JP3850398B2

JP3850398B2 - 積層コンデンサ

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Publication number: JP3850398B2
Application number: JP2003297784A
Authority: JP
Inventors: 正明富樫
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: US6922329B2; KR20050020611A; TW200518131A; JP2005072149A; CN1585056B; KR101059247B1; TWI398885B; US20050041368A1; CN1585056A

Description

本発明は、構造欠陥等を少なくして信頼性を高くしつつ、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減して高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行可能としてノイズフィルタ等に用いられる積層コンデンサに係り、特に情報処理機器や通信機器の回路に好適なものである。

近年の大半の情報処理機器や通信機器はディジタル化され、さらに情報処理能力の高速化よってこれらの機器で取り扱われるディジタル信号の高周波化が進んでいる。従って、これらの機器から発生するノイズも同様に高周波領域で増大する傾向にあり、多くの機器には、ノイズ対策をして電磁波障害の防止や不要な電圧変動の抑止を図る為の電子部品が使用されている。そして、このノイズ対策の為の電子部品として、一般的に積層コンデンサが採用されている。

しかし、積層コンデンサの寄生成分であるＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が、高周波領域のノイズ除去効果を阻害する為、機器の動作周波数等の一層の高周波化に伴って、その効果が不十分になっている。つまり、従来の積層コンデンサのように大きなＥＳＬを有したものでは、最近の高周波化には適応できなくなっている。

そこで、高周波領域でのノイズ対策を図る為に、ＥＳＬを低減したコンデンサとして積層型の貫通コンデンサである積層貫通型コンデンサが製品化され用いられており、この積層貫通型コンデンサ１１０を図６及び図７に示し、以下に説明する。
この積層貫通型コンデンサ１１０は、図７に示すように相互に対向する二側面に引き出された第１内部導体１１２を配置した誘電体シート１２２及び、この二側面と異なる二側面に引き出された第２内部導体１１４を配置した誘電体シート１２４が、それぞれ積層された図６に示す積層体１２０とされるような構造になっている。

さらに、積層体１２０の両端部には、第１内部導体１１２とそれぞれ繋がる一対の端子電極１３２が配置され、また、積層体１２０の両側部には、第２内部導体１１４とそれぞれ繋がる一対の端子電極１３４が配置されていて、一対の端子電極１３２が信号線路側に接続され得るようになると共に、一対の端子電極１３４が接地側に接続され得るようになっている。

しかし、最近の機器は著しく高周波化し、ノイズはますます増加する一方、機器の低消費電力化から動作電圧が低下しており、機器のノイズに対する耐久性は低下している。この為、ノイズ対策用の電子部品には、より高い周波数域での高いノイズ除去効果が要求されるようになった。こうした現状に対応する為、積層貫通型コンデンサにおいても更なるＥＳＬの低減化が重要な課題となった。

従って、上記構造の積層型貫通コンデンサでＥＳＬをより低減するには、図８に示すように接地側と繋がる端子電極１３４に接続された第２内部導体１１４の引出部１１４Ａの幅寸法をできるだけ広く設計し、これに合わせてこの端子電極１３４も同様に広くすることが一般的に行われてきた。
特開２００３−１００５５２公報特開２００２−２３１５５９公報特開２００２−１５１３４９公報特開２００１−２１０５４４公報特開平１１−３２９８９４号公報実開昭５９−９３１２３号公報

しかし、第２内部導体の引出部の幅寸法を広くした場合、その部位において誘電体同士の接合強度が低下することになる。この結果として、誘電体を積層体に加工する際のセラミックス焼結時において、当該部位にクラックなどの構造欠陥が生じたり、或いは積層体の素体強度が著しく低下したりして、基板の撓みなどの外部からの応力に対する耐力が低下してしまい、信頼性が低下する虞を有する。

本発明は上記事実を考慮し、構造欠陥等を少なくして信頼性を高くしつつ、ＥＳＬを低減して高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行できる積層コンデンサを提供することを目的とする。

請求項１による積層コンデンサは、第１内部導体と第２内部導体との間に少なくとも一枚の誘電体シートが挟まれつつこの誘電体シートを複数枚積層してコンデンサ本体を形成し、
第１内部導体に接続される信号用端子電極及び第２内部導体に引出部を介して接続されるグランド用端子電極が、コンデンサ本体の側面にそれぞれ配置され、
グランド用端子電極に接続される引出部が複数に分割された分割引出部の形で、第２内部導体からそれぞれ引き出され、
この複数の分割引出部の内の最外側に位置する分割引出部が、内側に位置する分割引出部より広幅に形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る積層コンデンサによれば、第１内部導体と第２内部導体との間に少なくとも一枚の誘電体シートが挟まれつつ誘電体シートを複数枚積層してコンデンサ本体を形成しており、この第１内部導体に接続される信号用端子電極及び第２内部導体に引出部を介して接続されるグランド用端子電極が、コンデンサ本体の側面にそれぞれ配置されている。そして、本請求項では、グランド用端子電極に接続される引出部が複数に分割された分割引出部の形で、第２内部導体からそれぞれ引き出されており、この複数の分割引出部の内の最外側に位置する分割引出部が、内側に位置する分割引出部より広幅になるように形成されている。

つまり、グランド用端子電極に繋がる第２内部導体の引出部が複数の分割部分とされる分割引出部に分割された形になっているので、分割された引出部である分割引出部間の隙間でも誘電体シート同士が接するようになり、第２内部導体の引出部の幅寸法を単純に広くした場合と比較して、接合面積が大きくなるのに伴って、誘電体同士の接合強度が低下することが無くなる。

この結果として、誘電体シートが積層されたものを積層体に加工する際のセラミックス焼結時において、引出部が存在する部分にクラックなどの構造欠陥が生じないようになると共に、積層体の素体強度が強化されて基板の撓みなどの外部からの応力に対する耐力が高まり、積層コンデンサの信頼性が向上する。

従って、本請求項に係る積層コンデンサによれば、引出部が複数に分割されたことで、構造欠陥等を少なくして信頼性を高くしつつ、ＥＳＬを低減して高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行できるようになる。

請求項２に係る積層コンデンサによれば、請求項１の積層コンデンサと同様の構成の他に、第１内部導体と第２内部導体とが相互に交差する方向に延びるように形成され、信号用端子電極とグランド用端子電極とがコンデンサ本体の相互に異なる側面に配置されるという構成を有している。
従って、請求項１と同様の作用が生じるだけでなく、コンデンサ本体の側面にこれら端子電極が最適に配置されて積層コンデンサの小型化を図ることも可能となる。
また、請求項３に係る積層コンデンサによれば、第１内部導体と第２内部導体との間に少なくとも一枚の誘電体シートが挟まれつつこの誘電体シートを複数枚積層してコンデンサ本体を形成し、
第１内部導体に接続される信号用端子電極及び第２内部導体に引出部を介して接続されるグランド用端子電極が、コンデンサ本体の側面にそれぞれ配置され、
グランド用端子電極に接続される引出部が複数に分割された分割引出部の形で、第２内部導体からそれぞれ引き出され、
この複数の分割引出部の内の最外側に位置する分割引出部が、コンデンサ本体の二側面に跨って形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、構造欠陥等を少なくして信頼性を高くしつつ、ＥＳＬを低減して高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行できる積層コンデンサを得ることが可能となる。

以下、本発明に係る積層コンデンサの第１の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１から図３に示すように、誘電体シートであるセラミックグリーンシートを複数枚積層したものを焼成することで得られた直方体状の積層体である誘電体素体１２を主要部として、本発明の第１の実施の形態に係る積層コンデンサである積層貫通型コンデンサ１０が構成されている。

図１及び図３に示すように、この誘電体素体１２内の所定の高さ位置には、誘電体素体１２の図１の左側と右側との間で延びる内部電極２１が配置されている。また、誘電体素体１２内において、セラミックグリーンシートが焼結されたものであるセラミック層１２Ａを隔てた内部電極２１の下方には、誘電体素体１２の図１の手前側と奥側との間で延びる内部電極２２が配置されている。

さらに、誘電体素体１２内においてセラミック層１２Ａを隔てた内部電極２２の下方には、内部電極２１と同様に誘電体素体１２の図１の左側と右側との間で延びる内部電極２３が、配置されている。また、誘電体素体１２内においてセラミック層１２Ａを隔てた内部電極２３の下方には、内部電極２２と同様に誘電体素体１２の図１の手前側と奥側との間で延びる内部電極２４が、配置されている。

この為、これら内部電極２１から内部電極２４までの内部電極が誘電体素体１２内において誘電体層とされるセラミック層１２Ａで隔てられつつ相互に対向して配置されることになる。つまり、内部電極２１と内部電極２２との間に少なくとも一枚のセラミック層１２Ａが挟まれ、また、内部電極２３と内部電極２４との間に少なくとも一枚のセラミック層１２Ａが挟まれつつ、これらセラミック層１２Ａを複数枚積層してコンデンサ本体である誘電体素体１２が形成されている。

また、第１内部導体である内部電極２１、２３で信号を伝達する経路を構成すると共に、これら内部電極２１、２３に対して相互に交差する方向に延びる第２内部導体である内部電極２２、２４でコンデンサを構成する形とされている。尚、これら内部電極は単に４層だけでなく、さらに多数層配置しても良く、また、これら内部電極の材質としては、例えばニッケル、ニッケル合金、銅或いは、銅合金が考えられる。

ここで、図１に示す内部電極２１、２３からは、内部電極２１、２３より細く形成された引出部２１Ａ、２３Ａが図１の左右側に引き出されるように、それぞれ形成されている。また、図１に示す内部電極２２からは、複数に分割された形の分割引出部である引出部２２Ａ、２２Ｂが図１の手前側及び奥側に引き出されるように、それぞれ形成されている。但し、複数の引出部２２Ａ、２２Ｂの内の最も外側の左右端に位置する引出部２２Ｂは、内側に位置する引出部２２Ａより広幅に形成されている。

同じく内部電極２４からも、複数に分割された形の分割引出部である引出部２４Ａ、２４Ｂが図１の手前側及び奥側に引き出されるように、それぞれ形成されており、同じく複数の引出部２４Ａ、２４Ｂの内の最も外側の左右端に位置する引出部２４Ｂは、内側に位置する引出部２４Ａより広幅に形成されている。

さらに、図１から図３に示すように、内部電極２１、２３の両端部に引出部２１Ａ、２３Ａを介してそれぞれ接続されるように、一対の信号用端子電極３１、３２が、図２に示す誘電体素体１２の左側の側面１２Ｂと右側の側面１２Ｂにそれぞれ配置されている。また、内部電極２２の両端部に引出部２２Ａ、２２Ｂを介してそれぞれ接続され且つ、内部電極２４の両端部に引出部２４Ａ、２４Ｂを介してそれぞれ接続されるように、一対のグランド用端子電極３３、３４が、図２に示す誘電体素体１２の奥側の側面１２Ｃと手前側の側面１２Ｃにそれぞれ配置されている。

以上の結果、本実施の形態では、図２に示すように、積層貫通型コンデンサ１０の左右の側面１２Ｂに信号用端子電極３１、３２がそれぞれ配置され、奥と手前の側面１２Ｃにグランド用端子電極３３、３４がそれぞれ配置されることで、直方体である六面体形状とされる誘電体素体１２の４つの側面１２Ｂ、１２Ｃに端子電極３１〜３４がそれぞれ配置される４端子の構造になっている。そして、これら一対の信号用端子電極３１、３２が信号線路側に接続され得るようになると共に、一対のグランド用端子電極３３、３４が接地側に接続され得るようになっている。

次に、本実施の形態に係る積層貫通型コンデンサ１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る積層貫通型コンデンサ１０によれば、相互に交差する方向に延びるように形成される内部電極２１と内部電極２２との間及び、同じく相互に交差する方向に延びるように形成される内部電極２３と内部電極２４との間に、一層づつのセラミック層１２Ａがそれぞれ挟まれている。また、内部電極２２と内部電極２３との間にも一層のセラミック層１２Ａが挟まれている。そして、これらセラミック層１２Ａが複数層積層されて誘電体素体１２を形成している。

この内部電極２１、２３に引出部２１Ａ、２３Ａを介して接続される信号用端子電極３１、３２及び、内部電極２２、２４に引出部２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂを介して接続されるグランド用端子電極３３、３４が、誘電体素体１２の相互に異なる側面１２Ｂ、１２Ｃにそれぞれ配置されている。

そして、本実施の形態では、これらグランド用端子電極３３、３４に接続される引出部２２Ａ、２２Ｂが複数に分割された形で、内部電極２２の両端部からそれぞれ引き出されるように形成されると共に、同じくこれらグランド用端子電極３３、３４に接続される引出部２４Ａ、２４Ｂが複数に分割された形で、内部電極２４の両端部からそれぞれ引き出されるように形成されている。

つまり、グランド用端子電極３３、３４に繋がる内部電極２２、２４の引出部が、複数の分割部分に分割された形になっているので、分割された引出部２２Ａ、２２Ｂ間の隙間Ｓ及び、同じく分割された引出部２４Ａ、２４Ｂ間の隙間Ｓでも、セラミックグリーンシート同士が接するようになり、内部導体の引出部の幅寸法を単純に広くした場合と比較して、接合面積が大きくなるのに伴って、セラミックグリーンシート同士の接合強度が低下することが無くなる。

この結果として、セラミックグリーンシートが積層されたものを誘電体素体１２に加工する際のセラミックス焼結時において、引出部が存在する部分にクラックなどの構造欠陥が生じないようになると共に、誘電体素体１２の素体強度が強化されて、積層貫通型コンデンサ１０が搭載される基板の撓みなどの外部からの応力に対する耐力が高まり、積層貫通型コンデンサ１０の信頼性が向上する。

従って、本実施の形態に係る積層貫通型コンデンサ１０によれば、引出部２２Ａ、２２Ｂ及び引出部２４Ａ、２４Ｂがそれぞれ複数に分割されていることで、構造欠陥等を少なくして信頼性を高くしつつ、ＥＳＬを低減して高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行できるようになる。

さらに、本実施の形態では、内部電極２１、２３と内部電極２２、２４とが相互に交差する方向に延びるように形成され、信号用端子電極３１、３２とグランド用端子電極３３、３４とが誘電体素体１２の相互に異なる側面に配置されているので、誘電体素体１２の側面１２Ｂ、１２Ｃにこれら端子電極３１〜３４が最適に配置されて積層貫通型コンデンサ１０の小型化を図ることも可能となる。

次に、本発明に係る積層コンデンサの第２の実施の形態を図４及び図５に基づき説明する。尚、第１の実施の形態で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付して、重複した説明を省略する。

図４及び図５に示すように本実施の形態では、内部電極２２の引出部２２Ａ、２２Ｂの替わりに、引出部２２Ａ、２２Ｂより幅広とされ且つ複数に分割された形の引出部２２Ｃ、２２Ｄが、図４の手前側及び奥側に内部電極２２から引き出されるように、それぞれ形成されている。また、内部電極２４の引出部２４Ａ、２４Ｂの替わりに、同じく引出部２４Ａ、２４Ｂより幅広とされ且つ複数に分割された形の引出部２４Ｃ、２４Ｄが、図４の手前側及び奥側に内部電極２４から引き出されるように、それぞれ形成されている。

これに伴って本実施の形態では、一対のグランド用端子電極３３、３４の替わりに、これらより幅広く形成された図５に示す一対のグランド用端子電極３５、３６が、誘電体素体１２の奥側の側面１２Ｃと手前側の側面１２Ｃにそれぞれ配置されている。そして、これら一対のグランド用端子電極３５、３６が、分割引出部である引出部２２Ｃ、２２Ｄを介して内部電極２２の両端部にそれぞれ接続されると共に、分割引出部である引出部２４Ｃ、２４Ｄを介して内部電極２４の両端部にそれぞれ接続されるようになっている。

従って、本実施の形態に係る積層貫通型コンデンサ１０によれば、引出部をそれぞれ幅広い引出部２２Ｃ、２２Ｄ及び引出部２４Ｃ、２４Ｄとし、これに合わせて接地側に繋がる一対のグランド用端子電極３５、３６を幅広くしたことで、第１の実施の形態にも増してＥＳＬが低減され、高周波領域でより効果的にノイズ対策を実行できるようになる。

次に、以下の各試料の剥離及びクラックの不良率を評価した結果と、ネットワークアナライザによりＥＳＬを測定した結果を説明する。つまり、従来例の積層貫通型コンデンサ１１０、図１から図３に示す第１の実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０及び、図４及び図５に示す第２の実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０を試料とし、これら各試料の剥離及びクラックの不良率をそれぞれ評価すると共にＥＳＬをそれぞれ測定した。尚、これらの評価及び測定に用いた試料は各１０００個ずつであった。

そして、この測定の結果として、従来例の積層貫通型コンデンサ１１０では剥離及びクラックの不良率が全体の１．３％であるのに対して、第１及び第２の実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０では同様の不良率がそれぞれ０％であった。従って、本発明の各実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０に関する剥離及びクラックの不良率が、従来例の積層貫通型コンデンサ１１０の不良率と比較して、何れも大きく改善されていることが確認された。

また、従来例の積層貫通型コンデンサ１１０ではＥＳＬが７８ｐＨであるのに対して、第１の実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０ではＥＳＬが８３ｐＨであり、第２の実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０ではＥＳＬが７９ｐＨであった。従って、本発明の各実施の形態による積層貫通型コンデンサ１０のＥＳＬが、従来例の積層貫通型コンデンサ１１０のＥＳＬと比較して何れもほぼ同様の値となり、積層貫通型コンデンサ１０がＥＳＬを著しく増加しないことが確認された。

尚、このＥＳＬは２πｆ₀＝１／√（ＥＳＬ・Ｃ）の式より求められるものであり、ｆ₀は自己共振周波数でＣは静電容量である。また、ここで用いた各試料の寸法としては、縦寸法Ｌが２．０ｍｍで横寸法Ｗがｌ．２５ｍｍとされ、静電容量としては、従来例の積層貫通型コンデンサが１．０６μＦであり、本実施の形態の積層貫通型コンデンサ１０が１．０２μＦであった。

さらに、上記実施の形態に係る積層貫通型コンデンサ１０は、４枚の内部電極２１〜２４及び４個の端子電極３１〜３４を有する構造とされているものの、層数、内部電極の枚数及び、端子電極の数は、これらの数に限定されず、さらに多数としても良い。

本発明の第１の実施の形態に係る積層貫通型コンデンサの分解斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る積層貫通型コンデンサを示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係る積層貫通型コンデンサを示す断面図であって、図２の３−３矢視線断面に対応する図である。本発明の第２の実施の形態に係る積層貫通型コンデンサの分解斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る積層貫通型コンデンサを示す斜視図である。第１の従来例の積層貫通型コンデンサを示す斜視図である。第１の従来例の積層貫通型コンデンサの分解斜視図であって、（Ａ）は信号線路側に接続され得る第１内部導体を配置した誘電体シートの斜視図であり、（Ｂ）は接地側に接続され得る第２内部導体を配置した誘電体シートの斜視図である。第２の従来例の積層貫通型コンデンサの分解斜視図であって、（Ａ）は信号線路側に接続され得る第１内部導体を配置した誘電体シートの斜視図であり、（Ｂ）は接地側に接続され得る第２内部導体を配置した誘電体シートの斜視図である。

符号の説明

１０積層貫通型コンデンサ（積層コンデンサ）
１２誘電体素体（コンデンサ本体）
１２Ｂ、１２Ｃ側面
２１、２３内部電極（第１内部導体）
２２、２４内部電極（第２内部導体）
２２Ａ、２２Ｂ引出部
２２Ｃ、２２Ｄ引出部
２４Ａ、２４Ｂ引出部
２４Ｃ、２４Ｄ引出部
３１、３２信号用端子電極
３３、３４グランド用端子電極
３５、３６グランド用端子電極

Claims

第１内部導体と第２内部導体との間に少なくとも一枚の誘電体シートが挟まれつつこの誘電体シートを複数枚積層してコンデンサ本体を形成し、
第１内部導体に接続される信号用端子電極及び第２内部導体に引出部を介して接続されるグランド用端子電極が、コンデンサ本体の側面にそれぞれ配置され、
グランド用端子電極に接続される引出部が複数に分割された分割引出部の形で、第２内部導体からそれぞれ引き出され、
この複数の分割引出部の内の最外側に位置する分割引出部が、内側に位置する分割引出部より広幅に形成されていることを特徴とする積層コンデンサ。
第１内部導体と第２内部導体とが相互に交差する方向に延びるように形成され、信号用端子電極とグランド用端子電極とがコンデンサ本体の相互に異なる側面に配置されたことを特徴とする請求項１記載の積層コンデンサ。
第１内部導体と第２内部導体との間に少なくとも一枚の誘電体シートが挟まれつつこの誘電体シートを複数枚積層してコンデンサ本体を形成し、
第１内部導体に接続される信号用端子電極及び第２内部導体に引出部を介して接続されるグランド用端子電極が、コンデンサ本体の側面にそれぞれ配置され、
グランド用端子電極に接続される引出部が複数に分割された分割引出部の形で、第２内部導体からそれぞれ引き出され、
この複数の分割引出部の内の最外側に位置する分割引出部が、コンデンサ本体の二側面に跨って形成されていることを特徴とする積層コンデンサ。