JP2000124057A - 積層型セラミックコンデンサ - Google Patents
積層型セラミックコンデンサInfo
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Abstract
て配置される内部電極の面積を各内部電極で変化させる
ことにより内部電極に対する電圧印加時においてクラッ
クの発生を抑制可能な積層型セラミックコンデンサを提
供する。 【解決手段】 積層型セラミックコンデンサを構成する
誘電体1内の複数の内部電極の幅がセラミックシートの
積層方向において誘電体1の中央部分からその表面に向
かって徐々に(または段階的に)減少する内部電極パタ
ーン5b(5d)を形成する。または、誘電体1内の複
数の内部電極の幅がセラミックシートの積層方向におい
て誘電体1の中央部分からその表面に向かって徐々に
(または段階的に)増加する内部電極パターン5c(5
e)を形成する。
Description
プリント基板上に実装される積層型セラミックコンデン
サに関する。
は、複数のセラミックシートを積層して誘電体が構成さ
れ、複数の内部電極がこの誘電体内部のセラミックシー
トを介して交互に積層されている。また、外部電極は、
この誘電体の端面側にそれぞれ形成され、内部電極と電
気的に接続されている。なお、セラミックシートを介し
て対向して配置される内部電極はそれぞれ同一の面積を
有し、同一形状である。
電極を直列接続した構造を有する積層型セラミックコン
デンサも報告されている。
うな従来の積層型セラミックコンデンサにおいては、そ
の利用に応じて50V以上の高電圧が印加される場合が
ある。例えば50V/μm以上の電界強度では放電破壊
が起こり得るが、放電破壊が起こらない程度の電界強度
で積層型セラミックコンデンサを使用した場合、内部電
極間の誘電体層の膨張によって生じる変位(電気的歪
み)による内部応力が内部電極の縁端部に集中するた
め、内部電極が形成されていないマージン部分に引っ張
り応力が働く。これにより、マージン部分の誘電体にク
ラックが発生する。
サにおいては、電圧印加時における誘電体層の膨張によ
る応力でクラックを発生させないようにするために、内
部電極の数を減少させたり、内部電極の面積を小さくし
ていた。このように構成された積層型セラミックコンデ
ンサでは、耐クラック性は向上するが、その静電容量は
大幅に減少してしまうという問題がある。
あり、本発明の目的は、セラミックシートを介して対向
して配置される内部電極の面積を各内部電極において変
化させることにより、内部電極に対する電圧印加時にマ
ージン部分に生じる引っ張り応力を分散させてクラック
の発生を抑制する積層型セラミックコンデンサを提供す
ることにある。
に、請求項1に記載の発明は、複数の内部電極が形成さ
れている複数のセラミックシートを積層することにより
構成される積層型セラミックコンデンサであって、少な
くとも2つの内部電極は異なる面積を有することを特徴
とする。
ックコンデンサにおいて、請求項2に記載の発明は、前
記内部電極の面積は、積層型セラミックコンデンサの長
手方向における前記内部電極の長さを変えることによっ
て変化させることを特徴とする。
ックコンデンサにおいて、請求項3に記載の発明は、前
記内部電極の面積は、積層型セラミックコンデンサの長
手方向に直交する方向における前記内部電極の長さを変
えることによって変化させることを特徴とする。
ックコンデンサにおいて、請求項4に記載の発明は、前
記内部電極の面積は、前記セラミックシートの積層方向
において積層型セラミックコンデンサの中央部分からそ
の表面に向かって変化していることを特徴とする。
ックコンデンサにおいて、請求項5に記載の発明は、前
記内部電極の面積は徐々にまたは段階的に減少している
ことを特徴とする。
ックコンデンサにおいて、請求項6に記載の発明は、前
記内部電極の面積は徐々にまたは段階的に増加している
ことを特徴とする。
載の発明は、複数の内部電極が形成されている複数のセ
ラミックシートを積層することにより構成される積層型
セラミックコンデンサであって、前記セラミックシート
の積層方法において少なくとも2つの内部電極の縁端部
の位置は異なっていることを特徴とする。
ックコンデンサにおいて、請求項8に記載の発明は、前
記内部電極の縁端部の位置は徐々にまたは段階的に異な
っていることを特徴とする。
明の積層型セラミックコンデンサにおいて、請求項9に
記載の発明は、前記内部電極は分割して設けられている
ことを特徴とする。
セラミックコンデンサにおいて、請求項10に記載の発
明は、前記内部電極は、パラジウム、銀、銀パラジウム
合金、銅、銅合金、ニッケル、またはニッケル合金のい
ずれかによって構成されることを特徴とする。
て図面を参照して説明する。
ックコンデンサの構成を示す図であり、図1(a)は積
層型セラミックコンデンサの平面図であり、図1(b)
は図1(a)に示す積層型セラミックコンデンサにおい
て線A−A´に沿った断面図である。なお、図1におい
てLは積層型セラミックコンデンサの長手方向を示し、
Wは積層型セラミックコンデンサの幅方向を示し、Hは
積層型セラミックコンデンサにおけるセラミックシート
の積層方向を示している。
積層型セラミックコンデンサは、複数のセラミックシー
ト(図示しない)を積層して誘電体1が構成され、複数
の内部電極4a〜4gが誘電体1内部のセラミックシー
トを介して交互に積層されている。外部電極2、3は誘
電体1の端面側にそれぞれ形成されている。内部電極4
a〜4gは外部電極2、3の一方と電気的に接続されて
いる。
ジウム、銀、銀パラジウム合金、銅、銅合金、ニッケ
ル、またはニッケル合金のいずれかを用いることができ
る。
ミックコンデンサの製造方法について説明する。
てBaCO3(平均粒径:2.0μm)およびTiO2
(平均粒径:2.0μm)を用意する。Ba/Tiの原
子比は1.004である。また、これに加えて、BaT
iO3に対する添加物として、MnCO3を0.2重量
%、MgCO3を0.2重量%、Y2O3を2.1重量
%、(BaCa)SiO3を2.2重量%それぞれ用意
する。
ミルで混合した後に乾燥させる。これにより得られた混
合粉を1250゜Cで2時間仮焼する。さらに、この仮
焼した混合粉に残りの原料を加えて水中ボールミルで粉
砕した後に乾燥させる。
ダとして用いられるアクリル樹脂と有機溶剤として用い
られる塩化メチレンおよびアセトンとを加えて混合を行
い、誘電体スラリーを得る。得られた誘電体スラリーは
ドクターブレード法を用いることにより誘電体グリーン
シートとする。
卑金属のNi粉末(平均粒径:0.4μm)を用意す
る。このNi粉末に対して、有機バインダとして用いら
れるエチルセルロースと有機溶剤として用いられるテル
ピネオールとを加え、3本ロールを用いて混錬する。こ
れにより、Niの内部電極ペーストを得る。
構成する場合には、その材料として、Pd粉末(平均粒
径:0.6μm)を用意する。このPd粉末(55重量
%)に対して、金レジネート(0.5重量%)、白金レ
ジネート(1.0重量%)、テルピネオール(22.9
重量%)、およびラッカー(20.6重量%)を加え、
3本ロールを用いて混錬する。これにより、Pdの内部
電極ペーストを得る。
リーンシートを積層し、この積層誘電体グリーンシート
上に上述のようにして得られた内部電極ペーストをスク
リーン印刷法により印刷する。さらに、内部電極ペース
トが印刷された積層誘電体グリーンシートに対して誘電
体グリーンシートをさらに積層する。このように、内部
電極が印刷された積層誘電体グリーンシートと内部電極
が印刷されていない誘電体グリーンシートを交互に積層
し、所定数の誘電体グリーンシートを積層した後に熱圧
着を行ってグリーンチップ母材を得る。ここで、後述す
る焼成後にチップ形状が縦5.6mm、横5.0mm、
厚さ2.0mmとなるように、グリーンチップ母材を切
断して複数のグリーンチップを得る。
H2(H2=3%)還元雰囲気中、1300゜Cで2時
間保持して焼成し、さらに加湿したN2(酸素分圧10
−7気圧)雰囲気中、1000゜Cで2時間保持して焼
結体を得る。すなわち、内部電極が印刷され、セラミッ
クシートが積層された誘電体1が形成されることにな
る。
uを主成分とする導電性の外部電極ペーストを塗布し、
800゜Cで焼き付ける。なお、外部電極ペーストは、
Cu粉末(平均粒径:3μm)とこのCu粉末に対して
ホウケイ酸ストロンチウムガラス(7重量%)とを用意
し、これに有機バインダとして用いられるアクリル樹脂
と有機溶剤として用いられるテルピネオールとを加え、
3本ロールを用いて混錬することにより得られる。
びSnメッキすることにより、積層型セラミックコンデ
ンサのチップを得る。
内に印刷される複数の内部電極の面積を変化させるため
に、図2に示すように、積層型セラミックコンデンサの
長手方向Lに直交する方向(幅方向)Wにおける内部電
極の長さ(内部電極の幅)が異なるような内部電極パタ
ーンを形成している。
層型セラミックコンデンサの図1に示す線B−B´に沿
った断面図である。図2(a)は従来の積層型セラミッ
クコンデンサの断面図であり、図2(b)〜図2(e)
は本発明の実施の形態の積層型セラミックコンデンサの
断面図である。図2(a)に示す従来の積層型セラミッ
クコンデンサでは、誘電体1内に形成される複数の内部
電極の形状は同一であり、従ってその面積も同じである
内部電極パターン5aが形成される。一方、図2(b)
〜図2(e)に示す本発明の実施の形態の積層型セラミ
ックコンデンサでは、誘電体1内に形成される複数の内
部電極の形状は異なり、従ってその面積も異なる内部電
極パターン5b、5c、5d、5eが形成される。
の複数の内部電極の幅が積層方向Hにおいて誘電体1の
中央部分からその表面に向かって徐々に減少する内部電
極パターン5bが形成されている。また、図2(c)で
は、誘電体1内の複数の内部電極の幅が積層方向Hにお
いて誘電体1の中央部分からその表面に向かって徐々に
増加する内部電極パターン5cが形成されている。従っ
て、複数の内部電極の縁端部の位置は徐々に異なってい
る。
数の内部電極の幅が積層方向Hにおいて誘電体1の中央
部分からその表面に向かって段階的に減少する内部電極
パターン5dが形成されている。また、図2(e)で
は、誘電体1内の複数の内部電極の幅が積層方向Hにお
いて誘電体1の中央部分からその表面に向かって段階的
に増加する内部電極パターン5eが形成されている。従
って、複数の内部電極の縁端部の位置は段階的に異なっ
ている。
セラミックコンデンサに関する測定結果について説明す
る。
ックコンデンサに関する測定結果を示す図である。図3
において、「従来」は図2(a)に示す内部電極パター
ンを有する積層型セラミックコンデンサの測定結果を示
し、「本発明(1)」は図2(b)において内部電極の
幅の片側の変化分Xが50μmである内部電極パターン
5bを有する積層型セラミックコンデンサの測定結果を
示し、「本発明(2)」は図2(b)において内部電極
の幅の片側の変化分Xが100μmである内部電極パタ
ーン5bを有する積層型セラミックコンデンサの測定結
果を示し、「本発明(3)」は図2(c)において内部
電極の幅の片側の変化分Yが50μmである内部電極パ
ターン5cを有する積層型セラミックコンデンサの測定
結果を示し、「本発明(4)」は図2(c)において内
部電極の幅の片側の変化分Yが100μmである内部電
極パターン5cを有する積層型セラミックコンデンサの
測定結果を示し、「本発明(5)」は図2(d)におい
て内部電極の幅の片側の変化分Zが50μmである内部
電極パターン5dを有する積層型セラミックコンデンサ
の測定結果を示している。なお、図3において、積層型
セラミックコンデンサを構成する誘電体はBaTiO3
系(比誘電率εは2400)であり、Niの内部電極層
の厚さは1.2μmである。
ップラー変位計およびフリンジカウント変位計を組み合
わせて用いて次のようにして測定されることにより得ら
れた値である。すなわち、発振波長633nmのレーザ
ー光を積層型セラミックコンデンサの試料チップの平面
に照射し、ドップラー効果による基準光との位相差を電
気信号に変換してオシロスコープに出力させ、積層型セ
ラミックコンデンサの外部電極に対する電圧印加から5
秒間経過した後に変位量を測定する。この際、試料チッ
プをステッピングモータにより移動するテーブル上に載
せ、ステッピングモータを駆動してこのテーブルを所定
量移動させることにより試料チップの各点における変位
量を測定する。最大変位量は各点において得られた変位
量の最大値である。
料チップの外部電極に対して100V/sの速度で昇圧
すると同時にこの試料チップを光学顕微鏡で観察し、ク
ラック発生電圧を測定した。
る積層型セラミックコンデンサの場合と比較して最大変
位量に大きな差異はみられないが、本発明の実施の形態
の内部電極パターンを有する積層型セラミックコンデン
サの方がクラック発生電圧が高くなっており、高電圧印
加時におけるクラックの発生をより抑制することが可能
であることがわかる。
ックコンデンサに関する測定結果を示す図である。図4
では、「従来」、「本発明(1)」、「本発明
(2)」、および「本発明(5)」の場合において上述
のようにして試料チップの各点で変位量を測定した結果
を示し、縦軸は試料チップの各点で測定された変位量
(μm)、横軸は試料チップの幅方向Wにおけるその一
端部からの距離(μm)を示している。
化が大きい部分で発生するので、図4から、クラックの
発生部分は試料チップの両側部であることがわかる。そ
のため、クラックの発生を抑制するためには、試料チッ
プの両側部において変位量の変化を小さくすることが必
要である。すなわち、図4に示す変位量の変化曲線の傾
きが急峻ではなく緩やかになっていることが望まれる。
従って、変化曲線(a)に示す「従来」の場合と比較し
て、変化曲線(b)、(c)、(d)に示す本発明の場
合の方が変位量の変化が小さく、変化曲線の傾きが緩や
かになっており、クラックの発生を抑制することが可能
であることがわかる。特に、変化曲線(c)で示される
「本発明(2)」の場合には、電圧印加時におけるクラ
ックの発生をさらに抑制することが可能である。
ックコンデンサの他の構成を示す断面図である。図5
(a)、図5(b)では、積層型セラミックコンデンサ
の長手方向Lにおける各内部電極の長さを変化させるこ
とによって内部電極の面積を変えている。具体的には、
図5(a)では、誘電体1内の複数の内部電極の長さが
積層方向Hにおいて誘電体1の中央部分からその表面に
向かって徐々に減少する内部電極パターン6aが形成さ
れている。また、図5(b)では、誘電体1内の複数の
内部電極の長さが積層方向Hにおいて誘電体1の中央部
分からその表面に向かって徐々に増加する内部電極パタ
ーン6bが形成されている。なお、複数の内部電極の長
さを段階的に減少または増加させた内部電極パターンを
形成することも可能である。このような内部電極パター
ンを形成することによっても積層型セラミックコンデン
サの電圧印加時におけるクラックの発生を抑制すること
ができる。
ックコンデンサの他の構成を示す断面図である。図6
(a)〜図6(d)においては、図5に示す場合と同様
に、積層型セラミックコンデンサの長手方向Lにおける
内部電極の長さを変えることによって内部電極の面積を
変化させているが、内部電極を分割して分割内部電極を
直列接続した構造となっている。なお、誘電体1の中央
部分に設けられ、分割内部電極と直列接続されている浮
遊電極は外部電極には直接に接続されていない。
の分割内部電極の長さは積層方向Hにおいて誘電体1の
中央部分からその表面に向かって徐々に減少している
が、浮遊電極は一定の長さを有する内部電極パターン7
aが形成されている。また、図6(b)では、誘電体1
内の分割内部電極の長さは積層方向Hにおいて誘電体1
の中央部分からその表面に向かって徐々に増加している
が、浮遊電極は一定の長さを有する内部電極パターン7
bが形成されている。図6(c)では、誘電体1内の浮
遊電極の長さは積層方向Hにおいて誘電体1の中央部分
からその表面に向かって増加しているが、分割内部電極
は一定の長さを有する内部電極パターン7cが形成され
ている。図6(d)では、誘電体1内の浮遊電極の長さ
は積層方向Hにおいて誘電体1の中央部分からその表面
に向かって減少しているが、分割内部電極は一定の長さ
を有する内部電極パターン7dが形成されている。この
ような内部電極パターンを形成することによっても積層
型セラミックコンデンサの電圧印加時におけるクラック
の発生を抑制することができる。
ックコンデンサの他の構成を示す断面図である。図7で
は、図6に示す場合と同様に、内部電極を分割して分割
内部電極の長さが異なる内部電極パターン8が形成され
ている。このような内部電極パターンを形成することに
よっても積層型セラミックコンデンサの電圧印加時にお
けるクラックの発生を抑制することができる。
ーンに限定されることなく、内部電極パターンを組み合
わせた種々の内部電極パターンを形成することができ、
これにより、電圧印加時におけるクラックの発生を抑制
することが可能な積層型セラミックコンデンサのチップ
を製造することが可能となる。
デンサの長手方向における両端面側に外部電極が設けら
れている場合について説明したが、本発明は、長手方向
と直交する方向における両端面側に外部電極が設けられ
ている積層型セラミックコンデンサにも適用することが
できる。
クシートを積層することにより構成される誘電体内に複
数の内部電極をその面積を変えて形成することにより、
クラックの発生を抑制することが可能な積層型セラミッ
クコンデンサを製造することができる。
ップの高信頼性化を図ることが可能となる。
ンサの構成を示す平面図および断面図である。
ックコンデンサの構成を示す別の断面図である。
ックコンデンサに関する測定結果を示す図である。
ックコンデンサに関する測定結果を示す図である。
ンサの他の構成を示す断面図である。
ンサの他の構成を示す断面図である。
ンサの他の構成を示す断面図である。
c、7d、8 内部電極パターン
Claims (10)
- 【請求項1】 複数の内部電極が形成されている複数の
セラミックシートを積層することにより構成される積層
型セラミックコンデンサであって、 少なくとも2つの内部電極は異なる面積を有することを
特徴とする積層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項2】 前記内部電極の面積は、積層型セラミッ
クコンデンサの長手方向における前記内部電極の長さを
変えることによって変化させることを特徴とする請求項
1に記載の積層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項3】 前記内部電極の面積は、積層型セラミッ
クコンデンサの長手方向に直交する方向における前記内
部電極の長さを変えることによって変化させることを特
徴とする請求項1に記載の積層型セラミックコンデン
サ。 - 【請求項4】 前記内部電極の面積は、前記セラミック
シートの積層方向において積層型セラミックコンデンサ
の中央部分からその表面に向かって変化していることを
特徴とする請求項1に記載の積層型セラミックコンデン
サ。 - 【請求項5】 前記内部電極の面積は徐々にまたは段階
的に減少していることを特徴とする請求項4に記載の積
層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項6】 前記内部電極の面積は徐々にまたは段階
的に増加していることを特徴とする請求項4に記載の積
層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項7】 複数の内部電極が形成されている複数の
セラミックシートを積層することにより構成される積層
型セラミックコンデンサであって、前記セラミックシー
トの積層方向において少なくとも2つの内部電極の縁端
部の位置は異なっていることを特徴とする積層型セラミ
ックコンデンサ。 - 【請求項8】 前記内部電極の縁端部の位置は徐々にま
たは段階的に異なっていることを特徴とする請求項7に
記載の積層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項9】 前記内部電極は分割して設けられている
ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の積
層型セラミックコンデンサ。 - 【請求項10】 前記内部電極は、パラジウム、銀、銀
パラジウム合金、銅、銅合金、ニッケル、またはニッケ
ル合金のいずれかによって構成されることを特徴とする
請求項1から9のいずれかに記載の積層型セラミックコ
ンデンサ。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10289671A JP2000124057A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | 積層型セラミックコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10289671A JP2000124057A (ja) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | 積層型セラミックコンデンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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