JP3788329B2

JP3788329B2 - コンデンサアレイ

Info

Publication number: JP3788329B2
Application number: JP2001365217A
Authority: JP
Inventors: 大輔大塚; 政明谷口; 慶雄川口
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: US20030099083A1; CN1421882A; CN1243359C; JP2003168623A; US6577491B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数のコンデンサを単一の素体に形成してなるコンデンサアレイに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信装置等の電子回路を用いた装置の小型化および集積化に伴い、これに搭載する電子部品についても小型化、集積化が行われている。この一例として、コンデンサ等のアレイ化が行われており、その需要は増大している。
【０００３】
従来のコンデンサアレイの構成について、図７〜図１０を参照して説明する。
図７はコンデンサアレイの外観斜視図であり、図８はコンデンサアレイの分解斜視図である。
また、図９はコンデンサアレイの平面断面図であり、図１０は他の一例のコンデンサアレイの平面断面図である。
図７〜図１０において、２００は積層型のコンデンサアレイであり、２０１〜２０４はそれぞれ単体のコンデンサである。また、２１は素体、２２は誘電体シート、２３は内部電極、２４は内部電極引き出し部、２５は外部電極である。
【０００４】
図８に示すように、素体２１は内部電極２３を形成している誘電体シート２２と内部電極を形成していない誘電体シート２２とをそれぞれ所定枚数積層してなる。内部電極を形成している誘電体シート２２には、その表面に四つの内部電極２３を配列して形成するとともに、それぞれの内部電極２３に導通し、外部に接続ができるよう誘電体シート２２の端部にまで延長された四つの内部電極引き出し部２４を形成している。
【０００５】
素体２１は以下の方法で積層される。すなわち、内部電極を形成しない誘電体シート２２を所定枚数積層し、その上に、内部電極引き出し部２４が上下の誘電体シート２２同士で重ならないよう、内部電極２３を形成した誘電体シート２２を交互に順次、所定枚数だけ積層する。さらにその上に内部電極を形成していない誘電体シート２２を所定枚数積層する。この積層した誘電体シート２２を焼結することにより、素体２１を形成する。この素体２１の表面に内部電極引き出し部２４と導通する外部電極２５を形成する。
【０００６】
このような構造とすることにより、図７に示すように、コンデンサアレイ２００は、それぞれに内部電極（図示せず）と外部電極２５とを備える個々のコンデンサ２０１〜２０４により構成される。
【０００７】
ここで、図９に示すように、四つの内部電極２３は誘電体シート２２の長辺方向の中点を通る直線に対称で形成されている。内部電極引き出し部２４はその延長方向の中心線が内部電極２３の中心線と一致するように形成されている。このため、内部電極２３の形成ピッチＰ₀と内部電極引き出し部２４の形成ピッチＰ₁とは同じとなる。また、内部電極引き出し部２４の位置に対応させて、素体２１外面部に外部電極２５を形成するので、内部電極２３の形成ピッチと外部電極２５の形成ピッチとは同じとなる。
【０００８】
一方、図１０に示すように、内部電極引き出し部２４の素体外面に接する部分のピッチＰ₂を内部電極２３の形成ピッチＰ₀よりも広くした構造のものがある。この構造は、特開平１１−１５４６２１に開示されているコンデンサアレイの構造であり、端子間の短絡防止の効果を得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のコンデンサアレイについては、解決すべき課題が存在した。
【００１０】
図１１の（ａ）は、従来のコンデンサアレイを半田付けした状態の外観斜視図であり、（ｂ）は単体の積層コンデンサを半田付けした状態の外観斜視図である。
図１１において、２００はコンデンサアレイ、２１０は単体の積層コンデンサ、３１、３２はそれぞれの半田フィレットである。
図１１の（ｂ）に示すように、単体のコンデンサ２１０は、両外部電極端面（図における右手前面と左奥面）から側面にかけてそれぞれ半田フィレット３２を形成して、基板に装着されている。すなわち、四側面で基板に装着されており、一カ所の半田量も多い。一方、図１１の（ａ）に示すように、コンデンサアレイ２００は、アレイを構成する各コンデンサの外部電極により基板に半田付けされており、半田付け位置がコンデンサアレイ２００本体の側面のみである。また、コンデンサアレイの外形が前記の単体の積層コンデンサと略同じであるため、各外部電極が小さく、半田付け面積が小さくなり、半田量が少なくなる。また、外部電極が離間しているため、半田が集中せず、強度が弱くなる。
【００１１】
図１０に示したコンデンサアレイにおいては、外部電極のピッチが大きく、外部電極間のギャップも大きいため、支点間距離が広がり、基板がたわんだ時に、コンデンサアレイが受ける応力が大きくなる。このため、基板のたわみの原因となる落下衝撃に弱くなる。
【００１２】
このため、例えば、コンデンサアレイが搭載された携帯電話等の移動体通信器に落下などにより外力が加わると、コンデンサアレイにクラックが発生する場合がある。その要因は、外力が加わることにより、コンデンサアレイを装着している基板がたわみ、その応力により、コンデンサアレイにクラックが発生することにあると考えられている。
【００１３】
この発明の目的は、コンデンサアレイを搭載する通信装置が受ける外力によっても剥離しない、十分な半田付け強度を得られる小型のコンデンサアレイを構成することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、略直方体形状の素体の側面に設けられた外部電極の形成ピッチを、外部電極に導通する内部電極の形成ピッチよりも狭くして、コンデンサアレイを構成する。
【００１５】
また、この発明は、隣り合う外部電極間のギャップを５０μｍ以上としてコンデンサアレイを構成する。
【００１６】
また、この発明は、外部電極を素体の側面の中央に対し、内部電極の並設方向に対称に設けることによりコンデンサアレイを構成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係るコンデンサアレイの構成について、図１〜図６を参照して説明する。
図１はコンデンサアレイの外観斜視図である。
図２はコンデンサアレイの分解斜視図であり、図３はその平面断面図である。
図４、図５は他の形状の内部電極引き出し部を備えるコンデンサアレイの平面断面図である。
図６は落下試験装置の外観斜視図である。
【００１８】
図１〜図５において、１００はコンデンサアレイ、１０１〜１０４はコンデンサ、１１は素体、１２は誘電体シート、１３は内部電極、１４は内部電極引き出し部、１５は外部電極である。
また、Ｐ₀は内部電極１３の形成ピッチ、Ｐ₃，Ｐ₄，Ｐ₅は内部電極引き出し部１４に導通する外部電極１５の形成ピッチ、Ｐ_Gは外部電極１５の隣り合う電極間のギャップである。
図６において、５１はコンデンサアレイを実装したサンプル基板、５２は落下治具、５３は方向支持棒、５４はコンクリートの土台である。
【００１９】
図１に示した素体１１は、図２に示すように、内部電極１３を形成している誘電体シート１２と内部電極を形成していない誘電体シート１２とをそれぞれ所定枚数積層してなる。内部電極１３を形成している誘電体シート１２は、その表面に四つの内部電極１３を配列して形成し、それぞれの内部電極１３に導通し、外部に接続ができるよう誘電体シート１２の端部にまで延長された四つの内部電極引き出し部１４を形成している。
【００２０】
素体１１は以下の方法で積層される。すなわち、内部電極を形成しない誘電体シート１２を所定枚数積層し、その上に、重なり合う上下の誘電体シート１２同士において内部電極引き出し部１４が重ならないよう、内部電極１３を形成した誘電体シート１２を交互に順次、所定枚数だけ積層する。さらにその上に内部電極を形成していない誘電体シート１２を所定枚数積層する。この積層した誘電体シート１２を焼結することにより、素体１１を形成する。この素体１１の表面に内部電極引き出し部１４と導通する外部電極１５を形成する。
【００２１】
このような構造とすることにより、図１に示すように、コンデンサアレイ１００は、それぞれに内部電極（図示せず）と外部電極１５とを備える個々のコンデンサ１０１〜１０４により構成される。
【００２２】
また、図３に示すように、四つの内部電極１３およびこれらに導通する内部電極引き出し部１４を、誘電体シート１２の長辺方向の中心Ｓ−Ｓを対称軸として所定の幅で形成している。ここで、内部電極引き出し部１４の形成ピッチＰ₃が内部電極１３の形成ピッチＰ₀よりも短くなるように、内部電極引き出し部１４を形成する。すなわち、内部電極引き出し部１４の中心軸を内部電極１３の中心軸からずらし、配列方向の中心に寄せるように内部電極引き出し部１４を形成する。
【００２３】
なお、他の内部電極引き出し部１４の構造として、図４に示す構造であってもよい。図４に示すように、内部電極引き出し部１４を、内部電極１３の端部から誘電体シート１２の端部にかけて、内部電極１３の中心線から斜めに、所定の幅に形成する。ここで、内部電極引き出し部１４の形成ピッチＰ₄を内部電極１３の形成ピッチＰ₀よりも短くなるように形成する。
【００２４】
また、図５に示すように、内部電極引き出し部１４を配列方向の中心に寄せるのではなく、配列方向の端部に寄せて形成する構造も考えられる。この場合でも、内部電極引き出し部１４の形成ピッチＰ₅を内部電極１３の形成ピッチＰ₀よりも短く形成する。
【００２５】
これらのコンデンサアレイおよび従来のコンデンサアレイについて、その耐衝撃性および半田付け性を実験した結果を以下に示す。
【００２６】
前述の実施形態に示した図３、図４、図５、従来技術に示した図９、図１０の構造のコンデンサアレイについて実験を行った。
【００２７】
ここで、これらコンデンサアレイに共通の構造および製造方法は次のとおりである。
ＢａＴｉＯ₃系で３μｍ厚の誘電体シートを用い、内部電極および内部電極引き出し部を形成した誘電体シートを１８０枚積層し、その上下に電極を形成していない誘電体シートを各６５枚積層して、これをプレスしてブロックを作成する。このブロックを所定の形状にカットして、四つのコンデンサを有するコンデンサアレイの素体の生チップを形成する。この生チップを１３００℃で焼成することにより素体を形成する。次に、素体の側面に内部電極引き出し部に接続するように、銅等からなる導電ペーストを塗布し、Ｎ₂雰囲気中、８５０℃で焼付け、その後ＮｉおよびＳｎのメッキを行い、外部電極を形成する。このようにして、外形寸法は３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．１５ｍｍで、１μＦのコンデンサを四つ形成したコンデンサアレイを形成する。
【００２８】
ここで、内部電極引き出し部および外部電極の幅は４００μｍであり、内部電極の形成ピッチＰ₀は８００μｍである。
【００２９】
このようなコンデンサアレイについて、内部電極引き出し部および外部電極の形成ピッチＰ₁〜Ｐ₅および、隣り合う内部電極引き出し部および外部電極間のギャップＰ_Gをパラメータとして、耐落下衝撃性および半田付け性の実験を行った。
【００３０】
耐落下衝撃性の実験は、図６に示す装置により行った。
コンデンサアレイを実装した基板５１をナット等を間に挟むことにより、一定の距離をおいて、１５０ｍｍ四方で約４００ｇの樹脂製落下治具５２に固定する。落下治具５２は方向支持棒５３によりコンクリートの土台５４から鉛直方向に１．５ｍｍの位置に固定されており、固定を解除するとコンクリートの土台５４の表面に落下する。この落下動作を繰り返し行い、コンデンサアレイに発生するクラックを観測して結果を得た。
【００３１】
また、半田付け性の実験は、各構造のコンデンサアレイを全て同じ条件で半田実装工程に流動し、短絡不良の発生について観測したものである。
【００３２】
実験結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１に示すように、本実施形態に示したコンデンサアレイについては、耐落下衝撃性の実験によりすくなくとも３０回以上クラックの発生はなかった。一方で、従来のコンデンサアレイでは１０回未満の落下衝撃でクラックが発生している。この結果から、本実施形態に示したように、内部電極引き出し部および外部電極の形成ピッチが狭いことにより、耐落下衝撃性が改善したと考えることができる。また、図３のコンデンサアレイよりも、図４、図５のコンデンサアレイが耐落下衝撃性が良いので、外部電極形成ピッチが狭くなるほど、耐落下衝撃性が向上すると考えることができる。これらのことより、外部電極の形成ピッチ、すなわち、コンデンサアレイが実装される基板との半田付けのピッチが狭いほど耐落下衝撃性がよい。この理由としては、コンデンサアレイが実装された基板が落下により衝撃を受ける際に、基板のたわみにより発生するコンデンサアレイの半田付け部に加わる応力が小さくなるからと考えられる。
【００３５】
ここで、外部電極間のギャップが小さすぎると、半田付けによる短絡不良を発生することなる（表における▲４▼の場合）。よって、実験より、外部電極間のギャップは５０μｍ以上であることが望ましい。
【００３６】
また、図５に示したコンデンサアレイ（表における▲５▼の場合）については、耐落下衝撃性、半田付け性には特に問題を生じないが、外部電極が一方の端に寄っているため、コンデンサアレイに方向性ができる。これにより、コンデンサアレイを基板に実装する際に、方向に注意しなければならない。さらに、コンデンサアレイを自動実装する場合には、その前段階である部品のテーピング時に、方向を一致させてパッケージングしなければならず、製品製造工程の負荷が増加してしまう。よって、方向性をなくすために、コンデンサアレイの側面中央に対して対称に外部電極を形成したほうが望ましい。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、略直方体形状の素体の側面に設けられた外部電極の形成ピッチを、外部電極に導通する内部電極の形成ピッチよりも狭くすることにより、耐落下衝撃性に優れたコンデンサアレイを構成することができる。
【００３８】
また、この発明によれば、隣り合う外部電極間のギャップを５０μｍ以上とすることにより、耐落下衝撃性に優れ、且つ半田付け性を改善したコンデンサアレイを構成することができる。
【００３９】
また、この発明によれば、外部電極を素体の側面の中央に対し、内部電極の並設方向に対称に設けることにより、方向性が無くなり、実装不良を抑制し、パッケージングが容易なコンデンサアレイを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るコンデンサアレイの外観斜視図
【図２】本実施形態に係るコンデンサアレイの分解斜視図
【図３】本実施形態に係るコンデンサアレイの平面断面図
【図４】他の構造のコンデンサアレイの平面断面図
【図５】また他の構造のコンデンサアレイの平面断面図
【図６】耐落下衝撃性試験装置の外観斜視図
【図７】従来のコンデンサアレイの外観斜視図
【図８】従来のコンデンサアレイの分解斜視図
【図９】従来のコンデンサアレイの平面断面図
【図１０】他の構造の従来のコンデンサアレイの平面断面図
【図１１】従来のコンデンサアレイおよび単体の積層コンデンサを半田付けした状態の外観斜視図
【符号の説明】
１００，２００−コンデンサアレイ
１０１〜１０４，２０１〜２０４−コンデンサ
２１０−積層コンデンサ
１１，２１−素体
１２，２２−誘電体シート
１３，２３−内部電極
１４，２４−内部電極引き出し部
１５，２５−外部電極
３１，３２−半田フィレット
５１−コンデンサアレイ実装サンプル基板
５２−落下治具
５３−方向支持棒
５４−コンクリートの土台
Ｐ₀−内部電極の形成ピッチ
Ｐ₁〜Ｐ₅−内部電極引き出し部および外部電極の形成ピッチ
Ｐ_G−隣り合う外部電極間のギャップ

Claims

それぞれの表面に、並設した複数の内部電極と、該複数の内部電極にそれぞれ導通し、前記誘電体シートにおける前記内部電極の並設方向の側縁部に延びる内部電極引き出し部とを備えた複数の誘電体シートを積層してなる略直方体形状の素体を備え、該素体の両側面に、前記内部電極引き出し部を積層方向に交互に接続してなる外部電極を設けてなるコンデンサアレイにおいて、
前記略直方体形状の素体の両側面に設けられた外部電極の形成ピッチを、該外部電極に導通する前記内部電極の形成ピッチよりも狭くしてなるコンデンサアレイ。
隣り合う前記外部電極間のギャップが５０μｍ以上である請求項１に記載のコンデンサアレイ。
前記外部電極が前記素体の側面の中央に対し、前記内部電極の並設方向に対称に設けられている請求項１または請求項２に記載のコンデンサアレイ。