JP5689143B2 - 低背型積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、高さ寸法が幅寸法よりも小さい低背型積層セラミックコンデンサに関する。
低背型積層セラミックコンデンサ（下記特許文献１を参照）は高さ寸法が幅寸法よりも小さいことから、概して、高さ寸法が幅寸法以上の積層セラミックコンデンサに比べて撓み強度が低い。
因みに、前記撓み強度は、一般に、基板の一面に低背型積層セラミックコンデンサをハンダ付けした後、該基板の一面を駒で支えた状態でその他面のコンデンサハンダ付け箇所に相当する部位をジグにより一定速度で下側に押圧して変形させ、該変形過程で低背型積層セラミックコンデンサに所定割合（％）以上の容量低下が生じたときのジグの押し込み量（単位はｍｍ）によって表されている。
この低背型積層セラミックコンデンサは、該低背型積層セラミックコンデンサが実装された回路基板の薄型化、並びに、該回路基板が組み込まれた携帯電話やスマートフォン等のモバイル機器の薄型化に有用である。しかしながら、低背型積層セラミックコンデンサは先に述べたように撓み強度が低いため、熱衝撃等によって回路基板に撓みを生じたときに容量低下等の機能障害を生じる恐れがある。
本発明の目的は、撓み強度に優れた低背型積層セラミックコンデンサを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明は、略直方体形状の誘電体チップの長さ方向端部それぞれに外部電極を備え、高さ寸法が幅寸法よりも小さい低背型積層セラミックコンデンサであって、前記誘電体チップは、容量形成用誘電体層を介して高さ方向に積層された複数の内部電極層と、高さ方向両側の内部電極層それぞれを覆うように設けられた保護用誘電体層を有しており、前記外部電極それぞれは、前記誘電体チップの長さ方向端面を覆う端面部と、該端面部と連続して前記誘電体チップの少なくとも高さ方向両面の一部を覆う回り込み部を有し、前記複数の内部電極層の一部の端が前記外部電極の一方の端面部に接続され、且つ、他部の端が前記外部電極の他方の端面部に接続されており、前記誘電体チップの保護用誘電体層それぞれの厚さ寸法をｔ１１ｃとし、前記外部電極それぞれの回り込み部の厚さ寸法をｔ１２ｂとしたとき、該ｔ１１ｃ及びｔ１２ｂはｔ１１ｃ＜ｔ１２ｂの条件を満足している。
本発明によれば、撓み強度に優れた低背型積層セラミックコンデンサを提供することができる。
本発明の前記目的及び他の目的と、各目的に応じた特徴と効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
先ず、図１〜図３を引用して、本発明を適用した低背型積層セラミックコンデンサ１０（以下、単に低背型コンデンサ１０と言う）の構造について説明する。
図１〜図３に示した低背型コンデンサ１０は、略直方体形状の誘電体チップ１１の長さ方向端部それぞれに外部電極１２を備え、高さ寸法Ｈ１０が幅寸法Ｗ１０よりも小さく、且つ、長さ寸法Ｌ１０は幅寸法Ｗ１０よりも大きい。
誘電体チップ１１は、容量形成用誘電体層１１ｂを介して高さ方向に積層された複数（図２では１０）の内部電極層１１ａと、高さ方向両側の内部電極層１１ａそれぞれを覆うように設けられた保護用誘電体層１１ｃを有している。図２には、図示の便宜上、内部電極層１１ａの総数を１０としてあるが、例えば高さ寸法Ｈ１０が１５０μｍ以下の低背型コンデンサ１０における内部電極層１１ａの実際の総数は１５以上である。
誘電体チップ１１の各内部電極層１１ａを除く部分、即ち、各容量形成用誘電体層１１ｂ及び各保護用誘電体層１１ｃの材料には誘電体セラミックス、好ましくはε＞１０００又はクラス２（高誘電率系）の誘電体セラミックスが用いられており、各容量形成用誘電体層１１ｂの厚さ寸法は略同じであり、各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ（図３を参照）も略同じである。各容量形成用誘電体層１１ｂ及び各保護用誘電体層１１ｃに用いられる誘電体セラミックスの具体例としては、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、又は酸化チタンが挙げられる。また、誘電体チップ１１の各内部電極層１１ａの材料には金属が用いられており、各内部電極層１１ａの厚さ寸法と上面視形状（略矩形）は略同じである。各内部電極層１１ａに用いられる金属の具体例としては、ニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、又はこれらの合金が挙げられる。
一方、各外部電極１２は、誘電体チップ１１の長さ方向端面を覆う端面部１２ａと、該端面部１２ａと連続して誘電体チップ１１の高さ方向両面の一部と幅方向両面の一部を覆う回り込み部１２ｂを有している。図２に示したように、誘電体チップ１１の複数の内部電極層１１ａの一部（図２の上から奇数番目）の端は外部電極１２の一方（図２の左側）の端面部１２ａに接続され、且つ、他部（図２の上から偶数番目）の端は外部電極１２の他方（図２の右側）の端面部１２ａに接続されている。
各外部電極１２の材料には金属が用いられており、端面部１２ａの厚さ寸法と回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ（図３を参照）は略同じである。図示を省略したが、実際の各外部電極１２は、誘電体チップ１１に密着した下地層と、該下地層に密着した表面層との２層構造、或いは、下地層と表面層との間に少なくとも１つの中間層を有する多層構造を有している。下地層に用いられる金属の具体例としては、ニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、又はこれらの合金が挙げられ、表面層に用いられる金属の具体例としては、スズ、パラジウム、金、又は亜鉛が挙げられ、中間層に用いられる金属の具体例としては、白金、パラジウム、金、銅、又はニッケルが挙げられる。
図３に示したように、誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃと、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂは、［誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ］＜［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ］の条件を満足している。この条件については後に詳述する。
また、図１に示したように、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂ（低背型コンデンサ１０の長さ方向に沿う長さ寸法）と、低背型コンデンサ１０の長さ寸法Ｌ１０は、｛［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂ］／［低背型コンデンサ１０の長さ寸法Ｌ１０］｝≦０．２４の条件を満足している。この条件については後に詳述する。
次に、図４及び図５を引用して、サンプル１Ａ〜１Ｄとサンプル２Ａ〜２Ｄの仕様及び撓み強度について説明する。
図４に示したサンプル１Ａ〜１Ｄと、図５に示したサンプル２Ａ〜２Ｄは、何れも、図１〜図３に示した低背型コンデンサ１０と同等の構造を有する低背型コンデンサである。図１〜図３に示した符号を引用して説明すれば、各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄの長さ寸法Ｌ１０は１０００μｍで幅寸法Ｗ１０は５００μｍで高さ寸法Ｈ１０は１５０μｍである。また、各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄの誘電体チップ１１の各内部電極層１１ａを除く部分、即ち、各容量形成用誘電体層１１ｂ及び各保護用誘電体層１１ｃの材料にはチタン酸バリウムが用いられ、各内部電極層１１ａの材料にはニッケルが用いられており、各容量形成用誘電体層１１ｂの厚さは略５μｍで各内部電極層１１ａの厚さは略１μｍであり、内部電極層１１ａの総数は１５である。さらに、各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄの外部電極１２は、ニッケルを用いた下地層と銅を用いた中間層とスズを用いた表面層の３層構造を有している。
因みに、各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄは、チタン酸バリウム粉末を含有したスラリーを塗工し乾燥して得た第１グリーンシートを複数枚重ね、その上に第１グリーンシートにニッケル粉末を含有したペーストを印刷し乾燥した得た第２グリーンシートを複数枚重ね、その上に第１グリーンシートを複数枚重ねて圧着したものを所定の大きさにカットして誘電体チップ１１対応の未焼成チップを得た後、該未焼成チップの長さ方向端部それぞれにニッケル粉末を含有したペーストを塗布して未焼成チップと同時焼成して下地層付き焼成チップを得た後、該下地層付き焼成チップの下地層上に電解メッキにより銅膜とスズ膜（中間層と表面層）を順に形成することによって作製されている。
図４に示したように、サンプル１Ａ〜１Ｄにおける誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃは全てが１６μｍであり、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂは１２μｍ、１４μｍ、１８μｍ、２０μｍの４種類であり、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂは全てが１６０μｍである。即ち、サンプル１Ａ〜１Ｄは、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂのみが異なる値となっている。
また、図５に示したように、サンプル２Ａ〜２Ｄにおける誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃは全てが１６μｍであり、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂは全てが１８μｍであり、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂは１６０μｍ、２４０μｍ、２５０μｍ、３２０μｍの４種類である。即ち、サンプル２Ａ〜２Ｄは、［誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ］＜［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ］の条件を満足しており、且つ、各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂのみが異なる値となっている。
因みに、図４及び図５に示した「撓み強度（ｍｍ）」は、サンプル（各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄを指す）をＪＩＳ−Ｃ−６４８４準拠のガラスエポキシ基板の一面にハンダ付けした後、該ガラスエポキシ基板の一面におけるサンプルハンダ付け箇所から両側４５ｍｍのところを駒で支えた状態でその他面におけるサンプルハンダ付け箇所に相当する部位をジグ（押圧部が曲率半径２３０ｍｍの曲面から成るもの）で０．５ｍｍ／ｓｅｃの一定速度で下側に押圧して変形させ、該変形過程でサンプルに１２．５％以上の容量低下が生じたときのジグの押し込み量（単位はｍｍ）によって表されている。
ところで、各サンプル１Ａ〜１Ｄ及び２Ａ〜２Ｄの如き寸法、即ち、長さ寸法Ｌ１０が１０００μｍで幅寸法Ｗ１０が５００μｍで高さ寸法Ｈ１０が１５０μｍの低背型コンデンサにあっては、一般に２．５ｍｍ以上の撓み強度があれば実用に供するとされている。
サンプル１Ａ〜１Ｄの中では、サンプル１Ｃ及び１Ｄの撓み強度が２．５ｍｍ以上であり、該サンプル１Ｃ及び１Ｄは何れも［誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ］＜［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ］の条件を満足している。要するに、図１〜図３に示した低背型コンデンサ１０にあっては［誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ］＜［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ］の条件を満足していれば、低背型、特に高さ寸法Ｈ１０が１５０μｍ以下の低背型であっても優れた撓み強度を確保できると言える。
一方、サンプル２Ａ〜２Ｄの中では、サンプル２Ａ及び２Ｂの撓み強度が２．５ｍｍ以上であり、該サンプル２Ａ及び２Ｂは何れも前記条件に加えて｛［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂ］／［低背型コンデンサ１０の長さ寸法Ｌ１０］｝≦０．２４の条件を満足している。要するに、図１〜図３に示した低背型コンデンサ１０にあっては前記条件に加えて｛［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂ］／［低背型コンデンサ１０の長さ寸法Ｌ１０］｝≦０．２４の条件を満足していれば、低背型、特に高さ寸法Ｈ１０が１５０μｍ以下の低背型であっても優れた撓み強度を確保できると言える。
先に述べた［誘電体チップ１１の各保護用誘電体層１１ｃの厚さ寸法ｔ１１ｃ］＜［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの厚さ寸法ｔ１２ｂ］の条件における厚さ寸法ｔ１１ｃは、各保護用誘電体層１１ｃが保護層としての役割を担うことを考慮すると、５〜２０μｍの範囲内で設定することが現実的であり、また、厚さ寸法ｔ１２ｂは、積層型コンデンサ１０の高さ寸法Ｈ１０に直接関連することを考慮すると、８〜２５μｍの範囲内で設定することが現実的である。
一方、先に述べた｛［各外部電極１２の回り込み部１２ｂの長さ寸法Ｌ１２ｂ］／［低背型コンデンサ１０の長さ寸法Ｌ１０］｝≦０．２４の条件におけるＬ１２ｂ／Ｌ１０の下限値は、各外部電極１２のハンダ付けを適切に行うことを考慮すると、０．１０以上とすることが現実的である。
尚、図１〜図３には、各外部電極１２として、誘電体チップ１１の長さ方向端面を覆う端面部１２ａと、該端面部１２ａと連続して誘電体チップ１１の高さ方向両面の一部と幅方向両面の一部を覆う回り込み部１２ｂを有しているものを示したが、図６に示した低背型コンデンサ１０’のように、各外部電極１２’として、誘電体チップ１１の長さ方向端面を覆う端面部１２ａと、該端面部１２ａと連続して誘電体チップ１１の高さ方向両面の一部のみを覆う縦断面略コ字形の回り込み部１２ｂを有しているものであっても、前記条件を満足していれば、前記同様の効果を得ることができる。
１０，１０’…低背型積層セラミックコンデンサ、Ｌ１０…低背型積層セラミックコンデンサの長さ寸法、１１…誘電体チップ、１１ａ…内部電極層、１２ｂ…容量形成用誘電体層、１１ｃ…保護用誘電体層、ｔ１１ｃ…保護用誘電体層の厚さ寸法、１２，１２’…外部電極、１２ａ…端面部、１２ｂ…回り込み部、ｔ１２ｂ…回り込み部の厚さ寸法、Ｌ１２ｂ…回り込み部の長さ寸法。
Claims (3)
- 略直方体形状の誘電体チップの長さ方向端部それぞれに外部電極を備え、高さ寸法が幅寸法よりも小さい低背型積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体チップは、容量形成用誘電体層を介して高さ方向に積層された複数の内部電極層と、高さ方向両側の内部電極層それぞれを覆うように設けられた保護用誘電体層を有しており、
前記外部電極それぞれは、前記誘電体チップの長さ方向端面を覆う端面部と、該端面部と連続して前記誘電体チップの少なくとも高さ方向両面の一部を覆う回り込み部を有し、前記複数の内部電極層の一部の端が前記外部電極の一方の端面部に接続され、且つ、他部の端が前記外部電極の他方の端面部に接続されており、
前記誘電体チップの保護用誘電体層それぞれの厚さ寸法をｔ１１ｃとし、前記外部電極それぞれの回り込み部の厚さ寸法をｔ１２ｂとしたとき、該ｔ１１ｃ及びｔ１２ｂはｔ１１ｃ＜ｔ１２ｂの条件を満足しており、
前記外部電極それぞれの回り込み部の長さ寸法をＬ１２ｂとし、前記低背型積層セラミックコンデンサの長さ寸法をＬ１０としたとき、該Ｌ１２ｂ及びＬ１０はＬ１２ｂ／Ｌ１０≦０．２４の条件を満足している、
ことを特徴とする低背型積層セラミックコンデンサ。 - 前記外部電極それぞれの回り込み部は、前記端面部と連続して前記誘電体チップの高さ方向両面の一部と幅方向両面の一部を覆っている、
ことを特徴とする請求項１に記載の低背型積層セラミックコンデンサ。 - 前記低背型積層セラミックコンデンサの高さ寸法は、１５０μｍ以下である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の低背型積層セラミックコンデンサ。
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