JP6232728B2 - 積層コンデンサ、テーピング積層コンデンサ連及び積層コンデンサの実装構造体 - Google Patents

Description

本発明は、積層コンデンサ、テーピング積層コンデンサ連及び積層コンデンサの実装構造体に関する。

積層コンデンサは、電圧を印加すると電歪および圧電現象によって伸縮する。基板に搭載された積層コンデンサにリップル等の交流電圧が印加されると、電歪および圧電現象により積層コンデンサが歪み、この歪みが基板に伝わって振動し、基板の振動数が可聴域２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚになると人間の耳に認識される。この現象は「鳴き（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｎｏｉｓｅ）」とも言われ、特にテレビ、ノートパソコン、携帯電話等で問題となっている。

これを受けて、特許文献１等において、鳴きを防止するために様々な提案がなされている。

特開２００９−７１１０６号公報

積層コンデンサの鳴きをさらに抑制したいという要望がある。

本発明の主な目的は、鳴きが抑制された積層コンデンサを提供することにある。

本発明に係る積層コンデンサは、コンデンサ本体と、第１の内部電極と、第２の内部電極とを備える。コンデンサ本体は、第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有する。第１及び第２の主面は、長さ方向及び幅方向に沿って延びる。第１及び第２の側面は、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる。第１及び第２の端面は、幅方向及び厚み方向に沿って延びる。第１の内部電極は、コンデンサ本体内に設けられている。第２の内部電極は、コンデンサ本体内に設けられている。第２の内部電極は、第１の内部電極と厚み方向において対向する。コンデンサ本体は、容量形成部と、第１の外層部と、第２の外層部とを有する。容量形成部には、第１及び第２の内部電極が設けられている。第１の外層部は、容量形成部よりも第１の主面側に位置する。第２の外層部は、容量形成部よりも第２の主面側に位置する。第２の外層部は、拘束層と、緩衝層とを含む。拘束層は、容量形成部よりも高いヤング率を有する。緩衝層は、拘束層と容量形成部との間に設けられている。緩衝層は、拘束層よりもヤング率が低い。

本発明に係る積層コンデンサのある特定の局面では、拘束層のヤング率は、第１の外層部のヤング率よりも高い。

本発明に係る積層コンデンサの別の特定の局面では、第２の外層部が第１の外層部よりも厚い。

本発明に係る積層コンデンサの他の特定の局面では、拘束層が第１の外層部よりも厚い。

本発明に係る積層コンデンサのさらに他の特定の局面では、第１及び第２の外層部は、それぞれ、セラミックスとガラスとを含む。拘束層におけるＭｇ及びＭｎの含有量が、容量形成部におけるＭｇ及びＭｎの含有量よりも少ない。

本発明に係る積層コンデンサのさらに別の特定の局面では、第１及び第２の外層部は、それぞれ、セラミックスとガラスとを含む。拘束層におけるガラスの含有量が、容量形成部におけるガラスの含有量よりも多い。

本発明に係る積層コンデンサのまた他の特定の局面では、第２の外層部は、拘束層と容量形成部との間に設けられており、拘束層よりもヤング率が低い緩衝層とを含む。

本発明に係る積層コンデンサのまた別の特定の局面では、コンデンサ本体の厚み方向に沿った寸法が、幅方向に沿った寸法よりも大きい。

本発明に係るテーピング積層コンデンサ連は、本発明に係る積層コンデンサと、キャリアテープとを備える。キャリアテープは、積層コンデンサを収容する収容穴を長さ方向に沿って複数有する。積層コンデンサは、第２の主面が収容穴の底面側を向くように配されている。

本発明に係る積層コンデンサの実装構造体は、本発明に係る積層コンデンサと、積層コンデンサが実装された実装基板とを備える。積層コンデンサは、第２の主面が実装基板側を向くように実装されている。

本発明によれば、鳴きが抑制された積層コンデンサを提供することができる。

第１の実施形態に係る積層コンデンサの略図的斜視図である。 図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。 第１の実施形態における積層コンデンサの実装構造体の略図的断面図である。 第１の実施形態におけるテーピング積層コンデンサ連の略図的平面図である。 図４の線Ｖ−Ｖにおける略図的断面図である。 図４の線ＶＩ−ＶＩにおける略図的断面図である。 第２の実施形態に係る積層コンデンサの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものである。図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る積層コンデンサの略図的斜視図である。図２は、図１の線ＩＩ−ＩＩにおける略図的断面図である。

図１及び図２に示される積層コンデンサ１は、セラミック素体により構成されたコンデンサ本体１０を有する積層セラミックコンデンサである。コンデンサ本体１０は、略直方体状である。なお、「略直方体状」には、角部や稜線部が丸められた形状の直方体状が含まれるものとする。コンデンサ本体１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆとを有する。第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂは、それぞれ、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄは、それぞれ、長さ方向Ｌ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、それぞれ、幅方向Ｗ及び厚み方向Ｔに沿って延びている。

コンデンサ本体１０の長さ方向Ｌに沿った寸法は、０．２ｍｍ〜１．６ｍｍ程度であることが好ましい。コンデンサ本体１０の長さ方向Ｌに沿った寸法は、１．０ｍｍ以上であることが好ましい。コンデンサ本体１０の幅方向Ｗに沿った寸法は、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度であることが好ましい。コンデンサ本体１０の幅方向Ｗに沿った寸法は、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。コンデンサ本体１０の厚み方向Ｔに沿った寸法は、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍ程度であることが好ましい。コンデンサ本体１０の厚み方向Ｔに沿った寸法は、０．８ｍｍ以上であることが好ましい。コンデンサ本体１０の厚み方向Ｔに沿った寸法は、コンデンサ本体１０の幅方向Ｗに沿った寸法以上であることが好ましい。

本実施形態において、コンデンサ本体１０は、例えば、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３などを主成分とする誘電体セラミックスにより構成されている。誘電体セラミックスには、Ｍｎ化合物、Ｍｇ化合物、Ｓｉ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物、希土類化合物などの副成分が添加されていてもよい。もっとも、本発明において、コンデンサ本体は、例えば、樹脂等の誘電体セラミックス以外の材料により構成されていてもよい。

本実施形態では、コンデンサ本体１０は、誘電体セラミックスに加えて、ガラスを含む。具体的には、コンデンサ本体１０は、焼結した誘電体セラミック粒子と、誘電体セラミック粒子の間に位置するガラスとを含む。コンデンサ本体１０は、Ｍｇ及びＭｎの少なくとも一方を含む。

図２に示されるように、コンデンサ本体１０の内部には、複数の第１の内部電極１１と、複数の第２の内部電極１２とが設けられている。第１及び第２の内部電極１１，１２は、それぞれ、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１及び第２の内部電極１１，１２は、それぞれ、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと略平行である。複数の第１の内部電極１１は、厚み方向Ｔに沿って相互に間隔をおいて配されている。複数の第２の内部電極１２は、厚み方向Ｔに沿って相互に間隔をおいて配されている。第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とは、厚み方向Ｔに沿って交互に設けられている。厚み方向Ｔにおいて隣り合う第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とは、誘電体部（セラミック部）１０ｇを介して厚み方向Ｔに対向している。誘電体部１０ｇの厚みは、例えば、０．１μｍ〜２μｍ程度であることが好ましい。

第１及び第２の内部電極１１，１２は、それぞれ、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどにより構成することができる。第１及び第２の内部電極１１，１２の厚みは、それぞれ、０．３μｍ〜２μｍ程度であることが好ましい。

第１の内部電極１１は、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ並びに第２の端面１０ｆには引き出されておらず、第１の端面１０ｅに引き出されている。第１の端面１０ｅの上には、第１の外部電極１５が設けられている。第１の内部電極１１は、第１の外部電極１５に接続されている。図１及び図３に示されるように、第１の外部電極１５は、第１の端面１０ｅ上から、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ上に跨がって設けられている。

第２の内部電極１２は、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ並びに第１の端面１０ｅには引き出されておらず、第２の端面１０ｆに引き出されている。第２の端面１０ｆの上には、第２の外部電極１６が設けられている。第２の内部電極１２は、第２の外部電極１６に接続されている。図１及び図３に示されるように、第２の外部電極１６は、第２の端面１０ｆの上から、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄ上に跨がって設けられている。

第１及び第２の外部電極１５，１６は、適宜の導電材料により構成することができる。第１及び第２の外部電極１５，１６のそれぞれは、例えば、下地層と、下地層の上に設けられためっき層とにより構成されていてもよい。下地層は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどにより構成することができる。また、下地層は、熱硬化性樹脂と導電性粒子とを含んでいてもよい。めっき層は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｕなどにより構成することができる。めっき層は、複数のめっき層の積層体により構成されていてもよい。めっき層は、例えば、めっき層と、Ｓｎめっき層との積層体により構成されていてもよい。下地層とめっき層との間に、応力緩和用の導電性樹脂層が設けられていてもよい。

コンデンサ本体１０は、容量形成部１０ｋと、第１の外層部１０ｍと、第２の外層部１０ｎとを有する。容量形成部１０ｋは、コンデンサ本体１０のうち、第１及び第２の内部電極１１，１２が設けられた部分であり、容量の形成に寄与する部分である。一方、第１及び第２の外層部１０ｍ、１０ｎは、第１及び第２の内部電極１１，１２が設けられておらず、容量に寄与しない部分である。

第１の外層部１０ｍは、コンデンサ本体１０の容量形成部１０ｋよりも第１の主面１０ａ側の部分により構成されている。一方、第２の外層部１０ｎは、コンデンサ本体１０の容量形成部１０ｋよりも第２の主面１０ｂ側の部分により構成されている。

第２の外層部１０ｎは、拘束層１０ｎ１と、緩衝層１０ｎ２とを有する。拘束層１０ｎ１は、容量形成部１０ｋよりも高いヤング率を有する。拘束層１０ｎ１は、第２の外層部１０ｎの第２の主面１０ｂ側の部分により構成されている。一方、緩衝層１０ｎ２は、第２の外層部１０ｎの第１の主面１０ａ側の部分により構成されている。緩衝層１０ｎ２は、拘束層１０ｎ１と容量形成部１０ｋとの間に設けられている。すなわち、拘束層１０ｎ１は、緩衝層１０ｎ２を介して容量形成部１０ｋと接続されている。緩衝層１０ｎ２は、拘束層１０ｎ１よりもヤング率が低い。緩衝層１０ｎ２のヤング率は、容量形成部１０ｋのヤング率よりも高い方が好ましい。第２の外層部の厚みは、第１の外層部の厚みより厚く、第１の外層部の厚みの２倍以上であることが好ましい。さらに拘束層の厚みは第２の外層部の厚みの５０％以上であることが好ましい。拘束層の厚みが厚ければ、容量形成部で発生する歪みが伝わりにくくなる。

（積層コンデンサ１の実装構造体２）
図３に、本実施形態における積層コンデンサ１の実装構造体２の略図的断面図を示す。図３に示されるように、実装構造体２は、積層コンデンサ１と、実装基板２０とを備える。

積層コンデンサ１は、相対的に高いヤング率を有する第２の主面１０ｂが実装基板２０側を向くように実装基板２０に実装されている。実装基板２０は、基板本体２１を有する。基板本体２１は、例えば、セラミック基板、ガラスエポキシ基板などの樹脂基板により構成することができる。

基板本体２１の上には、ランド２２，２３が配されている。ランド２２の一方に第１の外部電極１５が電気的に接続され、ランド２３に第２の外部電極１６が電気的に接続されている。ランド２２，２３と、外部電極１５，１６とは、Ｓｎ−Ｐｂ共晶半田や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕなどの半田や導電性接着剤などからなる接合材２４により接合されている。接合材２４は、第１及び第２の外部電極１５，１６の端面１０ｅ、１０ｆ上に位置する部分にも一部接合されている。ただし、第２の外層部の厚みが厚いため、接合材２４が容量形成部まで濡れ上がらない。したがって、第２の容量形成部で発生する歪みが接合材２４に伝わりにくい。

（テーピング積層コンデンサ連３）
図４〜図６に、テーピング積層コンデンサ連３を示す。テーピング積層コンデンサ連３は、キャリアテープ３０を有する。図６に示されるように、キャリアテープ３０は、テープ本体３０ａと、蓋３０ｂとを有する。テープ本体３０ａには、積層コンデンサ１を収容する収容穴３１が長さ方向に沿って相互に間隔をおいて複数設けられている。収容穴３１は、蓋３０ｂによって閉鎖されている。積層コンデンサ１は、相対的に高いヤング率を有する第２の主面１０ｂが収容穴３１の底面３１ａ側を向くように配されている。このため、テーピング積層コンデンサ連３から蓋３０ｂを剥離し、第１の主面１０ａを吸着保持することにより、相対的に高いヤング率を有する第２の主面１０ｂを実装基板２０側に向けて容易に実装することができる。

ところで、積層コンデンサに電圧が印加されると、容量形成部は、積層方向に膨張する一方、長さ方向及び幅方向の少なくとも一方に収縮する。この変形が、外部電極や接合材を経由して実装基板に伝わると、実装基板がたわむ。このため、積層コンデンサに交流電圧が印加されると実装基板が振動し、音が発生することがある。この実装基板から音が発生する現象は、「鳴き」と呼ばれている。

ここで、積層コンデンサ１では、第２の外層部１０ｎに、容量形成部１０ｋよりもヤング率の高い拘束層１０ｎ１が設けられている。この拘束層１０ｎ１により容量形成部１０ｋが拘束されるため、鳴きの発生が効果的に抑制される。

鳴きの発生を抑制する観点からは、第２の外層部の全体を、高いヤング率を有する拘束層により構成することも考えられる。しかしながら、その場合は、第２の外層部と容量形成部との界面に大きな応力が付与され、第２の外層部と容量形成部とが剥離しやすくなる。よって、第２の外層部と容量形成部との剥離を抑制する観点から、第２の外層部のヤング率を、容量形成部のヤング率よりも十分に高くすることが困難である。従って、鳴きを十分に抑制することが困難である。

積層コンデンサ１では、拘束層１０ｎ１と容量形成部１０ｋとの間に、拘束層１０ｎ１よりもヤング率が低く、容量形成部１０ｋよりもヤング率が高い緩衝層１０ｎ２が設けられていることが好ましいこのため、拘束層１０ｎ１のヤング率を容量形成部１０ｋのヤング率に対して高くした場合であっても、拘束層１０ｎ１が剥離しにくい。従って、拘束層１０ｎ１のヤング率を容量形成部１０ｋのヤング率に対して高くし得る。その結果、鳴きを効果的に抑制することができる。

本実施形態の鳴きを抑制する技術は、鳴きが発生しやすい仕様の積層コンデンサ、特に、容量が１μＦ以上であり、ε_ｒが３０００より大きな積層コンデンサ、厚み寸法が幅寸法よりも大きな積層コンデンサに有効である。

なお、セラミック素体のヤング率は、例えば、ガラスの含有量により制御することができる。具体的には、ガラスの含有量を多くすることによってヤング率を高めることができる。従って、拘束層１０ｎ１におけるガラスの含有量が、容量形成部１０ｋにおけるガラスの含有量よりも多いことが好ましく、容量形成部１０ｋにおけるガラスの含有量の２倍以上であることが好ましい。

また、セラミック素体のヤング率は、Ｍｇ及びＭｎの含有量により制御することもできる。Ｍｇ及びＭｎの含有量が少ないと、焼成時においてセラミック粒子が粒成長しにくいため、セラミック素体における粒子径が小さくなり、粒界が増大する。従って、Ｍｇ及びＭｎの含有量を少なくすることによりヤング率を高めることができる。よって、拘束層１０ｎ１におけるＭｇ及びＭｎの含有量は、容量形成部１０ｋにおけるＭｇ及びＭｎの含有量よりも少ないことが好ましい。

鳴きを抑制する観点からは、積層コンデンサ１は、第２の主面１０ｂが実装基板２０側を向くように実装されることが好ましい。従って、積層コンデンサ１は、厚み方向Ｔにおける方向識別性を有することが好ましい。従って、拘束層１０ｎ１は、第１の外層部１０ｍとは異なる色調を有することが好ましい。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る積層コンデンサ１ａの略図的断面図である。

第１の実施形態に係る積層コンデンサ１では、第１の外層部１０ｍが拘束層を有していないが、本実施形態に係る積層コンデンサ１ａでは、第１の外層部１０ｍは、第２の外層部１０ｎと同様に、拘束層１０ｍ１と、緩衝層１０ｍ２とを有する。拘束層１０ｍ１は、容量形成部１０ｋよりも高いヤング率を有する。緩衝層１０ｍ２は、拘束層１０ｍ１と容量形成部１０ｋとの間に位置する。緩衝層１０ｍ２は、拘束層１０ｍ１よりもヤング率が低く、容量形成部１０ｋよりもヤング率が高い。

積層コンデンサ１ａのように、第２の外層部１０ｎに加えて、第１の外層部１０ｍにも、拘束層及び緩衝層を設けてもよい。積層コンデンサ１ａの場合は、拘束層１０ｍ１と拘束層１０ｎ１とで色調が異なることが好ましい。

１，１ａ…積層コンデンサ
２…積層コンデンサの実装構造体
３…テーピング積層コンデンサ連
１０…コンデンサ本体
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１０ｃ…第１の側面
１０ｄ…第２の側面
１０ｅ…第１の端面
１０ｆ…第２の端面
１０ｇ…誘電体部
１０ｋ…容量形成部
１０ｍ…第１の外層部
１０ｎ…第２の外層部
１０ｍ１，１０ｎ１…拘束層
１０ｍ２，１０ｎ２…緩衝層
１１…第１の内部電極
１２…第２の内部電極
１５…第１の外部電極
１６…第２の外部電極
２０…実装基板
２１…基板本体
２２，２３…ランド
２４…接合材
３０…キャリアテープ
３０ａ…テープ本体
３０ｂ…蓋
３１…収容穴
３１ａ…底面
５０…実装基板

Claims (8)

1. 長さ方向及び幅方向に沿って延びる第１及び第２の主面と、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる第１及び第２の側面と、幅方向及び厚み方向に沿って延びる第１及び第２の端面とを有するコンデンサ本体と、
   前記コンデンサ本体内に設けられた第１の内部電極と、
   前記コンデンサ本体内に設けられており、前記第１の内部電極と厚み方向において対向する第２の内部電極と、
   を備え、
   コンデンサ本体は、
   前記第１及び第２の内部電極が設けられた容量形成部と、
   前記容量形成部よりも前記第１の主面側に位置する第１の外層部と、
   前記容量形成部よりも前記第２の主面側に位置し、前記第１の外層部よりも厚い、第２の外層部と、
   を有し、
   前記第２の外層部は、
   前記容量形成部よりも高いヤング率を有する拘束層と、
   前記拘束層と前記容量形成部との間に設けられており、前記容量形成部よりもヤング率が高く、前記拘束層よりもヤング率が低い緩衝層と、
   を含む、積層コンデンサ。
2. 前記拘束層のヤング率は、前記第１の外層部のヤング率よりも高い、請求項１に記載の積層コンデンサ。
3. 前記拘束層が前記第１の外層部よりも厚い、請求項１または２に記載の積層コンデンサ。
4. 前記第１及び第２の外層部は、それぞれ、セラミックスとガラスとを含み、
   前記拘束層におけるＭｇ及びＭｎの含有量が、前記容量形成部におけるＭｇ及びＭｎの含有量よりも少ない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層コンデンサ。
5. 前記第１及び第２の外層部は、それぞれ、セラミックスとガラスとを含み、
   前記拘束層におけるガラスの含有量が、前記容量形成部におけるガラスの含有量よりも多い、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層コンデンサ。
6. 前記コンデンサ本体の厚み方向に沿った寸法が、幅方向に沿った寸法よりも大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層コンデンサ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層コンデンサと、
   前記積層コンデンサを収容する収容穴を長さ方向に沿って複数有するキャリアテープと、
   を備え、
   前記積層コンデンサは、前記第２の主面が前記収容穴の底面側を向くように配されている、テーピング積層コンデンサ連。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の積層コンデンサと、
   前記積層コンデンサが実装された実装基板と、
   を備え、
   前記積層コンデンサは、前記第２の主面が前記実装基板側を向くように実装されている、積層コンデンサの実装構造体。

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