JP4952728B2 - 積層コンデンサ及び積層コンデンサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、積層コンデンサ及び積層コンデンサの製造方法に関する。

従来、誘電体層を複数積層してなる素体と、素体内に形成された複数の内部電極と、素体の両端面を覆うように形成された一対の端子電極とを備えた積層コンデンサがある。積層コンデンサに電圧を印加した場合、電歪効果によって素体に印加電圧に応じた大きさの機械的歪みが生じる。特に交流電圧を印加したときには、この機械的歪みによって積層コンデンサに振動（電歪振動）が発生する。そのため、積層コンデンサを基板に実装し、交流電圧を印加すると、電歪振動が基板に伝播して、いわゆる音鳴きが発生することがある。

特開２００１−１８５４４６号公報 特開２００４−２６６１１０号公報

上述したように、金属端子の撓みを利用した電歪振動の吸収は、積層コンデンサの音鳴きの発生の防止に有効であると考えられる。そこで、このような金属端子を備えた積層コンデンサの構成を更に工夫し、電歪振動の吸収性能を強化することや、基板への実装しやすさを向上させることが重要となる。

ここで、例えば特許文献２に記載の積層コンデンサでは、素体の下部で金属端子の脚部を起立させると共に、脚部の先端部分を素体の外側に折り返した構造が開示されている。しかしながら、この特許文献２の構造では、積層コンデンサをはんだリフローで実装基板に接続する際、素体の下部における金属端子の起立面の内側にはんだフィレットを形成することとなり、はんだフィレットの形成向きが素体の内向きに制約される。

はんだフィレットを素体の内向きに形成する場合、実装基板上での積層コンデンサの実装密度の点では有利になるが、はんだフィレットの状態を外部から視認しにくく、接続の歩留まりが十分に得られなくなるおそれがある。これに対し、はんだフィレットを素体の外向きに形成する構造では、はんだフィレットの状態を外部から視認しやすくなるが、実装基板上での積層コンデンサの実装密度の点では不利になる。したがって、要求される仕様に応じてはんだフィレットの形成向きを選択できるような金属端子の構成が望まれている。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、音鳴きの発生を防止できると共に、はんだフィレットの形成向きを選択的に設定できる積層コンデンサ、及びこのような積層コンデンサを簡単な手順で作製できる積層コンデンサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係る積層コンデンサは、誘電体層を複数積層してなる素体と、素体の端面を覆うように形成された端子電極と、素体の周りに設けられた金属端子と、を備えた積層コンデンサであって、金属端子は、素体の端面側で端子電極に接続された端子接続面と、素体の底面から所定距離だけ離間した状態で、端子接続面よりも素体の中央側に配置された基板接続面と、基板接続面よりも素体の中央側で素体の底面を支持する素体支持面と、基板接続面から起立して基板接続面と端子接続面とを連結する第１の連結面と、基板接続面から起立して基板接続面と素体支持面とを連結する第２の連結面と、を有し、基板接続面、素体支持面、及び第２の連結面によって形成される段部が、誘電体層の積層方向から見て素体と重なる領域に位置していることを特徴としている。

この積層コンデンサでは、素体の周りに設けられた金属端子により、電圧印加時の積層コンデンサに電歪振動が発生した場合であっても、金属端子の連結面が撓むことによって電歪振動が緩和され、音鳴きの発生を防止できる。また、この積層コンデンサでは、リフローで実装基板に接続する際のはんだフィレットの形成位置として、基板接続面から起立する第１の連結面及び第２の連結面を選択できるので、要求される仕様に応じてはんだフィレットの形成向きを選択的に設定できる。はんだフィレットを第１の連結面に素体外向きに形成した場合、はんだフィレットの状態を外部から視認しやすく、接続の歩留まりを確保できる。一方、はんだフィレットを第２の連結面に素体内向きに形成した場合、基板接続面、素体支持面、及び第２の連結面によって形成される段部が、誘電体層の積層方向から見て素体と重なる領域に位置しているので、はんだフィレットが素体からはみ出ず、実装基板上での実装密度を向上できる。

また、第１の連結面に切抜部が形成されていることが好ましい。この場合、連結面の撓みやすさが一層確保される。

また、第１の連結面が誘電体層の積層方向から見て素体と重なる領域に位置していることが好ましい。こうすると、はんだフィレットを第１の連結面に素体外向きに形成した場合であっても、はんだフィレットが素体からはみ出にくくなり、実装基板上での実装密度を向上できる。

また、金属端子の高さは、素体の高さ以下であることが好ましい。この場合、積層コンデンサの低背化が図られる。

また、金属端子は、誘電体層の積層方向から見て重なり部分を有していないことが好ましい。この場合、例えばリードフレームを一方向にプレスすることで、簡単に金属端子を形成することが可能となる。

また、本発明に係る積層コンデンサの製造方法は、上述した積層コンデンサの製造方法であって、金属端子に相当する少なくとも一対の平板部分が互いに対向するようにパターン形成され、当該平板部分がフレーム連結部によって外枠に連結されたリードフレームを用意する工程と、平板部分をそれぞれ一方向にプレスして屈曲させ、端子接続面、基板接続面、素体支持面、第１の連結面、及び第２の連結面を形成する工程と、素体支持面に素体を載置した後、端子電極と端子接続面とを接続する工程と、平板部分からフレーム連結部を切り離す工程と、を備えたことを特徴としている。

この積層コンデンサの製造方法では、リードフレームの平板部分を一方向にプレスするだけの簡単な手順で、端子接続面、基板接続面、素体支持面、第１の連結面、及び第２の連結面を一度に形成することができる。また、素体支持面に素体を載置することにより、端子電極と端子接続面とを簡単に接続できると共に、基板接続面、素体支持面、及び第２の連結面によって形成される段部を、誘電体層の積層方向から見て素体と重なる領域に位置させることができる。

また、フレーム連結部は、平板部分における端子接続面相当部側と外枠とを連結していることが好ましい。この場合、平板部分のプレスの前後で端子接続面の位置の変動が抑制されるので、素体支持面に素体を載置する際の端子電極と端子接続面との位置ずれを抑制できる。

また、平板部分において、フレーム連結部との連結部分にプレスによって屈曲しない余白部分が設けられていることが好ましい。こうすると、平板部分からフレーム連結部を切り離す際に多少の切断ずれが生じたとしても、端子電極へのダメージを回避できる。

また、フレーム連結部は、平板部分における素体支持面相当部側と外枠とを連結していることが好ましい。この場合、平板部分のプレスの前後で素体支持面の位置の変動が抑制されるので、プレスによる平板部分間のピッチばらつきを抑えられる。

また、リードフレームの表面にはんだめっきが施されていることが好ましい。この場合、素体支持面に素体を載置した後、加熱処理によって簡単に端子電極と端子接続面とを接続できる。

本発明に係る積層コンデンサによれば、音鳴きの発生を防止できると共に、はんだフィレットの形成向きを選択的に設定できる。また、本発明に係る積層コンデンサの製造方法によれば、このような積層コンデンサを簡単な手順で作製できる。

本発明に係る積層コンデンサの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示した積層コンデンサの側面図である。 図１に示した積層コンデンサの製造工程を示す図である。 図３の後続の工程を示す図である。 はんだフィレットの形成向きの変形例を示した斜視図である。 切抜部の変形例を示した斜視図である。 第１の連結面の変形例を示した斜視図である。 リードフレームの変形例を示した図である。 リードフレームの更なる変形例を示した図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る積層コンデンサ及び積層コンデンサの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る積層コンデンサの一実施形態を示す斜視図である。また、図２は、図１の側面図である。

図１及び図２に示すように、積層コンデンサ１は、例えば２０１２タイプ（長さ２．０ｍｍ、幅１．２ｍｍ、高さ１．０ｍｍ）の積層セラミックコンデンサであり、誘電体層２を複数積層してなる略直方体形状の素体３と、素体３の長手方向の端面３ａ，３ａを覆うように形成された一対の端子電極４，４と、素体３の周りに設けられた一対の金属端子５，５とを備えている。

素体３を構成する誘電体層２は、例えばＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ_３系、又は（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３系といった誘電体セラミックを含むセラミックグリーンシートの積層体を焼結することによって形成されている。素体３では、各誘電体層２は、互いの境界が視認できない程度に一体化されている。

素体３の内部には、図示しない第１の内部電極及び第２の内部電極が設けられている。第１の内部電極及び第２の内部電極は、例えばＮｉを含む導電性ペーストを印刷等によってセラミックグリーンシートにパターン形成し、当該パターンがセラミックグリーンシートと共に焼結されることによって形成されている。

第１の内部電極と第２の内部電極とは、少なくともグリーンシート１層分に相当する誘電体層２を挟むようにして積層方向に交互に配置されている。また、第１の内部電極の端部は、素体における長手方向の端面３ａの一方まで伸び、第２の内部電極の端部は、素体における長手方向の端面３ａの他方まで延びている。

第１の内部電極と第２の内部電極とによって挟まれる素体領域は、積層コンデンサ１における静電容量を実質的に発生させる部分である。この素体領域は、電歪効果によって機械的歪みが生じる領域でもある。すなわち、素体領域は、第１の内部電極と第２の内部電極との間に電圧が印加されると、素体３の積層方向に膨張し、素体３の対向する側面を結ぶ方向に収縮する。

端子電極４は、例えば導電性金属粉末及びガラスフリットを含む導電性ペーストを素体３の端面３ａ，３ａにそれぞれ付与し、これを焼き付けることによって形成される。焼き付けられた端子電極４の表面には、必要に応じてめっき層が形成される。導電性ペーストの付与には、例えば浸漬法を用いることができる。

次に、金属端子５について説明する。金属端子５は、素体３と略等幅の板状をなし、端子電極４への接続端となる端子接続面１１と、実装基板Ｋへの接続端となる基板接続面１２と、素体３の底面３ｂを支持する素体支持面１３と、端子接続面１１と基板接続面１２とを連結する第１の連結面１４と、基板接続面１２と素体支持面１３とを連結する第２の連結面１５と、端子接続面１１の先端に設けられたフランジ面１６とを備えている。

端子接続面１１は、素体３の端面３ａにおける下縁部に沿って延在し、例えばはんだめっきの加熱処理によって端子電極４に接合されている。また、基板接続面１２は、素体３の底面３ｂから所定距離だけ離間した状態で、素体３の底面３ｂにおける長手方向の縁部に対応して延在している。素体支持面１３は、基板接続面１２よりも素体３の中央側に配置され、素体３の底面３ｂに当接している。

第１の連結面１４は、基板接続面１２に対して略直角に起立し、基板接続面１２における素体外側の端部と、端子接続面１１の下端部とを連結している。この第１の連結面１４の中央部分には、矩形の切抜部１７が形成されている。切抜部１７は、第１の連結面１４の素体３の幅方向に延在している。この切抜部１７により、第１の連結面１４の面積が小さくされており、撓みやすさが確保されている。また、第１の連結面１４の外側には、切抜部１７を挟んで２箇所にはんだフィレット１８が形成されている。これにより、積層コンデンサ１は、基板接続面１２をランド電極（不図示）に当接させた状態で、実装基板Ｋに接続されている。

一方、第２の連結面１５は、第１の連結面１４と同様に基板接続面１２に対して略直角に起立している。第２の連結面１５は、基板接続面１２における素体内側の端部と、素体支持面１３における素体外側の端部とを連結することによって段部１９を形成している。この段部１９は、積層コンデンサ１を誘電体層２の積層方向から見た場合に、素体３と重なる領域内に位置しており、実装状態において積層コンデンサ１と実装基板Ｋとに挟まれる空間内に位置している。

また、フランジ面１６は、端子接続面１１の先端から素体３の外側に向かって略直角に突出している。フランジ面１６の突出幅は、例えば０．３ｍｍ程度となっており、後述する積層コンデンサ１の製造工程において、金属端子５をリードフレーム２１（図３参照）から切り離す際の端子電極４の保護部材として機能する。

このような金属端子５において、端子接続面１１、基板接続面１２、素体支持面１３、第１の連結面１４、第２の連結面１５、及びフランジ面１６は、素体３における誘電体層２の積層方向から見て重なり部分を有しておらず、リードフレーム２１を一方向にプレスするだけの簡単な手順で金属端子５を形成することを可能にしている。また、金属端子５において、基板接続面１２の位置からフランジ面１６の位置までの高さは、素体３の高さよりも小さくなっている。これにより、積層コンデンサ１の低背化が図られている。

次に、上述した積層コンデンサ１の製造工程について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、リードフレーム２１を用意する。リードフレーム２１には、例えば金属板の打ち抜き加工により、金属端子５に相当する一対の平板部分２２，２２が互いに対向するように所定のピッチでパターン形成されている。また、リードフレーム２１の表面には、予めはんだめっきが施されている。

平板部分２２は、先端側から順に、素体支持面相当部２３、第２の連結面相当部２４、基板接続面相当部２５、第１の連結面相当部２６、端子接続面相当部２７となっている。第１の連結面相当部２６には、切抜部１７に相当する矩形の孔部２８が予め設けられている。平板部分２２における端子接続面相当部２７側の縁部からは、帯状のフレーム連結部２９が延びており、これにより、平板部分２２は、リードフレーム２１の外枠３０に連結されている。

次に、所定の治具を用いることにより、平板部分２２をそれぞれ一方向にプレスして屈曲させ、図３（ｂ）に示すように、端子接続面１１、基板接続面１２、素体支持面１３、第１の連結面１４、及び第２の連結面１５を同時に形成する。このとき、平板部分２２において、フレーム連結部２９との連結部分に、プレスによって屈曲しない余白部分３１を設けておく。

平板部分２２のプレスを行った後、図４（ａ）に示すように、端子接続面１１が素体３の端面３ａに沿って端子電極４を位置合わせしながら素体３を端子接続面１１に載置する。そして、端子接続面１１に加熱処理を行うことによってはんだめっきを溶融させ、図４（ｂ）に示すように、端子電極４と端子接続面１１とを接続する。この後、ブレード等でフレーム連結部２９の先端を切断し、平板部分２２をフレーム連結部２９から切り離すと、図１及び図２に示した積層コンデンサ１が完成する。

フレーム連結部２９の先端の切断の際、余白部分３１がそのまま金属端子５のフランジ面１６となる。これにより、平板部分２２からフレーム連結部２９を切り離す際に多少の切断ずれが生じたとしても、端子電極４へのダメージを回避できる。積層コンデンサ１と実装基板Ｋとの接続にあたっては、例えばクリームハンダのリフローによって、基板接続面１２から起立する第１の連結面１４の外側にはんだフィレット１８を素体外向きに形成し、実装基板Ｋのランド電極と基板接続面１２とを接合すればよい。

また、はんだフィレット１８は、図５に示すように、基板接続面１２から起立する第２の連結面１５の内側に素体内向きに形成してもよい。この場合、基板接続面１２、素体支持面１３、及び第２の連結面１５によって形成される段部１９が、誘電体層２の積層方向から見て素体３と重なる領域に位置しているので、素体からはみ出ないようにはんだフィレット１８を形成できる。はんだフィレット１８を第１の連結面１４及び第２の連結面１５のいずれに形成するかは、仕様に応じて適宜選択すればよい。

以上説明したように、積層コンデンサ１では、素体３の周りに設けられた金属端子５により、電圧印加時の積層コンデンサ１に電歪振動が発生した場合であっても、金属端子５の第１の連結面１４及び第２の連結面１５が撓むことによって電歪振動が緩和され、音鳴きの発生を防止できる。積層コンデンサ１では、第１の連結面１４において、素体３の幅方向に延在する切抜部１７が形成されており、撓みやすさが十分に確保されている。

また、この積層コンデンサ１では、リフローで実装基板に接続する際のはんだフィレット１８の形成位置として、基板接続面１２から起立する第１の連結面１４及び第２の連結面１５を選択できるので、要求される仕様に応じてはんだフィレット１８の形成向きを選択的に設定できる。図１に示したように、はんだフィレット１８を第１の連結面１４に素体外向きに形成した場合、はんだフィレット１８の状態を外部から視認しやすく、接続の歩留まりを確保できる。

一方、図５に示したように、はんだフィレット１８を第２の連結面１５に素体内向きに形成した場合、基板接続面１２、素体支持面１３、及び第２の連結面１５によって形成される段部１９が、誘電体層２の積層方向から見て素体３と重なる領域に位置しているので、はんだフィレット１８が素体からはみ出ず、実装基板Ｋ上での実装密度を向上できる。

なお、積層コンデンサ１では、はんだフィレット１８を第１の連結面１４及び第２の連結面１５の一方に形成した場合であっても、はんだフィレット１８を形成しない第１の連結面１４及び第２の連結面１５の他方がフリーとなるので、撓みやすさが担保される。

また、この積層コンデンサの製造方法では、リードフレーム２１の平板部分２２を一方向にプレスするだけの簡単な手順で、端子接続面１１、基板接続面１２、素体支持面１３、第１の連結面１４、及び第２の連結面１５を同時に形成できる。リードフレーム２１の表面には、はんだめっきが施されているので、素体支持面１３に素体３を載置して加熱処理を行うことで端子電極４と端子接続面１１とを簡単に接続でき、同時に、段部１９が誘電体層２の積層方向から見て素体３と重なる領域内に配置される。

また、リードフレーム２１において、フレーム連結部２９は、平板部分２２における端子接続面相当部２７側と外枠３０とを連結している。このため、平板部分２２のプレスの前後で端子接続面１１の位置の変動が抑制されるので（図３参照）、端子接続面１１に素体３を載置する際の端子電極４と端子接続面１１との位置ずれを抑制できる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、矩形の切抜部１７が第１の連結面１４の中央部分において素体３の幅方向に延在しているが、図６に示す積層コンデンサ４１のように、金属端子４５において、第１の連結面４４の中央部分のみが残るように、第１の連結面４４における素体３の幅方向の両縁部から中央側にかけて一対の矩形の切抜部４７を形成してもよい。このような構成によっても、第１の連結面４４の撓みやすさが確保される。

また、上述した実施形態では、第１の連結面１４は、基板接続面１２における素体外側の端部と、端子接続面１１の下端部とを連結しているが、図７に示す積層コンデンサ５１のように、端子接続面１１の下端部から素体３の底面３ｂに沿って張り出す張出面１１ａを金属端子５５に形成し、基板接続面１２における素体外側の端部と、張出面１１ａにおける素体中央側の端部とを第１の連結面１４によって連結させてもよい。

この場合、段部１９と同様に、第１の連結面１４が誘電体層２の積層方向から見て素体と重なる領域に位置することとなる。これにより、はんだフィレット１８を第１の連結面１４の外側に素体外向きに形成した場合であっても、はんだフィレット１８が素体３からはみ出にくくなり、実装基板上での実装密度を向上できる。

また、上述した実施形態では、積層コンデンサの製造工程において、平板部分２２における端子接続面相当部２７側と外枠３０とをフレーム連結部２９で連結しているが、例えば図８（ａ）に示すリードフレーム６１のように、平板部分２２における素体支持面相当部２３側と外枠３０とフレーム連結部６９で連結してもよい。この場合、図８（ｂ）に示すように、プレスの前後で素体支持面１３の位置の変動が抑制されるので、プレスによる平板部分２２，２２間のピッチばらつきを抑えられる。この構成は、プレス方向に対する平板部分２２の長さが長い場合に特に有意となる。

また、例えば図９（ａ）に示すリードフレーム７１のように、平板部分２２における素体支持面相当部２３、第２の連結面相当部２４、基板接続面相当部２５、第１の連結面相当部２６、端子接続面相当部２７の向きをリードフレーム２１の場合と直交させ、基板接続面相当部２５と外枠３０とフレーム連結部７９で連結してもよい。この場合であっても、図１３（ｂ）に示すように、リードフレーム７１の平板部分２２をプレスするだけの簡単な手順で、端子接続面１１、基板接続面１２、素体支持面１３、第１の連結面１４、及び第２の連結面１５を一度に形成することができる。

１，４１，５１…積層コンデンサ、２…誘電体層、３…素体、３ａ…端面、３ｂ…底面、４…端子電極、５，４５，５５…金属端子、１１…端子接続面、１２…基板接続面、１３…素体支持面、１４，４４…第１の連結面、１５…第２の連結面、１７，４７…切抜部、１９…段部、２１，６１，７１…リードフレーム、２２…平板部分、２３…素体支持面相当部、２７…端子接続面相当部、２９，６９，７９…フレーム連結部、３０…外枠、３１…余白部分。

Claims (10)

1. 誘電体層を複数積層してなる素体と、
   前記素体の端面を覆うように形成された端子電極と、
   前記素体の周りに設けられた金属端子と、を備えた積層コンデンサであって、
   前記金属端子は、
   前記素体の端面側で前記端子電極に接続された端子接続面と、
   前記素体の底面から所定距離だけ離間した状態で、前記端子接続面よりも前記素体の中央側に配置された基板接続面と、
   前記基板接続面よりも前記素体の中央側で前記素体の底面を支持する素体支持面と、
   前記基板接続面から起立して前記基板接続面と前記端子接続面とを連結する第１の連結面と、
   前記基板接続面から起立して前記基板接続面と前記素体支持面とを連結する第２の連結面と、を有し、
   前記基板接続面、前記素体支持面、及び前記第２の連結面によって形成される段部が、前記誘電体層の積層方向から見て前記素体と重なる領域に位置し、
   前記第１の連結面と前記第２の連結面とは、互いに対向すると共に、前記第１の連結面の幅は、端子接続面の幅よりも小さくなっていることを特徴とする積層コンデンサ。
2. 前記第１の連結面に切抜部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層コンデンサ。
3. 前記第１の連結面が前記誘電体層の積層方向から見て前記素体と重なる領域に位置していることを特徴とする請求項１又は２記載の積層コンデンサ。
4. 前記金属端子の高さは、前記素体の高さ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の積層コンデンサ。
5. 前記金属端子は、前記誘電体層の積層方向から見て重なり部分を有していないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の積層コンデンサ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載の積層コンデンサの製造方法であって、
   前記金属端子に相当する少なくとも一対の平板部分が互いに対向するようにパターン形成され、当該平板部分がフレーム連結部によって外枠に連結されたリードフレームを用意する工程と、
   前記平板部分をそれぞれ一方向にプレスして屈曲させ、前記端子接続面、前記基板接続面、前記素体支持面、前記第１の連結面、及び前記第２の連結面を形成する工程と、
   前記素体支持面に前記素体を載置した後、前記端子電極と前記端子接続面とを接続する工程と、
   前記平板部分から前記フレーム連結部を切り離す工程と、を備えたことを特徴とする積層コンデンサの製造方法。
7. 前記フレーム連結部は、前記平板部分における端子接続面相当部側と前記外枠とを連結していることを特徴とする請求項６記載の積層コンデンサの製造方法。
8. 前記平板部分において、前記フレーム連結部との連結部分に前記プレスによって屈曲しない余白部分が設けられていることを特徴とする請求項７記載の積層コンデンサの製造方法。
9. 前記フレーム連結部は、前記平板部分における素体支持面相当部側と前記外枠とを連結していることを特徴とする請求項６記載の積層コンデンサの製造方法。
10. 前記リードフレームの表面にはんだめっきが施されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項記載の積層コンデンサの製造方法。

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