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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mehrschichtkeramikkondensator
und insbesondere auf Verbesserungen zum Unterdrücken von „Pfeifen", das auftritt, wenn ein elektrisches
Feld an einen Mehrschichtkeramikkondensator, der an einem Substrat
befestigt ist, angelegt wird.
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Hintergrundtechnik
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14 ist
eine Querschnittsansicht eines befestigten Mehrschichtkeramikkondensators 1.
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Der
Mehrschichtkeramikkondensator 1 umfasst einen Kondensatorkörper 4 mit
einer Mehrschichtstruktur, die eine Mehrzahl dielektrischer Keramikschichten 2 und
eine Mehrzahl interner Elektroden 3a und 3b, die
entlang einer Mehrzahl jeweiliger Grenzflächen zwischen den dielektrischen
Keramikschichten 2 gebildet sind, umfasst. Der Kondensatorkörper 4 weist
eine rechteckige Parallelepipedform auf, die durch eine erste und
eine zweite Hauptoberfläche 5 und 6,
die sich in einer Richtung erstrecken, in der sich die dielektrischen
Keramikschichten 2 erstrecken, eine erste und eine zweite
Endoberfläche 7 und 8,
die sich in einer Richtung orthogonal zu der ersten und der zweiten
Hauptoberfläche 5 und 6 erstrecken,
und eine erste und eine zweite Seitenoberfläche (parallel zu der Ebene
von 14, in 14 jedoch
nicht gezeigt) definiert ist.
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Obwohl
Kanten eines Kondensatorkörpers
im Allgemeinen abgeschrägt
sind, ist die Darstellung der abgeschrägten Kanten des Kondensatorkörpers 4 und
derjenigen anderer Kondensatorkörper
in 14 und anderen Zeichnungen untergelassen.
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Der
Mehrschichtkeramikkondensator 1 umfasst ferner eine erste
und eine zweite externe Elektrode 11 und 12, die
mit den internen Elektroden 3a bzw. 3b verbunden
sind, derart, dass Kapazitäten,
die zwischen den internen Elektroden 3a und 3b gebildet
sind, die einander mit den dielektrischen Keramikschichten 2 zwischen
sich zugewandt sind, extrahiert werden. Die erste und die zweite
externe Elektrode 11 und 12 sind über der
jeweiligen ersten und zweiten Endoberfläche 7 und 8 des
Kondensatorkörpers 4 gebildet
und erstrecken sich von denselben zu jeweiligen Teilen der Hauptoberflächen 5 und 6 und
Seitenoberflächen
benachbart zu den Endoberflächen 7 und 8.
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Der
Mehrschichtkeramikkondensator 1 ist durch Verbinden der
ersten und der zweiten externen Elektrode 11 und 12 mit
dem Substrat 13 mittels eines leitfähigen Verbindungsmaterials 14,
wie z. B. eines Lötmittels
oder eines leitfähigen
Haftmittels, an einem Substrat 13 befestigt, wobei die
erste Hauptoberfläche 5 des Kondensatorkörpers 4 dem
Substrat 13 zugewandt ist.
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Ein
Abschnitt, der zu einer Bildung von Kapazitäten zwischen den internen Elektroden 3a und 3b in dem
Kondensatorkörper 4 beiträgt, wird
als „aktiver
Teil" bezeichnet.
In 14, die den Mehrschichtkeramikkondensator 1 darstellt,
ist ein aktiver Teil 15 durch eine Region dargestellt,
die durch eine gestrichelte Linie umgeben ist. Der aktive Teil 15 weist
eine rechteckige Parallelepipedform auf.
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15 stellt
den Mehrschichtkeramikkondensator 1 an der gleichen Position
wie derjenigen in 14 dar. In 15 ist
die Darstellung der internen Elektroden 3a und 3b in dem
Kondensatorkörper 4 weggelassen und
nur der aktive Teil 15 ist dargestellt.
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Wenn
eine Spannung über
die erste und die zweite externe Elektrode 11 und 12 des
Mehrschichtkeramikkondensators 1 angelegt wird, tritt eine
dielektrische Polarisation an Positionen auf, an denen benachbarte
interne Elektroden 3a und 3b einander zugewandt
sind. Dies macht es möglich,
Kapazitäten
zu erhalten, wie oben beschrieben wurde. Dielektrika jedoch, die
durch die dielektrischen Keramikschichten 2 bereitgestellt werden
und sich in dem aktiven Teil 15 befinden, bewirken eine
durch ein elektrisches Feld induzierte Verzerrung in Abhängigkeit
von der angelegten Spannung, wie durch Pfeile 16 in 15 angezeigt
ist. Dies bewirkt, dass sich der Mehrschichtkeramikkondensator 1 verformt,
wie in 15 durch gestrichelte Linien
angezeigt ist.
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So
bewirkt, wenn eine Wechselspannung an den Mehrschichtkeramikkondensator 1 angelegt
wird, eine Verformung des Mehrschichtkeramikkondensators 1,
die aus einer durch ein elektrisches Feld induzierten Verzerrung
resultiert, dass das Substrat 13 schwingt und ein Geräusch erzeugt,
das „Pfeifen" genannt wird. So wird
eine Kraft, die ein Schwingen des Substrats 13 bewirkt,
von Teilen der externen Elektroden 11 und 12,
die sich auf der ersten Hauptoberfläche 5 des Kondensatorkörpers 4 befinden,
ausgeübt.
Dann entsteht, wenn der Pegel des „Pfeifens" zunimmt, ein Rauschproblem.
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Um
ein „Pfeifen" zu unterdrücken, schlägt die
japanische ungeprüfte Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer
2000-281435 (Patentdokument
1) eine Technik vor, bei der eine Dielektrikum-Zusammensetzung,
die BaTiO
3, SrZrO
3 und
CaZrO
3 beinhaltet, als ein Material dielektrischer
Keramikschichten verwendet wird. Diese Dielektrikum-Zusammensetzung
ist sehr resistent gegenüber
einer Reduktion, wenn sie gebrannt wird, und besitzt eine hohe Dielektrizitätskonstante,
einen geringen Verzerrungsfaktor und gute Kapazität-Temperatur-Charakteristika.
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Bei
der Technik jedoch, bei der eine Verzerrung durch eine Verbesserung
der Materialzusammensetzung unterdrückt wird, wie im Patentdokument
1 beschrieben ist, gibt es dahingehend Probleme, dass es schwierig
ist, eine hohe Dielektrizitätskonstante
und dergleichen, sowie die Unterdrückung einer Verzerrung zu erzielen,
und dahingehend, dass der Grad an Entwurfsfreiheit eingeschränkt ist.
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Andererseits
schlägt
die
japanische ungeprüfte Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer 2004-39937 (Patentdokument
2) eine Konfiguration vor, bei der in einem Mehrschichtkeramikkondensator,
der Bariumtitanat als dielektrisches Material beinhaltet, eine Keramikbasis
mit Ausnahme eines Isolationszwischenraums mit einem Metallfilm
bedeckt ist, der Anschlusselektroden an beiden Enden umfasst. Die
Keramikbasis ist mit dem Metallfilm derart bedeckt, dass das Verhältnis der
Oberflächenfläche eines
Abschnitts, der mit dem Metallfilm bedeckt ist, zu der gesamten
Oberflächenfläche der
Keramikbasis größer oder
gleich 0,8 ist. So weist die Keramikbasis, da die Oberfläche der
Keramikbasis größtenteils
mit dem Metallfilm bedeckt ist, eine große Steifigkeit auf, was es
möglich
macht, mechanische Schwingungen zu unterdrücken, die durch Elektrostriktion
(durch ein elektrisches Feld induzierte Verzerrung) bewirkt werden.
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Das
Verfahren zum Unterdrücken
von „Pfeifen" jedoch, das im Patentdokument
2 beschrieben ist, hat dahingehend ein Problem, dass der Vorgang
des Bildens eines Metallfilms unter Beibehaltung eines geeigneten
Isolationszwischenraums kompliziert ist.
- Patentdokument
1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung
Veröffentlichungsnummer
2000-281435
- Patentdokument 2: Japanische
ungeprüfte
Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer
2004-39937
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Offenbarung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu losende Probleme
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Entsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Konfiguration
eines Mehrschichtkeramikkondensators bereitzustellen, die in der
Lage ist, ein „Pfeifen", das durch eine
durch ein elektrisches Feld induzierte Verzerrung bewirkt wird,
zu unterdrücken,
ohne die Materialzusammensetzung einer Dielektrikum-Zusammensetzung
zu beeinträchtigen
und ohne eine zusätzliche
Komponente zu verwenden.
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Mittel zum Losen der Probleme
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Zusammenfassend
richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Lösen der oben beschriebenen
technischen Probleme durch Modifizieren der Konfiguration interner
Elektroden.
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Ein
Mehrschichtkeramikkondensator gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst einen Kondensatorkörper
und eine erste und eine zweite externe Elektrode.
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Der
Kondensatorkörper
weist eine Mehrschichtstruktur auf, die eine Mehrzahl dielektrischer
Keramikschichten und eine Mehrzahl interner Elektroden, die entlang
einer Mehrzahl jeweiliger Grenzflächen zwischen den dielektrischen
Keramikschichten gebildet sind, umfasst, und weist eine im Wesentlichen
rechteckige Parallelepipedform auf, die durch eine erste und eine
zweite Hauptoberfläche,
die sich in einer Richtung erstrecken, in der sich die dielektrischen
Keramikschichten erstrecken, eine erste und eine zweite Endoberfläche, die
sich in einer Richtung orthogonal zu den Hauptoberflächen erstrecken,
und eine erste und eine zweite Seitenoberfläche definiert ist.
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Die
erste und die zweite externe Elektrode sind über der jeweiligen ersten und
zweiten Endoberfläche gebildet,
erstrecken sich von denselben zu jeweiligen Teilen der Hauptoberflächen und
Seitenoberflächen
benachbart zu den Endoberflächen
und sind mit spezifischen der internen Elektroden derart verbunden,
dass Kapazitäten,
die zwischen den internen Elektroden gebildet sind, die einander
mit den dielektrischen Keramikschichten zwischen sich zugewandt
sind, extrahiert werden.
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In
dem Kondensatorkörper
weist ein aktiver Teil, der zu einer Bildung von Kapazitäten zwischen
den internen Elektroden beiträgt,
die einander zugewandt sind, eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform
auf.
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Der
Mehrschichtkeramikkondensator ist an einem Substrat durch Verbinden
der externen Elektroden mit demselben mittels eines leitfähigen Verbindungsmaterials
verbunden, wobei die erste Hauptoberfläche des Kondensatorkörpers dem
Substrat zugewandt ist.
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Der
Mehrschichtkeramikkondensator mit dieser Konfiguration ist dadurch
gekennzeichnet, dass er die folgende Konfiguration besitzt, um die
oben beschriebenen technischen Probleme zu lösen.
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Dies
bedeutet, dass der Mehrschichtkeramikkondensator dadurch gekennzeichnet
ist, dass, wenn L ein Abstand zwischen der ersten und der zweiten
Endoberfläche
in der Linksrichtung des Kondensatorkörpers ist, Regionen mit geringer
Aktivität
in jeweiligen zylindrischen Regionen in dem aktiven Teil positioniert
sind, wobei jede zylindrische Region einen Radius von 0,025 L um
eine Linie aufweist, in der eine Ebene, die parallel zu den Endoberflächen ist
und durch eine Position einer Endkante einer der ersten und zweiten
externen Elektrode auf der ersten Hauptoberfläche des Kondensatorkörpers verläuft, eine
Oberfläche
des aktiven Teils benachbart zu der ersten Hauptoberfläche schneidet,
und eine zugewandte Fläche
der internen Elektroden zum Bilden von Kapazitäten in den Regionen mit geringer
Aktivität
kleiner oder gleich einem Fünftel
von derjenigen der internen Elektroden in einer normalen Region
mit dem gleichen Volumen wie demjenigen der Regionen geringer Aktivität beträgt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist es vorzuziehen, dass der aktive Teil
in Bezug auf eine Ebene symmetrisch ist, die parallel zu der ersten
und der zweiten Hauptoberfläche
ist und durch eine Mitte zwischen der ersten und der zweiten Hauptoberfläche verläuft.
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Es
wird darauf verwiesen, dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung
außerdem
einen Mehrschichtkeramikkondensator abdeckt, der nicht durch einen
Befestigungszustand, wie z. B. den oben beschriebenen, eingeschränkt ist,
bei dem der Mehrschichtkeramikkondensator an einem Substrat durch
Verbinden der externen Elektroden mit demselben mittels eines leitfähigen Verbindungsmaterials
befestigt ist, wobei die erste Hauptoberfläche des Kondensatorkörpers dem
Substrat zugewandt ist.
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Vorteile
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind die Regionen geringer Aktivität in den jeweiligen zylindrischen Regionen
in dem aktiven Teil positioniert, wobei jede zylindrische Region
einen Radius von 0,025 L um eine Linie aufweist, in der eine Ebene,
die parallel zu den Endoberflächen
ist und durch eine Position einer Endkante einer der externen Elektroden
auf der ersten Hauptoberfläche
des Kondensatorkörpers
verläuft,
die Oberfläche
des aktiven Teils benachbart zu der ersten Hauptoberfläche schneidet.
Kurz gesagt, in dem aktiven Teil sind die Regionen geringer Aktivität nahe an
den jeweiligen Endkanten der jeweiligen externen Elektroden positioniert.
Zusätzlich
ist eine zugewandte Fläche
der internen Elektroden in den Regionen geringer Aktivität kleiner
oder gleich einem Fünftel
von derjenigen der internen Elektroden in einer normalen Region
mit dem gleichen Volumen wie demjenigen der Regionen geringer Aktivität. Deshalb
kann in den Regionen geringer Aktivität eine Verzerrung, die auftritt,
wenn ein elektrisches Feld an den Mehrschichtkeramikkondensator
angelegt wird, klein gemacht werden. Dies macht es möglich, eine
Kraft zu unterdrücken,
die bewirkt, dass sich das Substrat, auf dem der Mehrschichtkeramikkondensator
befestigt ist, biegt, und so ein „Pfeifen" zu unterdrücken.
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Außerdem ist
es gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Regionen geringer Aktivität, in denen die zugewandte
Fläche
der internen Elektroden zum Unterdrücken eines „Pfeifens" relativ klein gemacht ist, eingeschränkte Regionen
in dem aktiven Teil sind, wie z. B. Regionen nahe an den Endkanten
der externen Elektroden, möglich,
ein „Pfeifen" zu unterdrücken, ohne
wesentlich Kapazitäten,
die erhalten werden können,
zu opfern.
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Zusätzlich besteht
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wenn der aktive Teil in Bezug auf eine Ebene symmetrisch
ist, die parallel zu der ersten und der zweiten Hauptoberfläche ist
und durch eine Mitte zwischen der ersten und der zweiten Hauptoberfläche verläuft, kein
Bedarf, eine Unterscheidung zwischen der ersten und der zweiten
Hauptoberfläche
zu treffen, wenn der Mehrschichtkeramikkondensator befestigt werden
soll. Dies macht es möglich,
einen effizienten Befestigungsvorgang zu erzielen und Fehler beim
Befestigen zu reduzieren.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar und zeigt einen aktiven Teil 15 anstelle
interner Elektroden. 1(a) ist eine
Gesamtansicht eines Mehrschichtkeramikkondensators 1a. 1(b) ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des
Mehrschichtkeramikkondensators 1a.
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2(a) und 2(b) sind
Draufsichten, die eine interne Elektrodenstruktur in dem Mehrschichtkeramikkondensator 1a aus 1 darstellen.
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3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 2 und zeigt
eine exemplarische Modifizierung der internen Elektrodenstruktur.
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4 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 2 und
zeigt eine weitere exemplarische Modifizierung der internen Elektrodenstruktur.
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5 stellt
ein viertes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 1(a) und zeigt
eine exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
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6 stellt
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 1(a) und zeigt
eine weitere exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
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7 stellt
ein sechstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 1(a) und zeigt
wiederum eine weitere exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
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8 stellt
ein siebtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 1(a) und zeigt
wiederum eine weitere exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
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9 stellt
ein achtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar, entspricht 1(a) und zeigt
wiederum eine weitere exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
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10 stellt
ein neuntes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar und ist eine Querschnittsansicht
eines Mehrschichtkeramikkondensators 1i.
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11(a) und 11(b) sind
Draufsichten, die eine interne Elektrodenstruktur in dem Mehrschichtkeramikkondensator 1i aus 10 darstellen.
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12 stellt
eine Probe dar, die bei einem exemplarischen Experiment hergestellt
wird, das gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wird, und entspricht 1(a) und stellt
den Mehrschichtkeramikkondensator 1a dar.
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13 stellt ein Verfahren zum Messen einer
Substratverschiebung dar, die bei dem exemplarischen Experiment
bewertet wird.
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14 ist
eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem der
herkömmliche
Mehrschichtkeramikkondensator 1, der auf die vorliegende
Erfindung bezogen ist, an dem Substrat 13 befestigt ist.
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15 ist
eine Querschnittsansicht, die eine durch ein elektrisches Feld induzierte
Verzerrung darstellt, die in dem in 14 dargestellten
Mehrschichtkeramikkondensator 1 auftritt.
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Beste Modi zur Ausführung der
Erfindung
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Die 1 und 2 stellen
ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Wie in dem Fall von 15 stellt 1(a) den aktiven Teil 15 anstelle
der internen Elektroden dar. Ein Mehrschichtkeramikkondensator 1a,
der in 1(a) dargestellt ist, soll
an einem Substrat so befestigt werden, dass seine Unterseite benachbart
zu dem Substrat ist. 1(b) ist eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils von 1. Die 2(a) und 2(b) sind
Draufsichten, die eine interne Elektrodenstruktur in dem Mehrschichtkeramikkondensator 1a aus 1 darstellen. In den 1 und 2 sind Elementen, die äquivalent zu denjenigen sind,
die in den 14 und 15 dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung ist
weggelassen. Obwohl dies in 14 nicht
dargestellt ist, sind eine erste und eine zweite Seitenoberfläche 9 und 10 in 2 dargestellt.
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Eine
charakteristische Konfiguration des Mehrschichtkeramikkondensators 1a gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
wird nun beschrieben.
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Ein
Bezugszeichen L bezeichnet den Abstand zwischen der ersten und der
zweiten Endoberfläche 7 und 8 in
der Längsrichtung
des Kondensatorkörpers 4.
In dem aktiven Teil 15 ist eine Region geringer Aktivität 30 in
einer zylindrischen Region 28 mit einem Radius 26 von
0,025 L um eine Linie 24 positioniert, in der eine Ebene 21,
die parallel zu den Endoberflächen 7 und 8 ist
und durch die Position einer Endkante 19 der ersten externen
Elektrode 11 auf der ersten Hauptoberfläche 5 des Kondensatorkörpers 4 verläuft, eine
Oberfläche 23 des
aktiven Teils 15 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 5 schneidet. Ähnlich ist
in dem aktiven Teil 15 eine Region geringer Aktivität 31 in
einer zylindrischen Region 29 mit einem Radius 27 von
0,025 L um eine Linie 25 positioniert, in der eine Ebene 22,
die parallel zu den Endoberflächen 7 und 8 ist
und die Position einer Endkante 120 der zweiten externen
Elektrode 12 auf der ersten Hauptoberfläche 5 des Kondensatorkörpers 4 passiert,
die Oberfläche 23 des
aktiven Teils 15 benachbart zu der ersten Hauptoberfläche 5 schneidet.
In den Regionen 30 und 31 geringer Aktivität ist die
zugewandte Fläche
der internen Elektroden zum Bilden von Kapazitäten kleiner oder gleich einem
Fünftel
der zugewandten Fläche
der internen Elektroden in einer normalen Region mit dem gleichen
Volumen wie demjenigen der Regionen mit geringer Aktivität 30 und 31.
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Zur
Bildung der Regionen geringer Aktivität 30 und 31,
die oben beschrieben sind, übernimmt
das Ausführungsbeispiel
die in 2 dargestellte interne Elektrodenstruktur.
Die internen Elektroden 3a und 3b, die einander
zugewandt sind, zum Bilden von Kapazitäten sind in 2(a) bzw. 2(b) dargestellt.
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Die
interne Elektrode 3a weist eine Einkerbung 32 und
eine Einkerbung 33 zum Bereitstellen der Region geringer
Aktivität 30 bzw.
der Region geringer Aktivität 31 auf. Ähnlich weist
die interne Elektrode 3b eine Einkerbung 34 und
eine Einkerbung 35 zum Bereitstellen der Region geringer
Aktivität 30 bzw.
der Region geringer Aktivität 31 auf.
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Die
Einkerbungen 32 bis 35 arbeiten derart, dass die
zugewandte Fläche
der internen Elektroden 3a und 3b in den Regionen
geringer Aktivität 30 und 31 kleiner
oder gleich einem Fünftel
derjenigen in einer normalen Region beträgt. So kann eine durch ein
elektrisches Feld induzierte Verzerrung in den Regionen geringer
Aktivität 30 und 31 klein
gemacht werden. Deshalb kann, wenn der Mehrschichtkeramikkondensator 1 an einem
Substrat durch Verbinden der ersten und der zweiten externen Elektrode 11 und 12 mit
demselben mittels eines leitfähigen
Verbindungsmaterials befestigt ist, eine Kraft, die ein Biegen und
Schwingen des Substrats bewirken würde, reduziert werden, was
eine Unterdrückung
von „Pfeifen" möglich macht.
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Wieder
Bezug nehmend auf 15 ist eine Verformung, die
auftritt, wenn eine Spannung an den Mehrschichtkeramikkondensator 1 des
herkömmlichen
typischen Typs angelegt wird, als (x1 – x2)/x3 > 0,65 ausgedrückt, wobei x1 die Verschiebungsmenge
in einer Laminierungsrichtung an Endkanten der ersten und der zweiten
externen Elektrode 11 und 12 ist, x2 die Verschiebungsmenge
in der Laminierungsrichtung an Ecken ist, an denen die erste und
die zweite Endoberfläche 7 und 8 des
Kondensatorkörpers 4 die
erste Hauptoberfläche 5 schneiden,
und x3 die Verschiebungsmenge in der Laminierungsrichtung in einer
Mitte zwischen der ersten und der zweiten Endoberfläche 7 und 8 des
Kondensatorkörpers 4 ist.
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Andererseits
kann, da der Mehrschichtkeramikkondensator 1a des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 in
dem aktiven Teil 15 besitzt, die Inklination (x1 – x2), die
in der ersten und der zweiten externen Elektrode 11 und 12 auftritt,
wenn eine Spannung an den Mehrschichtkeramikkondensator 1a angelegt
wird, klein gemacht werden und so kann (x1 – x2)/x3 ≤ 0,6 erfüllt werden. Deshalb kann, wie
oben beschrieben wurde, eine Kraft, die ein Biegen und Schwingen
des Substrats bewirken würde,
reduziert werden, was die Unterdrückung von „Pfeifen" möglich
macht.
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Bei
dem ersten Ausführungsbeispiel
sind, wie in 1(a) dargestellt ist,
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 auch
auf einer weiteren Seite des aktiven Teils 15 benachbart
zu der zweiten Hauptoberfläche 16 gebildet.
Dies bedeutet, dass der aktive Teil 15 in Bezug auf eine
Ebene symmetrisch ist, die parallel zu der ersten und der zweiten
Hauptoberfläche 5 und 6 ist
und durch eine Mitte zwischen der ersten und der zweiten Hauptoberfläche 5 und 6 verläuft. Deshalb
besteht, wenn der Mehrschichtkeramikkondensator 1a befestigt werden
soll, kein Bedarf, eine Unterscheidung zwischen der ersten und der
zweiten Hauptoberfläche 5 und 6 zu
treffen. Dies macht es möglich,
einen effizienten Befestigungsvorgang zu erzielen und Fehler beim
Befestigen zu reduzieren.
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3 stellt einen Mehrschichtkeramikkondensator 1b gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfin dung dar. 3 entspricht 2 und zeigt eine exemplarische Modifizierung
der internen Elektrodenstruktur. In 3 sind
Elementen, die äquivalent
zu denjenigen sind, die in 2 dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung
ist weggelassen.
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Wie
in 3(a) dargestellt ist, weisen die
Einkerbungen 32 und 33, die in der internen Elektrode 3a gebildet
sind, Öffnungen
auf unterschiedlichen Seiten der internen Elektrode 3a auf. Ähnlich weisen,
wie in 3(b) dargestellt ist, die Einkerbungen 34 und 35,
die in der internen Elektrode 3b gebildet sind, Öffnungen auf
unterschiedlichen Seiten der internen Elektrode 3b auf.
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Die
internen Elektrodenstrukturen, die in sowohl 2 als
auch 3 dargestellt sind, sind derart
gebildet, dass die internen Elektroden 3a und 3b einander
in den Regionen geringer Aktivität 30 und 31 nicht
zugewandt sind, d. h. derart, dass die zugewandte Fläche der
internen Elektroden 3a und 3b in den Regionen geringer
Aktivität 30 und 31 Null
beträgt.
Diese zugewandte Fläche
jedoch muss nicht zwangsläufig
Null sein und muss nur kleiner oder gleich einem Fünftel von
derjenigen in einer normalen Region sein. Dies ist so, da, wenn
die zugewandte Fläche
kleiner oder gleich einem Fünftel
von derjenigen in einer normalen Region ist, eine durch ein elektrisches
Feld induzierte Verzerrung in den Regionen geringer Aktivität 30 und 31 als
im Wesentlichen Null betrachtet werden kann.
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Deshalb
besteht wie für
die in 2 dargestellte interne Elektrodenstruktur,
obwohl die Einkerbungen 32 und 33 in der internen
Elektrode 3a gebildet sind, kein Bedarf, Einkerbungen in
der internen Elektrode 3b zu bilden, wenn die Breite eines
schmalen Abschnitts, der nach einer Bildung der Einkerbungen 32 und 33 verbleibt,
kleiner oder gleich einem Fünftel
der Breite des anderen Abschnitts der internen Elektrode 3a beträgt. Ähnlich besteht
wie für
die in 3 dargestellte interne Elektrodenstruktur,
obwohl die Einkerbungen 32 und 33 in der internen
Elektrode 3a gebildet sind, kein Bedarf, Einkerbungen in
der internen Elektrode 3b zu bilden, wenn die Breite eines
schmalen Abschnitts, der nach einer Bildung der Einkerbungen 32 und 33 verbleibt,
kleiner oder gleich einem Fünftel
der Breite des anderen Abschnitts der internen Elektrode 3a beträgt.
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4 stellt einen Mehrschichtkeramikkondensator 1c gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. 4 entspricht 2 und zeigt eine weitere exemplarische
Modifizierung der internen Elektrodenstruktur. In 4 sind
Elementen, die äquivalent
zu denjenigen sind, die in 2 dargestellt sind,
die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung
ist weggelassen.
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Wie
in 4(a) dargestellt ist, sind Einkerbungen 36 und 37 zum
Bereitstellen der Region geringer Aktivität 31 in der internen
Elektrode 3a so gebildet, dass ihre Öffnungen in Richtungen, die
entgegengesetzt zueinander sind, ausgerichtet sind. Ein schmaler
Abschnitt 38 bleibt zwischen den Einkerbungen 36 und 37. Ähnlich sind,
wie in 4(b) dargestellt ist, Einkerbungen 39 und 40 zum
Bereitstellen der Region geringer Aktivität 30 in der internen
Elektrode 3b so gebildet, dass ihre Öffnungen in Richtungen, die
entgegengesetzt zueinander sind, ausgerichtet sind. Ein schmaler
Abschnitt 41 bleibt zwischen den Einkerbungen 39 und 40. Die
Breite beider schmalen Abschnitte 41 und 38 ist
kleiner oder gleich einem Fünftel
von derjenigen der anderen Abschnitte der internen Elektroden 3a und 3b.
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Gemäß dem in 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
sind in den Regionen geringer Aktivität 30 und 31 die
internen Elektroden 3a und 3b einander an den
schmalen Abschnitten 38 und 41 zugewandt. Da jedoch
die Breite der schmalen Abschnitte 41 und 38 kleiner
oder gleich einem Fünftel
von derjenigen der anderen Abschnitte ist, wie oben beschrieben
wurde, ist die zugewandte Fläche
der internen Elektroden 3a und 3b in den Regionen
geringer Aktivität 30 und 31 ebenso
kleiner oder gleich einem Fünftel
von derjenigen in einer normalen Region.
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Die 5 bis 9 stellen
ein jeweiliges viertes bis achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung dar, entsprechen 1(a) und
zeigen eine exemplarische Modifizierung des aktiven Teils 15.
In den 5 bis 9 sind Elementen, die äquivalent
zu denjenigen sind, die in 1(a) dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung
ist weggelassen.
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Bei
einem in 5 dargestellten Mehrschichtkeramikkondensator 1d erreichen
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 Endabschnitte
des aktiven Teils 15. Mit dieser Konfiguration ist es,
da die Verschiebungsmenge x2, die in 15 gezeigt
ist, klein gemacht ist, schwierig, den Wert von (x1 – x2)/x3
ausreichend zu reduzieren. Folglich ist es unter Umständen nicht
möglich,
eine Verformung eines Substrats, auf dem der Mehrschichtkeramikkondensator 1d befestigt
ist, ausreichend zu unterdrücken.
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Bei
einem in 6 dargestellten Mehrschichtkeramikkondensator 1e verlaufen
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 in
der Dickenrichtung durch den aktiven Teil 15.
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Bei
einem in 7 dargestellten Mehrschichtkeramikkondensator 1f sind
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 leicht
innerhalb der Oberfläche
des aktiven Teils 15 gebildet.
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Bei
einem in 8 dargestellten Mehrschichtkeramikkondensator 1g ist
die Region geringer Aktivität 30 mit
einem halbkreisförmigen
oder im Wesentlichen halbkreisförmigen
Querschnitt, und keinem rechteckigen Querschnitt versehen. Dies
kann z. B. bei der unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen
internen Elektrodenstruktur dadurch realisiert werden, dass die
Breite jeder der Einkerbungen 32 bis 35 allmählich variiert wird.
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Bei
einem in 9 dargestellten Mehrschichtkeramikkondensator 1h sind
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 auf
nur einer Seite des aktiven Teils 15 gebildet. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
ist es, wenn der Mehrschichtkeramikkondensator 1h an einem
Substrat befestigt werden soll, notwendig, die erste Hauptoberfläche 5 des
Kondensatorkörpers 4 benachbart
zu den Regionen geringer Aktivität 30 und 31 in
Richtung des Substrats zu richten.
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Die
in 9 dargestellte Konfiguration, bei der die Regionen
geringer Aktivität 30 und 31 auf
nur einer Seite des aktiven Teils 15 gebildet sind, ist
auch auf die Ausführungsbeispiele
anwendbar, die unter Bezugnahme auf die 5, 7 und 8 beschrieben
sind.
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Die 10 und 11 stellen ein neuntes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. 10 ist eine
Querschnittsansicht eines Mehrschichtkeramikkondensators 1i. 11 stellt eine interne Elektrodenstruktur
in dem Mehrschichtkeramikkondensator 1i dar. In den 10 und 11 sind Elementen, die äquivalent zu denjenigen sind,
die in den 1, 2 oder 14 dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben und eine redundante Beschreibung
ist weggelassen.
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Zusammenfassend
ist der Mehrschichtkeramikkondensator 1i dadurch gekennzeichnet,
dass er ein Mehrschichtkondensator vom Serienkapazitätstyp ist.
Deshalb sind als interne Elektroden eine interne Elektrode 3c,
die mit der ersten externen Elektrode 11 verbunden ist,
eine interne Elektrode 3d, die mit der zweiten externen
Elektrode 12 verbunden ist, und eine interne Elektrode 3e,
die beiden internen Elektroden 3c und 3d zugewandt
ist, gebildet.
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Wie
in 10 dargestellt ist, weist der Mehrschichtkeramikkondensator 1i den
aktiven Teil 15 auf, der durch eine Region dargestellt
ist, die durch eine gestrichelte Linie umgeben ist. Der aktive Teil 15 weist
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 auf,
die durch Regionen dargestellt sind, die durch abwechselnd kurz
und lang gestrichelte Linien in 10 angezeigt
sind.
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Wie
in 11(a) dargestellt ist, weist die
interne Elektrode 3c eine Einkerbung 42 zum Bereitstellen der
Region geringer Aktivität 30 auf
und die interne Elektrode 3d weist eine Einkerbung 43 zum
Bereitstellen der Region geringer Aktivität 31 auf. Gleichzeitig
weist, wie in 11(b) dargestellt ist,
die interne Elektrode 3e Einkerbungen 44 und 45 zum
Bereitstellen der Regionen geringer Aktivität 30 bzw. 31 auf.
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Wie
in 10 dargestellt ist, weist der Mehrschichtkeramikkondensator 1i die
Regionen geringer Aktivität 30 und 31 auf,
die in der Dickenrichtung durch den aktiven Teil 15 verlaufen.
Alternativ könnten
die Regionen geringer Aktivität 30 und 31 in
der Dickenrichtung in einem Teil des aktiven Teils 15 vorgesehen
sein.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, können
verschiedene Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden.
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Bei
den dargestellten Ausführungsbeispielen
z. B. sind Einkerbungen zum Bereitstellen von Regionen geringer
Aktivität
in spezifischen Teilen interner Elektroden gebildet. Alternativ
könnten
zum Reduzieren der zugewandten Fläche interner Elektroden spezifische
Teile der internen Elektroden in einer maschenartigen Struktur gebildet
sein.
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Als
nächstes
wird ein exemplarisches Experiment beschrieben, das durchgeführt wird,
um numerische Einschränkungen zu
bestimmen, die den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung definieren,
und um die Wirkung der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
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12 entspricht 1(a) und stellt eine Probe dar, die bei
dem exemplarischen Experiment hergestellt wurde. In 12 sind
Elementen, die äquivalent
zu denjenigen sind, die in 1(a) dargestellt
sind, die gleichen Bezugszeichen gegeben.
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12 zeigt
Abmessungen verschiedener Teile des Mehrschichtkeramikkondensators 1a.
Von diesen Abmessungen wurden L, T, E, TG und LG als L = 2,0 mm,
T = 1,25 mm, E = 0,425 mm, TG = 0,1 mm und LG = 0,1 mm festgelegt.
Dann wurden, wie in den folgenden Tabellen 1 und 2 gezeigt ist,
Proben mit unterschiedlichen Werten von dL und dT hergestellt.
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Obwohl
dies in 12 nicht gezeigt ist, war die
Größe des Kondensatorkörpers 4 in
der Breitenrichtung (d. h. die Größe in der Richtung orthogonal
zu der Ebene aus 12) 1,25 mm, die Dicke einer
internen Elektrode betrug 1,2 μm
und die Dicke einer dielektrischen Keramikschicht betrug 3 μm. Die Anzahl
laminierter interner Elektroden betrug 250. Die dielektrischen Keramikschichten
waren aus einem Material auf BaTiO3-Basis
zusammengesetzt, eine leitfähige
Komponente der internen Elektroden bestand aus Ni und ein leitfähiges Material
der ersten und der zweiten externen Elektrode 11 und 12 war
Cu.
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Dann
wurde eine Substratverschiebung für jede der hergestellten Proben
bewertet. 13 stellt ein Verfahren
zum Bewerten einer Substratverschiebung dar. 13(a) ist
eine Draufsichtung und 13(b) ist eine
Frontansicht.
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Wie
in 13 dargestellt ist, wurde ein Substrat 51,
das aus Glasepoxydharz hergestellt war und Maße von 100 mm Länge mal
40 mm Breite mal 0,8 mm Dicke besaß, hergestellt.
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Dann
wurde der Mehrschichtkeramikkondensator 1a, der als eine
Probe diente, an dem Substrat 51 in der Mitte desselben
befestigt. Eutektisches Sn-Pb-Lötmittel
wurde als ein leitfähiges
Verbindungsmaterial zum Befestigen verwendet. Der Mehrschichtkeramikkondensator 1a wurde
derart befestigt, dass die Längsrichtung
des Mehrschichtkeramikkondensators 1a mit derjenigen des
Substrats 51 übereinstimmte.
Dann wurde eine Spannung von 10 V an den Mehrschichtkeramikkondensator 1a angelegt.
Wie in 13(b) dargestellt ist, wurde
eine Verschiebung 52 an einem Ende in der Längsrichtung
des Substrats 51 in Bezug auf einen Ursprung in der Mitte
des Substrats 51 gemessen. Die gemessene Verschiebung 52 wird
als Substratverschiebung verwendet.
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Tabelle
1 zeigt jede Substratverschiebung in einem Prozentsatz in Bezug
auf die Substratverschiebung, die auftrat, als dL = 0 galt. Tabelle
2 zeigt jede Substratverschiebung in einem Prozentsatz in Bezug
auf die Substratverschiebung, die auftrat, als dT = 0 galt. Für jede Probe
wurde der Wert von (x1 – x2)/x3
aus Messungen der Verschiebungen x1, x2 und x3, die in 15 gezeigt
sind, bestimmt. Die resultierenden Werte sind in Tabelle 1 und Tabelle
2 gezeigt.
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Mit
dem Wert von dT fest bei 0,05 mm vergleicht Tabelle 1 Proben mit
unterschiedlichen Werten von dL. [Tabelle 1]
Probe
Nr. | dL
[mm] | dL/L | Substratverschiebung
[%] | (x1 – x2)/x3 |
1 | 0 | 0 | 100 | 0,65 |
2 | 0,04 | 0,02 | 92 | 0,61 |
3 | 0,05 | 0,025 | 90 | 0,60 |
4 | 0,1 | 0,05 | 83 | 0,58 |
5 | 0,2 | 0,1 | 75 | 0,57 |
6 | 0,325 | 0,1625 | 85 | 0,59 |
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt ist, ist für
alle Proben 3 bis 6 mit Werten von dL von größer oder gleich 0,05 mm der
Wert von dL/L größer oder
gleich 0,025, die Substratverschiebung ist auf kleiner oder gleich
90% unterdrückt
und der Wert von (x1 – x2)/x3
ist auf kleiner oder gleich 0,06 unterdrückt.
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Obwohl
der Wert von dL/L für
die Probe 6 größer als
der für
die Probe 5 ist, sind die Substratverschiebung und der Wert von
(x1 – x2)/x3
für die
Probe 6 größer als
diejenigen für
die Probe 5. Dies ist so, da die Probe 6 mit dL = 0,325 mm dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
entspricht.
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Als
nächstes
vergleicht Tabelle 2 mit dem Wert von dL fest bei 0,05 mm Proben
mit unterschiedlichen Werten von dT. [Tabelle 2]
Probe
Nr. | dT
[mm] | dT/L | Substratverschiebung
[%] | (x1 – x2)/x3 |
11 | 0 | 0 | 100 | 0,65 |
12 | 0,04 | 0,02 | 92 | 0,61 |
13 | 0,05 | 0,025 | 90 | 0,60 |
14 | 0,1 | 0,05 | 85 | 0,58 |
15 | 0,2 | 0,1 | 76 | 0,52 |
16 | 0,3 | 0,15 | 73 | 0,50 |
17 | 0,4 | 0,2 | 69 | 0,47 |
18 | 0,525 | 0,2625 | 67 | 0,45 |
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Die
Proben 11 und 13, die in Tabelle 2 gezeigt sind, sind äquivalent
zu jeweiligen Proben 1 und 3, die in Tabelle 1 gezeigt sind.
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Wie
in Tabelle 2 gezeigt ist, ist für
alle Proben 13 bis 18 mit Werten von dT größer oder gleich 0,05 mm der
Wert von dT/L größer oder
gleich 0,025, die Substratverschiebung ist auf kleiner oder gleich
90% unterdrückt
und der Wert von (x1 – x2)/x3
ist auf kleiner oder gleich 0,06 unterdrückt.
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Die
Probe 18 entspricht dem in 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel,
wie aus dem Wert von dT zu sehen ist.
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Zusammenfassung
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Eine
Aufgabe besteht darin, ein „Pfeifen" zu unterdrücken, das
auftritt, wenn ein elektrisches Feld an einen Mehrschichtkeramikkondensator
angelegt wird, der an einem Substrat befestigt ist.
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In
einem aktiven Teil (15), der zu einer Bildung von Kapazitäten zwischen
internen Elektroden beiträgt, die
einander in einem Kondensatorkörper
(4) zugewandt sind, sind Regionen (30, 31)
geringer Aktivität
nahe an jeweiligen Endkanten (19, 20) jeweiliger
externer Elektroden (11, 12) positioniert. Eine
zugewandte Fläche der
internen Elektroden in den Regionen geringer Aktivität (30, 31)
ist kleiner oder gleich einem Fünftel
von derjenigen der internen Elektroden in einer normalen Region
mit dem gleichen Volumen wie demjenigen der Regionen geringer Aktivität (30, 31).
Dies macht es möglich,
ein Auftreten einer durch ein elektrisches Feld induzierten Verzerrung
nahe der externen Elektroden (11, 12), die mit
einem Substrat (13) verbunden sind, zu unterdrücken und
eine Kraft zu reduzieren, die ein Biegen des Substrats (13)
bewirkt.
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- 1,
1a bis 1i
- Mehrschichtkeramikkondensator
- 2
- dielektrische
Keramikschicht
- 3a
bis 3e
- interne
Elektrode
- 4
- Kondensatorkörper
- 5
- erste
Hauptoberfläche
- 6
- zweite
Hauptoberfläche
- 7
- erste
Endoberfläche
- 8
- zweite
Endoberfläche
- 9
- erste
Seitenoberfläche
- 10
- zweite
Seitenoberfläche
- 11
- erste
externe Elektrode
- 12
- zweite
externe Elektrode
- 13
- Substrat
- 14
- leitfähiges Verbindungsmaterial
- 15
- aktiver
Teil
- 19,
20
- Endkante
der externen Elektrode
- 21,
22
- zu
Endoberflächen
parallele Ebene
- 23
- Oberfläche des
aktiven Teils benachbart zu der ersten Hauptoberfläche
- 24,
25
- Linie,
die als Zentralachse dient
- 26,
27
- Radius
- 28,
29
- zylindrische
Region
- 30,
31
- Region
geringer Aktivität
- 32
bis 37, 39, 40, 42 bis 45
- Einkerbung