JP2005136146A

JP2005136146A - コンデンサ

Info

Publication number: JP2005136146A
Application number: JP2003370200A
Authority: JP
Inventors: Takahito Okuma; 孝仁大隈
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】耐電圧性の低下や、等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制できるコンデンサを提供する。
【解決手段】複数個の誘電体層２を積層してなる積層体１の内部で、隣接する誘電体層２間に、第１の内部電極層３と第２の内部電極層４とを積層体１の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサ１０において、第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部３ａ、４ａを形成するとともに、一方の内部電極層３の凹部３ａが存在しない部位に、他方の内部電極層４の凹部４ａを行方向及び列方向にずらして配置させたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はコンデンサに関するものである。

従来のコンデンサは、平板状の第１の内部電極層が形成された誘電体層と、平板状の第２の内部電極層が形成された誘電体層とを交互に複数個積層してなる積層体の一対の端面に、第１の外部電極と第２の外部電極が、第１の内部電極層と第１の外部電極が電気的に接続するとともに、第２の内部電極層と第２の外部電極が電気的に接続されるようにして形成される。

しかしながら、上述のコンデンサによれば、第１の内部電極層、第２の内部電極層が平板状であるため誘電体層との間の接触面積が比較的小さいことから、誘電体層と第１の内部電極層、第２の内部電極層との密着不良が起こり、積層ズレや焼成時の層間剥離などの不良を発生させる要因となっていた。

また、コンデンサの静電容量は、誘電体層の比誘電率の他、第１の内部電極層と第２の内部電極層の間の対向面積により支配されるが、誘電体層の表面領域との関係上、平板状の内部電極層の面積を増大するには限界があるため、コンデンサの大容量化には限界があった。

そこで、積層コンデンサの内部電極層の表面全体に渡って凹凸を設けることにより、内部電極層と誘電体層の間の接触面積が増大させて加圧加熱時の積層ズレや焼成時の層間剥離の発生を低減させ、且つ、内部電極層間の対向面積が増大することによりコンデンサの大容量化を実現したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３３６７１８４号公報（３−４頁、図１）

しかしながら、上述の積層コンデンサによれば、積層方向に誘電体層を介して隣り合うように形成された内部電極層の表面に設けられた凹凸は不規則であるため、凹部同士又は凸部同士が積層方向に重なることによって、これらの間に介在させた誘電体層の厚みが部分的に小さくなり、積層コンデンサの耐電圧性が低下するという問題点があった。

また、内部電極層の表面の不規則な凹凸により、内部電極層と外部電極との接続部分に存在する内部電極層の厚みにばらつきが生じ、等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきが生じるという問題点があった。

本発明は、上述の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、耐電圧性の低下や等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制できるコンデンサを提供することにある。

本発明は、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を形成するとともに、一方の内部電極層の凹部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凹部を行方向及び列方向にずらして配置させたことを特徴とするものである。

また、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凸部を形成するとともに、一方の内部電極層の凸部の頂部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凸部を行方向及び列方向にずらして配置させたことを特徴とするものである。

さらに、複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層のうち、一方の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を、他方の内部電極層の表面に前記凹部と対応する多数の凸部を形成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を形成するとともに、一方の内部電極層の凹部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凹部を行方向及び列方向にずらして配置させたことから、両内部電極層の凹部が規則的に形成されているため誘電体層の厚みが部分的に小さくなることがなく、コンデンサの耐電圧性の低下を有効に抑制できるとともに、内部電極層と外部電極との接続部分における内部電極層の厚みのばらつきを低減してコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制することができる。

また、第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凸部を形成するとともに、一方の内部電極層の凸部の頂部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凸部を行方向及び列方向にずらして配置させたことから、両内部電極層の凸部が規則的に形成されているため誘電体層の厚みが部分的に小さくなることがなく、コンデンサの耐電圧性の低下を有効に抑制できるとともに、内部電極層と外部電極との接続部分における内部電極層の厚みのばらつきを低減してコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制することができる。

さらに、第１の内部電極層及び第２の内部電極層のうち、一方の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を、他方の内部電極層の表面に凹部と対応する多数の凸部を形成したため、両内部電極層の凹部及び凸部が規則的に形成されているため誘電体層の厚みが部分的に小さくなることがなく、コンデンサの耐電圧性の低下を有効に抑制できるとともに、内部電極層と外部電極との接続部分における内部電極層の厚みのばらつきを低減してコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制することができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明のコンデンサを示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は縦断面図である。図２は、図１のコンデンサの製造方法を示す図である。

図１に示すように、本発明に係るコンデンサは、第１の内部電極層３が形成された誘電体層２と第２の内部電極層４が形成された誘電体層２とを交互に複数個積層してなる積層体１の一対の端面に、第１の外部電極５と第２の外部電極６が形成するとともに、第１の内部電極層３と第１の外部電極及び第２の内部電極層４と第２の外部電極６とがそれぞれ電気的に接続されてなり、第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の表面に夫々形成されたｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部３ａ、４ａが積層方向に重なり合わないように行方向及び列方向にずらして配置されている。ここで、凹部３ａ、４ａは、略円形であることが望ましく、また、加圧加熱時の積層ズレや焼成時の層間剥離の発生を低減させたり、コンデンサの大容量化を実現するためには、その幅ｈは、１５０μｍ以下として凹部３ａ、４ａを多数形成することが望ましい。

誘電体層２は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）を主成分とする非還元性誘電体材料などからなり、その厚みは高容量化のために１〜５μｍとしている。この誘電体層２が図上、上方向に積層して積層体１が構成される。なお、誘電体層２の形状、厚み、積層数は容量値によって任意に変更することができる。また、誘電体層２には、上述のようなセラミック材料以外のものを用いても良い。

内部電極層３、４は、例えばＮｉ、Ｃｕを主成分とする材料から構成される。

外部電極５、６は、例えばＣｕ、Ｎｉ、あるいはこれらの合金などの卑金属成分及びガラス成分からなり、その表面には、例えば、Ｎｉメッキ、Ｓｎメッキ、半田メッキなどの表面メッキ層（図示せず）が形成されている。

凹部３ａ、４ａにおける内部電極層３、４の厚みをｔａ、凹部３ａ、４ａ以外の部分における内部電極層の厚みをｔｂとした場合、コンデンサ１０の等価直列抵抗（ＥＳＲ）の増大を抑制しつつ、誘電体層２の厚みが部分的に小さくなることによる耐電圧性の低下を抑制するためには、１．５≦ｔｂ／ｔａ≦３の関係を満たすように各厚みを設定することが望ましい。

以下、本発明のコンデンサの製造方法について説明する。なお、各符号は、焼成の前後で区別しないものとする。

まず、誘電体粉末に溶剤、分散剤、バインダ樹脂などを混合したスラリーから、ドクターブレード法で、誘電体層となるセラミックグリーンシート２を成型する。

次に、スクリーン印刷により、金属粉末に溶剤、分散剤、バインダ樹脂などを混合した導体ペーストをセラミックグリーンシート２の表面に塗布後乾燥し、第１の内部電極層となる導体パターン３、第２の内部電極層となる導体パターン４を形成する。具体的には、以下のように形成する。

スクリーン印刷に用いられるスクリーン製版２０は、図２（ａ）に示すように、メッシュ部材１７からなる開口１６と、開口１６の周囲に存在する第1乳剤マスク１８とを備えるとともに、開口１６内に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の第２乳剤マスク１９を備えている。

このスクリーン製版２０を、セラミックグリーンシート２の上方に配置するとともに、スクリーン製版２０上に導体ペースト１３を供給し、且つ、スキージ（図示せず）をスクリーン製版２０上に当接しながら水平移動することにより、スクリーン製版２０上の導体ペースト１３を開口１６を通して、セラミックグリーンシート２上に落下させる。このとき、図２（ｂ）に示すように、落下した導体ペースト１３の内部に、第２乳剤マスク１９に該当する非印刷領域１３ａが形成される。この後、非印刷領域１３ａの周辺の導体ペースト３が流動し、非印刷領域１３ａが導体パターン３、４の凹部３ａ、４ａとなるとともに、非印刷領域１３ａ以外の部分が凹部３ａ、４ａを有する内部電極層３、４となる。また、導体ペースト３の流動により、導体パターン３、４の凹部３ａ、４ａ及び凹部３ａ、４ａ以外の部分が形成されるため、導体パターン３、４の断面は滑らかな曲面となる。

ここで導体ペースト１３の粘度は、１００〜２００Ｐｏｉｓｅの範囲にあることが望ましい。すなわち、粘度を１００Ｐｏｉｓｅ以上とすることにより、開口を通して落下した印刷ペーストはその形状を保つことができるとともに、粘度を２００Ｐｏｉｓｅ以下とすることで、導体ペースト１３が非印刷領域１３ａ内に流動して導体パターン３、４の一体化を可能とすることができる。

次に、第１の内部電極層となる導体パターン３が形成されたセラミックグリーンシート２、第２の内部電極層となる導体パターン４が形成されたセラミックグリーンシート２を交互に積層し、必要に応じて加熱しながら加圧することにより、大型積層体を形成する。このとき、セラミックグリーンシート２と導体パターン３、４層の接触面積が増大するため、加圧加熱時の積層ズレを低減できる。

そして、大型積層体を所定の寸法に切断して得た未焼成状態の積層体１を焼成することにより積層体１を形成する。このとき、誘電体層２と第１の内部電極層３、第２の内部電極層４の接触面積が増大するため、焼成時の誘電体層２と第１の内部電極層３、第２の内部電極層４の層間剥離を防止できる。

このようにして得た積層体１の一対の端面に、外部電極５、６を形成し、必要に応じて表面メッキ層（図示せず）を形成することにより本発明のコンデンサ１０が得られる。

かくして、本発明のコンデンサ１０によれば、第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部３ａ、４ａを形成したため、第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４全体として誘電体層２の厚みが部分的に小さくなることがないことから、コンデンサ１０の耐電圧の低下を抑制できる。また、第１の内部電極層３の凹部３ａが存在しない部位に、第２の内部電極層４の凹部４ａを行方向及び列方向にずらして配置させたことから、積層体１全体の厚みが均一になるとともに、積層方向に凹部３ａ、４ａ同士が重なることによる第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の変形の累積を防止することができる。

また、凹部３ａ、４ａは、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列するため、上述のように精度良く、第１の内部電極層３と第２の内部電極層４をずらして配置することが可能になり、第１の内部電極層４、第２の内部電極層４が、夫々第１の外部電極５、第２の外部電極６と接続する部分の厚みのばらつきを低減できることから、コンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）ばらつきを抑制できる。

なお、本発明は上記の実施の形態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などは何ら差し支えない。

図３は、本発明のコンデンサの他の実施の形態を示す縦断面図である。同図によれば、第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凸部３ｂ、４ｂが夫々形成されている。そして、第１の内部電極層３の凸部３ｂが存在しない部位と、第２の内部電極層４の凸部４ｂが積層方向に重なり合うように配置させている。同図によれば、加圧加熱時時に誘電体層２は第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４に確実に食い込むため、誘電体層２と第１の内部電極層３及び第２の内部電極層４の間に部分的に密着不良が発生することがない。ここで、１度目の印刷で導体パターン３、４の形状と略同一形状の開口１６を備えるスクリーン製版２０を用い、導体ペースト１３をセラミックグリーンシート２の表面に塗布後乾燥することにより、導体パターン３、４となる領域全体を形成するとともに、２度目の印刷で前記第２乳剤マスク１９と略同一形状の開口１６を備えるスクリーン製版２０を用い、導体ペースト１３をセラミックグリーンシート２の表面に塗布後乾燥することにより、凸部３ａ、４ａを形成するようにしても良い。この場合にも、導体ペースト３の流動により導体パターン３、４の断面は滑らかな曲面となり、上述の実施形態と同様の効果を奏することができる。

図４は、本発明のコンデンサのさらに他の実施の形態を示す縦断面図である。同図によれば、第１の内部電極層３の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部３ａを形成し、第２の内部電極層４の表面に多数の凸部４ｂを形成している。さらに、凹部３ａと凸部４ｂは、積層方向に重なり合う。これらの凹部３ａ及び凸部４ｂの形成は、上述の実施形態の例による。同図によれば、誘電体層２の厚みを均一にしつつ、誘電体層２がジグザグ状に変形するため、コンデンサ１０の耐電圧の低下を抑制でき、且つコンデンサ１０の大容量化を実現できる。

なお、第１の内部電極層３、第２の内部電極層４の表面の凹部３ａ、４ａ及び凸部３ｂ、４ｂは、インクジェット法を用いて形成しても良い。このことにより、凹部３ａ、４ａ、凸部３ｂ、４ｂの位置精度、厚み精度が極めて向上する。

本発明のコンデンサを示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は縦断面図である。図１のコンデンサの製造方法を示す図であり、（ａ）はスクリーン製版の平面図、（ｂ）は落下直後の導体ペーストを示す断面図、（ｃ）は導体パターンの断面図である。本発明のコンデンサの他の実施の形態を示す縦断面図である。本発明のコンデンサのさらに他の実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１０・・・・コンデンサ
１・・・・・積層体
２・・・・・誘電体層
３、４・・・内部電極層（導体パターン）
３ａ、４ａ・凹部
３ｂ、４ｂ・凸部
５、６・・・外部電極
２０・・・・スクリーン製版
１６・・・・開口
１７・・・・メッシュ部材
１８・・・・第1乳剤マスク
１９・・・・第２乳剤マスク
１３・・・・導体ペースト
１３ａ・・・非印刷領域

Claims

複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、
前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を形成するとともに、一方の内部電極層の凹部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凹部を行方向及び列方向にずらして配置させたことを特徴とするコンデンサ。
複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、
前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凸部を形成するとともに、一方の内部電極層の凸部の頂部が存在しない部位に、他方の内部電極層の凸部を行方向及び列方向にずらして配置させたことを特徴とするコンデンサ。
複数個の誘電体層を積層してなる積層体の内部で、隣接する誘電体層間に、第１の内部電極層と第２の内部電極層とを前記積層体の積層方向に交互に介在させてなるコンデンサにおいて、
前記第１の内部電極層及び第２の内部電極層のうち、一方の内部電極層の表面に、ｎ行×ｍ列（ｎ，ｍは２以上の自然数）の行列状に配列する多数の凹部を、他方の内部電極層の表面に前記凹部と対応する多数の凸部を形成したことを特徴とするコンデンサ。