JP3158793B2 - コンデンサアレイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のコンデンサユニ
ットが一個のセラミック焼結体を用いて一体的に構成さ
れているコンデンサアレイに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、電子部品の小
型化及び高密度実装化が進められている。例えば、コン
デンサでは、超小型の積層セラミックコンデンサが開発
されており、プリント回路基板上にこれらの超小型積層
セラミックコンデンサを多数実装してなる回路が実現さ
れている。

【０００３】また、電子部品の高密度実装を果たすため
に、複数のコンデンサを一体化してなるコンデンサアレ
イも用いられている。従来の積層セラミックコンデンサ
アレイとしては、共通電極と個別電極とを交互に、また
は行方向にのみ連続した電極と列方向にのみ連続した電
極を交互に積層し、素子の外縁部で電極の取り出しを行
う積層セラミックコンデンサや、セラミック層を介して
重なり合うように形成した内部電極の取り出しを素子内
部に設けたスルーホール電極によって行う積層セラミッ
クコンデンサアレイが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層セラミックコンデンサをプリント回路基板等の上に
実装する場合、コンデンサ素子よりも一回り大きなラン
ドを基板上に設ける必要があり、超小型積層セラミック
コンデンサを多数実装しようとすると、より大きなラン
ドが多数必要となり、高密度実装を実現することができ
ないという問題があった。

【０００５】また、電極の取り出しを素子の外縁部で行
う積層セラミックコンデンサアレイにおいても、アレイ
素子よりも一回り大きなランドが必要となり、高密度実
装を実現することができないという問題があった。

【０００６】またスルーホール電極により電極の取り出
しが行われる積層セラミックコンデンサアレイにおいて
は、素子を小型化していくと、内部電極の面積に対する
スルーホール電極の断面積の割合が大きくなり、十分に
小型化を図ることができないという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解消し、素子の小型化を図ることができ、かつ高密度
実装可能なセラミックコンデンサアレイを提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のコンデンサアレ
イは、セラミック焼結体内にセラミック層を介して厚み
方向に重なり合うように複数の内部電極を形成すること
により構成された複数のコンデンサユニットが焼結体内
にｍ行×ｎ列（但しｍ，ｎは２以上の整数）のマトリッ
クス状に並設された積層コンデンサアレイであり、各コ
ンデンサユニットの内部電極が、各コンデンサユニット
の両側において焼結体の一方面から厚み方向に延びる溝
または焼結体端面に交互に露出されており、該内部電極
に電気的に接続されるように連結電極が溝の内面及び焼
結体端面に設けられており、溝内に設けられる連結電極
が、溝内に嵌め込まれた金属導電体を２つに分割し絶縁
層を介在させることによって形成されており、かつ金属
導電体が焼結体の一方面に至るように延びる凸部を有し
ており、該凸部の端面が各コンデンサユニットの外部接
続用電極を構成していることを特徴としている。

【０００９】

【作用】本発明に従うコンデンサアレイでは、複数のコ
ンデンサユニットがｍ行×ｎ列のマトリックス状に並設
されており、各コンデンサユニットの両側において内部
電極と電気的に接続されるように連結電極が設けられて
いる。溝内に設けられる連結電極は、金属導電体を２つ
に分割し絶縁層を介在させることによって形成されてお
り、また金属導電体の凸部が焼結体の一方面に至るよう
に延び、各コンデンサユニットの外部接続用電極を構成
している。従って、本発明のコンデンサユニットは、焼
結体の一方面に設けられた外部接続用電極を用いて、プ
リント回路基板上に実装することができ、バンプ接合な
どにより表面実装することができる。このため、高密度
実装が可能となり、実装コストの低減を図ることができ
る。

【００１０】また各コンデンサユニット毎に連結電極及
び外部接続用電極が設けられているので、各コンデンサ
ユニットの容量を独立して取り出すことができる。ま
た、本発明において溝内に設けられる連結電極は、溝内
に嵌め込まれた金属導電体を２つに分割し絶縁層を介在
することにより形成される。予め形状が定められた金属
導電体を用いて連結電極を形成しているので、溝内の連
結電極の寸法精度の高いコンデンサアレイとすることが
できる。

【００１１】

【実施例】まず、図１及び図２に示すような矩形のセラ
ミックグリーンシート１，２を用意する。セラミックグ
リーンシート１，２は、例えばチタン酸バリウム系セラ
ミック粉末のような誘電体セラミック粉末を公知慣用の
バインダー及び有機溶媒と混練することにより得られた
スラリーをドクターブレード法などの適宜のシート成形
法により成形し、打ち抜くことにより得られる。

【００１２】図１を参照して、セラミックグリーンシー
ト１の上面には、導電ペーストを印刷することによりパ
ターンＡの矩形の内部電極３〜８が形成されている。図
２を参照して、セラミックグリーンシート２の上面にお
いても、パターンＢとなるように矩形の内部電極９〜１
４が導電ペーストを印刷することにより形成されてい
る。

【００１３】図１及び図２において、ａ−ａ線及びｂ−
ｂ線は、後において説明する、溝が形成される部分を示
しており、各線で囲まれる部分がコンデンサユニットに
相当する。

【００１４】上記導電ペーストとしては、Ａｇもしくは
Ａｇ−Ｐｄの導電性粉末を含有する導電ペーストが用い
られる。もっとも、導電ペーストの印刷の他、蒸着もし
くはメッキ等の他の導電膜形成法により内部電極３〜
８，９〜１４を形成してもよい。

【００１５】次に、これらのセラミックグリーンシート
１，２及び無地のセラミックグリーンシート１５を所定
枚数用意し、これを図１及び図２に示した向きのまま積
層して、図３に略図的に示すように、まず無地のセラミ
ックグリーンシート１５を複数枚積層し、次にセラミッ
クグリーンシート１，２を交互に所定枚数積層し、最後
に無地のセラミックグリーンシート１５を所定枚数積層
し、これを厚み方向に圧着する。このようにして得られ
た積層体を焼成することにより、図４に示す焼結体２０
が得られる。

【００１６】図４を参照して、このようにして得られた
焼結体２０の一方端面２０ａには、図１及び図２を参照
すれば明らかなように、内部電極４，１２，８が露出さ
れている。同様に他方端面２０ｂ側にも、図示されない
が、内部電極９，５，１３が露出されている。

【００１７】図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う断面図であ
り、図６は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、
図５及び図６においては、内部電極の図示をわかりやす
くするためハッチングを省略している。また以下の同様
の図面においても同じくハッチングを省略する。図５及
び図６から明らかなように、図１に示すセラミックグリ
ーンシート１及び図２に示すセラミックグリーンシート
２を交互に積み重ねることにより内部電極が重なり合っ
た構造が形成されている。

【００１８】次に、図７に示すように、セラミック焼結
体２０に、図１及び図２に示すａ−ａ線に沿う溝及びｂ
−ｂ線に沿う溝をそれぞれ形成する。図７を参照して、
溝２１，２２はａ−ａ線沿う溝であり、溝２３，２４は
ｂ−ｂ線に沿う溝である。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿
う断面図であり、図９は図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図で
ある。図８を参照して、溝２１の形成により、内部電極
３が分割され、内部電極３ａ，３ｂが溝２１に露出す
る。また溝２２の形成により、内部電極１０が分割さ
れ、内部電極１０ａ，１０ｂが溝２２に露出する。同様
にして、図８には図示されないが、図１に示す内部電極
７及び図２に示す内部電極１１が、溝２１の形成により
分割され、溝２１内に露出する。また溝２２に関しても
同様に、図１に示す内部電極６、及び図２に示す内部電
極１４が分割され、溝２２内に露出する。

【００１９】溝２１，２２の幅は、図８から明らかなよ
うに、溝２１，２２内に内部電極９，１０ａが、溝２２
内に内部電極３ｂ，４が露出しないような幅に選択され
る。また溝２１，２２の深さは、重なり合っている内部
電極の最下方に位置する内部電極より下側に至るように
選択される。

【００２０】図９を参照して、溝２３，２４は、その両
側に配置されている内部電極が溝２３，２４の内壁に露
出しないような幅に形成される。溝２１〜２４の加工は
ダイヤモンドカッターやダイシングマシーン等を用いて
行うことができる。

【００２１】次に、図１０を参照して、溝２１，２２内
に嵌め込むための金属導電体２５を用意する。この金属
導電体２５には、溝２１，２２に嵌め合わせた際、焼結
体２０の上面に到達するように延びる凸部２６が形成さ
れている。この金属導電体２５は、例えば銀などを主成
分とした金属または合金から形成させることができる。

【００２２】図１１は、図１０に示す金属導電体２５を
焼結体２０の溝２１，２２内に嵌め込んだ状態を示す斜
視図である。金属導電体２５の厚みとしては、溝２１，
２２の厚みよりやや薄い厚みとし、金属導電体２５の両
面にセラミック粉末を混ぜた銀ペーストなどを塗布し、
これを溝２１，２２に挿入した後、例えば８５０℃で焼
き付ける。

【００２３】図１２（ａ）は、図１１のＡ−Ａ線に沿う
断面図である。図１２（ａ）に示されるように、このよ
うにして嵌め込まれた金属導電体２５は、溝２１，２２
内に露出している内部電極３ａ，３ｂ及び内部電極１０
ａ，１０ｂと接し電気的に接続される。

【００２４】次に、図１２（ｂ）を参照して、このよう
にして溝に嵌め込まれた金属導電体に、金属導電体の幅
よりも狭くかつ金属導電体よりも深い溝２７，２８を形
成する。このような溝２７，２８は、同様にダイヤモン
ドカッターやダイシングマシーン等を用いて加工するこ
とができる。このような溝２７，２８の形成により、金
属導電体が分割され、連結電極２５ａ，２５ｂが形成さ
れる。また焼結体２０の上方面に延びている金属導電体
の凸部も分割され、外部接続用電極２６ａ，２６ｂが形
成される。

【００２５】次に、図１２（ｃ）を参照して、このよう
にして形成した溝に例えばマイクロ・ディスペンサーを
用い、例えばＰｄ−Ａｌ−Ｓｉ系のガラスペーストを充
填し、充填した後、例えば８００℃の温度で焼付けを行
い、絶縁層２９，３０を形成する。これによって、連結
電極２５ａ，２５ｂの間に絶縁層２９，３０が介在する
ように構成される。このような絶縁層２９，３０を構成
する材料としては、ガラスペーストに限らず、絶縁性を
有するセラミック等の任意の材料を用いることができ
る。

【００２６】図１２（ｃ）に示されるように、内部電極
３ａは連結電極２５ａに電気的に接続され、内部電極３
ｂは連結電極２５ｂに電気的に接続され、内部電極１０
ａは連結電極２５ａに電気的に接合され、内部電極１０
ｂは連結電極２５ｂに電気的に接続される。

【００２７】次に、図１３を参照して、焼結体の外側端
面に導電ペーストなどを塗布し、連結電極３２〜３７を
形成する。図１４は、図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図で
ある。図１４に示されるように、外側端面に形成される
連結電極３４によって内部電極４が一層毎に接続され
る。同様に連結電極３７によって内部電極９が一層毎に
電気的に接続される。

【００２８】図１３を参照して、このようにして焼結体
の両側に連結電極を形成することにより、積層コンデン
サアレイ３１が得られる。この積層コンデンサアレイ３
１においては、９個のコンデンサユニット３１Ａ〜３１
Ｉが構成されている。

【００２９】図１４を参照して、例えばコンデンサユニ
ット３１Ｂに着目すると、内部電極３ｂと内部電極１０
ａが交互に積層されており、内部電極３ｂは連結電極２
５ｂに電気的に接続され、内部電極１０ａは連結電極２
５ａに電気的に接続され、それぞれの連結電極２５ｂ，
２５ａは、焼結体の上方端面にまで延びた外部接続用電
極２６ｂ，２６ａと電気的に接続されている。他のコン
デンサユニットにおいても同様に、交互に積層された内
部電極がそれぞれ両端の連結電極に電気的に接続されて
おり、積層コンデンサアレイ３１の上方端面には連結電
極がそのまま延びるか、あるいは外部接続用電極となっ
て延びている。従って、各コンデンサユニット３１Ａ〜
３１Ｉの外部接続用電極または連結電極の端部が積層セ
ラミックコンデンサアレイ３１の一方面に形成されてお
り、これらの外部接続用電極または連結電極の端部を用
いて、例えばバンプ接合により、プリント回路基板上に
表面実装することができる。

【００３０】図１５を参照して、コンデンサユニット３
１Ｂでは、その上方端面に外部接続用電極２６ｂ及び２
６ａが設けられており、この外部接続用電極２６ｂ，２
６ａを用いてプリント回路基板のランド上にバンプ接合
等によって表面実装することができる。従って、従来の
ようにコンデンサ素子よりも大きなランドを必要とする
ことがなく、高密度実装が可能となる。

【００３１】次に、具体的な実験結果につき説明する。
セラミックグリーンシート１，２としてチタン酸バリウ
ム系誘電体セラミック粉末を主体としたスラリーを用
い、厚み１０μｍに成形されたものを用いた。内部電極
としては銀及びパラジウムを主成分とした導電ペースト
を塗布して形成した。これらのセラミックグリーンシー
トを積層圧着し、１３５０℃で焼成し、焼結体２０（図
４参照）とした。

【００３２】次に、幅１５０μｍの溝２１，２２（図７
参照）及び幅１００μｍの溝２３，２４（図７参照）を
形成し、溝２１，２２に、銀を主成分とした金属導電体
２５（図１０参照）を、その両面にセラミックの粉末を
混ぜた銀ペーストを塗布し、嵌め合わせた後、８５０℃
で焼き付けた（図１１参照）。次に、溝２１，２２に幅
１００μｍの溝２７，２８（図１２（ｂ）参照）を形成
し、この溝にＰｂ−Ａｌ−Ｓｉ系のガラスを充填した
後、８００℃で焼付け絶縁層２９，３０を形成した（図
１２（ｃ）参照）。次に、焼結体の外側端面に連結電極
を形成して、最終的に２．０ｍｍ×３．０ｍｍの平面形
状を有する３行・３列のコンデンサアレイ３１（図１３
参照）を得た。

【００３３】本実施例のコンデンサアレイ３１と、同じ
材料を用い積層数等の条件を等しくした、電極の取り出
しを素子の外縁部で行う比較の積層コンデンサ（比較例
１）及び内部電極の取り出しが素子内部に設けられたス
ルーホールによって行われる複数のコンデンサ機能が連
続してマトリックス状に形成されたコンデンサアレイ
（比較例２）とを、それぞれ１０ｍｍ×１０ｍｍの試験
基板上に最密度実装となるように取付け、実装容量密度
を比較した。その結果、本実施例では７．３μＦ／ｃｍ
² であるのに対し、比較例１では６．５μＦ／ｃｍ² で
あり、比較例２では５．０μＦ／ｃｍ² であった。

【００３４】またこれらの実施例及び比較例１，２につ
いて温度サイクル試験及び振動試験を行った。温度サイ
クル試験では、−２５℃と１２５℃の間の温度変化を１
０００サイクル与えた後、絶縁抵抗値を測定し、１０％
以上の変化のあったサンプルを故障と見なした。振動試
験では、ｘ，ｙ，ｚ方向に、１０→２０００→１０Ｈｚ
（１．５５ｍｍ）の振動をそれぞれ１時間与えた後、絶
縁抵抗値を測定し、１０％以上変化のあったサンプルを
故障と見なした。この結果、実施例及び比較例１，２の
いずれについても故障率が０％であった。

【００３５】これらの結果から明らかなように、本発明
に従う実施例のコンデンサアレイは、従来のコンデンサ
素子と同様の信頼性を有し、かつ高密度実装を可能とす
ることのできるコンデンサアレイであることがわかる。

【００３６】上記実施例では、図１に示したセラミック
グリーンシート１，２を用い、そのまま積層し、上記各
工程を通ることにより３行×３列のコンデンサアレイ３
１を得たが、より大きなセラミックグリーンシートを用
い、３行×３列のコンデンサアレイより大きなコンデン
サアレイを作製した後、厚み方向に切断して、所定の行
及び列数のコンデンサアレイとしてもよい。

【００３７】なお、本発明のコンデンサアレイの製造方
法は、上記実施例の工程順及び方法に限定されるもので
はないことをここで指摘しておく。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明に従えば各コンデ
ンサユニットの焼結体の一方面に外部接続用電極または
連結電極の端部が設けられており、例えばバンプ接合等
によりプリント回路基板上に実装することができる。こ
のため、高密度実装が可能となり、実装コストの低減を
図ることができる。

【００３９】また、各コンデンサユニット毎に、外部接
続用電極または連結電極の端部が設けられているので、
各コンデンサユニットの容量を独立して取り出すことが
できる。

【００４０】また、スルーホール電極等を用いていない
ので、コンデンサ素子の小型化を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において用いられるセラミック
グリーンシートを示す平面図。

【図２】本発明の実施例において用いられるセラミック
グリーンシートを示す平面図。

【図３】本発明の実施例においてセラミックグリーンシ
ートを積層する状態を説明する斜視図。

【図４】本発明の実施例において得られる焼結体を示す
斜視図。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図７】本発明の実施例において図１及び図２に示すａ
−ａ線に沿う溝及びｂ−ｂ線に沿う溝を焼結体に形成し
た状態を示す斜視図。

【図８】図７のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図１０】本発明の実施例において用いられる金属導電
体を示す斜視図。

【図１１】溝を形成した焼結体に図１０に示す金属導電
体を嵌め込んだ状態を示す斜視図。

【図１２】本発明の実施例において溝内に嵌め込んだ金
属導電体に幅の狭い溝を形成し、この溝に絶縁層を形成
する工程を示す断面図。

【図１３】本発明の実施例の積層コンデンサアレイを示
す斜視図。

【図１４】図１３のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図１５】本発明の実施例における外部接続用電極の近
傍を示す拡大斜視図。

【符号の説明】

１，２…セラミックグリーンシート ３〜１４…内部電極 ２０…焼結体 ２１〜２４…溝 ２５…金属導電体 ２６…金属導電体の凸部 ２５ａ，２５ｂ，３２〜３７…連結電極 ２６ａ，２６ｂ…外部接続用電極 ３１…セラミックコンデンサアレイ ３１Ａ〜３１Ｉ…コンデンサユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/40 H01G 13/00 - 13/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼結体内にセラミック層を介
   して厚み方向に重なり合うように複数の内部電極を形成
   することにより構成された複数のコンデンサユニットが
   前記焼結体内にｍ行×ｎ列（但しｍ，ｎは２以上の整
   数）のマトリックス状に並設された積層コンデンサアレ
   イにおいて、 前記各コンデンサユニットの内部電極が、各コンデンサ
   ユニットの両側において焼結体の一方面から厚み方向に
   延びる溝または焼結体端面に交互に露出されており、か
   つ該内部電極に電気的に接続されるように連結電極が前
   記溝の内面及び焼結体端面に設けられており、前記溝内
   に設けられる連結電極が、溝内に嵌め込まれた金属導電
   体を２つに分離し絶縁層を介在させることによって形成
   されており、かつ前記金属導電体が前記焼結体の前記一
   方面に至るように延びる凸部を有しており、該凸部の端
   面が各コンデンサユニットの外部接続用電極を構成して
   いることを特徴とする、コンデンサアレイ。