JP6441961B2 - 積層型コンデンサおよび実装構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、積層型コンデンサに関し、特に、例えば、複数の誘電体層と内部電極とが交互に積層された積層体を有する積層型コンデンサおよびその実装構造体に関するものである。
積層型コンデンサは、誘電体層と内部電極とが交互に積層されており、誘電体を構成するセラミック材料としては、誘電率が比較的高いチタン酸バリウム等の強誘電体材料が一般的に用いられている。このような積層型コンデンサに交流電圧を印加すると、電歪効果から誘電体層に歪みが発生して積層型コンデンサ自体に振動が生じる。積層型コンデンサの振動は、積層型コンデンサがはんだ等を介して実装された基板に伝播し、基板に伝播した振動によって、基板が共鳴して振動が増幅され、基板において振動音が発生する。そして、基板の振動周波数が可聴周波数帯域になると、基板から可聴音が発生する。すなわち、いわゆる、「音鳴き」という現象が生じる。具体的には、積層型コンデンサは、一対の外部電極と基板とをはんだを介して実装する場合には、一対の外部電極に付着するはんだを介して積層型コンデンサの振動が基板を変形させるので、基板において振動音が発生することになる。
基板における振動音を低減するために、対向する一対の端面に一対の外部電極を有する積層型コンデンサ本体と、一対の外部電極に接合された一対の外部端子とを備えた積層型コンデンサが用いられている。このような積層型コンデンサは、一対の外部端子が一対の外部電極に接合されており、一対の外部端子を用いて積層型コンデンサ本体を基板から離して基板上に実装している。このような構成にすることによって、積層型コンデンサ本体で発生した振動を基板に伝播しにくくし、積層型コンデンサ本体に起因して振動音が基板に発生するのを抑制している。このような積層型コンデンサは、例えば、特許文献1に開示されているものがある。
特開2012−23322号公報
しかしながら、上述の積層型コンデンサは、一対の外部端子を用いて積層型コンデンサ本体を基板から離して設けることによって、積層型コンデンサ本体の振動を一対の外部端子でもって基板に伝播しにくくし、「音鳴き」を抑制しているものの、新たに一対の外部端子を設けることによって積層型コンデンサの構造が複雑になるという問題点があった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、音鳴きを抑制することができる積層型コンデンサを提供することにある。
本発明の一実施形態に係る積層型コンデンサは、複数の誘電体層が積層された、一対の主面、一対の端面および一対の側面を有する直方体状の積層体と、前記複数の誘電体層の層間に積層方向に間隔をおいて配置された複数の内部電極と、前記一対の端面にそれぞれ配置された、互いに異なる前記内部電極に電気的に接続された一対の外部電極とを備えており、該一対の外部電極は、前記端面を覆う端面部と、該端面部から前記一対の主面のうち第1の主面に延在する第1の主面延在部および前記一対の主面のうち第2の主面に延在する第2の主面延在部と、前記端面部から前記一対の側面のうち第1の側面に延在する第1の側面延在部および前記一対の側面のうち第2の側面に延在する第2の側面延在部とを有しているとともに、下地電極と該下地電極を覆う金属層とからなり、該金属層は、前記下地電極を覆う第1の金属層と、該第1の金属層の外側に位置する第2の金属層とを有しており、前記一対の外部電極の前記端面部と前記第1の主面延在部との間に位置する稜線部並びに前記第1の側面延在部および前記第2の側面延在部と前記第1の主面延在部との間に位置する各稜線部には、前記第1の金属層の外側に、該第1の金属層に含まれている金属および前記第2の金属層に含まれている金属を含んでいる金属間化合物層が位置して前記第2の金属層から露出しており、前記一対の外部電極の前記端面部と前記第2の主面延在部との間に位置する稜線部並びに前記第1の側面延在部および前記第2の側面延在部と前記第2の主面延在部との間に位置する各稜線部にも、前記金属間化合物層が位置して前記第2の金属層から露出していることを特徴とする。

また、本発明の一実施形態に係る実装構造体は、上述の積層型コンデンサと該積層型コンデンサが実装される基板電極が設けられた基板とが、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とを対向させて配置されているとともに、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とが導電性接合材を介して接合されていることを特徴とする。
本発明の積層型コンデンサによれば、一対の外部電極の下面部のみがはんだ付着部となるので、振動を基板に伝播しにくくすることができる。
(a)は、実施の形態に係る積層型コンデンサを示す概略の斜視図であり、(b)は、(a)に示す積層型コンデンサのA−A線で切断した断面図である。 (a)〜(c)は、一対の外部電極に形成された金属層の形成領域を説明するための説明図である。 図1(b)に示す積層型コンデンサの要部Cを拡大して示す拡大図である。 (a)は、図1に示す積層型コンデンサを基板上に実装した状態を示す概略の斜視図であり、(b)は、積層型コンデンサを基板上に実装した状態で、(a)に示す積層型コンデンサのB−B線で切断した断面図である。 図4(b)に示す基板上に実装した状態の積層型コンデンサの要部Dを拡大して示す拡大図である。
<実施の形態>
以下、本発明の実施の形態に係る積層型コンデンサ10について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る積層型コンデンサ10を示す概略の斜視図であり、積層型コンデンサ10は、セラミック材料の誘電体層と内部電極2(第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2b)とを有しており、誘電体層と内部電極2とが交互に積層されており、一対の外部電極3(第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3b)が第1の端面1cおよび第2の端面1dに引き出された内部電極2に電気的に接続されている。すなわち、内部電極2は、第1の内部電極2aが第1の外部電極3aに電気的に接続されており、第2の内部電極2bが第2の外部電極3bに電気的に接続されている。また、積層型コンデンサ10は、便宜的に、直交座標系XYZを定義するとともに、Z方向の正側を上方として、上面もしくは下面の用語を適宜用いるものとする。
積層型コンデンサ10は、回路基板(以下、基板9という)上にはんだ7を介して実装されるものである。基板9は、例えば、ノートパソコン、スマートフォンまたは携帯電話等に用いられており、例えば、表面に積層型コンデンサ10が電気的に接続される電気回路が形成されているものである。
また、基板9は、図4に示すように、例えば、積層型コンデンサ10が実装される表面には、基板電極9aおよび基板電極9bが設けられており、基板電極9aからは配線(図示せず)が延びており、また、基板電極9bからは配線(図示せず)が延びている。積層型コンデンサ10は、例えば、第1の外部電極3aと基板電極9aとが導電性接合材を介して接合され、また、第2の外部電極3bと基板電極9bとが導電性接合材を介して接合される。導電性接合材は、例えば、はんだまたは導電性樹脂等である。
積層型コンデンサ10は、図1に示すように、積層体1と、積層体1内に設けられている内部電極2(第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2b)と、積層体1の第1の端面1cおよび第2の端面1dに設けられており、第1の端面1cおよび第2の端面1dに引き出された内部電極2に電気的に接続されている一対の外部電極3(第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3b)と、を備えている。
積層体1は、複数の誘電体層が積層された直方体状であり、互いに対向する一対の主面(第1の主面1aおよび第2の主面1b)と互いに対向する一対の端面(第1の端面1cおよび第2の端面1d)と互いに対向する一対の側面(第1の側面1eおよび第2の側面1f)とを有している。そして、互いに対向する一対の端面(第1の端面1cおよび第2の端面1d)は、第1の主面1aおよび第2の主面1b間を連結しており、また、互いに対向する一対の側面(第1の側面1eおよび第2の側面1f)は、第1の主面1aおよび第2の主面1b間および第1の端面1cおよび第2の端面1d間を連結している。なお、直方体状とは、立方体形状または直方体形状のみならず、例えば、直方体の稜線部分に面取りが施されて稜線部分がR形状となっているものを含んでいる。
積層体1は、複数の誘電体層が積層されて直方体状に形成されており、誘電体層となるセラミックグリーンシートを複数枚積層して焼成することで得られる焼結体である。このように、積層体1は、直方体状であり、互いに対向する一対の主面と、一対の主面に直交しており、互いに対向する一対の端面と、一対の端面に直交しており、互いに対向する一対の側面とを有している。また、積層体1は、誘電体層の積層方向(Z方向)に対して、直交する断面(XY面)が長方形状となっている。また、積層型コンデンサ10は、積層体1の各稜線部が丸みを有していてもよい。
このような構成の積層型コンデンサ10の寸法は、長手方向(Y方向)の長さが、例えば、0.6(mm)〜2.2(mm)、短手方向(X方向)の長さが、例えば、0.3(mm)〜1.5(mm)、高さ方向(Z方向)の長さが、例えば、0.3(mm)〜1.2(mm)である。
誘電体層は、積層方向(Z方向)からの平面視において長方形状であり、1層当たりの厚みが、例えば、0.5(μm)〜3(μm)である。積層体1は、例えば、10(層)〜1000(層)からなる複数の誘電体層と内部電極2とが積層されている。また、積層体1内の内部電極2の積層数は、積層型コンデンサ10の特性等に応じて適宜に設計される。
誘電体層は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸カルシウム(CaTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)またはジルコン酸カルシウム(CaZrO)等である。また、誘電体層は、高い誘電率の点から、特に、誘電率の高い強誘電体材料としてチタン酸バリウムを用いることが好ましい。
複数の内部電極2は、第1の内部電極2aと第2の内部電極2bとを含んでおり、第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bは、所定間隔を介して互いに対向しており、図1(b)に示すように、積層体1内の複数の誘電体層の層間に積層方向に所定間隔をおいて交互に配置されており、積層体1の第1の主面1aおよび第2の主面1bに略平行にそれぞれ設けられている。なお、第1の内部電極2aと第2の内部電極2bとが一対の内部電極2となって、積層体1内に交互に配置されている。
このように、第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bは、積層体1内の複数の誘電体層の層間に積層方向に所定間隔をおいて配置されており、誘電体層で隔てられ、間には少なくとも1層の誘電体層がそれぞれ挟まれている。積層体1は、内部電極2が形成された誘電体層を複数枚積層して得られる。
図1(b)に示すように、第1の内部電極2aは、一方の端部が第1の端面1cに引き出されており、また、第2の内部電極2bは、一方の端部が第1の端面1cに対向する第2の端面1dに引き出されている。
第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bの導電材料は、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)または金(Au)等の金属材料、あるいは、これらの金属材料の一種以上を含む、例えば、Ag−Pd合金等の合金材料である。また、第1および第2の内部電極2a、2bは、電極の厚みが、例えば、0.5(μm)〜2(μm)であり、用途に応じて厚みを適宜設定すればよい。また、第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bは、同一の金属材料または合金材料によって形成することが好ましい。
一対の外部電極3は、一対の端面(第1の端面1cおよび第2の端面1d)にそれぞれ配置されており、互いに異なる内部電極2に電気的に接続されている。すなわち、一対の外部電極3は、第1の端面1cまたは第2の端面1dに引き出された内部電極2に電気的に接続されている。具体的には、第1の外部電極3aは、第1の端面1cに配置されており、第1の端面1cに引き出された第1の内部電極2aに電気的に接続されており、また、第2の外部電極3bは、第2の端面1dに配置されており、第2の端面1dに引き出された第2の内部電極2bに電気的に接続されている。
また、一対の外部電極3は、第1の端面1cおよび第2の端面1dを覆うように設けられており、第1の外部電極3aと第2の外部電極3bとが互いに対向するように配置されている。そして、一対の外部電極3は、図1に示すように、積層体1において、第1の端面1cおよび第2の端面1dから第1の主面1aおよび第2の主面1bの表面にそれぞれ延在して設けられており、また、第1の端面1cおよび第2の端面1dから第1の側面1eおよび第2の側面1fの表面にそれぞれ延在して設けられている。
このように、一対の外部電極3は、図1(b)に示すように、積層体1の表面(端面、主面および側面)に設けられており、端面(第1の端面1cおよび第2の端面1d)を覆う端面部(第1の端面部3eおよび第2の端面部3f)と、端面部から一対の主面のうち第1の主面1aに延在する第1の主面延在部3cおよび端面部から一対の主面のうち第2の主面1bに延在する第2の主面延在部3dと、端面部から一対の側面のうち第1の側面1eに延在する第1の側面延在部3gおよび一対の側面のうち第2の側面1fに延在する第2の側面延在部3hを有している。また、一対の外部電極3は、図1(b)に示すように、下地電極4と下地電極4を覆う金属層5とからなる。
一対の外部電極3は、第1の端面部3eおよび第2の端面部3fを有しており、第1の端面部3eが第1の端面1cを覆っており、第2の端面部3fが第2の端面1dを覆っている。
また、一対の外部電極3は、第1の主面延在部3cおよび第2の主面延在部3dを有しており、第1の主面延在部3cが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fから第1の主面1aに延在しており、第2の主面延在部3dが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fから第2の主面1bに延在している。
また、一対の外部電極3は、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hを有しており、第1の側面延在部3gが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fから第1の側面1eに延在しており、第2の側面延在部3hが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fから第2の側面1fに延在している。
一対の外部電極3は、下地電極4と金属層5とを含んでおり、下地電極4は、積層体1の表面(端面、主面および側面)に設けられている。すなわち、下地電極4は、第1の端面1cおよび第2の端面1dから第1の主面1aおよび第2の主面1bに延在するように設けられており、また、第1の端面1cおよび第2の端面1dから第1の側面1eおよび第2の側面1fに延在するように設けられている。金属層5は、下地電極4を覆うように下地電極4の表面上に設けられている。
下地電極4は、第1の端面1cまたは第2の端面1dに引き出された内部電極2に電気的に接続されている。また、下地電極4の導電材料は、例えば、Cu(銅)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)または金(Au)等の金属材料、あるいは、これらの金属材料の一種以上を含む、例えば、Cu−Ni合金等の合金材料である。また、一対の下地電極4は、積層体1の表面に同一の金属材料または同一の合金材料によって形成することが好ましい。
下地電極4は、第1の主面1aおよび第2の主面1bにおける厚みが、例えば、4(μm)〜10(μm)であり、第1の端面1cおよび第2の端面1dにおける厚みが、例えば、10(μm)〜25(μm)であり、第1の側面1eおよび第2の側面1fにおける厚みが、例えば、4(μm)〜10(μm)である。
図1(b)に示すように、下地電極4は、積層体1の表面に設けられており、金属層5は、下地電極4の全体を覆うように設けられている。また、金属層5は、図1(b)に示すように、第1の金属層5aと第2の金属層5bとを含んでおり、第1の金属層5aは下地電極4を覆うように設けられており、第2の金属層5bは第1の金属層5aの外側に位置している。また、金属層5は、金属間化合物層5cを有しており、金属間化合物層5cは、第1の金属層5aの外側に位置しており、第1の金属層5aに含まれている金属および第2の金属層5bに含まれている金属を含むものである。
図1に示すように、第1の端面部3eと第1の主面延在部3cとの間に位置する稜線部6aおよび第2の端面部3fと第1の主面延在部3cとの間に位置する稜線部6aと、第1の側面延在部3gと第1の主面延在部3cとの間に位置する稜線部6cおよび第2の側面延在部3hと第1の主面延在部3cとの間に位置する稜線部6cとにおいて、金属間化合物層5cは、第2の金属層5bから露出するように設けられている。
このように、金属間化合物層5cは、第1の金属層5aと第2の金属層5bとの間の層間に設けられるとともに、稜線部6aおよび稜線部6cにおいて、第2の金属層5bから露出している。なお、積層型コンデンサ10は、金属間化合物層5cが稜線部6において、第2の金属層5bから露出している。
第1の金属層5aは、図1(b)に示すように、下地電極4を覆うように下地電極4の表面上に設けられている。第1の金属層5aは、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)または錫(Sn)等の金属材料で形成されている。第1の金属層5aは、厚みが、例えば、5(μm)〜10(μm)である。
また、第2の金属層5bは、図1(b)に示すように、第1の金属層5aの外側に設けられている。第2の金属層5bは、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)または錫(Sn)等の金属材料で形成されている。第2の金属層5bは、厚みが、例えば、5(μm)〜10(μm)である。
金属層5は、例えば、第1の金属層5aおよび第2の金属層5bがめっき層である。金属層5は、第1の金属層5aおよび第2の金属層5bがそれぞれめっき層であれば、例えば、電解めっき法等を用いて、第1の金属層5aおよび第2の金属層5bを連続して形成することができる。
例えば、第1の金属層5aおよび第2の金属層5bがめっき層である場合には、第1の金属層5aのめっき層は、下地電極4を覆うように設けられ、第2の金属層5bのめっき層は、第1の金属層5aのめっき層を覆うように第1の金属層5aのめっき層の表面上に設けられる。第1の金属層5aおよび第2の金属層5bは、例えば、ニッケル(Ni)めっき層、銅(Cu)めっき層、金(Au)めっき層、銀(Ag)めっき層または錫(Sn)めっき層等である。第1の金属層5aは、めっき層の厚みが、例えば、5(μm)〜10(μm)であり、第2の金属層5bは、めっき層の厚みが、例えば、3(μm)〜5(μm)である。積層型コンデンサ10は、第1の金属層5aが、例えば、ニッケル(Ni)めっき層であり、第2の金属層5bが、例えば、錫(Sn)めっき層である。
また、めっき層は、基板電極9aおよび基板電極9bとの導電性接合材との接合のために形成されており、例えば、導電性接合材がはんだ材料である場合には、一対の外部電極3をリフロー工法等により容易かつ確実にはんだ7を介して基板9の基板電極9aおよび基板電極9bに実装するためのものである。
また、図1および図2に示すように、金属層5は、金属間化合物層5cが第1の金属層5aの外側に位置しており、稜線部6において、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出している。金属間化合物層5cは、はんだ接合の際に溶融したはんだが接触したとしても、はんだとの共晶反応等が生じにくく、表面に溶融したはんだが付着しないものである。
一対の外部電極3において、金属層5は、第1の金属層5aが下地電極4を覆うように設けられ、第2の金属層5bが第1の金属層5aを覆うように設けられる。そして、金属層5は、第1の金属層5aおよび第2の金属層5bを加熱処理することによって、金属間化合物層5cが第1の金属層5aと第2の金属層5bとの間の層間に形成されることになる。
具体的には、例えば、第1の金属層5aがニッケル(Ni)を含み、また、第2の金属層5bが錫(Sn)を含んでいる場合には、例えば、加熱処理において、加熱温度をニッケル(Ni)および錫(Sn)の共晶温度の230(℃)を超えるとともに最高温度が250(℃)〜260(℃)になるように設定し、また、加熱時間を共晶温度の230(℃)を超える時間が60(秒)〜90(秒)になるように設定する。金属層5は、このような加熱処理条件で加熱処理を行なうことによって、金属間化合物層5cが第1の金属層5aと第2の金属層5bとの間の層間に形成されることになる。
金属間化合物層5cの厚みは、各稜線部6における金属間化合物層5cの露出の精度等を考慮して、例えば、5(μm)〜10(μm)である。また、金属間化合物層5cの厚みは、例えば、加熱時間の設定を変えることによって調整することができる。
金属間化合物層5cは、第1の金属層5aに含まれている金属と第2の金属層5bに含まれている金属とを含んでいるものである。例えば、金属間化合物層5cは、第1の金属層5aがニッケル(Ni)を含み、第2の金属層5bが錫(Sn)を含んでいる場合には、金属間化合物層5cは、NiSnである。また、例えば、第1の金属層5aが銀(Ag)を含み、第2の金属層5bが錫(Sn)を含んでいる場合には、金属間化合物層5cは、AgSnである。また、例えば、第1の金属層5aが錫(Sn)を含み、第2の金属層5bが金(Au)を含んでいる場合には、金属間化合物層5cは、AuSnである。なお、金属間化合物層5cは、上述の金属間化合物層に限定されない。
ここで、積層型コンデンサ10において、第2の金属層5bおよび金属間化合物層5cの形成領域について以下に説明する。第2の金属層5bは、第1の主面延在部3cおよび第2の主面延在部3d、第1の端面部3eおよび第2の端面部3fおよび第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hのそれぞれの表面に設けられている。なお、図2は、第2の金属層5bの形成領域を説明するための説明図であり、図2(a)は、積層型コンデンサ10をXY面に直交する方向(Z方向)から見た図であり、図2(b)は、積層型コンデンサ10をZX面に直交する方向(Y方向)から見た図であり、図2(c)は、積層型コンデンサ10をZY面に直交する方向(X方向)から見た図である。
一対の外部電極3は、稜線部6aが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fと第1の主面延在部3cとの間に位置しており、また、稜線部6bが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fと第2の主面延在部3dとの間に位置しており、金属間化合物層5cは、図1および図2に示すように、稜線部6aおよび稜線部6bにおいて第2の金属層5bから露出している。
また、一対の外部電極3は、稜線部6cが第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hと第1の主面延在部3cとの間に位置しており、また、稜線部6dが第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hと第2の主面延在部3dとの間に位置しており、金属間化合物層5cは、図1および図2に示すように、稜線部6cおよび稜線部6dにおいて第2の金属層5bから露出している。
また、一対の外部電極3は、稜線部6eが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fと第1の側面延在部3gとの間に位置しており、また、稜線部6fが第1の端面部3eおよび第2の端面部3fと第2の側面延在部3hとの間に位置しており、金属間化合物層5cは、稜線部6eおよび稜線部6fにおいて第2の金属層5bから露出している。
積層型コンデンサ10は、外部電極3の3つの面が交わって成す角部がいずれかの稜線部6に含まれるものであり、それぞれの角部で金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出している。例えば、稜線部6aと稜線部6cと稜線部6eとが交わって成す部分(角部)において、金属間化合物層5cは、第2の金属層5bから露出している。また、稜線部6eおよび稜線部6fにおいて、金属間化合物層5cが露出していない場合には、稜線部6aと稜線部6cとが交わって成す部分において、金属間化合物層5cは、第2の金属層5bから露出している。
図2(a)に示すように、積層型コンデンサ10をZ方向から視て、稜線部6eは、XY面において、第1の側面延在部3g側および第1の端面部3e側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第1の側面延在部3g側および第2の端面部3f側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。また、同様に、積層型コンデンサ10をZ方向から視て、稜線部6fは、XY面において、第2の側面延在部3h側および第1の端面部3e側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第2の側面延在部3h側および第2の端面部3f側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。なお、曲線状となる曲面部とは、稜線部6eおよび稜線部6fが湾曲しているもの、または、丸みを帯びているものを含んでいる。
また、図2(b)に示すように、積層型コンデンサ10をY方向から視て、稜線部6aは、XZ面において、第1の主面延在部3c側および第1の端面部3e側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第1の主面延在部3c側および第2の端面部3f側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。また、同様に、積層型コンデンサ10をY方向から視て、稜線部6bは、XZ面において、第2の主面延在部3d側および第1の端面部3e側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第2の主面延在部3d側および第2の端面部3f側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。なお、曲線状となる曲面部とは、稜線部6aおよび稜線部6bが湾曲しているもの、または、丸みを帯びているものを含んでいる。
また、図2(c)に示すように、積層型コンデンサ10をX方向から視て、稜線部6cは、YZ面において、第1の主面延在部3c側および第1の側面延在部3g側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第1の主面延在部3c側および第2の側面延在部3h側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。また、同様に、積層型コンデンサ10をX方向から視て、稜線部6dは、YZ面において、第2の主面延在部3d側および第1の側面延在部3g側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有しており、また、第2の主面延在部3d側および第2の側面延在部3h側にそれぞれ曲線状となる曲面部の開始点を有している。なお、曲線状となる曲面部とは、稜線部6cおよび稜線部6dが湾曲しているもの、または、丸みを帯びているものを含んでいる。
一対の外部電極3は、図1および図2に示すように、各稜線部6には第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが各稜線部6で第2の金属層5bから露出している。
例えば、積層型コンデンサ10をY方向から側面視して、外部電極3は、図3に示すように、稜線部6aが曲線状となっており、曲線状の開始点6a1および開始点6a2の間の領域に第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出している。同様に、積層型コンデンサ10をX方向またはZ方向から側面視して、一対の外部電極3は、稜線部6b〜稜線部6fにおいても、稜線部6b〜稜線部6fが曲線状となっており、曲線状の2つの開始点の間の領域に第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出している。
積層型コンデンサ10は、各稜線部6が湾曲部(曲面部)を有しており、欠け等の発生が抑制される。また、積層型コンデンサ10は、一対の外部電極3が下地電極4と金属層5(第1の金属層5a、第2の金属層5bおよび金属間化合物層5c)とで構成されており、各稜線部6が湾曲部(曲面部)を有しているので、稜線部6で応力が分散されて、各層の層間において剥がれまたはクラック等の発生が抑制される。例えば、積層型コンデンサ10は、稜線部6で応力が分散されて、下地電極4と第1の金属層5aとの間の層間剥がれ等が抑制される。また、積層型コンデンサ10は、稜線部6で応力が分散されて、はんだ接合部のクラック等の発生が抑制される。
積層型コンデンサ10は、図4に示すように、第1の外部電極3aと基板電極9aとがはんだを介して基板9上に実装され、また、第2の外部電極3bと基板電極9bとがはんだ7を介して基板9上に実装されることになる。なお、積層型コンデンサ10と基板9との接合は、はんだに限らず、導電性樹脂を用いてもよい。
第1の外部電極3aは、図4に示すように、はんだ7を介して第1の主面延在部3cの第2の金属層5bと基板電極9aとがはんだ接合されており、同様に、第2の外部電極3bは、はんだ7を介して第1の主面延在部3cの第2の金属層5bと基板電極9bとがはんだ接合されている。したがって、積層型コンデンサ10は、一対の外部電極3の下面部がはんだ付着部となり、第1の主面延在部3cの第2の金属層層5bと基板電極9aおよび基板電極9bとの間ではんだ接合される。
このように、第1の外部電極3aは、図4に示すように、稜線部6aが第1の端面部3eと第1の主面延在部3cとの間に位置しており、稜線部6aに第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となる。はんだ7は、例えば、Sn−Sb系またはSn−Ag−Cu系のはんだ等を用いることができる。
したがって、第1の外部電極3aは、第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第1の端面部3eの第2の金属層5bにかけてはんだ7のはんだフィレットの形成が防止される。すなわち、第1の外部電極3aは、稜線部6aにおいて金属間化合物層5cの露出した領域がはんだ7の非付着部となり、はんだ7は、溶融状態において第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第1の端面部3eの第2の金属層5bに向かう流動が抑制されて、第1の端面部3eにはんだフィレットを形成しないようになる。
また、同様に、第2の外部電極3bは、図4に示すように、稜線部6aが第2の端面部3fと第1の主面延在部3cとの間に位置しており、稜線部6aに第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物5cが露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となる。
したがって、第2の外部電極3bは、第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第2の端面部3fの第2の金属層5bにかけてはんだ7のはんだフィレットの形成が防止される。すなわち、第2の外部電極3bは、稜線部6aにおいて金属間化合物層5cの露出した領域がはんだ7の非付着部となり、はんだ7は、溶融状態において第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第2の端面部3fの第2の金属層5bに向かう流動が抑制されて、第2の端面部3fにはんだフィレットを形成しないようになる。
図4に示すように、一対の外部電極3は、稜線部6aにおいて、金属間化合物層5cが露出した領域がはんだ7の非付着部となり、第1の端面部3eおよび第2の端面部3fの第2の金属層5bにははんだ7のはんだフィレットが形成されない。
第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3bは、図4に示すように、稜線部6cが第1の側面延在部3gと第1の主面延在部3cとの間および第2の側面延在部3hと第1の主面延在部3cとの間に位置しており、この稜線部6cに第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となる。
したがって、第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3bは、第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hの第2の金属層5bにかけてはんだ7のはんだフィレットの形成が防止される。
すなわち、第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3bは、稜線部6cにおいて金属間化合物層5cが露出した領域がはんだ7の非付着部となり、はんだ7は、溶融状態において第1の主面延在部3cの第2の金属層5bから第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hの第2の金属層5bに向かう流動が抑制されて、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hにはんだフィレットを形成しないようになる。
このように、図4に示すように、一対の外部電極3は、稜線部6cにおいて、金属間化合物層5cが露出した領域がはんだ7の非付着部となり、第1の側面延在部4eおよび第2の側面延在部4fの第2の金属層5bにははんだ7のはんだフィレットが形成されない。
また、稜線部6eが第1の側面延在部3gと第1の第1の端面部3eとの間および第1の側面延在部3gと第2の端面部3fとの間に位置しており、稜線部6eおいて、第2の金属層5bが形成されておらず、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しているので、稜線部6eにははんだ7のはんだフィレットが形成されない。また、稜線部6fが第2の側面延在部3hと第1の端面部3eとの間および第2の側面延在部3hと第2の端面部3fとの間に位置しており、稜線部6fおいて、第2の金属層5bが形成されておらず、金属層5の金属間化合物層5cが露出しているので、稜線部6fにははんだ7のはんだフィレットが形成されない。
また、一対の外部電極3は、第2の金属層5bが稜線部6eおよび稜線部6fにおいて金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しないように設けられていてもよい。
また、一対の外部電極3は、稜線部6bが第1の端面部3eと第2の主面延在部3dとの間および第2の端面部3fと第2の主面延在部3dとの間に位置しており、稜線部6bに第2の金属層5bが設けられておらず、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となる。一対の外部電極3は、稜線部6dが第1の側面延在部3gと第2の主面延在部3dとの間および第2の側面延在部3hと第2の主面延在部3dとの間に位置しており、稜線部6dに第2の金属層5bが設けられておらず、金属層5の金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となる。
このように、一対の外部電極3は、金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しており、積層型コンデンサ10は、稜線部6a〜稜線部6fがはんだ非付着部になり、基板9に対してどちらの向きでも実装することができる。
積層型コンデンサ10は、第1の主面延在部3cと基板電極9aおよび基板電極9bとを対向させて配置して、第1の主面延在部3cと基板電極9aおよび基板電極9bとを導電性接合材を介して接合することができる。また、積層型コンデンサ10は、第2の主面延在部3dと基板電極9aおよび基板電極9bとを対向させて配置して、第2の主面延在部3dと基板電極9aおよび基板電極9bとを導電性接合材を介して接合することができる。
また、積層型コンデンサ10は、第1の側面延在部3gと基板電極9aおよび基板電極9bとを対向させて配置して、第1の側面延在部3gと基板電極9aおよび基板電極9bとを導電性接合材を介して接合することができる。また、積層型コンデンサ10は、第2の側面延在部3hと基板電極9aおよび基板電極9bとを対向させて配置して、第2の側面延在部3hと基板電極9aおよび基板電極9bとを導電性接合材を介して接合することができる。
上述のように、積層型コンデンサ10は、一対の外部電極3が第1の主面延在部3cの第2の金属層5bのみで、基板電極9aと基板電極9bとにはんだ接合されることになる。
例えば、積層型コンデンサは、例えば、誘電体層としてチタン酸バリウム等を主成分として構成されている場合には、積層型コンデンサは、交流電圧が印加されると、電歪効果により交流電圧の大きさに応じて誘電体層に歪みが発生する。この歪みによって積層型コンデンサ自体に振動が生じて、振動が基板9に伝播することにより基板9が振動して、この振動が可聴周波数帯域である場合には、基板9の振動が振動音となって現れることになる。
しかしながら、実施の形態に係る積層型コンデンサ10は、稜線部6aと稜線部6cとにおいて金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しているので、一対の外部電極3は、第1の主面延在部3cの第2の金属層5bと基板電極9aおよび基板電極9bとがはんだ接合されることになり、一方、第1の端面部3eおよび第2の端面部3f、第1の側面部3gおよび第2の側面延在部3hにははんだ7のはんだフィレットが形成されない。
このように、積層型コンデンサ10は、第1の端面部3eおよび第2の端面部3f、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hにはんだフィレットが形成されないので、はんだフィレットを介しての振動の伝播が抑制される。積層型コンデンサ10は、発生した歪みによる振動が基板9に伝わりにくく、基板9に振動音が発生するのを抑制することができる。したがって、積層型コンデンサ10は、基板9の振動の伝播が抑制されて、音鳴きが起りにくくなり、振動音の抑制効果を向上させることができる。
すなわち、積層型コンデンサ10は、交流電圧を印加した場合には、第1の端面部3eおよび第2の端面部3fの中心部において伸縮が大きくなりやすい。しかしながら、積層型コンデンサ10は、伸縮が大きい第1の端面部3eおよび第2の端面部3fの第2の金属層5bにははんだ7のはんだフィレットが形成されていないので、より効果的に基板への振動の伝播を抑制することができる。さらに、積層型コンデンサ10は、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hにおいても伸縮が起りやすいが、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hの第2の金属層5bにははんだ7のフィレットが形成されていないので、さらに効果的に基板への振動の伝播を抑制することができる。
また、積層型コンデンサ10は、稜線部6において金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出しており、金属間化合物層5cの第2の金属層5bからの露出部がはんだ非付着部となり、はんだ非付着部がはんだ7の流動を抑制するので、基板電極9aおよび基板電極9bの大きさに関係なく、端面部および側面延在部にはんだ7のはんだフィレットが形成されないようになる。
また、積層型コンデンサは、端面部および側面部にはんだフィレットが形成されると、一対の外部電極3において対向する外部電極の間ではんだによる張力差が生じて、積層型コンデンサが立ち上がる、いわゆる、ツームストーン現象が起りやすくなる。しかしながら、積層型コンデンサ10は、一対の外部電極3において、第1の端面部3e、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hにははんだ7のはんだフィレットが形成されておらず、また、第2の端面部3f、第1の側面延在部3gおよび第2の側面延在部3hにははんだ7のはんだフィレットが形成されていないので、ツームストーン現象を抑制することができる。
ここで、図1に示す積層型コンデンサ10の製造方法の一例について以下に説明する。
誘電体層となる複数の第1および第2のセラミックグリーンシートを準備する。第1のセラミックグリーンシートは、第1の内部電極2aを形成するものであり、第2のセラミックグリーンシートは、第2の内部電極2bを形成するものである。
複数の第1のセラミックグリーンシートは、第1の内部電極2aを形成するために、セラミックグリーンシート上に、第1の内部電極2aの導体ペースト層が第1の内部電極2a用の導体ペーストを用いて形成される。なお、第1のセラミックグリーンシートは、多数個の積層型コンデンサ10を得るために、1枚のセラミックグリーンシート内に第1の内部電極2aが複数個形成される。
また、複数の第2のセラミックグリーンシートは、第2の内部電極2bを形成するために、セラミックグリーンシート上に、第2の内部電極2bの導体ペースト層が第2の内部電極2b用の導体ペーストを用いて形成される。なお、第2のセラミックグリーンシートは、多数個の積層型コンデンサ10を得るために、1枚のセラミックグリーンシート内に第2の内部電極2bが複数個形成される。
上述の第1および第2の内部電極導体ペースト層は、例えば、スクリーン印刷法等を用いて、セラミックグリーンシート上に、それぞれの導体ペーストを所定のパターン形状で印刷して形成される。
誘電体層となるセラミックグリーンシートの材料としては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)、チタン酸カルシウム(CaTiO)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)またはジルコン酸カルシウム(CaZrO)等の誘電体セラミックスを主成分とするものである。副成分として、例えば、Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物またはNi化合物等が添加されたものであってもよい。
第1および第2のセラミックグリーンシートは、誘電体セラミックスの原料粉末および有機バインダに適当な有機溶剤等を添加し混合することによって泥漿状のセラミックスラリーを作製して、ドクターブレード法等を用いてセラミックスラリーを成形することによって得られる。
第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2b用の導体ペーストは、上述したそれぞれの内部電極の導体材料(金属材料)の粉末に添加剤(誘電体材料)、バインダ、溶剤、分散剤等を加えて混練することで作製される。第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bの導電材料は、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)または金(Au)等の金属材料あるいはこれらの金属材料の一種以上を含む、例えば、Ag−Pd合金等の合金材料が挙げられる。第1の内部電極2aおよび第2の内部電極2bは、同一の金属材料または合金材料によって形成することが好ましい。
第1のセラミックグリーンシートと第2のセラミックグリーンシートとを交互に複数積層して、内部電極2を形成していないセラミックグリーンシートを積層方向の最外層にそれぞれ積層することによって、セラミック材料からなる積層体を作製する。
このように、複数の第1および第2のセラミックグリーンシートからなる積層体は、プレスして一体化することで、多数個の生積層体を含む大型の生積層体となる。この大型の生積層体を切断することによって、図1に示すような積層型コンデンサ10の積層体1となる生積層体を得ることができる。なお、大型の生積層体の切断は、例えば、ダイシングブレード等を用いて行なうことができる。
そして、積層体1は、生積層体を、例えば、800(℃)〜1300(℃)で焼成することによって、得ることができる。この工程によって、複数の第1および第2のセラミックグリーンシートが誘電体層となり、第1の内部電極導体ペースト層が第1の内部電極2aとなり、第2の内部電極導体ペースト層が第2の内部電極2bとなる。また、積層体1は、例えば、バレル研磨等の研磨手段を用いて角部または辺部を丸めることができる。積層体1は、角部または辺部を丸めることにより角部または辺部が欠けにくいものとなる。
次に、積層体1に下地電極4と金属層5とからなる一対の外部電極3を形成する。
まず、積層体1の第1の端面1cおよび第2の端面1dに外部電極3の下地電極4となる下地電極4用の導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより一対の外部電極3の下地電極4を形成する。
また、下地電極4用の導電ペーストは、下地電極4を構成する金属材料の粉末にバインダ、溶剤、分散剤等を加えて混練することで作製される。なお、下地電極4の導電材料は、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)または金(Au)等の金属材料、あるいは、これらの金属材料の一種以上を含む、例えば、Cu−Ni合金等の合金材料である。また、下地電極4の形成方法としては、導体ペーストを焼き付ける方法を用いる以外に、蒸着法、めっき法またはスパッタリング法等の薄膜形成法を用いてもよい。
次に、第1の金属層5aは、下地電極4を覆うように下地電極4の表面に設けられる。第1の金属層5aは、例えば、電解めっき法等を用いて、下地電極4の表面に形成される。また、第1の金属層5aは、例えば、ニッケル(Ni)めっき層、銅(Cu)めっき層、金(Au)めっき層、銀(Ag)めっき層または錫(Sn)めっき層等である。
第2の金属層5bは、第1の金属層5aを覆うように第1の金属層5bの表面に設けられる。第2の金属層5bは、例えば、電解めっき法等を用いて、第1の金属層5aの表面に形成される。また、第2の金属層5bは、例えば、ニッケル(Ni)めっき層、銅(Cu)めっき層、金(Au)めっき層、銀(Ag)めっき層または錫(Sn)めっき層等である。
積層型コンデンサ10は、例えば、第1の金属層5aがニッケル(Ni)めっき層からなり、また、第2の金属層5bbが錫(Sn)めっき層からなり、第2の金属層5bの錫(Sn)めっき層が第1の金属層5aのニッケル(Ni)めっき層を覆うように設けられる。なお、この段階では、第2の金属層5bは、第1の金属層5aの全体にわたって設けられている。すなわち、金属間化合物層5cは、稜線部6において第2の金属層5bから露出していない。
このように、下地電極4の表面上に第1の金属層5aおよび第2の金属層5bを設けて、上述したように、例えば、250(℃)〜260(℃)で、共晶温度の230(℃)を超える時間が60(秒)〜90(秒)となるような加熱条件で加熱処理することによって、金属間化合物層5cが第1の金属層5aと第2の金属層5bとの間の層間に形成される。第1の金属層5aがニッケル(Ni)めっき層であり、第2の金属層5bが錫(Sn)めっき層である場合には、第1の金属層5aと第2の金属層5bとの間の層間に、金属間化合物層5cとして、NiSnが形成される。
次に、一対の外部電極3は、各稜線部6において金属間化合物層5cを露出させる。例えば、バレル研磨等の研磨手段を用いて、各稜線部6(角部および辺部)の第2の金属層5bを研磨することによって、第2の金属層5bの下層に位置する金属間化合物層5cを露出させることができる。このように、研磨手段を用いることで、各稜線部6は、第2の金属層5bが取り除かれて、金属間化合物層5cを第2の金属層5bから露出させることができる。
このようにして、第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3bは、稜線部6a〜稜線部6fにおいて金属間化合物層5cが第2の金属層5bから露出するように設けることができる。また、第1の外部電極3aおよび第2の外部電極3bは、各稜線部6において金属間化合物層5cが露出するとともに、各稜線部6が曲面部を有することとなる。
本発明は、上述した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更および改良が可能である。
例えば、上述した実施の形態では、一般的な積層型コンデンサ10を例に挙げて説明したが、積層型コンデンサ10に限らず、本発明は、外部電極を3つ有する、いわゆる、3端子の積層型コンデンサにおいても適用することができる。すなわち、3端子の積層型コンデンサにおいても、本発明の技術を適用して、外部電極の稜線部にはんだ非付着部を形成することにより、振動音の抑制効果を向上させることができる。
1 積層体
1a 第1の主面
1b 第2の主面
1c 第1の端面
1d 第2の端面
1e 第1の側面
1f 第2の側面
2 内部電極
2a 第1の内部電極
2b 第2の内部電極
3 外部電極
3a 第1の外部電極
3b 第2の外部電極
3c 第1の主面延在部
3d 第2の主面延在部
3e 第1の端面部
3f 第2の端面部
3g 第1の側面延在部
3h 第2の側面延在部
4 下地電極
5 金属層
5a 第1の金属層
5b 第2の金属層
5c 金属間化合物層
6 稜線部
7 はんだ
9 基板
9a、9b 基板電極
10 積層型コンデンサ

Claims (6)

  1. 複数の誘電体層が積層された、一対の主面、一対の端面および一対の側面を有する直方体状の積層体と、前記複数の誘電体層の層間に積層方向に間隔をおいて配置された複数の内部電極と、前記一対の端面にそれぞれ配置された、互いに異なる前記内部電極に電気的に接続された一対の外部電極とを備えており、
    該一対の外部電極は、前記端面を覆う端面部と、該端面部から前記一対の主面のうち第1の主面に延在する第1の主面延在部および前記一対の主面のうち第2の主面に延在する第2の主面延在部と、前記端面部から前記一対の側面のうち第1の側面に延在する第1の側面延在部および前記一対の側面のうち第2の側面に延在する第2の側面延在部とを有しているとともに、下地電極と該下地電極を覆う金属層とからなり、
    該金属層は、前記下地電極を覆う第1の金属層と、該第1の金属層の外側に位置する第2の金属層とを有しており、
    前記一対の外部電極の前記端面部と前記第1の主面延在部との間に位置する稜線部並びに前記第1の側面延在部および前記第2の側面延在部と前記第1の主面延在部との間に位置する各稜線部には、前記第1の金属層の外側に、該第1の金属層に含まれている金属および前記第2の金属層に含まれている金属を含んでいる金属間化合物層が位置して前記第2の金属層から露出しており、前記一対の外部電極の前記端面部と前記第2の主面延在部との間に位置する稜線部並びに前記第1の側面延在部および前記第2の側面延在部と前記第2の主面延在部との間に位置する各稜線部にも、前記金属間化合物層が位置して前記第2の金属層から露出していることを特徴とする積層型コンデンサ。
  2. 前記一対の外部電極の前記端面部と前記第1の側面延在部および前記第2の側面延在部との間に位置する各稜線部にも、前記金属間化合物層が位置して前記第2の金属層から露出していることを特徴とする請求項1に記載の積層型コンデンサ。
  3. 請求項に記載の積層型コンデンサと該積層型コンデンサが実装される基板電極が設けられた基板とが、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とを対向させて配置されているとともに、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とが導電性接合材を介して接合されていることを特徴とする実装構造体。
  4. 請求項2に記載の積層型コンデンサと該積層型コンデンサが実装される基板電極が設けられた基板とが、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とを対向させて配置されているとともに、前記第1の主面延在部または前記第2の主面延在部と前記基板電極とが導電性接合材を介して接合されていることを特徴とする実装構造体。
  5. 請求項2に記載の積層型コンデンサと該積層型コンデンサが実装される基板電極が設けられた基板とが、前記第1の側面延在部または前記第2の側面延在部と前記基板電極とを対向させて配置されているとともに、前記第1の側面延在部または前記第2の側面延在部と前記基板電極とが導電性接合材を介して接合されていることを特徴とする実装構造体。
  6. 請求項2に記載の積層型コンデンサと該積層型コンデンサが実装される基板電極が設けられた基板とが、前記端面部と前記基板電極とを対向させて配置されているとともに、前記端面部と前記基板電極とが導電性接合材を介して接合されていることを特徴とする実装構造体。
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