JP3268921B2 - 積層コンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体層を介して複数
の内部電極が積層されている誘電体を用いて構成された
積層コンデンサに関し、特に、中高圧用途に用いられる
積層コンデンサであって、外部電極間の表面フラッシオ
ーバー開始電圧を高め得る構造を備えた積層コンデンサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、誘電体層を介して複数の内部
電極が積層されてなる誘電体を用いた積層コンデンサと
して、例えば上記誘電体としてセラミック焼結体を用い
て構成された積層コンデンサが広く用いられている。上
記積層コンデンサの中でも中高圧用途、すなわち耐圧が
５００Ｖ以上の用途に用いられるものでは、比較的大き
な電圧が印加されるため、誘電体の両端面に形成された
外部電極間において、誘電体の外表面を伝わって電流が
流れる、いわゆるフラッシオーバー現象が発生するおそ
れがある。従って、中高圧用積層コンデンサでは、上記
フラッシオーバー開始電圧の高いことが要求される。

【０００３】他方、積層コンデンサにおける耐圧を高め
るために、従来より種々の方法が提案されている。例え
ば、誘電体層の厚みを厚くする方法、あるいは内部電極
のコーナー部分を丸めることにより、内部電極コーナー
部分における電界集中を防止する方法などが知られてい
る。また、図１に示す積層コンデンサ１のように、セラ
ミック焼結体２内に配置されている複数の内部電極を、
直列接続型の構造としたものが提案されている。積層コ
ンデンサ１では、内部電極３ａ〜３ｃが第１，第２の外
部電極５，６間に直列に接続されるように配置されてお
り、同様に内部電極４ａ〜４ｃが第１，第２の外部電極
５，６間に直列に接続されるように配置されている。

【０００４】しかしながら、上述した種々の耐圧改善方
法を採用したとしても、絶縁耐圧は高められるものの、
第１，第２の外部電極間で発生する上記表面フラッシオ
ーバー開始電圧を高めることはできなかった。すなわ
ち、上記のような種々の方法は、誘電体内における耐圧
を防止し得るものであるが、第１，第２の外部電極間に
おいて誘電体の表面に沿って発生する上記表面フラッシ
オーバー現象を防止し得る効果を発揮するものではなか
った。

【０００５】また、外表面に最も近い、すなわち最外層
の内部電極を突き合わせ配置された一対の分割内部電極
により構成し、それによって絶縁破壊電圧を高める構造
が、実開昭６０−１０１７３５号公報に開示されてい
る。図２に、この先行技術に記載の積層コンデンサを示
す。

【０００６】積層コンデンサ１１は、セラミック焼結体
よりなる誘電体１２内に、複数の内部電極１３〜１８を
配置した構造を有する。このうち最外層の内部電極１
３，１８が、それぞれ、誘電体１２の中央で所定距離を
隔てて配置された分割内部電極１３ａ，１３ｂ及び１８
ａ，１８ｂよりなる。また、第１，第２の外部電極１
９，２０が、誘電体１２の両端面に形成されている。

【０００７】しかしながら、図２に示した積層コンデン
サ１１では、上記分割内部電極１３ａ，１３ｂ及び１８
ａ，１８ｂを最外層の内部電極として配置することによ
り、外部電極１９，２０と内部電極１３，１８との間に
おけるコロナ放電を抑制し、絶縁耐圧を高めることこそ
可能であるものの、外部電極１９，２０間で発生する表
面フラッシオーバーを抑制することは困難であった。す
なわち、上記先行技術においても、外部電極と内部電極
との間の素子間破壊を防止する作用こそ記載されている
ものの、上記表面フラッシオーバー現象を抑制するため
の構成については言及されていない。

【０００８】他方、実開昭５７−１７６７１５号公報に
は、フラッシオーバー開始電圧を高め得るとされている
構造が提案されている。すなわち、図３に示すように、
積層コンデンサ２１では、セラミック焼結体よりなる誘
電体２２内に、複数の内部電極２３ａ〜２３ｈが配置さ
れており、誘電体２２の両端面に第１，第２の外部電極
２４，２５が形成されている。ここでは、最外層の内部
電極２３ａ，２３ｈの長さを、積層コンデンサ２１の長
さ寸法Ｌの１／２程度に留めておくことにより、外部電
極２４，２５の折り返し電極部２４ａ，２５ａの先端
と、内部電極２３ａ，２３ｈとの間において発生するコ
ロナ放電を抑制することが可能とされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
５７−１７６７１５号公報に開示されている上記構成
を、例えば図１に示したような直列接続型内部電極を有
する積層コンデンサに適用した場合、すなわち図１の積
層コンデンサ１に、図３に示した内部電極２３ａ，２３
ｈを加えた場合には、加えられた内部電極２３ａ，２３
ｈと当初から備えられている内部電極３ａ，３ｃ，４ｂ
との間の耐圧が充分高くならず、従って中高圧用途には
用いることができなくなる。

【００１０】本発明の目的は、誘電体の両端面に形成さ
れた外部電極間の表面フラッシオーバー開始電圧を効果
的に高めることができ、従って中高圧用途に適した積層
コンデンサを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体層を介
して複数の内部電極が積層されてなる誘電体の両端面
に、所定の内部電極に電気的に接続されており、かつ上
記両端面を結ぶ側面並びに上面及び下面に至る折り返し
電極部を有する第１，第２の外部電極を形成してなる積
層コンデンサにおいて、最上部及び最下部の少なくとも
一方の内部電極が、誘電体中央で所定距離のギャップを
隔てて突き合わせ配置された第１，第２の分割内部電極
よりなり、第１，第２の分割内部電極が、それぞれ、前
記第１，第２の外部電極に電気的に接続されており、か
つ前記誘電体の両端面を結ぶ方向の長さＬが５．７ｍｍ
以下であり、前記所定の距離をｇ、前記第１，第２の外
部電極の折り返し電極部間の距離をＧとしたときに、

【００１２】

【数２】

【００１３】を満たすように、前記所定の距離ｇが定め
られており、かつ第１，第２の分割内部電極の前記両端
面を結ぶ方向の長さが、折り返し電極部の長さよりも少
なくとも０．４５ｍｍ以上長くされており、前記第１，
第２の分割内部電極と誘電体層を介して重なり合うよう
に配置されており、かつ第１，第２の外部電極に接続さ
れていない非接続型の内部電極を有し、前記第１，第２
の分割内部電極が前記非接続型内部電極を介して直列に
接続されていることを特徴とする、積層コンデンサであ
る。本発明の特定の局面では、前記非接続型内部電極が
複数配置され、複数の非接続型内部電極間に、非接続型
内部電極と誘電体層を介して重なり合うように一対の分
割内部電極が配置される。

【００１４】また、本発明において、上記外部電極に形
成される折り返し電極部とは、誘電体の端面から誘電体
の両側面並びに上面及び下面に至るように延ばされてい
る部分をいう。第１，第２の外部電極においては、上記
折り返し電極部の先端が他方側の外部電極に最も近づく
ことになる。従って、表面フラッシオーバー現象は、第
１，第２の外部電極の上記折り返し電極部の先端間にお
いて発生することになる。そこで、本発明では、上記の
ように、第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距
離Ｇに対して、上記第１，第２の分割内部電極間の距離
ｇが上記のように定められている。

【００１５】

【作用】本発明の積層コンデンサは、中高圧用途に用い
られる積層コンデンサにおいては、単に絶縁耐圧を高め
るだけでなく、表面フラッシオーバー開始電圧を高める
ことが必要であることに鑑み、該表面フラッシオーバー
現象を抑制すべく考えられたものである。

【００１６】本発明は、上記第１，第２の分割電極から
なる内部電極を誘電体の最外層の少なくとも一方に配置
し、さらに、上記第１，第２の分割内部電極の間の距離
ｇと、第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離
Ｇとの関係を、上述した式を満たすように定め、それに
よってフラッシオーバー開始電圧を高めたことに特徴を
有する。

【００１７】上述した式を満たすように、第１，第２の
分割内部電極間の距離ｇを定めればよいことは、本願発
明者らにより実験的に確かめられたものであるが、この
ような距離ｇと第１，第２の外部電極の折り返し電極部
間の距離Ｇとが表面フラッシオーバー開始電圧に影響す
ること、並びに両者の間を上記特定の関係を満たすよう
に定めればよいことは、従来知られていなかったもので
ある。

【００１８】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を説明すること
により、本発明を明らかにする。

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】図４は、本発明の実施例に係る積層コンデ
ンサを示す断面図である。積層コンデンサ４１では、誘
電体４２内に、複数の内部電極４３〜４７が誘電体層を
介して重なり合うように配置されている。このうち、最
外層の内部電極４３，４７は、それぞれ、中央で所定距
離ｇを隔てて突き合わされるように配置された第１，第
２の分割内部電極４３ａ，４３ｂ及び４７ａ，４７ｂを
有する。また、内部電極４４，４６は第１，第２の外部
電極４７，４８に電気的に接続されておらず、いわゆる
浮き電極として形成されている。従って、第１，第２の
分割内部電極４３ａ，４３ｂ、分割内部電極４５ａ，４
５ｂ及び第１，第２の分割内部電極４７ａ，４７ｂは、
それぞれ、非接続型の内部電極４４，４６を介して直列
に接続されていることになる。

【００２６】本実施例においては、第１，第２の分割内
部電極４３ａ，４３ｂ間及び第１，第２の分割内部電極
４７ａ，４７ｂ間の距離ｇが、第１，第２の外部電極４
８，４９の折り返し電極部４８ａ，４９ｂ間の距離Ｇに
対して、上述した式を満たすようにそれぞれの寸法が定
めれている。従って、第１の実施例と同様にフラッシオ
ーバー開始電圧を効果的に高めることが可能とされてい
る。

【００２７】次に、実施例についての具体的な実験例に
つき説明する。誘電体４２として、長手方向寸法Ｌが
４．５ｍｍの積層コンデンサ及び５．７ｍｍの積層コン
デンサの２種類の積層コンデンサのそれぞれについて、
以下のように仕様を変えて種々の積層コンデンサを作製
した。すなわち、上記２種類の積層コンデンサのそれぞ
れについて、外部電極の折り返し寸法すなわち第１，第
２の外部電極の折り返し電極部の積層コンデンサの長さ
方向に沿う寸法ｅを、０．５ｍｍまたは１．０ｍｍと
し、かつ第１，第２の分割内部電極間の距離ｇを０．２
ｍｍから４ｍｍまで変化させ、種々の積層コンデンサを
作製した。得られた複数種の積層コンデンサのフラッシ
オーバー開始電圧を評価した。

【００２８】なお、フラッシオーバー開始電圧の評価に
際しては、寸法Ｌ及び外部電極のｅが同一であるが、内
部には分割内部電極等を形成していない単板のチップコ
ンデンサを用意し、該コンデンサのフラッシュオーバー
破壊強度を測定し、該破壊強度を基準（＝１．０）と
し、上述した種々の積層コンデンサのフラッシオーバー
現象による破壊強度を測定し、上記基準となる積層コン
デンサに対する相対破壊強度を、フラッシオーバー開始
電圧改善効果として評価した。結果を、下記の表１に示
す。

【００２９】なお、表１中、＊は本発明外であることを
示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、上記相対破壊強
度は、対向電極間ギャップの距離ｇが大きくなるに従っ
て大きくなり、ｇ＝０．８ｍｍの際に相対破壊強度がほ
ぼ１となっていることがわかる。また、距離ｇが大きく
なるにつれ、相対破壊強度が大きくなるものの、ある点
をピークに相対破壊強度が低下していくことがわかる。
さらに、距離ｇが大きくなりすぎると、再び相対破壊強
度が１よりも小さくなっている。従って、相対破壊強度
が１未満となる条件は、上記第１，第２の外部電極間の
距離Ｇと分割内部電極間の距離ｇの差によって決定さ
れ、その境界値が約０．８ｍｍとなることがわかる。よ
って、本発明では、前述した式を満たすように、第１，
第２の外部電極の折り返し電極部間の距離Ｇと、第１，
第２の分割内部電極間の距離ｇとの関係が定められてい
る。

【００３２】表１から明らかなように、上述した式を満
たすように第１，第２の分割内部電極間の距離ｇ及び第
１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離Ｇを選択
することにより、相対破壊強度が最高で１．３倍に高め
られていることがわかる。また、同じ内部電極を形成し
た構造で比較すると、上記式を満たすように距離ｇ及び
Ｇを選択することにより、フラッシオーバー開始電圧を
最高で２倍にも高めることが可能となることがわかる。

【００３３】

【００３４】

【発明の効果】本発明では、第１，第２の分割内部電極
間の距離ｇ及び第１，第２の外部電極の折り返し電極部
間の距離Ｇが、上記特定の関係を満たすように定められ
ているため、第１，第２の外部電極間において誘電体外
表面によって生じる表面フラッシオーバー現象の発生を
抑制することができ、従ってフラッシオーバー開始電圧
を効果的に高めることが可能となる。

【００３５】よって、本発明により、中高圧用途に適し
た積層コンデンサを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサの一例を示す断面図。

【図２】従来の積層コンデンサの他の例を示す断面図。

【図３】従来の積層コンデンサのさらに他の例を示す断
面図。

【図４】本発明の実施例の積層コンデンサを示す断面
図。

【符号の説明】４ １…積層コンデンサ４ ３〜４７…内部電極４ ３ａ，４３ｂ，４７ａ，４７ｂ…第１，第２の分割内
部電極４ ８，４９…第１，第２の外部電極 ｇ…分割内部電極間の距離 Ｇ…第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体層を介して複数の内部電極が積層
   されている誘電体の両端面に、所定の内部電極に電気的
   に接続されており、かつ上記両端面を結ぶ側面並びに上
   面及び下面に至る折り返し電極部を有する第１，第２の
   外部電極を形成してなる積層コンデンサにおいて、 最上部及び最下部に位置する内部電極が、誘電体中央で
   所定距離のギャップを隔てて突き合わせ配置された第
   １，第２の分割内部電極よりなり、第１，第２の分割内
   部電極が、それぞれ、前記第１，第２の外部電極に電気
   的に接続されており、かつ前記誘電体の両端面を結ぶ方
   向の長さＬが５．７ｍｍ以下であり、前記所定の距離を
   ｇ、前記第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距
   離をＧとしたときに、 【数１】 を満たすように、前記所定の距離ｇが定められており、
   かつ第１，第２の分割内部電極の前記両端面を結ぶ方向
   の長さが、折り返し電極部の長さよりも少なくとも０．
   ４５ｍｍ以上長くされており、 前記第１，第２の分割内部電極と誘電体層を介して重な
   り合うように配置されており、かつ第１，第２の外部電
   極に接続されていない非接続型の内部電極を有し、前記
   第１，第２の分割内部電極が前記非接続型内部電極を介
   して直列に接続されていることを特徴とする、積層コン
   デンサ。
2. 【請求項２】 前記非接続型内部電極が複数設けられて
   おり、複数の非接続型内部電極間に、一対の分割内部電
   極が誘電体層を介して重なり合うように配置されてい
   る、請求項１に記載の積層コンデンサ。