JP7097761B2 - 積層セラミック電子部品 - Google Patents
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Description
高電圧下で使用される場合、積層セラミックコンデンサのような電子部品では、外部電極間で放電が起こる、いわゆる沿面放電が生じやすくなる。したがって、高電圧インバーター回路では、公的な規格により沿面距離が規定されている。
このような要求から、高電圧のインバーター回路では、コンデンサのなかでも、たとえば、沿面距離を確保しやすい特許文献1および特許文献2に開示されるようなフィルムコンデンサや、たとえば、特許文献3に開示されるような金属端子付きのコンデンサが採用されることが増加している。
の端面上および少なくとも第1の側面の一部と第2の側面の一部に至るように配置される、第2の外部電極と、を有する複数の積層セラミック電子部品本体と、第1の外部電極に接続される板状の第1の金属端子と、第2の外部電極に接続される板状の第2の金属端子と、を備える、積層セラミック電子部品であって、複数の積層セラミック電子部品本体の第1の主面および第2の主面を結ぶ積層方向のt寸法は、複数の積層セラミック電子部品本体の第1の側面および第2の側面を結ぶ方向の幅方向のw寸法よりも小さく、複数の積層セラミック電子部品本体は、第1の側面または第2の側面が、実装面と対向するように配置され、かつ、複数の積層セラミック電子部品本体の主面同士が対面するように並んで配置され、第1の金属端子の一方主面には、複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの第1の外部電極に跨るように配置され、第2の金属端子の一方主面には、複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの第2の外部電極に跨るように配置され、積層体と、第1の外部電極および第2の外部電極と、第1の金属端子および第2の金属端子の少なくとも一部が外装材で覆われ、第1の金属端子は、第1の外部電極に接続され、複数の積層セラミック電子部品本体の各々の第1の側面または第2の側面と対向する第1の接合部と、第1の接合部に接続され、第1の側面または第2の側面と略平行となる方向に複数の積層セラミック電子部品本体から遠ざかるように延びる第1の延長部と、を有し、第2の金属端子は、第2の外部電極に接続され、複数の積層セラミック電子部品の各々の第1の側面または第2の側面と対向する第2の接合部と、第2の接合部に接続され、第1の側面または第2の側面と略平行となる方向に複数の積層セラミック電子部品本体から遠ざかるように延びる第3の延長部と、を有する、積層セラミック電子部品である。
(第1の実施の形態)
この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品について説明する。図1は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品の一例を示す外観斜視図である。図2は、図1に示す積層セラミック電子部品に用いられる積層セラミック電子部品本体の外形を示す斜視図である。図3は、図2に示す積層セラミック電子部品本体の線III-IIIにおける断面図である。図4は、図2に示す積層セラミック電子部品本体の線IV-IVにおける断面図である。図5は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図1に示す積層セラミック電子部品の正面図である。図6は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図1に示す積層セラミック電子部品の側面図である。図7は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図1に示す積層セラミック電子部品の上面図である。図8は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図1に示す積層セラミック電子部品の底面図である。図9は、図1に示す積層セラミック電子部品本体の線IX-IXにおける断面図である。図10は、この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品が備える金属端子を示す外観斜視図である。
この第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Aは、複数の積層セラミック電子部品本体12を含む。積層セラミック電子部品本体12は、直方体状の積層体14と、外部電極26とを含む。また、積層セラミック電子部品10Aは、積層セラミック電子部品本体12の外部電極26に接続される金属端子30、ならびに積層体14、外部電極26、および金属端子30の一部を覆うための外装材50を含む。
また、積層体14に、半導体セラミックを用いた場合、積層セラミック電子部品本体は、サーミスタ素子として機能する。半導体セラミック材料の具体例としては、たとえば、スピネル系セラミック材料などが挙げられる。
また、積層体14に、磁性体セラミックを用いた場合、積層セラミック電子部品本体は、インダクタ素子として機能する。また、インダクタ素子として機能する場合は、内部電極層18は、コイル状の導体となる。磁性体セラミック材料の具体例としては、たとえば、フェライトセラミック材料などが挙げられる。
第2の内部電極層18bは、第1の内部電極層18aと対向する第2の対向電極部20bと、第2の内部電極層18bの一端側に位置し、第2の対向電極部20bから積層体14の第2の端面14fまでの第2の引出電極部22bを有する。第2の引出電極部22bは、その端部が第2の端面14fに引き出され、露出している。
第1の外部電極26aは、積層体14の第1の端面14eの表面に配置され、第1の端面14eから延伸して第1の主面14a、第2の主面14b、第1の側面14cおよび第2の側面14dのそれぞれの一部分を覆うように形成される。この場合、第1の外部電極26aは、第1の内部電極層18aの第1の引出電極部22aと電気的に接続される。なお、第1の外部電極26aは、積層体14の第1の端面14eのみに形成されていてもよい。
第2の外部電極26bは、積層体14の第2の端面14fの表面に配置され、第2の端面14fから延伸して第1の主面14a、第2の主面14b、第1の側面14cおよび第2の側面14dのそれぞれの一部分を覆うように形成される。この場合、第2の外部電極26bは、第2の内部電極層18bの第2の引出電極部22bと電気的に接続される。なお、第2の外部電極26bは、積層体14の第2の端面14fのみに形成されていてもよい。
焼付け層は、ガラスと金属とを含む。焼付け層の金属としては、たとえば、Cu、Ni、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等から選ばれる少なくとも1つを含む。また、焼付け層のガラスとしては、B、Si、Ba、Mg、Al、Li等から選ばれる少なくとも1つを含む。なお、ガラスの代わりにセラミック層16と同種のセラミック材料を用いてもよい。焼付け層は、複数層であってもよい。焼付け層は、ガラスおよび金属を含む導電性ペーストを積層体14に塗布して焼き付けたものであり、セラミック層16および内部電極層16と同時に焼成したものでもよく、セラミック層16および内部電極層18を焼成した後に焼き付けたものでもよい。内部電極層18と同時に焼成する場合には、ガラスの代わりにセラミック層16と同種のセラミック材料を用いることが好ましい。
また、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面に下地電極層を設ける場合には、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面に位置する下地電極層の長さ方向zの中央部におけるそれぞれの焼付け層の厚みは、30μm以上50μm以下程度であることが好ましい。
樹脂層を形成する場合は、焼付け層の表面に形成されてもよいし、焼付け層を形成せずに、積層体14の第1の端面14eまたは第2の端面14fの表面に直接形成してもよい。樹脂層は、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む。樹脂層は、複数層で形成されてもよい。
また、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面に樹脂層を設ける場合には、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面に位置する樹脂層である長さ方向zの中央部におけるそれぞれの樹脂層の厚みは、30μm以上50μm以下程度であることが好ましい。
第1の端面14eおよび第2の端面14fに位置するめっき層の高さ方向中央部におけるそれぞれのめっき層の厚みは、たとえば、1μm以上15μm以下程度であることが好ましい。
また、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面にめっき層を設ける場合には、第1の主面14aおよび第2の主面14b、ならびに第1の側面14cおよび第2の側面14dの表面に位置するめっき層である長さ方向zの中央部におけるそれぞれの樹脂層の厚みは、1μm以上15μm以下程度であることが好ましい。
第1の外部電極26aおよび第2の外部電極26bのそれぞれは、下地電極層が設けられず、めっき層が積層体14の表面に直接形成されていてもよい。すなわち、積層セラミック電子部品本体12は、第1の内部電極層18aまたは第2の内部電極層18bに電気的に接続されるめっき層を含む構造であってもよい。このような場合、前処理として積層体14の表面に触媒を配設した後で、めっき層が形成されてもよい。
めっき層は、積層体14の表面に形成される下層めっき電極と、下層めっき電極の表面に形成される上層めっき電極とを含むことが好ましい。
下層めっき電極および上層めっき電極はそれぞれ、たとえば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、BiまたはZnなどから選ばれる少なくとも1種の金属または当該金属を含む合金を含むことが好ましい。
下層めっき電極は、はんだバリア性能を有するNiを用いて形成されることが好ましく、上層めっき電極は、はんだ濡れ性が良好なSnやAuを用いて形成されることが好ましい。また、たとえば、第1の内部電極層18aおよび第2の内部電極層18bがNiを用いて形成される場合、下層めっき電極は、Niと接合性のよいCuを用いて形成されることが好ましい。なお、上層めっき電極は、必要に応じて形成されればよく、第1の外部電極26aおよび第2の外部電極26bはそれぞれ、下層めっき電極のみで構成されてもよい。
めっき層は、上層めっき電極を最外層としてもよいし、上層めっき電極の表面にさらに他のめっき電極を形成してもよい。
下地電極層を設けずに配置するめっき層の1層あたりの厚みは、1μm以上15μm以下であることが好ましい。めっき層は、ガラスを含まないことが好ましい。めっき層の単位体積あたりの金属割合は、99vol%以上であることが好ましい。
複数の積層セラミック電子部品本体12、ここでは、4個の積層セラミック電子部品本体12の両端面に配置される外部電極26に、金属端子30が接続される。
複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれにおいて、第1の外部電極26aには、接合材によって第1の金属端子30aが接続される。具体的には、それぞれの積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d上に位置する第1の外部電極26aに第1の金属端子30aが接続される。
複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれにおいて、第2の外部電極26bには、接合材によって第2の金属端子30bが接続される。具体的には、それぞれの積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d上に位置する第2の外部電極26bに第2の金属端子30bが接続される。
第2の金属端子30bは、第2の外部電極26bに接続される第2の端子接合部32bと、第2の端子接合部32bに接続され、第1の側面14c(実装面側の側面)と実装面との間に隙間をあけて第1の側面14c(実装面側の側面)と略平行となる方向に延びる第3の延長部34bと、第3の延長部34bに接続され、積層セラミック電子部品本体12とは反対側に位置する実装面側に延びる第4の延長部36bと、第4の延長部36bに接続され、実装基板に実装されることとなる第2の実装部38bと、を有する。もっとも、各延長部の構成は、上記の構成のみに限定されず、さらに湾曲する延長部を有していてもよい。
第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aは、それぞれの積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に位置する第1の外部電極26aに接合される部分である。第1の端子接合部32aは、複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれに設けられる複数の第1の外部電極26aを連続的に接続するように設けられており、その形状は特に限定されないが、複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれに設けられる複数の第1の外部電極26aを連続的に接続可能な矩形形状で設けられる。
同様に、複数の積層セラミック電子部品本体12の最も積層セラミック電子部品10Aの第2の端面50f側に位置する第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aの他方端は、最も積層セラミック電子部品10Aの第2の端面50f側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に位置する第1の外部電極26aの縁端よりも0.05mm以上0.25mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子30との接合面積を一定にすることができ、接合強度ならびに金属端子30の抵抗値を一定範囲に制御することができる。
同様に、複数の積層セラミック電子部品本体12の最も積層セラミック電子部品10Aの第2の端面50f側に位置する第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bの他方端は、最も積層セラミック電子部品10Aの第2の端面50f側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に位置する第2の外部電極26bの縁端よりも0.05mm以上0.25mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子30との接合面積を一定にすることができ、接合強度ならびに金属端子30の抵抗値を一定範囲に制御することができる。
第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aの積層セラミック電子部品10Aの幅方向Yの長さは、積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に位置する第1の外部電極26aの第1の端面14eと第2の端面14fとを結ぶ長さ方向zの長さよりも短く設ける場合には、積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に値する第1の外部電極26aの第1の端面14eと第2の端面14fとを結ぶ長さ方向zの長さの60%以上90%以下の長さで設けることが好ましい。これにより、半田の積層セラミック電子部品12下部への回り込み量を制御することができ、半田に含まれるフラックスの残渣を抑制することができる。その結果、フラックスによる下地電極層の侵食を抑制することができ、積層セラミック電子部品10Aの耐湿信頼性の低下を抑制することができる。
第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bの積層セラミック電子部品10Aの幅方向Yの長さは、積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に位置する第2の外部電極26bの第1の端面14eと第2の端面14fとを結ぶ長さ方向Zの長さよりも短く設ける場合には、積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14c(実装面側の側面)上に値する第2の外部電極26bの第1の端面14eと第2の端面14fとを結ぶ長さ方向Zの長さの60%以上90%以下の長さで設けることが好ましい。これにより、半田の積層セラミック電子部品12下部への回り込み量を制御することができ、半田に含まれるフラックスの残渣を抑制することができる。その結果、フラックスによる下地電極層の侵食を抑制することができ、積層セラミック電子部品10Aの耐湿信頼性の低下を抑制することができる。
第1の金属端子30aの第1の延長部34aは、第1の端子接合部32aに接続され、第1の側面14cまたは第2の側面14d(実装面側の側面)と略平行となる方向に積層セラミック電子部品本体12から遠ざかるように延びている。これにより、外装材50でモールドされている距離を長くすることができ、その結果、導体間の絶縁表面距離(沿面距離)を確保することができる。また、端子曲げ時の曲げしろを確保することもできる。
第1の金属端子30aの第1の延長部34aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、第1の端子接合部32aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さよりも短く形成されていることが好ましい。具体的には、第1の端子接合部32aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さの50%以上90%以下の長さであることが好ましい。これにより、外装材50によるモールド時の樹脂流入口を下側に確保することができ、最適な樹脂流動性を確保することができる。また、金属端子材料量の低減をすることができ、コスト削減効果が得られる。ただし、第1の金属端子30aの第1の延長部34aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、第1の端子接合部32aと同じ長さで引き出されていてもよいが、階段状に段階的に長さを短くしてもよいし、テーパ状に長さを短くしてもよい。
第1の延長部34aの積層セラミック電子部品10Aの幅方向Yに沿った長さは、特に限定されないが、3mm以上5mm以下であることが好ましい。これにより、外装材50でモールドされている距離を長くすることができ、その結果、導体間の絶縁表面距離(沿面距離)を確保することができる。また、端子曲げ時の曲げしろを確保することもできる。
第1の延長部34aの一部は、表面が凹状に加工されており、加工部において第1の金属端子30aの母材が露出していてもよい。これにより、万が一、接合部における接合材が溶融したとしても、この凹状の加工部において、第1の金属端子30aの母材が露出することにより接合材の濡れ性が低下しているため、半田の流出を食い止められ、溶融した接合材が外装材50の外に流れ出ることを抑制することができる。
さらに、第1の延長部34aには、図10に示すように、第1の切り欠き部40aが形成されていてもよい。これにより、金属端子材料量の低減をすることができ、コスト削減効果が得られる。また、基板実装後の基板からの応力を緩和する効果が得られる。
第2の金属端子30bの第3の延長部34bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、第2の端子接合部32bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さよりも短く形成されていることが好ましい。具体的には、第2の端子接合部32bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さの50%以上90%以下の長さであることが好ましい。これにより、外装材50によるモールド時の樹脂流入口を下側に確保することができ、最適な樹脂流動性を確保することができる。また、金属端子材料量の低減をすることができ、コスト削減効果が得られる。ただし、第2の金属端子30bの第3の延長部34bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、第1の端子接合部32aと同じ長さで引き出されていてもよいが、階段状に段階的に長さを短くしてもよいし、テーパ状に長さを短くしてもよい。
第3の延長部34bの積層セラミック電子部品10Aの幅方向Yに沿った長さは、特に限定されないが、3mm以上5mm以下であることが好ましい。これにより、外装材50でモールドされている距離を長くすることができ、その結果、導体間の絶縁表面距離(沿面距離)を確保することができる。また、端子曲げ時の曲げしろを確保することもできる。
第3の延長部34bの一部は、表面が凹状に加工されており、加工部において第2の金属端子30bの母材が露出していてもよい。これにより、万が一、接合部における接合材が溶融したとしても、この凹状の加工部において、第2の金属端子30bの母材が露出することにより接合材の濡れ性が低下しているため、半田の流出を食い止められ、溶融した接合材が外装材50の外に流れ出ることを抑制することができる。
さらに、第3の延長部34bには、図10に示すように、第4の切り欠き部40bが形成されていてもよい。これにより、金属端子材料量の低減をすることができ、コスト削減効果が得られる。また、基板実装後の基板からの応力を緩和する効果が得られる。
第1の金属端子30aの第2の延長部36aは、第1の延長部34aに接続され、実装面に対向する面となる第1の側面14cまたは第2の側面14dと実装面との間に隙間を設けるように実装面方向に延びている。これにより、実装基板からの距離を長くすることができ、実装基板からの応力を緩和する効果が得られる。また、外装材50の下側の厚みを厚くすることができ、絶縁性を確保することができる。具体的には、第1の延長部34aの終端から湾曲して実装面の方向に延びている。なお、湾曲部分の角度は緩やかに湾曲していてもよく、ほぼ直角となるように湾曲していてもよい。
第1の金属端子30aの第2の延長部36aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、特に限定されないが、第1の延長部34aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さと同じ長さで形成されていることが好ましい。
第2の延長部36aの実装面へと延びる長さは、後述する外装材50の実装面に対向する面と実装面との隙間が、0.15mm以上2mm以下になるように設けられることが好ましい。このように、外装材50に被覆された積層セラミック電子部品本体12を実装面から浮かすことで、実装基板からの距離を長くすることができ、実装基板からの応力を緩和する効果が得られる。また、外装材50の下側の厚みを厚くすることができ、絶縁性を確保することができる。
第2の延長部36aの一部は、第1の延長部34aと同様に、表面が凹状に加工されており、加工部において、第1の金属端子30aの母材が露出していてもよい。これにより、万が一、接合部における接合材が溶融したとしても、この凹状の加工部において、第1の金属端子30aの母材が露出することにより、半田の濡れ性が低下しているため、半田の流出が食い止められ、溶融した半田が外装材50の外に流れ出ることを抑制することができる。
さらに、第2の延長部36aの中央部には、図10に示すように、第2の切り欠き部44aが形成されており、二股形状である。これにより、基板への実装後の実装基板からの応力を緩和する効果が得られる。なお、第2の延長部36aは、二股以上に分割されてもよく、第2の切り欠き部44aが形成されていなくてもよい。
また、第2の延長部36aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った両端部の一部に、上記とは別の曲げ用切り欠き部42aが設けられていてもよい。これにより、第1の金属端子30aの曲げ時の材料の逃げを確保することができ、曲げ性を良好にすることができる。
第2の金属端子30bの第4の延長部36bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、特に限定されないが、第2の延長部34bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さと同じ長さで形成されていることが好ましい。
第4の延長部36bの実装面へと延びる長さは、後述する外装材50の実装面に対向する面と実装面との隙間が、0.15mm以上2mm以下になるように設けられることが好ましい。このように、外装材50に被覆された積層セラミック電子部品本体12を実装面から浮かすことで、実装基板からの距離を長くすることができ、実装基板からの応力を緩和する効果が得られる。また、外装材50の下側の厚みを厚くすることができ、絶縁性を確保することができる。
第4の延長部36bの一部は、第3の延長部34bと同様に、表面が凹状に加工されており、加工部において、第2の金属端子30bの母材が露出していてもよい。これにより、万が一、接合部における接合材が溶融したとしても、この凹状の加工部において、第2の金属端子30bの母材が露出することにより、半田の濡れ性が低下しているため、半田の流出が食い止められ、溶融した半田が外装材50の外に流れ出ることを抑制することができる。
さらに、第4の延長部36bの中央部には、図10に示すように、第5の切り欠き部44bが形成されており、二股形状である。これにより、基板への実装後の実装基板からの応力を緩和する効果が得られる。なお、第4の延長部36bは、二股以上に分割されてもよく、第5の切り欠き部44bが形成されていなくてもよい。
また、第4の延長部36bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った両端部の一部に、上記とは別の曲げ用切り欠き部42bが設けられていてもよい。これにより、第1の金属端子30bの曲げ時の材料の逃げを確保することができ、曲げ性を良好にすることができる。
第1の金属端子30aの第1の実装部38aは、第2の延長部36aに接続され、実装基板に実装される部分であり、実装面と略平行になるように延びている。
第1の金属端子30aの第1の実装部38aは、連続的な矩形形状である。
第1の実装部38aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、特に限定されていないが、第2の延長部36aの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さと同じ長さで形成されていることが好ましい。なお、第1の実装部38aの第2の延長部36aと接続される側とは反対側の端辺の中央部には、図10に示すように、第3の切り欠き46aが設けられてもよい。そして、第1の実装部38aの第2の延長部36aと接続される側とは反対側の端辺には、第3の切り欠き部46aを挟んで、複数の第1の実装片38a1、38a2とが配置される。第3の切り欠き部46aを設ける場合は、第1の実装部38aの中央部において、一部切り抜かれているが、それぞれ最も外側に位置する第1の実装部38aの両端の部分は、第2の延長部36aの両端と揃うように形成されていることが好ましい。
第2の金属端子30bの第2の実装部38bは、連続的な矩形形状である。
第2の実装部38bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さは、特に限定されていないが、第4の延長部36bの積層セラミック電子部品10Aの長さ方向Zに沿った長さと同じ長さで形成されていることが好ましい。なお、第2の実装部38bの第4の延長部36bと接続される側とは反対側の端辺の中央部には、図10に示すように、第6の切り欠き46bが設けられてもよい。そして、第2の実装部38bの第4の延長部36bと接続される側とは反対側の端辺には、第6の切り欠き部46bを挟んで、複数の第2の実装片38b1、38b2とが配置される。第6の切り欠き部46bを設ける場合は、第2の実装部38bの中央部において、一部切り抜かれているが、それぞれ最も外側に位置する第1の実装部38aの両端の部分は、第4の延長部36bの両端と揃うように形成されていることが好ましい。
下層めっき膜の厚みは、0.2μm以上5.0μm以下であることが好ましい。
上層めっき膜の厚みは、1.0μm以上5.0μm以下であることが好ましい。
金属端子30の実装部38a、38bおよび延長部34a、34b、36a、36b、または、金属端子30の全周囲面のめっき膜を除去する場合、その除去の方法は機械的に除去(切削、研磨)、または、レーザートリミングによる除去、めっき剥離剤(たとえば、水酸化ナトリウム)による除去、金属端子30のめっき膜形成前に、レジストでめっきを形成しない部分を覆って、金属端子30にめっき膜を形成した後にレジストを除去するといった方法で除去することができる。
複数の第1の外部電極26aと第1の金属端子30a、および複数の第2の外部電極26bと第2の金属端子30bは、接合材により接続されている。
接合材は、半田であることが好ましく、特に高融点のPbフリー半田であることが好ましい。これにより、積層セラミック電子部品本体12と金属端子30との接合強度を確保しつつ、基板実装時のフローまたはリフロー温度に対する接合部の耐熱性を確保するおことができる。
高融点のPbフリー半田は、たとえば、Sn-Sb系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Cu系、Sn-Bi系などの鉛フリー半田であることが好ましく、中でも、Sn-10Sb~Sn-15Sb半田であることが好ましい。これにより、実装時における接合部の耐熱性を確保することができる。
外装材50は、複数の積層セラミック電子部品本体12、第1の外部電極26a、第2の外部電極26b、第1の金属端子30aの一部(第1の端子接合部32aおよび第1の延長部34aの少なくとも一部)、第2の金属端子30bの一部(第2の端子接合部32bおよび第3の延長部34bの少なくとも一部)を覆うように配置されている。これにより外装材50でモールドされている距離を長くすることができ、その結果、導体間の絶縁表面距離(沿面距離)を確保することができる。このとき、外装材50は、複数の積層セラミック電子部品本体12間の隙間部においても、外装材50が充填されるように形成されている。
積層セラミック電子部品10Aの複数の積層セラミック電子部品本体12と外装材50、第1の金属端子30aおよび第2の金属端子30bを含む幅方向Yの寸法をW寸法とする。言い換えると、積層セラミック電子部品本体12の両端面を結ぶ方向に延びる積層セラミック電子部品10Aの幅方向Yの長さをW寸法とする。W寸法は、5.0mm以上20.0mm以下であることが好ましい。
積層セラミック電子部品10Aの複数の積層セラミック電子部品本体12と外装材50、第1の金属端子30aおよび第2の金属端子30bを含む高さ方向Xの寸法をT寸法とする。言い換えると、積層セラミック電子部品本体12の両側面を結ぶ方向に延びる積層セラミック電子部品10Aの高さ方向Xの長さをT寸法とする。T寸法は、2.0mm以上10.0mm以下であることが好ましい。
積層セラミック電子部品10Aにおいて、内部の複数の積層セラミック電子部品本体12はそれぞれ隙間が空くように配置されている。この時、部品間の隙間は、0.45mm以上1.0mm以下であることが好ましい。これにより、隙間の樹脂による断熱性が確保され、発熱の抑制効果を得ることができる。
この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品について説明する。図11は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品の一例を示す外観斜視図である。図12は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図11に示す積層セラミック電子部品の正面図である。図13は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図11に示す積層セラミック電子部品の側面図である。図14は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図11に示す積層セラミック電子部品の上面図である。図15は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品を示す図11に示す積層セラミック電子部品の底面図である。図16は、図11に示す積層セラミック電子部品本体の線XVI-XVIにおける断面図である。図17は、この発明の第2の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品が備える金属端子を示す外観斜視図である。
複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれにおいて、第1の外部電極26aには、接合材によって第1の金属端子130aが接続される。具体的には、それぞれの積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d上に位置する第1の外部電極26aに第1の金属端子130aが接続される。
複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれにおいて、第2の外部電極26bには、接合材によって第2の金属端子130bが接続される。具体的には、それぞれの積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d上に位置する第2の外部電極26bに第2の金属端子130bが接続される。
第2の金属端子130bは、第2の外部電極26bに接続される第2の端子接合部132bと、第2の端子接合部132bに接続され、第1の側面14c(実装面側の側面)と実装面との間に隙間をあけて第1の側面14c(実装面側の側面)と略平行となる方向に延びる第3の延長部134bと、第3の延長部134bに接続され、積層セラミック電子部品本体12とは反対側に位置する実装面側に延びる第4の延長部136bと、第4の延長部136bに接続され、実装基板に実装されることとなる第2の実装部138bと、を有する。もっとも、延長部の構成は、上記の構成のみに限定されず、さらに湾曲する延長部を有していてもよい。
また、第2の金属端子130bの第2の端子接合部132bは、図17に示すように、第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bとは異なり、複数の積層セラミック電子部品本体12の間で複数の第2の隙間部148b1~148b3が設けられる。そして、複数の第2の隙間部148b1~148b3により、第2の端子接合部132bは、複数の第2の接合片132b1~132b4に分割される。これにより、複数の積層セラミック電子部品本体12のそれぞれの第2の外部電極26bに対応して、複数の第2の接合片132b1~132b4が設けられる。
この際、積層セラミック電子部品10Bの第1の端面150e側に位置する第1の金属端子130aの第1の端子接合部132aの一方端は、積層セラミック電子部品10Bの第1の端面150e側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d(実装面側の側面)上に位置する第1の外部電極26aの縁端よりも、0.1mm以上0.2mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子130との接合面積を一定にする事ができ、接合強度ならびに金属端子の抵抗値を一定範囲に制御する事ができる。なお、上記の突出の幅に応じて、複数の積層セラミック電子部品本体の間の隙間は調整される。
同様に、それぞれの積層セラミック電子部品10Bの第2の端面150f側に位置する第1の金属端子130aの第1の端子接合部132aの他方端は、積層セラミック電子部品10Bの第2の端面150f側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d(実装面側の側面)上に位置する第1の外部電極26aの縁端よりも、0.1mm以上0.2mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子130との接合面積を一定にする事ができ、接合強度ならびに金属端子の抵抗値を一定範囲に制御する事ができる。なお、上記の突出の幅に応じて、複数の積層セラミック電子部品本体12の間の隙間は調整される。
この際、積層セラミック電子部品10Bの第1の端面150e側に位置する第2の金属端子130bの第2の端子接合部132bの一方端は、積層セラミック電子部品10Bの第1の端面側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面または第2の側面(実装面側の側面)上に位置する第2の外部電極26bの縁端よりも、0.1mm以上0.2mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子130との接合面積を一定にする事ができ、接合強度ならびに金属端子の抵抗値を一定範囲に制御する事ができる。なお、上記の突出の幅に応じて、複数の積層セラミック電子部品本体の間の隙間は調整される。
同様に、それぞれの積層セラミック電子部品10Bの第2の端面150f側に位置する第2の金属端子130bの第2の端子接合部132bの他方端は、積層セラミック電子部品10Bの第2の端面150f側に位置する積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d(実装面側の側面)上に位置する第2の外部電極26bの縁端よりも、0.1mm以上0.2mm以下で突出して設けられていることが好ましい。これにより、各積層セラミック電子部品本体12と金属端子130との接合面積を一定にする事ができ、接合強度ならびに金属端子の抵抗値を一定範囲に制御する事ができる。なお、上記の突出の幅に応じて、複数の積層セラミック電子部品本体12の間の隙間は調整される。
同様に、第2の金属端子130bの第3の延長部134bには、複数の第4の切り欠き部140b1~140b4が設けられる。
また、第4の延長部136bの積層セラミック電子部品10Bの長さ方向Zに沿った両端部の一部に、上記とは別の曲げ用切り欠き部142bが設けられていてもよい。これにより、第1の金属端子130bの曲げ時の材料の逃げを確保することができ、曲げ性を良好にすることができる。
同様に、第2の実装部138bの第4の延長部136bと接続される側とは反対側の端辺の中央部には、第6の切り欠き146bが設けられる。そして、第2の実装部138bの第4の延長部136bと接続される側とは反対側の端辺には、複数の第6の切り欠き146b1~146b4を挟んで、複数の第2の実装片138b1~138b5とが配置される。
積層セラミック電子部品本体12において、第2の外部電極26bには、接合材によって第2の金属端子230bが接続される。具体的には、積層セラミック電子部品本体12の第1の側面14cまたは第2の側面14d上に位置する第2の外部電極26bに第2の金属端子230bが接続される。
第2の金属端子230bは、第2の外部電極26bに接続される第2の端子接合部232bと、第2の端子接合部232bに接続され、第1の側面14c(実装面側の側面)と実装面との間に隙間をあけて第1の側面14c(実装面側の側面)と略平行となる方向に延びる第3の延長部234bと、第3の延長部234bに接続され、積層セラミック電子部品本体12とは反対側に位置する実装面側に延びる第4の延長部236bと、第4の延長部236bに接続され、実装基板に実装されることとなる第2の実装部238bと、を有する。もっとも、延長部の構成は、上記の構成のみに限定されず、さらに湾曲する延長部を有していてもよい。
また、第4の延長部236bの積層セラミック電子部品10Cの長さ方向Zに沿った両端部の一部に、上記とは別の曲げ用切り欠き部242bが設けられていてもよい。これにより、第1の金属端子230bの曲げ時の材料の逃げを確保することができ、曲げ性を良好にすることができる。
次に、以上の構成からなる積層セラミック電子部品の製造方法の一実施の形態について、積層セラミック電子部品10Aを例にして説明する。なお、以下の説明では、積層セラミック電子部品本体12として積層セラミックコンデンサとする製造方法を例として説明する。
続いて、複数の積層セラミック電子部品本体12に金属端子30が取り付けられる。
まず、第1の金属端子30aおよび第2の金属端子30bが準備される。
次に、複数の積層セラミック電子部品本体12の外部電極26に接合材によって金属端子30に取り付けられる。ここでは、接合材として半田が用いられる。半田付け温度は、リフローにて、たとえば、270℃以上290℃以下の熱を30秒以上与える。
続いて、積層セラミック電子部品10Aの外装材50が形成される。外装材50は、たとえば、トランスファーモールド工法によって形成される。具体的には、金型に外装材50の樹脂を充填し、そこに外装材50の形成前の積層セラミック電子部品を配置し、樹脂を硬化させて、所定の位置に外装材が設けられる。
次に、金属端子30の不要部分がカットされる。この金属端子カットの実施には、たとえば、打ち抜き金型が使用される。
そして、金属端子30を所望の形状に折り曲げる。この金属端子30の折り曲げには、たとえば、曲げ金型が用いられ、金属端子30が所望の形状に折り曲げられる。
次に、上記製造方法にしたがって、実施例にかかる積層セラミック電子部品10Aを作製し、静電容量、沿面距離、および実装面積を測定した。
・積層セラミック電子部品のサイズL×W×T(設計値、金属端子を含む):12.4mm×14.3mm×5.9mm
・容量:0.60μF
・定格電圧:1250V
・沿面距離:8.1mm
・積層セラミック電子部品本体の数および接続構造:4個・並列接続
・金属端子
・端子本体:SUS430
・めっき膜:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・外装材:エポキシ樹脂
・積層セラミック電子部品本体のサイズl×w×t(設計値):5.7mm×5.0mm×2.0mm
・セラミック層の材料:BaTiO3
・容量:0.15μF
・定格電圧:1250V
・内部電極層の材料:Ni
・外部電極
・下地電極層:Cuとガラスを含む電極
・めっき層:Niめっき層(厚さ:3.5μm)とSnめっき層(3.5μm)の2層構造
・フィルムコンデンサのサイズL×W×T(設計値、金属端子を含む):31.5mm×11.0mm×27.0mm
・誘電体材料:ポリプロピレン
・容量:0.33μm
・定格電圧:1000V
・沿面距離:27.5mm
・内部電極の材料:Al
・外装材:エポキシ樹脂
・積層セラミック電子部品のサイズL×W×T(設計値、金属端子を含む):6.1mm×5.3mm×6.4mm
・容量:0.56μF
・定格電圧:630V
・沿面距離:4.0mm
・積層セラミック電子部品本体の数および接続構造:2個・並列接続
・金属端子
・端子本体:SUS430
・めっき膜:Niめっき層とSnめっき層の2層構造
実施例、ならびに比較例1および比較例2のコンデンサの静電容量は、標準規格(JIS C 5101-11998)に基づいた測定条件で、静電容量測定器(LCRメータ)を用いて測定した。
実施例、ならびに比較例1および比較例2の各電子部品の寸法は、マイクロメーターにより測定された。
実施例、ならびに比較例1および比較例2にかかる試料の沿面距離は、顕微鏡の測定機能により測定した。
実施例では、LT面を顕微鏡で観察し、図27(a)に示している第1の金属端子30aと第2の金属端子30bの間の外装材50に沿った長さAを測定した。具体的には、第1の金属端子30aと第2の金属端子30bの間の外装材50に沿った長さA(沿面距離A)は、第1の金属端子30aの下端から外装材50の第2の主面50bまでの距離aと、外装材50の第2の主面50bの幅方向Yの距離bと、外装材50の第2の主面50bから第2の金属端子30bの下端までの距離cとの合計である。
比較例1では、実施例と同様に、LT面を顕微鏡で観察し、図27(b)に示している第1の金属端子3aと第2の金属端子3bの間の外装材に沿った長さB(沿面距離B)を測定した。第1の金属端子3aと第2の金属端子3bとの間において、フィルムコンデンサの表面が湾曲している場合には、湾曲面に沿った長さを測定した。
また、比較例2では、実施例と同様に、LT面を顕微鏡で観察し、図27(c)に示している第1の金属端子6aと第2の金属端子6bの間の間隔の長さC(沿面距離C)を測定した。
実装基板面から直交する方向から見た際の試料の輪郭に沿った長さをマイクロメーターによって測定し、その値から実装面積を算出した。
実装基板面から直交する方向から見た際の試料の輪郭に沿った長さおよび高さをマイクロメーターによって測定し、その値から実装体積を算出した。
それぞれの試料に対して3kVのAC電圧を印加し、電流値から絶縁破壊の有無を確認した。沿面放電の有無の見分け方としては、AC電圧を印加した後に試料が破壊されたものを沿面放電したものとみなし、試料が破壊されなかったものを沿面放電しなかったものとした。
また、比較例2の試料にかかる金属端子付き積層セラミック電子部品によれば、静電容量が0.56μF、沿面距離が4.0mm、実装面積が32mm2および実装体積が1241mm3であった。また、沿面放電は、10個中10個で生じた。
すなわち、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施の形態に対し、機序、形状、材質、数量、位置又は配置等に関して、様々の変更を加えることができるものであり、それらは、本発明に含まれるものである。
12 積層セラミック電子部品本体
14 積層体
16 セラミック層
16a 外層部
16b 内層部
18 内部電極層
18a 第1の内部電極層
18b 第2の内部電極層
20a 第1の対向電極部
20b 第2の対向電極部
22a 第1の引出電極部
22b 第2の引出電極部
24a 側部(Wギャップ)
24b 端部(Lギャップ)
26 外部電極
26a 第1の外部電極
26b 第2の外部電極
30、130、230 金属端子
30a、130a、230a 第1の金属端子
30b、130b、230b 第2の金属端子
32a、132a、232a 第1の端子接合部
32b、132b、232b 第2の端子接合部
34a、134a、234a 第1の延長部
34b、134b、234b 第3の延長部
36a、136a、236a 第2の延長部
36b、136b、236b 第4の延長部
38a、138a、238a 第1の実装部
38b、138b、238b 第2の実装部
40a、140a1~140a4 第1の切り欠き部
40b、140b1~140b4 第4の切り欠き部
42a、142a、242a 曲げ用切り欠き部
42b、142b、242b 曲げ用切り欠き部
44a 第2の切り欠き部
44b 第5の切り欠き部
46a、146a1~146a4 第3の切り欠き部
46b、146b1~146b4 第6の切り欠き部
148a1~148a3 第1の隙間部
148b1~148b3 第2の隙間部
50、150、250 外装材
Claims (6)
- 積層されたセラミック層を含み、高さ方向に相対する第1の主面および第2の主面と、高さ方向に直交する幅方向に相対する第1の側面および第2の側面と、高さ方向および幅方向に直交する長さ方向に相対する第1の端面および第2の端面と、を含む積層体と、
前記積層体には、前記第1の端面上および少なくとも前記第1の側面の一部と第2の側面の一部に至るように配置される、第1の外部電極と、前記第2の端面上および少なくとも前記第1の側面の一部と第2の側面の一部に至るように配置される、第2の外部電極と、を有する複数の積層セラミック電子部品本体と、
前記第1の外部電極に接続される板状の第1の金属端子と、
前記第2の外部電極に接続される板状の第2の金属端子と、
を備える、積層セラミック電子部品であって、
前記複数の積層セラミック電子部品本体の前記第1の主面および前記第2の主面を結ぶ高さ方向のt寸法は、前記複数の積層セラミック電子部品本体の前記第1の側面および前記第2の側面を結ぶ方向の幅方向のw寸法よりも小さく、
前記複数の積層セラミック電子部品本体は、前記第1の側面または前記第2の側面が、実装面と対向するように配置され、かつ、複数の積層セラミック電子部品本体の主面同士が対面するように並んで配置され、
前記第1の金属端子の一方主面には、前記複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの第1の外部電極に跨るように配置され、
前記第2の金属端子の一方主面には、前記複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの第2の外部電極に跨るように配置され、
前記積層体と、前記第1の外部電極および前記第2の外部電極と、前記第1の金属端子および前記第2の金属端子の少なくとも一部が外装材で覆われ、
前記第1の金属端子は、前記第1の外部電極に接続され、前記複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの前記第1の側面または前記第2の側面と対向する第1の接合部と、
前記第1の接合部に接続され、前記第1の側面または前記第2の側面と略平行となる方向に前記複数の積層セラミック電子部品本体から遠ざかるように延びる第1の延長部と、を有し、
前記第2の金属端子は、前記第2の外部電極に接続され、前記複数の積層セラミック電子部品のそれぞれの前記第1の側面または前記第2の側面と対向する第2の接合部と、前記第2の接合部に接続され、前記第1の側面または前記第2の側面と略平行となる方向に前記複数の積層セラミック電子部品本体から遠ざかるように延びる第3の延長部と、を有する、積層セラミック電子部品。 - 前記第1の金属端子は、前記第1の延長部に接続され、前記複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの前記第1の側面または前記第2の側面と実装面との間に隙間を設けるために、実装面側に延びる第2の延長部と、前記第2の延長部に接続され、実装基板に実装されることとなる実装面に略平行に延びる第1の実装部と、をさらに有し、
前記第2の金属端子は、前記第3の延長部に接続され、前記複数の積層セラミック電子部品本体のそれぞれの前記第1の側面または前記第2の側面と実装面との間に隙間を設けるために、実装面側に延びる第4の延長部と、前記第4の延長部に接続され、実装基板に実装されることとなる実装面に略平行に延びる第2の実装部と、をさらに有する、請求項1に記載の積層セラミック電子部品。 - 前記第1の金属端子の前記第2の延長部には、切り欠きが設けられており、
前記第2の金属端子の前記第4の延長部には、切り欠きが設けられている、請求項2に記載の積層セラミック電子部品。 - 前記第1の金属端子の前記第1の実装部には、切り欠きが設けられており、
前記第2の金属端子の前記第2の実装部には、切り欠きが設けられている、請求項2または請求項3に記載の積層セラミック電子部品。 - 前記外装材は、前記複数の積層セラミック電子部品本体と、前記第1の金属端子の第1の接合部および前記第1の延長部の一部と、前記第2の金属端子の第2の接合部および前記第3の延長部の一部を覆うように配置される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
- 前記外装材の形状は、直方体状もしくは台形形状である、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
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