安裝結構及安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明提供安裝結構及安裝方法，陶瓷電子部件的安裝結構能抑制電路基板的鳴響。安裝結構具備：第一陶瓷電子部件(11)，由具備內部電極(13、14)和外部電極(15、16)的陶瓷坯體(11a)構成，向外部電極施加電壓時，陶瓷坯體(11a)以第一形變量發(fā)生形變；第二陶瓷電子部件(12)，由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體(12a)構成，向外部電極施加電壓時，陶瓷坯體(12a)以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變。第二陶瓷電子部件載置于第一陶瓷電子部件的正上方，通過彼此的外部電極接合，接合了第二陶瓷電子部件的第一陶瓷電子部件至少通過第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板(50)上的焊盤(51)接合。
【專利說明】安裝結構及安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及安裝結構及安裝方法，尤其涉及用于將陶瓷電子部件安裝在電路基板上的結構及方法。
【背景技術】
[0002]目前,在電介體層和電容器電極層疊而成的層疊電容器中，若施加含有紋波成分的電壓，則在電容部中產(chǎn)生電場誘發(fā)形變，而使層疊體伸縮。伴隨著層疊電容器的小型化.薄層化的進展，電介體每片上施加的電壓增強，電場誘發(fā)形變變得無法忽視。若搭載(釬焊)在電路基板上的層疊電容器產(chǎn)生伸縮振動，則向電路基板傳遞而使電路基板振動，其頻率落在可聽區(qū)域即20Hz?20kHz時，被人的耳朵識別成“鳴響”。
[0003]為了防止.降低這樣的“鳴響”，目前提出有各種各樣的方案。例如，在專利文獻I中提出有通過層疊陶瓷電子部件使用在施加電壓時產(chǎn)生的形變較小的電介體陶瓷材料來抑制“鳴響”的方案。然而，大容量的層疊陶瓷電子部件通常使用的以鈦酸鋇等為主成分的高介電常數(shù)的電介體陶瓷是必然會產(chǎn)生電場誘發(fā)形變的材料，從而難以抑制“鳴響”。
[0004]專利文獻1:日本特開2006-199563號公報

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠抑制通過將多個陶瓷電子部件層疊來安裝的電路基板的鳴響的安裝結構及安裝方法。
[0006]本發(fā)明的第一方式的安裝結構的特征在于，所述安裝結構具備:
[0007]第一陶瓷電子部件，其由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，第一陶瓷電子部件的陶瓷坯體以第一形變量發(fā)生形變；
[0008]第二陶瓷電子部件，其由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，第二陶瓷電子部件的陶瓷坯體以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變，
[0009]第二陶瓷電子部件載置于第一陶瓷電子部件的正上方，第一陶瓷電子部件與第二陶瓷電子部件通過彼此的外部電極接合，
[0010]接合了所述第二陶瓷電子部件的第一陶瓷電子部件至少通過第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板上的焊盤接合。
[0011]本發(fā)明的第二方式的安裝方法的特征在于，其是將第一陶瓷電子部件及第二陶瓷電子部件與電路基板上的焊盤接合的方法，
[0012]所述第一陶瓷電子部件由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，所述第一陶瓷電子部件的陶瓷坯體以第一形變量發(fā)生形變，
[0013]所述第二陶瓷電子部件由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，所述第二陶瓷電子部件陶瓷坯體以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變，
[0014]第二陶瓷電子部件載置于第一陶瓷電子部件的正上方，第一陶瓷電子部件與第二陶瓷電子部件通過彼此的外部電極接合，并且至少將第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板上的焊盤接合。
[0015]在所述安裝結構及安裝方法中，形變量較小的第一陶瓷電子部件與電路基板上的焊盤接合，在第一陶瓷電子部件上接合形變量較大的第二陶瓷電子部件。在向各陶瓷電子部件施加電壓時，第二陶瓷電子部件比較大地發(fā)生形變，第一陶瓷電子部件比較小地發(fā)生形變。形變在各電子部件的高度方向中央部分為最大值，但第二陶瓷電子部件的較大的形變被第一陶瓷電子部件的較小的形變吸收，在第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板的焊盤的直接接合點處幾乎不發(fā)生振動，從而能夠抑制電路基板的振動(鳴響)。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制通過將多個陶瓷電子部件層疊來安裝的電路基板的鳴響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是表示作為一實施例的安裝結構的立體圖。
[0019]圖2是表示所述安裝結構的剖視圖。
[0020]圖3是表示所述安裝結構的變形例的剖視圖。
[0021]圖4是表示安裝結構中的聲壓特性的圖表，(A)表示重疊兩個電子部件安裝的所述安裝結構的聲壓特性，(B)、(C)表示將電子部件一個一個地單獨安裝的安裝結構的聲壓特性。
[0022]圖5是表示將陶瓷電子部件單獨安裝在電路基板上的情況下的電場誘發(fā)形變的說明圖。
[0023]圖6是示意性地表示基于所述安裝結構的振動抑制的機械原理的說明圖。
[0024]符號說明
[0025]1、2...安裝結構
[0026]lla、12a...陶瓷坯體
[0027]11,12...陶瓷電容器
[0028]13,14...內部電極
[0029]15、16...外部電極
[0030]20...焊料
[0031]21...端子構件
[0032]50...電路基板
[0033]51...焊盤
[0034]52...焊料
【具體實施方式】
[0035]以下，參照附圖，對本發(fā)明的層疊電容器的實施例進行說明。
[0036]如圖1及圖2所示，作為一實施例的安裝結構I如下構成:在第一陶瓷電子部件(第一陶瓷電容器11)上載置第二陶瓷電子部件(第二陶瓷電容器12)，并通過焊料20將第一陶瓷電子部件與第二陶瓷電子部件的外部電極15、16相互接合，并通過焊料52將外部電極15、16接合于在電路基板50的表面上形成的焊盤51。[0037]在該安裝結構I中，焊料52向上潤濕至上段的陶瓷電容器12的外部電極15、16。需要說明的是，在基于焊料20的陶瓷電容器11、12的接合強度充分的情況下，基于焊料52的向焊盤51的接合也可以僅在下段的陶瓷電容器11的外部電極15、16處進行。
[0038]陶瓷電容器11、12分別由層疊有電介體層的陶瓷坯體(層疊體)11a、12a構成，并通過隔著電介體層相互對置的內部電極13、14來形成規(guī)定的電容部。在坯體lla、12a的兩端部形成有外部電極15、16，外部電極15與各內部電極13的一端連接,夕卜部電極16與各內部電極14的一端連接。
[0039]作為電介體層，可以優(yōu)選使用以BaTi03、CaTi03、SrTiO3XaZrO3等為主成分的電介體陶瓷。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、稀土類化合物等副成分而得到的材料。作為內部電極13、14，可以優(yōu)選使用N1、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd 合金、Au 等。
[0040]優(yōu)選外部電極15、16通過厚膜或薄膜來形成，由基底層和在基底層上形成的鍍敷層構成。作為基底層，可以優(yōu)選使用Cu、N1、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等,可以通過與內部電極13、14同時燒成而成，也可以通過將涂敷好的導電性膏劑燒結而成。另外，基底層可以通過鍍敷而直接形成在坯體lla、12a的表面上，也可以通過使含有熱硬化性樹脂的導電性樹脂硬化而形成。作為鍍敷層，可以優(yōu)選使用Cu、N1、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等，可以由多層形成。優(yōu)選的是，Ni鍍層及Sn鍍層這兩層結構。
[0041]其中，就所述第一陶瓷電容器11來說，在外部電極15、16上施加有電壓時，坯體Ila以第一形變量發(fā)生形變(伸縮)。另外，就第二陶瓷電容器12來說，在外部電極15、16上施加有電壓時，坯體12a以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變(伸縮)。
[0042]坯體lla、12a的形變量主要通過選擇電介體的材料而能得以調整。若使用介電常數(shù)低的材料、電場強度低的材料，則形變量減小。例如，將配置于下段的第一陶瓷電容器11的坯體Ila由低介電常數(shù)的陶瓷材料形成，將配置于上段的第二陶瓷電容器12的坯體12a由高介電常數(shù)的陶瓷材料形成?；蛘?，將向配置于下段的第一陶瓷電容器11的坯體Ila施加的電場強度降低，將向配置于上段的第二陶瓷電容器12的坯體12a施加的電場強度提聞。
[0043]另外，即使電介體使用相同的材料，也可以通過靜電電容來調整坯體lla、12a的形變量。在電介體層為相同的材料時，若減少內部電極13、14的片數(shù)，則形變量減小。例如，使配置于下段的第一陶瓷電容器11的內部電極13、14的片數(shù)比配置于上段的第二陶瓷電容器12的內部電極13、14的片數(shù)少。
[0044]圖3示出作為所述安裝結構I的變形例的安裝結構2，安裝結構2如下構成:將陶瓷電容器11、12的外部電極15、16通過端子構件21 —體地接合，并經(jīng)由端子構件21通過焊料52接合于電路基板50的焊盤51。其它結構與安裝結構I相同。
[0045]在所述安裝結構I中，本
【發(fā)明者】進行的聲壓測定的結果如圖4所示。陶瓷電容器
11、12均為長度2.0mm、寬度1.25mm、高度1.25mm，下段的陶瓷電容器11的容量為I μ F，上段的陶瓷電容器12的容量為22 μ F。電路基板50使用大小為IOOmmX40mm且厚度為1.6mm的基板。在電路基板50的中央部分接合有基于所述安裝結構I安裝的電容器11、12。
[0046]以IVpp且3kHz附近的共振頻率使直流偏壓電壓變化為0V、16V、_16V、0V，利用在安裝結構I的正上方設置的麥克風來測定聲壓級。[0047]圖4(A)示出基于安裝結構I的聲壓級。圖4(B)示出將下段的陶瓷電容器11單獨安裝在電路基板50上的情況下的聲壓級。圖4(C)示出將上段的陶瓷電容器12單獨安裝在電路基板50上的情況下的聲壓級。從與圖4(B)、(C)的比較明確可知，基于安裝結構I的圖4(A)所示的聲壓級降低了 20dB左右。另外，可抑制聲壓的偏壓電壓的范圍擴大。
[0048]接著，參照圖5㈧、(B)及圖6㈧、(B)來說明因電場誘發(fā)形變引起的聲壓級的降低的機械原理。
[0049]首先，圖5(A)示意性地示出將陶瓷電子部件30單獨釬焊在電路基板50上的結構。若對陶瓷電子部件30施加電壓，則如圖5(B)所示，陶瓷坯體在厚度方向上膨脹，由于泊松效應而在長度方向上收縮。由此，電路基板50發(fā)生撓曲。因交流電壓的施加而引起的坯體的長度方向的收縮、恢復成為電路基板50的振動，從而產(chǎn)生鳴響。
[0050]這里，將形變設為S，應力設為T，電場設為E時，如下記述。
[0051]S = sET+dE...(I)
[0052]sE表示彈性柔量系數(shù)，d表示壓電常數(shù)。
[0053]接著，考慮以所述安裝結構I安裝的情況下的電容器11、12的形變和電路基板50的形變的關系。若將所述安裝結構I假設為單純的連桿機構，則如圖6(A)所示。將電容器
11、12的高度方向中央部分A、B (變位量最大的部分)和向電路基板50接合的接合部分C處的形變分別設為SA、SB、S。。另外，將從C點至A點、從C點至B點的高度設為tA、tB。
[0054]將電容器11、12的高度設為tl、t2時，tA、tB用下式表示。
[0055]tA = l/2t2+tl...(2)
[0056]tB = l/2tl…(3)
[0057]示意性地表示形變和高度的關系的話，則如圖6(B)所示。此時，在形變與高度之間存在以下的相關關系。
[0058](Sa-Sc): (Sb-Sc) = tA: (tA_tB) = (l/2t2+tl): (l/2t2+l/2tl)...(4)
[0059]因而，形變和高度的關系如下式表示。
[0060](Sa-Sc)/(Sa-Sb) = (l/2t2+tl)/(l/2t2+l/2tl) …(5)
[0061]根據(jù)式(5)，由電容器11、12的形變SA、Sb和高度tl、t2求解出電路基板50的形變S。。另外，在形變的相關關系中，存在形變?yōu)镺的地點D、即假想的不動點(參照圖6(B))。在該不動點D與點C 一致時(S。= O)，電容器11、12的形變的傳遞衰減，使得電路基板50的形變接近O。此時的所述安裝結構I中的電容器11、12的設計條件用以下的關系式表示。
[0062]SB/SA = l-(t2+tl)/(t2+2tl)...(6)
[0063]即，若為滿足式(6)的彈性柔量系數(shù)、壓電常數(shù)，則電路基板50不會發(fā)生形變。若下段及上段的陶瓷電容器11、12以不動點D位于C點的方式進行伸縮，則電容器11、12的形變的傳遞衰減，而使C點的形變減小，從而可抑制聲壓。
[0064]電容器11、12的形變的傳遞能夠利用電容器11與電容器12之間的間隙及電容器11與電路基板50之間的間隙有效地衰減。即，通過調整間隙的高度，能夠提高聲壓的抑制效果。
[0065]實際上，焊料52不為剛體，坯體lla、12a接近于剛體。另外，壓電常數(shù)也受電介體的極化狀態(tài)影響而不顯示出直線特性。然而，在滿足所述式(6)的條件的附近聲壓受到抑制。[0066]基于以上的機械原理，所述安裝結構I與將電容器11、12單獨安裝時相比，能夠降低聲壓，從而抑制鳴響。
[0067]根據(jù)上述機械原理，在所述安裝結構I的下段使用不產(chǎn)生電場誘發(fā)形變的陶瓷電子部件的情況下，若脫離所述式(6)的關系，則反之聲壓抑制效果減小。基于上述機械原理，若以使不動點D位于電路基板50的方式將下段的陶瓷電子部件的電場誘發(fā)形變設定為規(guī)定的值，則能夠使聲壓接近于0，從這點來說能夠非常有效地抑制鳴響。
[0068](其它的實施方式)
[0069]需要說明的是，本發(fā)明涉及的層疊電容器的使用方法并不局限于所述實施例，可以在其主旨的范圍內進行各種變更。
[0070]尤其是，層疊體、電容器電極的細微部分的形狀任意，電容器電極的配置片數(shù)、相對于安裝面的配置方向任意。電容器的容量也任意，但周知通常IuF以上的容量的電容器會發(fā)生鳴響。另外，本發(fā)明可以適用于電容器以外的壓電部件、線圈部件等陶瓷電子部件。
[0071]工業(yè)實用性
[0072]如上所述，本發(fā)明在陶瓷電子部件的安裝結構及安裝方法中是有用的，尤其在能夠抑制電路基板的鳴響這方面是優(yōu)越的。
【權利要求】
1.一種安裝結構，其特征在于，所述安裝結構具備: 第一陶瓷電子部件，其由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，第一陶瓷電子部件的陶瓷坯體以第一形變量發(fā)生形變； 第二陶瓷電子部件，其由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，第二陶瓷電子部件的陶瓷坯體以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變， 第二陶瓷電子部件載置于第一陶瓷電子部件的正上方，第一陶瓷電子部件與第二陶瓷電子部件通過彼此的外部電極接合， 接合了所述第二陶瓷電子部件的第一陶瓷電子部件至少通過第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板上的焊盤接合。
2.根據(jù)權利要求1所述的安裝結構，其特征在于， 除了第一陶瓷電子部件的外部電極與所述電路基板上的焊盤接合之外，第二陶瓷電子部件的外部電極也與所述電路基板上的焊盤接合。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的安裝結構，其特征在于， 所述安裝結構具備將第一陶瓷電子部件及第二陶瓷電子部件各自的外部電極一體地接合的端子構件，所述第一陶瓷電子部件及所述第二陶瓷電子部件各自的外部電極通過所述端子構件與所述電路基板上的焊盤接合。
4.根據(jù)權利要求1?3中任一項所述的安裝結構，其特征在于， 第一陶瓷電子部件及/或第二陶瓷電子部件為層疊電容器。
5.一種安裝方法，其特征在于，所述安裝方法是將第一陶瓷電子部件及第二陶瓷電子部件與電路基板上的焊盤接合的方法， 所述第一陶瓷電子部件由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，所述第一陶瓷電子部件的陶瓷坯體以第一形變量發(fā)生形變，所述第二陶瓷電子部件由具備內部電極和外部電極的陶瓷坯體構成，在向外部電極施加電壓時，所述第二陶瓷電子部件的陶瓷坯體以比第一形變量大的第二形變量發(fā)生形變，第二陶瓷電子部件載置于第一陶瓷電子部件的正上方，第一陶瓷電子部件與第二陶瓷電子部件通過彼此的外部電極接合，并且至少將第一陶瓷電子部件的外部電極與電路基板上的焊盤接合。
6.根據(jù)權利要求5所述的安裝方法，其特征在于， 除了第一陶瓷電子部件的外部電極與所述電路基板上的焊盤接合之外，第二陶瓷電子部件的外部電極也與所述電路基板上的焊盤接合。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的安裝方法，其特征在于， 將第一陶瓷電子部件及第二陶瓷電子部件各自的外部電極通過端子構件一體地接合，并將第一陶瓷電子部件及第二陶瓷電子部件各自的外部電極通過所述端子構件與所述電路基板上的焊盤接合。
8.根據(jù)權利要求5?7中任一項所述的安裝方法,其特征在于， 第一陶瓷電子部件及/或第二陶瓷電子部件為層疊電容器。
【文檔編號】H01G2/06GK103489632SQ201310224088
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月6日 優(yōu)先權日:2012年6月12日
【發(fā)明者】堂垣內一雄 申請人:株式會社村田制作所