层叠型电子部件及其安装构造体的制作方法

层叠型电子部件及其安装构造体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在安装于基板上时能够减少鸣音的层叠型电子部件及其安装构造体。层叠型电子部件具备：主体(1)，其具有电介质层(3)与内部电极层(4)被交替层叠的有效层(5)、以及设置于有效层(5)的层叠方向的两侧的一对覆盖层即第1覆盖层(6)以及第2覆盖层(7)；和多个外部电极(2)，其被设置于主体(1)的外表面，内部电极层(4)在每1层连接于不同的外部电极(2)，第1覆盖层(6)具有高杨氏模量层(10)，该高杨氏模量层(10)具有比电介质层(4)高的杨氏模量。通过将这种层叠型电子部件安装于基板(21)，使得第1覆盖层(6)与基板(21)的安装面对置，能够减少鸣音。
【专利说明】
层叠型电子部件及其安装构造体
技术领域
[0001] 本发明涉及层叠型电子部件及其安装构造体。
【背景技术】
[0002] 在电介质层与内部电极层被层叠而成的层叠型的电子部件中，若向电子部件同时 施加直流电压和交流电压，则由于电介质所具有的电致伸缩效应，导致在电介质层产生形 变，电子部件本身产生振动。由于该电子部件的振动，导致电子部件通过焊锡等而被安装的 基板产生振动，基板在可听频带的谐振频率下谐振时产生被称为"鸣音"的振动音。
[0003] 为了减少这种"鸣音"，提出了抑制电子部件本身的形变并减少振动的方法(例如 使用电致伸缩效应较小的低介电常数材料、通过内部电极图案来抑制电致伸缩效应等）、吸 收电子部件的振动并抑制向基板的传递的方法(例如通过金属端子、导线来吸收振动、规定 焊脚的高度等）。例如，在专利文献1中，公开了设为作为电容器的振动的传播介质的导电性 材料与电容器振动最大的部分分离的安装构造，由此振动难以在电路基板中传播。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2013-065820号公报

【发明内容】

[0007] -发明要解决的课题_
[0008] 但是，通过金属端子或导线来吸收振动的情况、专利文献1所述的安装构造，都存 在制造工序或安装工序复杂化且不能得到充分的振动的衰减效果的问题。
[0009] 本发明鉴于上述问题而提出，其目的在于，提供一种在安装于基板上时能够减少 鸣音的层叠型电子部件及其安装构造。
[0010] -解决课题的手段_
[0011] 本发明的层叠型电子部件具备:主体，其具有电介质层与内部电极层被交替层叠 的有效层、以及被设置于该有效层的层叠方向的两侧的一对覆盖层即第1覆盖层以及第2覆 盖层;和多个外部电极，其被设置于该主体的外表面，所述内部电极层在每1层连接于不同 的所述外部电极，所述第1覆盖层具有高杨氏模量层，该高杨氏模量层具有比所述电介质层 高的杨氏模量。
[0012] 本发明的层叠型电子部件的安装构造体是将所述的层叠型电子部件与基板的安 装面接合而成的，该层叠型电子部件的所述第1覆盖层与所述安装面对置。
[0013] -发明效果-
[0014] 根据本发明，能够提供一种在安装于基板上时能够减少鸣音的层叠型电子部件及 其安装构造体。
【附图说明】
[0015] 图1是表示第1实施方式中的层叠型电子部件的图，图1(a)是立体图，图1(b)是从 第1面侧来观察的俯视图，图1(c)是图1(a)的A1-A1线剖视图。
[0016] 图2是表示将第1实施方式中的层叠型电子部件安装于基板后的安装构造体的图， 是图1(b)的层叠型电子部件的A1-A1线处的剖视图。
[0017] 图3是表示第2实施方式中的层叠型电子部件的图，图3(a)是分解立体图，图3(b) 是立体图，图3(c)是从第1面侧来观察的俯视图。
[0018] 图4是表示从第1面侧来观察第2实施方式中的层叠型电子部件的各部的尺寸的俯 视图。
[0019] 图5是表示将第2实施方式中的层叠型电子部件进行基板安装的安装构造体的图， 是图3(c)的层叠型电子部件的A2-A2线处的剖视图。
[0020] 图6是表示第3实施方式中的层叠型电子部件的图，图6(a)是分解立体图，图6(b) 是立体图，图6(c)是从第1面侧来观察的俯视图。
[0021] 图7是表示将第3实施方式中的层叠型电子部件进行基板安装的安装构造体的图， 图7(a)是图6(c)的层叠型电子部件的A3-A3线处的剖视图，图7(b)是图6(c)的层叠型电子 部件的B3-B3线处的剖视图。
[0022] 图8是表示从第1面侧来观察第3实施方式中的层叠型电子部件的各部的尺寸的俯 视图。
[0023] 图9是表示现有的层叠型电子部件的图，图9(a)是立体图，图9(b)是从坐标轴的z 轴方向来观察的俯视图，图9(c)表示将层叠型电子部件安装于基板的现有的安装构造体， 是图9(b)的层叠型电子部件的A4-A4线处的剖视图。
[0024] 图10是声压级的测定装置的示意图。
[0025] 图11是表示现有的层叠陶瓷电容器的鸣音的声压级的图，图11(a)是表示实测的 声压级的图，图11(b)是表示通过模拟而得到的声压级的图。
[0026]图12是表示向现有的层叠陶瓷电容器单体施加4V的DC偏压的情况下的阻抗测定 结果的图。
[0027] 图13是现有的层叠陶瓷电容器的阻抗的模拟中使用的有限元法的模型的示意图。
[0028] 图14是表示现有的层叠陶瓷电容器单体的10kHz下的振动模式的计算结果的立体 图，图14(a)是从对称面侧来观察的图，图14(b)是从表面侧来观察的图。
[0029] 图15是示意性地表示现有的层叠陶瓷电容器单体中的振动模式的节状部的立体 图。
【具体实施方式】
[0030] 参照附图来详细说明层叠型电子部件及其安装构造体。另外，在各附图中，对于相 同的部件、部分使用共用的符号，省略重复的说明。根据附图，也存在省略了一部分的符号 的图。此外，各附图中，为了容易说明而附上了xyz的坐标轴。
[0031] (第1实施方式）
[0032] 如图1(a)~图1(c)所示，作为第1实施方式的层叠型电子部件是具备主体1、和被 设置在其两端部的外表面的外部电极2的层叠电容器。另外，主体1的层叠方向与坐标轴的z 轴方向一致。
[0033] 如图1(c)所示，主体1具有：电介质层3与内部电极层4交替层叠的有效层5、以及被 设置在有效层5的层叠方向的两侧的一对覆盖层即第1覆盖层6以及第2覆盖层7。有效层5是 电介质层3与内部电极层3交替层叠而成的，在其最外层存在内部电极层4。内部电极层4在 主体1的两端部的任意一方与外部电极2电连接。内部电极层4通过在每1层与不同的外部电 极2电连接，并被外部电极2施加电压，在被与不同的外部电极2连接的一对内部电极层4夹 着的电介质层3产生静电电容。换言之，有效层5由有助于产生静电电容的内部电极层4以及 被该内部电极4夹着的电介质层3构成。
[0034] 另外，图1(c)所示的电介质层3以及内部电极层4的构造是示意性的，实际上较多 使用几层~几百层的电介质层3与内部电极层4层叠而成的构造。这在后述的其他方式中也 是同样的。
[0035] 层叠型电子部件呈长方体状，具有:在层叠方向上对置的一对面、即位于第1覆盖 层6侧的第1面8以及位于第2覆盖层7侧的第2面9、和4个侧面。另外，在从第1面8侧来观察层 叠型电子部件时，存在矩形的主体1的面和被设置在其两端部的外部电极2的面，外部电极2 在y轴方向比主体1更向外侧突出，但其突出量相对于主体1的y轴方向的宽度充分小。此外， 对于z轴方向也是同样的。因此，具有这种形状的层叠型电子部件能够视为形成长方体状的 部件。
[0036] 在本实施方式的层叠型电子部件中，第1覆盖层6是具有比电介质层3高的杨氏模 量的高杨氏模量层10。高杨氏模量层10能够通过使用杨氏模量比构成电介质层3的材料的 组成高的组成的材料来得到。此外，即使是与电介质层3相同的组成的材料，也能够通过使 密度比电介质层3高，来使杨氏模量比电介质层3高。
[0037] 另外，可以认为对于每种材料，杨氏模量具有固有的值，电介质层3以及高杨氏模 量层10的杨氏模量的大小关系能够通过分别确认构成电介质层3以及高杨氏模量层10的材 料的组成或结晶构造、密度(气孔率)来进行判断。此外，也可以通过纳米压痕法等来直接测 定电介质层3以及高杨氏模量层10的杨氏模量。
[0038] 进一步地，也可以根据需要，通过基于拉伸试验的应力-形变测定等来分别测量使 用构成电介质层3的材料来制作的块状(bulk)体以及使用构成高杨氏模量层10的材料来制 作的块状体的杨氏模量。
[0039] 此外，也可以测定层叠型电子部件的阻抗，并且分析层叠型电子部件的各构成要 素（电介质层3、覆盖层、内部电极层4、外部电极2等）的材料组成、结晶构造、密度(气孔率）， 基于得到的材料信息来进行模拟。能够通过使用各材料的块状体的材料参数，利用后述的 方法进行模拟，对阻抗的谐振频率、频带进行拟合，来进一步高精度地评价各构成要素的杨 氏模量。
[0040] 这种层叠型电子部件能够通过例如如下的方法来制作。首先，向钛酸钡等铁电材 料的原料粉末添加粘合剂以及有机溶剂并混合，针对得到的浆料，通过公知的片成形法等 来制作成为电介质层3的生片。另一方面，使用锆酸钡等常电介质材料的原料粉末，来同样 地制作成为高杨氏模量层10的生片。另外，也可以根据期望来向原料粉末添加烧结助剂、电 特性/机械特性的调整或者烧结时以电介质材料与内部电极(导电性)材料的反应控制为目 的的无机化合物。
[0041] 通过丝网印刷等来在制作出的成为电介质层3的生片上涂敷由成为内部电极层4 的导电性材料构成的糊膏，形成内部电极图案。通过将形成有内部电极图案的生片层叠，得 到成为有效层5的烧成前的主体。在该成为有效层5的烧成前的主体的层叠方向的两面（内 部电极图案上），进一步层叠覆盖片。此时，将一个覆盖片设为成为高杨氏模量层10的生片， 并通过压制来一体化。将通过压制来一体化的烧成前的主体切割为规定尺寸，并通过烧成， 来得到层叠型电子部件的主体1。另外，也可以根据期望来在烧成前或者烧成后进行滚筒研 磨加工等。烧成温度并不特别限定，例如设为1000~1300Γ即可。这样制作出的主体1是电 介质层3由陶瓷构成且电介质层3、内部电极层4以及一对覆盖层通过烧成而一体化的部件。 构成主体1的一对覆盖层的一个是作为高杨氏模量层10的第1覆盖层6,另一个是由具有与 电介质层3相同的杨氏模量的材料构成的第2覆盖层7。
[0042] 接下来，通过在主体1形成后述的外部电极2,来得到本实施方式的层叠型电子部 件。
[0043] 对本实施方式的层叠型电子部件的安装构造体进行说明。图2是在图1(b)的层叠 型电子部件的A1-A1线切断本实施方式的安装构造体的状态的剖视图。在本实施方式的层 叠型电子部件的安装构造体中，如图2所示，层叠型电子部件与基板21上的焊盘图案22在经 由焊锡等导电体23而电连接的状态下被固定。导电体23填埋外部电极2与焊盘图案22之间 的间隙，并且进一步覆盖外部电极2。外部电极2对主体1的内部电极露出的端部和与该端部 相邻的侧面以及上下表面的一部分进行覆盖。在本实施方式中，层叠型电子部件与基板21 接合，使得层叠型电子部件的第1覆盖层6与基板21的安装面对置，即作为高杨氏模量层10 所位于的一侧的第1面8与基板21的安装面对置，这是重要的。
[0044] 另一方面，如图9(a)所示，现有的层叠型电子部件具备:长方体状的主体101、和被 设置在其两端部的外表面的外部电极102。图9(b)是从图9(a)的z轴方向来观察的俯视图。 图9(c)是表示安装于基板21的现有的层叠型电子部件的图，是在图9(b)的层叠型电子部件 的A4-A4线切断的状态的剖视图。
[0045] 如图9(c)所示，主体101具有：电介质层103与内部电极层104交替层叠的有效层 105、以及被设置在有效层105的层叠方向的两侧的一对覆盖层107。但是，与本实施方式不 同地，不具有高杨氏模量层10。内部电极层104在主体101的两端部的任意一方与外部电极 102电连接。
[0046] 例如作为层叠型电子部件之一的层叠陶瓷电容器使用钛酸钡等具有强介电性的 材料来作为电介质层103,使用Ni等金属材料来作为内部电极层104。此外，外部电极102通 常使用烧制Cu糊膏来作为基底电极并在其表面实施Ni以及Sn镀敷后的部件。
[0047] 在现有的层叠型电子部件中，如图9(c)所示，外部电极102与基板21上的焊盘图案 22在经由焊锡等导电体123(以下，称为焊锡123)而电连接的状态下被固定。焊锡123填埋在 外部电极102与焊盘图案22之间的间隙，并且进一步覆盖外部电极102。外部电极102覆盖主 体101的内部电极层104露出的端部和与该端部相邻的侧面以及上下表面的一部分。
[0048] 若向以这种状态被安装的层叠陶瓷电容器施加直流电压(DC偏压）以及交流电压， 则由于向具有电致伸缩效应的电介质层103施加直流电压，导致在电介质层103产生压电性 质，由于交流电压导致产生压电振动。进一步地，层叠陶瓷电容器的压电振动经由焊锡123 而传至基板21，基板21产生振动，基板21在可听频带的谐振频率谐振时产生被称为"鸣音" 的振动首。
[0049] 作为一个例子，对将作为现有的层叠型电子部件的层叠陶瓷电容器安装于基板21 的现有的安装构造体的情况下的鸣音进行测定。测定中，使用1005型的层叠陶瓷电容器(电 容10yF，额定电压4V，以下，也称为评价部件)来作为层叠陶瓷电容器，使用由100 X40mm、厚 度0.8mm的FR4(FlameRetardantType4)材料构成的玻璃环氧基板来作为基板21。层叠陶瓷 电容器使用Sn-Ag-Cu(SAC)系的焊锡来安装于基板21的中央。在将评价部件安装于基板21 之后，通过显微镜来观察安装状态，确认了焊锡123的焊脚高度为460μπι、基板21与评价部件 的间隔C为45μπι。
[0050] 鸣音的测定是使用图10所示的声压级的测定装置来进行的。将把评价部件安装于 基板21的安装基板31 (以下，也简称为安装基板)设置在消声箱32(内部尺寸600 X 700_，高 度600mm)内，在与基板21垂直的方向上与基板21的中央分离3mm的位置设置集音话筒33,通 过集音话筒33来对鸣音进行集音，通过放大器34以及FET分析仪35(小野测器制DS2100)来 测定被集音的声音的声压级。图11 (a)中表示向层叠陶瓷电容器施加4V的直流电压(DC偏 压）以及20Hz~20kHz、lVp-p的交流电压时的鸣音测定结果。
[0051] 另外，在图11 (a)中，以A特性声压级(dBA)表示声压级。A特性声压级的OdBA相当于 人类能够作为声音而听到的最低的声压级。A特性声压级是对每个频率进行了加权的声压 级，使得接近于人类的听觉，被记载为声量计(噪声计）的标准(JISC1509-1:2005)。
[0052] 接下来，针对现有的层叠陶瓷电容器的压电振动进行模拟。首先，在向评价部件施 加了 4V的直流电压(DC偏压)的状态下测定阻抗。图12中表示测定结果。
[0053]此外，使用基于评价部件的模型（电介质材料:钛酸钡系材料，内部电极:Ni，外部 电极:Cu，主体尺寸：1100 X 620 X 620μπι，外部电极厚度20μπι)来进行阻抗的模拟。对存在于 2GHz以上的频域的压电谐振峰值进行评价部件的材料参数的拟合，使得与测定出的实测值 一致。图13是示意性地表示阻抗的模拟中使用的有限元法的模型的图。这是考虑了对称性 的1/8模型，在图13的前面呈现的2个剖面以及下侧的剖面是对称面。
[0054]表1中表示通过拟合而得到的电介质层103的参数（弹性刚度Clj以及压电常量 eij)。根据表1可知，评价部件的电介质层103的材料特性中存在各向异性（C11>C33，C22> C33)。认为这是由于基于内部电极层104的压缩应力所导致的。
[0055][表1]
[0056]
[0057] 基于得到的电介质层103的参数和测定中使用的安装基板31(焊脚高度:460μπι，基 板与评价部件的间隔:45μπι)，来制作安装构造体的模型，并进行模拟。图11(b)是表示将通 过模拟得到的安装基板31的振动振幅换算为Α特性声压级的结果的图。由于鸣音的频率特 性依赖于评价部件的振动特性和安装基板31的谐振模式，因此图11(b)所示的模拟的结果 特别是在声压高的10kHz以下的低频域，声压级、频率特性均与图11(a)所示的实测值非常 一致。因此，通过使用该参数来进行模拟，能够确认使安装构造体、评价部件本身的构造变 化时对鸣音的影响。
[0058]此外，使用得到的参数，利用上述的1/8模型来计算评价部件的可听频域（20Hz~ 20kHz)中的振动模式。图14中表示10kHz处的计算结果。另外，图14(a)是从1/8模型的内部 侦叭对称面一侧)来观察的图，图14 (b)是从与图14 (a)相反的一侧、即1 /8模型的外部侧(上 表面一侧)来观察的图。这里，虚线表示未施加交流电压的状态的评价部件的形状，实线表 示由于交流电压而最大移位的状态的评价部件的形状。根据其结果可知，在可听频域，评价 部件在层叠面方向进行扩展振动，在厚度方向（层叠方向）进行伸缩振动。
[0059]因此认为，在层叠型电子部件中，通过设为能够抑制层叠面方向上的扩展振动的 构造，在将层叠型电子部件安装于基板21时，能够抑制层叠型电子部件的压电振动向基板 21的传播，能够减少鸣音。
[0060] 为了抑制层叠面方向上的扩展振动，如图1、2所示的本实施方式那样，在主体1的 第1覆盖层6设置具有比电介质层3高的杨氏模量的高杨氏模量层10,将层叠型电子部件安 装于基板21使得第1覆盖层6与基板21的安装面对置即可。通过高杨氏模量层10,能够抑制 固定于基板21的第1面8侧的层叠型电子部件的扩展振动，能够减少鸣音。
[0061] 使用本实施方式的以下的模型，来进行鸣音的模拟。关于主体1以及外部电极2的 条件与所述的评价部件的鸣音的模拟相同（电介质材料:钛酸钡系材料，内部电极:Ni，外部 电极:Cu，主体尺寸：1100X620 Χ620μπι，外部电极厚度20μπι)。其中，高杨氏模量层10的材料 设为BaZr03(杨氏模量220GPa)，并将高杨氏模量层10的厚度Τ1设为155μπι。若将得到的结果 在5Hz~20kHz的频域进行平均，则结果为本实施方式中的声压级的平均值相对于所述的评 价部件的情况减少了 5dBA。
[0062] 优选第2覆盖层7具有电介质层3的杨氏模量以下的杨氏模量。通过在未固定于基 板21的一侧即第2面9一侧，保留层叠型电子部件的扩展振动的自由度，振动能量容易集中 于层叠型电子部件的第2面9侧，能够进一步抑制第1面8侧的层叠型电子部件的扩展振动。 作为杨氏模量是电介质层3以下的材料，使用杨氏模量比构成电介质层3的材料低的材料， 例如各种绝缘性树脂等即可。在将第2覆盖层7与有效层5以及第1覆盖层6-起通过烧成来 一体化的情况下，例如，使用组成与电介质层3相同并且密度比电介质层3低(气孔率高）的 材料即可。
[0063] 虽然第1覆盖层6以及第2覆盖层7也能够经由粘合剂等来与有效层5粘合，但从耐 湿性和可靠性的方面来看，优选通过烧成来与有效层5直接接合，成为一体化的主体1。另 外，这里，所谓第1覆盖层6以及第2覆盖层(也存在简称为覆盖层的情况)与有效层5直接接 合，是指不积极向有效层5与覆盖层的界面导入粘合剂等介质材料层。在由与有效层5不同 的材料构成覆盖层的情况下，虽然有在有效层5与覆盖层的界面形成反应层或扩散层的情 况，但这种具有反应层或扩散层的情况也视为直接接合。
[0064] 此外，如示意性地表示评价部件整体的图15所示，可知在位于评价部件的层叠方 向的一对的面，在各边的中央附近存在振动振幅较小的、也可以说是振动波节的区域（以 下，称为节状部)24。
[0065]如图1(c)所示，在主体1的层叠方向，在将主体1的厚度设为T0,将高杨氏模量层10 的厚度设为T1时，优选T1相对于T0的比率(T1/T0)为0.1以上。通过将T1/T0设为0.1以上，能 够有效地提高高杨氏模量层10的刚性，能够抑制第1面8侧的振动。另外，从通过同时烧成来 制造包含高杨氏模量层10的主体1整体之后，能够减少烧成收缩或热膨胀系数的差异所导 致的裂缝产生等缺陷，并且使振动能量集中于第2面9侧这一观点出发，优选T1/T0为1/3以 下。
[0066] 在本实施方式中，举例说明了第1覆盖层6整体为高杨氏模量层10的情况，但高杨 氏模量层10也可以是第1覆盖层6的一部分。例如，高杨氏模量层10也可以是主体1的第1面8 侧的最外层，还可以在高杨氏模量层10的外侧还存在其他的层。
[0067] 此外，在有效层5中，在将与不同的外部电极2连接的内部电极3在层叠方向重叠的 区域(例如在电容器的情况下，为电容产生的区域)设为有效部5'（图1(c)虚线部)时，在与 层叠方向垂直的投影面上，有效部5'处于高杨氏模量层10的轮廓的内部即可。换言之，高杨 氏模量层的轮廓在主体1的轮廓与有效部5'的轮廓之间环状地存在即可。层叠型电子部件 的振动起因于由于向具有电致伸缩效应的电介质层3施加直流电压而导致在电介质层3产 生压电性质，并由于交流电压而导致产生压电振动。也就是说，基于压电效应的扩展方向的 应力产生在有效层5之中被施加了电压的有效部5'。因此，通过高杨氏模量层10来约束作为 压电振动的产生源的有效部5'，换言之，在第1覆盖层8中至少将与有效部5'对置的区域设 为高杨氏模量层1 〇，也能够得到鸣音抑制效果。
[0068]在将电介质层3的杨氏模量设为E0，将高杨氏模量层10的杨氏模量设为E1时，优选 E1相对于E0的比率(E1/E0)为1.4以上。通过将E1/E0设为1.4以上，能够使高杨氏模量层10 的杨氏模量比电介质层3与杨氏模量较高的内部电极层4复合化而成的有效层5高，能够抑 制层叠型电子部件的第1面8侧的振动。另外，从通过同时烧成来制作包含高杨氏模量层10 的主体1整体之后，抑制裂缝等缺陷的产生的方面出发，优选E1/E0为3.0以下。
[0069] 虽然在本实施方式中，特别适合用于例如将钛酸钡系等铁电材料用于电介质层3、 将附、〇!^8^8-?(1等金属材料用于内部电极层4的层叠陶瓷电容器，但也能够应用于在其 他层叠型电子部件中需要抑制层叠型电子部件本身的压电振动所导致的安装有层叠型电 子部件的基板21等的激励等情况。本实施方式特别是在1005型以上的类型的层叠型电子部 件中能够发挥显著的效果。
[0070] 高杨氏模量层10使用具有与电介质层3中使用的材料同等程度的烧结性以及热膨 胀系数的常电介质材料即可。由于常电介质材料的杨氏模量比铁电材料的杨氏模量高，因 此例如在将钛酸钡系的铁电材料用作为电介质层3的情况下，将与钛酸钡同样地具有钙钛 矿型的晶体构造的锆酸钡系、锆酸钙系等常电介质材料用作为高杨氏模量层10即可。此外， 也可以使用将与电介质层3相同或者同等的铁电材料、和构成内部电极层4的导电性材料即 Ni等金属材料混合而成的混合材料。Ni等金属材料具有相对比铁电材料高的杨氏模量，能 够通过进行混合使得混合材料中金属材料的比率比有效层5高，来用作高杨氏模量层10的 材料。这样，高杨氏模量层10可以是单一的材料，其构成材料也可以是多个材料的混合物。 此外，高杨氏模量层10可以是单一层，也可以由材料相同或者不同的多个层构成。在任意情 况下，在主体1中位置比有效层5更靠第1面8侧的第1覆盖层6具有比有效层5整体的平均杨 氏模量高的杨氏模量的部位即高杨氏模量层10即可。
[0071] 由于本实施方式的层叠型电子部件在其外形上与现有的层叠型电子部件相同，不 需要较大改变设计，因此能够将本实施方式应用于现有的各种层叠型电子部件。此外，在安 装于基板时不需要特别的夹具也是优点。
[0072] 另外，在本实施方式中，作为层叠型电子部件的一个例子，使用在长边方向的两端 具有外部电极2的一般构造的层叠陶瓷电容器来进行了说明，但除此以外，也能够应用于薄 型的部件、具有所谓的LW反转型、多端子型等各种构造的层叠型电子部件。
[0073] 进一步地，例如，在大多数的层叠陶瓷电容器中，作为外部电极2,使用了对由Cu构 成的基底电极实施Ni以及Sn镀敷而成的部件，但也能够适当地应用于具有不使用基底电极 而仅由镀敷电极构成的外部电极2的电容器。由于由Cu构成的基底电极比较柔软，因此基底 电极在某个程度上吸收主体1的压电振动并使其衰减，鸣音被抑制。另一方面，在外部电极2 仅由镀敷电极构成的情况下，主体1的压电振动不被外部电极2衰减，鸣音变得显著。因此， 若将本实施方式应用于具有仅由镀敷电极构成的外部电极2的部件，则能够得到更大的鸣 音抑制效果。
[0074] (第2实施方式）
[0075] 在第2实施方式中，如图3(a)~（c)所示，在上述的第1实施方式中的外部电极2的 第1面8侧还具备接合部件11。另外，在本实施方式中，也与第1实施方式同样地，第1覆盖层6 具备具有比电介质层3高的杨氏模量的高杨氏模量层10。
[0076] 在本实施方式中，第1面8是矩形，具备由主体1以及外部电极2构成并且相互对置 的二对边以及顶点V。换言之，在从第1面8侧来观察层叠型电子部件的俯视图中，相互对置 的二对边以及顶点V构成由层叠型电子部件的主体1以及外部电极2形成的轮廓。在该轮廓 中，虽然外部电极2的边比主体1的边更向外侧突出，但其突出量相对于各边的长度充分小。 因此，这种面能够视为矩形。这里，在二对边之中，将任意一对边设为第1边12,将另一对边 设为第2边13,进一步地，将经由第1边12来与第1面8相邻的一对侧面设为第1侧面14,将经 由第2边13来与第1面8相邻的一对侧面设为第2?面15。
[0077] 在本实施方式的层叠型电子部件中，在一对第1边12和第1面8以及第1侧面14的分 别与第1边12相邻的区域，分别设置一对接合部件11。此外，在第2边13以及第2侧面15不具 备接合部件11。
[0078] 此外，优选接合部件11位于包含第1边12的中央12c而不包含顶点V的部位。另外， 所谓第1边12的中央12c，是指将第1边12的长度2等分的2等分点。
[0079] 在本实施方式中，如图4所示，在将第1边12的长度设为L1，将第2边13的长度设为 L2时，优选L1〈L2。另外，在从第1面8侧来观察的俯视图中，L1以及L2均为包含主体1和外部 电极2而不包含接合部件11的层叠型电子部件的长度，换言之，均为除去接合部件11的层叠 型电子部件的长度。在主体1以及外部电极2具有一般的形状的层叠型电子部件中，也可以 将L1以及L2视为主体1以及外部电极2的外形尺寸。
[0080] 另外，在图3、4中，示例了在第1边12和第1面8以及第1侧面14的分别与第1边12相 邻的区域设置接合部件11的例子，但只要设置在第1面8、第1侧面14的与第1边12相邻的区 域即可，也可以与第1边12分离。
[0081] 这样，通过在第1面8的对置的2边(第1边12)和与该2边相邻的区域、以及第1侧面 14的与该2边相邻的区域之中的至少任意区域，经由接合部件11来将层叠型电子部件安装 于基板21，能够得到鸣音减少效果。也就是说，通过在图15所示的层叠型电子部件的节状部 24,经由接合部件11来将层叠型电子部件固定于基板21，能够抑制层叠型电子部件本身的 压电振动向基板21的传播，能够减少鸣音。
[0082] 另外，如图4所示，Ml是第1边12的长度方向上的接合部件11的长度，P1是层叠型电 子部件的第1面8上从第1边12向第1面8的中央侧延伸设置的接合部件11的与第1边12垂直 的方向上的长度。
[0083]此外，如图5所示，H0是主体1的层叠方向上的包含主体1与外部电极2的层叠型电 子部件的高度，H1是在第1侧面14上从第1边12向第1侧面14的中央侧延伸设置的接合部件 11的层叠方向的长度，C是基板21的安装面与外部电极2的间隔。
[0084]这样，本实施方式中的一对接合部件11分别形成在不同的外部电极2的表面，并具 有电传导性。作为接合部件11的材料，例如能够使用共晶焊锡、无铅焊锡(Sn-Ag-Cu)等钎焊 材料、导电性粘合剂等。
[0085] 为了形成接合部件11，例如将焊锡糊膏印刷在外部电极2的第1面8侧的规定的部 分，在以焊锡的熔融温度进行了热处理之后进行冷却即可。此外，也可以使用焊剂或低熔点 焊锡等来将焊锡球粘合于外部电极2的第1面8侧的规定的部分。另外，用作为接合部件11的 固形的焊锡不是必须是球状的焊锡球，也可以是板状、棒状以及线状等他其他形状。此外， 也可以将排列了多个球状等焊锡球的部件设为接合部件11。此外，在接合部件11的形成中 使用导电性糊膏的情况下，通过丝网印刷等来印刷于外部电极2的第1面8侧的规定的部分， 通过干燥，能够形成接合部件11。另外，接合部件11可以不仅设置在第1面8侧的外部电极2 上，也可以设置在主体1上，还可以设置于外部电极2以及主体1两者。
[0086] 对本实施方式的层叠型电子部件的安装构造体进行说明。在本实施方式的层叠型 电子部件的安装构造体中，如图5所示，层叠型电子部件的外部电极2与基板21上的焊盘图 案22经由接合部件11来接合，使得第1面8与基板21的安装面对置。另外，本实施方式中的接 合部件11不仅具有将层叠型电子部件与基板21接合的作用，还具有将层叠型电子部件的外 部电极2与基板21的电路(未图示)电连接的作用。
[0087] 在将层叠型电子部件安装于基板21时，可以通过接合部件11来与基板21的焊盘图 案22直接接合，也可以在基板21的焊盘图案22上涂敷焊锡等导电性材料，经由该导电性材 料来将层叠型电子部件安装于基板21。在该情况下，在接合部件11与焊盘图案22之间，形成 涂敷于焊盘图案22上的焊锡等导电体23。导电体23形成为与接合部件11相接或者覆盖接合 部件11。优选导电体23与外部电极2经由接合部件11来接合，导电体23与外部电极2不直接 相接。通过导电体23与外部电极2经由接合部件11来接合，能够使层叠型电子部件在配置有 接合部件11的部位与基板21的焊盘图案22接合。在这样将导电性材料涂敷于基板21来安装 层叠型电子部件的情况下，虽然优选使用的导电性材料是与接合部件11相同种类的材料， 但只要与接合部件11的润湿性良好就没有特别限制。
[0088] 使用本实施方式的以下模型，来进行鸣音的模拟。关于主体1以及外部电极2的条 件与所述的评价部件的鸣音的模拟相同（电介质材料:钛酸钡系材料，内部电极:Ni，外部电 极:Cu，主体尺寸：1100\620\62(^111，外部电极厚度2(^111)。其中，高杨氏模量层10的材料设 为BaZr0 3(杨氏模量220GPa)，将高杨氏模量层10的厚度T1设为155μπι。此外，将第1面8的长 度660μηι的一对边设为第1边12,将长度1140μηι的一对边设为第2边13。
[0089] 接合部件11中将Ml设为620μπι，将Ρ1设为160μπι，将Η1设为78μπι。此外，本实施方式 的安装构造体中的C设为140μπι。若将得到的结果在5Hz~20kHz的频域进行平均，则结果为 本实施方式中的声压级的平均值相对于所述评价部件的情况即现有的安装构造体，减少了 19dBA。
[0090] 另外，虽然在本模拟中，将ΜΙ (620μπι)相对于L1 (660μπι)的比（M1/L1)设为0 · 94，但 若将其设为〇. 5，在包含第1边12的节状部24的区域设置接合部件11，则声压级能够比以往 减少22dBA。从安装性的方面出发，优选Ml /L1为0.4以上。
[0091] 此外，虽然在本模拟中，将Η1(78μπι)相对于Η0(660μπι)的比(H1/H0)设为0.12,但即 使将其设为〇. 5，声压级也能够比以往减少10dBA。
[0092] 进一步地，根据所述评价部件的振动模式解析的结果，由于在构成评价部件的各 表面的中央附近振动振幅较大，因此优选H1相对于H0的比（H1/H0)为0.4以下，第1面8上与 第1边12垂直的方向的接合部件11的长度P1相对于L2的比率(P1/L2)为0.25以下。
[0093] 另外，在接合部件11与第1边12分离的情况下，也优选在从第1边12到上述的PI、H1 的范围内的区域内存在接合部件11。其中，对于在第1面8上不存在接合部件11的情况下的 P1、在第1侧面14上不存在接合部件11的情况下的H1，则当然不需要考虑。
[0094] 另外，在本实施方式的安装构造体中，层叠型电子部件的主体1以及外部电极2不 与基板21的安装面直接接触。特别地，优选作为外部电极2与基板21的安装面的间隔的C相 对于H0的比（C/H0)为0.1以上。
[0095] 此外，作为本实施方式的安装构造体，说明了将具备接合部件11的层叠型电子部 件安装于基板21的构造体，但在不具备接合部件11或其他接合部件的情况下，只要安装于 基板21的层叠型电子部件在应设置上述的接合部件11的部位与基板21接合，则也包含于本 实施方式的安装构造体。在该情况下，将层叠型电子部件与基板21接合的焊锡等导电体23 相当于接合部件11。
[0096] 关于能够应用本实施方式的主体1以及外部电极2的形状、材料，由于与第1实施方 式相同，因此省略进一步的说明。其中，在具有LW反转型、多端子型等形态的层叠型电子部 件中，优选使用具有绝缘性的接合部件11。此外，接合部件11的形成部位也可以不仅在外部 电极2上，还在主体1上、或者跨越外部电极2以及主体1。在使用具有绝缘性的接合部件11的 情况下，外部电极2通过引线接合等来与基板21的电路电连接即可。作为绝缘性的材料，例 如乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚丙烯(PP)等热塑性树脂较为适合。
[0097] 此外，外部电极2的Sn镀敷在将层叠型电子部件安装于基板21时，具有提高外部电 极2与焊锡的润湿性的作用，但在本实施方式中，由于层叠型电子部件经由一对接合部件11 来与基板21的焊盘图案22接合，因此能够将没有Sn镀敷的部件用作为外部电极2。此外，也 可以在形成接合部件11之后，在外部电极2的露出部形成例如氧化膜等，进行使外部电极2 的露出部难以与焊锡润湿的处理。
[0098](第3实施方式）
[0099] 第3实施方式也与第2实施方式同样地，在上述的第1实施方式中的外部电极2的第 1面8侧还具备接合部件11。此外，第1面8以及第2面9是矩形，具备由主体1以及外部电极2构 成并且相互对置的二对边以及顶点V。换言之，在从第1面8侧或者第2面9侧来观察层叠型电 子部件的俯视图中，相互对置的二对边以及顶点V构成由层叠型电子部件的主体1以及外部 电极2形成的轮廓。这里，在构成第1面8的二对边之中，将任意一对边设为第1边12,将另一 对边设为第2边13,进一步地，将经由第1边12来与第1面8相邻的一对侧面设为第1侧面14， 将经由第2边13来与第1面8相邻的一对侧面设为第2侧面15。此外，将第1边12的中央设为 12c，将第2边13的中央设为13c。所谓边的中央，是指将边的长度2等分的2等分点。
[0100] 在本实施方式中，如图6(a)~（c)所示，接合部件11在主体1以及外部电极2的第1 面8侧，包含其顶点V而被设置在第1面8、第1侧面14以及第2侧面15,被设置在不包含将第1 面8、第1侧面14以及第2侧面15的相互对置的各边的中央连结的线的区域。所谓将对置的各 边的中央连结的线，在第1面8的情况下是指将心彼此、13(4皮此连结的线(将图6(c)所示的 中点连结的虚线），在第Ι?面14的情况下是指将12〇与和第1边12对置的边的中点（未图示） 连结的线，在第2侧面15的情况下是指将13c与和第2边13对置的边的中点（未图示)连结的 线。换言之，在本实施方式中，在主体1以及外部电极2的第1面8的四角设置了分别独立的接 合部件11。此外，在本实施方式中，也与第1实施方式同样地，第1覆盖层6具备具有比电介质 层3高的杨氏模量的高杨氏模量层10。
[0101] 这样，在本实施方式中，在主体1以及外部电极2的第1面8侧即具有高杨氏模量层 10的一侧的四角、也就是作为一对外部电极2的两端的部位设置接合部件11。此外，设置于 外部电极2的两端的接合部件11之中的至少任意一方具有电传导性。
[0102] 作为接合部件11的材料，与第2实施方式同样地，例如能够使用共晶焊锡、无铅焊 锡(Sn-Ag-Cu)等钎焊材料、导电性粘合剂等。
[0103] 对本实施方式的层叠型电子部件的安装构造体进行说明。图7(a)是安装于基板的 本实施方式的层叠型电子部件的在图6(c)的层叠型电子部件的A3-A3线切断的状态的剖视 图，图7(b)是在图6(c)的层叠型电子部件的B3-B3线切断的状态的剖视图。
[0104] 在本实施方式的层叠型电子部件的安装构造体中，与第2实施方式同样地，如图7 (a)、（b)所示，层叠型电子部件的外部电极2与基板21上的焊盘图案22经由接合部件11来接 合，使得第1面8与基板21的安装面对置。另外，本实施方式中的接合部件11的被设置于外部 电极2的两端的接合部件11之中的至少任意一方不仅具有将层叠型电子部件与基板21接合 的作用，还具有将层叠型电子部件的外部电极2与基板21的电路(未图示）电连接的作用。另 外，在图7(b)中，被设置于外部电极2的两端的接合部件11的两者将层叠型电子部件的外部 电极2与基板21的电路(未图示)电连接。
[0105] 这里，如图6(c)所示，在由主体1以及外部电极2构成的第1面8中相互对置的二对 边之中，将长度较短的一对边设为第1边12,将长度较长的一对边设为第2边13。因此，在图8 中，L1是第1边12的长度，L2是第2边13的长度。另外，L1以及L2均为包含主体1和外部电极2 而不包含接合部件11的层叠型电子部件的长度，换言之，均为除去接合部件11的层叠型电 子部件的长度。在主体1以及外部电极2具有一般的形状的层叠型电子部件中，也可以将L1 以及L2视为主体1以及外部电极2的外形尺寸。
[0106]此外，P1是从第1边12向第1面8的中央侧延伸设置的接合部件11的与第1边12垂直 的方向的长度，P2是从第2边13向第1面8的中央侧延伸设置的接合部件11的与第2边13垂直 的方向的长度。此外，如图7(a)、（b)所示，H1是在第1侧面14上从第1边12向第1侧面14的中 央侧延伸设置的接合部件11的层叠方向的长度或者在第2侧面15上从第2边13向第2侧面15 的中央侧延伸设置的接合部件11的层叠方向的长度，C是基板12的安装面与外部电极2的间 隔。
[0107]使用本实施方式的以下的模型，来进行鸣音的模拟。接合部件11中将P1设为160μ m，将Ρ2设为155μπι，将HI设为78μπι。此外，本实施方式的安装构造体中的C设为140μπι。关于主 体1以及外部电极2的其他条件与第2实施方式中的鸣音的模拟相同。
[0108]若将得到的结果在5Hz~20kHz的频域进行平均，则结果为本实施方式中的声压级 的平均值相对于现有的安装构造体减少了 23dBA。
[0109] 另外，在本模拟中，将Ρ2(155μπι)相对于Ll(660ym)的比(P2/L1)设为0.235,但从安 装性方面出发，也优选设为0.2~0.4。优选PI、H1以及C设为与第2实施方式相同的范围。
[0110] 由于能够应用本实施方式的主体1以及外部电极2的形状、材料与第1以及第2实施 方式相同，因此省略进一步的说明。此外，在本实施方式中，作为接合部件11，也可以使用所 述的具有绝缘性的材料。在该情况下，外部电极2通过引线接合等来与基板21的电路电连接 即可。
[0111] 此外，也能够仅将被设置于外部电极2的两端的接合部件11之中的任意一方设为 具有导电性的部件，另一方设为具有绝缘性的部件。
[0112] 另外，在第2实施方式以及第3实施方式中，将接合部件11的形状主要设为矩形，基 于该形状对尺寸、比率的优选的范围进行了说明，但并不是将接合部件11的形状限定为矩 形，也可以是其他各种形状或不定形状。此外，基于通过上述模拟而确认的、有关层叠型电 子部件的振动模式和节状部24的说明，在不脱离权利要求书中所述的本发明的主旨的范围 内，能够进行各种变更、变形。
[0113] -符号说明-
[0114] 1、1〇1 主体
[0115] 2,102 外部电极
[0116] 3,103 电介质层
[0117] 4、104 内部电极层
[0118] 5 有效层
[0119] 6 第1覆盖层
[0120] 7 第2覆盖层
[0121] 107 覆盖层
[0122] 8 第1面
[0123] 9 第 2面
[0124] 1〇 高杨氏模量层
[0125] 11 接合部件
[0126] 12 第1边
[0127] 12c 第1边的中央
[0128] 13 第2边
[0129] 13c 第2边的中央
[0130] 14 第1侧面
[0131] 15 第2侧面
[0132] 21 基板
[0133] 22 焊盘图案
[0134] 23、123 导电体
[0135] 24 节状部
[0136] 31 安装基板
[0137] 32 消声箱
[0138] 33 集音话筒
[0139] 34 放大器
[0140] 35 FET 分析仪
[0141] V 顶点
【主权项】
1. 一种层叠型电子部件，其特征在于，具备： 主体，其具有电介质层与内部电极层被交替层叠的有效层、以及在该有效层的层叠方 向的两侧设置的一对覆盖层即第1覆盖层以及第2覆盖层;和 多个外部电极，其设置于该主体的外表面， 所述内部电极层在每1层连接于不同的所述外部电极， 所述第1覆盖层具有高杨氏模量层，该高杨氏模量层具有比所述电介质层高的杨氏模 量。2. 根据权利要求1所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述电介质层以及所述覆盖层由陶瓷构成，所述主体的所述电介质层、所述内部电极 层以及所述一对覆盖层被一体化。3. 根据权利要求2所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述层叠型电子部件是层叠陶瓷电容器。4. 根据权利要求1至3的任意一项所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述第2覆盖层的杨氏模量为所述电介质层的杨氏模量以下。5. 根据权利要求1至4的任意一项所述的层叠型电子部件，其特征在于， 在将所述主体的所述层叠方向上的厚度设为T0,将所述高杨氏模量层的所述层叠方向 上的厚度设为Tl时，Tl相对于TO的比率T1/T0为0.1以上。6. 根据权利要求1至5的任意一项所述的层叠型电子部件，其特征在于， 在将所述电介质层的杨氏模量设为E0,将所述高杨氏模量层的杨氏模量设为El时，El 相对于EO的比率EI /EO为1.4以上。7. 根据权利要求1至6的任意一项所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述层叠型电子部件具有在所述层叠方向上位于对置位置的一对面、即位于所述第1 覆盖层侧的第1面以及位于所述第2覆盖层侧的第2面，所述层叠型电子部件成为具有位于 所述第1面与所述第2面之间的4个侧面的长方体形状， 在所述第1面侧，在所述主体以及所述外部电极之中的至少一方还具备接合部件。8. 根据权利要求7所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述第1面是矩形形状，将该第1面的相互对置的二对边之中的任意一对边设为第1边， 将另一对边设为第2边， 在将经由所述第1边而与所述第1面相邻的一对所述侧面设为第1侧面时， 在所述第1边、所述第1面的与所述第1边相邻的区域、以及所述第1侧面的与所述第1边 相邻的区域之中的至少任意处，分别具备接合部件。9. 根据权利要求8所述的层叠型电子部件，其特征在于， 在将所述第1边的长度设为Ll，将所述第2边的长度设为L2时，LI <L2。10. 根据权利要求7所述的层叠型电子部件，其特征在于， 所述第1面以及所述第2面是分别具备4个顶点以及二对边的矩形形状， 在所述第1面的所述4个顶点、所述第1面的与所述4个顶点相邻的区域、以及4个所述侧 面的与所述4个顶点相邻的区域之中的至少任意处，分别具备接合部件， 该接合部件不被设置在所述第1面以及所述侧面的将相互对置的所述边的中央连结的 线上。11. 一种层叠型电子部件的安装构造体，其特征在于， 在基板的安装面接合权利要求1至10的任意一项所述的层叠型电子部件，该层叠型电 子部件的所述第1覆盖层与所述安装面对置。12. -种层叠型电子部件的安装构造体，其特征在于， 在基板的安装面通过所述接合部件来接合权利要求7至10的任意一项所述的层叠型电 子部件，该层叠型电子部件的所述第1面与所述安装面对置。
【文档编号】H01G2/06GK105900195SQ201580003769
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月16日
【发明人】西村道明, 重永泰尚
【申请人】京瓷株式会社