JP3780399B2

JP3780399B2 - セラミック電子部品

Info

Publication number: JP3780399B2
Application number: JP02714399A
Authority: JP
Inventors: 猛大倉; 健一渡辺; 康彦久保田; 誠村田; 健安積
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-02-04
Filing date: 1999-02-04
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2019-02-04
Also published as: JP2000223355A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック電子部品に関し、詳しくは、セラミック中に内部電極を配設してなる電子部品素子に、内部電極と導通するように外部端子を取り付けた、外部端子付のセラミック電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック電子部品の中には、基板取り付け用の外部端子を備えたものがある。このような外部端子付のセラミック電子部品としては、例えば、図１３(ａ)，(ｂ)に示すように、セラミック５１（図１３(ｂ)）中に配設された内部電極５２と導通するように外部電極５３を形成したチップ型のセラミック電子部品素子５４の両端面に、プリント基板（図示せず）などに接合すべき部分（下端部）を直角に折り曲げて水平の接続部７１を形成した金属製の外部端子５５を、はんだ、導電性接着剤、導電ペーストなどの接合材５６を介して接合したセラミック電子部品がある。
【０００３】
また、図１４に示すように、セラミック５１中に配設された内部電極５２と導通するように外部電極５３を形成したチップ型のセラミック電子部品素子５４を複数個スタックしてなるセラミック電子部品素子（積み重ね素子）６４に、プリント基板（図示せず）などに接合すべき部分（下端部）を直角に折り曲げて水平の接続部７１を形成した金属製の外部端子５５を、はんだ、導電性接着剤、導電ペーストなどの接合材５６を介して接合したセラミック電子部品がある。
【０００４】
ところで、このようなセラミック電子部品においては、通常、セラミック電子部品素子５４又はそれを複数個積み重ねたセラミック電子部品（積み重ね素子）６４（電子部品素子）の両端面に取り付けられる外部端子５５として、電子部品素子５４（６４）の両端面に接合される接合部７０の厚みＴ１と、プリント基板などに接合される水平の接続部７１の厚みＴ２が同じである外部端子５５が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のように、電子部品素子５４（６４）に外部端子５５を接合してなるセラミック電子部品に、製品のヒートサイクル試験などにおけるヒートショックが加わると、電子部品素子５４（６４）を構成するセラミック５１と外部端子５５の線膨張係数の差によって無視できない応力が発生し、外部端子５５の両端部では、その応力が相当に大きなものとなる。そのため、場合によっては、図１５に示すように、電子部品素子５４（６４）の角部分にクラックＣが発生するという問題点があり、必ずしも信頼性が十分ではないという問題点がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、熱衝撃により、セラミック電子部品素子にクラックが発生することを防止することが可能で、信頼性の高い、外部端子付のセラミック電子部品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明（請求項１）のセラミック電子部品は、
一部が端面に露出するような態様でセラミック中に内部電極が配設された構造を有するセラミック電子部品素子又は前記セラミック電子部品素子を複数個積み重ねてなる積み重ね素子（電子部品素子）と、
前記電子部品素子の端面に露出した内部電極と導通するように、電子部品素子の端面に接合された金属板からなる外部端子と
を具備するセラミック電子部品であって、
前記外部端子の、少なくとも接合部（電子部品素子の端面への接合部）の厚みを、加熱冷却のヒートサイクルにより電子部品素子に加わる応力を軽減できる程度に、他の部分の厚みよりも薄くしたこと
を特徴としている。
【０００８】
外部端子の、少なくとも接合部の厚みを、加熱冷却のヒートサイクルにより電子部品素子に加わる応力を軽減できる程度に、他の部分の厚みよりも薄くすることにより、加熱冷却のヒートサイクルにおける冷却時に、外部端子が収縮することから生じる電子部品素子（セラミック電子部品素子あるいはそれを積み重ねた積み重ね素子）への応力が小さくなる。したがって、ヒートサイクルによる応力の発生を軽減して、電子部品素子にクラックが発生することを防止し、信頼性を向上させることが可能になる。
【０００９】
なお、接合部の厚みを、他の部分よりも薄くするにあたっては、例えば、接合部と他の部分との間に段差を設けて、接合部を他の部分より厚みの小さい均一な厚みを有する領域としたり、外部端子の接合部を含む部分を、先端に行くほど厚みが薄くなるように形成して、他の部分より厚みを小さくしたりするなどの構成をとることが可能である。
【００１０】
また、本発明は、電子部品素子をケースに収納したケース収納型のセラミック電子部品や、電子部品素子をケースに収納し、さらに注入樹脂でポッティングする樹脂注入型のセラミック電子部品にも適用することが可能である。
【００１１】
また、請求項２のセラミック電子部品は、前記外部端子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ及びこれらの合金、さらには、これらを主成分とする合金からなる群より選ばれる少なくとも１種からなるものであることを特徴としている。
【００１２】
外部端子として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ及びこれらの合金、さらには、これらを主成分とする合金からなる群より選ばれる少なくとも１種からなるものを用いることにより、必要な機械的強度を確保しつつ、接合部の厚みを他の部分よりも小さくして、電子部品素子にかかる応力を小さくすることが可能になるとともに、電流容量を確保することが可能になる。
【００１３】
また、請求項３のセラミック電子部品は、前記外部端子が、前記内部電極と導通するように前記電子部品素子の端面に形成された外部電極に、導電性の接合材を介して接合されており、かつ、外部端子の接合部が、前記外部電極及び接合材と合わせて、セラミック電子部品に必要な電流容量を確保することが可能な厚みを有していることを特徴としている。
【００１４】
外部端子の接合部の厚みを、外部電極及び接合材の厚みを考慮して、セラミック電子部品に必要な電流容量を確保することができるだけの値に設定することにより、電流容量を確保することが可能な範囲で接合部の厚みを小さくして電子部品素子にかかる応力を低減することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
【００１５】
なお、外部電極が厚膜電極からなるセラミック電子部品の場合、外部電極により電流容量を確保することができる場合も少なくないが、スパッタリング法などにより形成された薄膜電極からなる外部電極を有するセラミック電子部品の場合、外部電極だけでは十分な電流容量を確保することが困難になる場合がある。しかし、請求項３ののように、外部端子の接合部の厚みを、電流容量を考慮して設定することにより、確実に電流容量を確保することが可能で、信頼性の高いセラミック電子部品を得ることができる。
【００１６】
また、請求項４のセラミック電子部品は、前記外部端子が、前記接合部を補強するための補強構造を備えていることを特徴としている。
外部端子が接合部を補強するための補強構造を備えた構成とすることにより、接合部の厚みを薄くすることにより低下した外部端子の強度を補って、信頼性の高いセラミック電子部品を提供することができるようになる。
【００１７】
なお、補強構造としては、外部端子の一部が折り曲げ加工された構造や、補強部材が取り付けられた構造など種々の構造を採用することが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００１９】
［実施形態１］
図１は、本発明の一実施形態にかかるセラミック電子部品（この実施形態ではスタックタイプの積層セラミックコンデンサ）を示す斜視図であり、図２は図１のセラミック電子部品を構成するセラミック電子部品素子を示す断面図である。
【００２０】
このセラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）は、両端面に一対の外部電極３，３が配設されたセラミック電子部品素子４を複数個積み重ねた積み重ね素子（電子部品素子）１４の両端面に、はんだ、導電性接着剤、導電ペーストなどの接合材６を介して、一対の外部端子５，５を接合することにより形成されている。
なお、セラミック電子部品素子４は、図２に示すように、複数の内部電極２がセラミック（セラミック層）１を介して互いに対向するように配設され、かつ、その一端側が交互に異なる側の端面に引き出されているとともに、露出した内部電極２と導通するように両端面に一対の外部電極３，３が配設された構造を有している。
【００２１】
また、外部端子５は、金属板（例えば、銀板）をＬ字状に折り曲げ加工することにより形成されており、垂直部５ａと、水平部５ｂを備えている。そして、垂直部５ａの一部が電子部品素子１４に接合される接合部１０となり、水平部５ｂがプリント基板（図示せず）などへの接続部１１となるように構成されている。
【００２２】
そして、この実施形態においては、垂直部５ａの電子部品素子１４との対向面に段差部７が形成されており、接合部１０の厚みＴ１が水平部５ｂのプリント基板などへの接続部１１などの他の部分の厚みＴ２より薄く形成されている。
【００２３】
また、この実施形態では、外部電極３がスパッタリング法などの薄膜形成方法により形成された薄膜電極であって、その厚みが薄いことから、外部電極３，接合材６と合わせて、セラミック電子部品に必要な電流容量を確保することができるように、接合部１０の厚みＴ１が設定されている。なお、本発明においては、外部電極３として、導電ペーストを塗布して、焼き付けることにより形成される厚膜電極を用いることも可能である。
【００２４】
この実施形態１のセラミック電子部品は、外部端子５の、接合部１０の厚みＴ１を、他の部分の厚みＴ２よりも薄くしているので、加熱冷却のヒートサイクルの冷却時に外部端子５が収縮することから生じる電子部品素子１４への応力を小さくすることが可能になる。したがって、ヒートサイクルに起因する応力により、電子部品素子１４にクラックが発生することを抑制、防止して、信頼性を向上させることが可能になる。
【００２５】
また、接合部１０の厚みＴ１が、必要な電流容量を確保することができるように設定されているため、外部電極３が薄膜電極である場合にも、外部電極３、接合材６及び外部端子５の接続部１０の全体により、必要な電流容量を確保することが可能になり、信頼性の高いセラミック電子部品を得ることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態では、外部端子５の水平部５ｂが外側に折り曲げられている場合について説明したが、図３示すように、水平部５ｂが内側に折り曲げられた構造とすることも可能であり、その場合、製品の平面面積が小さくなり、実装の高密度化を図ることが可能になる。
【００２７】
また、上記実施形態では、外部端子５の段差部７が電子部品素子１４との対向面に形成されている場合について説明したが、図４に示すように、電子部品素子１４との対向面とは逆側の面（外側の面）に段差部７が形成された構造とすることも可能である。
【００２８】
なお、段差部７を有する外部端子５を形成するにあたっては、例えば、図５(ａ)に示すように、平板状の金属板１７を折り曲げることにより、あるいは、図５(ｂ)に示すように、２つの部材（金属板）１６ａ，１６ｂを接合したりすることにより、図５(ｃ)に示すような、段差部７を有する外部端子５を容易に形成することができる。
【００２９】
［実施形態２］
図６は本発明の他の実施形態にかかるセラミック電子部品の要部を示す斜視図である。
この実施形態のセラミック電子部品においては、外部端子５の、垂直部５ａの全体の厚みＴ１が、プリント基板などへの接続部１１となる水平部５ｂの厚みＴ２より薄くなるように構成されている。
なお、その他の構成は上記実施形態１の場合と同様であることから、説明を省略する。
【００３０】
この実施形態のセラミック電子部品においては、外部端子５の、垂直部５ａの全体の厚みＴ１が、プリント基板などへの接続部１１となる水平部５ｂの厚みＴ２より薄く、接合部１０も、水平部５ｂの厚みＴ２より厚みＴ１の小さい垂直部５ａに含まれているため、外部端子５から電子部品素子１４（セラミック電子部品素子４）にかかる応力を低減することが可能になる。したがって、上記実施形態１の場合と同様に、ヒートサイクルによる応力の発生を軽減して、電子部品素子１４にクラックが発生することを防止し、信頼性を向上させることができる。
【００３１】
なお、垂直部５ａの厚みＴ１が水平部５ｂの厚みＴ２より薄い外部端子５は、例えば、図７(ａ)に示すように、厚みの薄い垂直部５ａとなるべき金属板１６ａと、厚みの大きい水平部５ｂとなるべき金属板１６ｂを別部材として用意し、これを一体に接合したり、図７(ｂ)に示すように、直角に折り曲げ加工した金属板１６ａの水平部５ｂとなるべき部分に別の金属板１６ｂを接合したり、図７(ｃ)，(ｄ)に示すように、金属板１７を、水平部５ｂのみが２重になるように折り曲げ加工したりすることにより、図７(ｅ)に示すような、垂直部５ａの厚みＴ１が水平部５ｂの厚みＴ２よりも薄い外部端子５を容易に形成することができる。
【００３２】
［実施形態３］
図８は本発明の他の実施形態にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
この実施形態のセラミック電子部品においては、外部端子５として、垂直部５ａの厚みが先端側（上側）に行くほど薄くなるように形成されており、電子部品素子１４への接合部１０の厚みＴ１も、上側に行くほど薄くなり、プリント基板などへの接続部１１となる水平部５ｂの厚みＴ２より薄くなるように形成されている。
なお、その他の構成は上記実施形態１の場合と同様であることから、説明を省略する。
【００３３】
この実施形態のセラミック電子部品においては、外部端子５の垂直部５ａの厚みＴ１が、先端側（上側）に行くほど薄くなるように形成され、接続部１０の厚みＴ１がプリント基板などへの接続部１１となる水平部５ｂの厚みＴ２より薄くなるように形成されているため、上記実施形態１及び２の場合と同様の効果を得ることができるとともに、外部端子５の垂直部５ａの厚みＴ１が、先端側（上側）に行くほど薄くなるように形成されているため、周囲の温度変化の影響を受けやすい上段のセラミック電子部品素子４に対して外部端子５から加わる応力を低減することが可能になる。したがって、ヒートサイクルによる応力の発生をさらに軽減して、電子部品素子１４（セラミック電子部品素子４）にクラックが発生することをより確実に防止することが可能になる。
【００３４】
［実施形態４］
図９，１０，１１，及び１２は、いずれも本発明の他の実施形態にかかるセラミック電子部品を示す斜視図であり、これらのセラミック電子部品は、外部端子５が、接合部１０の厚みＴ１を水平部５ｂ（プリント基板などへの接続部１１）の厚みＴ２より薄くしたことによる機械的強度の低下を補うための補強構造を備えている。
【００３５】
すなわち、図９のセラミック電子部品は、外側に折り曲げ加工された外部端子５の垂直部５ａ及び水平部５ｂに三角形状の補強部材２１を接合、固定した補強構造を備えており、また、図１０のセラミック電子部品は、外側に折り曲げ加工された外部端子５の垂直部５ａ及び水平部５ｂに略Ｌ字状の補強部材２１を接合、固定した補強構造を備えている。
【００３６】
また、図１１のセラミック電子部品は、水平部５ｂが内側に折り曲げ加工された外部端子５の垂直部５ａに短冊状の補強部材２１を接合、固定した補強構造を備えている。
【００３７】
さらに、図１２のセラミック電子部品は、外部端子５の垂直部５ａを折り曲げ加工することにより形成された補強構造部２２を備えている。
【００３８】
上述のように、図９〜１２のセラミック電子部品は、外部端子が補強構造を備えているため、接合部１０を薄くしているにもかかわらず、十分な機械的強度を有しており、信頼性の高いセラミック電子部品を得ることができる。
【００３９】
なお、上記の各実施形態では、複数のセラミック電子部品素子を積み重ねたスタックタイプのセラミック電子部品を例にとって説明したが、本発明は、単一のセラミック電子部品素子の両端面に外部端子を接合固定したセラミック電子部品にも適用することが可能であることはいうまでもない。
【００４０】
また、上記実施形態では、特に電子部品素子をケースに収納するようにした例を示していないが、本発明は、電子部品素子をケースに収納したケース収納型のセラミック電子部品や、電子部品素子をケースに収納し、さらに注入樹脂でポッティングする樹脂注入型のセラミック電子部品にも適用することが可能である。
【００４１】
また、上記実施形態では、積層セラミックコンデンサを例にとって説明したが、本発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、内部電極を備えたセラミック電子部品素子の表面に、内部電極と導通するように外部端子を配設してなる種々のセラミック電子部品に適用することが可能である。
【００４２】
なお、本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、セラミック電子部品素子を構成するセラミックの種類、内部電極のパターンや構成材料、外部端子の配設位置などに関し、発明の要旨の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
上述のように、本発明のセラミック電子部品は、外部端子の、少なくとも接合部の厚みを、加熱冷却のヒートサイクルにより電子部品素子に加わる応力を軽減できる程度に、他の部分の厚みよりも薄くしているので、加熱冷却のヒートサイクルの冷却時に外部端子が収縮することから生じるセラミックからなる電子部品素子への応力を低減して、電子部品素子にクラックが発生することを防止することが可能になり、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、請求項２のセラミック電子部品のように、外部端子として、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ及びこれらの合金、さらには、これらを主成分とする合金からなる群より選ばれる少なくとも１種からなるものを用いた場合、必要な機械的強度を確保しつつ、接合部の厚みを他の部分よりも小さくして、電子部品素子にかかる応力を小さくし、かつ、必要な機械的強度を確保することが可能になるとともに、電流容量を確保すること可能になる。
【００４５】
また、請求項３のセラミック電子部品のように、外部端子の接合部の厚みを、外部電極及び接合材の厚みを考慮して、セラミック電子部品に必要な電流容量を確保することができるだけの値に設定するようにした場合、電流容量を確保することが可能な範囲で接合部の厚みを小さくして電子部品素子にかかる応力を低減することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
【００４６】
また、請求項４のセラミック電子部品のように、外部端子が接合部を補強するための補強構造を備えた構成とすることにより、接合部の厚みを薄くすることにより低下した外部端子の強度を補って、信頼性の高いセラミック電子部品を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるセラミック電子部品を構成するセラミック電子部品素子を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態１にかかるセラミック電子部品の変形例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１にかかるセラミック電子部品の他の変形例を示す斜視図である。
【図５】 (ａ)，(ｂ)，(ｃ)は本発明の実施形態１にかかるセラミック電子部品の外部端子の製造方法を説明するための図である。
【図６】本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかるセラミック電子部品の要部を示す斜視図である。
【図７】 (ａ)，(ｂ)，(ｃ)，(ｄ)，(ｅ)は本発明の実施形態２にかかるセラミック電子部品の外部端子の製造方法を説明するための図である。
【図８】本発明のさらに他の実施形態（実施形態３）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態（実施形態４）にかかるセラミック電子部品を示す斜視図である。
【図１３】従来のセラミック電子部品を示す図であり、(ａ)は平面図、(ｂ)は正面断面図である。
【図１４】従来の他のセラミック電子部品を示す正面断面図である。
【図１５】従来のセラミック電子部品のセラミック電子部品素子にクラックが発生した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１セラミック（セラミック層）
２内部電極
３外部電極
４セラミック電子部品素子
５外部端子
５ａ外部端子の垂直部
５ｂ外部端子の水平部
６接合材
７段差部
１０電子部品素子への接合部
１１プリント基板などへの接続部
１４積み重ね素子（電子部品素子）
Ｔ１接合部の厚み
Ｔ２外部端子の他の部分の厚み
１６ａ，１６ｂ，１７金属板
２１補強部材
２２補強構造部

Claims

一部が端面に露出するような態様でセラミック中に内部電極が配設された構造を有するセラミック電子部品素子又は前記セラミック電子部品素子を複数個積み重ねてなる積み重ね素子（以下、単に「電子部品素子」という）と、
前記電子部品素子の端面に露出した内部電極と導通するように、電子部品素子の端面に接合された金属板からなる外部端子と
を具備するセラミック電子部品であって、
前記外部端子の、少なくとも接合部（電子部品素子の端面への接合部）の厚みを、加熱冷却のヒートサイクルにより電子部品素子に加わる応力を軽減できる程度に、他の部分の厚みよりも薄くしたこと
を特徴とするセラミック電子部品。
前記外部端子が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ及びこれらの合金、さらには、これらを主成分とする合金からなる群より選ばれる少なくとも１種からなるものであることを特徴とする請求項１記載のセラミック電子部品。
前記外部端子が、前記内部電極と導通するように前記電子部品素子の端面に形成された外部電極に、導電性の接合材を介して接合されており、かつ、外部端子の接合部が、前記外部電極及び接合材と合わせて、セラミック電子部品に必要な電流容量を確保することが可能な厚みを有していることを特徴とする請求項１又は２記載のセラミック電子部品。
前記外部端子が、前記接合部を補強するための補強構造を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック電子部品。