DE4113576A1 - Mehrschichtkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrschichtkondensator gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere einen Mehrschichtkondensator mit einer verbesserten Struktur von inneren Elektroden.

Ein Beispiel eines konventionellen Mehrschichtkondensators wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 16A bis 17B näher beschrieben. Dieser Mehrschichtkondensator besteht aus einem gesinterten Körper 5, der durch wechselweises Aufeinanderschichten von keramischen Rohschichten (ceramic green sheets) 1 und 3 hergestellt wird. Die keramischen Rohschichten 1 und 3 bestehen aus einer dielektrischen Keramik und tragen jeweils auf ihrer einen Oberfläche innere Elektroden 2 und 4, wie die Fig. 16A und 16B zeigen. Dabei sind jeweils benachbarte keramische Rohschichten in der Schichtebene um 180°C gegeneinander verdreht. Die aufeinandergeschichteten keramischen Rohschichten werden dann in Richtung senkrecht zur Schichtebene gepreßt und anschließend gemeinsam gebrannt, um den gesinterten Körper 5 zu erhalten.

Genauer gesagt sind die im gesinterten Körper 5 vorhandenen inneren Elektroden 2 und 4 schichtförmig übereinander angeordnet, wobei sie durch die dieelektrischen Schichten voneinander getrennt sind, wie die Fig. 17A und 17B erkennen lassen. Zusätzlich befinden sich äußere Elektroden 6 und 7 an beiden Endoberflächen des gesinterten Körpers 5. Zwischen den inneren Elektroden 2 und 4, die sich einander überlappen und die durch die dielektrischen Schichten voneinander getrennt sind, bildet sich eine Kapazität aus.

Die inneren Elektroden 2 und 4 können aus einem Edelmetall hergestellt sein, beispielsweise aus Pd oder aus einer Ag-Pd-Legierung. In diesem Fall sind die Herstellungskosten des oben beschriebenen Mehrschichtkondensators relativ groß, da die inneren Elektroden 2 und 4 eine große Fläche einnehmen.

In der offengelegten japanischen Patentpublikation Nr. 1 56 619/1990 wird ein Mehrschichtkondensator vorgeschlagen, bei dem die inneren Elektroden jeweils eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweisen. Ein Mehrschichtkondensator dieses Typs wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 18A bis 19 näher beschrieben. Bei diesem Mehrschichtkondensator kommen einerseits keramische Rohschichten 11 (ceramic green sheets) zum Einsatz, auf deren einen Oberfläche innere Elektroden 12 aufgedruckt sind, die jeweils eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 12a aufweisen, und andererseits keramische Rohschichten 13 zum Einsatz, auf deren einen Oberfläche innere Elektroden 14 aufgedruckt sind, die eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 14a aufweisen. Die inneren Elektrodenfinger 12a und 14a besitzen jeweils dieselbe Breite und sind jeweils so positioniert, daß in Schichtebene gesehen zwischen ihnen Spalte 15 und 16 bzw. Lücken mit derselben Breite vorhanden sind.

Bei dem Mehrschichtkondensator mit den oben beschriebenen inneren Elektroden 12 und 14 überlappen sich jeweils die mehreren inneren Elektrodenfinger 12a und 14a, wobei sie durch die dielektrischen Schichten 5a voneinander getrennt sind, wie anhand des in Fig. 19 gezeigten Querschnitts zu erkennen ist. Bei diesem Aufbau wird ein elektrisches Feld an der Kante jeder der inneren Elektrodenfinger 12a und 14a konzentriert, so daß ein sogenannter Kanteneffekt auftritt, durch den sich die Kapazität um 20 bis 30% erhöhen läßt, und zwar im Vergleich zum oben beschriebenen Mehrschichtkondensator, welcher die inneren Elektroden 2 und 4 enthält, die dieselbe Fläche einnehmen. Es ist somit möglich, den Bereich der inneren Elektroden beim Mehrschichtkondensator nach den Fig. 18A bis 19 im Vergleich zur Elektrodenfläche beim Mehrschichtkondensator nach den Fig. 17A und 17B zu verringern, und zwar bei jeweils denselben Kapazitäten. Der Mehrschichtkondensator nach Fig. 19 läßt sich dadurch kostengünstiger herstellen.

Allerdings weisen die inneren Elektroden 12 und 14 beim Mehrschichtkondensator nach den Fig. 18A bis 19 jeweils die mehreren inneren Elektrodenfinger 12a und 14a auf. Es kann daher leicht der Fall auftreten, daß Bereiche gebildet werden, in denen sich die inneren Elektrodenfinger 12a und 14a in Richtung der Schichtdicke gesehen nicht überlappen, wenn laterale Verschiebungen auftreten (Verschiebungen in Richtung des Pfeils P in Fig. 19), und zwar bei der Bildung der inneren Elektroden 12 und 14 auf den keramischen Rohschichten 11 und 13 oder beim Aufeinanderschichten der keramischen Rohschichten 11 und 13, wenn diese nicht genau zueinander ausgerichtet werden. Die Kapazität des in Fig. 19 dargestellten Mehrschichtkondensators kann somit sehr stark schwanken, wie die durchgezogene Linie C in Fig. 7 zeigt, und zwar in Abhängigkeit der Größe der Verschiebung zwischen den inneren Elektroden in Lateralrichtung.

Um die oben beschriebenen Kapazitätsschwankungen zu reduzieren, wurde bereits ein Mehrschichtkondensator vorgeschlagen, der innere Elektroden 32 und 34 enthält, wie die Fig. 20A und 20B zeigen. Bei diesem Mehrschichtkondensator weist die innere Elektrode 32 eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 32a auf, während die andere innere Elektrode 34 eine rechteckförmige Form besitzt und keine innere Elektrodenfinger aufweist. Die inneren Elektroden 32 und 34 werden wechselweise aufeinandergeschichtet, um einen Mehrschichtkondensator zu erhalten, wie er in Fig. 21 dargestellt ist, die einen Querschnitt dieses Kondensators zeigt.

Wie anhand der Fig. 21 zu erkennen ist, überlappen sich die mehreren inneren Elektrodenfinger 32a mit der inneren Elektrode 34, die in Lateralrichtung durchgehend ausgebildet ist, wobei zwischen beiden Elektroden 32 und 34 eine dielektrische Schicht 5a vorhanden ist. Hierdurch wird es möglich, Schwankungen in der Kapazität zu reduzieren, auch wenn die innere Elektrode 32 mit den mehreren inneren Elektrodenfingern 32a und die innere Elektrode 34 in Lateralrichtung gegeneinander verschoben sind. Die Lateralrichtung ist in Fig. 21 durch den Doppelpfeil P markiert. Beim Mehrschichtkondensator nach Fig. 21 muß die innere Elektrode 34 jedoch in einem großen Bereich gebildet werden, wobei sie eine rechteckige Form aufweist, wie in Fig. 20B gezeigt ist. Das bedeutet, daß er in Fig. 21 dargestellte Mehrschichtkondenssatoren ebenfalls nur unter hohen Kosten hergestellt werden kann. Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß der Mehrschichtkondensator nach Fig. 21 auch eine verminderte Spannungsfestigkeit (withstanding voltage) besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrschichtkondensator zu schaffen, der sich durch Verwendung innerer Elektroden, die eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweisen, kostengüstig und ohne große Kapazitätsschwankungen herstellen läßt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Mehrschichtkondensator nach der Erfindung mit einer Mehrzahl von übereinanderliegend angeordneten inneren Elektroden, die durch dielektrische Schichten voneinander getrennt sind, zeichnet sich dadurch aus, daß

• - er einen dielektrischen Körper aufweist,
• - eine Mehrzahl von inneren Elektroden so im dielektrischen Körper angeordnet ist, daß sie sich in Dickenrichtung gesehen einander überlappen, wobei sie durch dielektrische Schichten voneinander getrennt sind,
• - jede der inneren Elektroden eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweist, die durch freie Spalte bzw. Lücken voneinander getrennt sind, wobei die zu einer jeweiligen inneren Elektrode gehörenden Elektrodenfinger wenigstens zwei verschiedene Breiten besitzt, und
• - äußere Elektroden an einem Paar von Endflächen des dielektrischen Körpers angebracht und mit vorbestimmten der mehreren inneren Elektroden elektrisch verbunden ist.

Der Mehrschichtkondensator nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß jede der inneren Elektroden eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweist. Auf diese Weise wird es möglich, die Kapazität des Mehrschichtkondensators zu vergrößern, und zwar aufgrund des oben beschriebenen Kanteneffekts. Soll dieselbe Kapazität erzielt werden, so kann im Vergleich zum herkömmlichen Mehrschichtkondensator die Fläche der inneren Elektroden bzw. die Fläche einer jeden der inneren Elektroden beim Mehrschichtkondensator nach der Erfindung verkleinert werden. Der Mehrschichtkondensator nach der Erfindung läßt sich somit kostengünstig herstellen, selbst wenn ein Edelmetall als Material für die inneren Elektroden verwendet wird.

Die inneren Elektrodenfinger können so ausgebildet sein, daß innerhalb der jeweiligen inneren Elektroden Elektrodenfinger mit unterschiedlichen Breiten vorhanden sind. Dabei können Elektrodenfinger mit zwei oder mehreren verschiedenen Breiten verwendet werden. Ist bei einem Paar von inneren Elektrodenfingern, welche sich überlappen und durch eine dielektrische Schicht voneinander getrennt sind, der innere Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite dem inneren Elektrodenfinger mit relativ großer Breite gegenüberliegend angeordnet, wobei zwischen ihnen die dielektrische Schicht liegt, so wird der innere Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite in den meisten Fällen innerhalb des Bereichs des inneren Elektrodenfingers mit relativ großer Breite bewegt, so daß der schmalere innere Elektrodenfinger nicht so leicht aus dem Bereich des breiteren inneren Elektrodenfingers herausbewegt werden kann, wenn eine Positionsverschiebung in Lateralrichtung zwischen den genannten inneren Elektrodenfingern erfolgt. Auf diese Weise läßt sich eine Kapazitätsschwankung erheblich reduzieren.

Darüber hinaus läßt sich, wei nachfolgend noch beschrieben wird, die Induktanz des Mehrschichtkondensators nach der Erfindung verringern, da jede der inneren Elektroden so ausgebildet ist, daß sie eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Mehrschichtkondensator nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung entlang einer Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3A und 3B Draufsichten auf Formen innerer Elektroden, die beim Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden,

Fig. 4A und 4B Draufsichten modifizierter Formen von inneren Elektroden, die beim Schichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden,

Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung des Mehrschichtkondensators nach dem ersten Ausführungsbeispiel zur Erläuterung der Abmessungen von inneren Elektrodenfingern der verwendeten inneren Elektroden,

Fig. 6 ein Diagramm zur Erläutertung der Beziehung zwischen dem Betrag der Positionsverschiebung der inneren Elektroden unteinander und der Kapazität, und zwar sowohl für den Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel als auch für den konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Betrag der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Änderungsrate der Kapazität, und zwar sowohl für den Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel als auch für den konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 8 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Betrag der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Kapazität in einem Mehrschichtkondensator, der durch Wechsel der Anzahl der inneren Elektroden und der Breite der inneren Elektrodenfinger erhalten wird, und zwar sowohl für den Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel als auch für den konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 9 ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Betrag der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Änderungsrate der Kapazität im Mehrschichtkondensator, der durch Wechsel der Anzahl der inneren Elektroden und der Breite der inneren Elektrodenfinger erhalten wird, und zwar sowohl für den Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel als auch für den konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 10 einen Querschnitt zur Erläuterung eines Mehrschichtkondensators nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 11 einen Querschnitt zur Erläuterung eines Mehrschichtkondensators nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 12 einen Querschnitt zur Erläuterung eines Mehrschichtkondensators nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 einen Querschnitt zur Erläuterung der Struktur von inneren Elektroden in einem Mehrschichtkondensator nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 einen Querschnitt zur Erläuterung eines Mehrschichtkondensators nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 15 einen Querschnitt zur Erläuterung eines Mehrschichtkondensators nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16A und 16B Draufsichten zur Erläuterung der Formen von keramischen Rohschichten und darauf angeordneten inneren Elektroden bei einem konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 17A und 17B weitere Diagramme zur Erläuterung des konventionellen Mehrschichtkondensators, wobei Fig. 17A einen Längsschnitt zeigt, während Fig. 17B einen Querschnitt entlang der Linie X-X in Fig. 17A darstellt,

Fig. 18A und 18B Draufsichten zur Erläuterung der Formen von inneren Elektroden bei einem anderen konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 19 einen schematischen Querschnitt durch den anderen konventionellen Mehrschichtkondensator,

Fig. 20A und 20B Draufsichten zur Erläuterung der Formen von inneren Elektroden bei einem noch anderen konventionellen Mehrschichtkondensator und

Fig. 21 einen Querschnitt zur Erläuterung des Aufbaus dieses noch anderen konventionellen Mehrschichtkondensators.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Frontquerschnittsansicht und eine Seitenquerschnittsansicht eines Mehrschichtkondensators nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Mehrschichtkondensator 40 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält innere Elektroden, deren ebene Formen in den Fig. 3A und 3B dargestellt sind.

Entsprechend der Fig. 3A weist eine innere Elektrode 42 eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 42a bis 42d auf, wobei die innere Elektrode 42 auf einer keramischen Rohschicht 41 liegt (ceramic green sheet), die hauptsächlich aus einer dielektrischen Keramik besteht. Die mehreren inneren Elektrodenfinger 42a bis 42d sind elektrisch miteinander verbunden, und zwar über einen leitenden Verbindungsteil 42e, der sich entlang einer Kante der keramischen Rohschicht 42 erstreckt. In ähnlicher Weise ist eine innere Elektrode 44 aufgebaut, die eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 44a bis 44d aufweist. Die innere Elektrode 44 liegt auf einer keramischen Rohschicht 43. Auch bei der inneren Elektrode 44 sind die mehreren inneren Elektrodenfinger 44a bis 44d elektrisch über einen leitenden Verbindungsteil 44e miteinander verbunden.

Die mehreren inneren Elektrodenfinger 42a bis 42d enthalten innere Elektrodenfinger 42a und 42c, die eine relativ kleine Breite aufweisen, sowie innere Elektrodenfinger 42b und 42d, die eine relativ große Breite aufweisen. Ähnlich enthalten die mehreren inneren Elektrodenfinger 44a bis 44d innere Elektrodenfinger 44a und 44c mit relativ großer Breite sowie innere Elektrodenfinger 44b und 44d mit relativ kleiner Breite. Darüber hinaus sind die Abstände zwischen den inneren Elektrodenfingern 42a bis 42d und die Abstände zwischen den inneren Elektrodenfingern 44a bis 44d zueinander gleich gewählt.

Die oben beschriebenen inneren Elektroden 42 und 44 werden allgemein so hergestellt, daß jeweils eine leitfähige Paste auf die keramischen Rohschichten 41 und 43 aufgedruckt wird. Die leitfähige Paste enthält ein Edelmetall, beispielsweise Ag oder Ag-Pd. Der Mehrschichtkondensator 40 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird dadurch gebildet, daß die in den Fig. 3A und 3B gezeigten keramischen Rohschichten 41 und 43 abwechselnd aufeinandergeschichtet werden. Der durch Aufeinanderlegen mehrerer dieser Schichten erhaltene Körper wird dann in Richtung der Schichtdicke gepreßt und anschließend gebrannt, um einen gesinterten Körper zu erhalten. Sodann werden an beiden Endoberflächen des gesinterten Körpers äußere Elektroden 45 und 46 gebildet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese äußeren Elektroden 45 und 46 stehen jeweils mit den leitenden Verbindungsteilen 42e und 44e in elektrisch leitendem Kontakt. Das Aufeinanderschichten der keramischen Rohschichten und der inneren Elektroden, das gemeinsame Brennen des geschichteten Körpers und das Anbringen der äußeren Elektroden können leicht in Übereinstimmung mit herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtkondensators durchgeführt werden.

Bei dem Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel dienen die leitenden Verbindungsteile 42e und 44e jeweils dazu, die mehreren inneren Elektrodenfinger 42a bis 42d bzw. 44a bis 44d der inneren Elektroden 42 und 44 miteinander elektrisch zu verbinden. Können allerdings die mehreren inneren Elektrodenfinger zuverlässig mit den äußeren Elektroden elektrisch verbunden werden, so können die leitenden Verbindungsteile 42e und 44e auch entfallen, wie die Fig. 4A und 4B zeigen. Genauer gesagt lassen sich die inneren Elektroden 42 und 44 jeweils auch so ausbilden, daß sie nur die mehreren inneren Elektrodenfinger 42 bis 42d bzw. die inneren Elektrodenfinger 44a bis 44d besitzen.

Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel in einem Zustand, bei dem sich die inneren Elektroden 42 und 44 einander überlappen. Wie die Fig. 5 erkennen läßt, sind die inneren Elektrodenfinger 42a bis 42d und die inneren Elektrodenfinger 44a bis 44d so angeordnet, daß sie einander gegenüberliegen bzw. sich überlappen, wobei sie innerhalb eines gesinterten Körpers 47 zu liegen kommen, der als dielektrischer Körper dient, und wobei ferner eine dielektrische Schicht 47a zwischen den inneren Elektroden 42 und 44 liegt. Sämtliche inneren Elektrodenfinger verlaufen parallel zueinander. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die inneren Elektrodenfinger 42a und 42c eine relativ geringe Breite auf, wobei sich diese inneren Elektrodenfinger 42a und 42c mit inneren Elektrodenfingern 44a und 44c überlappen, die eine relativ große Breite aufweisen. Durch die dielektrische Schicht 47a sind die inneren Elektrodenfinger 42a und 44a sowie die inneren Elektrodenfinger 42c und 44c voneinander getrennt. In ähnlicher Weise überlappen sich die inneren Elektrodenfinger 42b und 42d, die eine relativ große Breite aufweisen, jeweils mit den inneren Elektrodenfingern 44b und 44d, die eine relativ geringe Breite aufweisen, wobei die dielektrische Schicht 47a wiederum zwischen den inneren Elektrodenfingern 42b und 44b sowie zwischen den inneren Elektrodenfingern 42d und 44d liegt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 9 wird nun die Tatsache näher beschrieben, daß sich die Kapazität nicht wesentlich verändert, selbst wenn die inneren Elektroden 42 und 44 innerhalb des Mehrschichtkondensators nach dem ersten Ausführungsbeispiel in Lateralrichtung gegeneinander verschoben werden.

Entsprechend der Fig. 5 ist die Gesamtzahl der im Körper 47 liegenden inneren Elektroden gleich 2, wobei α die Breite der inneren Elektrodenfinger 42a, 42c, 44b und 44d bezeichnet, die eine relativ geringe Breite aufweisen, β die Breite der inneren Elektrodenfinger 42b, 42d, 44a und 44c bezeichnet, die eine relativ große Breite aufweisen, γ die Breite der Lücken zwischen den inneren Elektrodenfingern bezeichnet und d die Dicke der dielektrischen Schicht 47a ist. Im vorliegenden Fall betragen die Abmessungen α, β, γ und d jeweils 0,088 mm, 0,132 mm, 0,110 mm und 0,050 mm. Das bedeutet, daß das Verhältnis β/α, also das Verhältnis der Breite der inneren Elektrodenfinger mit relativ großer Breite zur Breite der inneren Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite gleich 1,5 ist.

Bei dem so aufgebauten Mehrschichtkondensator wird die Beziehung zwischen der Kapazität und der Größe der Positionsverschiebung zwischen den inneren Elektroden 42 und 44 in Lateralrichtung, also in Richtung des Pfeils P in Fig. 5, durch die strichpunktierte Linie A in Fig. 6 repräsentiert.

Dagegen zeigt zu Vergleichszwecken die gebrochene Linie B die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Kapazität beim konventionellen Mehrschichtkondensator nach den Fig. 16A bis 17B, der so aufgebaut ist, daß die Anzahl der inneren Elektroden dieselbe ist wie beim Mehrschichtkondensator nach dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei die inneren Elektroden dieselbe Fläche aufweisen. Andererseits zeigt die durchgezogene Linie C in Fig. 6 die Relation zwischen der Größe der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Kapazität beim konventionellen Mehrschichtkondensator nach den Fig. 18A bis 19, der so aufgebaut ist, daß die inneren Elektroden dieselbe Fläche aufweisen. Die Flächen der jeweiligen Elektroden in sämtlichen Beispielen A, B und C sind also untereinander gleich.

Die Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Änderungsrate der Kapazität einerseits für den Mehrschichtkondensator nach der Erfindung gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel und andererseits für zwei konventionelle Mehrschichtkondensatoren. Die Änderungsrate der Kapazität ist ein in Prozenten angegebenes Verhältnis der Kapazitätsänderung für einen Fall, bei dem die Positionsverschiebung zwischen oberen und unteren inneren Elektroden auftritt, zur Kapazitätsänderung in einem Fall, bei dem keine Positionsverschiebung zwischen den inneren Elektroden erfolgt.

Wie die Fig. 6 und 7 erkennen lassen, ist beim Mehrschichtkondensator nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch bei einer Positionsverschiebung zwischen den oberen und unteren inneren Elektroden die Kapazitätsänderungsrate kleiner als beim konventionellen Mehrschichtkondensator, der eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweist (Mehrschichtkondensator mit inneren Elektroden gemäß Fig. 18A und 18B), während die Kapazität selbst signifikant größer ist im Vergleich zum konventionellen Mehrschichtkondensator, der keine inneren Elektrodenfigur besitzt (Mehrschichtkondensator mit inneren Elektroden nach den Fig. 16A und 16B). Dabei sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der inneren Elektrodenfinger innerhalb einer inneren Elektrode groß sein soll, um unter Ausnutzung des oben beschriebenen Kanteneffekts die Kapazität beträchtlich zu erhöhen.

Es wird dann ein Mehrschichtkondensator nach der Erfindung mit gegenüber Fig. 5 geänderten Abmessungen hergestellt, der insgesamt vier innere Elektroden enthält. Die Abmessungen α, β, γ und d betragen jeweils 0,221 mm, 0,261 mm, 0,052 mm und 0,018 mm. In diesem Fall ergibt sich das obengenannte Verhältnis β/α der Breite β der inneren Elektrodenfinger 42b, 42d, 44a und 44c, die eine relativ große Breite aufweisen, zur Breite α der inneren Elektrodenfinger 42a, 42c, 44b und 44d, die eine relativ kleine Breite aufweisen, zu 1,18. Die Breite γ der Spalte zwischen den mehreren inneren Elektrodenfingern in jeder der inneren Elektroden und die Dicke d der dielektrischen Schicht 47a zwischen den inneren Elektroden verbleibt jeweils konstant.

In der Fig. 8 zeigt die strichpunktierte Linie D für den Fall des Mehrschichtkondensators nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung der oberen und unteren inneren Elektroden untereinander und der Kapazität, während die strichpunktierte Linie D in Fig. 9 ebenfalls für den Fall des Mehrschichtkondensators nach der Erfindung die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung und der Änderungsrate der Kapazität zeigt. Zu Vergleichszwecken zeigen die gebrochenen Linien E in den Fig. 8 und 9 jeweils die Beziehung zwischen der Größe der Verschiebeposition der inneren Elektroden untereinander und der Kapazität sowie die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung und der Änderungsrate der Kapazität beim konventionellen Mehrschichtkondensator, dessen innere Elektroden gemäß den Fig. 16A und 16B aufgebaut sind. Darüber hinaus zeigen die Linien F in den Fig. 8 und 9 jeweils die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung der inneren Elektroden untereinander und der Kapazität sowie die Beziehung zwischen der Größe der Positionsverschiebung und der Änderungsrate der Kapazität beim Mehrschichtkondensator, dessen innere Elektroden gemäß der Fig. 18A und 18B aufgebaut sind.

Wie anhand der Fig. 8 und 9 zu erkennen ist, wird auch dann eine verringerte Schwankung bezüglich der Kapazität erhalten, und zwar im Vergleich zu den konventionellen Mehrschichtkondensatoren, wenn die Gesamtanzahl der inneren Elektroden gleich vier ist und das obige Verhältnis β zu α einen Wert von 1,18 aufweist. Beim erfindungsgemäßen Mehrschichtkondensator wird darüber hinaus eine vergrößerte Kapazität erhalten, und zwar im Vergleich zum konventionellen Mehrschichtkondensator, der keine inneren Elektrodenfinger besitzt.

Die Fig. 10 zeigt eine Frontquerschnittsansicht eines Mehrschichtkondensators nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Innerhalb des Mehrschichtkondensators 50 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung befinden sich innere Elektroden 52, die innere Elektrodenfinger 52a und 52d aufweisen, die eine relativ geringe Breite besitzen, und die ferner innere Elektrodenfinger 52b und 52c aufweisen, die eine relativ große Breite besitzen. Darüber hinaus sind andere innere Elektroden 54 vorhanden, die innere Elektrodenfinger 54b und 54c aufweisen, welche eine relativ geringe Breite besitzen, und darüber hinaus innere Elektrodenfinger 54a und 54d aufweisen, die eine relativ große Breite besitzen. Mit anderen Worten sind in einer Schichtebene bzw. einer inneren Elektrode innere Elektrodenfinger mit geringerer und mit größerer Breite nicht abwechselnd nebeneinanderliegend angeordnet. Nach der Erfindung ist es somit nicht erforderlich, die inneren Elektrodenfinger mit geringerer Breite und die inneren Elektrodenfinger mit größerer Breite abwechselnd nebeneinanderliegend vorzusehen.

Genauer gesagt sind in Fig. 10 vier innere Elektroden übereinanderliegend vorhanden. Jede der inneren Elektroden weise jeweils vier innere Elektrodenfinger auf, wobei sämtliche inneren Elektrodenfinger parallel zueinander verlaufen. Die oberste innere Elektrode in Fig. 10 enthält außen jeweils breitere innere Elektrodenfinger und in der Mitte zwei schmalere innere Elektrodenfinger, während die zweite darunterliegende innere Elektrode außen zwei schmalere und in der Mitte zwei breitere innere Elektrodenfinger aufweist, usw.

Die Fig. 11 zeigt einen Mehrschichtkondensator nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Mehrschichtkondensator innere Elektrodenfinger 62b, 62c, 64a und 64b besitzt, die eine geringe Breite aufweisen, sowie innere Elektrodenfinger 62a und 64c, die eine große Breite aufweisen. In jeder der inneren Elektroden 62 und 64 muß somit die Anzahl der inneren Elektrodenfinger, die eine geringere Breite aufweisen, und die Anzahl der inneren Elektrodenfinger, die eine große Breite aufweisen, nicht notwendigerweise gleich sein.

Beim oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel können die Abmessungen α,β und γ sowie die Dicke d der dielektrischen Schicht in Abhängigkeit vom angestrebten Kapazitätswert und in Abhängigkeit der Genauigkeit beim Schichtungsprozeß, also beim Aufeinanderlegen der einzelnen Keramikrohschichten, bestimmt werden. Dies wird nachfolgend beispielsweise anhand der inneren Elektrodenfinger 42a und 44a gemäß Fig. 5 näher beschrieben.

Im vorliegenden Fall wird vorzugsweise der Wert von β/α so groß gewählt, daß verhindert wird, daß die inneren Elektrodenfinger 42a, die eine geringe Breite aufweisen, aus dem Bereich der inneren Elektrodenfinger 44a infolge der Positionsverschiebung herausbewegt werden, die eine große Breite aufweisen. Ist allerdings der Wert von β/α zu groß, so wird der Abstand zwischen den inneren Elektrodenfingern, die in einer inneren Elektrode benachbart zueinander liegen, also die Breite γ des Spalts, ebenfalls zu groß, was eine Kapazitätsverminderung nach sich zieht. Aus diesem Grunde wird vorzugsweise der Wert von β/α so eingestellt, daß er wenigstens annähernd Zwei oder kleiner ist.

Beim Mehrschichtkondensator nach der Erfindung ist es darüber hinaus möglich, nicht nur den Wert der Kapazität zu vergrößern und die Kapazitätsschwankungen zu vermindern, wie oben beschrieben, sondern ebenfalls auch die Induktanz zu verringern. Wird ein Mehrschichtkondensator hergestellt, bei dem der dielektrische Körper aus einem dielektrischen Material besteht, dessen dielektrische Konstante 3200 beträgt, und soll der Kondensator eine Kapazität von 4,7 nF aufweisen, so läßt sich sein ESL-Wert (Äquivalent-Serien-Induktanz- Wert) um etwa 24% von 114 pH beim konventionellen Mehrschichtkondensator auf 87 pH reduzieren.

Bei den oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsbeispielen der Erfindung konnten die inneren Elektrodenfinger jeweils einer inneren Elektrode nur zwei unterschiedliche Breiten aufweisen. Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Innerhalb einer Elektrode können auch so viele Elektrodenfinger vorhanden sein, daß drei oder mehrere unterschiedliche Breiten von Elektrodenfingern möglich sind. Darüber hinaus braucht die Breite γ der Lücken bzw. Spalte zwischen jeweils benachbarten der mehreren inneren Elektrodenfinger nicht unbedingt konstant zu sein. Die Lückenbreite γ kann auch von Elektrodenfingerpaar zu Elektrodenfingerpaar verschieden sein.

Bei einem in Fig. 12 dargestellten Mehrschichtkondendator nach der Erfindung weisen die inneren Elektrodenfinger 72a bis 72c einer inneren Elektrode 72 jeweils unterschiedliche Breiten auf. Ebenso weisen die inneren Elektrodenfinger 74a bis 74c einer inneren Elektrode 74 unterschiedliche Breiten untereinander auf. Innerhalb der jeweiligen inneren Elektroden befinden sich also innere Elektrodenfinger mit drei verschiedenen Breiten. Im vorliegenden Fall sind die Breiten der inneren Elektrodenfinger 72b und 74b im Zentralbereich der inneren Elektroden 72 und 74 untereinander gleich, wie die Fig. 12 erkennen läßt. Tritt somit eine Positionsverschlechterung zwischen den inneren Elektroden 72 und 74 in Lateralrichtung auf, so verringert sich der Überlappungsbereich der inneren Elektrodenfinger 72b und 74b, was zu einer Kapazitätsschwankung führt. Da jedoch die inneren Elektrodenfinger 72a, die eine geringere Breite aufweisen, und die inneren Elektrodenfinger 72c, die eine große Breite aufweisen, jeweils einem inneren Elektrodenfinger 74a, der eine große Breite aufweist, und einem inneren Elektrodenfinger 74c, der eine kleine Breite aufweist, gegenüberliegen, reduziert sich die Kapazitätsschwankung wiederum, und zwar im Vergleich zum konventionellen Mehrschichtkondensator, der eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern aufweist, die untereinander dieselbe Breite besitzen.

Wenn andererseits gemäß Fig. 13 innere Elektrodenfinger 82b und 84b mit einer mittleren Breite im Zentralbereich der inneren Elektroden so angeordnet sind, daß sich Teile von ihnen jeweils mit Teilen von inneren Elektrodenfingern 84a und 82c überlappen, die eine große Breite besitzen und zur jeweils anderen inneren Elektrode gehören, so läßt sich eine Kapazitätsschwankung verhindern, auch wenn eine Positionsverschiebung in Lateralrichtung erfolgt.

Bei den in den Fig. 12 und 13 gezeigten Mehrschichtkondensatoren kann die Anzahl der inneren Elektroden auch drei oder mehr betragen.

Die Fig. 14 zeigt eine Frontquerschnittsansicht eines Mehrschichtkondensators nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In einem Mehrschichtkondensator 90 nach dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine innere Elektrode 92 eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern 92a bis 92d auf. In dieser inneren Elektrode 92 besitzt der innere Elektrodenfinger 92c eine relativ große Breite, während zwei innere Elektrodenfinger 92b und 92c eine mittlere Breite aufweisen und der innere Elektrodenfinger 92d eine relativ kleine Breite besitzt. Entsprechend sind in der inneren Elektrode 94 ein innerer Elektrodenfinger 94a mit relativ kleiner Breite, zwei innere Elektrodenfinger 94b und 94c mit einer mittleren Breite und ein innerer Elektrodenfinger 94d mit einer relativ großen Breite vorhanden.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 14 weisen die inneren Elektrodenfinger 92b, 92c, 94b und 94c, die sich im mittleren Teil der inneren Elektroden befinden, jeweils dieselbe Breite auf. Andererseits sind die inneren Elektrodenfinger 92a und 94a sowie die inneren Elektrodenfinger 92d und 94d, die an beiden Enden der inneren Elektroden und einander gegenüberliegend angeordnet sind, mit unterschiedlichen Breiten ausgestattet, wobei zwischen den einander gegenüberliegenden Elektrodenfingern die unterschiedlichen inneren Elektroden eine dielektrische Schicht vorhanden ist.

Die Fig. 15 zeigt einen Mehrschichtkondensator 100 nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel weisen innere Elektrodenfinger 102b, 102c, 104b und 104c eine mittlere Breite auf und sind im mittleren Bereich von inneren Elektroden so angeordnet, daß sich Teile von ihnen jeweils mit Teilen von inneren Elektrodenfingern überlappen, die zur jeweils anderen inneren Elektrode gehören und eine mittlere Breite oder eine große Breite aufweisen. Beim Mehrschichtkondensator 100 nach Fig. 15 läßt sich somit die Kapazitätsschwankung, die bei einer Positionsverschiebung zwischen den inneren Elektroden in Lateralrichtung erzeugt wird, noch wirksamer unterdrücken bzw. verhindern, und zwar im Vergleich zum Mehrschichtkondensator 90 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14.

Für jeden der Mehrschichtkondensatoren nach den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen gilt, daß mit steigender Anzahl von aufeinandergeschichteten inneren Elektroden auch die Anzahl der elektrischen Felder steigt, und zwar infolge der überlagerten Lücken bzw. Spalte. Aus den Fig. 6 und 8 kann somit geschlossen werden, daß selbst dann, wenn im Vergleich zum konventionellen Mehrschichtkondensator die Fläche einer jeden der inneren Elektroden verkleinert wird, dieselbe Kapazität wie beim konventionellen Mehrschichtkondensator gemäß den Fig. 16A bis 17B erhalten werden kann, bei dem rechteckförmige innere Elektroden verwendet werden, die keine Lücken bzw. Spalten enthalten.

Claims (11)

1. Mehrschichtkondensator mit einer Mehrzahl von übereinanderliegend angeordneten inneren Elektroden, die durch dielektrische Schichten voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - er einen dielektrischen Körper (47; 50; 90; 100) aufweist,
• - eine Mehrzahl von inneren Elektroden (42, 44; 52, 54; 92, 94; . . .) so im dielektrischen Körper angeordnet ist, daß sie sich in Dickenrichtung gesehen einander überlappen, wobei sie durch dielektrische Schichten (47a; . . .) voneinander getrennt sind,
• - jede der inneren Elektroden eine Mehrzahl von inneren Elektrodenfingern (42a bis 42d, 44a bis 44d; 52a bis 52d, 54a bis 54d; 92a bis 92d, 94a bis 94d; 102a bis 102d, 104a bis 104d) aufweist, die durch freie Spalte bzw. Lücken voneinander getrennt sind, wobei die zu einer jeweiligen inneren Elektrode gehörenden Elektrodenfinger wenigstens zwei verschiedene Breiten (α, β) besitzen, und
• - äußere Elektroden (45, 46; . . .) an einem Paar von Endflächen des dielektrischen Körpers angebracht und mit vorbestimmten der mehreren inneren Elektroden elektrisch verbunden sind.

2. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Paar von inneren Elektroden (42, 44), die sich einander überlappen und durch eine dielektrische Schicht (47a) voneinander getrennt sind, die Breite (α, β) wenigstens eines inneren Elektrodenfingers (44d, 44c) an der oberen Seite und die Breite (β, α) eines an der unteren Seite liegenden inneren Elektrodenfingers (42d, 42c), der sich mit dem inneren Elektrodenfinger an der oberen Seite überlappt, voneinander verschieden sind.

3. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Paar von inneren Elektroden, die sich einander überlappen und durch eine dielektrische Schicht voneinander getrennt sind, die Breiten der inneren Elektrodenfinger (74a bis 74c) an der oberen Seite und die Breiten der an der unteren Seite liegenden inneren Elektrodenfinger (72a bis 72c), die sich mit den inneren Elektrodenfingern an der oberen Seite überlappen, jeweils alle voneinander verschieden sind (Fig. 12).

4. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Breiten zur Bildung der Elektrodenfinger verwendet werden.

5. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren inneren Elektrodenfinger innere Elektrodenfinger mit zwei Typen von Breiten enthalten, insbesondere innere Elektrodenfinger mit relativ großer Breite und innere Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite, und daß die inneren Elektrodenfinger mit relativ großer Breite und die inneren Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite abwechselnd zueinander angeordnet sind.

6. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Paar von inneren Elektroden, die sich einander überlappen und durch eine dielektrische Schicht voneinander getrennt sind, ein innerer Elektrodenfinger mit relativ großer Breite in der inneren Elektrode auf der dielektrischen Schicht und ein innerer Elektrodenfinger mit relativ geringer Breite in der unterhalb der dielektrischen Schicht liegenden inneren Elektrode, der sich mit dem inneren Elektrodenfinger mit relativ großer Breite überlappt, vorhanden sind, wobei beide inneren Elektrodenfinger durch die dielektrische Schicht voneinander getrennt sind, und daß das Verhältnis der Breite des inneren Elektrodenfingers mit relativ großer Breite zur Breite des inneren Elektrodenfingers mit relativ geringer Breite einen Wert von Zwei oder weniger aufweist.

7. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der inneren Elektrodenfinger drei Breitentypen umfassen.

8. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der inneren Elektroden einen leitenden Verbindungsteil (42e, 44e) aufweist, um einen Kontakt mit den mehreren inneren Elektrodenfingern zu ermöglichen, und daß die mehreren inneren Elektrodenfinger miteinander über den leitenden Verbindungsteil elektrisch verbunden sind.

9. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Spalte bzw. Lücken zwischen den mehreren inneren Elektrodenfingern konstant sind.

10. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite wenigstens eines Spalts bzw. einer Lücke zwischen den mehreren inneren Elektrodenfingern von den Breiten der restlichen Spalte bzw. Lücken verschieden ist.

11. Mehrschichtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Körper ein gesinterter Keramikkörper ist.