JP6962305B2 - 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。
また、高電圧インバーター回路などで使用される積層セラミックコンデンサでは、使用温度範囲が広くなる傾向にある。したがって、温度サイクルによって回路基板の熱収縮や熱膨張が起こりやすくなり、この回路基板の熱収縮や熱膨張により発生する撓み応力によって積層セラミックコンデンサにクラックが入ることも懸念される。
(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、図1に示す積層セラミック電子部品本体の線X−Xにおける断面図である。図11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、金属端子30に接続される端子ブロック40ならびに積層体14、外部電極26、金属端子30および端子ブロック40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および少なくとも第1の側面14cの一部と第2の側面14dの一部に至るように配置される。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および少なくとも第1の側面14cの一部と第2の側面14dの一部に至るように配置される。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。
第1の端面14eおよび第2の端面14fに位置する下地電極層の高さ方向tの中央部におけるそれぞれの焼付け層の厚みは、20μm以上100μm以下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、10μm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。
第1の端面14eおよび第2の端面14fに位置する樹脂層の高さ方向中央部におけるそれぞれの樹脂層の厚みは、たとえば、10μm以上150μm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、10μm以上100μm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いる。第1の金属端子30aの第1の端子接合部32a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の側面50d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の側面50d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の右縁端よりも、寸法D2=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。
さらに、第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bと第2の外部電極26bとの関係も同様であることが好ましい。
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。
また、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の長さ方向Z(第1の端面50eと第2の端面50fとを結ぶ方向)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の長さと同等の幅でもよく、それよりも短い幅であっても、それよりも長い幅であってもよい。
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複数の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。なお、第1の延長部34aは、直線状に延びていてもよく、複数に湾曲する形状を有していてもよい。
第2の金属端子30bの第2の延長部34bは、第2の端子接合部32b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複数の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。なお、第2の延長部34bは、直線状に延びていてもよく、複数に湾曲する形状を有していてもよい。
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以下程度であることが好ましい。
また、少なくとも第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aおよび第1の延長部34a、ならびに第2の金属端子30bの第1の端子接合部32bおよび第2の延長部34bの周囲面においてめっき膜が形成されていない場合、積層セラミック電子部品本体12と金属端子30とを接合する半田が金属端子30の裏面に流れてしまうことも抑制することが可能になる。これにより、半田不足を抑制することが可能となり、積層セラミック電子部品本体12と金属端子30との接合状態を良好に保つことができる。
端子ブロック40は、第1の端子ブロック40aと第2の端子ブロック40bとを有する。
第1の端子ブロック40aは、単数または複数配置される。なお、複数個設けることで、より放熱経路を増やすことができ、端子ブロック40の放熱性をより向上させることができる。本実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Aは、第1の端子ブロック40a1と第1の端子ブロック40a2の2個の端子ブロックが配置され、それぞれ、たとえば、円柱状に形成される。
同様に、第2の端子ブロック40bは、単数または複数配置される。複数個設けることで、より放熱経路を増やすことができ、端子ブロック40の放熱性をより向上させることができる。本実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Aは、第2の端子ブロック40b1と第2の端子ブロック40b2の2個の端子ブロックが配置され、それぞれ、たとえば、円柱状に形成される。
母材は、放熱性を上げるために、熱伝導率の高い金属、たとえば、無酸素銅やCu系合金からなることが好ましい。これにより、本発明では、端子ブロック40の放熱性をより向上させることができるため、積層セラミック電子部品本体12と実装基板間の低熱抵抗な接続をより確実に得ることができる。
母材の表面に配置されるめっき膜は、半田実装を可能とするために、Sn、Ag、Auまたはこれらの金属のうちの一種以上の金属を主成分として含む合金からなることが好ましい。中でも、SnまたはSnを主成分として含む合金やAuからなることがより好ましい。
なお、めっき膜の厚みは、SnまたはSnを主成分として含む合金であれば、1.0μm以上5.0μm以下程度、Auであれば、0.01μm以上0.05μm以下程度であることが好ましい。
第1の端子ブロック140aは、第1の金属端子30aに接続されている。図12に示すように、第1の端子ブロック140aは、第1の金属端子30aの幅方向Yにおける中央部に配置され、第1の端子接合部32aおよび第1の延長部34aに跨って配置されている。なお、第1の端子ブロック140aは、第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aのみに接続されていてもよいし、第1の延長部34aのみに接続されていてもよい。
第2の端子ブロック140bは、第2の金属端子30bに接続されている。図11に示すように、第2の端子ブロック140bは、第2の金属端子30bの幅方向Yにおける中央部に配置され、第2の端子接合部32bおよび第2の延長部34bに跨って配置されている。なお、第2の端子ブロック140bは、第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bのみに接続されていてもよいし、第2の延長部34bのみに接続されていてもよい。
第1の端子ブロック340aは、第1の金属端子30aに接続されている。図14に示すように、第1の端子ブロック340aは、第1の金属端子30aの長さ方向Zに沿って配置され、第1の端子接合部32aおよび第1の延長部34aに跨って配置されている。なお、第1の端子ブロック340aは、第1の金属端子30aの第1の端子接合部32aのみに接続されていてもよいし、第1の延長部34aのみに接続されていてもよい。
第2の端子ブロック340bは、第2の金属端子30bに接続されている。図14に示すように、第2の端子ブロック340bは、第2の金属端子30bの長さ方向Zに沿って配置され、第2の端子接合部32bおよび第2の延長部34bに跨って配置されている。なお、第2の端子ブロック340bは、第2の金属端子30bの第2の端子接合部32bのみに接続されていてもよいし、第2の延長部34bのみに接続されていてもよい。
また、同様に、第2の端子ブロック440bは、外装材50から露出する第2の基部442bと、第2の基部442bよりも厚みが薄く、第2の基部442bに接続され、積層セラミック電子部品本体12側に延長される外装材50に覆われた第2の延長部444bとを有する。
これにより、外装材50から露出させる第1の基部442aと第2の基部442bとの間の距離を可能な限り遠ざけることが可能となり、一定の沿面距離を維持することが可能となる。また、放熱経路の熱抵抗を下げることも可能となる。
また、第1の延長部444aおよび第2の延長部444bの形状も特に限定されず、円柱であっても角柱であってもその他の形状であってもよく、また、それらの形状の組み合わせにより構成されていてもよい。
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の金属端子30a、第2の金属端子30b、第1の端子ブロック40aの一部および第2の端子ブロック40bの一部を覆うように配置されている。これにより、端子間を絶縁体で覆うことができ、安定した沿面距離を与えることができる。また、露出した第1の端子ブロック40aおよび第2の端子ブロック40bを、実装基板への実装端子として用いることができる。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。
次に、第1の実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Aについて説明する。
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の両主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、12.0mm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の端子ブロック40aおよび第2の端子ブロック40b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、6.0mm以上12.0mm以下であることが好ましい。
実装面側の底面(第2の主面50b)から突出した第1の端子ブロック40aおよび第2の端子ブロック40bの高さ方向Xの高さ(突出長さ:D4)は、寸法D4=0.5mm以上2.0mm以下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10Aの下面と実装基板との間に一定の隙間を設けることができ、基板表面の凹凸の影響を受けることなく実装することができる。なお、突出長さの寸法D4は、ゼロであってもよい。
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16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を示す図16に示す積層セラミック電子部品の正面図である。図18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16に示す積層セラミック電子部品の側面図である。図19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16に示す積層セラミック電子部品の上面図である。図20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16に示す積層セラミック電子部品の底面図である。図21は、図16に示す積層セラミック電子部品本体の線XXI−XXIにおける断面図である。図22は、図16に示す積層セラミック電子部品本体の線XXII−XXIIにおける断面図である。図23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。
同様に、それぞれの積層セラミック電子部品10Bの第2の側面50d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の側面50d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の右縁端よりも、寸法D6=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。
さらに、第2の金属端子130bの第2の端子接合部132bと第2の外部電極26bとの関係も同様であることが好ましい。
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。
第1の端子ブロック40aは、単数または複数配置される。なお、複数個設けることで、より放熱経路を増やすことができ、端子ブロック40の放熱性をより向上させることができる。本実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Bは、第1の端子ブロック40a1と第1の端子ブロック40a2の2個の端子ブロックが配置され、それぞれ、たとえば、円柱状に形成される。
同様に、第2の端子ブロック40bは、単数または複数配置される。複数個設けることで、より放熱経路を増やすことができ、端子ブロック40の放熱性をより向上させることができる。本実施の形態にかかる積層セラミック電子部品10Bは、第2の端子ブロック40b1と第2の端子ブロック40b2の2個の端子ブロックが配置され、それぞれ、たとえば、円柱状に形成される。
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。
次に、第1の金属端子30aに第1の端子ブロック40aを取り付け、第2の金属端子30bに第2の端子ブロック40bを取り付ける。ここでは、金属端子30に端子ブロック40を取り付けるための接合材として半田を用いる。
まず、半田を第1の金属端子30aの積層セラミック電子部品本体12が接続されていない側の面に塗布し、また、第2の金属端子30bの積層セラミック電子部品本体12が接続されていない側の面に塗布する。そして、リフローによって、第1の金属端子30aと第1の端子ブロック40aとが接続され、第2の金属端子30bと第2の端子ブロック40bとが接続される。
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、積層セラミック電子部品本体12と、第1の金属端子30aおよび第2の金属端子30bと、第1の端子ブロック40aおよび第2の端子ブロック40bの一部に外装材50が設けられる。
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、発熱試験による放熱性の確認とヒートサイクル試験による積層セラミック電子部品のクラック発生の有無を確認した。比較例1として、金属端子付き積層セラミック電子部品を準備し、比較例2として、フィルムコンデンサを準備し、同様の試験を行った。なお、積層セラミックコンデンサは、電圧印加時に静電容量が大きく変動するため、定格電圧の50%印加時点での静電容量を合わせた製品でサイズの比較を行った。
・積層セラミック電子部品のサイズL×W×T(設計値):14mm×14mm×8mm
・容量:612nF
・定格電圧:1250V
・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
・母材:SUS430
・JIS Z 2285:2003の測定方法による−55℃〜200℃の平均線膨張係数:12×10-6
・めっき膜:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・端子ブロック
・母材:無酸素銅
・めっき層:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・直径:3mm
・高さ:3mm
・接合材
・外部電極と金属端子の接合材:Sn−10Sb半田
・金属端子と端子ブロックの接合材:Sn−10Sb半田
・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×2.7mm
・セラミック層の材料:BaTiO3
・容量:153nF
・定格電圧:1250V
・内部電極層の材料:Ni
・外部電極
・下地電極層:Cuとガラスを含む下地電極層
・側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:47μm
・端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:86μm
・めっき層:Niめっき層とSnめっき層の2層構造
・Niめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Niめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Snめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:4μm
・Snめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:4μm
・積層セラミック電子部品のサイズL×W×T(設計値):14mm×14mm×8mm
・容量:612nF
・定格電圧:1250V
・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
・母材:42アロイ
・JIS Z 2285:2003の測定方法による−55℃〜200℃の平均線膨張係数:4.5×10-6
・めっき膜:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・端子ブロック
・母材:無酸素銅
・めっき層:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・直径:3mm
・高さ:3mm
・接合材
・外部電極と金属端子の接合材:Sn−10Sb半田
・金属端子と端子ブロックの接合材:Sn−10Sb半田
・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×2.7mm
・セラミック層の材料:BaTiO3
・容量:153nF
・定格電圧:1250V
・内部電極層の材料:Ni
・外部電極
・下地電極層:Cuとガラスを含む下地電極層
・側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:45μm
・端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:83μm
・めっき層:Niめっき層とSnめっき層の2層構造
・Niめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Niめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Snめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:4μm
・Snめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:4μm
・積層セラミック電子部品のサイズL×W×T(設計値):14mm×14mm×8mm
・積層セラミック電子部品本体のサイズ
・容量:612nF
・定格電圧:1250V
・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
・母材:りん青銅(C5210)
・JIS Z 2285:2003の測定方法による−55℃〜200℃の平均線膨張係数:18.2×10-6
・めっき膜:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・端子ブロック
・母材:無酸素銅
・めっき層:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・直径:3mm
・高さ:3mm
・接合材
・外部電極と金属端子の接合材:Sn−10Sb半田
・金属端子と端子ブロックの接合材:Sn−10Sb半田
・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×2.7mm
・セラミック層の材料:BaTiO3
・容量:153nF
・定格電圧:1250V
・内部電極層の材料:Ni
・外部電極
・下地電極層:Cuとガラスを含む下地電極層
・側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:45μm
・端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:83μm
・めっき層:Niめっき層とSnめっき層の2層構造
・Niめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Niめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Snめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:4μm
・Snめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:4μm
・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):6.0mm×5.2mm×6.0mm
・容量:304μF
・定格電圧:1250V
・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
・母材:SUS430
・JIS Z 2285:2003の測定方法による−55℃〜200℃の平均線膨張係数:12×10-6
・めっき膜:Niめっき層およびSnめっき層の2層構造
・端子ブロック:なし
・接合材
・外部電極と金属端子の接合材:Sn−10Sb半田
・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×2.7mm
・セラミック層の材料:BaTiO3
・容量:152nF
・定格電圧:1250V
・内部電極層の材料:Ni
・外部電極
・下地電極層:Cuとガラスを含む下地電極層
・側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:48μm
・端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:88μm
・めっき層:Niめっき層とSnめっき層の2層構造
・Niめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Niめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:3μm
・Snめっき層の側面、主面上の長さ方向lに沿った1/2位置における厚み:4μm
・Snめっき層の端面上の高さ方向tに沿った1/2位置における厚み:4μm
・フィルムコンデンサのサイズL×W×T(設計値:金属端子を除いた寸法):31.5mm×11.0mm×27.0mm
・フィルム材料:ポリプロピレン
・容量:330nF
・定格電圧:1000V
・内部電極の材料:Al
・外装材:エポキシ樹脂
各種サンプルをガラスエポキシ樹脂の基板に実装後、電流通電による発熱測定を行った。周囲温度25℃の環境下で、製品に300kHz、120Vp−p、5ArmsのAC電流を流し、0分、10分時点の温度測定を行い、その差分を発熱温度とした。
温度測定は、各サンプルの上面の長さ方向Zに沿ってL寸法の1/2位置、幅方向Yに沿ってW寸法の1/2位置で実施した。
なお、比較例2については、実施例と静電容量をあわせるために、2並列実装を行い、評価を行った。
各種サンプルをガラスエポキシ樹脂の基板に実装後、ヒートサイクル試験を実施した。
ヒートサイクル試験は気相で実施し、−55℃、150℃でそれぞれ30分保持するサイクルを任意の回数繰り返した。
任意のサイクルを行った試験後のサンプルについて、断面研磨を実施し、積層セラミック電子部品本体(積層セラミックコンデンサ)のクラックの有無を確認した。
研磨は、LT断面で行い、(第1の側面50c側に位置する)第1の積層セラミックコンデンサのW寸法の1/2位置で観察を行った。
実施例1ないし実施例3、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 5101−1:2010)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1ないし実施例3、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。
JIS Z 2285:2003に従い、−55℃〜200℃の平均線膨張係数を計測した。
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。
また、実施例1ないし実施例3、ならびに比較例1および比較例2の各サンプルのサイズ、実装体積および実装面積の測定結果を表3に示す。
一方、比較例1の試料にかかる積層セラミック電子部品では、発熱温度は、12.3℃と、実施例よりも高かった。
また、実施例3の試料にかかる積層セラミック電子部品では、0回および500回のヒートサイクル試験では積層セラミック電子部品本体にはクラックが発生しなかった。しかしながら、1000回、1500回および2000回のヒートサイクル試験では、それぞれ、10個中1個、10個中3個、そして10個中5個のクラックが発生した。
一方、比較例1の試料にかかる積層セラミック電子部品によれば、0回、500回、1000回、1500回および2000回のヒートサイクル試験で積層セラミック電子部品本体にはクラックが発生しなかった。
一方、比較例2の試料にかかるフィルムコンデンサによれば、実装体積が9355.5mm3であり、実装面積は346.5mm2であった。なお、実施例1ないし実施例3の試料にかかる積層セラミック電子部品の静電容量は612μFであり、比較例2の試料にかかるフィルムコンデンサの静電容量は1個あたり330μFであるので、比較例2の試料にかかるフィルムコンデンサの静電容量は、実施例1ないし実施例3の試料にかかる積層セラミック電子部品の約1/2の静電容量の大きさである。従って、実際の使用を想定して、静電容量を同等に比較すると、比較例2の試料にかかるフィルムコンデンサでは、表3に示した実装体積および実装面積の2倍を要することとなる。
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 第1の金属端子
30b、130b 第2の金属端子
32a、132a 第1の端子接合部
32b、132b 第2の端子接合部
34a、134a 第1の延長部
34b、134b 第2の延長部
136a1〜136a3 第1の切り欠き部
136b1〜136b3 第2の切り欠き部
40、140、240、340、440 端子ブロック
40a、140a、240a、340a、440a 第1の端子ブロック
40b、140b、240b、340b、440b 第2の端子ブロック
442a 第1の基部
442b 第2の基部
444a 第1の延長部
444b 第2の延長部
50 外装材
Claims (8)
- 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、
前記積層体のそれぞれには、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第1の金属端子と、
前記第2の外部電極に接続される第2の金属端子と、
前記第1の金属端子に接続される、第1の端子ブロックと、
前記第2の金属端子に接続される、第2の端子ブロックと、
を備え、
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、
前記第1の金属端子は、前記第1の側面または前記第2の側面上に位置する前記第1の外部電極と接続し、かつ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の外部電極に跨るように配置され、
前記第2の金属端子は、前記第1の側面または前記第2の側面上に位置する前記第2の外部電極と接続し、かつ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2の外部電極に跨るように配置され、
前記第1の端子ブロックは、単数もしくは複数配置されており、
前記第2の端子ブロックは、単数もしくは複数配置されている、積層セラミック電子部品。 - 前記第1の金属端子および前記第2の金属端子は、12×10-6以下の線膨張係数を有する金属で構成されている、請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第1の端子ブロックおよび前記第2の端子ブロックは、母材と前記母材の表面に配置されるめっき膜とを有し、前記母材は熱伝導率の高い無酸素銅やCu系合金からなる、請求項1または請求項2のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
- 前記第1の金属端子および前記第2の金属端子の金属は、ステンレス合金、チタン合金、ニッケル合金から選ばれる、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
- 前記積層体と前記第1および前記第2の外部電極と前記第1および前記第2の金属端子ならびに前記第1および前記第2の端子ブロックの少なくとも一部が外装材で覆われる、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。
- 前記外装材は、シリコーン系やエポキシ系からなる、請求項5に記載の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の外部電極に接続される前記第1の側面または前記第2の側面と対向する第1の端子接合部と、前記第1の端子接合部に接続され、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る前記第1の側面または前記第2の側面と対向する第2の端子接合部と、前記第2の端子接合部に接続され、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2の延長部とを有する、請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。 - 前記第1の端子ブロックは、前記第1の金属端子の前記第1の端子接合部および前記第1の延長部に跨って配置され、
前記第2の端子ブロックは、前記第2の金属端子の前記第2の端子接合部および前記第2の延長部に跨って配置される、請求項7に記載の積層セラミック電子部品。
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