JP3264037B2 - 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１個のセラミック焼結体を用いて構成されている
コンデンサアレイに関し、特に、隣接するコンデンサユ
ニット間の構造が改良されたコンデンサアレイに関す
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。コンデンサアレイは、１個のセラ
ミック焼結体内にセラミック層を介して重なり合うよう
に内部電極を形成することにより構成されたコンデンサ
ユニットを焼結体内において複数個並設したものであ
る。コンデンサアレイを用いれば、用意するコンデンサ
の数を低減することができ、かつ実装作業を簡略化する
ことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子部品の高密度実装
を可能とするには、上記のように積層コンデンサをより
小型のものとすることが望ましい。しかしながら、小型
の積層コンデンサになるほど、内部電極の面積が小さく
なり、かつ非常に軽くなる。その結果、プリント回路基
板に実装するに際し、溶融はんだの表面張力により積層
コンデンサが一方の外部電極側を下端として立設され、
他方の外部電極がプリント回路基板の上方に浮いてしま
う現象（ツームストーン現象）が生じるという問題があ
った。すなわち、積層コンデンサが小型になればなるほ
ど、プリント回路基板上に実装することが非常に困難に
なるという問題があった。

【０００５】他方、上記コンデンサアレイを用いた場合
には、複数個のコンデンサユニットが１個の焼結体内に
構成されているため、上記のような溶融はんだの表面張
力によるツームストーン現象は生じ難い。しかしなが
ら、コンデンサアレイでは、１個の焼結体内において複
数個のコンデンサユニットが並設されているため、隣接
するコンデンサユニット間において浮遊容量が発生する
ことを避けることができない。よって、コンデンサアレ
イを使用する回路に該浮遊容量により悪影響を与えるこ
とがあった。

【０００６】本発明の目的は、高密度実装に適してお
り、安定にプリント回路基板上に実装することができる
だけでなく、隣接するコンデンサユニット間の浮遊容量
による悪影響を低減し得る構造を備えたコンデンサアレ
イを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
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積層型のコンデンサユニットが前
記焼結体内において内部電極の延びる方向に並設された
積層コンデンサアレイにおいて、前記焼結体のうち隣合
うコンデンサユニット間において、焼結体の上面及び下
面の少なくとも一方から厚み方向に延び、かつ厚み方向
に重なり合っている複数の内部電極の側方に至る深さと
なる溝が形成されており、該溝によって隣合うコンデン
サユニット間が隔てられていることを特徴とする、コン
デンサアレイである。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、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
た複数の積層型のコンデンサユニットが前記焼結体内に
おいて内部電極の延びる方向に並設された積層コンデン
サアレイにおいて、前記焼結体のうち隣合うコンデンサ
ユニット間において、焼結体の上面及び下面の少なくと
も一方から厚み方向に延び、かつ厚み方向に重なり合っ
ている複数の内部電極の側方に至る深さとなる溝が形成
されており、該溝に焼結体よりも比誘電率の低い絶縁性
材料が充填されており、該絶縁性材料からなる層により
隣合うコンデンサユニットが隔てられていることを特徴
とする、コンデンサアレイである。

【０００９】すなわち、請求項１，２に記載の発明は、
隣合うコンデンサユニット間において焼結体の上面及び
下面の少なくとも一方から厚み方向に延びるように溝を
形成し、該溝によって隣合うコンデンサユニット間を分
離したことにおいて共通する。

【００１０】

【作用及び発明の効果】請求項１に記載の発明のコンデ
ンサアレイでは、隣合うコンデンサユニット間が、上記
溝により隔てられている。溝の部分の比誘電率は、空気
の比誘電率に等しいため、コンデンサアレイを構成して
いる誘電体セラミックスの比誘電率に比べて非常に低
い。従って、隣接するコンデンサユニット間における浮
遊容量が、上記溝を形成することにより非常に小さくさ
れている。

【００１１】よって、請求項１に記載の発明によれば、
隣接コンデンサユニット間の浮遊容量が著しく低減され
るため、隣接するコンデンサユニット間の浮遊容量によ
る悪影響を確実に防止することが可能となる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明のコンデンサ
アレイでは、隣接するコンデンサユニット間が、上記比
誘電率の低い絶縁材料層により分離されている。従っ
て、隣接するコンデンサユニット間における浮遊容量
が、上記絶縁材料層を構成することにより、非常に小さ
くされている。

【００１３】よって、請求項２に記載の発明によれば、
請求項１に記載の発明の場合と同様に、隣接するコンデ
ンサユニット間の浮遊容量を著しく低減し得るため、該
浮遊容量による悪影響を確実に防止することが可能とな
る。

【００１４】さらに、請求項２に記載の発明のコンデン
サアレイでは、溝に絶縁材料が充填されているため、溝
を設けたことによる機械的強度の低下も生じ難い。以上
のように、請求項１，２に記載の発明によれば、従来の
超小型の積層コンデンサを複数個実装する場合に比べ
て、実装コストを低減することができ、かつ実装に際し
てのチップ立ち現象を防止することができる。また、従
来の積層コンデンサアレイと比べた場合には、隣接する
コンデンサユニット間の浮遊容量による悪影響を低減し
得るため、所望通りの特性を発揮し得る回路を確実に構
成することができる。

【００１５】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例のコンデンサア
レイを図面を参照しつつ説明することにより本発明を明
らかにする。なお、以下の説明においては、各実施例の
コンデンサアレイの製造方法を先に説明することによ
り、該コンデンサアレイの構造を明らかにする。

【００１６】第１の実施例 まず、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、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等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。

【００１７】セラミックグリーンシート１の上面には、
一方端縁１ａから、他方端縁１ｂに向かって、但し他方
端縁１ｂには至らないように略矩形の内部電極３〜５が
形成されている。内部電極３〜５は、図示のように全体
として略矩形形状を有するが、端縁１ａに引き出されて
いる部分近傍が他の部分に比べて相対的に幅が小さくな
るように形成されている。

【００１８】同様に、セラミックグリーンシート２の上
面においても、一方端縁２ｂから、他方端縁２ａ側に向
かって、但し他方端縁２ａには至らないように、略矩形
の内部電極６〜８が形成されている。

【００１９】上記内部電極３〜５，６〜８は、それぞ
れ、ＡｇもしくはＡｇ−Ｐｄなどを含有する導電ペース
トを印刷することにより形成される。もっとも、他の導
電膜形成方法により内部電極３〜８を形成してもよい。

【００２０】次に、上記セラミックグリーンシート１，
２をそれぞれ複数枚用意し、交互に、図１（ａ），
（ｂ）に示した向きのまま積層し、図２に略図的に示す
ように、その上方及び下方の適宜の枚数の無地のセラミ
ックグリーンシート９，１０を積層し、厚み方向に圧着
する。上記のようにして圧着することにより積層体を得
る。得られた積層体を焼成することにより、図３及び図
４に示す焼結体１１が得られる。

【００２１】図３から明らかなように、焼結体１１の端
面１１ａには、上述した内部電極６〜８が露出されてい
る。また、図４から明らかなように、焼結体１１の中央
部分においては、内部電極３と内部電極６とが、内部電
極４と内部電極７とが、内部電極５と内部電極８とが、
それぞれ厚み方向において交互に積層されている。従っ
て、内部電極３，６がセラミック層を介して重なり合っ
ている部分において第１のコンデンサユニット１２が、
内部電極４，７がセラミック層を介して重なり合ってい
る部分において第２のコンデンサユニット１３が、内部
電極５，８がセラミック層を介して重なり合っている部
分において第３のコンデンサユニット１４が構成される
ことになる。

【００２２】次に、図５に示すように、セラミック焼結
体１１の上面１１ｃ側から、下面１１ｄに向かって、但
し下面１１ｄには至らないように溝１５，１６を形成す
る。このようにして、隣接するコンデンサユニット１２
〜１４間が溝１５，１６により隔てられることになる。
溝１５，１６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。また、溝１
５，１６の幅は、焼結体１１の寸法、各コンデンサユニ
ット１２〜１４の大きさ等によって適宜定められるが、
溝１５，１６は、各コンデンサユニット１２〜１４の内
部電極が重なり合っている部分よりも下方に至るように
形成することが望ましい。

【００２３】次に、図６に示すように、上記焼結体１１
の端面１１ａと端面１１ｂに、Ａｇ含有導電ペーストを
塗布し、焼き付けることにより、それぞれ、外部電極１
７ａ，１７ｂ〜１９ａ，１９ｂを形成することにより、
第１の実施例のコンデンサアレイ２０を得ることができ
る。

【００２４】コンデンサアレイ２０では、図６及び図７
から明らかなように、各コンデンサユニット１２〜１４
間が上記溝１５，１６により分離されている。従って、
隣合うコンデンサユニット１２〜１４間における浮遊容
量を著しく低減することかできる。

【００２５】次に、第１の実施例の具体的な実験例につ
き説明する。セラミックグリーンシート１，２として、
チタン酸バリウムを主成分とするセラミックスラリーを
厚み１０μｍに設定し、６０ｍｍ×４０ｍｍの矩形の形
状の大きさに打ち抜いたものを用いた。また、上記焼成
は１３００℃の温度で行い、ダイヤモンドカッターで
２．５ｍｍ×１．５ｍｍの矩形の平面形状を有するよう
に切断した後、さらにダイヤモンドカッターにより上記
溝１５，１６を最下層の内部電極よりも下方に至るよう
に形成し、上記のように外部電極を形成することにより
実施例のコンデンサアレイを得た。

【００２６】比較のために、上記溝を形成しないことを
除いては、上記と同様にして得られたコンデンサアレイ
を比較例として用意した。上記のようにして得た実施例
及び比較例のコンデンサアレイ２０，２２を、図８
（ａ），（ｂ）に示すように、焼結体１１の上面１１ｃ
側が下となる向きにして回路基板２１上に半田により接
合した。次に、回路基板２１上に実装された状態のま
ま、−２５℃の温度に冷却し、しかる後＋１２５℃まで
加熱し、再度−２５℃まで冷却する工程を１サイクルと
し、該冷熱サイクル１０００サイクル終了した後に、各
コンデンサアレイの絶縁抵抗を測定した。

【００２７】絶縁抵抗が初期の絶縁抵抗から１０％以上
変化したサンプルを故障とみなし、実施例及び比較例の
各コンデンサアレイ５０個につき上記の測定を行った。
結果を下記の表１に示す。なお、１個のコンデンサアレ
イ中、一つのコンデンサユニットにおいて上記故障が存
在した場合、該コンデンサアレイ１個が故障であるとカ
ウントした。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１から明らかなように、比較例のコンデ
ンサアレイ２２では、故障率が１６％であるのに対し、
実施例のコンデンサアレイ２０では、上記故障が全く発
生しなかった。

【００３０】第２の実施例 図９に示すセラミックグリーンシート３１，３２を第１
の実施例と同様にして用意する。

【００３１】セラミックグリーンシート３１上には、端
縁３１ａから端縁３１ｂに向かって延びるように矩形の
内部電極３３〜３５が形成されている。また、セラミッ
クグリーンシート３２上には、端縁３２ａ，３２ｂ間で
はなく、セラミックグリーンシート３２の短手方向に延
びる端縁３２ｃ，３２ｄ間に至るように矩形の内部電極
３６が形成されている。

【００３２】上記内部電極３３〜３６の形成は、第１の
実施例と同様にして行い得る。次に、上記セラミックグ
リーンシート３１，３２を、図９に示す向きのまま交互
に積層し、上方及び下方に適宜の枚数の無地のセラミッ
クグリーンシートを積層し、厚み方向に圧着した後、焼
成することにより、図１０及び図１１に示す焼結体４１
が得られる。

【００３３】図１１から明らかなように、焼結体４１の
中央部分においては、内部電極３３〜３５が、それぞ
れ、内部電極３６と厚み方向において交互に重なり合っ
ている。また、焼結体４１の端面４１ａ，４１ｂには、
上記内部電極３３〜３５が露出されており、端面４１
ｃ，４１ｄには内部電極３６が露出されている。

【００３４】次に、第１の実施例と同様に、ダイシング
マシーン又はダイヤモンドカッターを用いて、焼結体４
１の上面４１ｅから、さらに最下層の内部電極３６より
も下方に至るように、但し、下面４１ｆには至らないよ
うに溝４５，４６を形成した。溝４５，４６の形成によ
って、第１〜第３のコンデンサユニット４２〜４４が分
離されて構成される。

【００３５】しかる後、図１３に示すように、焼結体４
１の端面４１ａ，４１ｂに、内部電極３３〜３５に電気
的に接続される外部電極４７ａ，４７ａ〜４９ａ，４９
ｂを、端面４１ｃ，４１ｄに外部電極５０ａ，５０ａを
形成する。また、溝４５，４６の内面に、内部電極３６
の各コンデンサユニットに残存している部分に接合され
る外部電極５０ｃ，５０ｄを形成する。

【００３６】上記のようにして得た第２の実施例のコン
デンサアレイ５１では、各コンデンサユニット４２〜４
４の一方の電位に接続される内部電極が共通外部電極で
ある外部電極５０ａ，５０ａに引き出されている。

【００３７】第２の実施例のコンデンサアレイにおいて
も、上記溝４５，４６によりコンデンサユニット４２〜
４４間が分離されているため、隣接するコンデンサユニ
ット間における浮遊容量を著しく低減し得る。

【００３８】第２の実施例のコンデンサアレイについ
て、第１の実施例についての具体的な実験例と同様にし
て具体的な実験を行い、溝４５，４６が形成されていな
い比較例のコンデンサアレイとの比較を行った。結果
を、下記の表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から明らかなように、−２５℃→＋１
２５℃→−２５℃の冷熱サイクルを１０００サイクル終
了した後において、第２の実施例の積層コンデンサアレ
イでは、絶縁抵抗値についての故障率が０％と、比較例
のコンデンサアレイに比べて低く、信頼性に優れている
ことが判る。

【００４１】第３の実施例 図１５（ａ），（ｂ）に示すセラミックグリーンシート
６１，６２を第１の実施例と同様にして用意した。

【００４２】セラミックグリーンシート６１，６２の上
面に、それぞれ、略矩形の内部電極６３，６４を、第１
の実施例と同様にして形成した。なお内部電極６３は、
セラミックグリーンシート６１の一方端縁６１ａにおい
て所定の距離を隔てて３箇所に引き出されている。同様
に、内部電極６４につていも、セラミックグリーンシー
ト６２の一方端縁６２ａ（積層後に上記セラミックグリ
ーンシート６１の端縁６１ａとは反対側に位置する端
縁）において所定間隔を隔てて３箇所に引き出されてい
る。

【００４３】次に、上記セラミックグリーンシート６
１，６２を、図１５に示した向きのまま交互に積層し、
以後の工程につていは、第１，第２の実施例と同様にし
て焼結体を得た。得られた焼結体を図１６及び図１７に
示す。

【００４４】図１６，図１７から明らかなように、焼結
体７１では、一方端面７１ａに内部電極６４が引き出さ
れている。この内部電極６４の引き出されている部分
を、それぞれ、参照番号６４ａ，６４ｂ，６４ｃで示
す。また、図１６で明らかではないが、焼結体７１の他
方側端面７１ｂには、図１５に示した内部電極６３が３
箇所において厚み方向に複数引き出されている。

【００４５】さらに、図１７から明らかなように、焼結
体７１内においては、上記内部電極６３，６４が交互に
積層されている。次に、上記焼結体７１の上面７１ｃか
ら下面７１ｄ側に向かって、但し下面７１ｄには至らな
いようにダイヤモンドカッター又はダイシングマシーン
を用いて溝７５，７６を形成した。その結果、溝７５，
７６の形成により、溝７５，７６で隔てられた第１〜第
３のコンデンサユニット７２〜７４が構成される。

【００４６】すなわち、溝７５，７６を形成することに
より、内部電極６３，６４が２箇所で切断され、各コン
デンサユニット７２〜７４を構成するための内部電極が
焼結体７１の厚み方向において交互にセラミック層を介
して重なり合うように形成される。

【００４７】次に、図１９に示すようにセラミック焼結
体７１の対向端面７１ａ，７１ｂに、第１の実施例と同
様に、外部電極７７ａ，７７ｂ〜７９ａ〜７９ｂを形成
した。さらに、上記溝７５，７６にＰｂ−Ｓｉ−Ａｌ系
ガラスを充填し、８００℃の温度で焼き付けることによ
り図２０及び図２１に示すコンデンサアレイ８０を得
た。図２０及び図２１において、８１，８２は、それぞ
れ、上記のようにガラスを焼き付けることにより構成さ
れた絶縁材料層を示す。本実施例では、上記絶縁材料層
８１，８２により隣合うコンデンサユニット７２〜７４
間が分離されているため、第１，第２の実施例の場合と
同様に、隣合うコンデンサユニット間における浮遊容量
の発生を著しく低減することができる。

【００４８】しかも、絶縁材料層８１，８２が溝７５，
７６を充填するように形成されているため、機械的強度
も高められる。なお、本実施例においては、絶縁材料層
８１，８２を構成する材料として、Ｐｂ−Ｓｉ−Ａｌ系
ガラスを用いたが、焼結体７１を構成するための誘電体
セラミックに比べて比誘電率が非常に低い材料であれ
ば、任意の絶縁性材料、例えば他のガラスや合成樹脂を
用いてもよい。

【００４９】第４の実施例 第４の実施例は、第２の実施例のコンデンサアレイをさ
らに改良したものである。すなわち、図１３及び図１４
に示したコンデンサアレイ５１において、さらに溝４
５，４６内にＰｂ−Ｓｉ−Ａｌ系ガラスを充填し、８０
０℃の温度で焼き付けることにより絶縁材料層を形成し
たことに特徴を有し、その他の点につていは、第２の実
施例と同様である。

【００５０】従って、第４の実施例のコンデンサアレイ
では、図２２（ａ），（ｂ）に示すように、第１〜第３
のコンデンサユニット４２〜４４が、溝４５，４６内に
充填された絶縁材料層９１，９２を隔てて分離されてい
る。第４の実施例のコンデンサアレイ９３では、上記の
ように絶縁材料層９１，９２が隣接するコンデンサユニ
ット間に構成されているため、第２の実施例のコンデン
サアレイ５１と同様に隣接するコンデンサユニット間の
浮遊容量を著しく低減し得るだけでなく、機械的強度が
高められる。

【００５１】上述してきた各実施例においては、隣接す
るコンデンサユニット間を分離するための溝は、焼結体
の上面から下面に向かって至るように形成されたいた
が、下面側から上面に向かって溝が形成されていてもよ
く、あるいは上面及び下面の双方から厚み方向に沿って
延びるように溝が形成されていてもよい。もっとも、隣
接するコンデンサユニット間の浮遊容量を確実に低減す
るためには、重なり合っている内部電極が位置する部分
の側方に溝が位置される必要がある。従って、上面及び
下面の一方側から溝を形成することが好ましい。また、
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。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１の実施例
で用意したセラミックグリーンシート及びその上に形成
される内部電極の形状を示す各平面図。

【図２】複数枚のセラミックグリーンシートを積層する
工程を説明するための略図的斜視図。

【図３】焼結体を示す斜視図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う略図的断面図。

【図５】溝が形成された焼結体を示す斜視図。

【図６】第１の実施例のコンデンサアレイを示す斜視
図。

【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１の実施例
及び比較例のコンデンサアレイを試験用回路基板上に実
装した状態を示す各側面図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第２の実施例
において用意したセラミックグリーンシート及びその上
に形成される内部電極の形状を示す各平面図。

【図１０】焼結体を示す斜視図。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図１２】溝を形成された焼結体を示す斜視図。

【図１３】第２の実施例の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】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第３の実施
例において用意したセラミックグリーンシート及びその
上に形成される内部電極の形状を説明するための各平面
図。

【図１６】焼結体を示す斜視図。

【図１７】図１６のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図１８】焼結体に溝を形成した状態を示す斜視図。

【図１９】第３の実施例において外部電極を形成した状
態を示す斜視図。

【図２０】第３の実施例のコンデンサアレイを示す斜視
図。

【図２１】図２０のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図２２】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施例のコンデ
ンサアレイの斜視図及びＡ−Ａ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１１…焼結体 １２〜１４…第１〜第３のコンデンサユニット １５，１６…溝 １１ｃ…焼結体の上面 １７ａ，１７ｂ〜１９ａ，１９ｂ…外部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−56918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−147109（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−21610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−51615（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/10 H01G 4/14 - 4/42

Claims (2)

(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積層型のコンデンサユ
   ニットが前記焼結体内において内部電極の延びる方向に
   並設された積層コンデンサアレイにおいて、 前記焼結体のうち隣合うコンデンサユニット間におい
   て、焼結体の上面及び下面の少なくとも一方から厚み方
   向に延び、かつ厚み方向に重なり合っている複数の内部
   電極の側方に至る深さとなる溝が形成されており、該溝
   によって隣合うコンデンサユニット間が隔てられている
   ことを特徴とする、コンデンサアレイ。
2. 【請求項２】 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積層型のコンデンサユ
   ニットが前記焼結体内において内部電極の延びる方向に
   並設された積層コンデンサアレイにおいて、 前記焼結体のうち隣合うコンデンサユニット間におい
   て、焼結体の上面及び下面の少なくとも一方から厚み方
   向に延び、かつ厚み方向に重なり合っている複数の内部
   電極の側方に至る深さとなる溝が形成されており、該溝
   に焼結体よりも比誘電率の低い絶縁性材料が充填されて
   おり、該絶縁性材料からなる層により隣合うコンデンサ
   ユニットが隔てられていることを特徴とする、コンデン
   サアレイ。