(57)【要約】【課題】  電歪効果に起因する基板鳴きの発生を抑制できると共に高周波特性を向上させることのできる基板接続部材付きコンデンサを提供する。【解決手段】  金属端子付きコンデンサ３１は、３端子コンデンサである積層セラミックコンデンサ３２にホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４を備えて構成される。コンデンサ本体３２ａの外周囲には、一対の外部スルー電極３６ａ，３６ｂおよび外部グランド電極３７ａ，３７ｂが設けられている。ホット側金属端子３３は、一方側の部分において外部スルー電極３６ａ，３６ｂに接合され、他方側の部分において回路基板４０に形成されたランド４３ａに実装される。グランド側金属端子３４は、一方側の部分において外部グランド電極３７ａ，３７ｂに接合され、他方側の部分において回路基板４０に形成されたランド４３ｂに実装される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ本体の外周囲に外部電極が設けられたセラミックコンデンサと、一方側の部分が前記外部電極に接合され他方側の部分が回路基板に実装される基板接続部材とを備える基板接続部材付きコンデンサにおいて、
前記セラミックコンデンサは３端子コンデンサであることを特徴とする基板接続部材付きコンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ本体は、前記コンデンサ本体を貫通して設けられて電圧が印加される内部スルー電極と、前記内部スルー電極に対向して配置されて基準電位に接続される内部グランド電極とを備え、
前記外部電極は、前記内部スルー電極の両端部に接続される外部スルー電極と、前記内部グランド電極に接続される外部グランド電極とから構成され、
前記基板接続部材は、一方側の部分が前記外部スルー電極に接合され他方側の部分が前記回路基板に実装される第１の基板接続部材と、一方側の部分が前記外部グランド電極に接合され他方側の部分が前記回路基板に実装される第２の基板接続部材とから構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の基板接続部材付きコンデンサ。
【請求項３】
前記外部スルー電極および前記外部グランド電極は前記コンデンサ本体の外周囲にそれぞれ一対設けられ、
前記第１の基板接続部材は、前記一方側の部分において一対の前記外部スルー電極を共通接続し、
前記第２の基板接続部材は、前記一方側の部分において一対の前記外部グランド電極を共通接続する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板接続部材付きコンデンサ。
【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の外部電極に一方側の部分が接合され、回路基板に他方側の部分が実装される基板接続部材を備える基板接続部材付きコンデンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の基板接続部材付きコンデンサとしては、例えば、特許文献１に開示された図1に示す積層セラミックコンデンサ１がある。この積層セラミックコンデンサ１は、コンデンサ本体１０の両端部に一対の外部電極１５，１６を備えており、これら外部電極１５，１６に接合された電極端子１７，１８を介して回路基板２上に実装されている。第１の電極端子１７は、第１の外部電極１５のｘ方向の一方側の端部に第１の電極側接合部１７ａ、これと間隔をおいた他方側の端部に第２の電極側接合部１７ｂが接合されて、第１の外部電極１５に接合されている。また、第１の電極端子１７は、基板側接合部１７ｄで回路基板に接合されており、第１の電極側接合部１７ａおよび第２の電極側接合部１７ｂと基板側接合部１７ｄとは、接続部１７ｃによって接続されている。第２の電極端子１８も第１の電極端子１７と同様な構造をしている。
【０００３】
図２に示すように、一般的に、積層セラミックコンデンサ２１においては、コンデンサを構成する内部電極２２間に交流電圧が印加されて誘電体２３に電界Ｅが印加されると、誘電現象によって結晶格子が歪むため、誘電体２３は電界Ｅと平行な方向に伸張し、電界Ｅと垂直な方向に収縮する。この電歪効果により、積層セラミックコンデンサ２１が振動し、この振動が、電極端子２４ａ，２４ｂと半田２５によって接合している回路基板２６に伝搬する。この結果、回路基板２６に振動が生じることとなる。回路基板２６の振幅はわずか１ｐｍ〜１ｎｍ程度であるが、回路基板２６の振動周波数が可聴周波数帯域に及ぶと、回路基板２６から可聴音が発生し、「基板鳴き」という現象が生じる。
【０００４】
しかし、図１に示す従来の積層セラミックコンデンサ１では、電極端子１７，１８を介して回路基板２上に実装されるため、電歪効果による積層セラミックコンデンサ１の振動が回路基板２へ直接伝搬するのが抑制される。このため、電歪現象に起因する基板鳴きの発生が効果的に抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２３６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の特許文献１に開示された積層セラミックコンデンサ１は、電極端子１７，１８を備えることで、電歪効果に起因する基板鳴きの発生は抑制されるが、基板接続部材を構成する電極端子１７，１８自体にインダクタンス成分が存在するため、高周波特性が悪くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
コンデンサ本体の外周囲に外部電極が設けられたセラミックコンデンサと、一方側の部分が外部電極に接合され他方側の部分が回路基板に実装される基板接続部材とを備える基板接続部材付きコンデンサにおいて、
セラミックコンデンサが３端子コンデンサであることを特徴とする。
【０００８】
本構成によれば、セラミックコンデンサが３端子コンデンサで構成されることで、セラミックコンデンサが有するインダクタンス成分は低減する。このため、基板接続部材付きコンデンサは、セラミックコンデンサが有するインダクタンス成分が低減する分、従来のものに比較して全体のインダクタンス成分が低減する。従って、本構成による基板接続部材付きコンデンサは、基板接続部材によって電歪効果に起因する基板鳴きの発生が抑制されると共に、その高周波特性が向上する。
【０００９】
また、本発明は、
コンデンサ本体が、コンデンサ本体を貫通して設けられて電圧が印加される内部スルー電極と、内部スルー電極に対向して配置されて基準電位に接続される内部グランド電極とを備え、
外部電極が、内部スルー電極の両端部に接続される外部スルー電極と、内部グランド電極に接続される外部グランド電極とから構成され、
基板接続部材が、一方側の部分が外部スルー電極に接合され他方側の部分が回路基板に実装される第１の基板接続部材と、一方側の部分が外部グランド電極に接合され他方側の部分が回路基板に実装される第２の基板接続部材とから構成される
ことを特徴とする。
【００１０】
本構成によれば、セラミックコンデンサは、コンデンサ本体の外周囲に設けられた、内部スルー電極の両端部に接続される外部スルー電極と、内部グランド電極に接続される外部グランド電極とを備えて、構成される。この３端子構造により、セラミックコンデンサは、電圧が印加されるホット側の内部スルー電極で生じる残留インダクタンス（ＥＳＬ）が低減して、そのインダクタンス成分が低減する。また、電歪効果によってセラミックコンデンサの外部スルー電極に生じる振動は、外部スルー電極に接合される第１の基板接続部材により、外部グランド電極に生じる振動は、外部グランド電極に接合される第２の基板接続部材により、回路基板へ直接伝搬するのが抑制される。
【００１１】
また、本発明は、
外部スルー電極および外部グランド電極がコンデンサ本体の外周囲にそれぞれ一対設けられ、
第１の基板接続部材が、一方側の部分において一対の外部スルー電極を共通接続し、
第２の基板接続部材が、一方側の部分において一対の外部グランド電極を共通接続する
ことを特徴とする。
【００１２】
本構成によれば、第１の基板接続部材および第２の基板接続部材は、それぞれの一方側の部分において、一対の外部スルー電極および一対の外部グランド電極を共通接続し、それぞれの他方側の部分において、回路基板に実装される。従って、３端子コンデンサは、２端子構造の部品となり、回路基板に２箇所において接続されるので、２端子コンデンサ用にパターニングされたランドを用いて回路基板に実装することができる。このため、回路基板のパターニングを３端子コンデンサ用に設計変更することなく、高周波特性が向上した基板接続部材付きコンデンサを回路基板に実装することができ、高周波特性が向上した基板接続部材付きコンデンサを使用するうえで、回路基板の設計変更によるコストを削減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、上記のように、電歪効果に起因する基板鳴きの発生を抑制できると共に高周波特性を向上させることのできる基板接続部材付きコンデンサが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の積層セラミックコンデンサの斜視図である。
【図２】一般的な積層セラミックコンデンサが回路基板に実装されて生じる基板鳴きを説明するための断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の一実施の形態による金属端子付きコンデンサの正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその右側面図である。
【図４】（ａ）は、図３に示す金属端子付きコンデンサを構成する積層セラミックコンデンサのコンデンサ本体を分解した斜視図、（ｂ）は、積層セラミックコンデンサの外観斜視図である。
【図５】本発明の一実施の形態による金属端子付きコンデンサの高周波特性を従来の金属端子付きコンデンサおよび通常の積層セラミックコンデンサの各高周波特性と比較したシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】（ａ）は本発明の一実施の形態による金属端子付きコンデンサの第１の変形例による金属端子付きコンデンサの正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその右側面図である。
【図７】（ａ）は本発明の一実施の形態による金属端子付きコンデンサの第２の変形例による金属端子付きコンデンサの正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその右側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態による基板接続部材付きコンデンサを、基板接続部材を金属端子とした場合について説明する。
【００１６】
図３（ａ）は、一実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１の正面図、同図（ｂ）はその平面図、同図（ｃ）はその右側面図である。
【００１７】
金属端子付きコンデンサ３１は、積層セラミックコンデンサ３２にホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４を備えて構成される。
【００１８】
積層セラミックコンデンサ３２は、表面実装型の積層チップ３端子コンデンサであり、図４（ａ）にそのコンデンサ本体３２ａの分解斜視図、同図（ｂ）にその外観斜視図が示される。積層セラミックコンデンサ３２のコンデンサ本体３２ａは、セラミック層３５が積層されて略直方体の形状をしている。コンデンサ本体３２ａの長手方向（ｘ方向）両端部の外周囲には、一対の外部スルー電極３６ａ，３６ｂが設けられており、コンデンサ本体３２ａの短手方向（ｙ方向）両側部の外周囲には、一対の外部グランド電極３７ａ，３７ｂが設けられている。
【００１９】
セラミック層３５は、例えば、ＢａＴｉＯ３や、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３などの誘電体セラミックからなる。コンデンサ本体３２ａの内部には、コンデンサを構成する内部スルー電極３８と内部グランド電極３９とがセラミック層３５を挟んで交互に設けられている。内部スルー電極３８は、コンデンサ本体３２ａを貫通して設けられ、両端部が外部スルー電極３６ａ，３６ｂに接続されて、電圧が印加される。内部グランド電極３９は、セラミック層３５を挟んで内部スルー電極３８に対向して配置され、両端部が外部グランド電極３７ａ，３７ｂに接続されて、基準電位である接地電位に接続される。
【００２０】
ホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４は、それぞれ第１の基板接続部材および第２の基板接続部材を構成しており、外部スルー電極３６ａ，３６ｂ，外部グランド電極３７ａ，３７ｂや、内部スルー電極３８，内部グランド電極３９と同様、例えば、Ｃｕや、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕなどの金属、またはこれらの金属を含むＡｇ−Ｐｄ合金やＦｅ系合金などからなる。
【００２１】
図３に示すように、ホット側金属端子３３は、帯状の金属板が３箇所で内側に折り曲げられて形成されており、コの字状に折り曲げられた一方側の部分において、高温半田４１ａ，４１ｂによって外部スルー電極３６ａ，３６ｂの各端面に接合される。また、ホット側金属端子３３は、折り返された他方側の部分において、回路基板４０に形成されたランド４３ａに図示しない半田で接合されて、回路基板４０に実装される。なお、図３において図４と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００２２】
また、グランド側金属端子３４は、Ｔの字状に打ち抜かれた金属板のＴの字の頭部がコの字状に折り曲げられて形成されており、コの字状に折り曲げられた一方側の部分において、高温半田４２ａ，４２ｂによって外部グランド電極３７ａ，３７ｂの各側面に接合される。また、グランド側金属端子３４は、Ｔの字の足部に相当する他方側の部分において、回路基板４０に形成されたランド４３ｂに図示しない半田で接合されて、回路基板４０に実装される。
【００２３】
本実施形態では、第１の基板接続部材を構成するホット側金属端子３３は、その一方側の部分において、一対の外部スルー電極３６ａ，３６ｂを共通接続し、第２の基板接続部材を構成するグランド側金属端子３４は、その一方側の部分において、一対の外部グランド電極３７ａ，３７ｂを共通接続する。
【００２４】
また、本実施形態では、ホット側金属端子３３と外部スルー電極３６ａ，３６ｂとの接合、およびグランド側金属端子３４と外部グランド電極３７ａ，３７ｂとの接合は、Ｓｎ−Ｓｂ系高温半田などの高温半田４１ａ，４１ｂおよび４２ａ，４２ｂを用いているが、その接合方法はこれに限定されるものではない。例えば、導電性微粒子を含む導電性接着剤や、ビス、リベットなどの適宜の接合部材を用いて接合することができる。また、外部スルー電極３６ａ，３６ｂおよび外部グランド電極３７ａ，３７ｂと回路基板４０との接合に用いられる半田には、Ｓｎ−Ｓｂ系高温半田などの高温半田、Ｓｂ−Ｐｂ共晶半田、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系Ｐｂフリー半田、Ｓｎ−Ｃｕ系Ｐｂフリー半田などが用いられるが、半田に限定されることはなく、例えば、導電性微粒子を含む導電性接着剤、ボルト、リベットなどの適宜の接合部材を用いても、接合することができる。
【００２５】
回路基板４０には電気回路が形成されており、金属端子付きコンデンサ３１は、上記のようにホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４がランド４３ａ，４３ｂに実装されることで、積層セラミックコンデンサ３２の外部スルー電極３６ａ，３６ｂおよび外部グランド電極３７ａ，３７ｂが回路基板４０に形成される電気回路に電気的に接続される。
【００２６】
金属端子付きコンデンサ３１は、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの入力部分や出力部分に使われたりする。ＤＣ−ＤＣコンバータでは、その動作原理によりリップル電圧が生じる。このため、金属端子付きコンデンサ３１には、交流成分のリップル電圧が重畳した直流電圧が印加される。従って、金属端子付きコンデンサ３１を用いたＤＣ−ＤＣコンバータにおいては、積層セラミックコンデンサ３２に電歪効果による振動が生じることとなる。
【００２７】
しかし、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１によれば、積層セラミックコンデンサ３２がホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４を介して回路基板４０に実装されるので、電歪現象によって積層セラミックコンデンサ３２のコンデンサ本体３２ａに生じる振動は、ホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４に緩衝されて、弱められて回路基板４０に伝搬する。つまり、電歪効果によって積層セラミックコンデンサ３２の外部スルー電極３６ａ，３６ｂに生じる振動は、外部スルー電極３６ａ，３６ｂに接合されるホット側金属端子３３により、外部グランド電極３７ａ，３７ｂに生じる振動は、外部グランド電極３７ａ，３７ｂに接合されるグランド側金属端子３４により、回路基板４０へ直接伝搬するのが抑制される。このため、コンデンサ本体３２ａに生じる振動が回路基板４０に伝搬するのが効果的に抑制される。従って、電歪現象に起因する基板鳴きの発生は、特許文献１に開示された従来の積層セラミックコンデンサ１０と同様に抑制される。
【００２８】
さらに、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１では、積層セラミックコンデンサ３２が、コンデンサ本体３２ａの外周囲に設けられた、内部スルー電極３８の両端部に接続される外部スルー電極３６ａ，３６ｂと、内部グランド電極３９に接続される外部グランド電極３７ａ，３７ｂとを備えて、構成されている。この３端子構造により、積層セラミックコンデンサ３２は、電圧が印加されるホット側の内部スルー電極３８で生じるＥＳＬが低減して、そのインダクタンス成分が低減する。このため、金属端子付きコンデンサ３１は、積層セラミックコンデンサ３２が有するインダクタンス成分が低減する分、特許文献１に開示された従来の積層セラミックコンデンサ１０に比較して部品全体のインダクタンス成分が低減する。従って、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１は、ホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４によって電歪効果に起因する基板鳴きの発生が抑制されると共に、その高周波特性が向上する。
【００２９】
図５は、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１の高周波特性を、特許文献１に開示された従来の金属端子付き２端子積層セラミックコンデンサ１、および金属端子を備えない積層セラミックコンデンサ１の各高周波特性と比較したシミュレーション結果を示すグラフである。このシミュレーションでは、各積層セラミックコンデンサ３２，１として、１６０８サイズ（１．６×０．８ｍｍ）で１[μＦ]のものを想定した。
【００３０】
同グラフの横軸は周波数[Ｈｚ]、縦軸はインピーダンス[Ｚ]を表す。また、実線で示す特性線Ａは本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１（金属端子付き３端子コンデンサ）の高周波特性、一点鎖線で示す特性線Ｂは特許文献１に開示された従来の金属端子付き２端子積層セラミックコンデンサ１（金属端子付き２端子コンデンサ）の高周波特性、点線で示す特性線Ｃは金属端子を備えない通常の積層セラミックコンデンサ１（２端子コンデンサ）の高周波特性を表す。
【００３１】
同グラフに示されるように、特性線Ａで示される金属端子付き３端子コンデンサの特性および特性線Ｂで示される金属端子付き２端子コンデンサの特性は、特性線Ｃで示される金属端子を備えない２端子コンデンサの特性に比べて、高周波域において共にインピーダンスが高くなる特性を示す。これは金属端子が有するインダクタンス分が影響しているものと考えられるが、特性線Ａおよび特性線Ｂを比較すると、本実施の形態による金属端子付き３端子コンデンサの特性線Ａの特性の方が、特許文献１に開示された従来の金属端子付き２端子コンデンサの特性線Ｂの特性よりも、高周波域においてインピーダンスが低くなっており、高周波特性が向上することが確認される。このため、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１が奏する上記の効果は、本シミュレーションによって検証される。
【００３２】
また、本実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１によれば、ホット側金属端子３３およびグランド側金属端子３４は、それぞれの一方側の部分において、一対の外部スルー電極３６ａ，３６ｂおよび一対の外部グランド電極３７ａ，３７ｂを共通接続し、それぞれの他方側の部分において、回路基板４０に実装される。従って、３端子コンデンサを構成する積層セラミックコンデンサ３２は、２端子構造の部品となり、回路基板４０に２箇所において接続されるので、２端子コンデンサ用にパターニングされたランド４３ａ，４３ｂを用いて回路基板４０に実装することができる。このため、回路基板４０のパターニングを３端子コンデンサ用に設計変更することなく、高周波特性が向上した金属端子付きコンデンサ３１を回路基板４０に実装することができ、高周波特性が向上した金属端子付きコンデンサ３１を使用するうえで、回路基板４０の設計変更によるコストを削減することができる。
【００３３】
なお、上記の実施形態の説明においては、基板接続部材を、金属板を加工した金属端子３３，３４で構成した場合について、説明した。しかし、基板接続部材は、金属板に限られることなく、導電性材料で形成されていればよい。
【００３４】
また、金属端子３３，３４の形状も、上記の実施形態で説明した形状に限られることはなく、例えば、図６および図７に示す形状にしてもよい。なお、図６および図７において図３と同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００３５】
図６（ａ）は、一実施の形態の第１の変形例による金属端子付きコンデンサ３１Ａの正面図、同図（ｂ）はその平面図、同図（ｃ）はその右側面図である。この金属端子付きコンデンサ３１Ａは、第１の基板接続部材としてホット側金属端子３３Ａ、第２の基板接続部材としてグランド側金属端子３４Ａを備える。ホット側金属端子３３Ａは、帯状の金属板が２箇所において内側に折り曲げられて形成されており、その一方側の部分の端部において、高温半田４１ｂによって外部スルー電極３６ｂの上面と接合されている。また、グランド側金属端子３４Ａは、Ｔの字の頭部の両張り出しが短く形成され、グランド側金属端子３４のようにコの字状に折り曲げられておらず、その一方側の部分において、高温半田４２ａ，４２ｂによって外部グランド電極３７ａ，３７ｂの各下面と接合されている。
【００３６】
図７（ａ）は、一実施の形態の第２の変形例による金属端子付きコンデンサ３１Ｂの正面図、同図（ｂ）はその平面図、同図（ｃ）はその右側面図である。この金属端子付きコンデンサ３１Ｂは、第１の基板接続部材としてホット側金属端子３３Ｂを備える。ホット側金属端子３３Ｂは、帯状の金属板が２箇所において内側に折り曲げられて背が低く形成されており、その一方側の部分が、グランド側金属端子３４のコの字状に折り曲げられた空間に通されている。そして、その一方側の部分において、高温半田４１ａ，４１ｂによって外部スルー電極３６ａ，３６ｂの各下面と接合されている。
【００３７】
このような構成をした各金属端子付きコンデンサ３１Ａ，３１Ｂにおいても、上述した一実施の形態による金属端子付きコンデンサ３１と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３８】
３１，３１Ａ，３１Ｂ…金属端子付きコンデンサ
３２…積層セラミックコンデンサ
３２ａ…コンデンサ本体
３３，３３Ａ，３３Ｂ…ホット側金属端子（第１の基板接続部材）
３４，３４Ａ…グランド側金属端子（第２の基板接続部材）
３５…セラミック層
３６ａ，３６ｂ…外部スルー電極
３７ａ，３７ｂ…外部グランド電極
３８…内部スルー電極
３９…外部グランド電極
４０…回路基板
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ…高温半田
４３ａ，４３ｂ…ランド
【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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