JP2001102243A

JP2001102243A - 貫通型コンデンサ

Info

Publication number: JP2001102243A
Application number: JP27959099A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Hirakawa; 好宏平川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 1999-09-30
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】大電流が流れた貫通導体層での発熱を防止
し、焼成時のデラミネーション、クラックの発生を抑
え、熱衝撃（ΔＴ）試験のクラックの発生を抑えた貫通
型コンデンサである。【解決手段】貫通型コンデンサにおいて、貫通導体層４
の厚みが、グランド電極層３の電極厚みに比較して厚く
形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は貫通型コンデンサの
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】貫通型コンデンサは、残留インダクタン
スが極めて小さいため、高周波ノイズ除去効果に優れて
いる。このため、比較的ノイズ成分の強い高周波回路や
デジタル回路等のインピーダンスの高い回路に多用され
る。

【０００３】一般的な貫通型コンデンサの等価回路図を
図４に示す。このように、貫通型コンデンサは、複数の
誘電体層が積層された積層体と、第１の誘電体層間に配
置された貫通導体１１と、第２の誘電体層間に配置され
たグランド電極１２とから構成されている。この貫通導
体１１の両端、即ち、積層体の一対の端面に、信号の入
出力端子電極１３、１４が形成されている。また、グラ
ンド電極１２の一部、即ち、積層体の他の一対の端面に
グランド端子１５が形成されている。

【０００４】これにより、貫通導体１１とグランド電極
１２との対向面積、誘電体層の厚み及び誘電率に依存し
た容量成分が得られる。

【０００５】貫通導体には、入力用端子電極１３から出
力用端子電極１４に向かって大きい電流が流れることに
なる。また、ノイズが存在した電流が流れた場合に、こ
の電流をグランド電極を介してグランド端子１５に接地
され、貫通導体１１に流れている電流を平滑化すること
ができる。

【０００６】このような貫通型コンデンサの積層体は、
未焼成の第１の誘電体層上にグランド電極層となる導体
膜を形成し、未焼成の第２の誘電体層上に貫通導体とな
る導体膜を形成し、これら第１の誘電体層と第２の誘電
体層とを交互に積層して、未焼成誘電体層と導体膜とを
一体的に焼結して形成していた。その後、積層体の端面
に、貫通導体の両端に接続するように入出力端子電極
を、グランド電極層の一部に接続するようにグランド端
子電極が各々配置されていた。そして、入出力端子電極
及びグランド端子電極は、厚膜下地導体膜と表面メッキ
層とから構成されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の貫通型コンデン
サにおいては、積層体の一体焼成時、誘電体層と貫通導
体、グランド電極層との収縮率の違いによる、誘電体層
間のデラミネーションや積層体のクラックを低減させな
ければならない。このためには、貫通導体の厚み、グラ
ンド電極層の厚みは小さい方が望ましい。

【０００８】しかし実際には、貫通型コンデンサの貫通
導体には大きい電流が流れるため、貫通導体の厚みを薄
くすると、貫通導体が抵抗となって発熱してしまうとい
う問題点あった。

【０００９】また、デラミネーションやクラックまでは
至らなくても、貫通導体厚み、グランド電極厚みが大き
いと、高温半田槽に浸す熱衝撃（ΔＴ）試験を実施する
と、クラックが発生するという問題点があった。特に、
小型大容量化のためにトップマージンを薄くした場合に
顕著となる。

【００１０】これは、誘電体層と貫通導体、グランド電
極層との収縮率の違いによる応力が内在していること
や、トップマージンを薄くした場合、貫通導体、グラン
ド電極層の最外層電極と端子電極との接続部分にメッキ
液が浸入しやすくなり、これが高温環境化で発生する。

【００１１】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、積層体の焼成時のデラミネ
ーションやクラックが発生することがなく、また、熱衝
撃の信頼性が高く、かつ大電流が流れたときの貫通導体
の発熱を防止できる貫通型コンデンサを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の貫通型コンデン
サは、誘電体層を複数積層して成る矩形状積層体の内部
に、前記積層体の相対向する一対の端面から両端部が導
出する貫通導体層と、前記誘電体層を介して前記貫通導
体層と対向し、且つ前記積層体の他の相対向する一対の
両端面に導出するグランド電極層とを交互に配置すると
ともに、前記積層体の相対向する一対の端面に、貫通導
体層の両端部に接続される一対の入出力端子を形成し、
前記積層体の他の相対向する一対の端面に、グランド電
極層の両端部に接続されるグランド端子を形成して成る
貫通型コンデンサにおいて、前記貫通導体層の厚みは、
前記グランド電極層の厚みに比較して厚くなっているこ
とを特徴とする貫通型コンデンサである。

【００１３】好ましくは、前記貫通導体層とグランド電
極層との積層順序において、積層厚み方向の最外層がグ
ランド電極層となっている。

【００１４】

【作用】本発明の貫通型コンデンサは、貫通導体層の厚
みが、グランド電極の厚みより厚く形成されている。こ
のため、貫通導体層の抵抗が小さくなり、大電流が流れ
ても発熱を有効に防止できる。尚、グランド電極層に
は、ノイズのような小さい電流しか流れないため、グラ
ンド電極厚みを薄い状態であっても発熱することはな
い。

【００１５】また、貫通導体層の厚み、グランド電極層
の厚みの両方を厚くした場合に比較して、焼成時のデラ
ミネーションやクラックを低減できる。

【００１６】好ましくは、前記厚みの薄いグランド電極
層を最外層に設ける。これにより、小型大容量化のため
にトップマージンを薄くてた場合に、高温半田槽に浸す
熱衝撃（ΔＴ）試験を行ってもクラック発生率を低減で
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の貫通型コンデンサ
を図面に基づいて詳説する。

【００１８】図１は本発明に係る貫通型コンデンサの外
観斜視図であり、図２は図１の貫通型コンデンサの断面
図であり、図３は貫通型コンデンサの分解図である。

【００１９】この貫通型コンデンサにおいては、チタン
酸バリウム、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体から
なる直方体形状の積層体（コンデンサ本体１）と、該コ
ンデンサ１の４つの端面に夫々形成した外部端子電極５
〜７とからなっている。例えば、積層体１の相対向する
一対の端面には、入力端子電極５と出力端子電極６が形
成されており、積層体１の相対向する他の一対の端面に
は、グランド端子電極７が形成されている。

【００２０】コンデンサ本体１は、複数の誘電体層が積
層してなり、各誘電体層間には、Ｐｄなどの金属材料か
らなる貫通導体層４及びグランド電極層３とが交互に配
置されている。例えば、図３において、誘電体層１ａは
上部側のトップマージンとなる層であり、誘電体層１
ｂ、１ｄはその表面にグランド電極層３（３ａ、３ｂ）
が形成される層であり、誘電体層１ｃはその表面に貫通
導体層４が形成される層であり、誘電体層１ｅは下部側
のトップマージン層となる層である。

【００２１】貫通導体層４は、誘電体層１ｃの長手方向
に延び、その両端部が誘電体層１ｃの短辺に延出してい
る。また、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）は、誘電体
層１ｂ、１ｄのの幅方向に延び、その両端部が誘電体層
１ｂ、１ｄの長辺の中央部より延出している。

【００２２】また、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）
は、貫通導体層４に比較してその厚みが薄くなってい
る。例えば、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）は、約２
μｍであり、貫通導体層４は約３μｍなっている。

【００２３】そして、コンデンサ本体１は、貫通導体層
４を形成した誘電体層とグランド電極層を形成した誘電
体層とが交互に積層して構成され、さらに、積層厚み方
向の最外部分には、上部側のトップマージン層となる誘
電体層と、下部側のトップマージン層となる誘電体層と
が積層される。

【００２４】ここで、貫通導体層４が形成された誘電体
層とグランド電極層３を形成した誘電体層との積層にお
いて、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）となる誘電体層
１ｂ、１ｄがトップマージン層と隣接する最外層に位置
されている。

【００２５】そして、貫通導体層４の長手方向の両端部
は、コンデンサ本体１の相対向する一対の端面（短辺側
端面）に形成された入力端子電極５及び出力端子電極６
に接続される。また、グランド電極層３の幅方向の両端
部は、コンデンサ本体１の相対向する他の一対の端面
（長辺側端面）の中央に形成されたグランド端子電極７
に接続される。

【００２６】上記構成の貫通型コンデンサはつぎのよう
に作製する。

【００２７】まず、トップマージンとなる誘電体層、貫
通導体層４が形成される誘電体層、グランド電極層３が
形成される誘電体層となる誘電体セラミックグリーンシ
ートを用意する。

【００２８】次に、貫通導体層４が形成される誘電体
層、グランド電極層３が形成される誘電体層のグリーン
シート上に、貫通導体４となる導体膜及びグランド電極
層３となる導体膜を形成する。具体的にはＰｄを主成分
とする金属ペーストを用いて、所定形状に印刷形成す
る。即ち、貫通導体層４及びグランド電極層３となる導
体膜の延出方向は、互いに直交するように印刷される。

【００２９】本発明では、貫通導体層４がグランド電極
層３よりも厚みを厚くする必要がある。従って、貫通導
体層４となる導体膜を印刷する際には、グランド電極層
３を形成時に用いる金属ペーストに比較して、金属粉末
の含有量の多い金属ペーストを用いて印刷形成する。

【００３０】このような誘電体グリーンシートを積層順
に応じて、所定の枚数積層し、そして、これをコンデン
サ本体１の形状に応じて寸法に切断してチップ材を形成
する。ついでこのチップ材を所定の雰囲気、温度で焼成
し、貫通導体層４、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）及
び誘電体層１ａ〜１ｅとを一体的に焼結する。これによ
り、コンデンサ本体１を作製する。

【００３１】次にコンデンサ本体１の端面に、入出力端
子電極５、６及びグランド端子電極７を形成する。具体
的には、入出力端子電極５、６及びグランド端子電極７
は、コンデンサ本体１側からＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ合金
からなる導電ペーストを塗布・焼き付けして成る厚膜下
地導体膜、該厚膜下地導体膜上に被着したＮｉやＮｉ−
Ｓｎメッキなどの表面メッキ層の積層構造である。

【００３２】ここで、貫通型コンデンサの貫通導体層４
の厚み、グランド電極層３（３ａ、３ｂ）厚みを変化さ
せた場合、ＤＣ抵抗、貫通導体層４での発熱の有無、熱
衝撃（ΔＴ）試験時のクラック発生数を調査した結果を
調べた。

【００３３】試験では、貫通導体層４の厚み（焼成後の
厚み）を２μｍ、３μｍ及びグランド電極層３の厚み
（焼成後の厚み）を２μｍ、３μｍに設定して、その組
合せについて調べた。

【００３４】貫通導体層４の厚み（焼成後の厚み）を３
μｍ、グランド電極層３の厚みを２μｍに設定した貫通
型コンデンサ３００個において、ＤＣ抵抗が約２０ｍΩ
となり、貫通導体層４での発熱は認められず、また、熱
衝撃（ΔＴ）試験時のクラックの発生はなかった。

【００３５】また、貫通導体層４の厚み（焼成後の厚
み）を２μｍ、グランド電極層３の厚みを２μｍに設定
した貫通型コンデンサ３００個において、ＤＣ抵抗が約
３０ｍΩとなり、貫通導体層４で発熱は認められた。ま
た、熱衝撃（ΔＴ）試験時のクラックの発生はなかっ
た。

【００３６】さらに、貫通導体層４の厚み（焼成後の厚
み）を３μｍ、グランド電極層３の厚みを３μｍに設定
した貫通型コンデンサ３００個において、ＤＣ抵抗が約
２０ｍΩとなり、貫通導体層４で発熱は認められなかっ
た。また、熱衝撃（ΔＴ）試験時のクラック発生数が２
個であった。

【００３７】尚、上述に用いた貫通型コンデンサでは、
グランド電極層３と貫通導体層４とに挟まれた誘電体層
の層数は４２層であり、発熱の基準を２０℃以上、ΔＴ
試験では、２３５℃×２秒とした。

【００３８】ここで、貫通導体４の焼き上がり厚みが
３．０μｍである場合も、貫通導体層４は、最外層にあ
るわけではないため、入出力端子電極５、６、グランド
端子電極７の形成時、コンデンサ本体１と下地厚膜導体
との界面より、メッキ液の浸入が起こりにくくなり、熱
衝撃（ΔＴ）試験時にクラックを防止できるものと考え
られる。

【００３９】また、最外層にあるグランド電極層３の厚
みが薄いため、焼結時に発生する金属と誘電体層との熱
収縮係数の違いによりコンデンサ本体１に内在する応力
が減少することからも、クラックを防止できるものと考
えられる。

【００４０】上述の実施例では、貫通導体層４をグラン
ド電極層３に比較して、電極厚みが厚くなるようにする
ために、金属ペーストの金属固形成分の含有量を高めた
が、例えばスクリーン印刷時のメッシュ開口度を制御し
たり、複数回印刷を行っても構わない。

【００４１】かくして本発明の貫通コンデンサによれ
ば、貫通導体層４の厚みが、グランド電極層３のより厚
く形成されている。このため、貫通導体層４に大電流が
流れても、抵抗が小さいため発熱を防止できる。

【００４２】尚、グランド電極層３には、ノイズのよう
な小さい電流しか流れないため、グランド電極層３の電
極厚みを薄くても発熱することはない。

【００４３】また、同時に、貫通導体層４及びグランド
電極層３の厚みの両方を厚く設定した場合に比べて、焼
成時のデラミネーション、クラックの発生を低減するこ
とができる。

【００４４】尚、上述したように、電極厚みが薄いグラ
ンド電極層３を積層体の両最外側に配置すると、トップ
マージンを薄くしても耐熱衝撃（ΔＴ）試験において、
クラック発生率を低減できる。

【００４５】なお、本発明は上記の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
での種々の変更や改良等は何ら差し支えない。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、貫通導
体層に大電流が流れても、発熱を有効に抑えることがで
きる。また、焼成時、貫通導体層、グランド電極層と誘
電体層との間で発生するデラミネーション及びコンデン
サ本体に発生するクラックを大幅に低減できる。

【００４７】さらに、厚みが薄いグランド電極層をコン
デンサ本体の最外層に設けることにより、高温半田槽に
浸す耐熱衝撃（ΔＴ）試験において、クラックの発生率
を大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の貫通型コンデンサの外観斜視図であ
る。

【図２】本発明の貫通型コンデンサの断面図である。

【図３】本発明の貫通型コンデンサのコンデンサ本体の
分解斜視被図である。

【図４】貫通型コンデンサの等価回路図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・コンデンサ本体１ａ〜１ｅ・・・・・・・誘電体層４・・・・・・・貫通導体３、３ａ、３ｂ・・・グランド電極５、６・・・・・入出力用端子７・・・・・・・グランド端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E001 AB03 AC01 AC02 AC04 AC10 AE01 AE02 AE03 AF00 AH01 AH06 AH08 AH09 AJ01 5E082 AA01 AB03 AB06 BB02 BB05 BC33 EE04 EE11 EE16 EE23 EE35 FG06 FG26 FG27 FG54 GG10 GG11 GG26 GG28 HH43 JJ03 JJ05 JJ12 JJ23 LL03 MM24 PP09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層を複数積層して成る矩形状積層
体の内部に、前記積層体の相対向する一対の端面から両
端部が導出する貫通導体層と、前記誘電体層を介して前
記貫通導体層と対向し、且つ前記積層体の他の相対向す
る一対の両端面に導出するグランド電極層とを交互に配
置するとともに、前記積層体の相対向する一対の端面に、貫通導体層の両
端部に接続される一対の入出力端子を形成し、前記積層
体の他の相対向する一対の端面に、グランド電極層の両
端部に接続されるグランド端子を形成して成る貫通型コ
ンデンサにおいて、前記貫通導体層の厚みは、前記グランド電極層の厚みに
比較して厚くなっていることを特徴とする貫通型コンデ
ンサ。
【請求項２】前記貫通導体層とグランド電極層との積層
順序において、積層厚み方向の最外層がグランド電極層
であることを特徴とする請求項１記載の貫通型コンデン
サ。