JP2009059888A - Multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のコンデンサ部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、セラミック層の積層方向が異なる第1,第2のコンデンサ部を有する積層セラミックコンデンサに関する。 The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor provided with a plurality of capacitor portions, and more particularly to a multilayer ceramic capacitor having first and second capacitor portions in which the lamination directions of ceramic layers are different.
近年、携帯電話機やノート型パソコンなどのモバイル型電子機器の高性能化に伴って、搭載されるCPUなどの高性能化が進んでいる。そのため、消費電力を低くすることが困難となってきている。他方、モバイル電子機器はバッテリーでより長時間駆動され得ることが強く求められている。 In recent years, with the improvement in performance of mobile electronic devices such as mobile phones and notebook computers, the performance of CPUs and the like mounted thereon has been increasing. Therefore, it has become difficult to reduce power consumption. On the other hand, there is a strong demand for mobile electronic devices that can be driven by batteries for a longer time.
そのため、モバイル電子機器の電源の変換効率の向上が強く求められている。モバイル型電子機器の電源装置としては、変換効率において優れているDC−DCコンバーターが広く用いられてきている。DC−DCコンバーター回路では、入力部分や出力部分にコンデンサが用いられている。入力部分に用いられるコンデンサは、電荷を蓄積するために用いられている。従って、入力部分のコンデンサでは、等価直列抵抗(ESR)が低いこと、並びに静電容量が高いことが望ましい。また、DC−DCコンバーターでは、その動作原理によりリップル電圧が生じざるを得ない。このリップル電圧は、出力側のコンデンサのインピーダンスに依存している。そのため、上記リップル電圧を抑圧するには、出力側に配置されるコンデンサの等価直列インダクタンス(ESL)及び等価直列抵抗(ESR)が低いことが望ましい。 Therefore, there is a strong demand for improving the conversion efficiency of the power source of mobile electronic devices. As a power supply device for a mobile electronic device, a DC-DC converter excellent in conversion efficiency has been widely used. In the DC-DC converter circuit, capacitors are used in the input part and the output part. A capacitor used in the input portion is used for storing electric charge. Therefore, it is desirable that the capacitor at the input portion has a low equivalent series resistance (ESR) and a high capacitance. Further, in the DC-DC converter, a ripple voltage is inevitably generated due to its operation principle. This ripple voltage depends on the impedance of the capacitor on the output side. Therefore, in order to suppress the ripple voltage, it is desirable that the equivalent series inductance (ESL) and equivalent series resistance (ESR) of the capacitor disposed on the output side be low.
近年、モバイル型電子機器のさらなる小型化に伴って、電源装置も小型化が強く求められている。そのため、電源装置として多用されているDC−DCコンバーターや該コンバーターに用いられるコンデンサも小型化が強く求められている。そこで、大きな静電容量、及び低い等価直列抵抗、低い等価直列インダクタンスを実現でき、さらに小型化を進め得るため、コンデンサとしては、積層セラミックコンデンサが主として用いられている。 In recent years, with the further miniaturization of mobile electronic devices, there is a strong demand for miniaturization of power supply devices. Therefore, downsizing of DC-DC converters frequently used as power supply devices and capacitors used in the converters is also strongly demanded. Therefore, a multilayer ceramic capacitor is mainly used as a capacitor because a large capacitance, a low equivalent series resistance, a low equivalent series inductance can be realized, and the size can be further reduced.
DC−DCコンバーターでは、交流成分のリップル電圧が重畳した直流電圧が積層セラミックコンデンサに印加される。そのため、積層セラミックコンデンサにおいて、電歪効果による振動が生じることとなる。積層セラミックコンデンサが振動すると、積層セラミックコンデンサが実装された実装基板に振動が伝搬する。その結果、実装基板が振動し、実装基板の振動周波数が可聴周波数帯域に及ぶと、基板から可聴音が発生する。すなわち、「基板鳴き」という現象が生じることがあった。 In the DC-DC converter, a DC voltage on which a ripple voltage of an AC component is superimposed is applied to the multilayer ceramic capacitor. Therefore, vibration due to the electrostrictive effect occurs in the multilayer ceramic capacitor. When the multilayer ceramic capacitor vibrates, the vibration propagates to the mounting substrate on which the multilayer ceramic capacitor is mounted. As a result, when the mounting substrate vibrates and the vibration frequency of the mounting substrate reaches the audible frequency band, an audible sound is generated from the substrate. That is, the phenomenon of “board noise” sometimes occurs.
上記基板鳴きを抑制するための種々の試みが成されている。例えば、下記の特許文献1には、図14に示すコンデンサ1001が開示されている。コンデンサ1001は、セラミックスからなるコンデンサ本体1002と、コンデンサ本体1002の両端に設けられた外部端子電極1003,1004とを有する。外部端子電極1003,1004に、金属端子1005,1006が接合されている。金属端子1005,1006は、外部端子電極1003,1004に接合されている部分からコンデンサ本体1002の下方に延ばされており、下端において相手方の金属端子側に向かって折り曲げられている。
Various attempts have been made to suppress the substrate noise. For example,
折り曲げにより形成された端子部1005a,1006aは、コンデンサ本体1002の上面及び下面と平行とされている。従って、実装基板上に金属端子部1005a,1006a側からコンデンサ1001を実装することができる。その結果、コンデンサ本体1002が実装基板から浮かされた状態で、実装が行われる。よって、コンデンサ本体1002において振動が生じたとしても、該振動の実装基板への伝搬を防止することが可能とされている。
The terminal portions 1005a and 1006a formed by bending are parallel to the upper surface and the lower surface of the
また、下記の特許文献2には、実装基板の両面に第1,第2のコンデンサを実装した構造が開示されている。ここでは、第1のコンデンサと第2のコンデンサとが実装基板を挟んで重なり合う位置に配置されており、かつ第1,第2のコンデンサの仕様が同一とされている。そして、第1,第2のコンデンサで生じた振動同士が打ち消し合うことにより、基板鳴きが抑制される。
特許文献1に記載のように、コンデンサ本体1002が実装基板から浮かされた状態で実装される構造では、実装構造の低背化が損なわれる。そのため、金属端子1005,1006を用いた実装構造では、モバイル型電子機器の小型化を進めることができないという問題があった。加えて、金属端子1005,1006の端子部1005a,1006aにおいて実装しなければならないため、実装基板上における回路設計の自由度が低くならざるを得なかった。
As described in
他方、特許文献2に記載の構造では、実装基板の両面に2個のコンデンサを実装基板に挟んで配置しなければならず、実装構造が複雑とならざるを得なかった。また、実装基板の両面に同一仕様の第1,第2のコンデンサを実装しなければならないため、実装構造の低背化を進めることが困難であった。
On the other hand, in the structure described in
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、基板鳴きを抑制しつつ、積層セラミックコンデンサの実装構造の小型化、特に低背化を進めることができ、かつ実装基板上における回路設計の自由度も確保し得る積層セラミックコンデンサを提供することにある。 The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art and to suppress the squealing of the substrate, and to reduce the size of the mounting structure of the multilayer ceramic capacitor, in particular, to reduce the height, and to design the circuit on the mounting substrate. It is an object of the present invention to provide a monolithic ceramic capacitor that can ensure a high degree of freedom.
本発明に係る積層セラミックコンデンサは、実装基板の基板面に対向される実装面を有し、該実装面と平行な方向に延ばされた複数のセラミック層が積層されている第1の積層部と、前記実装面と垂直な方向に延びる複数のセラミック層が積層されている第2の積層部とを有するコンデンサ本体と、前記コンデンサ本体の第1の積層部において少なくとも1つのセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによって第1のコンデンサ部を構成している複数の内部電極と、前記第2の積層部において、少なくとも1つのセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによって第2のコンデンサ部を構成している複数の内部電極と、前記コンデンサ本体の外表面に形成されており、前記第1,第2のコンデンサ部を構成しているいずれかの内部電極に電気的に接続されている外部端子電極とを備えることを特徴とする。 A multilayer ceramic capacitor according to the present invention has a mounting surface facing a substrate surface of a mounting substrate, and a first multilayer portion in which a plurality of ceramic layers extending in a direction parallel to the mounting surface are stacked. A capacitor body having a plurality of ceramic layers extending in a direction perpendicular to the mounting surface, and at least one ceramic layer in the first layered portion of the capacitor body. A plurality of internal electrodes constituting the first capacitor portion and thereby arranged in the second stacked portion so as to overlap with each other via at least one ceramic layer; and A plurality of internal electrodes constituting the second capacitor portion and the outer surface of the capacitor body are thereby formed, and the first and second capacitor portions are formed. Further comprising an external terminal electrodes are electrically connected to one of the internal electrodes constituting characterized.
本発明に係る積層セラミックコンデンサでは、好ましくは、前記第1のコンデンサ部を構成している前記複数の内部電極が、異なる電位に接続される第1,第2の内部電極を有し、前記第2のコンデンサ部を構成している前記複数の内部電極が、前記第1の内部電極と同じ電位に接続される第3の内部電極と、前記第2の内部電極と同じ電位に接続される第4の内部電極とを有する。また、好ましくは、前記第1,第2のコンデンサ部が隣接する部分において、前記第1の内部電極と前記第3の内部電極、または前記第2の内部電極と前記第4の内部電極が電気的に接続されている。 In the multilayer ceramic capacitor according to the present invention, preferably, the plurality of internal electrodes constituting the first capacitor portion include first and second internal electrodes connected to different potentials, The plurality of internal electrodes constituting the second capacitor portion are connected to the same potential as the first internal electrode, and the third internal electrode is connected to the same potential as the second internal electrode. 4 internal electrodes. Preferably, in the portion where the first and second capacitor portions are adjacent to each other, the first internal electrode and the third internal electrode, or the second internal electrode and the fourth internal electrode are electrically connected. Connected.
好ましくは、前記実装面と直交する方向を前記積層セラミックコンデンサの高さ方向とした場合に、前記第1のコンデンサ部と前記第2のコンデンサ部とが高さ方向において隣り合うように配置されている。この場合には、第1のコンデンサ部と第2のコンデンサ部とが高さ方向において隣り合っているため、第1,第2のコンデンサ部を積層するようにして、本発明の積層セラミックコンデンサを容易に製造することができる。 Preferably, when the direction orthogonal to the mounting surface is the height direction of the multilayer ceramic capacitor, the first capacitor portion and the second capacitor portion are arranged adjacent to each other in the height direction. Yes. In this case, since the first capacitor portion and the second capacitor portion are adjacent to each other in the height direction, the first and second capacitor portions are laminated so that the multilayer ceramic capacitor of the present invention is It can be manufactured easily.
より好ましくは、前記第1のコンデンサ部として、一対の第1のコンデンサ部を有し、前記第2のコンデンサ部が前記高さ方向において一対の第1のコンデンサ部間に配置されている。この場合には、第1のコンデンサ部が第2のコンデンサ部の高さ方向両側に配置されているため、積層セラミックコンデンサをコンデンサ本体の上面側及び下面側のいずれの側からも実装することができる。すなわち、実装に際しての方向性を少なくすることができる。 More preferably, the first capacitor unit includes a pair of first capacitor units, and the second capacitor unit is disposed between the pair of first capacitor units in the height direction. In this case, since the first capacitor portion is disposed on both sides in the height direction of the second capacitor portion, the multilayer ceramic capacitor can be mounted from either the upper surface side or the lower surface side of the capacitor body. it can. That is, the directionality in mounting can be reduced.
もっとも、本発明においては、第2のコンデンサ部の高さ方向一方側にのみ第1のコンデンサ部が配置されていてもよい。その場合には、積層セラミックコンデンサの低背化を進めることができる。 But in this invention, the 1st capacitor | condenser part may be arrange | positioned only in the height direction one side of the 2nd capacitor | condenser part. In that case, it is possible to reduce the height of the multilayer ceramic capacitor.
好ましくは、前記第2のコンデンサ部として一対のコンデンサ部を有し、該一対の第2のコンデンサ部間に前記第1のコンデンサ部が配置される。この場合においても、実装に際しての方向性を少なくすることができる。 Preferably, the second capacitor unit includes a pair of capacitor units, and the first capacitor unit is disposed between the pair of second capacitor units. Even in this case, the directionality in mounting can be reduced.
また、より好ましくは、前記第1のコンデンサ部と前記第2のコンデンサ部とが隣接している部分に近い第1のコンデンサ部の前記内部電極の長さよりも、該第1のコンデンサ部においてコンデンサ本体の外表面に近い内部電極の長さが短くされている。従って、実装基板に近い側の第1のコンデンサ部の内部電極の長さを相対的に短くでき、第1のコンデンサ部による静電容量を十分な大きさとしつつ、実装基板に近い側における静電容量を低めることができる。それによって電歪効果による振動源を実装基板から遠ざけることができる。よって、積層セラミックコンデンサの振動の実装基板への影響をより一層小さくすることができる。 More preferably, the capacitor in the first capacitor portion is longer than the length of the internal electrode of the first capacitor portion close to the portion where the first capacitor portion and the second capacitor portion are adjacent to each other. The length of the internal electrode close to the outer surface of the main body is shortened. Therefore, the length of the internal electrode of the first capacitor portion on the side close to the mounting board can be relatively shortened, and the electrostatic capacity on the side close to the mounting board can be increased while making the capacitance by the first capacitor portion sufficiently large. The capacity can be lowered. Thereby, the vibration source due to the electrostrictive effect can be moved away from the mounting substrate. Therefore, the influence of the vibration of the multilayer ceramic capacitor on the mounting substrate can be further reduced.
好ましくは、前記第2のコンデンサ部において、内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みが、前記第1のコンデンサ部において内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みよりも厚くされている。より好ましくは、第2のコンデンサ部におけるセラミック層の厚みは、第1のコンデンサ部におけるセラミック層の1.5〜3倍の厚みとされる。通常、積層セラミック電子部品などのチップ型の電子部品では、長さ方向寸法が高さ方向寸法よりも長くされており、長さ方向両端に位置している端面の面積は、上面及び下面に比べて小さいのが普通である。従って、第2のコンデンサ部においてセラミック層同士が積層されている界面の面積は、第1のコンデンサ部におけるセラミック層同士が積層されている界面の面積よりも小さいのが普通である。面積の小さな薄いセラミック層を多数積層するには、積層精度及び製造工程における切断の精度を高めることが求められる。しかしながら、第2のコンデンサ部において、セラミック層の厚みを厚くすれば、切断に際してのズレを抑制することができる。従って、積層セラミックコンデンサの特性のばらつきを低減することができる。 Preferably, in the second capacitor portion, the thickness of the ceramic layer sandwiched between the internal electrodes is made larger than the thickness of the ceramic layer sandwiched between the internal electrodes in the first capacitor portion. More preferably, the thickness of the ceramic layer in the second capacitor portion is 1.5 to 3 times the thickness of the ceramic layer in the first capacitor portion. Usually, in chip-type electronic components such as multilayer ceramic electronic components, the lengthwise dimension is longer than the heightwise dimension, and the area of the end faces located at both ends in the lengthwise direction is larger than that of the upper and lower surfaces. Usually small. Therefore, the area of the interface where the ceramic layers are laminated in the second capacitor part is usually smaller than the area of the interface where the ceramic layers are laminated in the first capacitor part. In order to stack a large number of thin ceramic layers having a small area, it is required to increase the stacking accuracy and the cutting accuracy in the manufacturing process. However, if the thickness of the ceramic layer is increased in the second capacitor portion, it is possible to suppress misalignment during cutting. Therefore, variation in the characteristics of the multilayer ceramic capacitor can be reduced.
本発明では、好ましくは、前記複数の内部電極及びコンデンサ本体が、内部電極−セラミックス一体焼成技術により得られたセラミック焼結体からなる。すなわち、内部電極−セラミックス一体焼成技術により得られたセラミック焼結体を用いるものであるため、積層セラミックコンデンサの製造が容易であり、かつコストの増大も招き難い。 In the present invention, preferably, the plurality of internal electrodes and the capacitor body are made of a ceramic sintered body obtained by an internal electrode-ceramics integrated firing technique. That is, since the ceramic sintered body obtained by the internal electrode-ceramics integrated firing technique is used, it is easy to manufacture a multilayer ceramic capacitor and it is difficult to increase the cost.
本発明に係る積層セラミックコンデンサによれば、第1,第2のコンデンサ部が1つのコンデンサ本体に形成されており、第1のコンデンサ部においては、複数のセラミック層が実装面と平行な方向に延ばされており、第2のコンデンサ部では、複数のセラミック層が実装面と垂直な方向に延ばされているため、駆動に際し電歪効果が生じたとしても、第1のコンデンサ部における電歪効果により生じる伸縮方向と、第2のコンデンサ部における電歪効果によるセラミックスの伸縮方向とが異なるため、コンデンサ本体全体としての電歪効果による歪みを小さくすることができる。そのため、電歪効果によるコンデンサ本体の歪みに基づく実装基板への振動の伝搬を抑制でき、いわゆる基板鳴きを抑制することができる。また、上記電歪効果により生じる応力集中も低減される。従って、駆動に際してのコンデンサ本体におけるクラックの発生も生じ難い。 According to the multilayer ceramic capacitor of the present invention, the first and second capacitor portions are formed in one capacitor body, and in the first capacitor portion, the plurality of ceramic layers are in a direction parallel to the mounting surface. In the second capacitor portion, the plurality of ceramic layers are extended in a direction perpendicular to the mounting surface. Therefore, even if an electrostrictive effect is generated during driving, the electric current in the first capacitor portion is reduced. Since the expansion / contraction direction caused by the distortion effect is different from the expansion / contraction direction of the ceramic due to the electrostriction effect in the second capacitor portion, the distortion due to the electrostriction effect of the entire capacitor body can be reduced. Therefore, the propagation of vibration to the mounting substrate based on the distortion of the capacitor body due to the electrostrictive effect can be suppressed, and so-called board noise can be suppressed. In addition, stress concentration caused by the electrostrictive effect is reduced. Therefore, cracks are hardly generated in the capacitor body during driving.
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。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る積層セラミックコンデンサの外観を示す斜視図であり、図2は積層セラミックコンデンサの縦断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a multilayer ceramic capacitor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the multilayer ceramic capacitor.
積層セラミックコンデンサ1は、直方体状のコンデンサ本体2を有する。コンデンサ本体2は、周知の内部電極−セラミックス一体焼成技術により得られたセラミック焼結体からなる。上記コンデンサ本体2を構成するセラミック材料としては、BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3またはCaZrO3などの誘電体セラミックスを主成分する様々な誘電体セラミック材料を用いることができる。また、これらの主成分に、Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物またはNi化合物などの副成分を適宜添加した材料を用いてもよい。チタン酸バリウム系セラミックスなどの適宜の誘電体セラミックスを用いることができる。
The multilayer
コンデンサ本体2は、上面2aと実装面としての下面2bとを有する。実装面としての下面2b側から積層セラミックコンデンサ1は、後述の実装基板上に実装される。積層セラミックコンデンサ1では、上面2aと下面2bとを結ぶ方向を高さ方向としたときに、高さ方向において第2のコンデンサ部5の両側に第1のコンデンサ部3,4が配置されており、第1のコンデンサ部3,4が同じ構造とされている。従って、下面2b側と上面2b側とで構造が同一とされているため、上面2a側を実装面としてもよい。
The
第1のコンデンサ部3は、実装面と平行な方向に延びる複数のセラミック層が積層されている第1の積層部と、第1,第2の内部電極6,7とにより構成されている。第1,第2の内部電極6,7は、実装面と平行な方向に延ばされている。同様に、第1のコンデンサ部4もまた、実装面と平行な方向に延びる複数のセラミック層が積層された第1の積層部と、セラミック層を介して重なり合う第1,第2の内部電極8,9とにより構成されている。
The
第1のコンデンサ部3において、第1の内部電極6は、セラミック焼結体の第1の端面2cに引き出されている。他方、第2の内部電極7は、セラミック焼結体の端面2aと反対側の第2の端面2dに引き出されている。第1の内部電極6と第2の内部電極7とは、第1の積層部を構成している少なくとも一層のセラミック層を介して重なり合っている。従って、第1,第2の内部電極6,7間において静電容量が取り出される。
In the
他方、第1のコンデンサ部4においても、第1の内部電極8と第2の内部電極9とが同様に、少なくとも一層のセラミック層を介して重なり合っている。
On the other hand, also in the 1st capacitor |
第1の内部電極8は、第1の端面2cに引き出されており、第2の内部電極9は第2の端面2dに引き出されている。
The first
第2のコンデンサ部5は、実装面と垂直な方向に延びる複数のセラミック層が積層された第2の積層部と、少なくとも一層の該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11,12とにより構成されている。従って、内部電極11,12は、実装面と垂直な方向に延ばされている。
The
第2のコンデンサ部5においては、第3の内部電極11と第4の内部電極12とが、実装面と垂直な方向に延びる少なくとも一層のセラミック層を介して重なり合っている。そして、第3の内部電極11と第4の内部電極12とは、端面2c,2dを結ぶ方向おいて交互に配置されている。第3の内部電極11は、下端において第1のコンデンサ部4の第1の内部電極8に電気的に接続されている。他方、第4の内部電極12は、上端において、第1のコンデンサ部3の第2の内部電極7に電気的に接続されている。
In the
上記第1,第2の内部電極6〜9及び第3,第4の内部電極11,12は、Ni、Ag、Pd、Cuなどの適宜の金属もしくは合金からなる。具体的には、セラミック焼結体を得るにあたり、これらの金属または合金を含む導電ペーストをセラミックグリーンシート上に印刷し、セラミック焼結体を得る焼成工程において焼き付けることにより内部電極6〜9,11,12が形成される。
The first and second
セラミック焼結体の端面2c,2dを覆うように、第1,第2の外部端子電極13,14が形成されている。本実施形態では、外部端子電極13,14は、それぞれ、導電ペーストの塗布・焼付により形成された第1の電極層13a,14aと、第1の電極層13a,14aの外表面にメッキにより形成された第2の電極層13b,14bとを有する。
First and second external
第1の電極層13a,14aは、例えば、Ni、Ag、CuまたはAuなどの適宜の金属もしくは合金を含む導電ペーストの塗布・焼付により形成され得る。第2の電極層13b,14bは、はんだ性を高めるためのSnもしくはSn合金などの適宜の金属により形成され得る。もっとも、外部端子電極13,14は、単一の金属層により形成されてもよく、あるいは3以上の金属層を積層した構造であってもよい。
The
第1の電極層13a,14aは、内部電極が安価なNiからなる場合、内部電極との電気的接続性を高めるために、CuやNiなどの卑金属からなることが望ましい。
When the internal electrode is made of inexpensive Ni, the
なお、外部端子電極13,14においては、第1,第2の電極層間に、応力緩和用の樹脂層が介在されてもよい。
In the external
また、外部端子電極13,14の形成方法についても特に限定されるものではない。例えば、セラミック焼結体を得るための焼結工程の前に、導電ペーストを該表面に塗布し、セラミック焼結体を得るための焼成工程において、上記焼付電極からなる第1の電極層13a,14aを形成してもよい。あるいは、セラミック焼結体を得た後に、導電ペーストの塗布・焼付により、第1の電極層13a,14aを形成してもよい。
Further, the method for forming the external
本実施形態の積層セラミックコンデンサ1の特徴は、コンデンサ本体2内に、上記第1のコンデンサ部3,4と、第2のコンデンサ部5とが設けられていることにあり、それによって、実装基板に実装後の基板鳴きを抑制することができる。これを、図2に加えて図3を参照して説明する。図3は、上記積層セラミックコンデンサ1が実装基板15上に実装されている構造を示す正面断面図である。
A feature of the multilayer
実装基板15の上面には、電極ランド16,17が設けられている。電極ランド16,17に、半田18,19により、積層セラミックコンデンサ1の外部端子電極13,14が接合され、積層セラミックコンデンサ1が実装基板15上に実装されている。
Electrode lands 16 and 17 are provided on the upper surface of the mounting
上記積層セラミックコンデンサ1が、実装面である下面2b側から上記のように実装されて、実際に駆動された場合には、第1のコンデンサ部3,4及び第2のコンデンサ部5に直流電界が印加される。そのため、電歪効果により、異なる電位に接続された内部電極間に挟まれたセラミック層が歪むこととなる。例えば、第1のコンデンサ部3においては、第1の内部電極6と第2の内部電極7とが異なる電位に接続されるため、第1,第2の内部電極6,7間で挟まれたセラミック層が電歪効果により歪むこととなる。第1のコンデンサ部4においても、第1の内部電極8と第2の内部電極9で挟まれたセラミック層が電歪効果により歪むこととなる。
When the multilayer
他方、第2のコンデンサ部5においても、第3の内部電極11と第4の内部電極12とが異なる電位に接続されるため、第3,第4の内部電極11,12間に挟まれたセラミック層も電歪効果により歪むこととなる。
On the other hand, in the
従来の積層セラミックコンデンサでは、異なる電位に接続される内部電極間に挟まれたセラミック層が電歪効果により歪むことにより生じる振動によって、基板鳴きと称される現象が生じていた。 In a conventional multilayer ceramic capacitor, a phenomenon called substrate squealing has occurred due to vibration generated by distortion of a ceramic layer sandwiched between internal electrodes connected to different potentials due to an electrostrictive effect.
これに対して、積層セラミックコンデンサ1においても、電歪効果による歪みは生じるものの、第1のコンデンサ部3,4では、実装面と平行な方向に延びるセラミック層が図3に矢印Bで示すように伸縮する。そして、第2のコンデンサ部5においては、実装面と垂直な方向に延びるセラミック層が図3に矢印Cで示す方向に伸縮する。
On the other hand, in the multilayer
従って、第1のコンデンサ部3,4における電歪効果における伸縮歪みと、第2のコンデンサ部5における電歪効果により伸縮歪みの方向とが異なるため、コンデンサ本体2全体としての伸縮歪みひいては該歪みによる振動を小さくすることが可能とされている。よって、実装基板15に伝搬する振動が小さくなり、基板鳴きを抑制することができる。
Therefore, the expansion and contraction strain due to the electrostriction effect in the
また、従来の積層セラミックコンデンサでは、異なる電位に接続される複数の内部電極間に挟まれたセラミック層における電歪効果による伸縮歪みの方向が全て同一であったため、応力集中が生じやすかったのに対し、本実施形態の積層セラミックコンデンサでは、電歪効果による応力集中も抑制される。それによって、セラミック焼結体からなるコンデンサ本体2におけるクラックも生じ難い。
In addition, in the conventional multilayer ceramic capacitor, the direction of expansion and contraction due to the electrostrictive effect in the ceramic layers sandwiched between a plurality of internal electrodes connected to different potentials was all the same, so stress concentration was likely to occur. On the other hand, in the multilayer ceramic capacitor of this embodiment, stress concentration due to the electrostrictive effect is also suppressed. As a result, cracks in the
次に、上記積層セラミックコンデンサ1の製造方法の一例を図4及び図5を参照して説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the multilayer
図4は、第2のコンデンサ部5を得るための複数枚のセラミックグリーンシートを示す分解斜視図である。第2のコンデンサ部5を形成するにあたっては、第3の内部電極11を構成する導電ペーストが印刷された矩形のセラミックグリーンシート21と、第4の内部電極12を形成するための導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート22とを交互に積層し、さらに積層方向外側に、無地の矩形のセラミックグリーンシート23を適宜の枚数積層する。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a plurality of ceramic green sheets for obtaining the
図5に示すように、上記のようにして得られた第2のコンデンサ部を構成するための積層体24の上下に第1のコンデンサ部3,4を形成するためのセラミックグリーンシートを適宜の枚数積層する。ここでは、セラミック積層体24の下方においては、第1の内部電極8を形成するための導電ペーストが上面に形成された矩形のセラミックグリーンシート25と、第2の内部電極9を形成するための導電ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート26とが交互に積層されている。また、下方においては、無地のセラミックグリーンシート27が積層されている。
As shown in FIG. 5, the ceramic green sheets for forming the
同様に、セラミック積層体24の上方においては、第1の内部電極6を形成するための導電ペーストが下面に印刷されたセラミックグリーンシート28と、第2の内部電極7を形成するための導電ペーストが下面に印刷されたセラミックグリーンシート29とが交互に積層されている。また、上方においては、適宜の枚数の無地のセラミックグリーンシート27が積層される。
Similarly, above the
このようにして得られた積層体を焼成することにより、コンデンサ本体2を得ることができる。
The
なお、図4では、セラミックグリーンシート21,22の長さ方向両端に至らないように第3,第4の内部電極11,12を形成するための導電ペーストが印刷されていた。そのため、図5に示すセラミック積層体24では、上面に露出している内部電極11は、積層体24の側面24a及び図示されていない他方側面には露出していない。
In FIG. 4, the conductive paste for forming the third and fourth
これに対して、図6に示す変形例のように、セラミックグリーンシート21,22に印刷される第3,第4の内部電極形成用導電ペーストを、セラミックグリーンシート21,22の長さ方向両端に至るように印刷してもよい。その場合には、図7に示すように、セラミック積層体24Aにおいて、内部電極11,12が、セラミック積層体24Aの側面24a及び反対側の側面に露出することとなる。
On the other hand, as in the modification shown in FIG. 6, the third and fourth internal electrode forming conductive pastes printed on the ceramic
図5及び図6に示したように、内部電極形成用導電ペーストをセラミックグリーンシート21,22の両端に至るように形成し、かつ内部電極6,7,8,9もセラミックグリーンシートの全幅に至っている場合、セラミック積層体24Aを含む焼成前の積層体の両側面に、さらにセラミックスラリーを付与し、側面にサイドギャップ形成することが望ましい。
As shown in FIGS. 5 and 6, the internal electrode forming conductive paste is formed so as to reach both ends of the ceramic
なお、第1の実施形態の積層セラミックコンデンサ1では、第2のコンデンサ部5において、複数の第3の内部電極11の下端を電気的に接続し、かつ外部端子電極13に接続している電極として、第1のコンデンサ部4の第1の内部電極8が用いられていたが、第1の内部電極8とは別に、第2のコンデンサ部5の複数の第3の内部電極11を共通接続する接続導体を設けてもよい。同様に、複数の第4の内部電極12を共通接続し、外部端子電極14に電気的に接続する電極についても、第1のコンデンサ部の第2の内部電極7を用いる必要はなく、別途接続導体を設けてもよい。
In the multilayer
なお、第2のコンデンサ部の第3,第4の内部電極11,12を外部端子電極13,14に電気的に接続するための構成として、第3の内部電極同士を接続している導体または第4の内部電極同士を接続している導体とを、ビアホール導体などを介して電気的に接続した構成を用いてもよい。
As a configuration for electrically connecting the third and fourth
図8は、第1の実施形態の積層セラミックコンデンサ1の変形例を示す正面断面図である。本変形例の積層セラミックコンデンサ31では、第1のコンデンサ部3A,4Aにおける内部電極が第1の実施形態と異なることを除いては、同様に構成されている。従って、異なる部分のみを説明する事とする。
FIG. 8 is a front cross-sectional view showing a modification of the multilayer
第1のコンデンサ部3Aでは、コンデンサ本体2の高さ方向に沿って、コンデンサ本体2の上面2aから第2のコンデンサ部5Aに向かって、第2の内部電極7b、第1の内部電極6及び第2の内部電極7aがこの順序で積層されている。そして、外表面である上面2aに近い第2の内部電極7bの長さが、厚み方向中央側の第2の内部電極7aの長さよりも短くされている。ここで、内部電極の長さとは、内部電極がコンデンサ本体の端面2cまたは2dに引き出されている部分からコンデンサ本体2の反対側の端面に向かって延びる方向の寸法をいうものとする。
In the
第1のコンデンサ部3Aにおいて、コンデンサ本体2の上面2a側に位置している第2の内部電極7bと第1の内部電極6とが重なり合っている部分の面積が、第1の内部電極6と、コンデンサ本体2の高さ方向中央に位置している第2の内部電極7aとがセラミック層を介して重なり合っている領域の面積よりも小さくされている。そのため、電歪効果による歪みの影響が、第1のコンデンサ部3Aにおいて、上面2a側において相対的に小さくされている。
In the
同様に、第1のコンデンサ部4Aにおいても、外表面としての下面2bに近い側の第2の内部電極8bの長さが、コンデンサ本体2の中央側に位置している第2の内部電極8aの長さよりも短くされている。従って、下面2b側における電歪効果による歪みが、第2のコンデンサ部5A側における電歪効果による歪みよりも小さくされている。
Similarly, also in the
よって、上面2aまたは下面2b近傍における電歪効果による歪みを相対的に小さくすることができるので、上面2aまたは下面2bを実装面とした場合、基板鳴きをより一層抑制する事ができる。
Therefore, since the distortion due to the electrostrictive effect in the vicinity of the
図9は、第1の実施形態の積層セラミックコンデンサの第2の変形例を示す正面断面図である。第2の閉経例の積層セラミックコンデンサ32では、第2のコンデンサ部5Bの構造が、第1の実施形態の第2のコンデンサ部5と異なることを除いては同様に構成されている。
FIG. 9 is a front cross-sectional view showing a second modification of the multilayer ceramic capacitor of the first embodiment. The multilayer
第2のコンデンサ部5Bでは、第3の内部電極11と第4の内部電極12とが少なくとも一層のセラミック層を介して重なり合っているが、第3,第4の内部電極11,12間に挟まれたセラミック層の厚みが、相対的に厚くされている。すなわち、第1のコンデンサ部3,4における異なる電位に接続される内部電極6,7間または内部電極8,9に挟まれたセラミック層の厚みに比べて、第3,第4の内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みが厚くされており、好ましくは、第1のコンデンサ部3,4における内部電極6,7間または内部電極8,9間に挟まれたセラミック層の厚みの1.5〜3倍の厚みを有するように形成されている。
In the
それによって、長さ方向寸法が幅方向寸法よりも大きい通常のチップ型の積層セラミックコンデンサにおいて、内部電極同士がセラミック層を介して重なり合っている面積が小さくなりやすい第2のコンデンサ部5Bにおける製造工程における積層ずれや切断ずれの影響を緩和することができる。すなわち、内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みが薄い場合には、製造工程における積層ずれや切断ずれが生じやすい。しかしながら、第2のコンデンサ部5Bでは、セラミック層の厚みが厚くされているため、積層ずれや切断ずれが生じ難い。よって、積層セラミックコンデンサの特性のばらつきを小さくする事ができる。
Thereby, in a normal chip-type multilayer ceramic capacitor having a dimension in the length direction larger than the dimension in the width direction, the manufacturing process in the
図10は、本発明の第2の実施形態に係る積層セラミックコンデンサの正面断面図である。第2の実施形態の積層セラミックコンデンサ41では、コンデンサ本体2の高さ方向において、上方に第1のコンデンサ部43が、下方に第2のコンデンサ部5が構成されている。言い換えれば、第2のコンデンサ部5の高さ方向一方側にのみ第1のコンデンサ部43が配置されている。第1のコンデンサ部43では、第1の実施形態の第1のコンデンサ部3に比べて多くの内部電極6,7が積層されているが、基本的な構造は同様である。すなわち、第1の内部電極6と、複数の第2の内部電極7とが、実装面である下面2bと平行な方向に延びるセラミック層を介して重なり合っている。
FIG. 10 is a front sectional view of the multilayer ceramic capacitor according to the second embodiment of the present invention. In the multilayer
なお、第2のコンデンサ部5の下方には第1のコンデンサ部が形成されていないので、複数の第3の内部電極11の下端同士が接続電極44により共通接続されている。接続電極44は、第1の外部端子電極13に電気的に接続されている。
Since the first capacitor part is not formed below the
第2の実施形態のように、コンデンサ本体2内において高さ方向に、第2のコンデンサ部5の一方側にのみ第1のコンデンサ部43が配置されていてもよい。
As in the second embodiment, the
図11は、本発明の第3の実施形態に係る積層セラミックコンデンサの正面断面図である。第3の実施形態の積層セラミックコンデンサ51では、コンデンサ本体2の高さ方向中央に第1のコンデンサ部3が配置されており、第1のコンデンサ部3の高さ方向両側に第2のコンデンサ部55,55が配置されている。このように、第1のコンデンサ部3の高さ方向両側に第2のコンデンサ部55,55が配置されてもよい。
FIG. 11 is a front cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor according to the third embodiment of the present invention. In the multilayer
なお、上方の第2のコンデンサ部55では、複数の第3の内部電極11の下端は第1のコンデンサ部3の第1の内部電極6により共通接続され、外部端子電極13に電気的に接続されている。他方、複数の第4の内部電極12同士は、接続電極52により共通接続されており、接続電極52が第2の端面2dに引き出されて外部端子電極14に電気的に接続されている。同様に、下方の第2のコンデンサ部55では、複数の第3の内部電極11の下端同士が接続電極53により接続され、外部端子電極13に電気的に接続されている。第4の内部電極12同士は、第1のコンデンサ部3の第2の内部電極7により共通接続されている。
In the upper
上記第2,第3の実施形態の積層セラミックコンデンサ41,51においても、第1のコンデンサ部おける電歪効果による歪みの方向と、第2のコンデンサ部における電歪効果による歪みの方向とが異なるため、コンデンサ本体に全体として生じる歪みを小さくする事ができ、ひいては実装基板へ伝わる振動を小さくする事ができ、基板鳴きを抑制することができる。
Also in the multilayer
また、第3,第4の実施形態においても、コンデンサ本体2内における電歪効果による応力集中が緩和され、コンデンサ本体2におけるクラックも生じ難い。
Also in the third and fourth embodiments, stress concentration due to the electrostrictive effect in the
なお、図1に示した積層セラミックコンデンサ1では、コンデンサ本体2は、長さ方向が幅方向よりも大きな通常の寸法を有していたが、図12に略図的斜視図で示すように、外部端子電極が設けられている第1,第2の端面を結ぶ方向を長さ寸法としたときに、長さ寸法が、幅方向寸法よりも小さい積層セラミックコンデンサ61にも本発明を適用することができる。積層セラミックコンデンサ61では、外部端子電極13,14が設けられている第1,第2の端面を結ぶ方向である長さ方向の寸法が、一対の側面を結ぶ方向である幅方向寸法よりも小さくされている。
In the monolithic
次に、具体的な実験例を説明する事により、本発明の効果を明らかにする。 Next, the effects of the present invention will be clarified by describing specific experimental examples.
第1の実施形態の積層セラミックコンデンサ1を作製した。コンデンサ本体2を構成する誘電体セラミックスとしては、チタン酸バリウム系セラミックス材料を用い、コンデンサ本体2の寸法は、長さ3.2mm×幅1.6mm×高さ1.6mmとした。
The multilayer
下記の表1に示すように、試料番号1〜5の積層セラミックコンデンサを作製した。なお、下記の表1における素子厚とは、異なる内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みをいうものとし、試料番号1〜5のいずれにおいても、第1のコンデンサ部3及び第2のコンデンサ部5における内部電極間に挟まれたセラミック層の厚みは全て3.0μmと一定とした。
As shown in Table 1 below, multilayer ceramic capacitors of
また、電極厚とは、内部電極の厚みをいうものとし、第1〜第4の内部電極6〜12の厚みは全て1.2μmとした。また、外層厚とは、第1のコンデンサ部3において、最上方に位置する内部電極と、コンデンサ本体2の上面2aとの間のコンデンサ本体部分の厚みまたは第1のコンデンサ部4において最下層に位置する内部電極とコンデンサ本体2の下面2bとの間の寸法をいうものとする。この上下の外層の厚みは同一とし、表1に示すように全て75μmとした。また、下記の表1の層数は内部電極の積層数であり、下記の表1において、第1のコンデンサ部3,4及び第2のコンデンサ部5における内部電極積層数と、T方向厚すなわちコンデンサ本体2の厚み方向であるT方向に沿う各コンデンサ部の寸法を示す。なお、試料番号1及び2は、いずれも、1つの第1のコンデンサ部のみを有する比較例である。
Further, the electrode thickness refers to the thickness of the internal electrode, and the thicknesses of the first to fourth
上記のようにして用意した試料番号1〜5の積層セラミックコンデンサをガラスエポキシ基板上に半田を用いて実装し、しかる後、積層セラミックコンデンサにDC1V+AC1VP−Pの電圧を印加し、駆動した。そして、超指向性集音マイク(リオン株式会社製、品番:NA−42)を用いて集音し、図13に示す音圧測定回路により、基板鳴き音圧を求めた。結果を下記の表2に示す。 The multilayer ceramic capacitor of the sample No. 1-5 was to prepare as described above was implemented using a solder on a glass epoxy substrate, thereafter, a voltage of DC1V + AC1V P-P in the multilayer ceramic capacitor was driven. Then, sound was collected using a superdirective sound collecting microphone (Rion Co., Ltd., product number: NA-42), and the board sound pressure was obtained by the sound pressure measuring circuit shown in FIG. The results are shown in Table 2 below.
また、各試料番号の積層セラミックコンデンサ144個を用意し、150℃の温度で150Vの直流電圧を60分間印加した。そして、電圧印加後に超音波探傷装置を用いコンデンサ本体2内の構造欠陥としてのクラックの発生率を求めた。結果を下記の表2に示す。
Moreover, 144 monolithic ceramic capacitors of each sample number were prepared, and a DC voltage of 150 V was applied at a temperature of 150 ° C. for 60 minutes. Then, the occurrence rate of cracks as a structural defect in the
また、下記の表2に、試料番号1〜5の積層セラミックコンデンサの静電容量についても合わせて記載する。
In Table 2 below, the capacitances of the multilayer ceramic capacitors of
表2から明らかなように、試料番号1,2では、音圧が57dB及び54dBとかなり高く、基板鳴きが大きいことがわかる。これに対して、本発明の実施例である試料番号3〜5では、音圧を50dB以下に抑制し得ることがわかる。加えて、試料番号1,2では、電圧印加によるクラックの発生率が15%以上と高かったのに対し、試料番号3,4の積層セラミックコンデンサでは、クラックの発生も9%以下と高く、試料番号5ではクラック発生率は17%と試料番号1,2と同等であったが、基板鳴きについての評価である音圧は43dBと低かった。
As can be seen from Table 2, in
1…積層セラミックコンデンサ
2…コンデンサ本体
2a…上面
2b…下面(実装面)
2c,2d…第1,第2の端面
3…第1のコンデンサ部
3A…第1のコンデンサ部
4…第1のコンデンサ部
4A…第1のコンデンサ部
5…第2のコンデンサ部
5A,5B…第2のコンデンサ部
6,7…第1,第2の内部電極
7a,7b…第2の内部電極
8,9…第1,第2の内部電極
8a,8b…第1の内部電極
11,12…第3,第4の内部電極
15…実装基板
16,17…電極ランド
18,19…半田
21,22,23…セラミックグリーンシート
24…セラミック積層体
25,26,27,28…セラミックグリーンシート
29…セラミックグリーンシート
31,32…積層セラミックコンデンサ
41…積層セラミックコンデンサ
43…第1のコンデンサ部
44…接続電極
51…積層セラミックコンデンサ
52,53…接続電極
55…第2のコンデンサ部
61…積層セラミックコンデンサ
DESCRIPTION OF
2c, 2d ... 1st,
Claims (10)
前記コンデンサ本体の第1の積層部において少なくとも1つのセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによって第1のコンデンサ部を構成している複数の内部電極と、
前記第2の積層部において、少なくとも1つのセラミック層を介して重なり合うように配置されており、それによって第2のコンデンサ部を構成している複数の内部電極と、
前記コンデンサ本体の外表面に形成されており、前記第1,第2のコンデンサ部を構成しているいずれかの内部電極に電気的に接続されている外部端子電極とを備えることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。 A first laminated portion having a mounting surface opposed to the substrate surface of the mounting substrate and having a plurality of ceramic layers extended in a direction parallel to the mounting surface; and a direction perpendicular to the mounting surface A capacitor body having a second laminated portion in which a plurality of ceramic layers extending to
A plurality of internal electrodes disposed in the first laminated portion of the capacitor body so as to overlap with each other via at least one ceramic layer, thereby forming a first capacitor portion;
A plurality of internal electrodes arranged in the second laminated portion so as to overlap with each other via at least one ceramic layer, thereby constituting a second capacitor portion;
An external terminal electrode formed on the outer surface of the capacitor body and electrically connected to any of the internal electrodes constituting the first and second capacitor portions. , Multilayer ceramic capacitor.
前記第2のコンデンサ部を構成している前記複数の内部電極が、前記第1の内部電極と同じ電位に接続される第3の内部電極と、前記第2の内部電極と同じ電位に接続される第4の内部電極とを有する、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。 The plurality of internal electrodes constituting the first capacitor section have first and second internal electrodes connected to different potentials;
The plurality of internal electrodes constituting the second capacitor unit are connected to a third internal electrode connected to the same potential as the first internal electrode, and to the same potential as the second internal electrode. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, further comprising a fourth internal electrode.
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