JP2006066831A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 高耐電圧化を図ると共に沿面放電の開始電圧を高めつつ、小型化・低背化及び高容量化を図ることが可能な積層セラミックコンデンサを提供すること。
【解決手段】 第１及び第２の内部電極群３０，４０は、第１の内部電極３１，４１と、第２の内部電極３２，４２と、第３の内部電極３３，４３とを有する。第１の内部電極３１，４１と、第２の内部電極３２，４２と、第３の内部電極３３，４３とは、第１の内部電極３３，４３と第２の内部電極３２，４２との間に直列に接続された複数の容量成分Ｃ１，Ｃ２が形成されるように、誘電体層１１を挟んで配置されている。積層体１０の積層方向で最も外側に位置する第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数は、第１の内部電極群３０よりも内側に位置する第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数よりも多い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。

この種の積層セラミックコンデンサとして、誘電体層が複数積層された積層体と、積層体の対向する側面にそれぞれ位置する端子電極と、一方の端子電極に接続される第１の内部電極と、他方の端子電極に接続される第２の内部電極と、端子電極に接続されない第３の内部電極とを有すると共に、積層体内に当該積層体の積層方向に複数併設された内部電極群と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。上記第１〜第３の内部電極は、第１の内部電極と第２の内部電極との間に直列に接続された複数の容量成分が形成されるように、誘電体層を挟んで配置されている。

特許文献１に記載された積層セラミックコンデンサでは、第１の内部電極と第２の内部電極との間に直列に接続された複数の容量成分が形成されるので、個々の容量成分に印加される電圧は低くなり、コンデンサ内部の高耐電圧化を図ることができる。また、特許文献１に記載された積層セラミックコンデンサによれば、沿面放電の開始電圧を高めることもできる。
特開平８−３７１２６号公報

ところで、近年、電子機器の小型化・低背化、面実装化等の要請から、積層セラミックコンデンサの小型、高容量化が進められている。この小型化・低背化、高容量化の流れは、液晶ディスプレイのバックライト用や、スイッチング電源用等の高耐電圧（例えば、３ｋＶ以上）が求められる積層セラミックコンデンサにも波及している。

特許文献１に記載された積層セラミックコンデンサでは、高耐電圧化を図り、沿面放電の開始電圧を高めることができるものの、小型化・低背化及び高容量化を図ることは困難であった。以下、その理由を述べる。

第１の内部電極と第２の内部電極との間に形成される複数の容量成分が直列に接続されているので、静電容量が低下し、所望の静電容量を確保することができなくなる。所望の静電容量を確保するためには、積層体内に併設される内部電極群の数を増やせばよいが、積層セラミックコンデンサの小型化・低背化を図ることが困難となってしまう。また、沿面放電の開始電圧を高めるために、内部電極が形成されない外層部分の厚みを大きくすることが考えられるが、外層部分の厚みが大きくなる分、積層セラミックコンデンサの小型化及び低背化を阻害してしまう。

本発明の目的は、高耐電圧化を図ると共に沿面放電の開始電圧を高めつつ、小型化・低背化及び高容量化を図ることが可能な積層セラミックコンデンサを提供することにある。

本発明に係る積層セラミックコンデンサは、誘電体層が複数積層された積層体と、積層体の対向する側面にそれぞれ位置する端子電極と、一方の端子電極に接続される第１の内部電極と、他方の端子電極に接続される第２の内部電極と、端子電極に接続されない第３の内部電極とを有すると共に、積層体内に当該積層体の積層方向に複数併設された内部電極群と、を備え、第１の内部電極と、第２の内部電極と、第３の内部電極とは、第１の内部電極と第２の内部電極との間に直列に接続された複数の容量成分が形成されるように、誘電体層を挟んで配置されており、積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数は、最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数よりも多いことを特徴とする。

本発明に係る積層セラミックコンデンサでは、各内部電極群において、第１の内部電極と第２の内部電極との間に直列に接続された複数の容量成分が形成されるので、高耐電圧化を図ることができる。

本発明では、積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数は、最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数よりも少なくなる。このため、最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の合成静電容量は、最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の合成静電容量より大きくなる。このように、最も外側に位置する内部電極群と内側に位置する内部電極群とにおいて形成される容量成分の数を異ならせることにより、コンデンサ全体での合成静電容量を増やすことができる。この結果、本発明では、所望の静電容量を確保するために単に内部電極群の数を増やすものに比して、小型化・低背化を図ることができる。

また、本発明では、積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数は、最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数よりも多いので、コンデンサの外側に形成される電界が弱くなり、沿面放電の開始電圧を高く保つことができる。

積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数は、６であることが好ましい。

積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群の第３の内部電極の数は、最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群の第３の内部電極の数よりも多いことが好ましい。

本発明によれば、高耐電圧化を図ると共に沿面放電の開始電圧を高めつつ、小型化・低背化及び高容量化を図ることが可能な積層セラミックコンデンサを提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を説明する分解斜視図である。図２では、後述する端子電極２０の図示を省略している。

積層体１０と、積層体１０の対向する側面にそれぞれ位置する端子電極２０と、積層体１０内に当該積層体１０の積層方向（以下、「積層体１０の積層方向」を単に「積層方向」と称する）に複数併設された第１及び第２の内部電極群３０，４０と、を備えている。積層体１０は、誘電体層１１が複数積層されることにより構成されている。積層体１０は、略直方体形状を呈している。

第１の内部電極群３０は、積層方向で最も外側にそれぞれ位置する。第１の内部電極群３０は、第１の内部電極３１と、第２の内部電極３２と、第３の内部電極３３とを有している。第１の内部電極３１は、一方の端子電極２０に接続されており、他方の端子電極２０には接続されていない。第２の内部電極３２は、他方の端子電極２０に接続されており、一方の端子電極２０には接続されていない。第１の内部電極３１と第２の内部電極３２とは、同一層に位置している（図２及び図３参照）。

第３の内部電極３３は、端子電極２０に接続されておらず、複数（本実施形態においては、「５」）の電極３３ａ〜３３ｅを含んでいる。電極３３ｂ，３３ｄは、第１の内部電極３１及び第２の内部電極３２と同一層に位置し、第１の内部電極３１と第２の内部電極３２との間に配置されている（図２及び図３参照）。電極３３ｂ，３３ｄは、互いに接続されていない。電極３３ａ，３３ｃ，３３ｅは、同一層に位置しており、第１の内部電極３１、第２の内部電極３２及び電極３３ｂ，３３ｄとの間に誘電体層１１を挟むようにして配置されている（図２及び図４参照）。電極３３ａ，３３ｃ，３３ｅは、互いに接続されていない。これにより、第１の内部電極３１と、第２の内部電極３２と、第３の内部電極３３（電極３３ａ〜３３ｅ）とは、第１の内部電極３１と第２の内部電極３２との間に直列に接続された複数の容量成分Ｃ１が形成されるように、誘電体層１１を挟んで配置される。本実施形態において、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数は、「６」である。

第２の内部電極群４０は、積層方向で最も外側に位置する第１の内部電極群３０よりも積層方向で内側に位置し、第１の内部電極群３０間に複数（本実施形態においては、「１３」）併設されている。第２の内部電極群４０は、第１の内部電極４１と、第２の内部電極４２と、第３の内部電極４３とを有している。第１の内部電極４１は、一方の端子電極２０に接続されており、他方の端子電極２０には接続されていない。第２の内部電極４２は、他方の端子電極２０に接続されており、一方の端子電極２０には接続されていない。第１の内部電極４１と第２の内部電極４２とは、同一層に位置している（図２及び図５参照）。

第３の内部電極４３は、端子電極２０に接続されておらず、少なくとも１つ（本実施形態においては、「１」）の電極４３ａを含んでいる。第１の内部電極群３０の第３の内部電極３３が含む電極３３ａ〜３３ｅの数は、第２の内部電極群４０の第３の内部電極４３が含む電極４３ａの数よりも多い。電極４３ａは、第１の内部電極４１及び第２の内部電極４２との間に誘電体層１１を挟むようにして配置されている（図２及び図６参照）。これにより、第１の内部電極４１と、第２の内部電極４２と、第３の内部電極４３（電極４３ａ）とは、第１の内部電極４１と第２の内部電極４２との間に直列に接続された複数の容量成分Ｃ２が形成されるように、誘電体層１１を挟んで配置される。本実施形態において、第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数は、「２」である。第１の内部電極群３０に積層方向で隣り合う第２の内部電極群４０のうち一方の第２の内部電極群４０は、当該第２の内部電極群４０に積層方向で隣り合う第２の内部電極群４０と第３の内部電極４３（電極４３ａ）を共用している。

積層セラミックコンデンサ１は、図２に示されるように、電極３１〜３３，４１〜４３のうち対応する電極がそれぞれ形成された誘電体層１１が所定の順序で積層し、さらに、電極３１〜３３，４１〜４３が形成されていない複数の誘電体層１１で積層方向の両側から挟み込むようにして構成されている。電極３１〜３３，４１〜４３が形成されていない複数の誘電体層１１は、保護層等として機能する。

次に、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１の作製過程について説明する。

まず、粉末状の誘電体セラミック材料に、有機バインダ及び有機溶剤等を添加し、スラリーを得る。そして、このスラリーを、ドクターブレード法等の公知の方法により、誘電体セラミックグリーンシートを作製する。

次に、誘電体セラミックグリーンシート毎に、対応する電極３１〜３３，４１〜４３を構成する導体パターンをそれぞれ複数（後述する分割チップ数に対応する数）形成する。電極３１〜３３，４１〜４３を構成する導体パターンは、例えば、銀を主成分とする導体ペーストをスクリーン印刷した後、乾燥することによって形成される。

次に、導体パターンが形成された誘電体セラミックグリーンシートと、導体パターンが形成されていない誘電体セラミックグリーンシートとを、図２に示すような積層順序で、積層して圧着し、複数の誘電体セラミックグリーンシートからなる中間積層体を得る。そして、得られた積層中間体をチップ単位に切断した後に、有機バインダを除去（脱バイ）して、焼成する。これにより、内部に第１及び第２の内部電極群３０，４０が併設された積層体１０が得られることとなる。

次に、得られた積層体１０に端子電極２０を形成する。端子電極２０の形成は、例えば、主としてＡｇを含む端子電極用ペーストを対向する側面にそれぞれ塗布した後、このペーストに対して加熱（焼き付け）処理を施すことにより行う。そして、端子電極２０の外側表面に、電解めっき等によりＮｉめっき層及びＳｎめっき層を順次積層する。こうして積層セラミックコンデンサ１が得られる。

以上のように、本実施形態においては、各内部電極群３０，４０にて、第１の内部電極３１，４１と第２の内部電極３２，４２との間に直列に接続された複数の容量成分Ｃ１，Ｃ２が形成されるので、高耐電圧化を図ることができる。

また、本実施形態では、第１の内部電極群３０よりも内側に位置する第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数は、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数よりも少なくなる。このため、第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の合成静電容量は、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の合成静電容量より大きくなる。このように、第１の内部電極群３０と第２の内部電極群４０とにおいて形成される容量成分Ｃ１，Ｃ２の数を異ならせることにより、コンデンサ１全体での合成静電容量を増やすことができる。この結果、本実施形態によれば、所望の静電容量を確保するために単に内部電極群の数を増やすものに比して、小型化・低背化を図ることができる。

また、本実施形態では、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数は、第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数よりも多いので、コンデンサ１の外側に形成される電界が弱くなり、沿面放電の開始電圧を高く保つことができる。

ここで、本実施形態によって、沿面放電の開始電圧を高く保つことができることを、実施例１と比較例１とによって、具体的に示す。実施例１と比較例１とでは、端子電極に印加したＤＣ電圧を昇圧させて、沿面放電が発生した時点の電圧（沿面放電開始電圧）を測定した。

実施例１では、上述した実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１を用いた。比較例１では、図７に示されるように、積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数と、積層方向で最も外側に位置する内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数とを同じとした積層セラミックコンデンサ１０１を用いた。なお、比較例１に係る積層セラミックコンデンサ１０１は、上記積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数の点を除いて上述した積層セラミックコンデンサ１と同じ構成である。

比較例１に係る積層セラミックコンデンサ１０１は、積層方向で最も外側に位置する内部電極群１３０は、内部電極群１３０よりも積層方向で内側に位置する第２の内部電極群４０と同じく、第１の内部電極１３１と、第２の内部電極１３２と、第３の内部電極１３３とを有している。第１の内部電極１３１は、一方の端子電極２０に接続されており、他方の端子電極２０には接続されていない。第２の内部電極１３２は、他方の端子電極２０に接続されており、一方の端子電極２０には接続されていない。第１の内部電極１３１と第２の内部電極１３２とは、同一層に位置している。第３の内部電極１３３は、端子電極２０に接続されておらず、１つの電極１３３ａを含んでいる。電極１３３ａは、第１の内部電極１３１及び第２の内部電極１３２との間に誘電体層１１を挟むようにして配置されている。これにより、第１の内部電極１３１と、第２の内部電極１３２と、第３の内部電極１３３（電極１３３ａ）とは、第１の内部電極１３１と第２の内部電極１３２との間に直列に接続された２つの容量成分Ｃ３が形成されるように、誘電体層１１を挟んで配置される。

測定の結果、実施例１における沿面放電開始電圧は１０．５ｋＶであるのに対し、比較例１における沿面放電開始電圧は８．０ｋＶであった。以上のことから、本実施形態の有効性が確認された。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態においては、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数を「６」とし、第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数を「２」としているが、これに限られることなく、第１の内部電極群３０において形成される容量成分Ｃ１の数が第２の内部電極群４０において形成される容量成分Ｃ２の数よりも多ければよい。

本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面構成を示す図である。 本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの構成を説明する分解斜視図である。 第１の内部電極群が有する第１〜第３の内部電極を示す平面図である。 第１の内部電極群が有する第３の内部電極を示す平面図である。 第２の内部電極群が有する第１及び第２の内部電極を示す平面図である。 第２の内部電極群が有する第３の内部電極を示す平面図である。 比較例１に係る積層セラミックコンデンサの断面構成を示す図である。

符号の説明

１…積層セラミックコンデンサ、１０…積層体、１１…誘電体層、２０…端子電極、３０…第１の内部電極群、３１…第１の内部電極、３２…第２の内部電極、３３…第３の内部電極、３３ａ〜３３ｅ…第３の内部電極に含まれる電極、４０…第２の内部電極群、４１…第１の内部電極、４２…第２の内部電極、４３…第３の内部電極、４３ａ…第３の内部電極に含まれる電極、Ｃ１，Ｃ２…容量成分。

Claims (3)

1. 誘電体層が複数積層された積層体と、
   前記積層体の対向する側面にそれぞれ位置する端子電極と、
   一方の端子電極に接続される第１の内部電極と、他方の端子電極に接続される第２の内部電極と、前記端子電極に接続されない第３の内部電極とを有すると共に、前記積層体内に当該積層体の積層方向に複数併設された内部電極群と、を備え、
   前記第１の内部電極と、前記第２の内部電極と、前記第３の内部電極とは、前記第１の内部電極と前記第２の内部電極との間に直列に接続された複数の容量成分が形成されるように、前記誘電体層を挟んで配置されており、
   前記積層体の積層方向で最も外側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数は、最も外側に位置する前記内部電極群よりも内側に位置する内部電極群において形成される容量成分の数よりも多いことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
2. 前記積層体の積層方向で最も外側に位置する前記内部電極群において形成される容量成分の数は、６であることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
3. 前記積層体の積層方向で最も外側に位置する前記内部電極群の第３の内部電極の数は、最も外側に位置する前記内部電極群よりも内側に位置する前記内部電極群の第３の内部電極の数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。

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