JP2018006627A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
積層セラミックコンデンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018006627A JP2018006627A JP2016133660A JP2016133660A JP2018006627A JP 2018006627 A JP2018006627 A JP 2018006627A JP 2016133660 A JP2016133660 A JP 2016133660A JP 2016133660 A JP2016133660 A JP 2016133660A JP 2018006627 A JP2018006627 A JP 2018006627A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic capacitor
- multilayer ceramic
- internal electrodes
- electrodes
- pair
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 2-(n-methyl-4-nitroanilino)acetonitrile Chemical compound N#CCN(C)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 DJOYTAUERRJRAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021523 barium zirconate Inorganic materials 0.000 description 1
- DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N barium(2+);dioxido(oxo)zirconium Chemical compound [Ba+2].[O-][Zr]([O-])=O DQBAOWPVHRWLJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/012—Form of non-self-supporting electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
- H01G4/1227—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/228—Terminals
- H01G4/232—Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/005—Electrodes
- H01G4/008—Selection of materials
- H01G4/0085—Fried electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
- H01G4/06—Solid dielectrics
- H01G4/08—Inorganic dielectrics
- H01G4/12—Ceramic dielectrics
- H01G4/1209—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
- H01G4/1218—Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Abstract
【課題】高耐圧な積層セラミックコンデンサを提供すること。
【解決手段】複数の内部電極12と複数の誘電体層11とが交互に積層された積層体10と、前記積層体の対向する面に設けられ、前記複数の内部電極の各々の一端がいずれかに接続された一対の外部電極20、30と、備え、前記対向する面の配列方向において、前記複数の内部電極における前記一対の外部電極と接続していない端のうち最も外側に位置する第1端Y1と、前記複数の内部電極における前記外侮電極と接続していない端のうち最も内側に位置する第2端Y2と、の距離をL1(mm)、前記複数の誘電体層の各々の層厚をt1(μm)、前記複数の誘電体層の積層数をNとしたとき、t12×L1/Nは0.1以上である積層セラミックコンデンサ。
【選択図】図2
【解決手段】複数の内部電極12と複数の誘電体層11とが交互に積層された積層体10と、前記積層体の対向する面に設けられ、前記複数の内部電極の各々の一端がいずれかに接続された一対の外部電極20、30と、備え、前記対向する面の配列方向において、前記複数の内部電極における前記一対の外部電極と接続していない端のうち最も外側に位置する第1端Y1と、前記複数の内部電極における前記外侮電極と接続していない端のうち最も内側に位置する第2端Y2と、の距離をL1(mm)、前記複数の誘電体層の各々の層厚をt1(μm)、前記複数の誘電体層の積層数をNとしたとき、t12×L1/Nは0.1以上である積層セラミックコンデンサ。
【選択図】図2
Description
本発明は、積層セラミックコンデンサに関し、例えば複数の内部電極と複数の誘電体層とが交互に積層された積層セラミックコンデンサに関する。
積層セラミックコンデンサの耐電圧性能向上のため、内部電極の重なり部分の面積を大きくすることが知られている(特許文献1)。耐電圧を向上させるため、複数の内部電極の辺を積層方向で合致させないことが知られている(特許文献2)。
特許文献1、2は、積層セラミックコンデンサの耐電圧性能を向上させることを目的としているが、耐電圧は十分でない。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高耐圧な積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。
本発明は、複数の内部電極と複数の誘電体層とが交互に積層された積層体と、前記積層体の対向する面に設けられ、前記複数の内部電極の各々の一端がいずれかに接続された一対の外部電極と、を備え、前記対向する面の配列方向において、前記複数の内部電極における前記一対の外部電極と接続していない端のうち最も外側に位置する第1端と、前記複数の内部電極における前記外侮電極と接続していない端のうち最も内側に位置する第2端と、の距離をL1(mm)、前記複数の誘電体層の各々の層厚をt1(μm)、前記複数の誘電体層の積層数をNとしたとき、t12×L1/Nは0.1以上である積層セラミックコンデンサである。
上記構成において、前記誘電体層はチタン酸バリウムを含む構成とすることができる。
上記構成において、複数の内部電極は交互に前記一対の外部電極に接続されている構成とすることができる。
上記構成において、前記端の位置は、前記積層体の積層方向において周期的に配置されている構成とすることができる。
上記構成において、前記一対の外部電極の一方が接続された内部電極のうち前記端の位置が同じである隣接する一定数の内部電極と、前記一対の外部電極の他方が接続された内部電極のうち前記端の位置が同じである隣接する一定数の内部電極と、を1グループとして、グループごとに前記端の位置が異なる構成とすることができる。
本発明によれば、高耐圧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、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
(実施形態)
まず、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、実施形態における積層セラミックコンデンサの部分断面斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、図1のB−B断面図である。図1から図3に示すように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層体10と、積層体10のいずれかの対向する両端面に設けられた外部電極20および30とを備える。積層体10は、誘電体として機能するセラミック材料を含む複数の誘電体層11と、複数の内部電極12とが、交互に積層された構成を有する。誘電体層11および内部電極12の積層方向をZ方向、外部電極20および30が配列する方向をY方向、Y方向とZ方向に直交する方向をX方向とする。
まず、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、実施形態における積層セラミックコンデンサの部分断面斜視図である。図2は、図1のA−A断面図である。図3は、図1のB−B断面図である。図1から図3に示すように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層体10と、積層体10のいずれかの対向する両端面に設けられた外部電極20および30とを備える。積層体10は、誘電体として機能するセラミック材料を含む複数の誘電体層11と、複数の内部電極12とが、交互に積層された構成を有する。誘電体層11および内部電極12の積層方向をZ方向、外部電極20および30が配列する方向をY方向、Y方向とZ方向に直交する方向をX方向とする。
各内部電極12の端縁は、積層体10の外部電極20が設けられた端面と、外部電極30が設けられた端面とに、交互に露出している。これにより、各内部電極12は、外部電極20と外部電極30とに、交互に導通している。図2および図3において、内部電極12aが外部電極20と電気的に接続され、内部電極12bが外部電極30に電気的に接続されている。これにより、積層セラミックコンデンサ100は、複数のセラミックコンデンサが積層された構成を有する。また、積層体10において、誘電体層11と内部電極12との積層方向の両端面は、カバー層13によって覆われている。例えば、カバー層13の材料は、誘電体層11と同じである。図2のように、Y方向において内部電極12aおよび12bの端縁の位置が異なっている。
外部電極20、30および内部電極12は、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Sn(スズ)、Ag(銀)、Pd(パラジウム)、Au(金)またはPt(白金)等の金属を主成分とする。誘電体層11は、例えば一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とする。誘電体層11に含まれるペロブスカイト構造のセラミック材料としては、例えばBaTiO3(チタン酸バリウム)、SrTiO3(チタン酸ストロンチウム)、CaTiO3(チタン酸カルシウム)、MgTiO3(チタン酸マグネシウム)、CaZrO3(ジルコン酸カルシウム)、CaTixZr1−xO3(チタン酸ジルコン酸カルシウム)、BaZrO3(ジルコン酸バリウム)、PbTixZr1−xO3(チタン酸ジルコン酸鉛:PZT)を用いる。誘電体層11に含まれるセラミック材料はTiO2(酸化チタン)でもよい。誘電体層11は、例えば焼結体であり、マクロには結晶方位に対し等方的である。
ペロブスカイト構造を有するセラミック材料は化学量論的な組成から外れていてもよく、例えばMg(マグネシウム)、Mn(マンガン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、および希土類元素(Y(イットリウム)、Dy(ジスプロシウム)、Tm(ツリウム)、Ho(ホルミウム)、Tb(テルビウム)、Yb(イッテルビウム)、Er(エルビウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユウロピウム)、Gd(ガドリニウム))、Co(コバルト)、Li(リチウム)、B(ホウ素)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)並びにSi(シリコン)の少なくとも1つの酸化物、またはガラス等が添加されていてもよい。
図2および図3のように、積層体10のZ方向の厚さT、積層体10のY方向の長さL、および積層体10のX方向の幅Wとする。誘電体層11の各々の厚さt1とする。内部電極12aと12bとの重なり幅Liとする。Y方向において内部電極12の端のうち最も外側の端の位置Y1と、最も内側の端の位置Y2と、の距離をずらし量L1とする。最も外側の内部電極12の端から積層体10の端面までの距離をエンドマージンEMとする。誘電体層11の積層数Nとする。
発明者らは、積層セラミックコンデンサの耐電圧が低くなる原因として、以下のような電歪効果を考えた。内部電極12aと12bとの間に電圧が印加されたとき、電歪効果により積層体10内に応力が発生し、応力が集中する箇所にクラック等が発生する。このクラック等により、積層セラミックコンデンサが破壊されると考えた。
図4(a)および図4(b)は、1つのセラミックコンデンサを示す図である。図4(a)に示すように、厚さt1の誘電体層11の上下に内部電極12aおよび12bが設けられている。図4(b)に示すように、内部電極12aに内部電極12bに対し正の電圧が印加される。このとき誘電体層11には積層方向に電界が加わる。このため電歪効果により誘電体層11は矢印50のように積層方向に伸びるような変位が生じる。
図5は、比較形態における積層セラミックコンデンサの断面図である。図5に示すように、外部電極20に接続された内部電極12aを点線で示し、外部電極30に接続された内部電極12bを実線で示す。Y方向における内部電極12aの端の位置はほぼ一致し、内部電極12bの端の位置はほぼ一致している。誘電体層11のうち電歪効果により変位が生じる領域は、Z方向に内部電極12に挟まれた領域40である。領域40は、領域40以外の誘電体層11と区別するため、ハッチングの方向を誘電体層11と逆に傾斜させている。積層体10内において、変位量が急激に変化するところに応力が集中しやすい。よって、矢印42の内部電極12の端の箇所に応力が集中し易くなる。
電歪効果による積層された誘電体層11全体の変位量ΔDtは、1層の誘電体層11の変位量ΔDに誘電体層11の積層数Nを乗じたものとなる。つまり、ΔDt=ΔD×Nとなる。また、1層の誘電体層11における変位量ΔDは誘電体層11内の電界の大きさの2乗に比例する。電界の大きさは誘電体層11の厚さt1に反比例する。つまりΔD∝1/(t1)2である。よって、ΔDt∝N/(t1)2である。
図6は、実施形態における積層セラミックコンデンサの断面図である。図6に示すように、Y方向における内部電極12aの端の位置が異なり、内部電極12bの端の位置が異なる。この例では、内部電極12aの端のY方向の位置を0、+L、0、および−Lと順に3水準変化させている。内部電極12bの端のY方向の位置を0、+L、0、および−Lと順に3水準変化させている。1周期Pには誘電体層11が8層含まれる。このとき、ずらし量L1は2Lである。
1周期Pあたり、位置−2L、−L、0、Lおよび2Lにおいて含まれる誘電体層11の層数は、それぞれ、0層、1層、6層、8層および8層となる。よって、各位置における全体の変位量ΔDtは以下となる。
位置−2L:0
位置−L :(2/8)×N×ΔD
位置 0 :(6/8)×N×ΔD
位置 L :(8/8)×N×ΔD
位置 2L:(8/8)×N×ΔD
位置−2L:0
位置−L :(2/8)×N×ΔD
位置 0 :(6/8)×N×ΔD
位置 L :(8/8)×N×ΔD
位置 2L:(8/8)×N×ΔD
ストレスは、位置に対する変位量の傾きに対応する。よって、各位置間におけるストレスは以下となる。
位置−2.5L:0
位置−1.5L:(2/8)×N×ΔD/L
位置−0.5L:(4/8)×N×ΔD/L
位置0.5L :(2/8)×N×ΔD/L
位置1.5L :0
位置−2.5L:0
位置−1.5L:(2/8)×N×ΔD/L
位置−0.5L:(4/8)×N×ΔD/L
位置0.5L :(2/8)×N×ΔD/L
位置1.5L :0
この例では、ストレスが最大となる位置は−0.5Lであり、ストレスの最大値は、NおよびΔDに比例しL(すなわちL1)に反比例する。ΔDは(t1)2に反比例するから、ストレスの最大値はNに比例しL(すなわちL1)および(t1)2に反比例する。つまり、ストレスの最大値∝N/[(t1)2×L1)]である。積層セラミックコンデンサの耐電圧BDVはストレスの最大値に反比例すると、耐電圧BDVは以下となる。
BDV∝[(t1)2×L1)]/N (式1)
BDV∝[(t1)2×L1)]/N (式1)
実際は、BDVは[(t1)2×L1)]/Nに厳密には比例しなくとも、[(t1)2×L1)]/Nが大きくなるとBDVが大きくなるという相関が成り立つ。積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化のためには、t1は小さくNは大きくすることになる。よって、耐電圧BDVは低くなる方向となる。そこで、本実施形態ではずらし量L1を大きくする。これにより、耐電圧BDVを向上できる。
上記考察に基づけば、電歪効果を有する誘電体層11であれば、式1または同様の相関が成り立つ。また、内部電極12の端をY方向にずらすパターンによらず、式1は一般的に成り立つ。
図7は、実施形態の一例を示す積層セラミックコンデンサの断面図である。図7に示すように、隣接する2層の内部電極12aおよび2層の内部電極12bを1グループとして、内部電極12aおよび12bの端のY方向の位置を0、L、0、および−Lと順に変化させている。この例では1周期には誘電体層11が16層含まれる。このように変化させるグループに含まれる誘電体層11の層数は任意である。
また、位置0のグループ内の内部電極12aを1層および内部電極12bを1層とし、位置Lおよび−Lのグループ内の内部電極12aを2層および内部電極12bを2層とすることもできる。このように、1つのグループ内の内部電極12の層数を変化させることもできる。
さらに、内部電極12aおよび12bの端のY方向の位置を0、L、2L、L、0、−L、−2L、および−Lのように3水準以外の水準で変化させることもできる。
本実施形態によれば、一対の外部電極20および30は、積層体10の対向する面に設けられ、複数の内部電極12の各々の一端が外部電極20および30いずれかに接続されている。このような、積層セラミックコンデンサにおいて、t12×L1/Nを一定以上とする。ここで、L1(mm)は、Y方向(外部電極20および30が設けられた配列方向)において、複数の内部電極12における外部電極20または30と接続していない端のうち最も外側に位置する第1端Y1と、複数の内部電極12における端のうち最も内側に位置する第2端Y2と、の距離である。t1(μm)は、複数の誘電体層11の各々の層厚である。Nは、複数の誘電体層11の積層数である。
これにより、電歪効果に起因したストレスを分散し、耐電圧を向上できる。t12×L1/Nは、0.1以上が好ましく、10以上が好ましく、50以上がより好ましい。t12×L1/Nが大きいと、積層体10のY方向の幅が大きくなる。よって、t12×L1/Nは100以下が好ましく、80以下がより好ましい。
誘電体層11の電歪効果が大きいと、ストレスが大きくなり耐電圧が低くなる。よって、ずらし量L1を大きくすることが好ましい。電歪効果の大きい材料として、チタン酸バリウムを主成分とする焼結体が挙げられる。
複数の内部電極12のY方向における外部電極20および30と接続されていない端の位置は周期的に配置されていることが好ましい。これにより、応力をより均一に分散できる。よって、ストレスをより分散することができ、耐電圧をより向上できる。
Y方向における端の位置が同じ隣接する一定数の内部電極12aと内部電極12bのうち端の位置が同じ隣接する一定数の内部電極12bを1グループとして、グループごとに端の位置が異なることが好ましい。これにより、応力をより均一に分散できる。よって、ストレスをより分散することができ、耐電圧をより向上できる。
動作電圧が高くかつ大型の積層セラミックコンデンサは、電歪効果によるストレスが大きい。よって、動作電圧が100V以上、または200V以上の積層セラミックコンデンサにおいて、ずらし量L1を大きくすることが好ましい。また、積層体10の長さLおよび幅Wが各々10mm以上の積層セラミックコンデンサにおいて、ずらし量L1を大きくすることが好ましい。
実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製した。内部電極12および外部電極20および30はニッケルを主成分とした。誘電体層11は、チタン酸バリウムを主成分とした。実施例1から実施例9と比較例1および比較例2を作製した。作製したサンプルの耐電圧BDVを測定した。BDVの測定は、外部電極20と30の間に直流電圧を印加し、昇圧速度を50秒/1kVとする。サンプルが破壊された電圧を耐電圧BDVとした。
図8は、実施例および比較例における各サンプルの各寸法を示す図である。図8に示すように、積層体10の長さLを14mmから34mmとした。積層体10の幅Wを19mmから59mmとした。積層体10の厚さTを3.3mmから4.6mmとした。内部電極12aと12bとの重なり幅Liを11mmから28mmとした。ずらし量L1を実施例では1.3mmから2.2mmとし、比較例では0.01mm以下とした。エンドマージンEMを0.85mmから3.0mmとした。誘電体層11の厚さt1を13.3μmから61.3μmとした。積層数Nを64から213とした。
図9は、実施例および比較例におけるt12×L1/Nに対する耐電圧BDVを示す図である。黒丸は実施例の測定結果、白三角は比較例の測定結果を示す。実線は傾向を示す補助線である。図9に示すように、耐電圧BDVは、[(t1)2×L1]/Nと比例していないものの、非常によい相関が得られている。この結果から、耐電圧BDVは主に[(t1)2×L1]/Nに依存し、他の寸法等にはほとんど依存しない。
比較例では、耐電圧BDVは約500Vである。補助線を参照すると、[(t1)2×L1]/Nが0.1程度以上で耐電圧BDVが比較例より大きくなる。[(t1)2×L1]/Nが1程度以上で耐電圧BDVは600V程度以上となり、比較例と有意な差となる。[(t1)2×L1]/Nが5程度以上で耐電圧BDVは1000V程度以上となり、比較例のBDVの2倍以上となる。[(t1)2×L1]/Nが15程度以上で耐電圧BDVは1500V程度以上となり、比較例のBDVの3倍以上となる。[(t1)2×L1]/Nが30程度以上で耐電圧BDVは2000V程度以上となり、比較例のBDVの4倍以上となる。[(t1)2×W1]/Nが50程度以上で耐電圧BDVは2500V程度以上となり、比較例のBDVの5倍以上となる。
以上のように、[(t1)2×L1]/Nを大きくすることで、積層セラミックコンデンサを高耐圧とすることができる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
10 積層体
11 誘電体層
12、12a、12b 内部電極
13 カバー層
20、30 外部電極
11 誘電体層
12、12a、12b 内部電極
13 カバー層
20、30 外部電極
Claims (5)
- 複数の内部電極と複数の誘電体層とが交互に積層された積層体と、
前記積層体の対向する面に設けられ、前記複数の内部電極の各々の一端がいずれかに接続された一対の外部電極と、
を備え、
前記対向する面の配列方向において、前記複数の内部電極における前記一対の外部電極と接続していない端のうち最も外側に位置する第1端と、前記複数の内部電極における前記外部電極と接続していない端のうち最も内側に位置する第2端と、の距離をL1(mm)、前記複数の誘電体層の各々の層厚をt1(μm)、前記複数の誘電体層の積層数をNとしたとき、
t12×L1/Nは0.1以上である積層セラミックコンデンサ。 - 前記誘電体層はチタン酸バリウムを含む請求項1記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記複数の内部電極は交互に前記一対の外部電極に接続されている請求項1または2記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記端の位置は、前記積層体の積層方向において周期的に配置されている請求項1から3のいずれか一項記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記一対の外部電極の一方が接続された内部電極のうち前記端の位置が同じである隣接する一定数の内部電極と、前記一対の外部電極の他方が接続された内部電極のうち前記端の位置が同じである隣接する一定数の内部電極と、を1グループとして、グループごとに前記端の位置が異なる請求項4記載の積層セラミックコンデンサ。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016133660A JP2018006627A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 積層セラミックコンデンサ |
US15/635,118 US10347428B2 (en) | 2016-07-05 | 2017-06-27 | Multilayer ceramic capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016133660A JP2018006627A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 積層セラミックコンデンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018006627A true JP2018006627A (ja) | 2018-01-11 |
Family
ID=60911028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016133660A Pending JP2018006627A (ja) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | 積層セラミックコンデンサ |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10347428B2 (ja) |
JP (1) | JP2018006627A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019129232A (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | 太陽誘電株式会社 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020202220A (ja) * | 2019-06-07 | 2020-12-17 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミック電子部品 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000124057A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Tdk Corp | 積層型セラミックコンデンサ |
JP2004022859A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
WO2007080852A1 (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 積層コンデンサ |
Family Cites Families (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0342669Y2 (ja) | 1985-03-28 | 1991-09-06 | ||
JPH04171708A (ja) | 1990-11-02 | 1992-06-18 | Tdk Corp | 磁器コンデンサ |
DE4220681C2 (de) | 1991-06-27 | 1995-09-14 | Murata Manufacturing Co | Nichtreduzierende, dielektrische, keramische Zusammensetzung |
MY120414A (en) | 1995-10-03 | 2005-10-31 | Tdk Corp | Multilayer ceramic capacitor |
JPH09260202A (ja) | 1996-03-26 | 1997-10-03 | Taiyo Yuden Co Ltd | 積層コンデンサ |
JPH09298127A (ja) | 1996-05-09 | 1997-11-18 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ |
JPH10335168A (ja) | 1997-05-27 | 1998-12-18 | Kyocera Corp | 積層セラミックコンデンサ |
JP2000040634A (ja) | 1998-07-24 | 2000-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 積層セラミックコンデンサの製造方法 |
DE69942085D1 (de) | 1998-12-28 | 2010-04-15 | Murata Manufacturing Co | Monolithischer keramischer Kondensator |
JP3597425B2 (ja) | 1999-02-16 | 2004-12-08 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミック電子部品 |
JP3417911B2 (ja) | 2000-08-21 | 2003-06-16 | ティーディーケイ株式会社 | 誘電体磁器組成物の製造方法と誘電体層含有電子部品の製造方法 |
JP2002184648A (ja) | 2000-12-15 | 2002-06-28 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 |
US7307829B1 (en) | 2002-05-17 | 2007-12-11 | Daniel Devoe | Integrated broadband ceramic capacitor array |
JP2006013245A (ja) | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
JP4418969B2 (ja) * | 2005-06-03 | 2010-02-24 | 株式会社村田製作所 | 積層セラミックコンデンサ |
WO2009066507A1 (ja) * | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 積層セラミック電子部品 |
JP5162272B2 (ja) | 2008-02-19 | 2013-03-13 | 太陽誘電株式会社 | 積層コンデンサ |
KR101856083B1 (ko) | 2011-05-31 | 2018-05-09 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 |
KR101539808B1 (ko) | 2011-06-23 | 2015-07-28 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 |
JP2013115425A (ja) | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Samsung Electro-Mechanics Co Ltd | 積層セラミック電子部品及びその製造方法 |
KR20140080291A (ko) | 2012-12-20 | 2014-06-30 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법 |
KR101452074B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-10-16 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 및 그 실장 기판 |
KR102122935B1 (ko) * | 2013-03-29 | 2020-06-26 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법 |
KR101474138B1 (ko) | 2013-06-05 | 2014-12-17 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 |
KR101532141B1 (ko) | 2013-09-17 | 2015-06-26 | 삼성전기주식회사 | 적층 세라믹 전자부품 및 적층 세라믹 전자부품 실장 기판 |
JP2016001695A (ja) * | 2014-06-12 | 2016-01-07 | 株式会社村田製作所 | 積層コンデンサ、これを含む積層コンデンサ連および積層コンデンサ実装体 |
JP6522549B2 (ja) * | 2016-06-07 | 2019-05-29 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミックコンデンサ |
JP7133908B2 (ja) * | 2017-06-22 | 2022-09-09 | 太陽誘電株式会社 | 積層セラミックコンデンサ |
-
2016
- 2016-07-05 JP JP2016133660A patent/JP2018006627A/ja active Pending
-
2017
- 2017-06-27 US US15/635,118 patent/US10347428B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000124057A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Tdk Corp | 積層型セラミックコンデンサ |
JP2004022859A (ja) * | 2002-06-18 | 2004-01-22 | Murata Mfg Co Ltd | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
WO2007080852A1 (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 積層コンデンサ |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
MOHAMMADREZA KEIMASI,MICHAEL H. AZARIAN,MICHAEL G. PECHT: "「Flex Cracking of Multilayer Ceramic Capacitors Assembled With Pb-Free and Tin-Lead Solders」", IEEE TRANSACTIONS ON DEVICE AND MATERIALS RELIABILITY, vol. 8, no. 1, JPN6019051789, 5 March 2008 (2008-03-05), pages 182 - 192, ISSN: 0004186629 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019129232A (ja) * | 2018-01-24 | 2019-08-01 | 太陽誘電株式会社 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
JP7122118B2 (ja) | 2018-01-24 | 2022-08-19 | 太陽誘電株式会社 | セラミックコンデンサおよびその製造方法 |
JP2022145817A (ja) * | 2018-01-24 | 2022-10-04 | 太陽誘電株式会社 | セラミックコンデンサ |
JP7357732B2 (ja) | 2018-01-24 | 2023-10-06 | 太陽誘電株式会社 | セラミックコンデンサ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180012703A1 (en) | 2018-01-11 |
US10347428B2 (en) | 2019-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102468200B1 (ko) | 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법 | |
KR102518253B1 (ko) | 적층 세라믹 콘덴서 | |
JP7348890B2 (ja) | セラミック電子部品およびその製造方法 | |
JP2018137298A (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
KR102496922B1 (ko) | 적층 세라믹 콘덴서 및 그 제조 방법 | |
JP2019216168A (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
JP2017216360A (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
KR20190121176A (ko) | 적층 세라믹 전자부품 | |
JP2009242213A (ja) | 誘電体磁器組成物および電子部品 | |
KR20180015079A (ko) | 적층 세라믹 콘덴서 | |
JP6522549B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
KR20190116118A (ko) | 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품 | |
KR20210111208A (ko) | 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품 | |
KR20220136140A (ko) | 세라믹 전자 부품 및 그 제조 방법 | |
JP2020031161A (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
JP2018006627A (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
JP2017014094A (ja) | 誘電体磁器組成物及びこれを含む積層セラミックキャパシタ | |
JP5370615B2 (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
JP7476477B2 (ja) | セラミック原料粉末、積層セラミックコンデンサ、および積層セラミックコンデンサの製造方法 | |
KR20170078123A (ko) | 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층 전자부품 | |
KR20220128973A (ko) | 유전체 조성물 및 이를 포함하는 적층형 전자 부품 | |
WO2009093375A1 (ja) | 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 | |
JP2023047645A (ja) | 積層セラミックコンデンサ | |
JP2022101430A (ja) | 積層型電子部品及び誘電体組成物 | |
KR20190121134A (ko) | 적층 세라믹 커패시터 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190618 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200107 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200226 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200721 |