(57)【要約】【課題】実使用時に積層セラミックコンデンサの振動により生じる可聴音を精確に測定することのできる、積層セラミックコンデンサの実装評価方法を提供することにある。【解決手段】先ず、積層セラミックコンデンサ１と評価用基板１００とを準備する（Ｓ１０１）。次に、評価用基板１００に積層セラミックコンデンサ１を実装する（Ｓ１０２）。次に、評価用基板１００に実装された積層セラミックコンデンサ１を加熱する（Ｓ１０３）。次に、加熱された積層セラミックコンデンサ１に電圧を印加して、可聴音を測定する（Ｓ１０４）。積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程では、加熱温度が、積層セラミックコンデンサ１の材料である誘電体セラミックスのキュリー温度以上である。積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程と可聴音を測定する工程との間の時間間隔が２４時間以上である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極及び誘電体層が交互に積層された積層体、及び前記積層体の表面に形成され、前記内部電極に導通する少なくとも２つの外部電極を備える積層セラミックコンデンサの実装評価方法であって、
評価用基板を準備する工程と、
前記評価用基板に前記積層セラミックコンデンサを実装する工程と、
前記評価用基板に実装された前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程と、
加熱された前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加して、可聴音を測定する工程と、
を備え、
前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程では、加熱温度が、前記積層セラミックコンデンサの材料である誘電体セラミックスのキュリー温度以上であり、
前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程と前記可聴音を測定する工程との間の時間間隔が２４時間以上である、
積層セラミックコンデンサの実装評価方法。
【請求項２】
内部電極及び誘電体層が交互に積層された積層体、及び前記積層体の表面に形成され、前記内部電極に導通する少なくとも２つの外部電極を備える積層セラミックコンデンサの実装評価方法であって、
評価用基板を準備する工程と、
前記評価用基板に前記積層セラミックコンデンサを実装する工程と、
前記評価用基板に実装された前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程と、
加熱された前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加して、可聴音を測定する工程と、
を備え、
前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程では、加熱温度が、前記積層セラミックコンデンサの材料である誘電体セラミックスのキュリー温度以上であり、
前記積層セラミックコンデンサを加熱する工程と前記可聴音を測定する工程との時間間隔が、それぞれの前記積層セラミックコンデンサの間で所定の基準時間の±１時間の範囲内に揃えられた、
積層セラミックコンデンサの実装評価方法。
【請求項３】
前記評価用基板に実装された前記積層セラミックコンデンサを繰り返し測定する場合に、前記外部電極の一方から他方に向かって印加される前記電圧の方向が同じである、
請求項１または２に記載の積層セラミックコンデンサの実装評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部電極及び誘電体層が交互に積層されることにより形成される積層セラミックコンデンサの実装評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
チップ部品、特に積層セラミックコンデンサは、携帯電話機等の移動体端末機器又はパーソナルコンピューターなどの各種電子機器に多く利用されている。積層セラミックコンデンサは、内部電極と誘電体セラミックとを交互に積層した直方体状の部品本体と、該部品本体の対向する両端に形成された外部電極とから構成される。
【０００３】
積層セラミックコンデンサは、電子機器の回路基板の実装用ランドに外部電極を直接載置し、実装用ランドと外部電極とをはんだ等の接合剤で接合することで、回路基板に電気的物理的に接続される。
【０００４】
このような積層セラミックコンデンサに交流電圧又は交流成分が重畳された直流電圧が加わった際に、誘電体セラミックの圧電及び電歪効果によって、機械的な歪みの振動が生じる。積層セラミックコンデンサの振動は回路基板に伝達し、回路基板が振動する。回路基板が振動すると、人の耳に聞こえる可聴音が生じることがある。
【０００５】
可聴音を評価解析する技術として、例えば、特許文献１には、積層セラミックコンデンサを長方形状の基板に実装し、交流電圧を印加して、発生する音をマイクで測定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−９４７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、積層セラミックコンデンサの振動により生じる可聴音を特許文献１の記載に従って測定し、可聴音が小さいと評価されたとしても、実使用時になって、可聴音が大きくなることがわかった。
また、測定評価においても、可聴音のばらつきが大きく、積層セラミックコンデンサの振動により生じる可聴音を精確に捉えることができなかった。
発明者らは、研究の結果、この可聴音を精確に測定することができる評価方法を見出した。
【０００８】
本発明の目的は、実使用時に積層セラミックコンデンサの振動により生じる可聴音を精確に測定することのできる、積層セラミックコンデンサの実装評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の積層セラミックコンデンサの実装評価方法は、内部電極及び誘電体セラミック層が交互に積層された積層体、及び積層体の表面に形成され、内部電極に導通する少なくとも２つの外部電極を備える積層セラミックコンデンサの実装評価方法である。この実装評価方法は、評価用基板を準備する工程を備える。また、評価用基板に積層セラミックコンデンサを実装する工程を備える。また、評価用基板に実装された積層セラミックコンデンサを加熱する工程を備える。さらに、加熱された積層セラミックコンデンサに電圧を印加して、可聴音を測定する工程を備える。積層セラミックコンデンサを加熱する工程では、加熱温度が、積層セラミックコンデンサの材料である誘電体セラミックスのキュリー温度以上である。積層セラミックコンデンサを加熱する工程と可聴音を測定する工程との間の時間間隔が２４時間以上である。
時間の経過とともに、可聴音は大きくなるが、その変化量は小さくなっていくところ、時間間隔が２４時間以上であれば、実使用時に近い可聴音を測定できるため、精確な実装評価が可能になる。
【００１０】
（２）本発明の積層セラミックコンデンサの実装評価方法は、内部電極及び誘電体層が交互に積層された積層体、及び積層体の表面に形成され、内部電極に導通する少なくとも２つの外部電極を備える積層セラミックコンデンサの実装評価方法である。この実装評価方法は、評価用基板を準備する工程を備える。また、評価用基板に積層セラミックコンデンサを実装する工程を備える。また、評価用基板に実装された積層セラミックコンデンサを加熱する工程を備える。さらに、加熱された積層セラミックコンデンサに電圧を印加して、可聴音を測定する工程を備える。積層セラミックコンデンサを加熱する工程では、加熱温度が、積層セラミックコンデンサの材料である誘電体セラミックスのキュリー温度以上である。積層セラミックコンデンサを加熱する工程と可聴音を測定する工程との時間間隔が、それぞれの積層セラミックコンデンサの間で所定の基準時間の±１時間の範囲内に揃えられている。
この構成では、各積層セラミックコンデンサの間の測定値のばらつきを抑制でき、精確な実装評価が可能になる。
【００１１】
（３）本発明の積層セラミックコンデンサの実装評価方法では、評価用基板に実装された積層セラミックコンデンサを繰り返し測定する場合に、外部電極の一方から他方に向かって印加される電圧の方向が同じである。
電圧を印加する方向が異なる場合、測定値が大きく異なるところ、可聴音の測定値のばらつきを抑制でき、精確な実装評価が可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、実使用時に生じる可聴音を精確に測定することのできるので、精確な実装評価が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実装評価を行う積層セラミックコンデンサ１の外観斜視図である。
【図２】実装評価装置の概略図である。
【図３】評価用基板１００の平面図である。
【図４】実装評価方法の工程を示すフローチャートである。
【図５】加熱された積層セラミックコンデンサ１に電圧を印加した時の可聴音を測定した実験結果を示す図である。
【図６】加熱された積層セラミックコンデンサ１に順方向および逆方向の電圧を印加した時の可聴音を測定した実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、実装評価対象となる積層セラミックコンデンサ１について説明する。図１は、実装評価を行う積層セラミックコンデンサ１の外観斜視図である。積層セラミックコンデンサ１は、一方向に長いほぼ直方体状の積層体１０を備えている。積層体１０は、平板状からなる長方形状の内部電極１１を複数有し、内部電極１１とセラミック層（誘電体層）とが交互に積層されている。また、内部電極１１は、長手方向の両端部の一方から露出する内部電極と、他方から露出する内部電極とを有し、これらが交互に積層されている。内部電極１１は、例えばニッケルである。セラミック層の材料はチタン酸バリウム等の誘電体セラミックスである。
【００１５】
積層体１０の長手方向に沿って対向する両端部の表面には、外部電極２１，２２が形成されている。外部電極２１，２２は、積層体１０の表面からそれぞれ露出した内部電極１１と接続している。外部電極２１，２２は、長手方向の両端面のみでなく、長手方向の両端面から幅方向の両側面、天面及び底面にかけて広がるよう形成されている。
【００１６】
なお、本実施形態では、外部電極２１，２２が長手方向に沿って対向する両端部の表面に形成した積層セラミックコンデンサ１について説明したが、積層セラミックコンデンサ１はこれに限られず、外部電極を３つ以上有する積層セラミックコンデンサであってもよい。また、接続端子やインターポーザーなどが付随していてもよい。さらに、２つ以上の積層セラミックコンデンサを組み合わせた電子部品であってもよい。積層セラミックコンデンサ１は、例えば、長さ×幅が、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ、２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ、１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、１．０ｍｍ×０．５ｍｍ、０．６ｍｍ×０．３ｍｍ等の寸法で形成されている。
【００１７】
次に、積層セラミックコンデンサ１の実装評価に用いる実装評価装置について説明する。図２は実装評価装置の概略図である。可聴音の測定は、図２に示すように、積層セラミックコンデンサ１を実装した評価用基板１００を非反響ボックス５０に収納して行われる。実装評価装置は、評価用基板１００に形成された実装用電極パターン１０１，１０２（図３参照）から電圧を印加する電力供給装置５１を備えている。
【００１８】
また、実装評価装置はマイクロフォン５２を備え、マイクロフォン５２は、評価用基板１００に実装された積層セラミックコンデンサ１の直上に配置され、可聴音を集音する。マイクロフォン５２は、評価用基板１００から約３ｍｍ離れて配置されている。マイクロフォン５２は、音圧レベルを検出するＦＦＴアナライザ５３に接続されている。
【００１９】
図３は評価用基板１００の平面図である。積層セラミックコンデンサ１が実装される評価用基板１００は、積層セラミックコンデンサ１の実装評価に用いる。評価用基板１００は、絶縁性樹脂により形成され、長方形状を有している。評価用基板１００の中央部には、積層セラミックコンデンサ１の実装領域Ａが設けられている。より具体的には、長方形状の評価用基板１００の二本の対角線（図中一点鎖線）の交点Ｐ（以下、中点という）とすると、実装すべき積層セラミックコンデンサ１の天面及び底面のほぼ中心が中点Ｐと重なるよう、実装領域Ａは形成されている。
【００２０】
評価用基板１００には、実装用電極パターン１０１，１０２が形成されている。実装用電極パターン１０１，１０２は、中点Ｐを挟んでそれぞれ反対方向へ帯状に延びて形成されている。実装用電極パターン１０１，１０２は、実装領域Ａに実装される積層セラミックコンデンサ１の外部電極２１，２２と導通する。実装用電極パターン１０１，１０２の外側の端部は、電圧印加用として他の部分より大きく（幅広）なっていて、この部分から印加された電圧は、実装用電極パターン１０１，１０２を介して実装された積層セラミックコンデンサ１の外部電極２１，２２に印加される。
【００２１】
外部電極２１，２２に交流電圧又は交流成分が重畳された直流電圧が加わった際に、誘電体セラミックの圧電及び電歪効果によって、積層セラミックコンデンサ１には機械的な歪みの振動が生じる。この振動は評価用基板１００に伝達し、評価用基板１００が振動する。
マイクロフォン５２が評価用基板１００の可聴音を集音することにより、積層セラミックコンデンサを実使用した時に生じる可聴音の特性を得ることができる。
【００２２】
次に、積層セラミックコンデンサ１の実装評価方法について説明する。図４は、実装評価方法の工程を示すフローチャートである。先ず、複数の積層セラミックコンデンサ１と複数の評価用基板１００を準備する（Ｓ１０１）。次に、評価用基板１００に１つずつ積層セラミックコンデンサ１を実装する（Ｓ１０２）。例えば、リフロー実装する。すなわち、リフロー炉ではんだを固着させることにより、積層セラミックコンデンサ１を評価用基板１００へ固着させる。なお、積層セラミックコンデンサ１を複数実装して評価する場合は、各評価用基板１００の所定の位置に所定の数の積層セラミックコンデンサ１を実装する。
【００２３】
次に、評価用基板１００に実装された積層セラミックコンデンサ１を加熱する（Ｓ１０３）。加熱温度は、積層セラミックコンデンサ１の材料である誘電体セラミックスのキュリー温度（チタン酸バリウムの場合約１３０℃）以上である。これにより、各積層セラミックコンデンサ１の状態が揃えられる。
【００２４】
次に、加熱された積層セラミックコンデンサ１に電圧を印加して、可聴音を測定する（Ｓ１０４）。ここで、積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程と可聴音を測定する工程との間の時間間隔が、２４時間以上である。時間の経過とともに、可聴音は大きくなるが、その変化量は小さくなっていくところ、時間間隔が２４時間以上であれば、実使用時に近い可聴音を測定できるため、精確な実装評価が可能になる。
【００２５】
また、積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程と可聴音を測定する工程との間の時間間隔が、各積層セラミックコンデンサ１の間で±１時間の範囲内に揃えられる。これにより、各積層セラミックコンデンサ１の間の測定値のばらつきを抑制でき、精確な実装評価が可能になる。
【００２６】
なお、１つの積層セラミックコンデンサ１を繰り返し測定する場合、２つの外部電極の一方から他方に向かって印加される電圧の方向が同じであることが好ましい。例えば、実装用電極パターン１０１が実装用電極パターン１０２より相対的に電圧が高くなるようにして、積層セラミックコンデンサ１にかかる電圧の印加方向を決定した場合、測定中は電圧を印加する方向を常に一定にする。
電圧を印加する方向が異なる場合、測定値が大きく異なるところ、電圧を印加する方向が同じであれば、可聴音の測定値のばらつきを抑制でき、精確な実装評価が可能になる。
【００２７】
また、積層セラミックコンデンサ１を実装する工程と積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程を同時に行ってもよい。この場合、リフロー炉ではんだを固着させる工程が、積層セラミックコンデンサ１を実装する工程および積層セラミックコンデンサ１を加熱する工程に該当する。はんだがＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの場合、リフロー炉により２４０℃以上で加熱する。
【００２８】
一方で、実装する工程と加熱する工程とを別々に行う場合、すなわち、リフロー炉による積層セラミックコンデンサ１の基板への固着とは別に、加熱する工程を行う場合、積層セラミックコンデンサ１の材料である誘電体セラミックスのキュリー温度より高い温度で加熱する。誘電体セラミックスがチタン酸バリウムの場合、キュリー温度が約１３０℃なので、１４０℃以上で加熱することが好ましい。この場合、はんだが再溶融し、積層セラミックコンデンサ１の実装状態が変化しないよう、はんだの熔融温度未満で加熱することが好ましい。例えば、はんだがＳｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕの場合、２００℃以下で加熱することが好ましい。
【００２９】
図５は、加熱された積層セラミックコンデンサ１に電圧を印加した時の可聴音を測定した実験結果を示す図である。評価用基板１００として、長手方向の寸法１００ｍｍ、短手方向の寸法４０ｍｍ、厚み１．６ｍｍのガラスエポキシ基板を用いた。積層セラミックコンデンサ１として、長さ（長手方向）１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍ、厚み０．８ｍｍおよび静電容量２２μＦのものを用いた。最高温度２６０℃でリフロー実装した直後およびリフロー実装した後８分ごとに可聴音を測定した。交流成分が重畳された直流電圧を積層セラミックコンデンサ１に印加した。縦軸は音圧レベルであり、横軸は測定回数である。プロットされた点は測定値を示し、実線は測定値に基づく近似曲線である。
【００３０】
音圧レベルは時間の経過とともに対数的に大きくなっている。すなわち、可聴音は時間の経過とともに大きくなっているが、可聴音の変化量は時間の経過とともに小さくなっている。そして、２４時間を基準時間としたときに、基準時間から±１時間での可聴音の変化量は０．１ｄＢ以下となる。この実験結果から、上述のように、積層セラミックコンデンサ１をリフロー実装してから可聴音の測定を開始するまでの時間が２４時間以上であれば、実使用時に近い可聴音を測定できることがわかる。
【００３１】
図６は、加熱された積層セラミックコンデンサ１に順方向（一方の外部電極２１から他方の外部電極２２に向かう方向）および逆方向（他方の外部電極２２から一方の外部電極２１に向かう方向）の電圧を印加した時の可聴音を測定した実験結果を示す図である。リフロー実装してから時間が十分経過した後、１つの積層セラミックコンデンサ１に電圧を順方向と逆方向とに交互に方向を変えて印加し、可聴音を測定した。先ず、順方向の電圧を印加し可聴音を測定し、次に、逆方向の電圧を印加し可聴音を測定した。そして、８分ごとに同様に可聴音を測定した。その他の条件は図５の場合と同様である。縦軸は音圧レベルであり、横軸は測定回数である。菱形の点は順方向を印加した時の測定値を示し、円形の点は逆方向を印加した時の測定値を示す。
【００３２】
順方向の電圧を印加した時の音圧レベルは、逆方向の電圧を印加した時の音圧レベルに比べて約２ｄＢ高い。この結果は時間が経過しても同様である。この実験結果から、上述のように、電圧を印加する方向が同じであれば、可聴音の測定値のばらつきを抑制でき、精確な実装評価が可能になることがわかる。
【００３３】
以上のように、積層セラミックコンデンサ１では、実使用時に生じる可聴音を精確に測定することのできるので、精確な実装評価が可能となる。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ…実装領域
Ｐ…交点（中点）
１…積層セラミックコンデンサ
１０…積層体
１１…内部電極
２１，２２…外部電極
５０…非反響ボックス
５１…電力供給装置
５２…マイクロフォン
５３…ＦＦＴアナライザ
１００…評価用基板
１０１，１０２…実装用電極パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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