WO2006022257A1

WO2006022257A1 - セラミック電子部品

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Publication number: WO2006022257A1
Application number: PCT/JP2005/015269
Authority: WO
Inventors: Yoshihiro Omura
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-08-23
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2007-02-25
Also published as: JPWO2006022257A1

Abstract

　金属板からなる端子部材が外部電極に接合された構造を有するセラミック電子部品を、耐機械的衝撃性、ヒートサイクル性能および耐電流性能に優れたものとする。　端子部材（４）は、銅系金属からなる金属板によって構成され、かつ、外部電極（２）に対して半田のような導電性接合材（５）によって接合される部分となる外部電極側接合部（６）と、外部電極側接合部（６）に連なりかつ実装用導体部分（７）に対して電気的に接続される部分となる実装側端部（８）とを有する。外部電極側接合部（６）は、複数の櫛歯状片（９）を形成した櫛歯状をなしていて、各櫛歯状片（９）の断面積をＡとし、かつ各櫛歯状片（９）を外部電極（２）に接合する各導電性接合材（５）の、外部電極（２）に対する接合面積をＢとしたとき、Ａを０．０２１～０．０９０ｍｍ2 とし、Ａ／Ｂ比を０．０３～０．１５とする。

Description

明細書

セラミック電子部品

技術分野

[0001] この発明は、セラミック電子部品に関するもので、特に、金属板力もなる端子部材が外部電極に接合された構造を有するセラミック電子部品に関するものである。

背景技術

[0002] この発明にとって興味あるセラミック電子部品として、自動車等に搭載される大電流向けの積層セラミックコンデンサがある。このような用途に向けられる積層セラミックコンデンサは、通常、相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成されかつ外部電極の特定のものに電気的に接続されるように複数の内部電極が積層状に形成されている、コンデンサ本体と、外部電極を挟み込んだ状態でコンデンサ本体を保持しかつ外部電極の各々に電気的に接続されるように半田付け等により接合される、金属板力なる端子部材とをもって構成されて、る。

[0003] し力しながら、上述のような大電流下で用いられる積層セラミックコンデンサにあつては、次のような問題に遭遇することがある。

[0004] すなわち、誘電体としてチタン酸バリウム系セラミックを用いるような積層セラミックコンデンサを特に高電圧や高周波領域で使用した場合、コンデンサ本体に備える誘電体の圧電現象により、電歪が発生しやすい。この電歪による応力は、特に大容量の積層セラミックコンデンサにおいて大きく生じる。その結果、端子部材と外部電極との接合が外れたり、コンデンサ本体にクラックが生じたりするという問題に遭遇することがある。

[0005] そこで、端子部材の、外部電極に対して接合される部分となる外部電極側接合部を櫛歯状にし、さらに、この外部電極側接合部を屈曲させたりすることによって、外部電極側接合部が外部電極に接触する面積を減らし、それによつて、外部電極側接合部と外部電極との間に付与される半田等の導電性接合材の、外部電極に対する接合面積を小さくすることが提案されている (たとえば、特許文献 1参照)。

[0006] 上述のように、外部電極に対する導電性接合材の接合面積を小さくして、導電性接合材によって拘束される外部電極の面積を小さくすれば、電歪によって生じる応力を小さくすることができ、接合部分の破損およびコンデンサ本体のクラック等を生じさせにくくすることができる。

[0007] し力しながら、さらなる大電流に対応しょうとするとき、端子部材およびコンデンサ本体自身が力なり高温になり、これらの熱膨張率の差が原因となって、接合部分にかかる応力が大きくなる。通常、この応力を緩和するためには、導電性接合材の、外部電極に対する接合面積を小さくすればよいことになる力前述したように、端子部材の外部電極側接合部を櫛歯状にして接合面積を既に小さくしている状況において、さらに接合面積を小さくしてしまうと、今度は半田付けによる接合強度を所定以上に保てな、と、う問題に遭遇する。

[0008] 以上のような問題は、上述した構造の積層セラミックコンデンサに限らず、金属板からなりかつ櫛歯状の接合部を有する端子部材が半田付け等により外部電極に接合された構造を有するセラミック電子部品のすべてにおいて遭遇し得る。

特許文献 1 :特開 2000— 235931号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得るセラミック電子部品を提供しょうとすることである。

課題を解決するための手段

[0010] この発明は、セラミックをもって構成されかつ相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成されている、電子部品本体と、外部電極に電気的に接続される、端子部材とを備える、セラミック電子部品に向けられる。ここで、端子部材は、銅系金属力なる金属板によって構成され、かつ、外部電極に対して導電性接合材によって接合される部分となる外部電極側接合部と、外部電極側接合部に連なりかったとえば実装用配線基板上の導体部分のような実装用導体部分に対して電気的に接続される部分となる実装側端部とを有し、外部電極側接合部は、複数の櫛歯状片を形成した櫛歯状をなしている。

[0011] このようなセラミック電子部品において、端子部材が電子部品本体に及ぼす応力が、端子部材自身が有する拘束力によることに着目し、その拘束力の大きさに関係する「端子部材の外部電極側接合部における断面積」と電子部品本体の拘束面積を表す「外部電極に対する導電性接合材の接合面積」との比を所定範囲内とすることによつて、十分な接合強度を保っために必要な接合面積を維持しつつ、発熱時の応力を緩和したことに、この発明の特徴がある。

[0012] すなわち、この発明では、前述した技術的課題を解決するため、各櫛歯状片の断面積を Aとし、かつ各櫛歯状片を外部電極に接合する各導電性接合材の、外部電極に対する接合面積を Bとしたとき、 Aが 0. 021-0. 090mm²であり、 A/B比が 0. 0 3〜0. 15であることを特徴としている。

[0013] この発明において、各櫛歯状片は、外部電極に向かって突出する突起を形成して、ることが好まし!/、。

[0014] また、複数の櫛歯状片を互いに連結する連結部と各櫛歯状片の基部とが交差する部分にアール面取り部が形成されて、ることが好まし、。

[0015] また、導電性接合材は半田であることが好ましい。

発明の効果

[0016] この発明によれば、熱衝撃条件下でも、端子部材と外部電極との間で十分な接合強度を得ながら、電子部品本体のクラックを生じさせに《することができ、また、端子部材自身の強度も十分なものとすることができる。

[0017] また、この発明によれば、端子部材が導電性の良好な銅系金属から構成されているので、耐電流性能を低下させることなぐ端子部材において十分な機械的強度を確保することができる。なお、銅系金属としては、無酸素銅、黄銅、ベリリウム銅、リン青銅などを用いることができるが、特に無酸素銅を用いることが好ましい。

[0018] この発明において、各櫛歯状片が外部電極に向力つて突出する突起を形成していると、導電性接合材の、外部電極に対する接合面積を容易に制御することができる。

[0019] また、複数の櫛歯状片を互いに連結する連結部と各櫛歯状片の基部とが交差する部分にアール面取り部が形成されていると、端子部材において、当該交差部分を起点として損傷が広がることを防止することができ、したがって、衝撃や振動に対するセラミック電子部品の強度を向上させることができる。 [0020] また、導電性接合材として、半田が用いられる場合、導電性接着剤が用いられる場合に比べて、接合の信頼性を高めることができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]図 1は、この発明の第 1の実施形態によるセラミック電子部品 1の実装状態を示す斜視図である。

[図 2]図 2は、図 1に示したセラミック電子部品 1に備える端子部材 4の一部を拡大して示す斜視図である。

[図 3]図 3は、この発明を規定する、 AZB比が 0. 03〜0. 15であるという条件を見出すために実施した実験において得られたクラック発生率および接合強度に関するデータを示す図である。

[図 4]図 4は、この発明の第 2の実施形態によるセラミック電子部品 laの一部を示す正面図である。

[図 5]図 5は、この発明の第 3の実施形態によるセラミック電子部品 lbの一部を示す正面図である。

[図 6]図 6は、この発明の第 4の実施形態によるセラミック電子部品 lcの一部を示す正面図である。

[図 7]図 7は、この発明の第 5の実施形態によるセラミック電子部品 Idの一部を示す正面図である。

符号の説明

[0022] 1, la, lb, lc, Id セラミック電子部品

2 外部電極

3 電子部品本体

4 端子部材

5 導電性接合材

6 外部電極側接合部

7 実装用配線基板

8 実装側端部

9 櫛歯状片 12, 12a, 12b, 12c, 12d 突起

14 アール面取り部

A 各櫛歯状片 9の断面積

B 各導電性接合材 5の、外部電極に対する接合面積

発明を実施するための最良の形態

[0023] 図 1は、この発明の第 1の実施形態によるセラミック電子部品 1の実装状態を示す斜視図である。

[0024] セラミック電子部品 1は、セラミックをもって構成されかつ相対向する端部にそれぞれ外部電極 2が形成されている、電子部品本体 3と、外部電極 2に電気的に接続される、端子部材 4とを備えている。端子部材 4の各々は、外部電極 2の各々に対して半田または導電性接着剤のような導電性接合材 5によって接合される。

[0025] この実施形態では、電子部品本体 3は、積層セラミックコンデンサを構成するもので、図示しないが、たとえばチタン酸バリウム系セラミックのような誘電体セラミック力もなる複数のセラミック層およびセラミック層間の特定の界面に沿って配置される複数の内部電極を備える積層構造を有している。内部電極は、外部電極 2の特定のものに電気的に接続されていて、一方の外部電極 2に接続された内部電極と他方の外部電極 2に接続された内部電極とは、電子部品本体 3の積層方向に関して交互に配置されている。

[0026] 端子部材 4は、無酸素銅、黄銅、ベリリウム銅、リン青銅などの銅系金属からなる金属板によって構成される。このように、端子部材 4を導電性の良好な銅系金属から構成することにより、耐電流性能を低下させることなぐ端子部材 4において十分な機械的強度を確保することができる。なお、銅系金属として、特に導電性の良好な無酸素銅を用いることが好ましい。

[0027] 端子部材 4には、必要に応じて、たとえば、 1〜2 μ m程度の厚みのニッケルめっきおよびその上に 1〜2 μ m程度の厚みの錫めつきが施されて!/、てもよ!/、。

[0028] 図 2は、端子部材 4の一部を拡大して示す斜視図であり、電子部品本体 3側に向く面を手前に向けて示して、る。

[0029] 端子部材 4は、外部電極 2に対して導電性接合材 5によって接合される部分となる外部電極側接合部 6と、外部電極側接合部 6に連なりかったとえば図 1に示した実装用配線基板 7上の導体部分のような実装用導体部分に対して電気的に接続される部分となる実装側端部 8とを有し、外部電極側接合部 6は、複数の櫛歯状片 9を形成した櫛歯状をなしている。

[0030] 端子部材 4の実装側端部 8は、この実施形態では、櫛歯状とされる。実装側端部 8 に形成される櫛歯状片 10は、図 1および図 2から類推できるように、外部電極側接合部 6に形成された櫛歯状片 9と同じ位置にあり、櫛歯状片 9から連続して延びるような形態をなしている。実装側端部 8に形成された櫛歯状片 10は、図 1に示した実装用配線基板 7に設けられたスルーホール 11に挿入され、その状態で、実装用配線基板 7との間で電気的接続が達成される。

[0031] なお、実装側端部 8に形成された櫛歯状片 10は、図 2に示した状態力も 90度折り曲げられ、図示しないが、実装用配線基板の主面上に形成された導電ランドのような実装用導体部分に対して電気的に接続されるようにしてもょヽ。

[0032] 端子部材 4の外部電極側接合部 6に形成された各櫛歯状片 9は、外部電極 2に向力つて突出する突起 12を形成している。この実施形態では、各櫛歯状片 9を、その幅方向に延びる折り曲げ線に沿って屈曲させることによって、突起 12が形成される。したがって、外部電極側接合部 6を外部電極 2に接合する導電性接合材 5は、電子部品本体 3に備える内部電極（図示せず。）の延びる方向と略平行に実質的に線上に延びるような形態をなしている。このように、各櫛歯状片 9が突起 12を形成していると、導電性接合材 5の、外部電極 2に対する接合面積を容易に制御することができる

[0033] また、端子部材 4におヽて、外部電極側接合部 6に形成された複数の櫛歯状片 9を互いに連結する連結部 13と各櫛歯状片 9の基部とが交差する部分には、アール面取り部 14が形成されている。このようなアール面取り部 14の形成によって、端子部材 4において、この交差部分を起点として損傷が広がることを防止することができる。したがって、セラミック電子部品 1の、衝撃や振動に対する強度を向上させることができる。

[0034] 以上のようなセラミック電子部品 1において、外部電極側接合部 6にある各櫛歯状片 9の断面積を A (図 2参照)とし、かつ各櫛歯状片 9を外部電極 2に接合する各導電性接合材 5の、外部電極 2に対する接合面積を B (図 2参照）としたとき、 Aが 0. 021 〜0. 090mm²となるようにされ、 A/B比力0. 03〜0. 15となるようにされる。

[0035] 上述のように、 Aが 0. 021〜0. 090mm²の範囲に選ばれるのは、 Aが 0. 021mm 2未満であると、各櫛歯状片 9において十分な強度が得られず、他方、 Aが 0. 090m m²を超えると、 AZB比が 0. 03〜0. 15の範囲内にあっても、電子部品本体 3にか力る応力が強くなりすぎ、電子部品本体 3にクラックが発生しやすくなるためである。

[0036] また、 AZB比が 0. 03〜0. 15の範囲に選ばれるのは、 AZB比が 0. 03未満であると、接合面積 Bが大きすぎる状況力おもたらされ、電子部品本体 3にクラックが発生しやすくなり、他方、 AZB比が 0. 15を超えると、接合面積 Bが小さすぎる状況力 Sもたらされ、十分な接合強度が得られなくなるからである。

[0037] 図 3は、上述の AZB比が 0. 03-0. 15であるという条件を見出すために実施した実験において得られたクラック発生率および接合強度に関するデータを示す図である。

[0038] 図 3に示した実験では、 AZB比を変えるため、各櫛歯状片 9の幅を変え、それによつて各櫛歯状片 9の断面積 Aを変え、他方、接合面積 Bについては、これが一定となるように、導電性接合材 5としての半田を付与した。

[0039] また、クラック発生率は、試料となるセラミック電子部品に、 55°C〜125°Cの熱衝撃を 3000サイクル与え、クラックが発生した試料数の比率を求めたものである。

[0040] また、接合強度については、 196N ( = 20kgf)以上のものを許容される接合強度を有するものと判断した。

[0041] 図 3からわかるように、 AZB比が 3%〜15% (0. 03〜0. 15)の範囲内にあるとき、クラック発生率が 0%であり、かつ、接合強度が 196N以上である。

[0042] 図 4、図 5、図 6および図 7は、それぞれ、この発明の第 2、第 3、第 4および第 5の実施形態によるセラミック電子部品 la、 lb、 lcおよび Idの各一部をそれぞれ示す正面図である。図 4ないし図 7において、図 1および図 2に示す要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図 4ないし図 7において、端子部材 4は断面で示している。 [0043] 第 2ないし第 5の実施形態は、第 1の実施形態における外部電極側接合部 6の櫛歯状片 9に形成される突起 12についての変形例を与えるものである。

[0044] 図 4に示したセラミック電子部品 laでは、櫛歯状片 9の屈曲した部分の先端において突起 12aを形成している。

[0045] 図 5に示したセラミック電子部品 lbでは、櫛歯状片 9の中間部を C字状に曲成した部分にぉ、て突起 12bを形成して、る。

[0046] 図 6に示したセラミック電子部品 lcでは、櫛歯状片 9の曲成された端部において突起 12cを形成している。

[0047] 図 7に示したセラミック電子部品 Idにおいては、櫛歯状片 9の中間部をプレスによつて深絞りすることによって突起 12dを形成している。

[0048] また、図 4な、し図 7に示した第 2な、し第 5の実施形態では、端子部材 4の実装側端部 8は、櫛歯状片 9の基部に対して 90度屈曲しており、実装用配線基板の主面上に形成された導電ランドのような実装用導体部分に電気的に接続されるように構成されている。

[0049] なお、図 4ないし図 7を参照して変形例を説明した突起については、図示のもの以外の形態が採用されてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] セラミックをもって構成されかつ相対向する端部にそれぞれ外部電極が形成されている、電子部品本体と、

前記外部電極に電気的に接続される、端子部材と

を備え、

前記端子部材は、銅系金属からなる金属板によって構成され、かつ、前記外部電極に対して導電性接合材によって接合される部分となる外部電極側接合部と、前記外部電極側接合部に連なりかつ実装用導体部分に対して電気的に接続される部分となる実装側端部とを有し、

前記外部電極側接合部は、複数の櫛歯状片を形成した櫛歯状をなして!ヽて、各前記櫛歯状片の断面積を Aとし、かつ各前記櫛歯状片を前記外部電極に接合する各前記導電性接合材の、前記外部電極に対する接合面積を Bとしたとき、 Aが 0 . 021〜0. 090mm²であり、力つ、 A/Bit力 0. 03〜0. 15である、セラミック電子部品。

[2] 各前記櫛歯状片は、前記外部電極に向かって突出する突起を形成している、請求項 1に記載のセラミック電子部品。

[3] 複数の前記櫛歯状片を互いに連結する連結部と各前記櫛歯状片の基部とが交差する部分にアール面取り部が形成されている、請求項 1に記載のセラミック電子部品

[4] 前記導電性接合材は半田である、請求項 1ないし 3のいずれかに記載のセラミック電子部品。