JP2701515B2 - Multilayer ceramic capacitors - Google Patents

Multilayer ceramic capacitors

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JP2701515B2
JP2701515B2 JP10243790A JP10243790A JP2701515B2 JP 2701515 B2 JP2701515 B2 JP 2701515B2 JP 10243790 A JP10243790 A JP 10243790A JP 10243790 A JP10243790 A JP 10243790A JP 2701515 B2 JP2701515 B2 JP 2701515B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、積層セラミックコンデンサに関し、特に、
その構造に関する。
The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor, and more particularly, to a multilayer ceramic capacitor.
Regarding its structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

現在、コンピュータを始めとする各種電子装置の小形
高性能化が急速に進んでおり、それに伴って、これに使
用される電子部品の小形化が強く要請されている。
At present, miniaturization and high performance of various electronic devices such as computers are rapidly progressing, and accordingly, there is a strong demand for miniaturization of electronic components used therein.

この様な動向の中で、上記の電子装置の電源としてよ
く用いられるスイッチング電源(以下電源と記す)も例
外でなく、スイッチング周波数の高周波化によって小形
化が図られている。
In such a trend, a switching power supply (hereinafter, referred to as a power supply) which is often used as a power supply of the electronic device described above is no exception, and downsizing has been achieved by increasing a switching frequency.

このため、この電源に使用される出力平滑用の大容量
コンデンサに対しても小形化が求められている。
For this reason, it is required to reduce the size of a large-capacity output smoothing capacitor used in the power supply.

この出力平滑用のコンデンサとしては、4.7〜10μF
程度の大きな静電容量が必要とされる。
4.7 to 10μF
A large capacitance is required.

上記の様な出力平滑用のコンデンサとしては、通常、
積層セラミックコンデンサが使われるが、従来、この種
の積層セラミックコンデンサにおいては、第2図に示す
様に、端子電極1間の寸法をL、コンデンサ素子2の幅
方向の寸法をW、厚さをTとした時に、10μFという大
きな静電容量を得るためにL=10mm、W=6mm、T=2mm
程度の形状が用いられていた。
As a capacitor for output smoothing as described above,
Conventionally, a multilayer ceramic capacitor is used. In this type of multilayer ceramic capacitor, as shown in FIG. 2, the dimension between the terminal electrodes 1 is L, the dimension in the width direction of the capacitor element 2 is W, and the thickness is When T is set, L = 10 mm, W = 6 mm, T = 2 mm in order to obtain a large capacitance of 10 μF.
A degree of shape was used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

現在、電源のスイッチング周波数は、電源を小形化す
るため、従来の100〜200kHzから500kHzに移行しつつあ
る。
At present, the switching frequency of the power supply is shifting from the conventional 100 to 200 kHz to 500 kHz in order to miniaturize the power supply.

この高周波化された電源に対して、出力平滑用のコン
デンサとして、上述した従来の形状の積層セラミックコ
ンデンサを使用した場合、後述するような理由により、
スイッチング周波数である500kHz付近で等価直列抵抗が
著しく高くなるという現象が生じる。
When a multilayer ceramic capacitor having the above-described conventional shape is used as an output smoothing capacitor for the high-frequency power supply, for the reason described below,
A phenomenon occurs in which the equivalent series resistance becomes remarkably high near the switching frequency of 500 kHz.

このような、スイッチング周波数近傍での出力平滑用
コンデンサの等価直列抵抗の上昇があると、電源として
はリップル電流の増大及び発熱などの弊害が生じるた
め、このコンデンサは出力平滑用としては実用上使用で
きない。
If such an increase in the equivalent series resistance of the output smoothing capacitor near the switching frequency causes adverse effects such as an increase in ripple current and heat generation as a power supply, this capacitor is practically used for output smoothing. Can not.

前述の現象は、積層セラミックコンデンサのように、
誘電体材料に強誘電体を用いた時に特有の現象である。
The phenomenon described above, like multilayer ceramic capacitors,
This is a peculiar phenomenon when a ferroelectric is used as the dielectric material.

一般に、コンデンサ用強誘電体材料のキュリー点は、
室温での誘電率を高くとるために、通常、室温付近にく
るように設計される。このため、室温付近では、誘電体
に、電界の二乗に比例した歪が発生するいわゆる電歪効
果が現られる。
Generally, the Curie point of ferroelectric materials for capacitors is
In order to increase the dielectric constant at room temperature, it is usually designed to be near room temperature. For this reason, near room temperature, a so-called electrostrictive effect in which a distortion occurs in the dielectric in proportion to the square of the electric field appears.

ここで、電界として、このコンデンサ素子に交流電圧
が印加される場合を考える。
Here, a case where an AC voltage is applied to this capacitor element as an electric field is considered.

この時、直流バイアスをかけなければ、1V以下の微少
な交流電圧を印加しても、実質上振動は起らない。
At this time, if no DC bias is applied, substantially no vibration occurs even if a small AC voltage of 1 V or less is applied.

しかし、直流バイアスを印加すると、コンデンサ素子
には直流と交流の電界が重畳して印加され、この電界の
二乗に比例した歪が発生するため、強い振動が現れる。
However, when a DC bias is applied, a DC and an AC electric field are applied to the capacitor element in a superimposed manner, and a distortion proportional to the square of the electric field is generated, so that strong vibration appears.

この時、コンデンサ素子の機械的な固有振動数と、印
加する交流電圧の周波数が一致する場合に共振が起り、
等価直列抵抗が急激に増加する。
At this time, resonance occurs when the mechanical natural frequency of the capacitor element matches the frequency of the applied AC voltage,
The equivalent series resistance increases rapidly.

上記の共振が起る周波数は、一般に知られている圧電
縦効果及び横効果の共振周波数の関係式で表され、それ
ぞれ下記の(1)及び(2)の式で求められる。
The frequency at which the above-described resonance occurs is expressed by a relational expression between the resonance frequencies of the generally known piezoelectric longitudinal effect and the transverse effect, and is obtained by the following equations (1) and (2), respectively.

ただし、f;共振周波数 ρ;密度 l;長さ ▲SE 11▼,▲SD 33▼;コンプライアンス である。 However, f; resonance frequency [rho; Density l; length ▲ S E 11 ▼, ▲ S D 33 ▼; it is compliance.

ここで、従来用いられている成分・組成の鉛系複合ペ
ロブスカイト化合物の誘電体では、 程度である。
Here, in the dielectric of the lead-based composite perovskite compound of the component and composition conventionally used, It is about.

上記の数値を用いて、例えば、L×W×T=10mm×6m
m×2mmの形状の積層セラミックコンデンサについて、そ
の共振周波数を求めてみると、圧電横効果のL成分の共
振周波数がおよそ160kHzに、又、W成分の共振周波数が
およそ260kHzになる。
Using the above numerical values, for example, L × W × T = 10 mm × 6 m
When the resonance frequency of a multilayer ceramic capacitor having a shape of m × 2 mm is determined, the resonance frequency of the L component of the piezoelectric transverse effect is approximately 160 kHz, and the resonance frequency of the W component is approximately 260 kHz.

このため、上記のL成分の3倍振動、W成分の2倍振
動が500kHz付近に現れることになり、実用上問題とな
る。
For this reason, the three-fold vibration of the L component and the two-fold vibration of the W component appear around 500 kHz, which is a practical problem.

又、現在、基板への自動実装が可能な積層セラミック
コンデンサの中で最も大きく、且つ広く用いられている
形状(L×W×T=4.5mm×3.2mm×2.0mm)のものにつ
いて、上と同様に共振周波数を求めると、L成分の共振
周波数が350kHzに、W成分の共振周波数が490kHzにな
る。この場合はW成分の共振周波数が500kHz付近にくる
ので、やはり実用上大きな問題となる。
At present, among the largest and widely used multilayer ceramic capacitors (L × W × T = 4.5 mm × 3.2 mm × 2.0 mm) among the multilayer ceramic capacitors that can be automatically mounted on a substrate, Similarly, when the resonance frequency is obtained, the resonance frequency of the L component becomes 350 kHz and the resonance frequency of the W component becomes 490 kHz. In this case, the resonance frequency of the W component comes close to 500 kHz, which is a serious problem in practical use.

本発明の目的は、できるかぎり小形で、且つ、電源の
スイッチング周波数である500kHz付近に共振の現れない
形状の積層セラミックコンデンサを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a multilayer ceramic capacitor which is as small as possible and does not exhibit resonance at around 500 kHz which is a switching frequency of a power supply.

なお、上述の説明では、簡単のため、圧電横効果につ
いて述べた。
In the above description, the piezoelectric lateral effect has been described for simplicity.

厳密には、圧電縦効果におけるコンプライアンスと、
横効果におけるコンプライアンスとは全く同じではない
が、その違いは小さく、且つ、共振周波数に対しては、
1/2乗で効いてくるので、各々の共振周波数は同じと見
なしてよい。
Strictly speaking, compliance in the piezoelectric longitudinal effect and
Although the compliance in the lateral effect is not exactly the same, the difference is small, and for the resonance frequency,
Since they work in the 1/2 power, each resonance frequency may be regarded as the same.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明による積層セラミックコンデンサは、鉛系複合
ペロブスカイト化合物の薄層と内部電極とが交互に積層
してなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の外面
上に相対して設けられた一対の端子電極とからなる積層
セラミックコンデンサにおいて、 前記積層セラミックコンデンサの端子電極間の寸法を
L、前記コンデンサ素子の幅方向の寸法及び厚さをそれ
ぞれW及びTとした時、 4.7μF以上の静電容量を有し、且つ、 L=4.88mm〜5.88mm W=2.44mm〜2.94mm T≦2.44mm の形状を満足することを特徴とする。
The multilayer ceramic capacitor according to the present invention comprises a capacitor element in which thin layers of a lead-based composite perovskite compound and internal electrodes are alternately laminated, and a pair of terminal electrodes provided on the outer surface of the capacitor element. When the dimension between the terminal electrodes of the multilayer ceramic capacitor is L and the dimension and thickness in the width direction of the capacitor element are W and T, respectively, the multilayer ceramic capacitor has a capacitance of 4.7 μF or more, And L = 4.88 mm to 5.88 mm W = 2.44 mm to 2.94 mm T ≦ 2.44 mm.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明について、図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、誘電体材料にマグネシウム・ニオブ酸鉛Pb(Mg
1/3Nb2/3)O3、ニッケル・ニオブ酸鉛Pb(Ni1/3Nb2/3
O3及びチタン酸鉛PbTiO3がモル比で、0.2、0.6、0.2に
なるような3成分系複合ペロブスカイト化合物を選ん
だ。
First, magnesium / lead niobate Pb (Mg
1/3 Nb 2/3 ) O 3 , Lead Nickel Niobate Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 )
A ternary composite perovskite compound was selected such that the molar ratio of O 3 and lead titanate PbTiO 3 was 0.2, 0.6, 0.2.

上記の組成になるように出発材料を秤量、混合し、一
定の温度で予焼し、ボールミルで粉砕して誘電体粉末を
得た。
The starting materials were weighed and mixed so as to have the above composition, pre-fired at a certain temperature, and pulverized by a ball mill to obtain a dielectric powder.

次に、この誘電体粉末に有機バインダ,有機溶剤を加
えて混合し、泥漿を作成し、通常のドクターブレードを
用いて20μmの厚さに成膜し、切断してグリーンシート
を作成した。
Next, an organic binder and an organic solvent were added to and mixed with the dielectric powder to form a slurry, a 20 μm-thick film was formed using an ordinary doctor blade, and cut to form a green sheet.

更に、上記のグリーンシート上に内部電極ペーストを
スクリーン印刷法によって形成し、第3図に示すよう
に、複数のグリーンシートを、その各々のグリーンシー
ト上の内部電極3が互いに誘電体層4の対向電極となる
ように交互に積層したのち、所定の寸法に切断してチッ
プ得た。この状態のチップを生チップと呼ぶ。(なお、
第3図は、第2図に示す積層セラミックコンデンサの断
面を示す図であって、生チップの段階ではまだ端子電極
1は形成されていない。) 次いで、この生チップを一定の温度で処理して有機バ
インダを分散・飛散させた後に所定の温度で焼成を行っ
てコンデンサ素子2を得た、 このコンデンサ素子2に端子電極1を被着形成して第
2図及び第3図に示す積層セラミックコンデンサを作成
した。
Further, an internal electrode paste is formed on the green sheet by a screen printing method, and a plurality of green sheets are formed as shown in FIG. After alternately laminating them so as to form counter electrodes, chips were obtained by cutting to predetermined dimensions. The chip in this state is called a raw chip. (Note that
FIG. 3 is a view showing a cross section of the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 2, and the terminal electrode 1 has not yet been formed at the stage of a raw chip. Next, the raw chip was processed at a certain temperature to disperse and scatter the organic binder, and then fired at a predetermined temperature to obtain a capacitor element 2. The terminal electrode 1 was formed on the capacitor element 2 by applying. Thus, the multilayer ceramic capacitor shown in FIGS. 2 and 3 was prepared.

このようにして得た積層セラミックコンデンサの実際
の寸法は、L=5.65mm、W=2.7mm、T=2.05mmであっ
た。
The actual dimensions of the multilayer ceramic capacitor thus obtained were L = 5.65 mm, W = 2.7 mm, and T = 2.05 mm.

作成した積層セラミックコンデンサの等価直列抵抗の
周波数依存性を測定するために、この積層セラミックコ
ンデンサをアルミナ基板にはんだで固定し、横川ヒュー
レットパッカード社製4194Aインピーダンスアナライザ
を用いて25VDCを印加した状態で100kHzから10MHzの範囲
で等価直列抵抗を測定した。
To measure the frequency dependence of the equivalent series resistance of the created multilayer ceramic capacitor, this multilayer ceramic capacitor was fixed to an alumina substrate with solder, and 100 kHz with 25 VDC applied using a 4194A impedance analyzer manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Company. The equivalent series resistance was measured in the range from to 10 MHz.

この測定結果を第4図に示す。第4図によれば、この
積層セラミックコンデンサのL成分の固有振動による共
振が300kHz付近に、更にこの2倍振動による共振が600k
Hz付近に現れている。
FIG. 4 shows the measurement results. According to FIG. 4, the resonance due to the natural vibration of the L component of the multilayer ceramic capacitor is around 300 kHz, and the resonance due to the double vibration is 600 kHz.
Appears around Hz.

又、W成分の固有振動による共振が700〜750kHz付近
に現ている。
In addition, resonance due to the natural vibration of the W component appears around 700 to 750 kHz.

しかし、問題としている500kHz付近には共振が現れ
ず、電源のスイッチング周波数が500kHzでも問題がない
ことが分かる。
However, resonance does not appear around the problematic 500 kHz, and it can be seen that there is no problem even if the switching frequency of the power supply is 500 kHz.

次に、比較のために、上記実施例で用いたと同一の成
分・組成の誘電体粉末を用いて、実施例と全く同じ製造
条件で、実施例とは異なる形状の積層セラミックコンデ
ンサを作成した。
Next, for comparison, a multilayer ceramic capacitor having a shape different from that of the example was produced under the same manufacturing conditions as in the example, using dielectric powders having the same components and compositions as those used in the example.

作成した積層セラミックコンデンサの寸法は、L=4.
20mm、W=3.30mm及びT=2.05mmであった。
The dimensions of the multilayer ceramic capacitor were L = 4.
20 mm, W = 3.30 mm and T = 2.05 mm.

前述の実施例の場合と同様にこの積層セラミックコン
デンサの等価直列抵抗の周波数依存製を測定した結果を
第3図に示す。
FIG. 3 shows the result of measuring the frequency dependence of the equivalent series resistance of this multilayer ceramic capacitor as in the case of the above-described embodiment.

L性分の固有振動による共振が400kHz付近に、2倍振
動による共振が800kHz付近に現れている。
The resonance due to the natural vibration of the L component appears around 400 kHz, and the resonance due to the double vibration appears around 800 kHz.

又、W成分の固有振動による共振が510kHz付近に現て
いる。
Also, resonance due to the natural vibration of the W component appears around 510 kHz.

この形状では500kHz付近に共振が起り、スイッチング
周波数が500kHzの電源には用いることができない。
With this shape, resonance occurs around 500 kHz, and it cannot be used for a power supply with a switching frequency of 500 kHz.

ここで、スイッチング電源のスイッチング周波数が50
0kHzのときに積層セラミックコンデンサの寸法が限定さ
れる理由を以下に述べる。
Here, the switching frequency of the switching power supply is 50
The reason why the size of the multilayer ceramic capacitor is limited at 0 kHz will be described below.

まず、L、W寸の上限値について述べる。 First, the upper limits of the L and W dimensions will be described.

前述のとおり、誘電体材料に20PMN−60PNN/20PTを使
用し、20μm厚のグリーンシートを作製しL:5.65×W:2.
70×T:2.05mmのコンデンサを作製した場合、これはA Ne
w Dielectric Ceramic Material for Capacitors with
High Specific Capacitance(NEC RESEARCH & DEVELOP
MENT,No.92,pp.8−17,Januaru 1989)等の文献から、ε
=17000(従来法)の誘電体材料で、グリーンシート厚1
5μmが焼結後10.5μmなので収縮率は70%といえる。
したがって実施例のグリーンシートは焼結後14μmにな
る。
As described above, using 20 PMN-60PNN/20PT as a dielectric material, a green sheet having a thickness of 20 μm is prepared and L: 5.65 × W: 2.
If a 70 × T: 2.05mm capacitor is made, this is A Ne
w Dielectric Ceramic Material for Capacitors with
High Specific Capacitance (NEC RESEARCH & DEVELOP
MENT, No. 92, pp. 8-17, Januaru 1989)
= 17000 (conventional method) dielectric material, green sheet thickness 1
Since 5 μm is 10.5 μm after sintering, the shrinkage can be said to be 70%.
Therefore, the green sheet of the embodiment becomes 14 μm after sintering.

次に従来例としてL:10mm×W:6mm×T:2mmのコンデンサ
について考える。このコンデンサで基準振動を求める式
に密度ρ=8.2、コンプライアンスS11 E=1.2×10-11
代入するとL、W、Tに相当する基準振動は159kHz,266
kHz,797kHzに現れる。したがって2倍振動では319kHz,5
31kHz,1594kHzに、3倍振動では478kHz,797kHz,2291kHz
に現れることとなる。従来例ではこの2倍振動における
531kHz、3倍振動における478kHzを問題としているた
め、すなわち振動が478kHz:問題有り、531kHz:問題有
り、としているので500±30kHzは問題有りと考えるべき
である。
Next, a capacitor of L: 10 mm × W: 6 mm × T: 2 mm will be considered as a conventional example. By substituting density ρ = 8.2 and compliance S 11 E = 1.2 × 10 -11 into the equation for calculating the reference vibration with this capacitor, the reference vibration corresponding to L, W, and T is 159 kHz, 266.
Appears at kHz and 797kHz. Therefore, at double oscillation, 319kHz, 5
31kHz, 1594kHz, 478kHz, 797kHz, 2291kHz for triple vibration
Will appear. In the conventional example, in this double vibration
Since the problem is 531 kHz and 478 kHz in the triple vibration, that is, the vibration is 478 kHz: problematic, 531 kHz: problematic, 500 ± 30 kHz should be considered problematic.

次に密度ρは前述の実施例に記されている誘電体材料
の各成分でチタン酸鉛pbTiO3(PT)が8.014、マグネシ
ウムニオブ酸鉛Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(PMN)が8.19、ニ
ッケルニオブ酸鉛Pb(Ni1/3Nb2/3)O3(PNN)が8.57と
例えばStructure,Properties and Preparation of Pero
vskite−type Compounds(PERGAMON PRESS,pp146,149)
に記されている。したがって実施例に記された複合ペロ
ブスカイト化合物の密度は組成比が変わっても8.01〜8.
57になる。このときS11 Eは組成によってほとんど変わら
ないためS11 E=1.210-11という数値を用いる。そのと
き470kHz〜530kHzに振動が現れる形状は、 基準振動:3.04〜3.43mm(ρ=8.01)+2.94〜3.32mm
(ρ=8.57) 2倍振動:6.08〜6.86mm(ρ=8.01)+5.88〜6.64mm
(ρ=8.57) である。
Next, the density ρ is 8.014 for lead titanate pbTiO 3 (PT) and lead magnesium niobate Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (PbTiO 3 (PT)) for each component of the dielectric material described in the above embodiment. PMN) is 8.19 and lead nickel niobate Pb (Ni 1/3 Nb 2/3 ) O 3 (PNN) is 8.57, for example, Structure, Properties and Preparation of Pero
vskite-type Compounds (PERGAMON PRESS, pp146,149)
It is written in. Therefore, the density of the composite perovskite compound described in the examples is 8.01 to 8.
It becomes 57. At this time, since S 11 E hardly changes depending on the composition, a numerical value of S 11 E = 1.2 * 10 -11 is used. At that time, the shape where the vibration appears at 470kHz to 530kHz is: Reference vibration: 3.04 to 3.43mm (ρ = 8.01) + 2.94 to 3.32mm
(Ρ = 8.57) Double vibration: 6.08-6.86mm (ρ = 8.01) +5.88-6.64mm
(Ρ = 8.57).

このような特異な周波数における共振を避けるために
は、積層セラミックコンデンサのL,W,Tが上記の基準振
動、2倍振動、3倍振動・・・n倍振動(nは整数)を
起こす寸法範囲を避ければよいわけであるが、共振の現
れる周波数帯を少なくするためにL=W,L=2W,L=3W等
とするのが好ましいこととなる。しかし、L=Wではコ
ンデンサ製造時に内部電極の取り出し口(すなわち外部
電極形成後)を判別することが困難になり、またL=3
W,4W,あるいはそれ以上のように極端にL/W比が大きい、
すなわち長細いコンデンサになると、強度が強くなると
いう問題点が生じる。以上のような理由から、L=2Wと
するのが最も好ましくなり、従って共振の出願する寸法
を避けるためにはL寸を5.88mm以下、W寸を2.94mm以下
にする必要がある。
In order to avoid such resonance at a peculiar frequency, L, W, and T of the multilayer ceramic capacitor are required to have the above-mentioned reference vibration, double vibration, triple vibration,... N-fold vibration (n is an integer). Although it is only necessary to avoid the range, it is preferable to set L = W, L = 2W, L = 3W, etc. in order to reduce the frequency band in which resonance occurs. However, when L = W, it is difficult to determine the outlet of the internal electrode (that is, after forming the external electrode) at the time of manufacturing the capacitor, and L = 3
Extremely large L / W ratio, such as W, 4W or more,
In other words, a long and narrow capacitor has a problem that the strength is increased. For the above reasons, it is most preferable to set L = 2W. Therefore, in order to avoid the dimensions for which resonance is applied, it is necessary to set the L dimension to 5.88 mm or less and the W dimension to 2.94 mm or less.

次に、L、W寸の下限値及びT寸の上限値について説
明する。
Next, the lower limit of the L and W dimensions and the upper limit of the T dimension will be described.

例えば積層セラミックコンデンサ総論(学献社「積層
セラミックコンデンサ」)によれば、L寸3.2mm×W:1.6
mmの形状より大きいコンデンサにおいてはT寸はW寸よ
りも小さい値であることが求められている。これは実装
上の都合から他の部品よりもT高さがあると不都合があ
るためである。しかしある一定のコンデンサ容量を得よ
うとしたときはある体積が必要となる。T寸の上限は上
述のようにW寸に依存するために、結果として必要最低
限のW寸が必要になります。その必要最低限のW寸を求
めた根拠を以下に述べる。
For example, according to the multilayer ceramic capacitor general remarks (Gakudensha “Laminated ceramic capacitor”), L dimension 3.2mm × W: 1.6
For a capacitor having a shape larger than mm, the T dimension is required to be smaller than the W dimension. This is because there is an inconvenience if there is a T height higher than other components due to mounting problems. However, when trying to obtain a certain capacitor capacity, a certain volume is required. As described above, the upper limit of the T dimension depends on the W dimension, and as a result, the minimum required W dimension is required. The grounds for obtaining the minimum required W dimension are described below.

前述の文献A New Dielectric Ceramic Material for
Capacitors with High Specific Capacitance(NEC RES
EARCH & DEVELOPMENT,No.92,pp.8−17,Januaru 1989)
におけるグリーンシートの収縮率から求めた実施例の誘
電体層間厚みは14μ、内部電極厚は同文献の写真から約
3μ、20℃での比誘電率は約17000になる。また本願発
明において求められるコンデンサの最低容量は4.7μF
である。実施例のようなスイッチング電源の平滑回路に
用いる大容量の積層セラミックコンデンサにおいては、
信頼性を確保するためにT方向の上下の保護層は上下合
計800μmは必要になる。またサイドマージン、および
取り出し部のマージンを小さくするほど内部電極の有効
面積が大きくなるため、コンデンサの容量は大きくな
る。
A New Dielectric Ceramic Material for
Capacitors with High Specific Capacitance (NEC RES
EARCH & DEVELOPMENT, No.92, pp.8-17, Januaru 1989)
In the example obtained from the shrinkage ratio of the green sheet, the dielectric interlayer thickness is 14 μm, the internal electrode thickness is about 3 μm from the photograph of the document, and the relative dielectric constant at 20 ° C. is about 17,000. The minimum capacitance of the capacitor required in the present invention is 4.7 μF.
It is. In a large-capacity multilayer ceramic capacitor used for a smoothing circuit of a switching power supply as in the embodiment,
In order to ensure reliability, the upper and lower protective layers in the T direction need a total of 800 μm in the upper and lower directions. Also, the smaller the side margin and the margin of the extraction portion, the larger the effective area of the internal electrode, so that the capacitance of the capacitor increases.

一方、サイドマージンおよび電極取り出し部のマージ
ンは信頼性確保に加え、内部電極印刷精度およびグリー
ンシートの積層精度を加味する必要がある。したがって
サイドマージン、および電極取り出し分マージンはそれ
ぞれ合計1.2mmは必要となる。
On the other hand, the side margin and the margin of the electrode take-out portion need to take into account the internal electrode printing accuracy and the green sheet lamination accuracy in addition to ensuring reliability. Therefore, a total of 1.2 mm is required for the side margin and the margin for taking out the electrode.

次に容量値の4.7μF以上の値から、この条件を満た
すための必要な形状を計算で求める。
Next, from the capacitance value of 4.7 μF or more, the shape required to satisfy this condition is calculated.

コンデンサの容量を4.7μF、誘電体の層間厚み14μ
厚、上下マージン計800μm、サイドマージンおよび電
極取り出し部のマージンをそれぞれ1.2mm、積層数をn
とすると、T(mm)を限界であるW(mm)と同一にする
と、L(mm)、T(mm)はL=2W、T=Wとなり全てW
で表される。ここで一層あたりのコンデンサの有効内部
電極面積Sは、 S=(L−1.2)×(W−1.2)=(2W−1.2)(W−1.2) となる。T寸は積層数nとしたときに一層の厚みが14μ
m、電極厚みが3μm、上下マージン計800μmなので T=W=(0.014+0.003)×n+0.8であり、 n=(W−0.8)/0.017 となる。
Capacitor capacity 4.7μF, dielectric layer thickness 14μ
Thickness, upper and lower margin total 800μm, side margin and electrode take-out margin are each 1.2mm, number of lamination is n
Assuming that T (mm) is equal to the limit W (mm), L (mm) and T (mm) are L = 2W, T = W, and all W
It is represented by Here, the effective internal electrode area S of the capacitor per layer is as follows: S = (L−1.2) × (W−1.2) = (2W−1.2) (W−1.2) T dimension is 14μ when the number of layers is n
m, the electrode thickness is 3 μm, and the upper and lower margins are 800 μm, so T = W = (0.014 + 0.003) × n + 0.8, and n = (W−0.8) /0.017.

次にコンデンサの容量C(μF)は次式で求められ
る。
Next, the capacitance C (μF) of the capacitor is obtained by the following equation.

C=εε0S(n−1)/d ここで真空での誘電率ε=8.856×1012(F/m)=8.
856×10-9(μF/mm)、比誘電率ε=17000を代入する
と、 4.7=17000×8.856×10-9 ×{(2W−1.2)(W−1.2)/0.014} ×{(W−0.8)/0.017−1)} (2W−1.2)(W−1.2) ×{(W−0.8)/0.017−1)} =(4.7×0.014)/(17000×8.856×10-9) =437.05829 f(W)=(2W−1.2)(W−1.2) ×{(W−0.8)/0.017−1)}−437.05829=0 上記のWの三次関数の実数解を数値計算で求めると、
実際解はただ一つであり、W=2.4416となることがわか
る。W<2.4416のときはL=2Wの条件を固定するとT>
Wとなり、前述の文献である積層セラミックコンデンサ
総論(学献社「積層セラミックコンデンサ」)に示され
た条件を満たさなくなる。したがって、有効数字3桁と
するとW寸の下限値は2.44mm、したがってL寸の下限値
は4.88mm、T寸の上限値は2.44mになる。
C = εε 0 S (n−1) / d where the dielectric constant ε 0 in vacuum = 8.856 × 10 12 (F / m) = 8.
Substituting 856 × 10 -9 (μF / mm) and relative permittivity ε = 17000, 4.7 = 17000 × 8.856 × 10 -9 × {(2W-1.2) (W-1.2) /0.014} × {(W- 0.8) /0.017-1)} (2W-1.2) (W-1.2) × {(W-0.8) /0.017-1)} = (4.7 × 0.014) / (17000 × 8.856 × 10-9 ) = 437.05829f (W) = (2W−1.2) (W−1.2) × {(W−0.8) /0.017-1)} − 437.05829 = 0 When the real solution of the above cubic function of W is obtained by numerical calculation,
It can be seen that there is only one actual solution, and W = 2.4416. When W <2.4416, the condition of L = 2W is fixed and T>
W, which satisfies the condition described in the above-mentioned literature, the multilayer ceramic capacitor general remarks ("Gakuen Shuppan Co., Ltd." Therefore, assuming three significant figures, the lower limit of the W dimension is 2.44 mm, so the lower limit of the L dimension is 4.88 mm and the upper limit of the T dimension is 2.44 m.

従って、上記のような形状を有する積層セラミックコ
ンデンサを、スイッチング周波数が500kHzの電源に用い
ても、スイッチング周波数付近での等価直列抵抗の急激
な上昇は起らない。
Therefore, even when the multilayer ceramic capacitor having the above-described shape is used for a power supply having a switching frequency of 500 kHz, a sharp rise in the equivalent series resistance does not occur near the switching frequency.

なお、上記のような寸法の精度は、従来の技術で充分
実現できるものである。
The dimensional accuracy as described above can be sufficiently realized by conventional techniques.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の積層セラミックコンデ
ンサをスイッチング周波数が500kHzの電源の出力平滑用
に用いた場合、スイッチング周波数付近での等価直列抵
抗の急激な上昇が起らない。
As described above, when the multilayer ceramic capacitor of the present invention is used for smoothing the output of a power supply having a switching frequency of 500 kHz, a sharp rise in the equivalent series resistance does not occur near the switching frequency.

従って、電源としてはリップル電流の増大や発熱など
の実用上の問題は全く起らない。
Therefore, practical problems such as an increase in ripple current and heat generation do not occur at all as a power supply.

【図面の簡単な説明】 第1図は、本発明の実施例による積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図、第2図
は、積層セラミックコンデンサの外観を示す斜視図、第
3図は、積層セラミックコンデンサの断面を表す断面
図、第4図は、比較例として作成した積層セラミックコ
ンデンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図であ
る。 1……端子電極、2……コンデンサ素子、3……内部電
極、4……誘電体層。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing the frequency dependence of the equivalent series resistance of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the multilayer ceramic capacitor, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the multilayer ceramic capacitor, and FIG. 4 is a view illustrating frequency dependence of an equivalent series resistance of a multilayer ceramic capacitor prepared as a comparative example. 1 ... terminal electrode, 2 ... capacitor element, 3 ... internal electrode, 4 ... dielectric layer.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】鉛系複合ペロブスカイト化合物の薄層と内
部電極とが交互に積層してなるコンデンサ素子と、この
コンデンサ素子の外面上に相対して設けられた一対の端
子電極とからなる積層セラミックコンデンサにおいて、 前記積層セラミックコンデンサの端子電極間の寸法を
L、前記コンデンサ素子の幅方向の寸法及び厚さをそれ
ぞれW及びTとしたとき、 4.7μF以上の静電容量を有し、且つ、 L=4.88mm〜5.88mm W=2.44mm〜2.94mm T≦2.44mm の形状を満足することを特徴とする積層セラミックコン
デンサ。
1. A multilayer ceramic comprising a capacitor element in which thin layers of a lead-based composite perovskite compound and internal electrodes are alternately laminated, and a pair of terminal electrodes provided on the outer surface of the capacitor element. The capacitor has a capacitance of 4.7 μF or more, where L is a dimension between terminal electrodes of the multilayer ceramic capacitor, and W and T are a dimension and a thickness in a width direction of the capacitor element, respectively. = 4.88mm to 5.88mm W = 2.44mm to 2.94mm A multilayer ceramic capacitor characterized by satisfying the following shape: T≤2.44mm.
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