積層セラミック電子部品

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【発明の名称】	積層セラミック電子部品
【発明者】	【氏名】丸岡正人【氏名】中川卓二【氏名】高木義一【氏名】米田康信
【要約】	【課題】積層セラミックコンデンサ素子などの電子部品素子の外部電極と金属端子との接着面積の制御が容易な電子部品を提供する。【解決手段】電子部品１０は、両端に外部電極が形成され積み重ねられた複数の積層セラミックコンデンサ素子１２と、積層セラミックコンデンサ素子の外部電極１６ａ，１６ｂに接続される金属端子１８ａ，１８ｂとを含む。金属端子には外部電極に当接される面に凹部３０が形成され、該凹部に外部電極と金属端子とを接着するための導電性接着剤１８が付与されて、該導電性接着剤で前記外部電極の一部分のみが前記金属端子に接着される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】両端に外部電極が形成される積層セラミック電子部品素子、および前記外部電極に接続される金属端子を含み、前記金属端子には前記外部電極に当接される面に凹部が形成され、該凹部に、前記外部電極と前記金属端子とを接着するための導電性接着剤が付与されて、該導電性接着剤で前記外部電極の一部分のみを前記金属端子に接着したことを特徴とする、積層セラミック電子部品。
【請求項２】前記金属端子は、折り返し部を備え、該折り返し部で折り返された一方片は他方片に対しばね性を有し、該一方片に前記凹部が形成される、請求項１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】前記金属端子の前記外部電極に当接される面に環状に配置される突出部を形成し、該突出部の内側を前記凹部とした、請求項１または請求項２に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項４】前記金属端子には前記凹部に連通する貫通孔が形成され、該貫通孔を通じて導電性接着剤が付与される、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。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は積層セラミック電子部品に関し、特にたとえば、ＤＣ－ＤＣコンバータなどの電源回路の平滑用のタンタル電解コンデンサなどの置き換えに用いられる高容量の積層セラミック電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属端子付きの積層セラミック電子部品は、耐たわみ強度の確保や熱応力を緩和し、耐熱衝撃性の向上を目途として用いられる。そのような積層セラミック電子部品では、一般に、金属端子で積層セラミックコンデンサ素子を基板から浮かすことが行われる。さらに、実開平１－１１２０３２号に開示されているように、金属端子を折り曲げることが行われる。これらの技術を用いると、アルミニウム基板などの熱膨張の大きい基板と積層セラミックコンデンサ素子との熱膨張の差を緩和することもできる。このような積層セラミック電子部品の形成には、複数の積層コンデンサ素子間の接合やコンデンサと金属端子との間の接合に導電性樹脂やはんだペーストなどの導電性接着剤が用いられるが、複数の積層セラミックコンデンサ素子の外部電極の端面部の全面と金属端子とを導電性接着剤で接着した場合、導電性接着剤の熱応力の残留や熱歪みが大きいので、接着部に熱的損傷が発生しやすいという問題があった。そこで、特開平８－６４４６７号に開示された技術では、素子の外部電極の端面の一部分のみを金属端子に接着して、導電性接着剤の熱応力による悪影響を低減させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の積層セラミックコンデンサ素子の外部電極の端面の一部と金属端子とをはんだペーストで接着する際の接着面積を制御するためには、はんだの組成、量、フラックス量、およびはんだ付け条件を最適化する必要があったため、接着面積の制御は容易ではなかった。そして、接着面積を外部電極の端面の一部分に限定できない場合には、積層セラミックコンデンサ素子間の隙間にはんだやフラックスが侵入し、短絡や絶縁劣化が生じる場合があった。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、積層セラミックコンデンサ素子などの積層セラミック電子部品素子の外部電極と金属端子との接着面積の制御が容易な積層セラミック電子部品を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる積層セラミック電子部品は、両端に外部電極が形成される積層セラミック電子部品素子、および外部電極に接続される金属端子を含み、金属端子には外部電極に当接される面に凹部が形成され、該凹部に、外部電極と金属端子とを接着するための導電性接着剤が付与されて、該導電性接着剤で外部電極の端面部の一部分のみを金属端子に接着したことを特徴とする、積層セラミック電子部品である。また、金属端子は、折り返し部を備え、該折り返し部で折り返された一方片は他方片に対しばね性を有し、該一方片に凹部が形成されるようにすることが好ましい。さらに、金属端子の外部電極に当接される面に環状に配置される突出部を形成し、該突出部の内側を凹部として用いてもよい。また、金属端子には凹部に連通する貫通孔が形成され、該貫通孔を通じて導電性接着剤が付与されることが好ましい。
【０００６】この発明にかかる積層セラミック電子部品では、外部電極の端面部の一部分のみを導電性接着剤で金属端子に接着しているので、導電性接着剤の熱応力が緩和され、接着部に熱的損傷が生じることが低減される。また、凹部を設けてその内側に導電ペーストを付与しているので、接着面積の制御が容易になり、積層セラミック電子部品素子間の隙間にはんだやフラックスが侵入して短絡や絶縁劣化が生じることを防止できる。
【０００７】この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１はこの発明にかかる実施例の積層セラミック電子部品を示す斜視図である。図１に示す積層セラミック電子部品１０は、３つの積層セラミックコンデンサ素子１２，１２，１２を含む。
【０００９】積層セラミックコンデンサ素子１２は、たとえばチタン酸バリウム系の誘電体からなる複数の誘電体層と、たとえばＮｉなどの電極材料からなる複数の内部電極とを、交互に積層して形成された積層体１４を含む。この積層体１４は厚みが２．５ｍｍ、幅長が５．０ｍｍのものが用いられる。また、積層体１４の各素子１２の両端部には、Ｃｕ層，Ｎｉ層およびＳｎ層をこの順に積層してなる外部電極１６ａ，１６ｂが形成される。外部電極１６ａ，１６ｂは、Ｃｕペーストを厚さ塗布し焼き付けることによって形成されたＣｕ層、湿式めっきによって形成されたＮｉ層、およびＳｎ層により形成される。
【００１０】３個の積層セラミックコンデンサ素子１２，１２，１２は、たとえばＦｅ－Ｃｒ製の２つの金属端子２０ａおよび２０ｂに、リフローはんだ付けされる。
【００１１】図３に示すように、一方の金属端子２０ａは、中間部２２ａを含む。中間部２２ａの上端縁には、短冊状の折曲部２５ａを介して素子当接部２４ａが連続的かつ一体的に形成される。素子当接部２４ａは中間部２２ａに間隔を隔てて対向するように形成される。この間隔は折曲部２５ａの幅長により決定される。また、中間部２２ａの下端縁には、板状の基板当接部２６ａが中間部２２ａとほぼ直角方向にのびて一体的に形成される。積層セラミック電子部品１０の実装時には、基板当接部２６ａが図示しない基板の実装ランド上にはんだ付けされる。素子当接部２４ａは、折曲部２５ａ、中間部２２ａおよび基板当接部２６ａに対してばね性を有する。さらに、金属端子２０ａの素子当接部２４ａには、図２および図３に示すように、積層セラミックコンデンサ素子１２の外部電極１６ａに対応して、たとえば３つの略矩形状の凹部３０，３０，３０が形成される。それぞれの凹部３０の面積は外部電極１６ａの外側端面の面積よりも小さく形成される。それぞれの凹部３０内には、導電性接着剤としてのはんだペースト１８がたとえば０．２ｍｇ（０．０４ｍｇ／ｍｍ²）ずつ付与される。凹部３０，３０，３０間の素子当接部２４ａの面は、はんだペーストが素子１２，１２，１２間の隙間に侵入することを防止するため、素子１２，１２，１２間の隙間に当接するよう形成される。他方の金属端子２０ｂも同様に形成される。
【００１２】３個の積層セラミックコンデンサ素子１２，１２, １２のそれぞれの外部電極１６ａ，１６ｂは、リフローはんだ付けによって、金属端子２０ａ，２０ｂに接合される。この積層セラミック電子部品１０では、凹部３０を設けてその内部にはんだペースト１８を付与するので、接着面積の制御が容易である。
【００１３】図４は比較例の積層セラミック電子部品を示す斜視図である。図４に示す積層セラミック電子部品１１は、図１に示した積層セラミック電子部品１０と比べて、金属端子の形状のみが異なるものである。比較例の積層セラミック電子部品１１の金属端子２１ａ，２１ｂは、図５および図６に示すように、中間部２２ａ，２２ｂの上端部に折曲部２５ａ，２５ｂを介して平板状の素子当接部２４ａ，２４ｂが連続的かつ一体的に形成される。この素子当接部２４ａ，２４ｂは中間部２２ａ，２２ｂとの間に間隔をおきながら対向するように形成される。素子当接部２４ａ，２４ｂは、中間部２２ａ，２２ｂ、折曲部２５ａ，２５ｂ、および基板当接部２６ａ，２６ｂに対してばね性を有して形成される。
【００１４】そして、金属端子２０ａ，２０ａの素子当接部２４ａ，２４ｂには、図６に示すように、積層セラミックコンデンサ素子１２の外部電極１６ａ，１６ｂに対応して、それぞれ３個所に導電性接着剤としてのはんだペースト１８が、たとえば０．２ｍｇ（０．０４ｍｇ／ｍｍ²）ずつ付与される。この後、積層セラミックコンデンサ素子１２の外部電極１６，１６ｂと金属端子２１ａ，２１ｂとは、リフローはんだ付けされる。
【００１５】そして、実施例と比較例の積層セラミック電子部品をアルミニウム基板に実装し、以下の試験を行った。
■ 初期短絡不良は、直流電圧５０Ｖを５秒印加して、絶縁抵抗が１０⁶Ω以下のものを不良とした。
■ 熱衝撃サイクル特性は、－５５℃～１２５℃の熱変化を１サイクルの熱衝撃として、２５０サイクルの熱衝撃を印加したときと、５００サイクルの熱衝撃を印加したときとにおいて、静電容量の変化（減少）が１０％以上の不良発生率（不良発生数／全体数）を調べた。
■ プレッシャークッカー試験は、温度１００℃、圧力２気圧、試験時間１００時間、の試験後に絶縁抵抗１０⁶Ω以下に低下したものを不良とした。
【００１６】
【表１】

【００１７】表１に示すように、実施例では積層セラミックコンデンサ素子の外部電極と金属端子との接着面積を、外部電極の端面面積の４０％に制御することができた。それに対し、比較例では接着面積が外部電極の端面面積の９０％に達し、素子間にはんだペーストが侵入したものが生じた。なお、表１において、接着面積は、積層セラミックコンデンサ素子１２の１個あたりの面積である。そのため、実施例では初期短絡不良が発生しなかったのに対し、比較例では発生した。また、プレッシャークッカー試験においても、実施例では絶縁不良が生じなかったのに対し、比較例では絶縁不良が発生した。さらに、実施例では熱衝撃サイクル試験後の容量落ち不良が発生しなかったのに対し、比較例では発生した。
【００１８】図７は本願発明の積層セラミック電子部品に用いられる金属端子の変形例を示す斜視図であり、図８はその断面図である。この金属端子２０ａは、素子当接部２４ａの主面にたとえば矩形環状に配列された突出部３２が積層セラミックコンデンサ素子１２の外部端子１６ａへ向かって突き出し形成される。そして、この突出部３２で囲まれた内側に導電性接着剤としてのはんだペースト１８が付与される。すなわち、突出部３２で囲まれた内側がこの変形例の凹部３０となる。突出部３２は、素子当接部２４ａとは別の部材で形成してもよく、図１に示した実施例と同様に素子当接部２４ａ自体をプレス加工等により変形させて形成してもよい。他方の金属端子２０ｂも同様に形成される。この変形例の金属端子２０ａ，２０ｂを用いて形成した積層セラミック電子部品１０でも図１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００１９】図９は本願発明の積層セラミック電子部品に用いられる金属端子の他の変形例を示す断面図である。この金属端子２０ａ（２０ｂ）は、素子当接部２４ａ（２４ｂ）と基板当接部２６ａ（２６ｂ）とが一体的に形成された略Ｌ字形状のものである。素子当接部２４ａ（２４ｂ）の一方面には、積層セラミックコンデンサ素子１２の外部電極１６ａ，１６ｂに対応する凹部３０が形成される。凹部３０の底には、素子当接部２４ａ（２４ｂ）の他方面に連通する貫通孔２３が形成される。この貫通孔２３を通じて凹部３０内に導電性接着剤としてのはんだペースト１８が注入付与される。この変形例の金属端子２０ａ，２０ｂを用いて形成した積層セラミック電子部品１０でも図１の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【００２０】なお、上述の実施例では３個の積層セラミックコンデンサ素子を金属端子で接合したものについて説明したが、この発明では、これに限るものではなく、素子は１個でもよく、２個または４個以上のでもよいのはもちろんのことである。
【００２１】また、上述の各実施例では外部電極がＣｕ層、Ｎｉ層およびＳｎ層の３層構造に形成されているが、外部電極ははんだがつくなら他の材質、構造であってもよい。
【００２２】また、金属端子の材質は、Ｆｅ－Ｃｒ，黄銅に限らず、Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｚｒあるいはこれらの合金やクラッド材などで構成してもよい。
【００２３】さらに、この発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、インダクタやバリスタ、多層部品等、その他の積層型セラミック電子部品に適用してもよい。
【００２４】
【発明の効果】この発明によれば、外部電極の端面部の一部分のみを導電性接着剤で金属端子に接着しているので、導電性接着剤の熱応力が緩和され、接着部に熱的損傷が生じることが低減される。また、凹部を設けてその内側に導電ペーストを付与しているので、接着面積の制御が容易になり、積層セラミックコンデンサ素子間の隙間にはんだやフラックスが侵入して短絡や絶縁劣化が生じることを防止できる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２３１【氏名又は名称】株式会社村田製作所
【出願日】	平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【代理人】	【識別番号】１０００７９５７７【弁理士】【氏名又は名称】岡田全啓
【公開番号】	特開２００２－５７０６４（Ｐ２００２－５７０６４Ａ）
【公開日】	平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】	特願２０００－２４４７４４（Ｐ２０００－２４４７４４）