DE19904725A1

DE19904725A1 - Hochspannungsmehrschichtkondensator

Info

Publication number: DE19904725A1
Application number: DE19904725A
Authority: DE
Inventors: Yoichi Kuroda; Chiharu Chikashige
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 1999-08-19
Also published as: GB2334147A; GB9900306D0; US6134098A; JPH11224829A; GB2334147B; JP3233090B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hochspan nungsmehrschichtkondensator, der für eine Verwendung geeig net ist, bei der eine hohe Spannung, wie z. B. 250 V Wech selspannung oder 500 V Gleichspannung, angelegt ist, und insbesondere auf einen Hochspannungsmehrschichtkondensator, bei dem ein Keramiksinterformteil und eine interne Elektrode modifiziert sind, um den Spannungswiderstand zu erhöhen und einen unerwünschten Überschlag zu verhindern.

Von einem Kondensator, der bei Anwendungen verwendet wird, bei denen eine hohe Spannung angelegt ist, wird eindringlich gefordert, daß derselbe einen hohen Spannungswiderstand auf weist und einen Überschlag auf den Außenoberflächen dessel ben unterdrückt.

Folglich wurden Kondensatoren mit verschiedenen Strukturen als Mehrschichtkondensator, der einer hohen Spannung wider steht, vorgeschlagen (beispielsweise die japanische unge prüfte Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 60-76028, 62-120333 und 58-56431 und die japanische ungeprüfte Patentanmeldung 62-210612).

Fig. 3 und 4 sind eine Schnitt-Vorderansicht bzw. eine Schnitt-Draufsicht, die ein Beispiel für herkömmliche Hoch spannungsmehrschichtkondensatoren darstellen.

Es wird nun auf Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Ein Mehr schichtkondensator 31 weist ein Keramiksinterformteil 32 auf, das dielektrische Keramiken aufweist. Das Keramiksin terformteil 32 weist eine erste externe Elektrode 33, die auf der Endoberfläche 32a gebildet ist, und eine zweite externe Elektrode 34 auf, die auf der Endoberfläche 32b gebildet ist. Obwohl eine Kapazität durch die erste und zweite externe Elektrode 33 und 34 herausführt werden kann, ist eine Mehrzahl von Kapazitätsherausführungsabschnitten in dem Keramiksinterformteil 32 vorgesehen, um in der Richtung von der ersten Endoberfläche 32a zu der zweiten Endoberflä che 32b seriell geschaltet zu sein.

Erste interne Elektroden 35a bis 35c sind nämlich an unter schiedlichen Höhen gebildet, um aus der Endoberfläche 32a herausgeführt zu werden. Ferner sind zweite interne Elek troden 36a, 36b und 36c an unterschiedlichen Höhen gebildet, um aus der Endoberfläche 32b herausgeführt zu werden. Zu sätzlich sind nicht verbundene interne Elektroden 37a bis 37c, 38a bis 38c und 39a bis 39c zwischen den ersten und den zweiten internen Elektroden 35a und 36a, zwischen den zwei ten internen Elektroden 35b und 36b bzw. zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode 35c und 36c gebildet.

Für diese internen Elektroden sind nicht verbundene interne Elektroden 40a bis 40d und 41a bis 41d gebildet, um mit den benachbarten internen Elektroden über die Keramikschichten in der Dickenrichtung zu überlappen.

Bei der im vorhergehenden beschriebenen internen Elektroden struktur sind die Strukturen, die jeweils acht Kapazitäts herausführungsabschnitte aufweisen, die in der Richtung von der Endoberfläche 32a zu der Endoberfläche 32b seriell ge schaltet sind, zwischen der ersten und der zweiten externen Elektrode 33 und 34 parallel geschaltet.

Der Mehrschichtkondensator 31 weist nämlich eine Struktur auf, bei der acht Kapazitätsherausführungsabschnitte seriell geschaltet sind, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, so daß der Spannungswiderstand erhöht wird.

Andererseits offenbart die ungeprüfte Japanische Patent anmeldung Nr. 62-210612 einen Mehrschichtkondensator, der eine Struktur aufweist, bei der Keramikschichten mit einer relativ niedrigen Dielektrizitätskonstante über und unter den Kapazitätsherausführungsabschnitten angeordnet sind, die interne Elektroden aufweisen, wodurch ein Überschlag auf den oberen und unteren Seiten eines Sinterformteils unterdrückt wird.

Bei dem im vorhergehenden erwähnten Mehrschichtkondensator 31 ist die Mehrzahl der Kapazitätsherausführungsabschnitte jedoch zwischen der ersten und der zweiten externen Elektro de 33 und 34 seriell angeordnet, um den Spannungswiderstand zu erhöhen, wobei aber ein Überschlag auf den Oberflächen des Keramiksinterformteils 32 nicht verhindert werden kann.

Andererseits sind bei dem Mehrschichtkondensator, der in der ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 62-210612 offen bart ist, die Schichten mit einer relativ niedrigen Dielek trizitätskonstante auf der oberen und der unteren Seite des Abschnitts angeordnet, der interne Elektroden aufweist, um einen Überschlag auf der oberen und der unteren Seite des Keramiksinterformteils zu unterdrücken, wie es im vorher gehenden beschrieben wurde, wobei aber ein Überschlag auf der Seite des Keramiksinterformteils nicht wirksam unter drückt werden kann. Da die Schichten mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante einfach vorgesehen sind, kann zu sätzlich der Spannungswiderstand nicht erhöht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mehrschichtkondensator mit einem hervorragenden Spannungs widerstand zu schaffen, der in der Lage ist, einen Über schlag auf den externen Oberflächen zuverlässig zu verhin dern.

Diese Aufgabe wird durch einen Hochspannungsmehrschichtkon densator gemäß Anspruch 1 gelöst.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Hochspannungsmehrschichtkondensator geschaffen, der folgende Merkmale aufweist: ein Keramiksinterformteil mit einer ersten und einer zweiten Endoberfläche, die einander gegenüberliegen; einer ersten und einer zweiten internen Elektrode, die in dem Keramiksinterformteil angeordnet sind, um aus der ersten bzw. der zweiten Endoberfläche herausge führt zu sein; einer Mehrzahl von dritten internen Elektro den, die zwischen der ersten und der zweiten internen Elek trode angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Kapazitäts herausführungsabschnitten zu bilden, die in der Richtung von der ersten internen Elektrode zu der zweiten internen Elek trode seriell geschaltet sind; und einer ersten und einer zweiten externen Elektrode, die auf der ersten bzw. der zweiten Endoberfläche gebildet sind, um mit der ersten bzw. der zweiten internen Elektrode verbunden zu sein. Die Mehr zahl der dritten internen Elektroden ist zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode angeordnet, um zumindest vier Kapazitätsherausführungsabschnitte zu bilden, die se riell geschaltet sind. Die Schichten mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, die eine Keramik aufweisen, die eine relativ zu dem Abschnitt, der die ersten bis dritten internen Elektroden aufweist, niedrigere Dielektrizitäts konstante aufweist, sind auf den oberen und der unteren Seite des Abschnitts gebildet, der die ersten bis dritten internen Elektroden des Keramiksinterformteils aufweist. Die Ecken der dritten internen Elektroden auf den Seiten der internen Elektroden, die der ersten und der zweiten internen Elektrode in der Richtung einer Linie, die die erste und die zweite Endoberfläche verbindet, gegenüberliegen, sind abge rundet.

Eine Mehrzahl von Strukturen, von denen jede zumindest vier Kapazitätsherausführungsabschnitte aufweist, die mittels der ersten bis dritten internen Elektroden gebildet sind, und die seriell geschaltet sind, ist in dem Keramiksinterform teil in der Dickenrichtung desselben gebildet.

Die Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante sind in den Schichten, die bezüglich der vertikalen Richtung des Ke ramiksinterformteils am weitesten außen liegen, angeordnet.

Die Mehrzahl der dritten internen Elektroden weist eine Mehrzahl von ersten nicht verbunden internen Elektroden, die in der Richtung einer Linie, die die erste und die zweite Endoberfläche verbindet, auf derselben Höhe wie die ersten und zweiten internen Elektroden beabstandet sind, und eine Mehrzahl zweiter nicht verbundener interner Elektroden auf, die angeordnet sind, um mit den benachbarten internen Elek troden der ersten internen Elektrode, der Mehrzahl der er sten internen nicht verbundenen Elektroden und der zweiten internen Elektrode über die Keramiksinterformteilschicht zu überlappen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnitt-Vorderansicht, die einen Hochspan nungsmehrschichtkondensator gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schnitt-Draufsicht des Hochspannungsmehr schichtkondensators, der in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 eine Schnitt-Vorderansicht, die ein Beispiel für einen herkömmlichen Hochspannungsmehrschichtkon densator zeigt; und

Fig. 4 eine Schnitt-Draufsicht des Hochspannungsmehr schichtkondensators, der in Fig. 3 gezeigt ist.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden bezüglich eines unbestimmten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnitt-Vorderansicht, die einen Hochspan nungsmehrschichtkondensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine Schnitt-Draufsicht desselben.

Ein Mehrschichtkondensator 1 weist ein Keramiksinterformteil 2 auf, das die Gestalt eines rechteckigen Parallelepipeds aufweist. Das Keramiksinterformteil 2 ist aus einer geeigne ten dielektrischen Keramik hergestellt und weist Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c auf, die eine relativ zu dem mittleren Abschnitt 2a niedrigere Di elektrizitätskonstante aufweisen und auf den äußersten Schichten gebildet sind, d. h. auf dem obersten und unter sten Abschnitt.

Bei der Mehrschichtkeramikintegralsintertechnik zum Erhalten des Keramiksinterformteils 2, die im folgenden beschrieben wird, können der mittlere Abschnitt 2a und die Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c gebildet wer den, indem eine Keramikgrünschicht verwendet wird, die ein Keramikpulver mit einer relativ hohen relativen Dielektri zitätskonstante aufweist, um den mittleren Abschnitt 2a zu bilden, und indem eine Keramikgrünschicht verwendet wird, die ein Keramikpulver mit einer relativ niedrigen relativen Dielektrizitätskonstante aufweist, um die Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c zu bilden.

Das Keramiksinterformteil 2 weist eine erste und zweite Endoberfläche 2d und 2e auf, die einander gegenüberliegen. Eine erste externe Elektrode 3 ist gebildet, um die End oberfläche 2d zu bedecken und sich zu der oberen und unteren Seite 2f und 2g und den Seiten 2h und 2i des Keramiksinter formteils zu erstrecken. Entsprechend ist eine zweite externe Elektrode 4 gebildet, um die Endoberfläche 2e zu bedecken und sich zu der oberen und unteren Seite 2f und 2g und den Seiten 2h und 2i zu erstrecken.

Die erste und zweite externe Elektrode 3 und 4 werden gebildet, indem das Keramiksinterformteil 2 durch eine leitfähige Paste, wie z. B. eine Ag-Pd-, Ag- oder Cu-Paste, beschichtet wird, wonach die Paste gebrannt wird. Natürlich können die externen Elektroden 3 und 4 durch ein Dünnfilmbildungsverfahren gebildet werden, beispielsweise durch Dampfabscheiden, Plattieren, Sputtern oder derglei chen.

In dem Keramiksinterformteil 2 ist eine Mehrzahl von in ternen Elektroden angeordnet, um acht Kapazitätsheraus führungsabschnitte zu bilden, die zwischen den externen Elektroden 3 und 4 seriell geschaltet sind.

Bei dieser Interne-Elektrode-Struktur sind erste interne Elektroden 5a, 5b und 5c auf unterschiedlichen Höhen gebildet, um aus der ersten Endoberfläche 2d herausgeführt zu werden. Ferner sind zweite interne Elektroden 6a, 6b und 6c auf unterschiedlichen Höhen gebildet, um aus der zweiten Endoberfläche 2e herausgeführt zu werden.

Die erste interne Elektrode 5a und die zweite interne Elek trode 6a sind in derselben Ebene angeordnet. Dies trifft auch auf die erste interne Elektrode 5b und die zweite in terne Elektrode 6b und die erste interne Elektrode 5c und die zweite interne Elektrode 6c zu.

Auf der Höhe, auf der die erste und die zweite interne Elek trode 5a und 6a gebildet sind, sind erste nicht verbundene interne Elektroden 7a, 7b und 7c zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode 5a und 6a angeordnet. Entspre chend sind auf der Höhe, auf der die erste und die zweite interne Elektrode 5b und 6b gebildet sind, erste nicht ver bundene interne Elektroden 8a, 8b und 8c zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode 5b und 6b angeordnet. Ferner sind erste nicht verbundene interne Elektroden 9a, 9b und 9c zwischen der ersten und der zweiten internen Elektro de 5c und 6c angeordnet.

Darüberhinaus sind zweite nicht verbundene interne Elektro den 10a bis 10d auf einer Höhe zwischen der Höhe der ersten und der zweiten internen Elektrode 5a und 6a und der nicht verbundenen internen Elektroden 7a bis 7c und der Höhe der ersten und der zweiten internen Elektrode 5b und 6b und der nicht verbundenen internen Elektroden 8a bis 8c angeordnet. Die zweiten nicht verbundenen internen Elektroden 10a bis 10d sind angeordnet, um sich durch die Keramikschicht mit den benachbarten Elektroden der ersten internen Elektrode 5a, der ersten nicht verbundenen internen Elektroden 7a bis 7c und der zweiten internen Elektrode 6a zu überlappen.

Die nicht verbundene interne Elektrode 10a wird beispiels weise als ein Beispiel beschrieben. Die nicht verbundene interne Elektrode 10a ist angeordnet, um mit der ersten internen Elektrode 5a und der nicht verbundenen internen Elektrode 7a mit der Keramikschicht zwischen denselben zu überlappen. Entsprechend ist die nicht verbundene interne Elektrode 10b angeordnet, um mit den nicht verbundenen in ternen Elektroden 7a und 7b mit der Keramikschicht zwischen denselben zu überlappen. Zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode 5a und 6a sind daher jeweils Kapazitäts herausführungsabschnitte zwischen der ersten internen Elek trode 5a und der nicht verbundenen internen Elektrode 10a, zwischen den nicht verbundenen internen Elektroden 10a und 7a, zwischen den nicht verbundenen internen Elektroden 7a und 10b, zwischen den nicht verbundenen internen Elektroden 10b und 7b, zwischen den nicht verbundenen internen Elek troden 7b und 10c, zwischen den nicht verbundenen internen Elektroden 10c und 7c, zwischen den nicht verbundenen inter nen Elektroden 7c und 10b und zwischen der nicht verbundenen internen Elektrode 10d und der zweiten internen Elektrode 6a gebildet. Die acht Kapazitätsherausführungsabschnitte sind nämlich zwischen der ersten und der zweiten internen Elek trode 5a und 6a seriell geschaltet.

Entsprechend sind die zweiten nicht verbundenen internen Elektroden 10a bis 10d in derselben Positionsbeziehung zu der ersten internen Elektrode 5b, den ersten nicht verbun denen internen Elektroden 8a bis 8d und der zweiten internen Elektrode 6b, wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, angeordnet, um acht Kapazitätsherausführungsabschnitte zu bilden.

Ferner sind zweite nicht verbundene interne Elektroden 11a bis 11d auf einer Höhe zwischen der Höhe der ersten und der zweiten internen Elektrode 5b und 6b und der ersten nicht verbundenen internen Elektroden 8a bis 8c und der Höhe der ersten und zweiten internen Elektrode 5c und 6c und den ersten nicht verbundenen internen Elektroden 9a bis 9c an geordnet. Wie die nicht verbundenen internen Elektroden 10a bis 10d sind die zweiten nicht verbundenen internen Elek troden 11a bis 11d ferner angeordnet, um acht Kapazitäts herausführungsabschnitte, die seriell geschaltet sind, zwi schen der ersten und der zweiten internen Elektrode 5b und 6b und den ersten nicht verbundenen internen Elektroden 8a bis 8c und acht Kapazitätsherausführungsabschnitte, die se riell geschaltet sind, zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode 5c und 6c und den ersten nicht verbun denen internen Elektroden 9a bis 9c zu bilden.

Die Strukturen, die die acht Kapazitätsherausführungsab schnitte aufweisen, die seriell geschaltet sind, sind folg lich zwischen der ersten und der zweiten externen Elektrode 3 und 4 parallel geschaltet, wodurch der Spannungswiderstand wirksam erhöht wird.

Bei der vorliegenden Erfindung sind zumindest vier Kapazi tätsherausführungsabschnitte vorzugsweise gebildet, um se riell geschaltet zu sein, wie es im vorhergehenden beschrie ben wurde, um den Spannungswiderstand wirksam zu erhöhen.

Das Material zum Bilden der internen Elektroden 5a bis 11d ist nicht beschränkt und es kann ein geeignetes Metall oder eine Legierung, wie z. B. Ag, Ag-Pd, Cu, Ni oder derglei chen, verwendet werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Mehrzahl der Kapazi tätsherausführungsabschnitte seriell geschaltet, um den Spannungswiderstand zu verbessern. Zusätzlich sind die Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c vor gesehen und die Gestalt der nicht verbundenen internen Elek troden 7a, 7c, 8a, 8c, 9a und 9c ist modifiziert, um einen Überschlag wirksam zu unterdrücken.

Ein Überschlag auf den äußeren Oberflächen des Keramiksin terformteils 2 ist nämlich ein Phänomen, das aufgrund der Entladung zwischen Elektroden auftritt, die mit unterschied lichen Potentialen verbunden sind. Ein Überschlag bewirkt Sprünge in den äußeren Oberflächen des Keramiksinterform teils 2, wodurch die Charakteristika verschlechtert werden und in extremem Fällen der Bruch eines Elements bewirkt wird.

Ein Überschlag auf den Seiten 2h und 2i des Keramiksinter formteils 2 tritt hauptsächlich zwischen den Enden 3a und 4a der externen Elektroden 3 und 4, die auf den Seiten 2h und 2i positioniert sind, und den internen Elektroden 7a, 7c, 9a und 9c auf, die den Enden 3a und 4a am nächsten gelegen sind und mit unterschiedlichen Potentialen verbunden sind.

Bei dem Mehrschichtkondensator 1 dieses Ausführungsbeispiels sind bei den nicht verbundenen internen Elektroden 7a und 7c, d. h. den nicht verbundenen internen Elektroden 7a und 7c, die in der Richtung einer Linie, die die Endoberflächen 2d und 2e verbindet, der ersten bzw. der zweiten internen Elektrode 5a und 6a gegenüberliegen, die Ecken an den Seiten derselben, die der ersten und der zweiten internen Elektrode jeweils gegenüberliegen, abgerundet, um den Überschlag zu unterdrücken, wie es durch einen Pfeil A in Fig. 2 gezeigt ist. Durch Bilden der abgerundeten Abstände A vergrößern sich die Abschnitte zwischen den internen Elektroden 7a und 7c und den Enden 3a und 4a der externen Elektroden 3 und 4, die an den Seiten 2h und 2i des Keramiksinterformteils 2 positioniert sind, wodurch die Konzentration eines elektri schen Felds zwischen den internen Elektroden 7a und 7c und den Enden 3a und 4a verringert wird, und ein Überschlag wirksam unterdrückt wird.

Obwohl es in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, sind bei den nicht verbundenen internen Elektroden 8a, 8c, 9a und 9c die Ecken auf den Seiten, die den ersten und den zweiten inter nen Elektroden 5b, 5c, 6b und 6c gegenüberliegen, ebenfalls abgerundet, um einen Überschlag auf den Seiten 2h und 2i der Keramiksinterformteils 2 wirksam zu unterdrücken.

Da die Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c vorgesehen sind, ist es bei dem Mehrschichtkondensator 1 möglich, einen Überschlag auf der oberen und der unteren Seite 2f und 2g des Keramiksinterformteils 2 zu unter drücken. Der Überschlag auf der oberen und unteren Seite 2f und 2g des Keramiksinterformteils 2 tritt nämlich zwischen den Enden 3b und 4b der externen Elektroden 3 und 4, die auf der oberen und unteren Seite 2f und 2g positioniert sind, und den nicht verbundenen internen Elektroden 7a, 7c, 9a und 9c auf.

Da die Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c zwischen den Enden 3b und 4b und den nicht verbundenen internen Elektroden 7a, 7c, 9a und 9c vorgesehen sind, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Konzentration des elek trischen Felds beispielsweise zwischen den Enden 3b der ex ternen Elektrode 3 und den nicht verbundenen internen Elek troden 7a und 9a verringert, wodurch ein Überschlag auf der oberen und unteren Seite 2f und 2g des Sinterformteils 2 wirksam unterdrückt wird. Da die Schichten niedriger Dielek trizitätskonstante 2b und 2c jeweils zwischen den Enden 4b der externen Elektrode 4 und den nicht verbunden internen Elektroden 7c und 9c vorgesehen sind, wird entsprechend die Konzentration eines elektrischen Felds verringert, wodurch ein Überschlag auf der oberen und unteren Seite 2f und 2g des Sinterformteils 2 wirksam unterdrückt wird.

Aufgrund des Bildens der abgerundeten Abschnitte A an den Ecken der nicht verbundenen internen Elektroden 7a, 7c, 8a, 8c, 9a und 9c ist es daher bei dem Mehrschichtkondensator 1 dieses Ausführungsbeispiels möglich, einen Überschlag auf den Seiten 2h und 2i des Keramiksinterformteils 2 zu unter drücken. Zusätzlich unterdrückt die Anordnung der Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c einen Über schlag auf der oberen und der unteren Seite.

Es wird nun eine Beschreibung des Mehrschichtkondensators 1 bezüglich einer Zunahme des Spannungswiderstands und einer Abnahme des Überschlags basierend auf experimentellen Bei spielen geliefert.

Eine rechteckige Keramikgrünschicht wurde durch Verwenden eines Breis, der ein BaTiO₃-Pulver mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante aufweist, gebildet. Die im vorher gehenden beschriebene interne Elektrodenstruktur wurde auf der Keramikgrünschicht gebildet. Eine Mehrzahl solcher Ke ramikgrünschichten wurde laminiert und eine Mehrzahl der selben Keramikgrünschichten ohne eine Elektrodenstruktur wurden auf der oberen und unteren Seite des resultierenden Laminats laminiert. Eine rechteckige Keramikgrünschicht, die durch Verwenden eines Breis, der ein SrTiO₃-Pulver mit einer relativ niedrigen Dielektrizitätskonstante aufweist, gebil det wird, wurde ferner auf der oberen und der unteren Seiten laminiert, gefolgt von einem Drücken in der Dickenrichtung, um ein Laminat zu erhalten. Das so erhaltene Laminat wurde gesintert, um das Keramiksinterformteil 2 zu erhalten, das in Fig. 1 gezeigt ist. Das so erhaltene Keramiksinterform teil 2 weist Abmessungen von 5,7 mm (L) × 5,0 mm (W) × 1,8 mm (T) auf, wobei der mittlere Abschnitt 2a eine relative Dielektrizitätskonstante von 2300 und die Schichten niedri ger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c eine relative Dielek trizitätskonstante von 300 aufwiesen. Die Schichten niedri ger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c wiesen eine Dicke von 100 µm und der mittlere Abschnitt 2a eine Dicke von 1,6 mm auf (die Dicke des Mehrschichtelektrodenabschnitts betrug jedoch 1,2 mm).

Daraufhin wurden die Endoberflächen 2d und 2e des so erhal tenen Keramiksinterformteils 2 mit einer Ag-Paste beschich tet, wonach dasselbe gebrannt wurde, um die externen Elek troden 3 und 4 zu bilden, um den Mehrschichtkondensator 1 als Beispiel zu erhalten.

Zum Vergleich wurde ein Mehrschichtkondensator als Ver gleichsbeispiel 1 durch das selbe Verfahren gebildet wie der vorhergehende Kondensator, jedoch mit der Ausnahme, daß die Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante 2b und 2c nicht gebildet wurden und die Ecken der nicht verbundenen internen Elektroden 7a, 7c, 8a, 8c, 9a und 9c nicht abgerundet wur den.

Darüberhinaus wurde als Vergleichsbeispiel 2 ein Mehr schichtkondensator mit dem selben Verfahren wie der vorher gehende Kondensator gebildet, jedoch mit der Ausnahme, daß die Ecken der nicht verbundenen internen Elektroden 7a, 7c, 8a, 8c, 9a und 9c nicht abgerundet wurden.

Für die Mehrschichtkondensatoren des Beispiels und der Ver gleichsbeispiele 1 und 2 wurde die Wechselstromdurchbruch spannung durch einen Wechselstromdurchbruchspannungstest in Luft und in Silikonöl gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind im folgenden zusammen mit den Schwankungen X_3CV der Durchbruchspannung bei einer Messung von 20 Tests in Tabelle 1 gezeigt.

Die folgende Tabelle 1 zeigt ferner das Auftreten eines Überschlags jedes Mehrschichtkondensators.

Tabelle 1

Tabelle 1 zeigt an, daß bei dem Mehrschichtkondensator des Vergleichsbeispiels 1 die Durchbruchspannung in Luft 2,5 kV_AC, die Durchbruchspannung in Silikonöl 4,5 kV_AC und das Auftreten eines Überschlags in Luft 100% ist, während bei dem Vergleichsbeispiel 2 die Durchbruchspannung in Luft auf 3,3 kV_AC erhöht und ferner die Schwankung X_3CV auf 20% verringert ist. Dies ist aufgrund der Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante möglich, die bei dem Vergleichs beispiel 2 vorgesehen sind. Doch selbst bei dem Vergleichs beispiel 2 beträgt das Auftreten eines Überschlags 100%.

Andererseits liegt bei dem Mehrschichtkondensator des Bei spiels die Durchbruchspannung in Luft sogar bei 4.5 kV_AC, wobei ferner die Schwankung X_3CV auf 14% verringert ist. Zusätzlich tritt kein Überschlag in Luft auf.

Wie es im vorhergehenden beschrieben wurde, ist eine Mehr zahl der dritten internen Elektroden zwischen den ersten und zweiten internen Elektroden angeordnet, um zumindest vier Kapazitätsherausführungsabschnitte zu bilden, die seriell geschaltet sind, wodurch der Spannungswiderstand wirksam verbessert wird. Ferner sind die Schichten niedriger Di elektrizitätskonstante, die eine niedrige relative Di elektrizitätskonstante aufweisen, an der oberen und unteren Seite des Abschnitts gebildet, der die ersten bis dritten internen Elektroden aufweist, wodurch ein Überschlag auf der oberen und unteren Seite der Keramiksinterformteils wirksam unterdrückt wird. Darüberhinaus sind bei den dritten inter nen Elektroden, die den ersten und zweiten internen Elek troden in der Richtung einer Linie, die die erste und die zweite Endoberfläche verbindet gegenüberliegen, die Ecken an den Seiten, die den ersten und den zweiten internen Elek troden gegenüberliegen, abgerundet, wodurch ein Überschlag auf beiden Seiten des Sinterformteils sicher unterdrückt wird.

Es ist daher möglich, einen Hochspannungsmehrschichtkonden sator zu schaffen, der für Hochspannungsanwendungen geeignet ist und eine hervorragende Zuverlässigkeit aufweist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Struk turen, die jeweils zumindest vier Kapazitätsherausführungs abschnitte aufweisen, die durch die ersten bis dritten in ternen Elektroden gebildet und seriell geschaltet sind, in dem Keramiksinterformteil in der Dickenrichtung derselben gebildet. Es ist folglich möglich, einen Hochspannungsmehr schichtkondensator mit einem hervorragenden Spannungs widerstand zu liefern, der weniger Überschläge bewirkt.

Da die Schichten niedriger Dielektrizitätskonstante in den Schichten, die am weitesten außen in der vertikalen Richtung des Keramiksinterformteils liegen, angeordnet sind, ist es möglich, einen Überschlag auf der oberen und unteren Seite des Keramiksinterformteils sicher zu verhindern.

Darüberhinaus sind die ersten nicht verbundenen internen Elektroden auf derselben Höhe wie die ersten und die zweiten internen Elektroden angeordnet, und die zweiten nicht ver bundenen internen Elektroden sind angeordnet, um über eine Keramiksinterschicht mit den benachbarten Elektroden der ersten internen Elektrode, der Mehrzahl der ersten nicht verbundenen internen Elektroden und der zweiten internen Elektrode zu überlappen. Beim Herstellen eines Mehrschicht kondensators durch Verwenden der Mehrschichtkeramikintegral sintertechnik, die Keramikgrünschichten verwendet, können die erste und die zweite interne Elektrode und die ersten nicht verbundenen internen Elektroden folglich auf derselben Keramikgrünschicht gebildet werden, wodurch das Herstel lungsverfahren vereinfacht wird.

Claims

1. Hochspannungsmehrschichtkondensator (1) mit:
einem Keramiksinterformteil (2) mit einer ersten und einer zweiten Endoberfläche (2d, 2e), die sich gegen überliegen;
einer ersten und einer zweiten internen Elektrode (5a-5c, 6a-6c), die in dem Keramiksinterformteil (2) an geordnet sind, um aus der ersten bzw. der zweiten End oberfläche (2d, 2e) herausgeführt zu sein;
einer Mehrzahl von dritten internen Elektroden (7a-7c, 8a-8c, 9a-9c), die zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode (5a-5c, 6a-6c) angeord net sind, um eine Mehrzahl von Kapazitätsherausfüh rungsabschnitten zu bilden, die in der Richtung von der ersten internen Elektrode (5a-5c) zu der zweiten internen Elektrode (6a-6c) seriell geschaltet sind;
einer ersten und einer zweiten externen Elektrode (3, 4), die auf der ersten bzw. der zweiten Endoberfläche (2d, 2e) gebildet sind, um mit der ersten bzw. mit der zweiten internen Elektrode (5a-5c, 6a-6c) verbunden zu sein; und
Schichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante, die auf der oberen und der unteren Seite des Abschnitts, der die ersten bis dritten internen Elektroden (5a-5c, 6a-6c, 7a-7c, 8a-8c, 9a-9c) des Keramiksinter formteils (2) aufweist, gebildet sind, und die eine niedrigere relative Dielektrizitätskonstante als der Abschnitt, der die ersten bis dritten internen Elek troden (5a-5c, 6a-6c, 7a-7c, 8a-8c, 9a-9c) aufweist, haben;
wobei die Mehrzahl von dritten internen Elektroden (7a- 7c, 8a-8c, 9a-9c) zwischen der ersten und der zweiten internen Elektrode (5a-5c, 6a-6c) angeord net ist, um zumindest vier Kapazitätsherausführungs abschnitte zu bilden, die seriell geschaltet sind; und
wobei bei den dritten internen Elektroden (7a, 7c, 8a, 8c, 9a, 9c), die der ersten und der zweiten internen Elektrode (5a-5c, 6a-6c) in der Richtung einer Li nie, die die erste und die zweite Endoberfläche (2d, 2e) verbindet, gegenüberliegen, die Ecken auf den Sei ten der dritten internen Elektroden (7a, 7c, 8a, 8c, 9a, 9c), die der ersten und der zweiten internen Elek trode (5a-5c, 6a-6c) gegenüberliegen, abgerundet sind.

2. Hochspannungsmehrschichtkondensator (1) gemäß Anspruch 1, bei dem eine Mehrzahl von Strukturen, von denen jede zumindest vier Kapazitätsherausführungsabschnitte auf weist, die durch die ersten bis dritten internen Elek troden (5a-5c, 6a-6c, 7a-7c, 8a-8c, 9a-9c) gebildet sind, in dem Keramiksinterformteil (2) in der Dickenrichtung desselben gebildet sind.

3. Hochspannungsmehrschichtkondensator (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schichten (2b, 2c) mit niedriger Dielektrizitätskonstante in den äußersten Schichten in der vertikalen Richtung des Keramiksinterformteils (2) angeordnet sind.

4. Hochspannungsmehrschichtkondensator (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Mehrzahl von dritten in ternen Elektroden (7a-7c, 8a-8c, 9a-9c) eine Mehrzahl von ersten nicht verbundenen internen Elektro den, die in der Richtung einer Linie, die die erste und die zweite Endoberfläche (2d, 2e) verbindet, auf der selben Höhe wie die erste und die zweite interne Elek trode (5a-5c, 6a-6c) beabstandet sind, und eine Mehrzahl von zweiten nicht verbundenen internen Elek troden (10a-10c, 11a-11c) aufweist, die angeordnet sind, um über einer Keramiksinterformteilschicht mit den benachbarten Elektroden der ersten internen Elek troden (5a-5c), der Mehrzahl von ersten nicht verbun denen internen Elektroden (7a-7c, 8a-8c, 9a-9c) und der zweiten internen Elektrode (6a-6c) zu über lappen.