積層セラミックコンデンサのひずみクラックを防ぐには?

2012/06/28
応用

カテゴリー:コンデンサPLAZA
みなさん、こんにちは!今回は、電子機器に欠かせない存在になっている積層セラミックコンデンサ(以後チップと表記します)。今回はこのチップで起こりうる「ひずみクラック」という現象についてご説明します。
チップは適切な取扱いをすれば、全くクラック(ひび割れ)は入りません。しかし、セラミックで出来ており茶碗やお皿と同じ焼きものであるため過度の機械的な力を加えるとクラック(ひび割れ)が入ることがあります。
そこで今回は、ひずみクラックが発生するメカニズムを説明させて頂き、ひずみクラックを防止する術を身につけて頂こうと思います。


1. ひずみクラックとは?
まずは、図1でひずみクラックとは、どのようなものか見て頂きましょう。ひずみクラックとは、ひずみによって発生したクラック(ひび割れ)のことです。ひずみクラックは、チップの外からは見つけることが難しいです。そこでチップを以下のように切断して、切断面を研磨した画像をお見せしています。
特徴として、外部電極端から斜め方向にクラックが生じているのが確認できます。

cap20120828_en1.png
図1 代表的なクラックの一例


2. ひずみクラック発生のメカニズムは?
では何故このようなクラックが発生するのでしょうか?それはチップがはんだで基板ランド上に実装されているからです。基板に過度の機械的な力が加えられて曲げられたり、ひねられたりすることで、ひずみクラックが発生します。

基板が反った場合にどうなるか見て行きましょう。
図2のように上面部は伸び、下面部は縮みます。上面の伸びにより、銅ランドが左右に移動します。


cap20120828_en2.png
図2 基板変形と応力図


ランドの移動に伴いはんだが移動・変形します。はんだが変形する事でチップの外部電極が移動・変形し、チップの外部電極端に引張応力が集中します。
この引張応力がチップ誘電体の強度を上回るとクラックが生じます。


cap20120828_en3-2.png
図3 ひずみクラック発生のメカニズム

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