(57)【要約】【課題】セラミックコンデンサを覆っているモールド樹脂に過大な応力が印加されることを防止できる構造体を提供すること。【解決手段】モールド樹脂４０によって封止されたセラミックコンデンサ１０を含む構造体であり、セラミックス１１と二つの外部電極１２とを有したセラミックコンデンサ１０と、セラミックコンデンサ１０とモールド樹脂４０との間に配置され、セラミックコンデンサ１０を覆うものであり、二つの外部電極１２間に電圧が印加されることによるセラミックス１１の変形を吸収可能な弾性体２０と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールド樹脂（４０，４０ａ）によって封止されたセラミックコンデンサ（１０）を含む構造体であり、
セラミックス（１１）と二つの電極（１２）とを有した前記セラミックコンデンサと、
前記セラミックコンデンサと前記モールド樹脂との間に配置され、前記セラミックコンデンサを覆うものであり、二つの前記電極間に電圧が印加されることによるセラミックスの変形を吸収可能な弾性体（２０，２０ａ）と、を備えていることを特徴とする構造体。
【請求項２】
前記弾性体は、前記セラミックコンデンサの角部に対応する、前記モールド樹脂との対向部が、曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記弾性体（２０）は、前記セラミックコンデンサの前記電極の一部を除く全体を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項４】
前記セラミックコンデンサは、基板（５０）と自身の実装面とを対向させた状態で、前記基板に実装されており、
前記弾性体（２０ａ）は、前記セラミックコンデンサ（１０ａ）の前記電極の一部と、前記実装面とを除く全体を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体。
【請求項５】
複数の前記セラミックコンデンサと、複数の前記セラミックコンデンサを覆う前記弾性体とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックコンデンサを含む構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミックコンデンサを含む構造体の一例として、特許文献１に開示されたセラミックコンデンサがある。このセラミックコンデンサは、素子と、素子の両電極に接合されたリード線と、リード線の一部分を除く素子全体に被覆された緩衝層と、を備えて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３６５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、セラミックコンデンサは、電極間に電圧が印加されると、内部電極間に挟まれたセラミックスの結晶の分極が生じる。この結果、セラミックコンデンサは変形（電歪）が起こる。つまり、セラミックスコンデンサは、電歪によって外形が変化する。
【０００５】
特許文献１に開示されたセラミックコンデンサは、緩衝層が設けられているため、この緩衝層によって外部からの衝撃や圧力が吸収、緩和される。しかしながら、セラミックコンデンサは、外部からの衝撃や圧力の吸収、緩和を目的として緩衝層が設けられている。このため、セラミックコンデンサは、電極間に電圧が印加されると、素子に電歪が起こり、この電歪に伴って緩衝層も変形する可能性がある。
【０００６】
また、セラミックコンデンサは、モールド樹脂によって封止されることもある。特許文献１に開示されたセラミックコンデンサは、モールド樹脂によって封止され、且つ、素子の電歪に伴って緩衝層が変形した場合、モールド樹脂に応力を与えることが本発明者によって見出された。なお、素子の電歪が一定以上になると、モールド樹脂にクラックが発生する可能性がある。つまり、セラミックコンデンサからモールド樹脂への応力が、モールド樹脂の強度を超えると、モールド樹脂にクラックが発生する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、セラミックコンデンサを覆っているモールド樹脂に過大な応力が印加されることを防止できる構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、
モールド樹脂（４０，４０ａ）によって封止されたセラミックコンデンサ（１０）を含む構造体であり、
セラミックス（１１）と二つの電極（１２）とを有したセラミックコンデンサと、
セラミックコンデンサとモールド樹脂との間に配置され、セラミックコンデンサを覆うものであり、二つの電極間に電圧が印加されることによるセラミックスの変形を吸収可能な弾性体（２０，２０ａ）と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
このように、セラミックコンデンサは、二つの電極間に電圧が印加されることによるセラミックスの変形を吸収可能な弾性体で覆われている。つまり、二つの電極間に電圧が印加されることでセラミックスが変形したとしても、セラミックの変形による過大な応力がモールド樹脂に及ばないようにすることができる。よって、本発明は、セラミックコンデンサを覆っているモールド樹脂に過大な応力が印加されることを防止できる。なお、過大とは、モールド樹脂の強度を超えることを示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態における構造体の概略構成を示す平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２におけるセラミックコンデンサの断面図である。
【図４】セラミックコンデンサの変形を示す断面図である。
【図５】変形例１における構造体の概略構成を示す断面図である。
【図６】変形例２における構造体の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。本実施形態の構造体は、モールド樹脂４０によって封止されたセラミックコンデンサ１０と、モールド樹脂４０によって封止され且つセラミックコンデンサ１０を覆う弾性体２０とを備えて構成されている。
【００１２】
セラミックコンデンサ１０は、図１，図２に示すように、回路基板５０に実装されており、且つ、モールド樹脂４０で封止されている。詳述すると、セラミックコンデンサ１０は、自身の全体がモールド樹脂４０で封止されている。また、セラミックコンデンサ１０は、セラミックス１１と二つの外部電極１２とを備えて構成されている。このセラミックコンデンサ１０は、例えば、直方体をなしている。
【００１３】
また、セラミックコンデンサ１０は、外部電極１２と、回路基板５０に設けられた電極（図示省略）とが接合剤３０によって電気的に接続されている。つまり、セラミックコンデンサ１０は、接合剤３０を介して、回路基板５０に実装されている。よって、セラミックコンデンサ１０は、一つの面が回路基板５０と対向した状態で、回路基板５０に実装（表面実装）されている。接合剤３０は、例えばはんだや導電性接着剤などを採用することができる。
【００１４】
なお、セラミックコンデンサ１０における回路基板５０と対向している面を実装面とも称する。また、回路基板５０は、本発明の特許請求の範囲における基板に相当する。さらに、外部電極１２は、本発明の特許請求の範囲における電極に相当する。
【００１５】
また、セラミックコンデンサ１０は、図３に示すように、各外部電極１２に電気的に接続され、且つセラミックス１１に埋設された複数の内部電極１３を備えている。つまり、一方の外部電極１２には、複数の内部電極１３が接続されており、他方の外部電極１２にも複数の内部電極１３が接続されている。そして、これらの内部電極１３は、セラミックス１１を介して積層されている。よって、セラミックコンデンサ１０は、チップ積層セラミックコンデンサと称することができる。なお、セラミックコンデンサ１０を構成するセラミックス１１、外部電極１２、内部電極１３の各構成材料は、特に限定されるものではない。また、セラミックコンデンサ１０のうち、セラミックス１１と内部電極１３とからなる部分をコンデンサ素体とも称する。
【００１６】
近年、電子回路は、１つの電源入力から様々な電圧出力の要求がある。その一つに、インダクタやトランスの電流をスイッチングすることで電圧変換をする方法がある。インダクタの電流をオン、オフするだけでは出力にリプルが重畳され、回路動作や接続される素子に影響を与える恐れがある。通常、このようなリプル（脈動の成分）を抑えるために、コンデンサが使われる。セラミックコンデンサ１０は、このようなリプルを抑えるための素子として用いることができる。つまり、セラミックコンデンサ１０は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータなどを構成する回路素子の一つ（平滑コンデンサ）として採用することができる。
【００１７】
また、セラミックコンデンサ１０と弾性体２０とを含む構造体は、電子回路の構成要素の一部と称することもできる。また、セラミックコンデンサ１０は、回路基板５０と、回路基板５０に実装された素子（図示省略）と、電子部品を封止するモールド樹脂４０とを備えた電子回路において、回路基板５０に実装されていると言い換えることができる。また、この電子回路は、混成集積回路（ＨＩＣ）と称することもできる。よって、構造体は、回路基板５０と、回路基板５０に実装された素子（図示省略）と、電子部品を封止するモールド樹脂４０とを備えた混成集積回路（ＨＩＣ）に設けられていると言い換えることができる。
【００１８】
なお、コンデンサを含む回路は、回路自体の小型化を図るため、小型で大容量のチップ積層セラミックコンデンサが使われることがある。つまり、回路自体の小型化を図るためには、セラミックコンデンサとして、高誘電率で積層数が多いものが好ましい。よって、セラミックコンデンサ１０は、小型で大容量、すなわち、高誘電率で積層数が多いものを採用することができる。
【００１９】
しかしながら、セラミックコンデンサ１０は、電極１２間に電圧が印加されると、内部電極１３間に挟まれたセラミックス１１の結晶に分極が生じる。この結果、セラミックコンデンサ１０は、セラミックス１１の変形（電歪）が起こる。セラミックス１１の電歪は、主にコンデンサ素体の内部電極１３に垂直方向に発生する。しかしながら、コンデンサ素体の体積は変化しない。このため、コンデンサ素体の変形は、コンデンサ素体の全体に及ぶ。
【００２０】
また、コンデンサ素体が変形した場合、この変形に伴って外部電極１２も変形することになる。よって、セラミックコンデンサ１０は、図４の二点鎖線で示すように、電極１２間に電圧が印加されると外形が変化する。つまり、セラミックコンデンサ１０は、電極１２間に電圧が印加されると外形の全体が変化する。なお、以下において、セラミックコンデンサ１０の変形（電歪）とは、二つの電極１２間に電圧が印加されたことによるセラミックコンデンサ１０の変形（電歪）を示す。
【００２１】
さらに、セラミックコンデンサ１０は、静電容量を効率よく上げるために強誘電体が使われることもある。セラミックコンデンサ１０は、このように強誘電体を用いると、その分電歪が大きくなる。また、セラミックコンデンサ１０は、印加電圧が変動する場合、変動周期に同期して変形する。つまり、セラミックコンデンサ１０は、図２に示す形状（正常状態）から図４に示す形状（変形状態）への変形と、図４に示す形状（変形状態）から図２に示す形状（正常状態）への変形とが繰り返し生じることになる。
【００２２】
本実施形態の構造体は、セラミックコンデンサ１０の電歪による過大な応力がモールド樹脂４０に印加されることを防止するために、セラミックコンデンサ１０を覆う弾性体２０を備えて構成されている。弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０とモールド樹脂４０との間に配置され、セラミックコンデンサ１０を覆っている。つまり、本実施形態の構造体（１０，２０）は、モールド樹脂４０で封止されている。また、弾性体２０は、セラミックス１１（コンデンサ素体）の変形量を吸収可能である。
【００２３】
このように、弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０が変形したとしても、セラミックコンデンサ１０の変形による過大な応力がモールド樹脂４０に印加されないようにする。言い換えると、弾性体２０は、電歪によってセラミックコンデンサ１０の外形が変形した場合、セラミックコンデンサ１０と対向する側の形状（内形）は変形するものの、モールド樹脂４０と対向する側の形状（外形）は変化しない。さらに、セラミックコンデンサ１０を覆っている弾性体２０の外形は、電歪によってセラミックコンデンサ１０が変形した場合であっても、電極１２に電圧を印加する前とかわらないと言い換えることもできる。
【００２４】
この弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０の外部電極１２の一部を除く全体（全面）を覆っている。つまり、弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０における接合剤３０と接合している部位を除く全体を覆っている。言い換えると、セラミックコンデンサ１０は、外部電極１２における接合剤３０と接合している部位を除く全体が弾性体２０で覆われている。よって、セラミックス１１と回路基板５０との間には、モールド樹脂４０が設けられておらず、弾性体２０が設けられている。
【００２５】
セラミックコンデンサ１０の変形は、セラミックコンデンサ１０の全体におよぶ。よって、弾性体２０は、このように、セラミックコンデンサ１０全面を覆うことが望ましい。なお、本実施形態の弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０の外部電極１２の一部を除く全体（全面）に加えて、接合剤３０も覆っている。
【００２６】
弾性体２０は、例えば、ポリアミド系樹脂又はシリコーン系樹脂などを採用することができる。この弾性体２０は、例えば、液状樹脂をセラミックコンデンサ１０に塗布して、乾燥させることで、セラミックコンデンサ１０を覆うことができる。また、弾性体２０は、例えば、フィルム状樹脂をセラミックコンデンサ１０に被せることで、セラミックコンデンサ１０を覆うことができる。また、弾性体２０は、例えば、セラミックコンデンサ１０が回路基板５０に実装された状態でセラミックコンデンサ１０に設けられる。なお、弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０の変形量を吸収できればよく、モールド樹脂４０と密着する必要はない。
【００２７】
弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０の電歪による変形量を予め予測しておくことで、電歪によるセラミックコンデンサ１０の変形を吸収可能とすることができる。つまり、セラミックコンデンサ１０の電歪による変形量（例えば、最大変形量）を予め予測しておく。そして、弾性体２０は、この予測した変形量を吸収可能な材料、弾性率、厚みなどのパラメータを適宜選定することで、セラミックコンデンサ１０の変形を吸収可能とすることができる。なお、セラミックコンデンサ１０の電歪による変形量は、例えば、コンピュータを用いたシミュレーションで予測することもできるし、実際にセラミックコンデンサ１０の電極１２に電圧を印加することで実測又は予測することもできる。
【００２８】
このように、セラミックコンデンサ１０は、二つの電極１２間に電圧が印加されることによるセラミックス１１の変形を吸収可能な弾性体２０で覆われている。つまり、二つの電極１２間に電圧が印加されることでセラミックス１１が変形したとしても、セラミックス１１の変形による過大な応力がモールド樹脂４０に及ばないようにすることができる。言い換えると、弾性体２０は、セラミックコンデンサ１０が変形することによって生じる過大な応力を吸収することができる。
【００２９】
よって、本発明は、セラミックコンデンサ１０を覆っているモールド樹脂４０に過大な応力が印加されることを防止できる。さらに、本発明は、セラミックコンデンサ１０が印加電圧の変動（変動周期）に同期して変形した場合であっても、この変形に伴う過大な繰り返し応力が、モールド樹脂４０に印加されることを防止できる。また、セラミックコンデンサ１０が変形することによって一回の電圧印加あたりに生じる応力がモールド樹脂４０の強度を超えないものであっても、繰り返し応力によりモールド樹脂４０のクラックを発生させることも防止できる。さらに、構造体は、混成集積回路に設けられていた場合、セラミックコンデンサ１０の変形に伴う繰り返し応力が、混成集積回路におけるモールド樹脂４０に対して過大に印加されることを防止できる。
【００３０】
また、弾性体２０が設けられていない場合、弾性率が低いモールド樹脂４０は、セラミックコンデンサ１０の変形に伴って応力を受けるとクラックが発生する可能性がある。つまり、セラミックコンデンサ１０の変形に伴う応力が、モールド樹脂４０の強度を超えた場合、モールド樹脂４０はクラックが発生する可能性がある。また、モールド樹脂４０は、セラミックコンデンサ１０の変形量が一定以上になると、クラックが発生する可能性があると言い換えることができる。さらに、モールド樹脂４０は、自身の外表面にまでクラックが達して、割れや欠けが生じることも考えられる。しかしながら、本発明は、上述のように、セラミックコンデンサ１０を弾性体２０で覆っているため、モールド樹脂４０にクラック、割れ、欠けが生じることを防止できる。
【００３１】
また、本実施形態の構造体は、セラミックコンデンサ１０を弾性体２０で覆っている。よって、本実施形態の構造体は、セラミックコンデンサ１０を弾性体２０で覆うだけで、セラミックコンデンサ１０の構造を変えることなく、セラミックコンデンサ１０を覆っているモールド樹脂４０に過大な応力が印加されることを防止できる。
【００３２】
また、構造体が設けられたＨＩＣには、セラミックコンデンサ１０以外の素子も設けられている。しかしながら、電歪によってモールド樹脂４０に過大な応力を印加しない素子には、弾性体２０を設ける必要がない。つまり、ＨＩＣは、このような素子を弾性体２０で覆う必要がない。
【００３３】
なお、弾性体２０は、例えば、セラミックコンデンサ１０の角部に対応する、モールド樹脂４０との対向部が、曲面形状を有していると好ましい。言い換えると、弾性体２０の塗布形状は、応力集中を避けるためセラミックコンデンサ１０の角部で曲面とすることが望ましい。つまり、弾性体２０は、外形の角部が丸め形状をなしていると言い換えることができる。このようにすることで、セラミックコンデンサ１０が変形した際に、モールド樹脂４０に過大な応力が印加されることを確実に防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、弾性体２０として、ポリアミド系樹脂又はシリコーン系樹脂を用いる例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。弾性体２０は、気体であっても採用することができる。このように弾性体２０として気体を採用する場合、例えば、回路基板５０に実装されたセラミックコンデンサ１０をカバーで覆う。そして、セラミックコンデンサ１０がカバーで覆われた状態で、モールド成形することで、セラミックコンデンサ１０を気体からなる弾性体２０で覆うことができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に何ら制限されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。
【００３６】
（変形例１）
上述の実施形態では、構造体として、一つのセラミックコンデンサ１０と、このセラミックコンデンサ１０を覆う一つの弾性体２０とを備えた例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。図５に示すように、変形例１の構造体は、複数のセラミックコンデンサ１０と、各セラミックコンデンサ１０を覆う複数の弾性体２０とを含む。このように、構造体は、複数のセラミックコンデンサ１０と、各セラミックコンデンサ１０を覆う複数の弾性体２０とを含むものであっても採用することができる。
【００３７】
また、図５に示すように、複数のセラミックコンデンサ１０を一つの弾性体２０で覆うようにしてもよい。言い換えると、隣り合うセラミックコンデンサ１０を覆う弾性体２０同士が一体化されていてもよい。これによって、複数のセラミックコンデンサ１０を個別に弾性体２０で覆うよりも、セラミックコンデンサ１０を弾性体２０で覆う際の手間を省くことができる。なお、変形例１において、上述の実施形態と同様の構成要件に関しては、詳しい説明を省略する。
【００３８】
（変形例２）
上述の実施形態では、セラミックコンデンサ１０の外部電極１２の一部を除く全体（全面）を弾性体２０で覆う例を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。図６に示すように、変形例２の構造体は、セラミックコンデンサ１０の外部電極１２の一部と、セラミックコンデンサ１０の実装面とを除く全体を弾性体２０ａで覆っている。よって、セラミックス１１と回路基板５０との間には、モールド樹脂４０ａが設けられている。セラミックコンデンサ１０の実装面には、弾性体２０を設け難いこともありうる。例えば、回路基板５０に実装された状態のセラミックコンデンサ１０を弾性体２０ａで覆う場合は、実装面に弾性体２０を設け難い。このような場合、弾性体２０ａは、セラミックコンデンサ１０の外部電極１２の一部と、セラミックコンデンサ１０の実装面とを除く全体を覆うものであってもよい。
【００３９】
なお、変形例２の弾性体２０ａと上述の弾性体２０とは、セラミックコンデンサ１０を覆っている領域が異なるだけである。また、変形例２のモールド樹脂４０ａは、セラミックス１１と回路基板５０との間に設けられている点が、上述のモールド樹脂４０と異なるだけである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  セラミックコンデンサ（構造体）、１１  セラミックス、１２  外部電極、１３  内部電極、２０，２０ａ  弾性体（構造体）、３０  接合剤、４０，４０ａ  モールド樹脂、５０  回路基板
【図１】
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【図２】
2014187142.tif 000004
【図３】
2014187142.tif 000005
【図４】
2014187142.tif 000006
【図５】
2014187142.tif 000007
【図６】
2014187142.tif 000008