JP2001052955A

JP2001052955A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP2001052955A
Application number: JP11222174A
Authority: JP
Inventors: Yohei Watabe; 洋平渡部
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】内部電極間での絶縁劣化、あるいはショート
による発熱が生じても、保護機能が働き、プリント基板
の焼損や周辺回路部品の損傷を保護する積層セラミック
コンデンサを得る。【解決手段】誘電体グリーンシート１ａ，１ｂと内部
電極２ａ，２ｂとが交互に積層されたセラミック素子部
３と、前記セラミック素子部３の両端に形成された外部
電極４ａ，４ｂとで構成された積層セラミックコンデン
サであって、前記、内部電極２ａ，２ｂと電気的に接続
された内部電極取出し部６ａ，６ｂが、前記セラミック
素子部３の長い方の側面に露出し、前記内部電極取出し
部６ａ，６ｂと、一方の外部電極４ａ，４ｂとは、導電
塗料７ａ，７ｂによって接続され、前記導電塗料は、５
００℃以上で溶断し電気的導通を遮断することを特徴と
する積層セラミックコンデンサとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として電子回路
の容量素子として使用するのに好適な積層セラミックコ
ンデンサに係り、特に安全保護機能を有する積層セラミ
ックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層セラミックコンデンサの説明
図を図２に示す。図２（ａ）および図２（ｂ）は、誘電
体グリンシートの一例を示し、図２（c）は、セラミッ
ク素子部を示し、図２（ｄ）は、積層セラミックコンデ
ンサ外観図を示す。

【０００３】図２（ａ）にて、誘電体グリーンシート
１１ａは、３〜５０μｍの厚みであり、この上に低抵抗
金属ペーストがスクリーン印刷法等で印刷され、内部電
極２１ａが形成されている。

【０００４】次に、図２（ｂ）にて、誘電体グリーンシ
ート１１ｂは、３〜５０μｍの厚みであり、この上に低
抵抗金属ペーストが印刷され、内部電極２１ｂが形成さ
れている。ここで、図２（ａ）と図２（ｂ）に示した誘
電体グリーンシートを交互に、必要枚数積層し、プレス
し、積層体を形成する。

【０００５】次に、前記プレス体を所定の大きさに切断
し、脱バインダ処理と焼成処理を施して、図２（ｃ）に
示すごとく、セラミック素子部３１を作製する。なお、
図２（ｃ）のごとく、セラミック素子部３１の両側面に
は、内部電極取出し部６１ａ，６１ｂが露出している。

【０００６】図２（ｄ）は、積層セラミックコンデンサ
外観図である。先のセラミック素子部３１に、バラジウ
ム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）等の低抵抗金属粉末を有機ビヒ
クルに分散させた金属粉入りペ−ストをデイップ法等に
より内部電極の取り出し部分６１ａ、６１ｂに塗布し、
乾燥、焼付けを行い、外部電極４１ａ、４１ｂを形成し
て、積層セラミックコンデンサが得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の積層セ
ラミックコンデンサでは、内部電極間を絶縁する誘電体
グリーンシートの厚みが、３〜５０μｍと非常に薄いた
め、積層方向での上下の内部電極間距離が近接し、誘電
体グリーンシートの欠陥、内部電極の凝集物、内部電極
の位置ずれ、異物の混入等によって、内部電極間の絶縁
性が劣化し、最悪の場合はショートに至る。回路におい
て、コンデンサのショート対策を施していないと、周辺
の電源回路内で過電流が流れ、回路部品の発熱によりプ
リント基板が焼損したり、周辺の回路部品に損傷を与え
るという問題点があった。

【０００８】従って、本発明の目的は、内部電極間での
絶縁劣化、あるいはショートによる発熱が生じても、コ
ンデンサ自体の保護機能が働き、プリント基板の焼損や
周辺回路部品の損傷を保護する積層セラミックコンデン
サを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による積層セラミ
ックコンデンサでは、誘電体グリンシートと、低抵抗導
体金属からなる内部電極層とが交互に積層されたセラミ
ック素子部にて、内部電極層と電気的に接続される取り
出し部が、前記セラミック素子部の長い方の側面に露出
し、前記取り出し部と、一方の外部電極とが導電塗料に
よって電気的に接続される積層セラミックコンデンサで
ある。この構成により、セラミック素子部温度が５００
℃以上で、前記導電塗料が溶断し、電気的導通が遮断さ
れる。

【００１０】また、本発明による積層セラミックコンデ
ンサによれば、内部電極間での絶縁劣化やショートによ
る発熱によって、内部電極と外部電極とを電気的に接続
している導電塗料のポリイミドが軟化し、セラミック素
子部から剥がれることによって、内部電極と外部電極間
の電気的導通が遮断され、電源回路などに過電流が流れ
ることなく、プリント基板の焼損や周辺回路部品の破壊
防止が可能となる。

【００１１】即ち、本発明は、誘電体グリーンシートと
内部電極とが交互に積層されたセラミック素子部と、前
記セラミック素子部の両端に形成された外部電極とで構
成された積層セラミックコンデンサであって、前記、内
部電極と電気的に接続された内部電極取出し部が、積層
の順に従って、交互に前記セラミック素子部の長い方の
側面に露出し、前記内部電極取出し部と、一方の外部電
極とは、それぞれ導電塗料によって接続される積層セラ
ミックコンデンサである。

【００１２】また、本発明は、前記積層セラミックコン
デンサにおいて、導電塗料は、熱可塑性高分子に導体金
属を混練した材料を塗布し、加熱脱水することで形成す
る積層セラミックコンデンサである。

【００１３】また、本発明は、前記積層セラミックコン
デンサにおいて、導電塗料は、その材質を熱可塑性高分
子導電材料とし、酸無水物とジアミンをジメチルアセト
アミド等の溶媒中で開環重付加を行ったポリアミドカル
ボン酸溶液１０〜３０重量％に、低抵抗金属粉末７０〜
９０重量％を混合、分散した溶液を、加熱脱水して、形
成されたポリイミド系材料である積層セラミックコンデ
ンサである。

【００１４】また、本発明は、前記積層セラミックコン
デンサにおいて、外部電極は、セラミック素子部の短い
方の両側面にＡｇペースト等を塗布し、６００℃以上の
温度で焼き付けて形成される積層セラミックコンデンサ
である。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例による積層セラミッ
クコンデンサについて説明する。

【００１６】図１は、本発明の積層セラミックコンデン
サの説明図であり、図１（ａ）および図１（ｂ）は、誘
電体グリンシートを示し、図１（ｃ）は、セラミック素
子部を示し、図１（ｄ）は、積層セラミックコンデンサ
の外観図を示す。

【００１７】図１（ａ）において、コンデンサの母材と
なる、誘電体グリーンシート１ａには、強誘電体セラミ
ック材料である、鉛（Ｐｂ）系ペロブスカイト構造を持
つ粒径が１ミクロン以下の粉末を使用した。また、電極
パターン２ａには、電極ペーストとして、銀（Ａｇ）と
パラジウム（Ｐｄ）が７０：３０の割合の合金粉末を用
いた。

【００１８】また、誘電体グリンシート１ａ上には、電
極パターン２ａが形成され、電極パターン２ａからは、
長い方の側面方向に内部電極取り出し部６ａが設けられ
ている。

【００１９】また、図１（ｂ）においては、同じく、誘
電体グリーンシート1ｂ上には、電極パターン２ｂが形
成され、前記電極パターン２ｂ上には、内部電極取り出
し部６ｂが設けられていて、その取り出し方向は、先の
図１（ａ）の内部電極取り出し部６ａの場合とは正反対
の方向となっている。

【００２０】ここで、前記強誘電体セラミック材料は、
誘電体セラミック粉末に、ポリビニルブチラールの有機
バインダ、及びエチルセロソルブ、ブチルカルビトール
の有機溶剤を混合分散してセラミックスラリーとして作
製した。

【００２１】また、内部電極ペーストは、前記組成比率
の合金混合粉末を有機バインダとしてエチルセルロー
ス、有機溶剤としてαーテルピネオール、ステアリン酸
を用いた有機ビヒクルに投入し、３本ロールにて混練し
たものとして作製した。成膜は、ドクターブレード法に
て乾燥上がりでキャリアフィルム上に３０μｍの厚さに
なるように成膜条件を調整した。そして、前記誘電体セ
ラミックグリーンシート１上に内部電極ペーストを２μ
ｍ厚みになるように印刷条件を調整し印刷した。

【００２２】こうして作製した図１（ａ）および図１
（ｂ）に示す誘電体グリーンシートを切断後、コンデン
サーの対向電極構造なすように、順次、６０層積層し
て、その上下に前記３０μｍグリーンシートを１０枚積
層した約３００μｍの厚みをもつ保護膜を挟み、熱プレ
スにて熱圧着後、個別の形状に切断し、プレス体を作製
した。このプレス体を焼結して、セラミック素子部が形
成される。

【００２３】図１（ｃ）は、セラミック素子部３の図で
あり、長い方の側面８ａ，８ｂには、それぞれの側面に
内部電極取り出し部６ａまたは６ｂが露出している。

【００２４】先のプレス体を４００℃で８時間バインダ
ーを除去した後、９００時間で５時間焼成し、セラミッ
ク素子部３を得た。一方、外部電極４ａおよび４ｂに
は、金属として銀１００％の粉末を、有機バインダとし
てエチルセルロース、有機溶剤としてα−テルピネオー
ル、ケロシンを用いた有機ビヒクルに投入し、ガラスフ
リットを添加し３本ロールにて混練したものを用いた。

【００２５】即ち、セラミック素子部３の短い方の端面
５ａおよび５ｂに、先の外部電極ぺーストをディップ法
により、厚さが焼き付け後、５０μｍになるように条件
を設定し塗布した。その後、１５０℃、３０分間乾燥
し、７００℃、２０分間焼付けをした。

【００２６】さらに、セラミック素子部３の長い方の側
面から取り出している内部電極取り出し部６ａおよび６
ｂと前記外部電極４ａおよび４ｂとは、導電塗料７ａお
よび７ｂによって接続した。

【００２７】ここで、導電塗料は、酸無水物とジアミン
をジメチルアセトアミド等の溶媒中で開環重付加を行っ
たポリアミドカルボン酸溶液１０重量％に、Ａｇ金属粉
末９０重量％を混合、分散した塗料をメタルマスクスク
リーンによる印刷で１０μｍ厚で塗布した後、３００℃
で加熱脱水して形成した。

【００２８】図３は、低抵抗金属粉末に対する酸無水物
とジアミンをジメチルアセトアミド等の溶媒中で開環重
付加を行ったポリアミドカルボン酸溶液の組成比を変化
させたときの電気抵抗および密着強度を測定した結果を
示す。

【００２９】電気抵抗の測定は、長さ、幅１ｃｍ×１ｃ
ｍ、厚みが１０μｍの評価パターンを作製し、ＬＣＲメ
ータによって抵抗値を測定した。密着強度は、長さ、幅
２ｍｍ×２ｍｍ、厚み１０μｍのパターンを引っ張り圧
縮試験器にて垂直に引っ張ったときの強度を測定した。

【００３０】図３の抵抗値及び密着強度の結果より、抵
抗値が１Ω以上であると、積層セラミックコンデンサの
内部電極取り出し口と外部電極を接続した場合、積層セ
ラミックコンデンサの等価直列抵抗を劣化させてしま
う。また、密着強度が２ｋｇ／ｍｍ２未満の場合、機械
的ストレス等によって接着物から剥がれてしまうため、
Ａｇ粉末組成は７０重量％から９０重量％とした。

【００３１】図４は、積層セラミックコンデンサに定格
電圧以上印加し、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗
を１００ＭΩから１００Ωに劣化させた積層セラミック
コンデンサチップに電流を流したときの、先のチップの
発熱と抵抗値の変化を示したものである。

【００３２】積層セラミックコンデンサチップの発熱
は、熱電対によって測定した。抵抗については、チップ
間の電圧を測定して算出を行った。

【００３３】図４の結果より、温度の上昇に伴って抵抗
値は、徐々に上昇し、５００℃以上で導電性ポリイミド
が軟化して、積層セラミックコンデンサから剥がれてオ
ープン状態になったことが確認できた。

【００３４】上記構造の積層セラミック・コンデンサに
おいては、誘電体シートの欠陥、内部電極の位置ずれ等
によって、隣り合う内部電極間の絶縁が劣化して、積層
セラミックコンデンサが発熱状態になった場合、内部電
極取り出し口と外部電極との接続部分が軟化、脱落し電
気的接続を短時間に遮断させる。

【００３５】従って、本発明の電極材料およびそれを用
いた積層セラミックコンデンサは、積層セラミックコン
デンサが絶縁劣化等で発熱状態になった場合、内部電極
取り出し口と外部電極との接続部分が軟化、脱落し電気
的接続を短時間に遮断されるので、発熱等でプリント基
板が焼損したり、周辺回路部品が破壊したりするのを防
止できる。なお、導電塗料の加熱脱水は、２５０℃〜４
００℃で行うのが最適である。温度が高いと、ポリイミ
ドが軟化して剥がれてしまい、低いと、加熱脱水がうま
くいかず、密着性が悪くなる。

【００３６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、内部電極間での
絶縁劣化、あるいはショートによる発熱が生じても、保
護機能が働き、プリント基板の焼損や周辺回路部品の損
傷を保護する積層セラミックコンデンサを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサの説明図。
図１（ａ）および図１（ｂ）は、誘電体グリンシートを
示す図、図１（ｃ）は、セラミック素子部を示す図、図
１（ｄ）は、積層セラミックコンデンサの外観図。

【図２】従来の積層セラミックコンデンサの説明図。図
２（ａ）および図２（ｂ）は、誘電体グリンシートを示
す図、図２（ｃ）は、セラミック素子部を示す図、図２
（ｄ）は、積層セラミックコンデンサの外観図。

【図３】Ａｇ粉末の組成比を変化させたときの電気抵抗
および密着強度を示す図。

【図４】積層セラミックコンデンサチップの発熱と抵抗
値の変化を示す図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１１ａ，１１ｂ誘電体グリーンシート２ａ，２ｂ，２１ａ，２１ｂ内部電極３，３１セラミック素子部４ａ，４ｂ，４１ａ，４１ｂ外部電極５ａ，５ｂ，５１ａ，５１ｂ短い方の側面６ａ，６ｂ，６１ａ，６１ｂ内部電極取り出し部７ａ，７ｂ導電塗料８ａ，８ｂ長い方の側面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E001 AB03 AC03 AC10 AE00 AF06 AH01 AH05 AH06 AH08 AH09 AJ01 AJ03 5E082 AA01 AB03 BC40 EE04 EE16 EE23 EE35 FG06 FG26 FG27 FG54 GG10 GG11 GG28 HH43 JJ03 JJ12 JJ23 LL02 LL03 MM24 PP03 PP06 5G301 DA02 DA03 DA51 DD02 DE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体グリーンシートと内部電極とが交
互に積層されたセラミック素子部と、前記セラミック素
子部の両端に形成された外部電極とで構成された積層セ
ラミックコンデンサであって、前記、内部電極と電気的
に接続された内部電極取出し部が、積層の順に従って、
交互に前記セラミック素子部の長い方の側面に露出し、
前記内部電極取出し部と、一方の外部電極とは、それぞ
れ導電塗料によって接続されることを特徴とする積層セ
ラミックコンデンサ。
【請求項２】請求項１記載の積層セラミックコンデン
サにおいて、導電塗料は、熱可塑性高分子に導体金属を
混練した材料を塗布し、加熱脱水することで形成するこ
とを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】請求項１または２記載の積層セラミック
コンデンサにおいて、導電塗料は、その材質を熱可塑性
高分子導電材料とし、酸無水物とジアミンをジメチルア
セトアミド等の溶媒中で開環重付加を行ったポリアミド
カルボン酸溶液１０〜３０重量％に、低抵抗金属粉末７
０〜９０重量％を混合、分散した溶液を、加熱脱水して
形成されたポリイミド系材料であることを特徴とする積
層セラミックコンデンサ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の積
層セラミックコンデンサにおいて、外部電極は、セラミ
ック素子部の短い方の両側面にＡｇペースト等を塗布
し、６００℃以上の温度で焼き付けて形成されることを
特徴とする積層セラミックコンデンサ。