(57)【要約】【課題】高温のリフロー条件にも耐えうる金属端子付セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  金属端子付セラミックコンデンサ１は、両側の端面１３に設けられた端子電極１５を有する積層セラミックコンデンサ素子３と、両側の端子電極１５にそれぞれ接合された金属端子部材５と、を備える。金属端子付セラミックコンデンサ１では、金属端子部材５と端子電極１５との間には、金属端子部材５と端子電極１５とを接合する半田からなる半田接合部３１と、金属端子部材５と端子電極１５とを接合する樹脂からなる樹脂接合部３５と、が介在され形成されており、樹脂接合部３５は、半田接合部３１の表面の外側の一部のみを覆っている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側の端面に設けられた端子電極を有する積層セラミックコンデンサ素子と、両側の前記端子電極にそれぞれ接合された金属端子部材と、を備えた金属端子付セラミックコンデンサであって、
前記金属端子部材と前記端子電極との間には、
前記金属端子部材と前記端子電極とを接合する半田からなる半田接合部と、
前記金属端子部材と前記端子電極とを接合する樹脂からなる樹脂接合部と、が介在され形成されており、
前記樹脂接合部は、前記半田接合部の表面の外側の一部のみを覆っていることを特徴とする金属端子付セラミックコンデンサ。
【請求項２】
前記端面に直交する方向から見て前記端子電極は略矩形をなし、前記金属端子部材は屈曲された一端をもつ略矩形の長板状をなしており、
前記金属端子部材の他端の短辺が前記端子電極の１辺に沿うように、前記金属端子部材が前記端子電極に接合されており、
前記半田接合部は、前記端面に直交する方向から見て前記端子電極の形状に沿って略矩形に形成されており、
前記樹脂接合部は、前記端面に直交する方向から見て、前記半田接合部の４辺のうちの前記他端側の１辺に接していることを特徴とする請求項１に記載の金属端子付セラミックコンデンサ。
【請求項３】
前記樹脂接合部は、前記半田接合部の４辺のうちの前記他端側の１辺に直交する辺に接する他の部分を更に有することを特徴とする請求項２に記載の金属端子付セラミックコンデンサ。
【請求項４】
前記端面に直交する方向から見て前記端子電極は略矩形をなし、前記金属端子部材は屈曲された一端をもつ略矩形の長板状をなしており、
前記金属端子部材の他端の短辺が前記端子電極の１辺に沿うように、前記金属端子部材が前記端子電極に接合されており、
前記半田接合部は、前記端面に直交する方向から見て前記端子電極の形状に沿って略矩形に形成されており、
前記樹脂接合部は、前記端面に直交する方向から見て、前記半田接合部の４辺のうちの前記他端側の１辺に直交する辺に接していることを特徴とする請求項１に記載の金属端子付セラミックコンデンサ。
【請求項５】
両側の端面に設けられた端子電極を有する積層セラミックコンデンサ素子と、両側の前記端子電極にそれぞれ接合された金属端子部材と、を備えた金属端子付セラミックコンデンサの製造方法であって、
前記金属端子部材を前記端子電極に半田付けで接合する半田付け工程と、
前記第１工程で半田付けされた前記金属部材と前記端子電極との間隙に樹脂を導入する樹脂導入工程と、
前記第２工程で導入された樹脂を加熱により硬化させる樹脂硬化工程と、
を備えたことを特徴とする金属端子付セラミックコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属端子付セラミックコンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のコンデンサ装置が知られている。このコンデンサ装置は、直方体形状のコンデンサ本体と、その両端の端子電極に半田付けで接合された金属端子部材と、を備えている。このような構成により、コンデンサ本体を基板から浮かせて表面実装することを可能とし、コンデンサによる振動音を抑圧することが提案されている。このコンデンサ装置はリフロー半田付けにより基板に実装される。そして、リフロー工程においても、コンデンサ本体から金属端子部材が脱落しないように、リフロー温度に比べて融点が高い半田を、金属端子部材の接合に使用することとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５３１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特にリフロー条件が高温の場合などには、金属端子部材を接合している半田の軟化によって金属端子部材の接合強度が弱まるので、上記コンデンサ装置の構成では、金属端子部材のコンデンサ本体からの位置ズレを抑制する観点からは、必ずしも確実であるとは言えない。このような金属端子付のコンデンサにあっては、種々のリフロー条件への対応が求められる場合もあり、高温のリフロー条件においても、確実に金属端子部材の位置ズレを抑制することが求められる。そこで、本発明は、高温のリフロー条件にも耐えうる金属端子付セラミックコンデンサ及びその製造方法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】
【０００５】
本発明の金属端子付セラミックコンデンサは、両側の端面に設けられた端子電極を有する積層セラミックコンデンサ素子と、両側の端子電極にそれぞれ接合された金属端子部材と、を備えた金属端子付セラミックコンデンサであって、金属端子部材と端子電極との間には、金属端子部材と端子電極とを接合する半田からなる半田接合部と、金属端子部材と端子電極とを接合する樹脂からなる樹脂接合部と、が介在され形成されており、樹脂接合部は、半田接合部の表面の外側の一部のみを覆っていることを特徴とする。
【０００６】
この金属端子付セラミックコンデンサでは、半田接合部によって金属端子部材が端子電極に接合されることで、金属端子部材と端子電極との電気的な接続が図られる。また、金属端子部材は、半田接合部だけでなく、樹脂接合部によっても端子電極に対して接合されている。従って、この金属端子付セラミックコンデンサを、リフロー半田付けによって実装基板上に実装する場合、半田接合部が温度上昇で軟化したとしても、樹脂接合部によって金属端子部材と端子電極との物理的な接続状態が維持される。従って、この金属端子付セラミックコンデンサによれば、高温のリフロー条件下においても、金属端子部材の端子電極に対する位置ズレ発生の可能性を低減することができる。
【０００７】
また、端面に直交する方向から見て端子電極は略矩形をなし、金属端子部材は屈曲された一端をもつ略矩形の長板状をなしており、金属端子部材の他端の短辺が端子電極の１辺に沿うように、金属端子部材が端子電極に接合されており、半田接合部は、端面に直交する方向から見て端子電極の形状に沿って略矩形に形成されており、樹脂接合部は、端面に直交する方向から見て、半田接合部の４辺のうちの他端側の１辺に接していることとしてもよい。樹脂接続部を上記の配置にすることにより、この金属端子付セラミックコンデンサの製造時には、金属端子部材と端子電極との間に樹脂接合部を形成し易くなる。
【０００８】
また、樹脂接合部は、半田接合部の４辺のうちの他端側の１辺に直交する辺に接する他の部分を更に有することとしてもよい。当該他の部分の追加により、矩形の半田接合部の３辺に対応する位置において、金属端子部材と端子電極とが樹脂で接合されるので、金属端子部材の位置ズレの可能性を更に低減することができる。
【０００９】
また、端面に直交する方向から見て端子電極は略矩形をなし、金属端子部材は屈曲された一端をもつ略矩形の長板状をなしており、金属端子部材の他端の短辺が端子電極の１辺に沿うように、金属端子部材が端子電極に接合されており、半田接合部は、端面に直交する方向から見て端子電極の形状に沿って略矩形に形成されており、樹脂接合部は、端面に直交する方向から見て、半田接合部の４辺のうちの他端側の１辺に直交する辺に接していることとしてもよい。樹脂接続部を上記の配置にすることにより、この金属端子付セラミックコンデンサの製造時には、金属端子部材と端子電極との間に樹脂接合部を形成し易くなる。
【００１０】
また、本発明の金属端子付セラミックコンデンサの製造方法は、両側の端面に設けられた端子電極を有する積層セラミックコンデンサ素子と、両側の端子電極にそれぞれ接合された金属端子部材と、を備えた金属端子付セラミックコンデンサの製造方法であって、金属端子部材を端子電極に半田付けで接合する半田付け工程と、第１工程で半田付けされた金属部材と端子電極との間隙に樹脂を導入する樹脂導入工程と、第２工程で導入された樹脂を加熱により硬化させる樹脂硬化工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この製造方法によれば、半田付け工程により金属端子部材と端子電極とが接合される。その後、樹脂導入工程と樹脂硬化工程によって、更に硬化した樹脂によっても、金属端子部材と端子電極とが接合される。このように、金属端子部材は、半田接合部だけでなく、樹脂接合部によっても端子電極に対して接合される。従って、この製造方法で製造される金属端子付セラミックコンデンサを、リフロー半田付けによって実装基板上に実装する場合、半田接合部が温度上昇で軟化したとしても、樹脂接合部によって金属端子部材と端子電極との物理的な接続状態が維持される。従って、この製造方法により製造された金属端子付セラミックコンデンサによれば、高温のリフロー条件下においても、金属端子部材の端子電極に対する位置ズレ発生の可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高温のリフロー条件にも耐えうる金属端子付セラミックコンデンサ及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の金属端子付セラミックコンデンサの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１におけるII-II断面図である。
【図３】図２におけるIII-III断面図である。
【図４】図１の金属端子付セラミックコンデンサを上方から見た平面図である。
【図５】本発明の金属端子付セラミックコンデンサの製造方法において、樹脂導入工程を示す斜視図である。
【図６】本発明の金属端子付セラミックコンデンサの製造方法において、樹脂導入工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の金属端子付セラミックコンデンサの製造方法において、樹脂導入工程を順に示す平面図である。
【図８】本発明の金属端子付セラミックコンデンサにおける樹脂接合部の他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の金属端子付セラミックコンデンサにおける樹脂接合部の更に他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る金属端子付セラミックコンデンサの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図面では各部の形状を誇張して示す場合があり、図面上の寸法比率は各図面間では必ずしも一致しない。
【００１５】
図１、図２及び図３に示す金属端子付セラミックコンデンサ１は、直方体形状をなす積層セラミックコンデンサ素子３と、その両端に接合された金属端子部材５とを備えている。コンデンサ素子３は、直方体のセラミック焼成体１１と、その両端面１３に形成される端子電極１５と、を備えている。セラミック焼成体１１では、誘電体である多層のセラミック誘電体層と金属からなる多層の内部電極とが交互に積層されている。そして、両端面１３において、内部電極と端子電極１５とが接続されることにより、コンデンサが構成されている。
【００１６】
２つの金属端子部材５，５は、それぞれ、長方形の長板形状をなしており、端子電極１５に半田付けで接合され下方に延在している。図３に示されるように、側方から見て（端面１３に直交する方向から見て）端子電極１５は略長方形をなしており、その端子電極１５の上端の辺１５ａに金属端子部材５の上端の辺５ａが沿うように、金属端子部材５が配置されている。また、端子電極１５の側方の２辺１５ｂに沿って、金属端子部材５の側方の２辺５ｂが位置している。金属端子部材５の下端部５ｓは、内側に屈曲されている。この下端部５ｓが実装基板上の基板側電極にリフロー半田付けで接合されることにより、実装基板とコンデンサ素子３との電気的接続が図られ、金属端子付セラミックコンデンサ１が実装基板上でコンデンサとして機能する。
【００１７】
続いて、この金属端子付セラミックコンデンサ１における金属端子部材５と端子電極１５との接合状態について説明する。
【００１８】
図２、図３及び図４に示すように、金属端子部材５は、主に半田付けによって端子電極１５に接合され、端子電極１５との電気的接合が図られている。この半田付けにより、金属端子部材５と端子電極１５との間には、固化した半田からなる半田接合部３１が介在され形成されている。半田接合部３１をなす半田としては、例えばＳｎ−１５Ｓｂなどの鉛フリー半田を用いることができる。図３に示されるように、側方から見て、半田接合部３１は、端子電極１５の形状に沿った略長方形に形成されている。
【００１９】
更に、金属端子部材５は、金属端子部材５と端子電極１５との間に介在する樹脂結合部３５によっても、端子電極１５に物理的に接合されている。樹脂結合部３５は、金属端子部材５と端子電極１５との間隙に導入され固化した樹脂からなる。樹脂結合部３５をなす樹脂としては、金属端子付セラミックコンデンサ１の基板実装時のリフロー温度よりも、高い分解温度を有するものが選択される。樹脂結合部３５をなす樹脂として、エポキシ系の熱硬化性樹脂を用いることができる。エポキシ系の熱硬化性樹脂としては、例えば、一液性エポキシ樹脂を用いることができ、一液性エポキシ樹脂としては、主剤をビスフェノールＦ型エポキシとし、硬化剤としてアミン系硬化剤もしくはジシアンジアミドを用いたものなどを用いることができる。この樹脂結合部３５は、側方から見て、略長方形の半田接合部３１の上辺３１ａのほぼ全体を覆いながら、当該半田接合部３１に接するように形成されている。なお、半田接合部３１は、厚みが極めて薄いながらも、厳密には略直方体形状をなしている。以下、半田接合部３１における、側方から見た上辺３１ａに対応する直方体上面を、「上面３２ａ」とする。樹脂結合部３５は、半田接合部３１の外側表面のうちの一部である上面３２ａのみを覆いながら当該半田接合部３１に接している。
【００２０】
この金属端子付セラミックコンデンサ１の製造方法は、以下の通りである。まず、公知の方法により作製したコンデンサ素子３を準備すると共に、２つの金属端子部材５を準備する。そして、コンデンサ素子３の両端の端子電極１５にぞれぞれ、金属端子部材５を半田付けする（半田付け工程）。これにより、側方から見て略長方形をなす半田接合部３１が、金属端子部材５と端子電極１５との間に形成される。
【００２１】
次に、図５、図６及び図７（ａ）に示すように、半田接合部３１の上方にディスペンサーのニードル５１の先端を配置し、ニードル５１から規定の量の液状の樹脂を吐出させる。なお、この作業は、金属端子部材５を取付け済みのコンデンサ素子３を、専用パレットに複数並べ、手作業で行われる。吐出された樹脂は、図７（ｂ）に示すように、円形スポット状に付着した後、図７（ｃ）に示すように、金属端子部材５と端子電極１５との間隙に流れ込み、半田接合部３１の上面３２ａ全体を覆うように広がる（樹脂導入工程）。この液状の樹脂は、流動性をもつ固化前の熱硬化性樹脂である。
【００２２】
続いて、このコンデンサ素子３及び金属端子部材５を、乾燥機で上記熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱することで、金属端子部材５と端子電極１５との間隙に流れ込んだ樹脂を硬化させる（樹脂硬化工程）。硬化された樹脂により樹脂接合部３５が形成され、金属端子付セラミックコンデンサ１が完成する。
【００２３】
続いて、金属端子付セラミックコンデンサ１において、上記樹脂接合部３５が形成されたことによる作用効果について説明する。
【００２４】
前述の通り、この金属端子付セラミックコンデンサ１は、実装基板上にリフロー半田付けによって実装される。リフロー工程においては、半田接合部３１が高温のリフロー温度に晒され軟化する場合もあり、また溶融してしまう場合もある。ここで、仮に樹脂接合部３５が無いとしても、半田接合部３１の表面張力などにより、金属端子部材５と端子電極１５との位置関係はある程度維持されると考えられる。ところが、このような半田接合部３１が溶融した状態では、振動が加わることにより、金属端子部材５と端子電極１５との位置ズレが発生するおそれがあり、または最悪の場合コンデンサ素子３の脱落が発生するおそれがある。
【００２５】
そこで、金属端子付セラミックコンデンサ１では、半田接合部３１による接合だけでなく、更に樹脂接合部３５によっても金属端子部材５と端子電極１５とを接合することで、リフロー工程における位置ズレ抑制を確実に図ることとしている。このような樹脂接合部３５の存在により、リフロー工程において半田接合部３１が溶融し更に振動が加わったとしても、金属端子部材５と端子電極１５との物理的な接続状態が樹脂接合部３５によって維持されるので、金属端子部材５と端子電極１５との位置ズレの可能性が低減される。なお、前述のとおり、樹脂接合部３５をなす熱硬化性樹脂の分解温度は、リフロー温度よりも高いので、リフロー工程中において樹脂接合部３５は分解されず、樹脂接合部３５による金属端子部材５と端子電極１５との接続状態は喪失されない。
【００２６】
このような作用効果を奏するために、金属端子付セラミックコンデンサ１の半田接合部３１及び樹脂接合部３５の材料の仕様は、例えば以下のように設定される。
すなわち、
樹脂接合部３５の熱硬化性樹脂の硬化温度Ｔ１：１４０〜１５０℃
樹脂接合部３５の熱硬化性樹脂の分解温度Ｔ４：３００℃以上
半田接合部３１の半田の固相温度Ｔ２        ：２４０〜２５０℃
半田接合部３１の半田の液相温度Ｔ３        ：２８０〜３００℃
であり、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜Ｔ４が満足されるように設定される。
【００２７】
このような仕様によれば、Ｔ１とＴ２との間の温度で、半田接合部３１を軟化させずに熱硬化性樹脂を硬化させて樹脂接合部３５を形成することができる。また、例えば、リフロー温度がＴ４未満の温度であれば、樹脂接合部３５をなす樹脂が分解しないので、リフロー温度がＴ３を超えていても、リフロー半田付けによる基板実装を行うことができる。従って、この金属端子付セラミックコンデンサ１によれば、熱硬化性樹脂の分解温度（Ｔ４）までの高温のリフロー温度にも対応することができる。特に、半田接合部３１の半田の液相温度Ｔ３を超えるようなリフロー温度が要求される場合には、金属端子付セラミックコンデンサ１の構成は有効である。
【００２８】
なお、樹脂接合部を設けるにあたっては、半田接合部３１の周囲の外側全体を覆うように、樹脂接合部を形成することも考えられる。ところが、この構成では、リフロー工程で半田接合部３１の温度が上昇したときに、溶融した半田が膨張し樹脂接合部を損傷しながら流れ出てしまうおそれがあり、金属端子部材５と端子電極１５との接続強度低下や、電気的な接続不良が発生するおそれがある。これに対し、金属端子付セラミックコンデンサ１では、半田接合部３１の表面外側の一部のみ（ここでは、上面３２ａのみ）を、樹脂接合部３５で覆う構成としているので、半田が膨張した場合にも上記の問題は発生しない。また、樹脂自体がコンデンサ特性に影響を及ぼす可能性があるので、樹脂による接合面積を大きくすることは好ましくないところ、金属端子付セラミックコンデンサ１では樹脂による接合面積を小さくすることができる。
【００２９】
なお、同様に半田接合部３１の表面外側の一部のみを樹脂接合部で覆う構成としては、例えば、図８及び図９に示すようなものでもよい。図８及び図９は、図３と同様の断面を取った各金属端子付セラミックコンデンサの断面図である。図８に示す樹脂接合部３５ｈ，３５ｈは、側方から見て、半田接合部３１の上辺３１ａに直交する辺３１ｂ，３１ｂに接するように、２箇所でスポット状に形成されている。図９に示す構成は、樹脂接合部３５ｈ，３５ｈに加えて、更に、上辺３１ａに接する樹脂接合部３５ｊをスポット状に形成したものである。また、図９に示す構成から、樹脂接合部３５ｈ，３５ｈを取り除いてもよい。このように、側方から見て、半田接合部３１の上辺３１ａ及び／又は辺３１ｂに接する位置に樹脂接合部を形成する場合、樹脂導入工程におけるニードル５１の設置が容易であるので、金属端子部材５と端子電極１５との間に樹脂接合部を形成し易い。
【００３０】
また、ニードル５１の設置を容易とする効果は得られないが、図９の構成に加えて、更に、下辺３１ｄに接する樹脂接合部を形成してもよい。また、樹脂接合部は、外から見て半田接合部３１を覆う位置関係にあればよく、必ずしも半田接合部３１に対して接する必要はない。
【符号の説明】
【００３１】
１…金属端子付セラミックコンデンサ、３…積層セラミックコンデンサ素子、５…金属端子部材、５ａ…上端の辺（金属端子部材の他端の短辺）、５ｓ…下端部（金属端子部材の一端）、１３…端面、３１…半田接合部、３１ａ…上辺（他端側の１辺）、３１ｂ…辺（他端側の１辺に直交する辺）、３５，３５ｈ，３５ｊ…樹脂接合部、５１…ニードル。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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