JP2005340664A - コンデンサ - Google Patents

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Tadakatsu Asano
忠克 浅野
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京セラ株式会社
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Abstract

【課題】ダミー電極と外部電極とを接続する面積を増やし外部電極の接着強度を高くしたコンデンサを提供する。
【解決手段】複数個の誘電体層を積層してなる積層体1の内部で、隣接する誘電体層間に内部電極層2を介在させるとともに、積層体1の側面と主面との間の角部に断面円弧状の面取り部を形成し、積層体1の側面から主面にかけて、内部電極層2の一端に接続される外部電極3を被着させたコンデンサにおいて、積層体1の主面近傍に位置する誘電体層間に、上端及び下端の双方が共通の外部電極3に接続されたダミー電極5を介在させた。
【選択図】図1

Description

本発明は、チップ型積層セラミックコンデンサや多連型積層セラミックコンデンサ等の高密度集積回路に用いられるコンデンサに関するものである。
従来より、高密度集積回路にはチップ型積層セラミックコンデンサや多連型積層セラミックコンデンサ等のコンデンサが用いられている。
かかるコンデンサは、例えば、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内部電極層を介在させるとともに、前記積層体の側面と主面との間の角部に断面円弧状の面取り部を形成し、前記積層体の側面から主面にかけて、前記内部電極層の一端に接続される外部電極を被着させた構造のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
尚、上述した従来のコンデンサは、積層体の主面近傍に位置する誘電体層間に、前記外部電極に接続されるダミー電極を介在させ、金属同士の結合を増やすことにより、積層体と外部電極との接着強度を高めるようにしている。
また、コンデンサの外部電極を形成する方法として、積層体の表面に導出された内部電極層の一端及びダミー電極の一端を起点として無電解メッキ膜を析出させ、無電解メッキ膜を積層体の側面に連続的に形成する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開平9−129476号公報 特開2004−40085号公報
しかしながら従来のコンデンサは、積層体の主面には内部電極層が導出していないので、積層体の主面における外部電極の接着強度は側面における接着強度に比して小さいものであった。
また、特に外部電極が無電解メッキ膜を含む場合、内部電極層との接続した部分以外の外部電極の接着強度は非常に弱いので、内部電極層との接続がない積層体の主面における外部電極の接着強度は非常に弱く、回路基板上に半田等を介して搭載した場合の接着強度が不足することになる。
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、ダミー電極と外部電極とを接続する面積を増やし外部電極の接着強度を高くしたコンデンサを提供することにある。
本発明のコンデンサは、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内部電極層を介在させるとともに、前記積層体の側面と主面との間の角部に断面円弧状の面取り部を形成し、前記積層体の側面から主面にかけて、前記内部電極層の一端に接続される外部電極を被着させたコンデンサにおいて、前記積層体の主面近傍に位置する誘電体層間に、上端及び下端の双方が共通の外部電極に接続されたダミー電極を介在させたことを特徴とするものである。
また本発明のコンデンサは、前記ダミー電極の一端側が前記面取り部にて外部電極に接続され、他端側が前記主面にて外部電極に接続されていることを特徴とするものである。
更に本発明のコンデンサは、前記外部電極が、前記積層体の表面に導出された内部電極層の一端及び前記ダミー電極の両端を起点として析出された無電解メッキ膜を含んで形成されており、該無電解メッキ膜が前記積層体の側面から主面にかけて連続的に形成されていることを特徴とするものである。
また更に本発明のコンデンサは、前記積層体の積層方向に係るダミー電極の厚みTと、前記積層体の面取り部に露出されるダミー電極の露出幅Wとが“W>T”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
更にまた本発明のコンデンサは、前記ダミー電極の露出幅Wと、前記積層体の側面に導出される内部電極層の導出幅Wとが“W>W”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
また更に本発明のコンデンサは、前記積層体の主面近傍において前記誘電体層と前記ダミー電極とが交互に積層されており、前記積層体の縦断面において前記積層体の表面に導出された隣接するダミー電極の端部間の最短距離Dと前記積層体の同一側面に導出された隣接する内部電極層の端部間の最短距離Dとが“D<D”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、積層体の主面近傍に位置する誘電体層間に、上端及び下端の双方が共通の外部電極に接続されたダミー電極を介在させるようにしたことから、ダミー電極と外部電極とを接続する面積が増え、積層体に対する外部電極の接着強度を高くすることができる。
また本発明によれば、外部電極がダミー電極の両端や内部電極層の一端を起点として積層体の表面に析出させた無電解メッキ膜を含んで構成されているため、外部電極の面取り部から主面にかけて被着される部分の接着強度を高くすることができる。
更に本発明によれば、積層体の積層方向に係るダミー電極の厚みTと、積層体の面取り部に露出されるダミー電極の露出幅Wとが“W>T”の関係式を満たすように設定することにより、ダミー電極と外部電極とを接続する面積が増えるので、外部電極の接着強度を高くすることができる。
また更に本発明のコンデンサによれば、ダミー電極の露出幅Wと、積層体の側面に導出される内部電極層の導出幅Wとが“W>W”の関係式を満たすように設定することにより、積層体の主面近傍でダミー電極と外部電極とを接続する面積が増えるので、回路基板上に半田等を介して搭載した場合の接着強度を高くすることになる。
また更に本発明のコンデンサは、積層体の主面近傍において誘電体層とダミー電極とが交互に積層されており、積層体の縦断面において積層体の表面に導出された隣接するダミー電極の端部間の最短距離Dと積層体の同一側面に導出された隣接する内部電極層の端部間の最短距離Dとが“D<D”の関係式を満たすように設定されていることから、積層体の主面近傍でダミー電極と外部電極とを接続する面積が増えるので、回路基板上に半田等を介して搭載した場合の接着強度を高くすることになる。
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の一実施形態を示す断面図であり、図2は図1のコンデンサの部分拡大断面図であり、同図に示すコンデンサは、複数個の誘電体層を積層してなる積層体1の内部に内部電極層2が介在され、積層体1の側面から主面にかけては外部電極3が被着された構造を有している。
積層体1を構成する誘電体層は、材質としては例えば、BaTiO、CaTiO、SrTiO等を主成分とする高誘電率の誘電体材料が用いられ、その厚みは例えば1層あたり1μm〜3μmに設定される。また積層体1における誘電体層の積層数は、例えば20層〜2000層に設定される。
また積層体1の側面と主面との間の角部には、カケ等の不具合が発生しないように、断面円弧状の面取り部が形成される。面取り部の円弧の半径は例えば30〜80μmに設定される。
内部電極層2は、積層体1の内部で隣接する誘電体層間に介在され、材質としては例えば、Ni、Cu、Cu−Ni、Ag−Pd等の金属を主成分とする導体材料が用いられ、その厚みは例えば0.5μm〜2μmに設定される。誘電体層を介して対向する一対の内部電極層2は、対向する領域で静電容量が形成され、その一端はそれぞれ積層体1の異なる側面に導出される。尚、本実施形態のコンデンサにおいて、誘電体層を介して対向する一対の内部電極層2はそれぞれ対向する側面に導出される。
積層体1の側面から主面にかけて被着される外部電極3は、材質としては例えば、導電率が低く半田に浸食されにくいCu等の導体材料が用いられ、その厚みは例えば5〜10μm設定される。また外部電極3は、側面に導出した内部電極層2の一端に接続され、積層体1の内部で形成される静電容量と電気的に接続される。尚、本実施形態のコンデンサにおいて、外部電極3の表面には、回路基板に半田で搭載される場合に半田が塗れやすくするために、半田、Sn等のロウ材層が被覆形成される。ロウ材層は、例えば、4〜5μmの厚みに設定される。
積層体1の主面近傍に位置する誘電体層間には、静電容量の形成に対する関与が少ないダミー電極5が複数個形成され、そのうち一部は上端及び下端の双方が共通の外部電極3に接続するようにして介在される。ダミー電極5の上端が露出することによって、ダミー電極5と外部電極3とを接続する面積が増えるので、外部電極3の接着強度を高くすることができる。
また本実施形態のコンデンサにおいては、ダミー電極5の一端側が面取り部にて外部電極3に接続され、他端側が主面にて外部電極3に接続されていることから、積層体1の主面でダミー電極5と外部電極3とが接続されるので、外部電極3の接着強度を更に高くすることができる。
また図2に示すように、積層体1の積層方向に係るダミー電極5の厚みTと、積層体1の面取り部に露出されるダミー電極3の露出幅Wとが“W>T”の関係式を満たすように設定される。本実施形態のコンデンサにおいては、例えば、積層体1の積層方向に係るダミー電極5の厚みTが1.2μmのとき、積層体1の面取り部に露出されるダミー電極3の露出幅Wは、1.5〜3μmになるようにした。これにより、ダミー電極5と外部電極3とを接続する面積が増えるので、外部電極3の接着強度をより高くすることができる。更に、露出部Wは、積層体1の主面側に近づくにつれて広くなるようにした。
一方、ダミー電極5の露出幅Wと、積層体1の側面に導出される内部電極層2の導出幅Wとは、“W>W”の関係式を満たすように設定される。本実施形態のコンデンサにおいては、例えば、積層体1の側面に導出される内部電極層2の導出幅Wは、上記内部電極層2の厚みと略同一の1.2μmに設定し、このとき、ダミー電極3の露出幅Wは、1.5〜3μmになるようにした。このことによっても、積層体1の主面近傍でダミー電極5と外部電極3とを接続する面積が増えるので、回路基板上に半田等を介して搭載した場合の接着強度をより高くすることになる。
更に、積層体1の主面近傍において誘電体層とダミー電極5とが交互に積層されており、積層体1の縦断面において積層体1の表面に導出された隣接するダミー電極5の端部間の最短距離Dと積層体1の同一側面に導出された隣接する内部電極層2の端部間の最短距離Dとが“D<D”の関係式を満たすように設定される。このことによっても、積層体1の主面近傍でダミー電極5と外部電極3とを接続する面積が増えるので、回路基板上に半田等を介して搭載した場合の接着強度を高くすることになる。本実施形態においては、ダミー電極5の端部間には誘電体層が1層分介在しているのに対して内部電極層2の端部間には誘電体層が2層分介在されるようにした。
本実施形態のコンデンサは、以下の製造方法により製作される。
先ず、BaTiO、CaTiO、SrTiO等を主成分とする誘電体材料の粉末に適当な有機溶剤、ガラスフリット、有機バインダ等を添加・混合して泥漿状のセラミックスラリを作製し、得られたセラミックスラリを従来周知のドクターブレード法等によって所定形状、所定厚みの誘電体層となるセラミックグリーンシートを形成し、得られたセラミックグリーンシートの主面に、Ni、Cu、Cu−Ni、Ag−Pd等の金属材料の粉末に適当な有機溶剤、有機バインダ等を添加・混合して得た導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷等によって所定パターンに塗布し、容量形成電極となる導体パターン及びダミー導体となる導体パターンを形成する。なお、上記導体パターンは、所定パターンのメッキ等の電鋳法を用いて形成した膜を被着・転写させておくことにより形成するようにしても良い。
次に、導体パターンが形成されたセラミックグリーンシートを所定の枚数だけ支持台上に積層し、積層された導体パターン及びセラミックグリーンシートを加圧加熱することにより、大型積層体を形成し、大型積層体を所定の寸法で切断することにより、未焼成積層ブロックを形成する。
そして、得られた未焼成積層体を例えば1100℃〜1400℃の温度で焼成し、更に、得られた積層ブロックをバレル研磨等により側面と主面との角部に面取り部を形成し、得られた積層体1の表面に露出した内部電極層2及びダミー電極5の一端を起点として、Cuの無電解メッキ膜を積層体1の側面から主面にかけて連続的に形成されるまで析出させることにより、外部電極3が被着・形成される。
本実施形態のコンデンサにおいては、ダミー電極5が積層体1の側面と主面との角部に介在されており、上記バレル研磨を行った際に、積層体1の面取り部に下端が導出される。その上、誘電体層がBaTiO等からなるためにNi等からなるダミー電極5よりも削られやすいので、ダミー電極3の上端が積層体1の主面に導出される。これにより、外部電極3を形成する無電解メッキ膜がダミー電極5の両端を起点にして析出されるので、外部電極3の面取り部から主面にかけて被着される部分の接着強度を高くすることができる。
また、主面近傍のダミー電極5の厚みにより、積層方向においてダミー電極5が形成された領域の内部電極層2は、積層体の中央部に向かって断面が屈曲した形状となっている。このことが更に、バレル研磨を行った際にダミー電極5の上端を露出させやすくしている。
尚、本発明は上述した実施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において種々の変更、改良等が可能である。
例えば、本実施形態のコンデンサにおいては、図1の断面図では一対の外部電極3が示されているが、外部電極3は同一側面に一つ形成するに限らず、複数個形成してもよい。外部電極を一対のみ形成した場合には、チップ型積層セラミックコンデンサとして機能し、複数個の外部電極対を形成した場合には、一つの積層体内に複数個のコンデンサ素子を有した多連型積層セラミックコンデンサとして機能する。
また、本実施形態においては、外部電極3の表面に直接、半田等のロウ材層を被膜・形成したが、半田の浸食をより抑えるために外部電極3とロウ材層との間にNi等の中間層を形成しても良い。尚、中間層の厚みは、例えば2〜3μmに設定される。
本発明のコンデンサの一実施形態を示す断面図である。 図1のコンデンサの部分拡大断面図である。
符号の説明
1・・・積層体
2・・・内部電極層
3・・・外部電極
4・・・ロウ材層
5・・・ダミー電極

Claims (6)

  1. 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内部電極層を介在させるとともに、前記積層体の側面と主面との間の角部に断面円弧状の面取り部を形成し、前記積層体の側面から主面にかけて、前記内部電極層の一端に接続される外部電極を被着させたコンデンサにおいて、
    前記積層体の主面近傍に位置する誘電体層間に、上端及び下端の双方が共通の外部電極に接続されたダミー電極を介在させたことを特徴とするコンデンサ。
  2. 前記ダミー電極の一端側が前記面取り部にて外部電極に接続され、他端側が前記主面にて外部電極に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のコンデンサ。
  3. 前記外部電極が、前記積層体の表面に導出された内部電極層の一端及び前記ダミー電極の両端を起点として析出された無電解メッキ膜を含んで形成されており、該無電解メッキ膜が前記積層体の側面から主面にかけて連続的に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンデンサ。
  4. 前記積層体の積層方向に係るダミー電極の厚みTと、前記積層体の面取り部に露出されるダミー電極の露出幅Wとが“W>T”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のコンデンサ。
  5. 前記ダミー電極の露出幅Wと、前記積層体の側面に導出される内部電極層の導出幅Wとが“W>W”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載のコンデンサ。
  6. 前記積層体の主面近傍において前記誘電体層と前記ダミー電極とが交互に積層されており、前記積層体の縦断面において前記積層体の表面に導出された隣接するダミー電極の端部間の最短距離Dと前記積層体の同一側面に導出された隣接する内部電極層の端部間の最短距離Dとが“D<D”の関係式を満たすように設定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のコンデンサ。
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