JPH04188810A - 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ップコンデンサの外部電
極同士を導通可能な金属製の面材がはんだ付けにより接
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
してベアチップを形成し、このベアチップの外面に内部
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
は多層化か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・ツクコンデン
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、ベアチップの端部に
外部電極を形成した積層セラミツクチ・ツブコンデンサ
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、第１１図に示すように、重合して得られた接合
体１の端部に金属板２を直接はんだ３付けして接合体端
部に現れる複数の外部電極４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その製造過程におけ
る金属板の高温のはんだ付けに起因して、或いはチップ
部品として基板上にはんだ付けされるときに、金属板自
体が熱膨張又は熱収縮しその熱応力のために、ベアチッ
プに形成した外部電極が損傷し、内部電極との導通が不
十分になったり、或いは電極食われが生じ、結果として
外部電極に欠陥か生じ、複合セラミックコンデンサの特
性か損われることがあった。

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、外部電極に熱
的損傷が起こりにくい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、高温はんだ付けによる金属製面材の熱膨
張又は熱収縮に伴う応力は面材の面積に比例することに
着目し、本発明に到達した。

第１図〜第７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をベアチップ１１ａ、１２ａ、１３ａ、
１４ａ、１５ａの端部に形成した積層セラミックチップ
コンデンサ１１１２．１３，１４．１５が複数個それぞ
れ外部電極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、接合体１７の端部に
外部電極同士を導通可能な金属製の面材１９がはんだ１
８付けにより接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、面材１９に１又は２以上の熱歪
吸収用の孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ又は切欠き
２２ａ、２２ｂのいずれか又は双方が設けられたことに
ある。

以下、本発明を詳述する。

本発明の複合セラミックコンデンサ１０を構成する積層
セラミックチップコンデンサ１１〜１５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ベアチップ１
１ａ〜１５ａと、ベアチップの外面に内部電極に導通す
る外部電極１１ｂ〜１５ｂ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
体か用いられ、内部電極にはＰｄ、Ｐｔ、Ａｇ／Ｐｄ等
の貴金属、或いはＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ等の卑金属か用いら
れる。また外部電極１１ｂ〜１５ｂは、Ａｇを含む金属
粉末にガラスフリットを加えたベーストをヘアチップ１
１ａ〜１５ａ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１０は、上記積層セ
ラミックチップコンデンサ１１〜１５を複数個それぞれ
外部電極１１ｂ〜１５ｂを揃えて接着剤１６を介して重
合させて形成される。積層セラミックチップコンデンサ
の重合数は、第１図、第２図及び第８図〜第１０図では
５個の例を示すか、本発明はこれに限らない。この重合
数は２個以上であって、要求される静電容量又はベアチ
ップの厚みに応じて決められる。接着剤１６としてはエ
ポキシ系、シリコーン系の樹脂接着剤か使用される。重
合して得られた接合体１７の端部には金属製の面材１９
がはんだ１８付けにより接着される。このはんだ１８に
は、複合セラミックコンデンサが融点が２３０℃程度の
共晶はんだにより基板上に実装されるため、融点が２９
０℃以上の高温はんだが用いられる。

金属製の面材１９は、導電性かあればその材質に特に制
限はないが、次に述べる孔明は加工又は切欠き加工が容
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、厚さ０．１〜０．３ｍｍのりん青銅
、銅等にＳｎ又はＳｎ　／　Ｐ　ｂのめっき処理をした
ものが挙げられる。

面材１９の接着部分の外形は接合体１７の端部の外形に
相応するものか好ましい。

面材１９には、はんだ付は時の面材の熱歪を吸収するた
めに、第２図及び第３図に示すような角孔２１ａ、第４
図に示すような丸孔２１ｂ１第５図に示すような長細孔
２１Ｃ１又は第６図に示すような切欠き２２ａが設けら
れる。第３図に示すように角孔２１ａに金網２３を張設
してもよい。

金網２３は面材と同一の材質であって、Ｓｎ又はＳ　ｎ
　／　Ｐ　ｂのめっき処理をしたものが好ましい。

なお、本発明の孔もしくは切欠きの形状、寸法、及び数
は上記例に限らず適宜法められる、孔もしくは切欠きに
金網を張設してもよい。或いは第７図に示すように面材
１９に孔２１ｄと切欠き２２ｂの双方を設けてもよい。

面材の接合体端部への装着を容易にするために、第１図
〜第６図に示すように面材１９の下端に接合体１７の下
端を被包する折曲部２４を設けることが好ましい。なお
、第７図に示すように面材１９の全ての端部に折曲部２
５を設け、面材１９をキャップ状にすると、自動装着が
より一層容易になり好ましい。

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
てベアチップを形成し、このベアチップの外面に内部電
極に導通ずる外部電極を形成して作製される。

次いで第８図及び第９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１１１２，１３゜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２図〜第７図に示される金属製のいずれかの面材
１９を高温はんだを介して接合体１７の端部に当接し、
更に２９０℃以上に加熱して、第１図及び１０図に示す
ように、接合体１７の端部にはんだ付けにより接着され
る。面材１９は接合体１７の複数個の外部電極１１ｂ〜
１５ｂを互いに導通させるために接着され、接着が完了
すると、第１図に示す複合セラミックコンデンサ１０か
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製
の面材が単なる板でなく、孔又は切欠きを有する面材で
あるため、接合体の端部を覆う面材の実質的な面積は小
さく、この面材をはんだ付けしたときの熱膨張又は熱収
縮に伴う応力は減少し、その応力による外部電極の欠陥
が生じない。

更に、面材の端部に折曲部を設けたり、或いは面材をキ
ャップ状にすることにより、面材の接合体端部の位置決
めが容易になり、自動化に好適になる。

［発明の効果］ 以上述べたように、従来金属板を接合体の端部に高温は
んだではんだ付けしていたため、積層セラミックチップ
コンデンサの外部電極に熱的損傷か生じていたものを、
本発明によれば、上記金属板に代わりに孔又は切欠きの
設けられた金属製の面材を接合体の端部に接着するよう
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、はんだ付けに起因した積層チップ
コンデンサの外部電極の欠陥を防止することができ、信
頼性の高い複合セラミックコンデンサが得られる。

また孔又は切欠きに金網を設けると、より一層面材の面
積が減少するため熱膨張又は熱収縮に伴う応力も減少し
、外部電極の損傷は小さくなる。

特に金属製の面材の端部に折曲部を設けることにより、
面材が所定の位置に正確にしかも容易に接着でき、自動
装着に適したチップ部品となる。

［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５０Ｖで静電容量３３μＦの特性を有する長さ
５　、７　ｍ　ｍ　Ｘ幅！５．ｏｍｍｘ高さ０．９５ｍ
ｍの積層セラミックチップコンデンサ（ＥＩＡコード２
２２０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＄５１１１　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
により接着して長さ５４ｍｍＸ幅５０ｍｍｘ高さ４．７
５ｍｍの接合体に形成した。

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
融点２９５℃のＳｎ８重量％ｐｂ合金の高温はんだ（５
ＰＴ−７０−ＯＦ−２９５、千住金属工業■製）を塗布
した。この高温はんだの上から表面をＳｎ／Ｐｂ　（９
：　１）でめっき処理し、下端に折曲部を有する、第３
図に示す銅製の面材を接合体の端部に当接した。面材の
サイズは幅５．０ｍｍＸ長さ４．５ｍｍＸ厚さ０．１　
ｍｍであって、中央の幅３．０ｍｍＸ長さ２．５ｍｍの
角孔には３．０ｍｍＸ２．５ｍｍのメツシュの金網が張
られていた。

また折曲部の折曲長さは１．０ｍｍであった。当接後、
３５０℃の温度に加熱してメツシュ付き面材を接合体の
端部に接着し、複合セラミックコンデンサを作製した。

く比較例１〉 メツシュ付き面材の代わりに、幅５．ＯｍｍＸ長さ４．
５ｍｍＸ厚さ０．１ｍｍの実施例１と同一材質の第１１
図に示す金属板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及び比較例１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。

ＣＣ）直流破壊電圧（Ｖ） 昇圧速度７０ｖ／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）温度サイクル試験 一５０℃で３０分間維持しそこから昇温して室温で３分
間維持し、更に昇温しで＋１２５℃で３０分間維持した
後、維持時間を同一にして反対に降温させるサイクルを
５０サイクル行う。静電容量か１０％以上低下した試料
数を数えた。

実施例１及び比較例１の複合セラミックコンデンサを上
記（ａ）〜（Ｃ）及び（ｅ）についてはそれぞれ３０個
ずつ試験し、上記（ｄ）については１００個確認した。

その結果を第１表に示す。表において、Ｍ　ａ　ｘは最
大値、Ｍ　ｉ　ｎ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のコンデンサは比較例１のコンデ
ンサと比べて、温度サイクル不良が格段に少なく、熱的
な環境変化に対する歪により発生する応力は金属製面材
の方が金属板より小さいことが明らかとなった。

また実施例１のコンデンサは比較例１のコンデンサと比
べて、誘電正接のデータを除いて静電容量、絶縁抵抗、
直流破壊電圧の各データが高めの値を示し、これにより
、実施例１のコンデンサ特性は比較例１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図はその金属製の面材を接着する状況を示す斜視図
。 第３図、第４図、第５図、第６図及び第７図は本発明の
面材の斜視図。 第８図、第９図及び第１０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１１図は比較例の金属板を接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：ベアチップ、 １１ｂ〜１５ｂ：外部電極、 １６：接着剤、 １７：接合体、 １８：高温はんだ、 １９：金属製の面材、 ２１ａ〜２１ｄ：熱歪吸収用の孔、 ２２ａ、２２ｂ：熱歪吸収用の切欠き、２３：金網、 ２４．２５：折曲部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ベアチップ（１１ａ〜１５ａ）の端部に外部電極（
   １１ｂ〜１５ｂ）を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製の面材（
   １９）がはんだ（１８）付けにより接着された複合セラ
   ミックコンデンサ（１０）において、 前記面材には１又は２以上の熱歪吸収用の孔（２１ａ，
   ２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）又は切欠き（２２ａ，２２ｂ
   ）のいずれか又は双方が設けられたことを特徴とする複
   合セラミックコンデンサ。 ２）熱歪吸収用の孔（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ
   ）又は切欠き（２２ａ，２２ｂ）に金網（２３）が張設
   された請求項１記載の複合セラミックコンデンサ。 ３）面材（１９）の端部に接合体（１７）の端部を被包
   する折曲部（２４，２５）が形成された請求項１又は２
   記載の複合セラミックコンデンサ。