確保されている。
一方、ESR制御部12は、積層方向において静電容量部11の上側及び下側に配置され、静電容量部11を挟んでいる。ESR制御部12は、内部電極パターンの異なる2つの複合層5C,5Dによって形成されている。複合層5Cの第三内部電極7Cは、内部電極7A,7Bにおける主電極部13A,13Bと同じ大きさを有して対向する主電極部13Cを有している。複合層5Dの第四内部電極7Dは、内部電極7A,7Bにおける主電極部13A,13Bと同じ大きさを有して対向する主電極部13Dを有している。
また、第三内部電極7Cは、主電極部13Cから第一接続導体4Aへ引き出された帯状の引出導体14Cと、主電極部13Cから第一端子電極3Aへ引き出された帯状の引出導体15Cとを有している。引出導体14Cの端部は、積層体2における長手方向の略中央位置から側面2cに露出し、第一接続導体4Aに接続されている。また、引出導体15Cの端部は、積層体2の側面2aあるいは側面2bに露出し、第一端子電極3Aに接続されている。これによって、第一内部電極7Aは、第一接続導体4Aを介して第三内部電極7Cと電気的に接続される。
また、第四内部電極7Dは、主電極部13Dから第二接続導体4Bへ引き出された帯状の引出導体14Dと、主電極部13Dから第二端子電極3Bへ引き出された帯状の引出導体15Dとを有している。引出導体14Dの端部は、積層体2における長手方向の略中央位置から側面2dに露出し、第二接続導体4Bに接続されている。また、引出導体15Dの端部は、積層体2の側面2aあるいは側面2bに露出し、第二端子電極3Bに接続されている。これによって、第二内部電極7Bは、第二接続導体4Bを介して第四内部電極7Dと電気的に接続される。
回路基板の電極などと接続される端子電極3の外表面は、端子電極3を構成する金属が露出する状態となっている。あるいは、外表面にSnめっき膜などのめっき膜が形成されている。これによって、端子電極3の外表面は、はんだ濡れ性が高くなっている。このような端子電極3の外表面は、金属光沢を有している。端子電極3のはんだ濡れ性とは、めっき膜が形成されず端子電極3を構成する金属が外表面に露出している場合、当該金属のはんだ濡れ性であり、外表面にめっき膜が形成されている場合、当該めっき膜のはんだ濡れ性である。
回路基板などの他の部材と接続されない接続導体4の外表面には、端子電極3よりもはんだ濡れ性が低い膜が形成されている。ここで、図3を参照して、接続導体4A,4Bの構成について詳細に説明する。図3は、第一接続導体4Aのみが示されているが、第二接続導体4Bも同様の構成を有している。図3に示すように、接続導体4は、金属によって形成されている内側の金属層20と、接続導体4の外表面側に形成されている最外層21と、を備えている。
金属層20を構成する金属として、Cu、Ni、Ag、Pdなどを用いることができる。金属層20を構成する金属には、端子電極3を構成する金属を含有するものを用いてもよく、異なる成分のものを用いても良い。最外層21を金属の酸化による金属酸化膜によって形成する場合、金属層20は、例えば、Cu、Niなどの卑金属によって形成されていることが好ましい。卑金属を用いることによって、最外層21を構成する金属酸化膜を形成し易くなる。金属層20の厚みは5〜50μmに設定される。金属層20を薄くすることで、接続導体4のESRを大きくすることができる。一方、金属層20が薄すぎる場合、あるいは接続導体4が全てはんだ濡れ性の低い膜で形成されている場合は、電流が流れにくくなる。
最外層21は、端子電極3よりもはんだ濡れ性の低い膜によって形成されている。最外層21のはんだ濡れ性は、金属層20よりも低いことが好ましい。更に、最外層21のはんだ濡れ性は、端子電極3を構成する金属(端子電極がめっきされている場合はめっき層に係る金属、めっきされていない場合は焼付層に係る金属)よりも低いことが好ましい。最外層21は、金属層20の外表面全体を覆うように形成されている。あるいは、最外層21は、金属層20の外表面全体を覆っていなくとも、金属層20の外表面の一部に形成されていてもよい。最外層21の厚みは、0.5〜100μmに設定される。最外層21は、接続導体4における最も外表面側に形成されるものであり、最外層21よりも更に外側には金属層は形成されない。具体的に、最外層21は、絶縁膜によって形成される。あるいは、最外層21は、金属層20を酸化させた金属酸化膜によって形成される。
最外層21が絶縁膜によって形成されている場合、金属光沢を有する端子電極との視覚的な識別が容易となる。また、はんだ濡れ性を低くすることができ、確実に実装ミスを防止できる。最外層21を構成する絶縁膜は、例えば、物理蒸着膜(スパッタ膜)、ガラスペースト膜、セラミックペースト膜、樹脂膜の何れかである(あるいは、何れかの膜を組み合わせてもよい)。物理蒸着膜は、例えば、SiO2、ZrO2、Al2O3、Ta2O3、RuO2、チタン酸バリウム等の酸化物を接続導体4の金属層20の外表面に蒸着させることによって形成される。物理蒸着膜により最外層21を形成することで、接続導体4がはんだ付けされることを一層確実に防止することができる。ガラスペースト膜は、例えば、SiO2、MgO、PbO、B2O3などを含有するガラスペーストを接続導体4の金属層20の外表面に塗布し、固化させることによって形成される。セラミックペースト膜は、例えば、チタン酸バリウム、酸化チタン、ジルコン酸カルシウムなどを含有するセラミックペーストを接続導体4の金属層20の外表面に塗布し、固化させることによって形成される。樹脂膜は、例えば、フッ素系、ポリイミド系、エポキシ系、ポリエステル系、フェノール系を含有する樹脂を接続導体4の金属膜20の外表面に塗布し、固化させることによって形成される。これによって、接続導体がはんだ付けされることを一層確実に防止することができる。特に、セラミックペースト膜を用いれば、接続導体4とセラミック製の積層体2とが同じ着色となるため、視覚的に確実に端子電極と判別することが可能となる。セラミックペースト膜を形成する際に、積層体2を構成する材料と同じ材料を使用した場合、接続導体4の着色を、積層体2と同一とすることができるので、更に好ましい。
最外層21が、金属層20を酸化させた金属酸化膜によって形成されている場合、金属酸化膜は金属光沢を有する端子電極3とは視覚的に明らかに異なっているため、実装ミスを確実に防止できる。また、金属酸化膜ははんだ濡れ性が非常に低いため、実装ミスを確実に防止できる。更に、外表面側に金属酸化膜を有している接続導体4は、抵抗成分として機能することができるため、ESRを大きくすることができる(詳細については、後述する)。このような最外層21は、金属層20を形成するための金属ペーストを積層体2に塗布して、熱処理を施すことによって金属層20の外表面付近における金属を酸化させることで形成される。このとき、金属が酸化して一部が金属酸化膜となるので、金属層20の厚みは薄くなる。なお、最外層21を形成するための熱処理によって端子電極3の外表面が酸化しないように、接続導体4を形成した後に、端子電極3を形成する。
また、接続導体4は、セラミック粉を含有していることが好ましい。すなわち、接続導体4を形成する金属ペーストにセラミック粉が含有されていることが好ましい。このように、接続導体4がセラミック粉を含有することによって、接続導体4に係る抵抗成分を大きくすることができる。
次に、本実施形態に係る積層コンデンサ1の作用・効果について説明する。
本実施形態に係る積層コンデンサ1において、接続導体4は、外表面側に、端子電極3よりもはんだ濡れ性の低い膜によって形成される最外層21を有している。端子電極3は回路基板100などに実装するための外部電極であるため、その外表面ははんだ濡れ性が良好であり、通常、金属光沢を有している。一方、回路基板100などに実装されない接続導体4の最外層21は、端子電極3よりもはんだ濡れ性の低い膜によって形成されており、視覚的にもはんだ濡れ性の良い端子電極3と識別することが可能となる。従って、積層コンデンサ1を回路基板100などに実装する際は、目視によって接続導体4と端子電極3との識別が可能となるため、実装ミスを防止することができる。また、接続導体4の最外層21は、はんだ濡れ性が低いため、誤って接続導体4を回路基板100に実装しようとした場合であっても、はんだ付けを行うことができない。これによって、誤って接続導体4が回路基板100に実装されるという実装ミスを防止することができる。更に、接続導体4の最外層21のはんだ濡れ性が低いことによって、端子電極3のはんだ付けの際のはんだブリッジ不良による実装ミスも防止することができる。以上によって、本実施形態に係る積層コンデンサ1によれば、実装ミスを防止することができる。
また、本実施形態に係る積層コンデンサ1において、最外層21を金属酸化膜によって形成した場合、以下のような効果が奏される。すなわち、金属酸化膜は、酸化されていない金属に比して大きな抵抗を有する。接続導体4を流れる電流は、一部が金属層20を流れ、一部が最外層21における金属酸化膜を流れるため、外表面側に金属酸化膜を有している接続導体4は、抵抗成分として機能することができる。すなわち、積層コンデンサ1においては、金属酸化膜を有する接続導体4による抵抗成分と、ESR制御部12及び静電容量部11による抵抗成分とが直列等価回路を形成するため、ESRを大きくすることができる。具体的には、積層コンデンサ1は、図4に示すような等価回路を形成する。図4に示すように、静電容量部11による容量成分Cと、金属酸化膜を有する接続導体4による抵抗成分R1と、ESR制御部12及び静電容量部11による抵抗成分R2とが直列等価回路を形成する。
また、外表面側が金属酸化によって金属酸化膜となるため、金属層20における厚みが薄くなる。例えば、積層体2に対して同じ厚みの金属ペーストを塗布し、一方は外表面を酸化させ、他方は外表面を酸化させる場合、外表面を酸化させた接続導体は、外表面付近が金属酸化膜となる分、酸化させない接続導体に比して、金属部分が薄くなる。このように金属層20における厚みを薄くすることで、当該金属層20でのESRも大きくすることができる。すなわち、接続導体4における内側の金属層20の厚みを制御することによって、ESRをコントロールすることが可能となる。
ここで、金属層の内部に金属酸化膜が配置されている接続導体、すなわち、本実施形態に係る積層コンデンサ1の最外層21よりも更に外側に金属層が形成されている接続導体では、金属酸化膜にピンホールが形成されていた場合、内側の金属層と外表面側の金属層とがピンホールを介して導通してしまう。内側と外表面側の金属層が導通した場合、金属酸化膜に流れるべき電流が外表面側の金属層へ流れてしまい、金属酸化膜の抵抗成分が寄与しなくなり、この結果、接続導体のESRが低下してしまう。一方、本実施形態に係る積層コンデンサ1の接続導体4は、内側に金属層20が形成され、外表面側の最外層21が金属酸化膜によって形成され、更に外側には金属層は形成されていない。従って、金属酸化膜にピンホールが形成されていたとしても、金属層同士の導通によってESRが低下してしまうことを防止することができる。
また、本実施形態に係る積層コンデンサの実装構造においても、上述の積層コンデンサ1を用いることによって、実装ミスを防止することができる。
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
上述の実施形態では、積層コンデンサの構成の一例を示したが、本発明は静電容量部及びESR制御部を有するタイプの積層コンデンサであれば、どのような構成の積層コンデンサにも適用することができる。例えば、複合層5A,5B,5C,5Dの積層の順番や枚数は、図2に示すものに限定されず、適宜変更してもよい。
また、第一端子電極、第二端子電極、第一接続導体、第二接続導体の形成位置や数も特に限定されず、第一内部電極、第二内部電極、第三内部電極、第四内部電極の構成も特に限定されず、例えば、図5〜図11に示すような構成にしてもよい。図5(a)〜図11(a)は、変形例に係る積層コンデンサの端子電極及び接続導体を示す斜視図や平面図である。図5(b)〜図11(b)は、変形例に係る積層コンデンサの第一内部電極、第二内部電極、第三内部電極、第四内部電極を積層方向から見た図である。これらの内部電極を有する複合層の積層の順番や枚数は特に限定されない。なお、図5(b)〜図11(b)では、電流の流れる方向が矢印で示されている。
図5(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ200において、第一端子電極203Aは、積層体202の側面202aに二つ形成され、第二端子電極203Bは、積層体202の側面202bに二つ形成されている。第一接続導体204Aは、側面202aにおいて二つの第一端子電極203Aの間に形成されている。第二接続導体204Bは、側面202bにおいて二つの第二端子電極203Bの間に形成されている。
また、図5(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ200において、第一内部導体207Aは、主電極部213Aと、第一接続導体204Aに接続される引出導体214Aと、を有している。第二内部導体207Bは、主電極部213Bと、第二接続導体204Bに接続される引出導体214Bと、を有している。第三内部導体207Cは、主電極部213Cと、第一接続導体204Aに接続される引出導体214Cと、それぞれの第一端子電極203Aに接続される二つの引出導体215Cと、を有している。第四内部導体207Dは、主電極部213Dと、第二接続導体204Bに接続される引出導体214Dと、それぞれの第二端子電極203Bに接続される二つの引出導体215Dと、を有している。
図6(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ300において、第一端子電極303Aは、積層体302の側面302cの全面を覆うように形成され、第二端子電極303Bは、積層体302の側面302dの全面を覆うように形成されている。第一接続導体304Aは、側面302aに形成されている。第二接続導体304Bは、側面302bに形成されている。
また、図6(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ300において、第一内部導体307Aは、主電極部313Aと、第一接続導体304Aに接続される引出導体314Aと、を有している。第二内部導体307Bは、主電極部313Bと、第二接続導体304Bに接続される引出導体314Bと、を有している。第三内部導体307Cは、主電極部313Cと、第一接続導体304Aに接続される引出導体314Cと、を有している。主電極部313Cは、第一端子電極303Aに接続されている。第四内部導体307Dは、主電極部313Dと、第二接続導体304Bに接続される引出導体314Dと、を有している。主電極部313Dは、第二端子電極303Bに接続されている。
図7(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ400において、第一端子電極403Aは、積層体402の側面402bの全面を覆うように形成され、第二端子電極403Bは、積層体402の側面402aの全面を覆うように形成されている。第一接続導体404Aは、側面402cに形成されている。第二接続導体404Bは、側面402dに形成されている。
また、図7(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ400において、第一内部導体407Aは、主電極部413Aと、第一接続導体404Aに接続される引出導体414Aと、を有している。第二内部導体407Bは、主電極部413Bと、第二接続導体404Bに接続される引出導体414Bと、を有している。第三内部導体407Cは、主電極部413Cと、第一接続導体404Aに接続される引出導体414Cと、を有している。主電極部413Cは、第一端子電極403Aに接続されている。第四内部導体407Dは、主電極部413Dと、第二接続導体404Bに接続される引出導体414Dと、を有している。主電極部413Dは、第二端子電極403Bに接続されている。
図8(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ500において、積層体502の側面502aには、第一端子電極503Aと第二端子電極503Bが形成され、第一端子電極503Aと第二端子電極503Bとの間に第一接続導体504A及び第二接続導体504Bが形成される。また、側面502bには、側面502aに形成されているものと点対象をなすような配置で、第一端子電極503A、第二端子電極503B、第一接続導体504A、第二接続導体504Bが形成されている。
また、図8(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ500において、第一内部導体507Aは、主電極部513Aと、両側における第一接続導体504Aにそれぞれ接続される二つの引出導体514Aと、を有している。第二内部導体507Bは、主電極部513Bと、両側における第二接続導体504Bにそれぞれ接続される二つの引出導体514Bと、を有している。第三内部導体507Cは、主電極部513Cと、両側における第一接続導体504Aにそれぞれ接続される二つの引出導体514Cと、両側における第一端子電極503Aにそれぞれ接続される二つの引出導体515Cと、を有している。第四内部導体507Dは、主電極部513Dと、両側における第二接続導体504Bにそれぞれ接続される二つの引出導体514Dと、両側における第二端子電極503Bにそれぞれ接続される二つの引出導体515Dと、を有している。
図9(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ600において、積層体602の側面602aには、第一端子電極603Aと第二端子電極603Bが形成され、側面602bには、側面602aに形成されているものと点対象をなすような配置で、第一端子電極603A、第二端子電極603Bが形成されている。また、側面602aには、第一端子電極603Aと第二端子電極603Bとの間に第二接続導体604Bが形成されている。側面602bには、第一端子電極603Aと第二端子電極603Bとの間に第一接続導体604Aが形成されている。
また、図9(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ600において、第一内部導体607Aは、主電極部613Aと、二つの第一接続導体604Aにそれぞれ接続される二つの引出導体614Aと、を有している。第二内部導体607Bは、主電極部613Bと、二つの第二接続導体604Bにそれぞれ接続される二つの引出導体614Bと、を有している。第三内部導体607Cは、主電極部613Cと、二つの第一接続導体604Aにそれぞれ接続される二つの引出導体614Cと、両側における第一端子電極603Aにそれぞれ接続される二つの引出導体615Cと、を有している。第四内部導体607Dは、主電極部613Dと、二つの第二接続導体604Bにそれぞれ接続される二つの引出導体614Dと、両側における第二端子電極603Bにそれぞれ接続される二つの引出導体615Dと、を有している。
図10(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ700において、積層体702の側面702aには、第一端子電極703Aと第二端子電極703Bが形成され、側面702bには、側面702aに形成されているものと点対象をなすような配置で、第一端子電極703A、第二端子電極703Bが形成されている。また、側面702aには、第一端子電極703Aと第二端子電極703Bとの間に第二接続導体704Bが形成されている。側面702bには、第一端子電極703Aと第二端子電極703Bとの間に第一接続導体704Aが形成されている。
また、図10(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ700において、第一内部導体707Aは、主電極部713Aと、第一接続導体704Aに接続される引出導体714Aと、を有している。第二内部導体707Bは、主電極部713Bと、第二接続導体704Bに接続される引出導体714Bと、を有している。第三内部導体707Cは、主電極部713Cと、第一接続導体704Aに接続される引出導体714Cと、両側における第一端子電極703Aにそれぞれ接続される二つの引出導体715Cと、を有している。第四内部導体707Dは、主電極部713Dと、第二接続導体704Bに接続される引出導体714Dと、両側における第二端子電極703Bにそれぞれ接続される二つの引出導体715Dと、を有している。
図11(a)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ800において、積層体802の側面802aには、第一端子電極803Aと第二端子電極803Bが形成され、側面802bには、側面802aに形成されているものと点対象をなすような配置で、第一端子電極803A、第二端子電極803Bが形成されている。また、側面802cには、第一接続導体804Aが形成されている。側面802dには、第二接続導体804Bが形成されている。
また、図11(b)に示すように、変形例に係る積層コンデンサ800において、第一内部導体807Aは、主電極部813Aと、第一接続導体804Aに接続される引出導体814Aと、を有している。第二内部導体807Bは、主電極部813Bと、第二接続導体804Bに接続される引出導体814Bと、を有している。第三内部導体807Cは、主電極部813Cと、第一接続導体804Aに接続される引出導体814Cと、両側における第一端子電極803Aにそれぞれ接続される二つの引出導体815Cと、を有している。第四内部導体807Dは、主電極部813Dと、第二接続導体804Bに接続される引出導体814Dと、両側における第二端子電極803Bにそれぞれ接続される二つの引出導体815Dと、を有している。