JP2008021850A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】バリスタ部を備えており、サージ電流からの保護を確実に果たすことができると共に、焼成より製造されるに際してのチップの変形等が生じ難い、積層コンデンサを提供する。
【解決手段】第１のコンデンサ部３と、第１のコンデンサ部よりも静電容量が大きく、セラミック層を介して重なり合うように第３，第４の内部電極７ａ〜７ｅ，８ａ〜８ｄが重なり合うように配置されている第２のコンデンサ部４とを有し、第１のコンデンサ部３に第２のコンデンサ部４が積層されており、第２のコンデンサ部４の第３の内部電極７ａ〜７ｆが第１の外部電極１１に接続されており、第４の内部電極８ａ〜８ｅが第２の外部電極１２に接続されており、第３の内部電極７ａ〜７ｆと第１の外部電極１１との間、及び第４の内部電極８ａ〜８ｅと第２の外部電極１２との間のうちの少なくとも一方にバリスタ部９，１０が配置されている、積層コンデンサ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、サージ電流に対する保護構造が備えられた積層セラミックコンデンサに関し、より詳細には、サージ電流からの保護を図るためのバリスタ部が備えられている積層コンデンサに関する。

パーソナルコンピュータなどの情報機器やエレクトロニクス機器では、部品の組立時や機器の通常の使用時に静電気放電が起こることがある。静電気放電が生じると、電子回路にサージ電流が流入することがある。従って、サージ電流から電子部品を保護することが求められている。

従来、電子回路にバリスタやサージアブソーバーなどのサージ吸収用部品を組み込むことにより、サージ電流の吸収が図られていた。さらに、電子機器の軽薄短小化に伴って、電子部品とサージ吸収用部品とを一体化してなる複合部品が提案されている。

下記の特許文献１には、この種の複合部品の一例が開示されている。図５は、特許文献１に記載の複合チップ型セラミック電子部品を示す模式的正面断面図である。

複合チップ型セラミック電子部品１０１は、複数のセラミック層を積層し、かつ焼成してなる焼成複合素体１０２を有する。焼成複合素体１０２では、コンデンサ部１０３とバリスタ部１０４とが、中間層１０５を介して積層されている。コンデンサ部１０３には、静電容量を取り出すための複数の第１の内部電極１０６と複数の第２の内部電極１０７とが設けられている。第１の内部電極１０６は、焼成複合素体１０２の一方の端面１０２ａに引き出されており、第２の内部電極１０７は、他方の端面１０２ｂに引き出されている。第１，第２の内部電極１０６，１０７は、コンデンサ部１０３においてセラミック層を介して重なり合うように配置されている。

他方、バリスタ部１０４では、電圧非直線抵抗体からなるセラミック焼成体中に、内部電極１０８，１０９が配置されている。複数の内部電極１０８は、焼成複合素体１０２の端面１０２ａに引き出されており、複数の内部電極１０９は、端面１０２ｂに引き出されている。焼成複合素体１０２の端面１０２ａを覆うように第１の外部電極１１０が、端面１０２ｂを覆うように第２の外部電極１１１が形成されている。

製造に際しては、内部電極１０６が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートと、内部電極１０７が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートとを適宜の枚数積層し、さらに、中間層を構成するための混合セラミックグリーンシートを適宜の枚数積層し、バリスタ部１０４を構成するために、内部電極１０８が上面に形成された電圧非直線抵抗体セラミックスを用いたセラミックグリーンシートと、内部電極１０９が上面に形成された電圧非直線抵抗体セラミックスを用いたセラミックグリーンシートとを適宜の枚数積層し、積層体を得る。このようにして得られた積層体を焼成することにより、焼成複合素体１０２が得られている。

上記中間層を構成する混合セラミックグリーンシートとしては、上記誘電体セラミックグリーンシートを構成している誘電体セラミックスと、上記電圧非直線抵抗体セラミックグリーンシートを構成するセラミックスとを混合してなる、すなわち両者の中間の組成となるセラミックグリーンシートが用いられている。

特許文献１に記載の複合チップ型セラミック電子部品では、外部電極１１０，１１１間において、上記コンデンサ部１０３によって静電容量がとり出され、他方、サージ電流が流入した場合には、バリスタ部１０４によりサージ電流が吸収される。

また、中間層１０５が上記混合セラミックグリーンシートの焼成体で構成されているので、一体焼成技術により焼成複合素体１０２を得るにあたって、コンデンサ部１０３とバリスタ部１０４の結合一体化が容易であり、結合度が良好であるとされている。

しかしながら、特許文献１に記載の焼成複合素体１０２を一体焼成技術により得ようとした場合、実際には、コンデンサ部１０３の焼成時の収縮挙動、中間層１０５の焼成時の収縮挙動及びバリスタ部１０４の焼成時の収縮挙動の差により、これらの界面において剥がれが生じたり、焼成複合素体１０２が変形することがあった。

これに対して、下記の特許文献２では、このような変形を防止し得る技術として、コンデンサ部を構成するセラミック層にガラスを添加しておき、焼結温度を低めることにより、コンデンサ部の焼成時の収縮挙動と、バリスタ部の焼成時の収縮挙動との差を小さくする方法が提案されている。
特開昭６３−１８８９０５号公報 特開平１０−１２５５５７号公報

特許文献２では、コンデンサ部を構成するためのセラミック層にガラスを添加しておくことにより焼結温度が低められており、それによって、焼成に際してのコンデンサ部における収縮挙動と、バリスタ部における収縮挙動との差が小さくされていた。

しかしながら、この方法では、コンデンサ部における特性、例えば静電容量のばらつきが大きくなったり、ガラス成分がセラミック積層体の外表面に浮きだし、内部電極と外部電極との電気的接続を阻害するおそれがあるという問題があった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、バリスタ部が備えられた積層コンデンサであって、異種材料の焼成に際しての収縮挙動の差による変形等が生じ難く、高いサージ電圧が加わった場合でも破壊等が生じ難い、信頼性に優れた積層コンデンサを提供することにある。

本発明に係る積層コンデンサは、複数層のセラミック層が積層されかつ一体焼成されてなり、対向する第１の端面及び第２の端面を有するセラミック積層体と、前記第１の端面及び第２の端面上にそれぞれ形成された第１の外部電極及び第２の外部電極とを備え、前記セラミック積層体が、第１の外部電極に電気的に接続されている第１の内部電極と、第１の内部電極とセラミック層を介して対向するように配置されており、第２の外部電極に電気的に接続されている第２の内部電極とを有する第１のコンデンサ部と、第１のコンデンサ部よりも静電容量が大きく、セラミック層を介して重なり合うように配置された第３，第４の内部電極を有する第２のコンデンサ部とを有し、第１のコンデンサ部に第２のコンデンサ部が積層されており、前記第２のコンデンサ部の第３の内部電極が前記第１の外部電極に電気的に接続されており、前記第４の内部電極が前記第２の外部電極に電気的に接続されており、前記第３の内部電極と前記第１の外部電極との間及び前記第４の内部電極と前記第２の外部電極との間の少なくとも一方に配置されているバリスタ部をさらに備えることを特徴とする。

本発明の積層コンデンサでは、好ましくは、前記第３の内部電極と前記第１の外部電極との間及び前記第４の内部電極と前記第２の外部電極との間の双方に前記バリスタ部が配置されている。この場合には、第１の外部電極側から流入したサージ電流及び第２の外部電極側から流入したサージ電流の双方を確実に吸収することができる。

本発明に係る積層コンデンサのある特定の局面では、前記バリスタ部が、前記セラミック積層体の一部を構成しており、前記第２のコンデンサ部と、前記セラミック積層体の第１及び第２の端面の少なくとも一方の端面との間に該バリスタ部を構成するバリスタ材料が配置されている。この場合には、バリスタ部を構成するためのバリスタ生材料を第１，第２のコンデンサ部を構成する未焼成のセラミック積層体とあらかじめ一体化しておき、一体焼成することにより、すなわち一体焼成技術を用いてバリスタ部をも容易に形成することができる。

本発明に係る積層コンデンサの他の特定の局面では、前記バリスタ部が、前記セラミック積層体内に配置されており、前記第２のコンデンサ部が、前記セラミック積層体の対向し合う第１，第２の端面に至るように構成されており、該第２のコンデンサ部において、前記セラミック積層体の第１，第２の端面の少なくとも一方の端面から内部に向かってバリスタ材料が拡散されて前記バリスタ部が構成されている。この場合には、セラミック積層体内にバリスタ部が構成されているものの、バリスタ材料がセラミック積層体の第１，第２の端面部分から内部に向かって拡散されてバリスタ部が構成されているので、第１，第２のコンデンサ部を構成するセラミックグリーンシートを積層して得られた積層体を得た工程の後で、バリスタ材料を拡散するだけで、バリスタ部を容易に形成することができる。

本発明に係る積層コンデンサのさらに他の特定の局面では、前記バリスタ部が、前記セラミック積層体の第１及び第２の端面の少なくとも一方の端面に付与されたバリスタ材料層からなる。この場合には、周知の積層コンデンサの製造方法に従ってセラミック積層体を得た後に、第１及び第２の端面の少なくとも一方の端面にバリスタ材料を、塗布・硬化法、または蒸着もしくはスパッタリングなどの薄膜形成方法などの様々な方法により容易に形成することができる。

本発明に係る積層コンデンサでは、第１のコンデンサ部上に、第１のコンデンサ部よりも静電容量が大きい第２のコンデンサ部が積層されており、第１，第２のコンデンサ部が第１，第２の外部電極間に並列に接続されているため、通常の使用条件下では、第１のコンデンサ部において、静電容量が取り出され、コンデンサとしての機能が果たされる。他方、サージ電流が流れた場合には、バリスタ部の抵抗が急激に低下する。従って、サージ電流がバリスタ部を通過し、サージ電圧が大容量の第２のコンデンサ部に印加されることにより、サージ電流が確実に吸収される。従って、サージ電流からの第１のコンデンサ部の保護を確実に図ることができる。

特に、第１のコンデンサ部は、第２のコンデンサ部よりも静電容量が小さいが、通常、静電容量が小さい積層コンデンサでは、サージ電流による破壊が生じ易い。本発明では、第２のコンデンサ部及びバリスタ部によりサージ電流からの保護が図られるので、低容量の第１のコンデンサ部を確実に保護することが可能となる。

しかも、第１，第２のコンデンサ部が積層されているため、第１，第２のコンデンサ部の接触面積すなわち接合面積は比較的大きいが、第１，第２のコンデンサ部はいずれも誘電体セラミックスからなり、両者の組成は同一もしくは似かよっているため、両者の焼成に際しての収縮挙動差は非常に小さい。また、バリスタ部は、第３の内部電極と第１の外部電極との間及び第４の内部電極と第２の外部電極との間の少なくとも一方に配置されており、バリスタ部と第１，第２のコンデンサ部との接触面積は、コンデンサ部にバリスタ部を積層した従来の構造に比べて著しく小さくされ得る。従って、焼成に際しての収縮挙動の差による積層コンデンサの変形が非常に生じ難い。

よって、本発明によれば、製造に際し、コンデンサ部とバリスタ部との収縮挙動の差による変形や破壊が生じ難く、しかも使用時に、コンデンサとしての機能を十分に果たすことができると共に、サージ電流からの保護を確実に図ることが可能な積層コンデンサを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る積層コンデンサの正面断面図である。

積層コンデンサ１は、複数のセラミック層を積層し、かつ後述の内部電極材料と一体焼成することにより得られたセラミック積層体２を有する。セラミック積層体２は、対向し合う第１の端面２ａと第２の端面２ｂとを有する。本実施形態では、セラミック積層体２は直方体状の形状を有する。セラミック積層体２内においては、第１のコンデンサ部３上に、第２のコンデンサ部４が積層されている。

第１のコンデンサ部３においては、複数の第１の内部電極５ａ，５ｂと、複数の第２の内部電極６ａ，６ｂとがセラミック層を介して重なり合うようにかつセラミック積層体２の厚み方向において交互に配置されている。なお、セラミック積層体２の厚み方向とは、内部電極５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂの面方向と直交する方向をいうものとし、セラミック積層体２の長さ方向とは、端面２ａ，２ｂを結ぶ方向をいうものとする。

複数の第１の内部電極５ａ，５ｂは、第１の端面２ａに引き出されており、複数の第２の内部電極６ａ，６ｂは第２の端面２ｂに引き出されている。

他方、第２のコンデンサ部４においても、複数の第３の内部電極７ａ〜７ｆと、複数の第４の内部電極８ａ〜８ｅとがセラミック層を介して重なり合うように、かつセラミック積層体２の上記厚み方向において交互に配置されている。

第２のコンデンサ部４は、第１の端面４ａと、第２の端面４ｂとを有する。第１，第２の端面４ａ，４ｂ間を結ぶ距離は、第１，第２の端面２ａ，２ｂ間を結ぶ距離よりも短くされている。すなわち、端面４ａは、端面２ａよりも内側に位置しており、端面４ｂは、端面２ｂよりも内側に位置している。

そして、第２のコンデンサ部４の第１の端面４ａの外側には、第１のバリスタ部９が配置されている。第１のバリスタ部９は、第１の端面４ａに接触されている。

また、第２のコンデンサ部４の第２の端面４ｂの外側には、第２のバリスタ部１０が配置されている。バリスタ部１０は、第２の端面４ｂに接触されている。第１，第２のバリスタ部９，１０は、第１，第２のコンデンサ部３，４と同時に、一体焼成技術で得られており、従って、バリスタ部９，１０は、上記セラミック積層体２の一部を構成している。

バリスタ部９，１０のセラミック積層体２の長さ方向外側の表面は、上記第１，第２の端面２ａ，２ｂの一部をそれぞれ構成している。

上記第１のコンデンサ部３で取り出される静電容量に比べて、第２のコンデンサ部で取り出される静電容量が大きくされている。第１，第２のコンデンサ部３，４を構成するためのセラミック材料としては、適宜の誘電体セラミックスが用いられ得る。すなわち、ＢａＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３またはＣａＺｒＯ_３などを用いることができる。また、第１，第２のコンデンサを構成するセラミック材料にはガラス成分が含まれないことが好ましい。

より具体的には、第１のコンデンサ部３は、第１の内部電極が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートと、第２の内部電極が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートとをそれぞれ複数枚積層し、適宜の枚数の無地の誘電体セラミックグリーンシートを積層してなる積層体を用いて製造されている。また、第２のコンデンサ部４も同様に、第３の内部電極が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートと、第４の内部電極が上面に形成された誘電体セラミックグリーンシートとを適宜の枚数交互に積層し、かつ上下に適宜の枚数の無地の誘電体セラミックグリーンシートを積層してなる積層体を用いて製造される。実際には、上記第１のコンデンサ部３を構成するための未焼成のセラミック積層体上に、上記第２のコンデンサ部４を構成するための未焼成のセラミック積層体部分と、第１の，第２のバリスタ部９，１０を得るための未焼成の各セラミック積層体とを積層し、厚み方向に加圧して一体化した後、焼成することによりセラミック積層体２を得ることができる。

なお、バリスタ部９，１０を構成するバリスタ材料としては、ＺｎＯまたはＳｒＴｉＯ_３などの適宜の電圧非直線抵抗特性を有するセラミックスが用いられ得る。このようなセラミック粉末を含有するセラミックグリーンシートを複数枚積層し、未焼成のセラミック積層体を得る。この未焼成のセラミック積層体を、上記のように、第１のコンデンサ部３を構成するための未焼成のセラミック積層体上に第２のコンデンサ部４を構成する未焼成のセラミック積層体と同様に積層すればよい。

もっとも、第１のコンデンサ部４を構成するための未焼成のセラミック積層体を上記積層工程に従って得たのちに、その上面において、第２のコンデンサ部４を構成するための複数枚のセラミックグリーンシートを積層する工程、並びにバリスタ部９，１０を構成するためのセラミックグリーンシートを複数枚積層する工程を実施してもよい。その後、得られた積層体の生チップを焼成すればよい。

さらに、第１のコンデンサ部３及び第２のコンデンサ部４を構成する未焼成のセラミック積層体を上記適宜の方法で用意した後に、未焼成の電圧非直線抵抗特性を有するセラミック生チップを第１のコンデンサ部３を得るための未焼成の積層体上に接合してもよい。

上記第１の内部電極５ａ，５ｂ、第２の内部電極６ａ，６ｂ第３の内部電極７ａ〜７ｆ及び第４の内部電極８ａ〜８ｅは、適宜の金属により形成することができる。このような金属としては、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄなど例示することができる。セラミックグリーンシート上に、これらの金属を含有している導電ペーストを適宜の方法で塗布すればよい。この導電ペーストがセラミックグリーンシートと上記一体焼成技術により焼成されるに際して、焼き付けられて、内部電極が形成されることになる。

上記セラミック積層体２では、第２のコンデンサ部４の静電容量が第１のコンデンサ部３の静電容量よりも高くされている。第２のコンデンサ部４の容量を相対的に高くするには、第２のコンデンサ部４において、例えば、第３，第４の内部電極７ａ〜７ｆ，８ａ〜８ｅの積層数を多くしたり、内部電極間に挟まれているセラミック層の厚みをより薄くしたりすればよい。第２のコンデンサ部４によって取り出される静電容量を第１のコンデンサ部３で取り出される静電容量よりも大きくする構造については特に上記構造に限定されるものではない。

第１の端面２ａを覆うように、第１の外部電極１１が形成されており、第２の端面２ｂを覆うように第２の外部電極１２が形成されている。従って、第１の外部電極１１に、第１のバリスタ部９を介して第３の内部電極７ａ〜７ｆが接続されており、第２の外部電極１２には、第２のバリスタ部１０を介して第４の内部電極８ａ〜８ｅが接続されている。

また、第１のコンデンサ部３の第１の内部電極５ａ，５ｂが第１の外部電極１１に、第２の内部電極６ａ，６ｂが第２の外部電極１２に接続されている。なお、第１，第２の外部電極１１，１２を構成する材料については特に限定されず、適宜の金属を用いることができる。このような金属としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｕなどを挙げることができる。積層コンデンサ１が半田により実装される場合には、外部電極１１，１２は、導電性に優れ、かつ安価なＣｕからなる電極層上に、Ｎｉメッキ膜及びＳｎメッキ膜を順に積層した構造であることが好ましい。Ｎｉメッキ膜により、Ｃｕからなる電極層の半田による腐食を防止することができるとともに、Ｓｎメッキ膜により半田付け性を高めることができる。また、Ｃｕ電極層とＮｉメッキ膜との間にＡｇとエポキシ樹脂を含む樹脂電極層を設けてもよい。たわみ強度が向上する。

導電性接着剤を用いて積層コンデンサ１が実装される場合には、外部電極１１，１２は、Ａｇ、ＰｄまたはＡｇ−Ｐｄからなることが、比抵抗の経時変化が少ないため好ましい。また、ワイヤーボンディングより実装される場合には、外部電極１１，１２は、ワイヤーボンディングによる接合性及び導電性に優れているため、Ａｕからなることが好ましい。

第１，第２の外部電極１１，１２は、本実施形態では、上記導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成された電極層上にメッキ膜を形成することにより得られている。もっとも、外部電極１１，１２は、蒸着、メッキまたはスパッタリング等により形成されていてもよい。さらに、これらの方法を複数種併用して外部電極１１，１２が形成されていてもよい。

次に、積層コンデンサ１の動作を説明する。

使用に際しては、外部電極１１，１２が外部と電気的に接続され、通常使用時には、相対的に静電容量の小さい第１のコンデンサ部３が機能し、第２のコンデンサ部４は機能しない。従って、第１のコンデンサ部３による静電容量が取り出される。よって、実装面に近い側に第１のコンデンサ部３が配置されることが望ましい。第１のコンデンサ部３が実装面に相対的に近くループインダクタンスが小さい位置に配置されることにより、ＥＳＬを小さくすることができるからである。

また、サージ電流が発生した際には、サージ電流は第１の外部電極１１側または第２の外部電極１２側から流入することになる。この場合、バリスタ部９またはバリスタ部１０の抵抗値が急激に低下し、第２のコンデンサ部４にサージ電流が流れることとなる。従って、第１のコンデンサ部３の破壊が確実に防止される。

他方、第２のコンデンサ部４は、第１のコンデンサ部３に加えて容量が大きいため、第２のコンデンサ部４における第３の内部電極７ａ〜７ｆと、第４の内部電極８ａ〜８ｅとが対向している部分、すなわちセラミック層を介して重なり合っている内部電極間に加わる電圧は、第１のコンデンサ部３における内部電極間に挟まれたセラミック層に加わる電圧よりも小さく、絶縁破壊は本質的に生じ難い。従って、第２のコンデンサ部４にサージ電流が流れたとしても、第２のコンデンサ部においては絶縁破壊は生じ難い。

また、仮に、第２のコンデンサ部４が絶縁破壊したとしても、次のサージ電流が発生するまでは、第１のコンデンサ部３は通常のコンデンサとしての機能を維持する。従って、積層コンデンサ１は、次のサージ電流が発生するまでは、コンデンサとしての機能を十分に果たす。

なお、サージ電流が第２のコンデンサ部４に流れた後、バリスタ部９，１０は抵抗値を回復する。従って、サージ電流の電荷は第２のコンデンサ部４に蓄積されて閉じ込められることになる。この電荷は経時的な自然放電により外部に放電される。

よって、本実施形態によれば、通常使用時は、第１のコンデンサ部３によるコンデンサとしての機能が発揮され、サージ電流が流れた際には、バリスタ部９，１０の抵抗値が急激に低下して、第２のコンデンサ部４にサージ電流が流れ、第１のコンデンサ部３の破壊が確実に防止される。しかも、バリスタ部９，１０は、第１のコンデンサ部３の上面のほぼ全面に渡って積層されていない。従って、バリスタ部９，１０と第１のコンデンサ部３との接合面積が小さくされており、バリスタ部９，１０と第２のコンデンサ部４との接合面積も小さくされている。よって、積層コンデンサ部に積層バリスタ部が積層されており、両者の接合面積が大きい従来の構造に比べて、積層コンデンサ１では、一体焼成技術によりセラミック積層体２を得る場合であっても、収縮挙動の差によるチップの変形が生じ難い。

なお、このチップの変形をより確実に防止するには、第１のコンデンサ部３を構成するセラミック材料と、第２のコンデンサ部４を構成するセラミック材料とは、同系のセラミック材料すなわち主成分として用いられるセラミックスが同じ誘電体組成物であることが望ましい。より好ましくは、同一の組成の誘電体セラミック組成物を用いることが望ましい。なお、主成分とは、材料中５０重量％以上存在する成分をいうものとする。

また、第１のコンデンサ部３で取り出される静電容量及び第２のコンデンサ部４で取り出される静電容量は特に限定されないが、例えば、サージ電圧が５００〜３００００Ｖのサージ電流からの保護を図るには、第１のコンデンサ部の容量は１０ｎＦ以下であることが好ましく、第２のコンデンサ部の容量は１００ｎＦ以上であることが望ましい。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る積層コンデンサの正面断面図である。第２の実施形態の積層コンデンサ２１は、セラミック積層体２２を有する。セラミック積層体２２は、第１の実施形態のコンデンサ部３と同様に構成された第１のコンデンサ部３を有する。異なるところは、第１のコンデンサ部３上に、第１のコンデンサ部３と同じ平面形状を有する第２のコンデンサ部２４が積層されていることにある。セラミック積層体２２は、第１，第２のコンデンサ部３，２４を一体焼成することにより得られる。

本実施形態では、第１の実施形態のバリスタ部９，１０が設けられている部分に至るように、第２のコンデンサ部２４が形成されている。第１のコンデンサ部３は、第１の実施形態の場合と同様であるため、同一部分につては、同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

第２のコンデンサ部２４は、第３の外部電極２７ａ〜２７ｄと、第４の外部電極２８ａ〜２８ｄとを有する。第３，第４の外部電極２７ａ〜２７ｄ，２８ａ〜２８ｄは、セラミック層を介して重なり合うように配置されている。第３の外部電極２７ａ〜２７ｄがセラミック積層体２２の第１の端面２２ａに引き出されており、第４の内部電極２８ａ〜２８ｄが第２の端面２２ｂに引き出されている。すなわち、第２のコンデンサ部２４の一方の端面が、セラミック積層体２２の第１の端面２２ａの一部を構成しており、他方端面が、第２の端面２２ｂの一部を構成していることになる。

本実施形態においても、第２のコンデンサ部２４の静電容量が、第１のコンデンサ部３の静電容量よりも高くされている。この第２のコンデンサ部２４を相対的に高容量とする構造についても、第１の実施形態の場合と同様に、適宜の手法により達成され得る。

本実施形態では、セラミック積層体２２の第２のコンデンサ部２４が設けられている部分において、第１，第２の端面２２ａ，２２ｂ上に、バリスタ材料層を付与することにより、それぞれ、第１，第２のバリスタ部２９，３０が設けられている。第１，第２のバリスタ部２９，３０は、バリスタ材料を塗布し、硬化させることにより形成されている。より具体的には、本実施形態では、電圧非直線抵抗特性を有するセラミックス粉末を含むセラミックペーストを塗布し、焼き付けることにより、第１，第２のバリスタ部２９，３０が形成されている。

そして、第１，第２の端面２２ａ，２２ｂ及びバリスタ材料層２９，３０の外側表面を覆うように、第１，第２の外部電極３１，３２が形成されている。外部電極３１，３２は、第１の実施形態の第１，第２の外部電極１１，１２と同様にして形成されている。もっとも、バリスタ部２９，３０は、それぞれ上記第３，第４の内部電極２７ａ〜２７ｄ，２８ａ〜２８ｄが端面２２ａ，２２ｂに引き出されている部分に接続されるように形成されている。従って、第３の内部電極２７ａ〜２７ｄは、第１のバリスタ部２９を介して第１の外部電極３１に接続されている。同様に、第４の内部電極２８ａ〜２８ｄは、第２のバリスタ部３０を介して第２の外部電極３１に接続されている。

本実施形態の積層コンデンサ２１の製造に際しては、周知のセラミック積層コンデンサの製造方法に従って、上面に内部電極パターンが形成された複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、適宜無地のセラミックグリーンシートを積層し、生のセラミック積層体を得た後に、セラミック積層体を焼成することにより、セラミック積層体２２を得る。しかる後、セラミック積層体２２の端面２２ａ，２２ｂの一部に、上記バリスタ材料層を付与し、焼き付けにより、第１，第２のバリスタ部２９，３０を形成する。さらに、導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより、第１，第２の外部電極３１，３２を形成すればよい。第１，第２の外部電極３１，３２は、第１の実施形態の場合と同様に、他の電極形成方法により形成されてもよい。

なお、未焼成のセラミック積層体を得た後に、焼成に先立ち、バリスタ材料層を塗布しておき、コンデンサ部３，２４の焼成と同一の焼成工程において、第１，第２のバリスタ部２９，３０が焼成されてもよい。

また、第１，第２の外部電極３１，３２についてもセラミック積層体２２を得るための焼成工程において焼き付けられてもよい。すなわち、セラミック積層体２０を焼成するに先立ち、導電ペーストを塗布しておき、セラミック積層体２２を得るための焼成工程において、該導電ペーストを焼き付けて外部電極３１，３２を形成してもよい。

本実施形態の積層コンデンサ２１では、セラミック積層体２２を得るための積層工程については、周知の積層セラミックコンデンサの製造方法に従って行うことができ、バリスタ部２９，３０については、上記積層体生チップを得た後、あるいは焼成されたセラミック積層体２２を得た後に、バリスタ材料層を塗布し、焼き付けるだけで容易に形成することができる。従って、製造コストの低減を図ることができる。

バリスタ部２９，３０のように、バリスタ部はセラミック積層体内に配置されず、セラミック積層体の端面に形成されていてもよい。

図３は、第２の実施形態の積層コンデンサ２１の変形例を示す正面断面図である。本変形例の積層コンデンサ４１では、図２に示した第１のバリスタ部２９が省略されている。その他の点については、第２の実施形態の積層コンデンサ２１と同様であるため、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その説明を省略する。

本変形例では、第２のバリスタ部３０のみが端面２２ｂの外表面に設けられている。この場合、第２の外部電極２２側からサージ電流が流れた場合には、バリスタ部３０の電圧が急激に低下し、第２のコンデンサ部２４によりサージ電流が吸収されることになる。従って、積層コンデンサ４１を使用するに際しては、サージ電流が流れている側の線路に外部電極３２を接続することが求められる。

しかしながら、通常の電子回路の設計に際しては、積層コンデンサが配置される部分において、サージ電流が流れる方向は明らかである。従って、本変形例の積層コンデンサ４１では、サージ電流が流れてくることが予想される線路側に外部電極３２を接続すればよい。

本変形例の積層コンデンサ４１では、上記のように、使用に際しての方向性を考慮しなければならないため、方向性を示すためのマーキングなどを形成することが望ましい。

本変形例の積層コンデンサ４１では、上記のような方向性を考慮して用いる必要はあるものの、一つのバリスタ部のみを設ければよいため、積層コンデンサのコストを低減することができる。

なお、第１の実施形態の積層コンデンサ１においても、本変形例と同様に、第１，第２のバリスタ部９，１０のうち一方のバリスタ部のみを用いてもよい。その場合には、バリスタ部が省略された部分においては、第２のコンデンサ部４を延長すればよい。

図４は、本発明の第３の実施形態に係る積層コンデンサを示す正面断面図である。

第４の実施形態に係る積層コンデンサ５１では、セラミック積層体５２は、第１のコンデンサ部３と、第２のコンデンサ部５４とを有する。第１のコンデンサ部３は、第１の実施形態の第１のコンデンサ部３と同様に構成されている。

第２のコンデンサ部５４は、複数の第３の内部電極５７ａ〜５７ｄと、複数の第４の内部電極５８ａ〜５８ｄとを有する。第３の内部電極５７ａ〜５７ｄと第４の内部電極５８ａ〜５８ｄとはセラミック積層体５２の長さ方向中央部分でセラミック層を介して重なり合うように配置されている。第３の外部電極５７ａ〜５７ｄは、第４の内部電極５８ａ〜５８ｄと重なり合っている部分から第１の端面５２ａ側に向かって延ばされているが、第１の端面５２ａには至っていない。同様に、第４の内部電極５８ａ〜５８ｄは、第３の内部電極５７ａ〜５７ｄと重なり合っている部分から第２の端面５２ｂ側に向かって延ばされているが、第２の端面５２ｂには至っていない。

本実施形態では、第２のコンデンサ部５４においては、第１の端面５２ａ側から及び第２の端面５２ｂ側からバリスタ材料が拡散されて、第１，第２のバリスタ部５９，６０が形成されている。このバリスタ材料が拡散されている部分は、第１のバリスタ部５９では、端面５２ａから、第３の内部電極５７ａ〜５７ｄの第１の端面５２ａ側の端部あるいは該端部よりも内側の領域である。同様に、第２のバリスタ部６０で、バリスタ材料が拡散されている領域は、第４の内部電極５８ａ〜５８ｄの第２の端面５２ｂ側の端部あるいは該端部よりも内側の領域までである。

他方、第１第２の端面５２ａ，５２ｂを覆うように、第１，第２の外部電極１１，１２が形成されている。外部電極１１，１２は、第１の実施形態の場合と同様に形成されている。

本実施形態の積層コンデンサ５１では、上記のように、セラミック積層体５２内に、バリスタ材料を拡散させることにより第１，第２のバリスタ部５９，６０が形成されている。このように、本発明においては、バリスタ部は、セラミック積層体内にバリスタ材料を拡散させることにより、形成されてもよい。

積層コンデンサ５１の製造に際しては、周知の積層セラミックコンデンサの製造方法に従って、第１のコンデンサ部３及び第２のコンデンサ部５４を構成するための内部電極パターンが形成された複数枚のセラミックグリーンシート及び無地のセラミックグリーンシートを積層し、積層体生チップを得る。この積層体生チップを焼成することにより、セラミック積層体５２を得た後に、上記バリスタ材料を端面５２ａ及び５２ｂ側から拡散させる。あるいは、上記積層体生チップの段階で、端面５２ａ，５２ｂからバリスタ材料を拡散させた後に焼成し、セラミック積層体５２を得てもよい。

バリスタ材料５９，６０を拡散させるに際しては、端面５２ａ，５２ｂの表面に、前述したバリスタ材料を塗布し、加熱する方法などの適宜の拡散方法を用いることができる。

本実施形態では、上記のようにして第１，第２のバリスタ部５９，６０が形成されている。従って、第３の内部電極５７ａ〜５７ｄは、第１のバリスタ部５９を介して第１の外部電極１１に接続されており、同様に、第４の内部電極５８ａ〜５８ｄは第２のバリスタ部６０を介して第２の外部電極１２に接続されていることになる。

従って、本実施形態においても、第１の実施形態及び第２の実施形態と同様に、通常使用時には、相対的に静電容量が小さい第１のコンデンサ部３により、コンデンサとしての機能を発揮させることができる。他方、サージ電流が流れてきた場合には、第１または第２のバリスタ部５９，６０の抵抗が急激に低下し、第２のコンデンサ部５４によりサージ電流が吸収されることになる。従って、容量が小さい第１のコンデンサ部３の絶縁破壊を確実に防止することが可能となる。

なお、第３の実施形態の積層コンデンサ５１においても、第１，第２のバリスタ部５９，６０のうち一方のみが備えられていてもよい。

次に、具体的な実験例につき説明する。

第１の実施形態の積層コンデンサ１を以下の要領で作製した。第１のコンデンサ部３においては、ＢａＴｉＯ_３を主成分とする誘電体セラミックグリーンシートを用意し、内部電極材料としてＮｉペーストを用いた。内部電極積層数は８枚とし、内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みは焼成後で２８μｍになるように設定し、第１のコンデンサ部３の設計静電容量は１０ｎＦとした。

他方、第２のコンデンサ部４については、誘電体セラミックグリーンシートとして第１のコンデンサ部３の場合と同じ材料を用い、内部電極材料についても第１のコンデンサ部３と同じ材料を用いた。但し、内部電極積層数は３０倍とし、内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みは焼成後で４μｍとし、設計静電容量は１００ｎＦとした。

第１，第２のバリスタ部９，１０は、ＳｒＴｉＯ_３を主成分とするバリスタ材料により形成し、図１における端面４ａ，４ｂと、端面２ａ，２ｂとの間の距離を４μｍとした。外部電極１１，１２はＡｇペーストを塗布し、焼き付けることにより形成した。

比較のために、バリスタ部９，１０が形成されておらず、第２のコンデンサ部が端面２ａ，２ｂに至るように設けられていることを除いては、上記実施形態と同様にして、比較例の積層コンデンサを作製した。

上記実施形態及び比較例の積層コンデンサについて、実施形態のバリスタ部９，１０のバリスタ電圧である５ｋＶよりも小さい３ｋＶの電圧を高速パルスで５０ｎ秒印加した。しかる後、各積層コンデンサの絶縁抵抗を測定した。

次に、上記実施形態及び比較例の積層コンデンサについて、上記バリスタ部９，１０のバリスタ電圧である５ｋＶよりも高い１０ｋＶの電圧を高速パルスで５０ｎ秒印加した。しかる後、各積層コンデンサの絶縁抵抗を測定した。

一回目のパルス電圧印加後の絶縁抵抗と、二回目のパルス電圧印加後の絶縁抵抗とを比較すると、上記実施形態では、絶縁抵抗に変化はほとんど認められなかったのに対し、比較例の積層コンデンサでは、絶縁抵抗が１００００ＭΩから１〜１０Ωに大幅に低下していた。すなわち、比較例の積層コンデンサでは、一回目のパルス電圧は、絶縁破壊電圧よりも低かったが、二階目のパルス電圧は絶縁破壊電圧よりも高かったため、コンデンサとしての機能を失ってしまったことが分かる。

なお、上記実施形態の積層コンデンサでは、チップの反りや変形も認められなかった。

本発明の第１の実施形態に係る積層コンデンサの正面断面図。 本発明の第２の実施形態に係る積層コンデンサの正面断面図。 第２の実施形態の変形例に係る積層コンデンサの正面断面図。 本発明の第３の実施形態に係る積層コンデンサの正面断面図。 従来の複合チップ型セラミック電子部品の正面断面図。

符号の説明

１…積層コンデンサ
２…セラミック積層体
２ａ，２ｂ…第１，第２の端面
３…第１のコンデンサ部
４…第２のコンデンサ部
４ａ，４ｂ…第１，第２の端面
５ａ，５ｂ…第１の内部電極
６ａ，６ｂ…第２の内部電極
７ａ〜７ｆ…第３の内部電極
８ａ〜８ｅ…第４の内部電極
９，１０…第１，第２のバリスタ部
１１，１２…第１，第２の外部電極
２１…積層コンデンサ
２２…セラミック積層体
２２ａ，２２ｂ…第１，第２の端面
２４…第２のコンデンサ部
２７ａ〜２７ｄ…第３の内部電極
２８ａ〜２８ｄ…第４の内部電極
２９，３０…第１，第２のバリスタ部
３１，３２…第１，第２の外部電極
４１…積層コンデンサ
５１…積層コンデンサ
５２…セラミック積層体
５４…第２のコンデンサ部
５２ａ，５２ｂ…第１，第２の端面
５７ａ〜５７ｄ…第３の内部電極
５８ａ〜５８ｄ…第４の内部電極
５９，６０…第１，第２のバリスタ部

Claims (5)

1. 複数層のセラミック層が積層されかつ一体焼成されてなり、対向する第１の端面及び第２の端面を有するセラミック積層体と、
   前記第１の端面及び第２の端面上にそれぞれ形成された第１の外部電極及び第２の外部電極とを備え、
   前記セラミック積層体が、第１の外部電極に電気的に接続されている第１の内部電極と、第１の内部電極とセラミック層を介して対向するように配置されており、前記第２の外部電極に電気的に接続されている第２の内部電極とを有する第１のコンデンサ部と、第１のコンデンサ部よりも静電容量が大きく、セラミック層を介して重なり合うように配置された第３，第４の内部電極を有する第２のコンデンサ部とを有し、第１のコンデンサ部に第２のコンデンサ部が積層されており、
   前記第２のコンデンサ部の第３の内部電極が前記第１の外部電極に電気的に接続されており、前記第４の内部電極が前記第２の外部電極に電気的に接続されており、
   前記第３の内部電極と前記第１の外部電極との間及び前記第４の内部電極と前記第２の外部電極との間の少なくとも一方に配置されているバリスタ部をさらに備えることを特徴とする積層コンデンサ。
2. 前記第３の内部電極と前記第１の外部電極との間及び前記第４の内部電極と前記第２の外部電極との間の双方に前記バリスタ部が配置されている、請求項１に記載の積層コンデンサ。
3. 前記バリスタ部が、前記セラミック積層体の一部を構成しており、前記第２のコンデンサ部と、前記セラミック積層体の第１及び第２の端面の少なくとも一方の端面との間に該バリスタ部を構成するバリスタ材料が配置されている、請求項１または２に記載の積層コンデンサ。
4. 前記バリスタ部が、前記セラミック積層体内に配置されており、前記第２のコンデンサ部が、前記セラミック積層体の対向し合う第１，第２の端面に至るように構成されており、該第２のコンデンサ部において、前記セラミック積層体の第１，第２の端面の少なくとも一方の端面から内部に向かってバリスタ材料が拡散されて前記バリスタ部が構成されている、請求項１または２に記載の積層コンデンサ。
5. 前記バリスタ部が、前記セラミック積層体の第１及び第２の端面の少なくとも一方の端面に付与されたバリスタ材料層からなる、請求項１または２に記載の積層コンデンサ。
   
   
   
   

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