JP6978862B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
まず、図1および図2を用いて、本発明を適用した積層セラミックコンデンサ10の全体構成について説明する。
つぎに、図2〜図4を用いて、コンデンサ本体11を図1に示したA−A線に沿う面、すなわち、第1方向d1と直交する面で切断したときに現れる共有内部電極層11a3の断面形状について説明する。
図2に示した共有内部電極層11a3の第1断面形状CS1は、共有内部電極層11a3と隣接する低容量部LC側の誘電体層11b2に向かって張り出した湾曲部CPを、第2方向d2の両側とその間に有する断面形状となっている。つまり、3個の湾曲部CPが第2方向d2に並んだ断面形状となっている。図2には3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]と第3方向寸法D3[CP](図号省略)が同じものを示してあるが、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]は必ずしも同じでなくても良く、具体的には3個の湾曲部CPのうちの1個または2個の第2方向寸法D2[CP]が残りの第2方向寸法D2[CP]と異なっていても良い。また、3個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]も必ずしも同じでなくても良く、具体的には3個の湾曲部CPのうちの1個または2個の第3方向寸法D3[CP]が残りの第3方向寸法D3[CP]と異なっていても良い。
図3に示した共有内部電極層11a3の第2断面形状CS2は、共有内部電極層11a3と隣接する低容量部LC側の誘電体層11b2に向かって張り出した湾曲部CPを、第2方向d2の両側とその間に有し、かつ、第2方向d2で隣接する湾曲部CPの間に平坦部FP(非湾曲部分)を有する断面形状となっている。つまり、3個の湾曲部CPが平坦部FPを介して第2方向d2に並んだ断面形状となっている。図3には3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]と第3方向寸法D3[CP](図号省略)が同じものを示してあるが、3個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]は必ずしも同じでなくても良く、具体的には3個の湾曲部CPのうちの1個または2個の第2方向寸法D2[CP]が残りの第2方向寸法D2[CP]と異なっていても良い。また、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]も必ずしも同じでなくても良く、具体的には3個の湾曲部CPのうちの1個または2個の第3方向寸法D3[CP]が残りの第3方向寸法D3[CP]と異なっていても良い。
図4に示した共有内部電極層11a3の第3断面形状CS3は、共有内部電極層11a3と隣接する低容量部LC側の誘電体層11b2に向かって張り出した湾曲部CPを、第2方向d2の両側に有し、かつ、第2方向d2で隣接する湾曲部CPの間に平坦部FP(非湾曲部分)を有する断面形状となっている。つまり、2個の湾曲部CPが平坦部FPを介して第2方向d2に並んだ断面形状となっている。図4には2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]と第3方向寸法D3[CP](図号省略)が同じものを示してあるが、2個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]は必ずしも同じでなくても良く、具体的には2個の湾曲部CPのうちの1個の第2方向寸法D2[CP]が残りの第2方向寸法D2[CP]と異なっていても良い。また、2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]も必ずしも同じでなくても良く、具体的には2個の湾曲部CPのうちの1個の第3方向寸法D3[CP]が残りの第3方向寸法D3[CP]と異なっていても良い。
つぎに、図5〜図7を用いて、図2〜図4に示した共有内部電極層11a3の第1断面形状CS1、第2断面形状CS2および第3断面形状CS3に基づいて課題が解決できるか否か、すなわち、剥離残存の抑制ができているか否かを検証した結果について説明する。
図5のサンプル01は比較のためのサンプルであり、サンプル02〜12は図2に示した共有内部電極層11a3の第1断面形状CS1に対応したサンプルである。また、図5の最も左の「D2[CP]・D3[CP]」は図2に示した左側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]および第3方向寸法D3[CP]であり、その右の「D2[CP]・D3[CP]」は図2に示した中央の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]および第3方向寸法D3[CP]であり、その右の「D2[CP]・D3[CP]」は図2に示した右側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]および第3方向寸法D3[CP]である。
各断面形状CS1〜CS3に対応したサンプル02〜12、14〜24および26〜36を作製するときには、最初に、チタン酸バリウムを主成分とする厚さが異なる第1グリーンシートと、チタン酸バリウムを主成分とし、かつ、第1グリーンシートよりも厚さが大きい第2グリーンシートと、ニッケルを主成分とする内部電極層パターン群を第1グリーンシートの表面に形成した第3グリーンシートと、ニッケルを主成分とする内部電極層パターン群を第2グリーンシートの表面に形成した第4グリーンシートとを用意する。
・第4グリーンシートから取り出した単位シート(内部電極層パターン群を含む)を積み
重ねて熱圧着した後に最上位の内部電極層パターン群(共有内部電極層11a3となる
内部電極層パターン群)に整形板を押し当てたときに、その下側の内部電極層パターン
群にも局部的な張り出し(窪み)が相似的に形成されること
・整形板を押し当てた後に第3グリーンシートから取り出した単位シート(内部電極層パ
ターン群を含む)を積み重ねて熱圧着したときに、最上位の内部電極層パターン群(共
有内部電極層11a3となる内部電極層パターン群)よりも上側の内部電極層パターン
群にも局部的な張り出し(窪み)が相似的に形成されること
に基づいている。
・コンデンサ本体11の第1方向寸法D1[11]と第2方向寸法D2[11]と第3方
向寸法D3[11]は、それぞれ960μmと460μmと460μm
・各内部電極層11a1の第2方向寸法D2[11a1]と各内部電極層11a2の第2
方向寸法D2[11a2]と共有内部電極層11a3の第2方向寸法D2[11a3]
は、それぞれ390μm
・各内部電極層11a1の第3方向寸法D3[11a1]と各内部電極層11a2の第3
方向寸法D3[11a2]と共有内部電極層11a3の第3方向寸法D3[11a3]
は、それぞれ1μm
・各誘電体層11b1の第3方向寸法D3[11b1]は1.5μm、各誘電体層11b
2の第3方向寸法D3[11b2]は6μm
・各誘電体マージン部11cの第3方向寸法D3[11c]は60μm、各誘電体マージ
ン部11dの第2方向寸法D2[11d]は35μm
であり、比較のためのサンプル01、11および21の仕様もこれと同様である。
各断面形状CS1〜CS3に対応したサンプル02〜12、14〜24および26〜36を図1に示したA−A線に沿う面、すなわち、第1方向d1と直交する面で切断し、切断面を研磨した後、切断面を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope)にて観察して、共有内部電極層11a3とこの共有内部電極層11a3に隣接する低容量部LC側の誘電体層11b2との間に剥離が存在するか否かを確認した。剥離については、共有内部電極層11a3とこの共有内部電極層11a3に隣接する低容量部LC側の誘電体層11b2との間に第2方向d2において5μm以上の連続した離反が確認できた場合に、これを剥離有りと判定した。また、比較のためのサンプル01、11および21についても、これと同様の方法によって剥離が存在するか否かを確認した。図5〜図7の最も右の「剥離」には、各サンプル10個のうちで剥離の存在が確認されたものの数をn/10で記してある。
サンプル02〜08は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、各湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1〜15μmの間で段階的に増加させたものである。サンプル09は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、左右の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を15μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を10μmとしたものである。サンプル10は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、左右の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を2μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。サンプル11は、左右の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を160μm、中央の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を70μmとし、左側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を6μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を4μmとし、右側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を8μmとしたものである。サンプル12は、左側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を70μm、中央の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を170μm、右側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を150μmとし、3個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。
サンプル14〜20は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を90μmとし、2個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を60μmとし、各湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1〜15μmの間で段階的に増加させたものである。サンプル21は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を90μmとし、2個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を60μmとし、左右の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を15μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を10μmとしたものである。サンプル22は、3個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を90μmとし、2個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を60μmとし、左右の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を2μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。サンプル23は、左右の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を110μm、中央の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を50μmとし、2個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を60μmとし、左側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を6μmとし、中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を4μmとし、右側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を11μmとしたものである。サンプル24は、左側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を30μm、中央の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μm、右側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を70μmとし、2個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を80μmとし、3個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。
サンプル24〜32は、2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、1個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を130μmとし、各湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1〜15μmの間で段階的に増加させたものである。サンプル33は、2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、1個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を130μmとし、左側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を15μmとし、右側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を10μmとしたものである。サンプル34は、2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を130μmとし、1個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を130μmとし、左側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとし、右側の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1.5μmとしたものである。サンプル35は、2個の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を160μmとし、1個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を70μmとし、2個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。サンプル36は、左側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を100μmとし、右側の湾曲部CPの第2方向寸法D2[CP]を90μmとし、1個の平坦部FPの第2方向寸法D2[FP]を200μmとし、2個の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を1μmとしたものである。
各断面形状CS1〜CS3に対応したサンプル02〜12、14〜24および26〜36に基づく各検証結果は前記のとおりであるが、これら検証結果を踏まえると以下のことも言える。
(1)共有内部電極層11a3が有する湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を第3方
向d3で大きく取ると、剥離を効果的に抑制できる。
(2)共有内部電極層11a3が有する湾曲部CPの個数は2個よりも3個の方が、剥離
を効果的に抑制できる。
(3)共有内部電極層11a3が有する湾曲部CPの個数が3個の場合、左右の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]よりも中央の湾曲部CPの第3方向寸法D3[CP]を小さくすると、剥離を効果的に抑制できる。
つぎに、前述の積層セラミックコンデンサ10の変形例について説明する。
・コンデンサ本体11の第1方向寸法D1[11]と第2方向寸法D2[11]と第3方
向寸法D3[11]
・各内部電極層11a1の第2方向寸法D2[11a1]と各内部電極層11a2の第2
方向寸法D2[11a2]と共有内部電極層11a3の第2方向寸法D2[11a3]
・各内部電極層11a1の第3方向寸法D3[11a1]と各内部電極層11a2の第3
方向寸法D3[11a2]と共有内部電極層11a3の第3方向寸法D3[11a3]
・各誘電体層11b1の第3方向寸法D3[11b1]と各誘電体層11b2の第3方向
寸法D3[11b2]
・各誘電体マージン部11cの第3方向寸法D3[11c]と第2方向d2両側の誘電体
マージン部11dの第2方向寸法D2[11d]
のそれぞれを他の数値に変えても前記同様の効果を得ることができる。
Claims (12)
- 複数の内部電極層が誘電体層を介して積層された容量部を有する略直方体状のコンデンサ本体と、前記複数の内部電極層が交互に接続された1対の外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサであって、
前記コンデンサ本体の相対する2つの面の対向方向(前記外部電極が向き合う方向)を第1方向、他の相対する2つの面の対向方向を第2方向、残りの相対する2つの面の対向方向(前記内部電極層が積層される方向)を第3方向とし、各方向に沿う寸法をそれぞれ第1方向寸法、第2方向寸法、第3方向寸法としたとき、
前記容量部は、共有内部電極層を境として高容量部と低容量部とに前記第3方向に二分され、かつ、前記高容量部の容量>前記低容量部の容量の関係となっており、
前記コンデンサ本体を前記第1方向と直交する面で切断したときに現れる前記共有内部電極層の断面形状は、前記共有内部電極層と隣接する前記低容量部側の前記誘電体層に向かって張り出した湾曲部を少なくとも2箇所に有する断面形状となっており、
前記複数の内部電極層のうち前記共有内部電極層以外は、各々の湾曲部を有し、
前記各々の湾曲部は、前記第3方向において、前記共有内部電極層から離れるにしたがって湾曲度合いが小さくなる、
積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、前記湾曲部を、少なくとも前記共有内部電極層の前記第2方向両側に有する断面形状となっている、
請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、前記湾曲部を、前記共有内部電極層の前記第2方向両側とこれらの間に有する断面形状となっている、
請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、3個の前記湾曲部が前記第2方向に並んだ断面形状となっている、
請求項3に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、3個の前記湾曲部が平坦部を介して前記第2方向に並んだ断面形状となっている、
請求項3に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、前記湾曲部を、前記共有内部電極層の前記第2方向両側に有する断面形状となっている、
請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記共有内部電極層の断面形状は、2個の前記湾曲部が平坦部を介して前記第2方向に並んだ断面形状となっている、
請求項6に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記高容量部を構成する前記誘電体層の前記第3方向寸法は、0.3〜1.8μmの範囲内で設定されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記高容量部を構成する前記誘電体層の前記第3方向寸法は、0.3〜0.8μmの範囲内で設定されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記高容量部を構成する前記誘電体層の前記第3方向寸法は、0.3〜0.6μmの範囲内で設定されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記複数の内部電極層よりも前記第3方向の外側に、誘電体層を介して1以上の内部電極層を備え、
前記1以上の内部電極層の少なくとも1つは、平坦である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記複数の内部電極層よりも前記第3方向の外側に、誘電体層を介して1以上の内部電極層を備え、
前記1以上の内部電極層のうち前記第3方向において前記低容量部側の最も外側の内部電極層が平坦である、請求項1〜10のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
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