(57)【要約】【課題】音鳴きを十分に低減することができるコンデンサを提供する。【解決手段】誘電体層１３を介して内部電極１１，１２を交互に積層してなる直方体形状のコンデンサ本体部１０と、内部電極１１，１２の各々と電気的に接続された一対の外部電極２１，２２とを備える。各外部電極２１，２２は、コンデンサ本体部１０の互いに対向する一対の最大幅端面に、コンデンサ本体部１０の互いに対向する一対の最小幅端面が自由端となるように設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層を介して複数の内部電極を積層してなる直方体形状のコンデンサ本体部と、
前記内部電極に電気的に接続された一対の外部電極と
を備え、
各外部電極は、前記コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最大幅端面に、前記コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最小幅端面が自由端となるように設けられている
ことを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
前記各外部電極は、前記最小幅端面よりも狭い幅の基板接続部を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ。
【請求項３】
前記基板接続部は、前記外部電極の設けられた端面の幅方向の中央に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載のコンデンサ。
【請求項４】
前記外部電極は、前記基板接続部からの距離に拘わらず幅の等しい形状を有する
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のコンデンサ。
【請求項５】
前記外部電極は、前記基板接続部から遠ざかるにつれて幅が広がる形状を有する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のコンデンサ。
【請求項６】
前記外部電極は、ペースト状の導電性材料を用いて形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項７】
前記誘電体層は、強誘電体材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載のコンデンサ。
【請求項８】
基板上に少なくともコンデンサを実装してなる基板アセンブリであって、
前記コンデンサは、
誘電体層を介して複数の内部電極を積層してなる直方体形状のコンデンサ本体部と、
前記内部電極に電気的に接続され、かつ、前記基板に固定されると共に電気的に接続された一対の外部電極と
を備え、
各外部電極は、前記コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最大幅端面に、前記コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最小幅端面が自由端となるように設けられている
ことを特徴とする基板アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体層を介して複数の内部電極を積層して構成されたコンデンサおよびこのコンデンサを基板に実装してなる基板アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電気回路の小型化および省エネルギー化に伴い、積層セラミックコンデンサやフィルムコンデンサのような、誘電体層を介して複数の内部電極を積層して構成されたコンデンサが多くの電気回路に使用されている。このような小型で大容量のコンデンサでは、誘電体層の材料として高誘電率系の材料が一般に用いられている。そのため、交流電圧の重畳された直流電圧を印加すると、圧電効果による振動が発生する。この振動はコンデンサに接続された基板に伝わり、いわゆる音鳴きを発生させる。そのため、この音鳴きを低減するために従来より種々の方策が提案されている。例えば、特許文献１では内部電極の積層方向を基板面に対して垂直となるように構成することにより振動が基板に伝わるのを低減する方策が提案されている。また、特許文献２、３、４ではコンデンサの一対の外部電極を一対の付加電極で保持することにより振動を付加電極で吸収する方策が提案されている。また、特許文献５、６、７ではコンデンサを複数配置することにより振動をキャンセルする方策が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５５７５２号公報
【特許文献２】特開２００４−２８８８４７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６６１１０号公報
【特許文献４】特開２０００−２３５９３１号公報
【特許文献５】特開２００２−２３２１１０号公報
【特許文献６】特開２００３−３２４０３０号公報
【特許文献７】特開２０００−２３２０３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１のように内部電極の積層方向を基板面に対して垂直にしても、圧電効果による振動は内部電極の積層方向だけでなく積層方向に垂直な方向にも生じるので、この振動が基板に直接伝わり音鳴きが発生してしまう。また、特許文献２、３、４では、基板と固定される一対の付加電極が、コンデンサにおける振動の振れ幅の最も大きな部位、すなわち、コンデンサの長手方向に設けられた一対の電極に接続されている。そのため、付加電極によって振動を完全に吸収することができず、付加電極を介して基板に振動が伝わり、音鳴きが発生してしまう。また、個々のコンデンサはばらつきを有するだけでなく経年変化することから、特許文献５、６、７のように複数のコンデンサの配置を工夫しても、振動を十分にキャンセルすることはできず、音鳴きが発生してしまう。このように、従来の方策では、音鳴きを十分に低減することができないという問題があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、音鳴きを十分に低減することができるコンデンサおよび基板アセンブリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のコンデンサは、誘電体層を介して複数の内部電極を積層してなる直方体形状のコンデンサ本体部と、内部電極に電気的に接続された一対の外部電極とを備えたものである。各外部電極は、コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最大幅端面に、コンデンサ本体部の互いに対向する一対の最小幅端面が自由端となるように設けられている。ここで、最大幅端面とは、コンデンサ本体部の６つの端面のうち、最も幅の広い辺を有する端面のことであり、最小幅端面とは、コンデンサ本体部の６つの端面のうち、最も幅の狭い辺を有する端面のことである。また、「自由端」とは、少なくとも外部電極が全く接しておらず、圧電効果による曲げモーメントの作用に応じて自由に振動することの可能な状態、いわば片持ち梁の一端のような状態を指す。本発明の基板アセンブリは、このコンデンサの各外部電極を基板に固定すると共に電気的に接続して構成される。
【０００７】
ここで、各外部電極は、最小幅端面よりも狭い幅の基板接続部を有することが好ましい。この場合は、基板接続部を、外部電極の設けられた端面の幅方向の中央に配置することが好ましい。また、外部電極を、基板接続部からの距離に拘わらず幅の等しい形状にすることが可能である。また、外部電極を、基板接続部から遠ざかるにつれて幅が広がる形状にしてもよい。ただし、この場合は、最小幅端面が自由端となるように、外部電極のうち最も広い幅を最大幅端面の幅よりも狭くすることが必要となる。
【０００８】
外部電極は、例えば、ペースト状の導電性材料を用いて形成可能である。また、コンデンサ本体部の誘電体層は、例えば、強誘電体材料からなる。
【０００９】
本発明のコンデンサおよび基板アセンブリでは、各外部電極は、一対の最小幅端面が自由端となるように、一対の最大幅端面に設けられている。そのため、基板上に実装されたコンデンサに交流電圧の重畳された直流電圧を印加した際に、コンデンサ本体部が圧電効果による体積変化を起こし、これによって最大幅端面に平行な断面での曲げモーメントが生じたとしても、コンデンサにおける振動の振れ幅（曲げモーメントの変化量）の最も大きな部位、すなわち、コンデンサの長手方向に沿って互いに対向する一対の最小幅端面に各外部電極は接していないので、外部電極を介して基板に伝達され得る、最大幅端面に平行な断面での曲げモーメントの大きさおよび変化量は極めて小さい。その結果、この曲げモーメントによって基板に生じる振動も極めて小さい。
【００１０】
また、各外部電極は、コンデンサ本体部の一対の最大幅端面に設けられているので、それ以外の端面に設けられた場合と比べて、外部電極間の距離が小さくなる。そのため、各外部電極を介して基板に伝達され得る、最大幅端面に垂直な断面での曲げモーメントの大きさおよび変化量は極めて小さい。その結果、この曲げモーメントによって基板に生じる振動も極めて小さい。
【００１１】
ここで、各外部電極に、最小幅端面よりも狭い幅の基板接続部を設けた場合は、外部電極を介して基板に伝達され得る、最大幅端面に平行な断面での曲げモーメントの長さ成分が極めて小さくなるので、基板に生じる振動もより一層小さくなる。このとき、基板接続部を、外部電極の設けられた最大幅端面の幅方向の中央に配置した場合は、それ以外の部位に配置した場合と比べて、コンデンサのバランスがよくなるので、コンデンサが実装時に傾いたり基板接続部以外の部位が基板に接する可能性が低くなる。これにより、実装後に最小幅端面が自由端でなくなる虞がほとんどなくなる。
【００１２】
また、外部電極を、基板接続部からの距離に拘わらず幅の等しい形状にした場合は、最大幅端面全体に形成した場合と比べて、最小幅端面における振動の影響をほとんど受けなくなる。また、外部電極を、基板接続部から遠ざかるにつれて幅が広がる形状にした場合は、基板接続部からの距離に拘わらず幅の等しい形状にした場合と比べて、ＥＳＲ( 等価直列抵抗成分) が大幅に小さくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンデンサおよび基板アセンブリによれば、各外部電極を、一対の最小幅端面が自由端となるように、一対の最大幅端面に設けるようにしたので、圧電効果によってコンデンサ本体部に曲げモーメントが生じたとしても、各外部電極を介して基板に伝達され得る曲げモーメントの大きさや変化量は極めて小さく、そのため、基板に生じる振動も極めて小さい。これにより、音鳴きを十分に低減することができる。
【００１４】
また、各外部電極に、最小幅端面よりも狭い幅の基板接続部を設けた場合は、音鳴きをより一層低減することができる。このとき、基板接続部を外部電極の設けられた端面の幅方向の中央に配置した場合は、実装後に最小幅端面が自由端でなくなる虞がほとんどなくなるので、音鳴きを確実に低減することができる。また、外部電極を基板接続部からの距離に拘わらず幅の等しい形状にした場合は、外部電極は自由端面での振動の影響をほとんど受けなくなり、これにより、外部電極のストレスが低減する。また、外部電極を基板接続部から遠ざかるにつれて幅が広がる形状にした場合は、音鳴きだけでなく、ＥＳＲも十分に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明の一実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態の基板アセンブリを、コンデンサ１と、基板Ｓとに分離して表すものである。このコンデンサ１は、コンデンサ本体部１０と、コンデンサ本体部１０の端面に設けられた一対の外部電極２１，２２とを備える。基板Ｓは、その表面にパッド部５１，５２を備える。図２はコンデンサ１のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を表すものである。
【００１７】
コンデンサ本体部１０は多面体形状、例えば図１に示したような幅Ｌ１、高さＬ２、奥行きＬ３の直方体形状を有する。ここで、幅Ｌ１、高さＬ２、奥行きＬ３のそれぞれのサイズはこの順に小さくなっている。つまり、幅Ｌ１がコンデンサ本体部１０における最大幅となっており、幅Ｌ３がコンデンサ本体部１０における最小幅となっている。なお、以下、幅Ｌ１および高さＬ２の辺を持つ端面を最大幅端面と称し、幅Ｌ２および高さＬ３の辺を持つ端面を最小幅端面と称する。このコンデンサ本体部１０は、誘電体層１３を介して内部電極１１，１２を交互に積層して構成される。
【００１８】
誘電体層１３は、強誘電体材料からなる。この強誘電体材料には、例えば、酸化チタン、アルミナおよびチタン酸バリウムなどのセラミック材料、またはスチロール樹脂、ポリエステル、ポリプロピレンおよびポリフェニレンサルファイドなどのプラスチック材料などが含まれる。
【００１９】
内部電極１１および内部電極１２は、例えば、ニッケルまたは銀パラジウムにより構成される。これら、内部電極１１および内部電極１２は、図３に示したように、全体としてほぼ長方形状となっている。内部電極１１には、その長方形状のうち長手方向の一辺に、外部電極２１に電気的に接続される突起部１１Ａが設けられており、一方、内部電極１２には、その長方形状のうち長手方向の一辺に、外部電極２２に電気的に接続される突起部１２Ａが設けられている。これら突起部１１Ａ，１２Ａの幅は外部電極２１および外部電極２２の幅に応じて調整されている。
【００２０】
なお、図２では内部電極１１が最上部に、内部電極１２が最下部にそれぞれ配置されるように積層されているが、内部電極１１が最下部に、内部電極１２が最上部にそれぞれ配置されるように積層されていてもよい。また、図２では内部電極１１および内部電極１２はそれぞれ４つ設けられているが、内部電極１１および内部電極１２のそれぞれの数は、特にこれに限定されるものではなく、これよりも多いまたは少ない数であってもよい。また、図２では内部電極１１および内部電極１２は基板Ｓ表面に垂直な方向に交互に積層して構成されているが、基板Ｓ表面に平行な方向に交互に積層して構成されていてもよい。
【００２１】
外部電極２１および外部電極２２は、ペースト状の導電性材料をコンデンサ本体部１０の端面に付着させることにより形成されている。ここで、ペースト状の導電性材料には、例えば、銅または銀などが含まれる。外部電極２１は各内部電極１１に設けられた突起部１１Ａを介して内部電極１１の各々と電気的に接続されており、外部電極２２は各内部電極１２に設けられた突起部１２Ａを介して内部電極１２の各々と電気的に接続されている。
【００２２】
外部電極２１は、コンデンサ本体部１０のうち最大幅端面のうち、最も長い２つ辺（すなわち、奥行きＬ３に対応する辺）のそれぞれの中央部分に挟まれた帯状の領域を含む長方形状の領域に形成されている。外部電極２２は、外部電極２１の形成されている端面と対向する端面のうち、外部電極２１と正体する長方形状の領域に形成されている。すなわち、外部電極２１，２２は、基板接続部２１Ａ，２２Ａからの距離に拘わらず幅の等しい帯状の形状を有しており、最大幅端面の幅方向の中央に位置すると共に、奥行きＬ３を隔てて互いに正体配置されている。
【００２３】
これら外部電極２１，２２は、最も長い２つ辺のうち基板Ｓ側の辺の中央に配置された基板接続部２１Ａ，２２Ａを有する。これら基板接続部２１Ａ，２２Ａは、最小幅端面の幅（奥行きＬ３）よりも狭い幅Ｌ４となっている。基板接続部２１Ａは基板Ｓの表面に設けられたパッド部５１に、基板接続部２１Ａは基板Ｓの表面に設けられたパッド部５２に、接合剤Ｃ（図４（Ａ），（Ｂ）参照）によってそれぞれ固定されると共に、接合剤Ｃを介してそれぞれ電気的に接続されている。なお、基板接続部２１Ａ，２２Ａは、コンデンサ１をパッド部５１，５２に安定した状態で固定するために、図１に示すように基板Ｓと対向する端面の一部にまで拡張して形成されている。
【００２４】
これより、コンデンサ本体部１０は、間隔Ｌ３で互いに正体配置された基板接続部２１Ａ，２２Ａの合計２点だけで基板Ｓに固定されていることになる。
【００２５】
なお、外部電極２１および外部電極２２は、図１に示したように正体配置される他に、部分的に対向するように配置されていてもよい。また、外部電極２１および外部電極２２は極性を有していてもよいし、極性を有していなくてもよい。極性を有する場合は、外部電極２１および外部電極２２のいずれが正極であってもよい。
【００２６】
基板Ｓは、支持基体５０の表面にパッド部５１，５２が形成されて構成されたものである。支持基体５０は、例えば、ガラスエポキシからなり、平板形状となっている。パッド部５１，５２は、例えば、銅箔からなり、長方形状となっている。これらパッド部５１，５２は、最小幅端面の幅（奥行きＬ３）よりも狭い幅で対向配置されている。
【００２７】
このような構成を有する基板アセンブリでは、外部電極２１，２２に交流電圧の重畳された直流電圧が印加されると、コンデンサ本体部１０は、外部電極２１，２２を介して内部電極１１，１２に電荷が蓄積される過渡状態と、内部電極１１，１２に蓄積された電荷が外部電極２１，２２を介して放出される過渡状態とを交流電圧の変化に応じて交互に繰り返す。このとき、内部電極１１，１２から誘電体層１３に対して電界が印加されるので、誘電体層１３は圧電効果による体積変化を生じ、これにより、誘電体層１３に曲げモーメントが発生する。さらに、誘電体層１３に印加される電界の大きさは交流電圧の変化に応じて変化し、これに伴い誘電体層１３に生じる曲げモーメントの大きさも変化するので、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、コンデンサ本体部１０の体積が曲げモーメントの変化に応じて状態Ｘ１から状態Ｘ２に変化したり、状態Ｘ２から状態Ｘ１に変化する。このように、コンデンサ本体部１０には曲げモーメントの変化に応じた振動が発生する。
【００２８】
しかし、本実施の形態では、コンデンサ本体部１０は、上記したように、互いに正体配置された基板接続部２１Ａ，２２Ａの合計２点だけで基板Ｓに固定されている。そのため、コンデンサ本体部１０から基板接続部２１Ａ，２２Ａに伝達され得る、基板接続部２１Ａ，２２Ａの対向方向に垂直な断面（最大幅端面に平行な断面）での曲げモーメントの長さ成分は、基板接続部２１Ａ，２２Ａの幅Ｌ４となる。ここで、幅Ｌ４は最小幅端面の幅（奥行きＬ３）よりも狭くなっているので、上記の成分は、コンデンサを端面の幅全体に渡って基板に固定していた従来の場合と比べて、大幅に小さくなっている。また、基板Ｓの表面と垂直となる端面のうち外部電極２１，２２の設けられていない一対の最小幅端面がコンデンサ本体部１０における自由端、すなわち、少なくとも外部電極２１，２２が全く接しておらず、さらに本実施の形態では基板Ｓなどの他の構造物にも全く接しておらず、圧電効果による曲げモーメントの作用に応じて自由に振動することの可能な状態、いわば片持ち梁の一端のような状態になっている。そのため、最小幅端面およびその近傍に生じる曲げモーメントは基板接続部２１Ａ，２２Ａに作用しないので、コンデンサ本体部１０から基板接続部２１Ａ，２２Ａに伝達され得る、基板接続部２１Ａ，２２Ａの対向方向に垂直な断面（最大幅端面に平行な断面）での曲げモーメントの力の成分は、コンデンサを端面の幅全体に渡って基板に固定していた従来の場合と比べて、大幅に小さくなっている。
【００２９】
さらに、基板接続部２１Ａ，２２Ａは、その間隔ができるだけ狭くなるように、最小幅端面の幅（奥行きＬ３）で互いに対向配置されている。これより、コンデンサ本体部１０から基板接続部２１Ａ，２２Ａに伝達され得る、基板接続部２１Ａ，２２Ａの対向方向に平行な断面（最大幅端面に垂直な断面）での曲げモーメントの長さ成分および力の成分はそれぞれ極めて小さい。
【００３０】
これより、基板Ｓに実装されたコンデンサ１に交流電圧の重畳された直流電圧を印加した際に、コンデンサ本体部１０が図４（Ａ），（Ｂ）に示したような圧電効果による体積変化を起こし、これによって曲げモーメントが生じたとしても、基板接続部２１Ａ，２２Ａを介して基板Ｓに伝達され得る曲げモーメントの大きさや変化量は極めて小さく、そのため、基板Ｓに生じる振動も極めて小さい。これにより、音鳴きを十分に低減することができる。
【００３１】
また、外部電極２１，２２を、基板接続部２１Ａ，２２Ａからの距離に拘わらず幅の等しい帯状の形状にしたことにより、外部電極２１，２２は最小幅端面での振動の影響をほとんど受けなくなるので、曲げモーメントによる接合剤Ｃへのストレスが低減する。その結果、接合剤Ｃがストレスによって劣化する虞がなくなる。
【００３２】
また、基板接続部２１Ａ，２２Ａは、外部電極２１，２２の設けられた端面の幅方向の中央に配置されているので、それ以外の部位に位置した場合と比べて、コンデンサ１のバランスがよい。そのため、コンデンサ１が実装時に傾いたり基板接続部２１Ａ，２２Ａ以外の部位が基板Ｓに接する可能性が低くなるので、音鳴きを確実に低減することができる。
【００３３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３４】
例えば、上記実施の形態では、一対の外部電極２１，２２を、対向距離が最も短くなるような端面（最大幅端面）に配置していたが、許容できる曲げモーメントの大きさに応じて、コンデンサ本体部１０の他の端面に配置することも可能である。また、上記実施の形態では、一対の基板接続部２１Ａ，２２Ａを、端面の幅方向の中央に配置していたが、コンデンサ１が実装時に傾いたり最小幅端面が基板Ｓに接しない範囲で、端面の幅方向の中央以外の領域に形成することも可能である。なお、このとき、コンデンサ１が実装時に傾いたり最小幅端面が基板Ｓに接することがないように、コンデンサ１と基板Ｓとの間に何らかの突起物を介在させてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、基板Ｓの表面と垂直となる端面のうち外部電極２１，２２の設けられていない一対の最小幅端面が外部電極２１，２２や基板Ｓなどの他の構造物に全く接しないようしていたが、仮に基板Ｓに接していたとしても、基板Ｓに力を作用させることなく自由に体積変化することの可能な状態であればよい。
【００３６】
また、上記実施の形態では、帯状の形状をなす外部電極２１，２２を備えていたが、図５に示したように、基板接続部２３Ａ，２４Ａから遠ざかるにつれて幅が広がる形状（いちょう形状）をなす外部電極２３，２４を備えていてもよい。このような形状にすることにより、音鳴きだけでなくＥＳＲも低減し、さらに、高周波特性を向上させることも可能となる。ただし、この場合は、最小幅端面が自由端となるように、外部電極２３，２４のうち基板接続部２３Ａ，２４Ａから最も遠い部分の幅Ｌ５を端面の幅Ｌ１よりも狭くすることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る基板アセンブリの構成を示す外観図である。
【図２】図１の複合コンデンサの断面構成図である。
【図３】図２の複合コンデンサの内部電極の構造を示す外観図である。
【図４】図１の複合コンデンサの体積変化を説明するための状態遷移図である。
【図５】一変形例に係るコンデンサの構成を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…コンデンサ、１０…コンデンサ本体部、１１，１２…内部電極、１１Ａ，１２Ａ…突起部、１３…誘電体層、２１，２２，２３，２４…外部電極、２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａ…基板接続部、５０…支持基体、５１，５２…パッド部、Ｃ…接合剤、Ｓ…基板、Ｘ１，Ｘ２…状態。
【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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