JP2009016749A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】等価直列インダクタンスを低く維持しつつ、等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことが可能な積層コンデンサを提供すること。
【解決手段】コンデンサ素体１は、積層された複数の絶縁体層９と、複数の絶縁体層９のうち少なくとも１つの絶縁体層９を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極１０及び第２の内部電極２０とを有している。第１の端子電極及び第２の端子電極３２は、コンデンサ素体１の第２の側面５に配置されている。接続導体３４は、コンデンサ素体１の第１の側面４に配置されている。複数の第１の内部電極１０には、第１の端子電極と接続導体３４とに接続される内部電極１０ａと、接続導体３４にのみ接続される内部電極１０ｂとが含まれている。複数の第２の内部電極２０は、第２の端子電極３２に接続されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、積層コンデンサに関する。

積層コンデンサとして、積層された複数の絶縁体層と、複数の絶縁体層のうち少なくとも１つの絶縁体層を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極及び第２の内部電極と、を有するコンデンサ素体と、コンデンサ素体の外表面のうち、複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる一つの外表面に配置された第１及び第２の端子電極と、を備え、複数の第１の内部電極が第１の端子電極に接続され、複数の第２の内部電極が第２の端子電極に接続されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたセラミック電子部品では、第１及び第２の端子電極が同じ外表面に配置されていることから、積層コンデンサ内に形成される電流の経路が比較的短くなり、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減することが可能である。
特開２００４−１４０１８３号公報

ところで、積層コンデンサにあっては、その用途により、等価直列抵抗（ＥＳＲ）を所望の値に制御したいという更なる要求がある。例えば、積層コンデンサをデカップリングコンデンサとして用いる場合には、以下のような要求がある。デジタル電子機器に搭載されている中央処理装置（ＣＰＵ）に供給用の電源においては低電圧化が進む一方で負荷電流は増大している。従って、負荷電流の急激な変化に対して電源電圧の変動を許容値内に抑えることが非常に困難になったため、デカップリングコンデンサと呼ばれる積層コンデンサが電源に接続されるようになった。そして、負荷電流の過渡的な変動時にこの積層コンデンサからＣＰＵに電流を供給して、電源電圧の変動を抑えるようにしている。近年、ＣＰＵの動作周波数の更なる高周波数化に伴って、負荷電流は高速でより大きなものとなっており、デカップリングコンデンサに用いられる積層コンデンサには、大容量化と共に等価直列抵抗を大きくしたいという要求がある。

しかしながら、特許文献１に記載された積層コンデンサでは、等価直列抵抗を所望の値に制御するための検討は行なわれていない。

本発明は、等価直列インダクタンスを低く維持しつつ、等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことが可能な積層コンデンサを提供することを課題とする。

本発明に係る積層コンデンサは、積層された複数の絶縁体層と、複数の絶縁体層のうち少なくとも１つの絶縁体層を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極及び第２の内部電極と、を有するコンデンサ素体と、コンデンサ素体の外表面のうち、複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる一つの外表面に配置された第１及び第２の端子電極と、コンデンサ素体の外表面のうち、複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる外表面に配置された接続導体と、を備え、複数の第１の内部電極には、第１の端子電極と接続導体とに接続される内部電極と、第１の端子電極にのみ接続される内部電極と、の２種類の内部電極が含まれており、複数の第２の内部電極は、第２の端子電極に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る積層コンデンサでは、複数の第１の内部電極が、第１の端子電極と接続導体とに接続される内部電極と、接続導体にのみ接続される内部電極との２種類の内部電極を含んでいることから、接続導体にのみ接続される内部電極は、接続導体を通して、第１の端子電極と接続導体とに接続される内部電極に電気的に接続されることとなる。

ところで、特許文献１に記載された積層コンデンサにあっては、すべての内部電極は対応する端子電極に接続されており、すべての内部電極は端子電極に並列接続されることとなる。各内部電極により形成されることとなる抵抗成分それぞれが端子電極に対して並列接続されることとなり、等価直列抵抗が極めて小さくなってしまう。積層コンデンサの静電容量を大きく設定するために絶縁体層及び内部電極の積層数を多くすると、等価直列抵抗は更に小さくなる。

本発明者等は、等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行う積層コンデンサについて鋭意研究を行った。その結果、本発明者等は、内部電極をコンデンサ素体の外表面に配置された接続導体で接続し且つ端子電極に接続される内部電極の数を変えることができれば、内部電極の合成抵抗値が変わり、積層コンデンサの等価直列抵抗を所望の値に設定することができるという新たな事実を見出すに至った。すなわち、端子電極に対して並列接続される内部電極の数が接続導体にのみ接続される内部電極の数だけ少なくなること、及び、接続導体にのみ接続される内部電極による合成抵抗成分が端子電極に対して直列接続されること、により、すべての内部電極が端子電極に接続されているものに比して、内部電極による合成抵抗値が大きくなり、積層コンデンサの等価直列抵抗が大きくなる。このように、端子電極に直接的に接続される内部電極の数を内部電極の総数よりも少なくする、すなわち、端子電極に接続導体を通して間接的に接続される内部電極を有するようにすれば、等価直列抵抗を大きくする方向での調整が可能となる。

以上のことから、本発明によれば、積層コンデンサの等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことができる。

また、本発明に係る積層コンデンサは、積層された複数の絶縁体層と、複数の絶縁体層のうち少なくとも１つの絶縁体層を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極及び第２の内部電極と、を有するコンデンサ素体と、コンデンサ素体の外表面のうち、複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる一つの外表面に配置された第１及び第２の端子電極と、コンデンサ素体の外表面のうち、複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる外表面に配置された接続導体と、を備え、複数の第１の内部電極は、接続導体に接続され、複数の第２の内部電極は、第２の端子電極に接続されており、複数の第１の内部電極のうち１つ以上該第１の内部電極の総数よりも１つ少ない数以下の第１の内部電極が、第１の端子電極に接続されていることを特徴とする。

本発明に係る積層コンデンサでは、複数の第１の内部電極のうち１つ以上該第１の内部電極の総数よりも１つ少ない数以下の第１の内部電極が、第１の端子電極に接続されていることから、第１の端子電極に接続されない第１の内部電極は、接続導体及び第１の端子電極に接続される内部電極を通して、第１の端子電極に電気的に接続される。そして、第１の端子電極に接続されない第１の内部電極は、接続導体を通して、第１の端子電極に接続される内部電極に電気的に接続されることとなる。したがって、本発明によれば、上述したように、積層コンデンサの等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことができる。

また、上記いずれの本発明においても、第１及び第２の端子電極が、上記一つの外表面に配置されているので、積層コンデンサ内に形成される電流の経路が比較的短くなり、積層コンデンサの等価直列インダクタンスを低減することが可能である。

好ましくは、第１及び第２の端子電極が配置された外表面と、接続導体が配置された外表面が異なっている。この場合、第１及び第２の端子電極と接続導体とが短絡するのを防ぐことができる。

より好ましくは、第１及び第２の端子電極が配置された外表面と、接続導体が配置された外表面とが、対向している。この場合、第１及び第２の端子電極と接続導体とが短絡するのをより一層確実に防ぐことができる。

好ましくは、第１及び第２の端子電極が配置された外表面が、他の部品に対する実装面を構成している。

本発明によれば、等価直列インダクタンスを低く維持しつつ、等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことが可能な積層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。

図１〜図４を参照して、本実施形態に係る積層コンデンサＣ１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。図２は、本実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。図３は、図１のIII−III線に沿った断面構成を示す図である。図４の（ａ）〜（ｃ）は、各内部電極の構成を示す図である。

積層コンデンサＣ１は、図１及び図２に示されるように、略直方体状のコンデンサ素体１と、第１の端子電極３０と、第２の端子電極３２と、接続導体３４と、を備えている。

コンデンサ素体１は、互いに対向する第１の端面２及び第２の端面３と、互いに対向する第１の側面４及び第２の側面５と、互いに対向する第３の側面６及び第４の側面７と、を含んでいる。第１の側面４及び第２の側面５は、第１及び第２の端面２，３を連結するように第１及び第２の端面２，３が対向する第１の方向に伸びている。第３の側面６及び第４の側面７は、第１及び第２の端面２，３を連結するように第１及び第２の端面２，３が対向する第１の方向に伸びている。第１の方向、及び、第１及び第２の側面４，５が対向する第２の方向、及び、第３及び第４の側面６，７が対向する第３の方向は、互いに直交している。本実施形態では、第２の側面５が、他の部品（例えば、回路基板や電子部品等）に対する実装面となる。

コンデンサ素体１は、図３に示されるように、複数の絶縁体層９と、それぞれ複数の第１の内部電極１０（本実施形態では、１２層）及び第２の内部電極２０（本実施形態では、１１層）と、を有している。コンデンサ素体１は、複数の絶縁体層９が第１及び第２の端面２，３が対向する第１の方向に積層されることにより構成されており、誘電特性を有している。各絶縁体層９は、例えば誘電体セラミック（ＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ_３系、又は（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３系等の誘電体セラミック）を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。なお、実際の積層コンデンサＣ１では、各絶縁体層９は、互いの間の境界が視認できない程度に一体化されている。

第１の内部電極１０と第２の内部電極２０とは、コンデンサ素体１の一部である少なくとも一つの絶縁体層９を挟んで第１の方向に対向するようにコンデンサ素体１内に交互に配置されている。第１及び第２の内部電極１０，２０は、積層型の電気素子の内部電極として通常用いられる導電性材料（例えば、卑金属であるＮｉ等）からなる。第１及び第２の内部電極１０，２０は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。

各第１の内部電極１０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第３及び第４の側面６，７が対向する第３の方向を長辺方向とする矩形状の主電極部１１を有している。複数の第１の内部電極１０には、２種類の内部電極１０ａ，１０ｂが含まれている。本実施形態では、複数の第１の内部電極１０には、５層の第１の内部電極１０ａと、７層の第１の内部電極１０ｂとが含まれている。

一方の種類の第１の内部電極１０ａは、図４（ａ）に示されるように、主電極部１１から第１の側面４に端部が露出するように伸びる第１の引き出し部１３と、主電極部１１から第２の側面５に端部が露出するように伸びる第２の引き出し部１５と、を更に有している。他方の種類の第１の内部電極１０ｂは、図４（ｂ）に示されるように、第２の引き出し部１５を有さず、第１の引き出し部１３のみを更に有している。すなわち、複数の第１の内部電極１０には、主電極部１１、第１の引き出し部１３、及び第２の引き出し部１５を有している第１の内部電極１０ａと、主電極部１１及び第１の引き出しを有している第１の内部電極１０ｂとが含まれる。

第１の引き出し部１３は、主電極部１１の第１の側面４側の長辺の中心付近から第１の側面４に向けて伸びている。第２の引き出し部１５は、主電極部１１の第２の側面５側の長辺の第３の側面６側から、第２の側面５に向けて伸びている。

各第２の内部電極２０は、図４（ｃ）に示されるように、第３及び第４の側面６，７が対向する第３の方向を長辺方向とする矩形状の主電極部２１と、当該主電極部２１から第２の側面５に端部が露出するように伸びる第３の引き出し部２５と、を有している。第３の引き出し部２５は、主電極部２１の第２の側面５側の長辺の第４の側面７側から、第２の側面５に向けて伸びている。

第１の内部電極１０の主電極部１１と第２の内部電極２０の主電極部２１とは、絶縁体層９を挟んで対向している。絶縁体層９のうち、第１の内部電極１０の主電極部１１と第２の内部電極２０の主電極部２１とに重なる部分は、積層コンデンサＣ１の静電容量を実質的に生じさせる領域である。

第１及び第２の端面２，３は、第１の内部電極１０と第２の内部電極２０との対向方向に対向している。したがって、図５に示されるように、積層コンデンサＣ１が他の部品に実装された状態では、第１の内部電極１０と第２の内部電極１０とは、他の部品の被実装面（積層コンデンサＣ１が実装される面）に対して直交する方向に伸びることとなる。

第１の端子電極３０は、コンデンサ素体１の第２の側面５に配置されている。第１の端子電極３０は、第２の引き出し部１５の第２の側面５に露出した部分をすべて覆うように、第１の方向に伸びて形成されている。第１の端子電極３０は、各第２の引き出し部１５に物理的且つ電気的に接続されている。これにより、すべての第１の内部電極１０ａは、第１の端子電極３０に電気的且つ物理的に接続されることとなる。

第２の端子電極３２は、コンデンサ素体１の第２の側面５に配置されている。第２の端子電極３２は、第３の引き出し部２５の第２の側面５に露出した部分をすべて覆うように、第１の方向に伸びて形成されている。第２の端子電極３２は、各第３の引き出し部２５に物理的且つ電気的に接続されている。これにより、すべての第１の内部電極１０ａは、第２の端子電極３２に電気的且つ物理的に接続されることとなる。

接続導体３４は、コンデンサ素体１の第１の側面４に配置されている。接続導体３４は、第１の引き出し部１３の第１の側面４に露出した部分をすべて覆うように、第１の方向に伸びて形成されている。接続導体３４は、各第１の引き出し部１３に物理的且つ電気的に接続されている。これにより、すべての第１の内部電極１０（１０ａ及び１０ｂ）は、接続導体３４に電気的且つ物理的に接続されることとなる。そして、第１の内部電極１０ｂは、接続導体３４及び第１の内部電極１０ａを通して、第１の端子電極３０に電気的に接続されることとなる。

第１及び第２の端子電極３０，３２並びに接続導体３４は、例えば導電性金属粉末及びガラスフリットを含む導電性ペーストをコンデンサ素体１の外表面に付与し、焼き付けることによって形成される。必要に応じて、焼き付けられた第１及び第２の端子電極３０，３２並びに接続導体３４の上にめっき層が形成されることもある。導電性ペーストの付与は、ディップ法又は印刷法等により行なうことができる。これらの第１及び第２の端子電極３０，３２並びに接続導体３４は、コンデンサ素体１の表面上においては互いに電気的に絶縁されて形成されている。

本実施形態では、すべての第１の内部電極１０が第１の端子電極３０に直接的に接続されているのではなく、上述したように、第１の内部電極１０ａのみが第１の端子電極３０に直接的に接続され、第１の内部電極１０ｂは接続導体３４及び第１の内部電極１０ａを通して第１の端子電極３０に間接的に接続されている。すなわち、積層コンデンサＣ１では、複数の第１の内部電極１０が、接続導体３４を介して互いに接続され、複数の第１の内部電極１０のうち１つ以上当該第１の内部電極１０の総数（本実施形態では、１２層）よりも１つ少ない数以下の第１の内部電極１０（本実施形態においては、５層の第１の内部電極１０ａ）が、第１の端子電極３０に接続されている。

すべての第１の内部電極１０が第１の端子電極３０に直接的に接続されている場合に、すべての第１の内部電極１０が第１の端子電極３０に対して並列接続されることとなる。これに対して、本実施形態では、第１の内部電極１０ｂは第１の端子電極３０に間接的に接続されていることから、第１の内部電極１０ｂの数だけ、第１の端子電極３０に対して並列接続される内部電極の数が少なくなる。また、本実施形態では、第１の内部電極１０ｂによる合成抵抗成分が、第１の端子電極３０に対して並列接続されることとなる。

更に、積層コンデンサＣ１では、第１の端子電極３０に着目すると、接続導体３４の抵抗成分は、第１の端子電極３０に対して直列接続されることとなる。

これらにより、積層コンデンサＣ１は、すべての第１の内部電極１０が第１の端子電極３０に接続されている構成を備えた積層コンデンサに比して、第１の内部電極１０による合成抵抗成分が大きくなる。

そして、積層コンデンサＣ１では、第１の端子電極３０に直接的に接続されている第１の内部電極１０ａの数を、１つ以上当該第１の内部電極１０の総数よりも１つ少ない数以下の範囲で変更することにより、第１の内部電極１０による合成抵抗成分が変化することとなる。

以上のように、本実施形態においては、第１の端子電極３０に直接的に接続される第１の内部電極１０ａの数を調整することにより、積層コンデンサＣ１の等価直列抵抗が所望の値に設定されるので、積層コンデンサＣ１の等価直列抵抗の制御を容易に且つ精度良く行うことができる。

本実施形態においては、大容量化に対応すべく第１の内部電極１０及び第２の内部電極２０の積層数を増やして静電容量を大きくする場合でも、積層コンデンサＣ１の等価直列抵抗が小さくなってしまうことを抑制することができる。

本実施形態においては、第１及び第２の端子電極３０，３２が、コンデンサ素体１の第２の側面５に配置されているので、積層コンデンサＣ１内に形成される電流の経路が比較的短くなり、積層コンデンサＣ１の等価直列インダクタンスを低減することが可能である。

本実施形態では、第１及び第２の端子電極３０，３２が配置された第２の側面５と、接続導体３４が配置された第１の側面４とが対向している。これにより、第１及び第２の端子電極３０，３２と接続導体３４とが短絡するのをより一層確実に防ぐことができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第１の端子電極３０と接続される第１の内部電極１０ａの数は、上述した実施形態に記載された数に限られず、例えば、６層以上（ただし、第１の内部電極１０の総数より１つ少ない数以下）であってもよく、また、４層以下（ただし、１層以上）であってもよい。第１の内部電極１０ａと第１の内部電極１０ｂとの絶縁体層９の積層方向での位置も、上述した実施形態に記載された位置に限られない。

絶縁体層９の積層数は、上述した実施形態に記載された数に限られない。第１の内部電極１０と第２の内部電極２０との間に挟まれる絶縁体層９の数は、少なくとも１層あればよく、例えば２層以上であってもよい。

接続導体３４は、隣り合う二つの側面（例えば、第１及び第３の側面４，６、又は第１及び第４の側面４，７）に亘って形成されていてもよい。接続導体３４の数は、上述した実施形態に記載された数に限られず、例えば２つ以上であってもよい。

接続導体３４が配置される外表面は、第１の側面４に限られることなく、第２〜第４の側面５，６，７のうちいずれの側面であってもよい。ただし、第１及び第２の端子電極３０，３２との短絡を抑制するため、接続導体３４は、第１及び第２の端子電極３０，３２が配置された第２の側面５とは異なる側面に配置されることが好ましい。接続導体３４が複数ある場合、各接続導体３４を同じ側面に配置してもよく、また、異なる側面に配置してもよい。

第１の端子電極３０は、第２の側面５から当該第２の側面５に隣り合う第３の側面６に亘るように形成されていてもよい。第２の端子電極３２は、第２の側面５から当該第２の側面５に隣り合う第４の側面７に亘るように形成されていてもよい。

本実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。 本実施形態に係る積層コンデンサを示す概略斜視図である。 図１のIII−III線に沿った断面構成を示す図である。 内部電極の構成を示す図である。 本実施形態に係る積層コンデンサを他の部品に実装した状態を示す図である。

符号の説明

Ｃ１…積層コンデンサ、１…コンデンサ素体、２…第１の端面、３…第２の端面、４…第１の側面、５…第２の側面、６…第３の側面、７…第４の側面、９…絶縁体層、１０，１０ａ，１０ｂ…第１の内部電極、１１…主電極部、１３…第１の引き出し部、１５…第２の引き出し部、２０…第２の内部電極、２１…主電極部、２５…第３の引き出し部、３０…第１の端子電極、３２…第２の端子電極、３４…接続導体。

Claims (5)

1. 積層された複数の絶縁体層と、前記複数の絶縁体層のうち少なくとも１つの絶縁体層を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極及び第２の内部電極と、を有するコンデンサ素体と、
   前記コンデンサ素体の外表面のうち、前記複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる一つの外表面に配置された第１及び第２の端子電極と、
   前記コンデンサ素体の外表面のうち、前記複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる外表面に配置された接続導体と、を備え、
   前記複数の第１の内部電極には、前記第１の端子電極と前記接続導体とに接続される内部電極と、前記接続導体にのみ接続される内部電極と、の２種類の内部電極が含まれており、
   前記複数の第２の内部電極は、前記第２の端子電極に接続されていることを特徴とする積層コンデンサ。
2. 積層された複数の絶縁体層と、前記複数の絶縁体層のうち少なくとも１つの絶縁体層を挟んで対向するように配置されるそれぞれ複数の第１の内部電極及び第２の内部電極と、を有するコンデンサ素体と、
   前記コンデンサ素体の外表面のうち、前記複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる一つの外表面に配置された第１及び第２の端子電極と、
   前記コンデンサ素体の外表面のうち、前記複数の絶縁体層の積層方向に平行な方向に伸びる外表面に配置された接続導体と、を備え、
   前記複数の第１の内部電極は、前記接続導体に接続され、
   前記複数の第２の内部電極は、前記第２の端子電極に接続されており、
   前記複数の第１の内部電極のうち１つ以上該第１の内部電極の総数よりも１つ少ない数以下の第１の内部電極が、前記第１の端子電極に接続されていることを特徴とする積層コンデンサ。
3. 前記第１及び第２の端子電極が配置された前記外表面と、前記接続導体が配置された前記外表面が異なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層コンデンサ。
4. 前記第１及び第２の端子電極が配置された前記外表面と、前記接続導体が配置された前記外表面とが、対向していることを特徴とする請求項３に記載の積層コンデンサ。
5. 前記第１及び第２の端子電極が配置された前記外表面が、他の部品に対する実装面を構成していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層コンデンサ。

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