JPH04171911A - 複合セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は複数個の積層セラミックチップコンデンサを接
着剤を介して重ね合せた複合セラミックコンデンサに関
する。更に詳しくは複数個のチ・ノブコンデンサの外部
電極同士を導通可能な金属部材が固着された複合セラミ
ックコンデンサに関するものである。

［従来の技術］ 積層セラミックコンデンサは、内部電極として電極材料
を印刷したセラミック誘電体を積層した後、これを焼成
してセラミック素体を形成し、このセラミック素体の外
面に内部電極に導通する外部電極を形成して作製される
。

この積層セラミックコンデンサを高容量化するための手
段として、構成するセラミック誘電体を大型にしかつ多
層化する方法、或いは構成するセラミック誘電体を高誘
電率化する方法が試みられている。しかし、前者の方法
は多層化が技術的に困難で歩留りの低下が大きく、後者
の方法は量産に適した高誘電率のセラミック誘電体が開
発されていないため、ともに工業上現実的でない。

このため、従来より複数個の積層セラミックコンデンサ
をチップコンデンサの形態で接着剤を介して重合した複
合セラミックコンデンサが高容量化したコンデンサとし
て量産されている。

この複合セラミックコンデンサは、外部電極をセラミッ
ク素体の端部に形成した積層セラミックチップコンデン
サを複数個それぞれ外部電極を揃えて接着剤を介して重
合した後、重合して得られた接合体の端部に金属板を直
接はんだ付けして接合体端部に現れる複数の外部電極同
士を導通するようにしている。

上記複合セラミックコンデンサを基板上に共晶はんだに
より２３０℃の温度ではんだ付けして実装する場合には
、上記金属板のはんだ付けは共晶はんだより高い、例え
ば２９０℃以上の高温で行われる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の複合セラミックコンデンサは金属板の高温のはん
だ付けに起因して次の問題点があった。

■　はんだ付は時に接合体に対して熱衝撃が大きいため
、外部電極内側のセラミック素体にクラックが生じ易く
、コンデンサの絶縁抵抗が劣化し易い。

■　上記■を回避するためには、セラミック素体の外部
電極に対して高い耐熱性と、はんだに対する濡れ性と、
はんだによる電極層われ阻止する機能が要求され、これ
に伴い外部電極の焼付は電極層にＰｄ、Ｐｔ等の高価な
貴金属材料を用いるか、或いは焼付は電極層の表面に耐
熱性のあるＮｉめっき層及びはんだ濡れ性のあるＳｎ又
はＳ　ｎ　／　Ｐ　ｂめっき層を２層形成する必要があ
り、結果としてコンデンサの製造コストを押上げる。

■　接合体端部における金属板のはんだ付は作業が煩雑
で、特に金属板を所定の位置に所定の向きに固着しにく
い。

本発明の目的は、高容量で高耐電圧の性能を有し、コン
デンサとして要求される各種特性に優れ、安価にかつ容
易にしかも見栄えよく製造し得る複合セラミックコンデ
ンサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、高温はんだの代わりに比較的低温で金属
部材を固着可能であって、かつ基板実装時に共晶はんだ
ではんだ付けしてもその固着性能が劣化しない材料を採
用することにより、併せて金属部材に金属キャップを用
いることにより、本発明に到達した。

第１図に示すように、本発明の複合セラミックコンデン
サ１０は、外部電極１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、
１５ｂをセラミック素体１１ａ。

１２　ａ、　　１３　ａ、　　１４　ａ、　　１５　ａ
の端部に形成した積層セラミックチップコンデンサ１１
，１２゜１３．１４．１５が複数個それぞれ外部電極１
１ｂ〜１５ｂを揃えて接着剤１６を介して重合されて接
合体１７に形成され、接合体１７の端部に外部電極同士
を導通可能な金属部材が固着された複合セラミックコン
デンサの改良である。

その特徴あるところは、金属部材が接合体１７の端部に
嵌入してこの端部を被包する金属キャップ１９であって
、かつ熱硬化型導電性合成樹脂１８を介して合成樹脂１
８の硬化により接合体１７の端部に固着されたことにあ
る。

本発明の複合セラミックコンデンサを構成する積層セラ
ミックチップコンデンサは、内部電極を有するセラミッ
ク誘電体が積層焼成されたセラミック素体と、セラミッ
ク素体の外面に内部電極に導通する外部電極とにより構
成される。このセラミック誘電体には、鉛系、チタン酸
バリウム系の誘電体が用いられ、内部電極にはＰｄ、Ｐ
ｔ。

Ａｇ／Ｐｄ等の貴金属、或いはＮｉ、Ｆｅ、Ｃ。

等の卑金属が用いられる。また外部電極は、Ａｇを含む
金属粉末にガラスフリットを加えたペーストをセラミッ
ク素体の外面に塗布して焼付けることにより形成される
。

本発明の複合セラミックコンデンサは、上記積層セラミ
ックチップコンデンサを複数個それぞれ外部電極を揃え
て接着剤を介して重合させて形成される。接着剤として
はエポキシ系、シリコーン系の樹脂接着剤が使用される
。重合して得られた接合体の端部には熱硬化型導電性合
成樹脂を介して導電性を有する金属キャップが嵌入され
、この端部は金属キャップにより被包される。金属キャ
ップは前記合成樹脂を硬化することにより接合体の端部
に固着される。積層セラミックチップコンデンサの重合
数は、２個以上であって、要求される容量又はセラミッ
ク素体の厚みに応じて決められる。

熱硬化型導電性合成樹脂としては、導電性があれば特に
制限はないが、１００〜２５０℃の比較的低温で硬化し
、しかも２３０℃程度の通常のはんだ付は処理では劣化
しない材質のものが好ましい。例示すれば、フェノール
系、キシレン系、ウレタン系樹脂等が挙げられる。

金属キャップとしては、導電性があれば特に制限はない
が、キャップ状に成形加工が容易で、熱応力が小さく、
はんだ濡れ性のあるものが好ましい。例示すれば、りん
青銅、銅等にＳｎ又はＳｎ／Ｐｂのめっき処理をしたも
のが挙げられる。

本発明の複合セラミックコンデンサを製造するには、先
ず複数個の積層セラミックチップコンデンサを作製する
。このチップコンデンサは、内部電極として電極材料を
印刷したセラミック誘電体を積層した後、これを焼成し
てセラミック素体を形成し、このセラミック素体の外面
に内部電極に導通する外部電極を形成して作製される。

次いで第２図及び第３図に示すように、本発明の複合セ
ラミックコンデンサ１０は、複数個の積層セラミックチ
ップコンデンサ１１，１２，１３゜１４．１５がそれぞ
れ外部電極１１ｂ、１２ｂ。

１３ｂ、１４ｂ、１５ｂを揃えて接着剤１６を介して重
合され、所定の圧力でチップコンデンサ１１〜１５を圧
着して接合体１７に形成される。

次に第４図及び第５図に示すように、接合体１７の端部
には複数個の外部電極１１ｂ〜１５ｂにわたるようにペ
ースト状の熱硬化型導電性合成樹脂１８が塗工され、こ
の合成樹脂１８の上から導電性を有する金属キャップ１
９を接合体１７の端部に嵌入する。所定の圧力で押付け
ると金属キャップ１９は合成樹脂１８を平坦化し、合成
樹脂１８を介して外部電極１１ｂ〜１５ｂに当接し、か
つ接合体１７の端部を被包する。この状態で合成樹脂１
８の硬化温度で３０分間程度加熱して金属キャップ１９
を接合体１７の端部に固着すると、第１図に示す複合セ
ラミックコンデンサ１０が得られる。

［作　用］ 本発明の複合セラミックコンデンサは、複数個の積層チ
ップコンデンサの外部電極同士を導通するための金属部
材がはんだ付けに依らずに、熱硬化型導電性合成樹脂の
熱硬化により、これらの外部電極に固着されるため、第
一に金属部材の固着を従来の高温はんだの融点よりも遥
かに低い温度で行うことができ、接合体に対する熱衝撃
が低減され、外部電極内側のセラミック素体にクラック
が発生せず、これに伴うコンデンサとしての性能劣化や
不良品の発生を防止できる。また第二に積層チップコン
デンサの外部電極の構成を単純化することができる。即
ち、はんだ濡れ性、はんだ耐食性、はんだ耐熱性等を考
慮することなく、外部電極材料を高価なＰｄ、Ｐｔ等の
貴金属を使わずにコンデンサの誘電体に適する安価な材
料から幅広く選択でき、またはんだ濡れ性、はんだ耐食
性、はんだ耐熱性等を改善するための外部電極のめっき
処理が不要となる。

更に、金属部材を金属キャップにすることにより、金属
部材の接合体端部の位置決めが容易であり、自動化に好
適になる。また熱硬化型導電性合成樹脂を平坦化したと
きに、合成樹脂の金属部材からのはみ出しがなく、複合
セラミックコンデンサの見栄えが向上するとともに、コ
ンデンサを基板上にはんだ付けする際にはんだ付は不良
を生じることがない。

［発明の効果］ 以上述べたように、従来金属部材を接合体の端部に高温
はんだではんだ付けしていたものを、本発明によれば、
熱硬化型導電性合成樹脂の熱硬化により接合体の端部に
嵌着するように構成したので、従来の複合セラミックコ
ンデンサと同等又はそれ以上の高容量で高耐電圧のコン
デンサ特性を具備し得るとともに、積層チップコンデン
サの外部電極の構成が単純化するため、コンデンサのコ
ストダウンを実現できる。

特に金属部材を金属キャップにしたことにより、金属部
材が所定の位置に正確にしかも容易に固着し、熱硬化型
導電性合成樹脂の接合体端部におけるはみ出し汚れがな
くなり、外観が良好で自動化に好適な複合セラミックコ
ンデンサが得られる。

［実施例コ 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。

〈実施例１〉 定格電圧２５Ｖで静電容量４．７μＦの特性を有する５
、７ｍｍＸ５．０ｍｍＸ１．１ｍｍの積層セラミックチ
ップコンデンサ（ＥＩＡコード２２２０タイプ、三菱鉱
業セメント■製）を５個用意した。

上記積層セラミックチップコンデンサは、鉛ペロブスカ
イト系のセラミック誘電体にＰｄの内部電極を有し、外
部電極としてガラスフリットを含んだＡｇペーストの焼
付は電極層を有する。５個の積層セラミックチップコン
デンサをそれぞれの外部電極を揃えてエポキシ系樹脂接
着剤（ウルトラダイン１５１１１　Ｗ−５、四国化成工
業■製）を介して重合した後、１２０℃の温度で自重に
より接着して接合体に形成した。

得られた接合体の端部に５個の外部電極にわたるように
１００〜１５０℃の温度で硬化するフェノール系の熱硬
化型導電性合成樹脂（熱硬化型導電ペーストＨ９１１９
、北陸塗料社製）を塗工した。

次いでこの合成樹脂の上から表面をＳ　ｎ　／　Ｐ　ｂ
（９：　１）めっき処理した、板厚が０．１　ｍｍの銅
製の金属キャップを接合体の端部に嵌入した。

所定の圧力で押付けると金属キャップは合成樹脂を平坦
化して５個の外部電極に当接し、接合体の端部を被包し
た。この状態で１５０℃で３０分間加熱して金属キャッ
プを接合体の端部に固着し、複合セラミックコンデンサ
を作製した。

〈比較例１〉 熱硬化型導電性合成樹脂により金属キャップを接合体の
端部に固着する代わりに、高温はんだにより３５０℃で
金属キャップをはんだ付けした以外は実施例１と同様に
して複合セラミックコンデンサを作製した。

く比較例２〉 金属キャップの代わりに、第６図に示すように下端に折
曲部２１ａを有する同一材質の金属板２１を用いた以外
は実施例１と同様にして複合セラミックコンデンサを作
製した。

上記実施例１、比較例１及び比較例２で作製した複合セ
ラミックコンデンサに対して、緒特性を次の方法により
調べた。

（ａ）静電容量（μＦ）及び誘電正接（％）−１ｋＨｚ
、ＩＶｒｍｓで測定した。

（ｂ）絶縁抵抗（Ω） ２５Ｖの直流電圧を印加した後、３０秒経過後の抵抗を
測定した。

（ｃ）直流破壊電圧（Ｖ） 昇圧速度７０■／秒で直流電圧を印加し、絶縁破壊を生
じたときの電圧を測定した。

（ｄ）初期不良 定格の２．５倍の電圧を印加したときに破壊したか否か
調べ、破壊した試料数を数えた。

（ｅ）外観不良 端部に熱硬化型導電性合成樹脂のはみ出し汚れがあるか
否か調べ、汚れた試料数を数えた。

実施例１、比較例１及び比較例２の複合セラミックコン
デンサを上記（ａ）〜（Ｃ）についてはそれぞれ３０個
ずつ試験し、上記（ｄ）及び（ｅ）については１００個
ずつ確認した。その結果を第１表に示す。

表において、Ｍ　ａ　ｘは最大値、Ｍｉｎは最小値、σ
、、−１は標準偏差をそれぞれ示す。

（以下、本頁余白） 第１表 第１表より、実施例１及び比較例２のコンデンサでは、
熱硬化型導電性合成樹脂を用いたため、はんだ付けによ
る熱衝撃が回避され、初期不良の試料数が皆無であった
のに対して、比較例１のはんだ付けを行ったコンデンサ
には３個の試料に初期不良か見られた。また実施例１の
コンデンサでは、金属キャップを用いたため、熱硬化型
導電性合成樹脂のはみ出し汚れが見られなかったのに対
して、比較例２のコンデンサでは、３５個の試料に金属
板の端縁から熱硬化型導電性合成樹脂がはみ出て、コン
デンサの端部近傍を汚染していた。

これにより、実施例１のコンデンサ特性は他の比較例１
及び比較例２のコンデンサ特性と比べて優れていること
が判った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合セラミックコンデンサの断面図。 第２図、第３図及び第４図はその複合セラミックコンデ
ンサを製造する過程を示す断面図。 第５図はその金属キャップを固着する状況を示す斜視図
。 第６図は比較例の金属板を固着する状況を示す斜視図。 １０：複合セラミックコンデンサ、 １１〜１５：積層セラミックチップコンデンサ、１１ａ
〜１５ａ：セラミック素体、 １１ｂ〜１５ｂ＝外部電極、 １６：接着剤、 １７：接合体、 １８：熱硬化型導電性合成樹脂、 １９：金属キャップ。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　外部電極（１１ｂ〜１５ｂ）をセラミック素体（１１
   ａ〜１５ａ）の端部に形成した積層セラミックチップコ
   ンデンサ（１１〜１５）が複数個それぞれ前記外部電極
   （１１ｂ〜１５ｂ）を揃えて接着剤（１６）を介して重
   合されて接合体（１７）に形成され、前記接合体（１７
   ）の端部に前記外部電極同士を導通可能な金属部材が固
   着された複合セラミックコンデンサ（１０）において、
   前記金属部材が前記接合体（１７）の端部に嵌入してこ
   の端部を被包する金属キャップ（１９）であって、かつ
   熱硬化型導電性合成樹脂（１８）を介して前記合成樹脂
   （１８）の硬化により前記接合体（１７）の端部に固着
   されたことを特徴とする複合セラミックコンデンサ。