安装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供安装结构，陶瓷电子部件的安装结构能抑制电路基板的鸣响。安装结构具备：第一陶瓷电子部件(11)，由具备内部电极(13、14)和外部电极(15、16)的陶瓷坯体(11a)构成，向外部电极施加电压时，陶瓷坯体(11a)以第一形变量发生形变；第二陶瓷电子部件(12)，由具备内部电极和外部电极的陶瓷坯体(12a)构成，向外部电极施加电压时，陶瓷坯体(12a)以比第一形变量大的第二形变量发生形变。第二陶瓷电子部件载置于第一陶瓷电子部件的正上方，通过彼此的外部电极接合，接合了第二陶瓷电子部件的第一陶瓷电子部件至少通过第一陶瓷电子部件的外部电极与电路基板(50)上的焊盘(51)接合。
【专利说明】安装结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及安装结构，尤其涉及用于将陶瓷电子部件安装在电路基板上的结构。
【背景技术】
[0002]目前,在电介体层和电容器电极层叠而成的层叠电容器中，若施加含有纹波成分的电压，则在电容部中产生电场诱发形变，而使层叠体伸缩。伴随着层叠电容器的小型化.薄层化的进展，电介体每片上施加的电压增强，电场诱发形变变得无法忽视。若搭载(钎焊)在电路基板上的层叠电容器产生伸缩振动，则向电路基板传递而使电路基板振动，其频率落在可听区域即20Hz?20kHz时，被人的耳朵识别成“鸣响”。
[0003]为了防止.降低这样的“鸣响”，目前提出有各种各样的方案。例如，在专利文献I中提出有通过层叠陶瓷电子部件使用在施加电压时产生的形变较小的电介体陶瓷材料来抑制“鸣响”的方案。然而，大容量的层叠陶瓷电子部件通常使用的以钛酸钡等为主成分的高介电常数的电介体陶瓷是必然会产生电场诱发形变的材料，从而难以抑制“鸣响”。
[0004]专利文献1:日本特开2006199563号公报
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种能够抑制通过将多个陶瓷电子部件层叠来安装的电路基板的鸣响的安装结构。
[0006]本实用新型的第一方式的安装结构的特征在于，所述安装结构具备:
[0007]第一陶瓷电子部件，其由具备内部电极和外部电极的陶瓷坯体构成，在向外部电极施加电压时，第一陶瓷电子部件的陶瓷坯体以第一形变量发生形变；
[0008]第二陶瓷电子部件，其由具备内部电极和外部电极的陶瓷坯体构成，在向外部电极施加电压时，第二陶瓷电子部件的陶瓷坯体以比第一形变量大的第二形变量发生形变，
[0009]第二陶瓷电子部件载置于第一陶瓷电子部件的正上方，第一陶瓷电子部件与第二陶瓷电子部件通过彼此的外部电极接合，
[0010]接合了所述第二陶瓷电子部件的第一陶瓷电子部件至少通过第一陶瓷电子部件的外部电极与电路基板上的焊盘接合。
[0011]本实用新型的第二方式的安装结构根据第一方式的安装结构，其特征在于，
[0012]除了第一陶瓷电子部件的外部电极与所述电路基板上的焊盘接合之外，第二陶瓷电子部件的外部电极也与所述电路基板上的焊盘接合。
[0013]本实用新型的第三方式的安装结构根据第一方式或第二方式的安装结构，其特征在于，
[0014]所述安装结构具备将第一陶瓷电子部件及第二陶瓷电子部件各自的外部电极一体地接合的端子构件，所述第一陶瓷电子部件及所述第二陶瓷电子部件各自的外部电极通过所述端子构件与所述电路基板上的焊盘接合。[0015]本实用新型的第四方式的安装结构根据第一方式或第二方式的安装结构，其特征在于，
[0016]第一陶瓷电子部件及/或第二陶瓷电子部件为层叠电容器。
[0017]本实用新型的第五方式的安装结构根据第三方式的安装结构，其特征在于，
[0018]第一陶瓷电子部件及/或第二陶瓷电子部件为层叠电容器。
[0019]在所述安装结构中，形变量较小的第一陶瓷电子部件与电路基板上的焊盘接合，在第一陶瓷电子部件上接合形变量较大的第二陶瓷电子部件。在向各陶瓷电子部件施加电压时，第二陶瓷电子部件比较大地发生形变，第一陶瓷电子部件比较小地发生形变。形变在各电子部件的高度方向中央部分为最大值，但第二陶瓷电子部件的较大的形变被第一陶瓷电子部件的较小的形变吸收，在第一陶瓷电子部件的外部电极与电路基板的焊盘的直接接合点处几乎不发生振动，从而能够抑制电路基板的振动(鸣响)。
[0020]实用新型效果
[0021]根据本实用新型，能够抑制通过将多个陶瓷电子部件层叠来安装的电路基板的鸣响。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示作为一实施例的安装结构的立体图。
[0023]图2是表示所述安装结构的剖视图。
[0024]图3是表示所述安装结构的变形例的剖视图。
[0025]图4(A)、图4(B)、图4(C)是表示安装结构中的声压特性的图表，图4(A)表示重叠两个电子部件安装的所述安装结构的声压特性，图4(B)、图4(C)表示将电子部件一个一个地单独安装的安装结构的声压特性。
[0026]图5(A)、图5(B)是表示将陶瓷电子部件单独安装在电路基板上的情况下的电场诱发形变的说明图。
[0027]图6 (A)、图6 (B)是示意性地表示基于所述安装结构的振动抑制的机械原理的说明图。
[0028]符号说明
[0029]1、2...安装结构
[0030]lla、12a...陶瓷坯体
[0031]11,12...陶瓷电容器
[0032]13,14...内部电极
[0033]15、16...外部电极
[0034]20...焊料
[0035]21...端子构件
[0036]50...电路基板
[0037]51...焊盘
[0038]52...焊料
【具体实施方式】[0039]以下，参照附图，对本实用新型的层叠电容器的实施例进行说明。
[0040]如图1及图2所示，作为一实施例的安装结构I如下构成:在第一陶瓷电子部件(第一陶瓷电容器11)上载置第二陶瓷电子部件(第二陶瓷电容器12)，并通过焊料20将第一陶瓷电子部件与第二陶瓷电子部件的外部电极15、16相互接合，并通过焊料52将外部电极15、16接合于在电路基板50的表面上形成的焊盘51。
[0041]在该安装结构I中，焊料52向上润湿至上段的陶瓷电容器12的外部电极15、16。需要说明的是，在基于焊料20的陶瓷电容器11、12的接合强度充分的情况下，基于焊料52的向焊盘51的接合也可以仅在下段的陶瓷电容器11的外部电极15、16处进行。
[0042]陶瓷电容器11、12分别由层叠有电介体层的陶瓷坯体(层叠体)11a、12a构成，并通过隔着电介体层相互对置的内部电极13、14来形成规定的电容部。在坯体lla、12a的两端部形成有外部电极15、16，外部电极15与各内部电极13的一端连接,夕卜部电极16与各内部电极14的一端连接。
[0043]作为电介体层，可以优选使用以BaTi03、CaTi03、SrTiO3XaZrO3等为主成分的电介体陶瓷。也可以使用在上述主成分中添加Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、稀土类化合物等副成分而得到的材料。作为内部电极13、14，可以优选使用N1、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd 合金、Au 等。
[0044]优选外部电极15、16通过厚膜或薄膜来形成，由基底层和在基底层上形成的镀敷层构成。作为基底层，可以优选使用Cu、N1、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等,可以通过与内部电极13、14同时烧成而成，也可以通过将涂敷好的导电性膏剂烧结而成。另外，基底层可以通过镀敷而直接形成在坯体lla、12a的表面上，也可以通过使含有热硬化性树脂的导电性树脂硬化而形成。作为镀敷层，可以优选使用Cu、N1、Ag、Pd、Ag — Pd合金、Au等，可以由多层形成。优选的是，Ni镀层及Sn镀层这两层结构。
[0045]其中，就所述第一陶瓷电容器11来说，在外部电极15、16上施加有电压时，坯体Ila以第一形变量发生形变(伸缩)。另外，就第二陶瓷电容器12来说，在外部电极15、16上施加有电压时，坯体12a以比第一形变量大的第二形变量发生形变(伸缩)。
[0046]坯体lla、12a的形变量主要通过选择电介体的材料而能得以调整。若使用介电常数低的材料、电场强度低的材料，则形变量减小。例如，将配置于下段的第一陶瓷电容器11的坯体Ila由低介电常数的陶瓷材料形成，将配置于上段的第二陶瓷电容器12的坯体12a由高介电常数的陶瓷材料形成。或者，将向配置于下段的第一陶瓷电容器11的坯体Ila施加的电场强度降低，将向配置于上段的第二陶瓷电容器12的坯体12a施加的电场强度提闻。
[0047]另外，即使电介体使用相同的材料，也可以通过静电电容来调整坯体lla、12a的形变量。在电介体层为相同的材料时，若减少内部电极13、14的片数，则形变量减小。例如，使配置于下段的第一陶瓷电容器11的内部电极13、14的片数比配置于上段的第二陶瓷电容器12的内部电极13、14的片数少。
[0048]图3示出作为所述安装结构I的变形例的安装结构2，安装结构2如下构成:将陶瓷电容器11、12的外部电极15、16通过端子构件21 —体地接合，并经由端子构件21通过焊料52接合于电路基板50的焊盘51。其它结构与安装结构I相同。
[0049]在所述安装结构I中，本实用新型者进行的声压测定的结果如图4(A)、图4(B)、图4(C)所示。陶瓷电容器11、12均为长度2.0mm、宽度1.25mm、高度1.25mm，下段的陶瓷电容器11的容量为I μ F，上段的陶瓷电容器12的容量为22 μ F。电路基板50使用大小为IOOmmX40mm且厚度为1.6mm的基板。在电路基板50的中央部分接合有基于所述安装结构I安装的电容器11、12。
[0050]以IVpp且3kHz附近的共振频率使直流偏压电压变化为0V、16V、_16V、0V，利用在
安装结构I的正上方设置的麦克风来测定声压级。
[0051]图4㈧示出基于安装结构I的声压级。图4(B)示出将下段的陶瓷电容器11单独安装在电路基板50上的情况下的声压级。图4(C)示出将上段的陶瓷电容器12单独安装在电路基板50上的情况下的声压级。从与图4(B)、图4(C)的比较明确可知，基于安装结构I的图4(A)所示的声压级降低了 20dB左右。另外，可抑制声压的偏压电压的范围扩大。
[0052]接着，参照图5 (A)、图5 (B)及图6 (A)、图6⑶来说明因电场诱发形变引起的声压级的降低的机械原理。
[0053]首先，图5(A)示意性地示出将陶瓷电子部件30单独钎焊在电路基板50上的结构。若对陶瓷电子部件30施加电压，则如图5(B)所示，陶瓷坯体在厚度方向上膨胀，由于泊松效应而在长度方向上收缩。由此，电路基板50发生挠曲。因交流电压的施加而引起的坯体的长度方向的收缩、恢复成为电路基板50的振动，从而产生鸣响。
[0054]这里，将形变设为S，应力设为T，电场设为E时，如下记述。
[0055]S=sET+dE...(I)`
[0056]sE表示弹性柔量系数，d表示压电常数。
[0057]接着，考虑以所述安装结构I安装的情况下的电容器11、12的形变和电路基板50的形变的关系。若将所述安装结构I假设为单纯的连杆机构，则如图6(A)所示。将电容器
11、12的高度方向中央部分A、B(变位量最大的部分)和向电路基板50接合的接合部分C处的形变分别设为SA、SB、S。。另外，将从C点至A点、从C点至B点的高度设为tA、tB。
[0058]将电容器11、12的高度设为tl、t2时，tA、tB用下式表示。
[0059]tA=l / 2t2+tl …(2)
[0060]tB=l / 2tl…(3)
[0061]示意性地表示形变和高度的关系的话，则如图6(B)所示。此时，在形变与高度之间存在以下的相关关系。
[0062](Sa-Sc): (Sb-Sc) =tA:(tA-tB) = (I / 2t2+tl):(1 / 2t2+l / 2tl)...(4)
[0063]因而，形变和高度的关系如下式表示。
[0064](Sa-Sc) / (Sa-Sb) = (I / 2t2+tl) / (I / 2t2+l / 2tl)...(5)
[0065]根据式(5)，由电容器11、12的形变SA、Sb和高度tl、t2求解出电路基板50的形变S。。另外，在形变的相关关系中，存在形变为O的地点D、即假想的不动点(参照图6(B))。在该不动点D与点C 一致时(Sc=O)，电容器11、12的形变的传递衰减，使得电路基板50的形变接近O。此时的所述安装结构I中的电容器11、12的设计条件用以下的关系式表示。
[0066]Sb / Sa=1-(t2+tl) / (t2+2tl)...(6)
[0067]即，若为满足式(6)的弹性柔量系数、压电常数，则电路基板50不会发生形变。若下段及上段的陶瓷电容器11、12以不动点D位于C点的方式进行伸缩，则电容器11、12的形变的传递衰减，而使C点的形变减小，从而可抑制声压。
[0068]电容器11、12的形变的传递能够利用电容器11与电容器12之间的间隙及电容器11与电路基板50之间的间隙有效地衰减。即，通过调整间隙的高度，能够提高声压的抑制效果。
[0069]实际上，焊料52不为刚体，坯体lla、12a接近于刚体。另外，压电常数也受电介体的极化状态影响而不显示出直线特性。然而，在满足所述式(6)的条件的附近声压受到抑制。
[0070]基于以上的机械原理，所述安装结构I与将电容器11、12单独安装时相比，能够降低声压，从而抑制鸣响。
[0071]根据上述机械原理，在所述安装结构I的下段使用不产生电场诱发形变的陶瓷电子部件的情况下，若脱离所述式(6)的关系，则反之声压抑制效果减小。基于上述机械原理，若以使不动点D位于电路基板50的方式将下段的陶瓷电子部件的电场诱发形变设定为规定的值，则能够使声压接近于0，从这点来说能够非常有效地抑制鸣响。
[0072](其它的实施方式)
[0073]需要说明的是，本实用新型涉及的层叠电容器的使用方法并不局限于所述实施例，可以在其主旨的范围内进行各种变更。
[0074]尤其是，层叠体、电容器电极的细微部分的形状任意，电容器电极的配置片数、相对于安装面的配置方向任意。电容器的容量也任意，但周知通常IuF以上的容量的电容器会发生鸣响。另外，本实用新型可以适用于电容器以外的压电部件、线圈部件等陶瓷电子部件。
`[0075]工业实用性
[0076]如上所述，本实用新型在陶瓷电子部件的安装结构及安装方法中是有用的，尤其在能够抑制电路基板的鸣响这方面是优越的。
【权利要求】
1.一种安装结构，其特征在于，所述安装结构具备: 第一陶瓷电子部件，其由具备内部电极和外部电极的陶瓷坯体构成，在向外部电极施加电压时，第一陶瓷电子部件的陶瓷坯体以第一形变量发生形变； 第二陶瓷电子部件，其由具备内部电极和外部电极的陶瓷坯体构成，在向外部电极施加电压时，第二陶瓷电子部件的陶瓷坯体以比第一形变量大的第二形变量发生形变， 第二陶瓷电子部件载置于第一陶瓷电子部件的正上方，第一陶瓷电子部件与第二陶瓷电子部件通过彼此的外部电极接合， 接合了所述第二陶瓷电子部件的第一陶瓷电子部件至少通过第一陶瓷电子部件的外部电极与电路基板上的焊盘接合。
2.根据权利要求1所述的安装结构，其特征在于， 除了第一陶瓷电子部件的外部电极与所述电路基板上的焊盘接合之外，第二陶瓷电子部件的外部电极也与所述电路基板上的焊盘接合。
3.根据权利要求1或2所述的安装结构，其特征在于， 所述安装结构具备将第一陶瓷电子部件及第二陶瓷电子部件各自的外部电极一体地接合的端子构件，所述第一陶瓷电子部件及所述第二陶瓷电子部件各自的外部电极通过所述端子构件与所述电路基板上的焊盘接合。
4.根据权利要求1或2所述的安装结构，其特征在于， 第一陶瓷电子部件及/或第二陶瓷电子部件为层叠电容器。
5.根据权利要求3所述的安装结构，其特征在于， 第一陶瓷电子部件及/或第二陶瓷电子部件为层叠电容器。
【文档编号】H01G2/04GK203386610SQ201320324031
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月12日
【发明者】堂垣内一雄 申请人:株式会社村田制作所