JPH03257809A

JPH03257809A - 積層コンデンサ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03257809A
Application number: JP2057300A
Authority: JP
Inventors: Kiyoji Handa; 半田　喜代二
Original assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Current assignee: Marcon Electronics Co Ltd
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1991-11-18
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2792012B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、誘電体の内部に内部電極層が埋め込まれてな
る積層コンデンサに係り、特に、保安機能としてヒユー
ズを有する積層コンデンサ及びその製造方法に関する。

［従来の技術］積層コンデンサは、誘電体の内部に少なくとも２層以上
の内部電極層がその端部を露出させるように埋め込まれ
、内部電極層の端部が露出する誘電体表面に外部電極が
設けられてなる構造のコンデンサ素子を有している。

このような積層コンデンサにおいては、その使用中に、
コンデンサ素子の誘電体層の絶縁抵抗が低下し、短絡故
障が発生する場合がある。このように短絡故障が発生す
ると、誘電体層の一部分に電流が集中するため、ジュー
ル熱によってコンデンサが発熱し、基板を焼損したり、
同じ基板上の他の構成デバイスに熱的な悪影響を及ぼす
恐れがある。

二のような欠点を解決するために、従来、外部電極とリ
ード線の間にヒユーズを介在させる方法（第１の方法）
や、内部電極層の一部を狭くすることによってその部分
の抵抗を大きくし、ヒユーズ機能を持たせる方法（第２
の方法）などが提唱されている。

しかしながら、第１の方法は、コンデンサ素子が小型の
場合には、コンデンサ素子自体のスペースに対し、外部
電極とり−゛ド線の間にヒユーズが介在するスペースの
方が大きくなり、全体が大きくなってしまうという欠点
を有している。また、ヒユーズ自体の機械的強度が低い
ために外部電極とリード線の接続における機械的強度が
低くなり、信頼性に問題がある。さらに、コンデンサ素
子とリード線との間にヒユーズを接続するにあたっては
、多数個のコンデンサについて一括した接続作業を行う
ことができず、個々のコンデンサについて逐次接続作業
を行わなければならないため、量産性に劣り、コストが
高くつくという欠点もある。

このように欠点の多い第１の方法は、実用性が低く、実
際には採用されていないのが現状である。

また、第２の方法を採用しようとしても、元来、内部電
極層の材質は誘電体層と共に焼結可能な白金やパラジウ
ムなどの貴金属に限定されるため、内部電極層における
比抵抗の拡大は、その材質自体に基因して困難であり、
部分的に面積を狭くしても短絡電流による溶断を発生し
難く、実際に有効なヒユーズ機能を持たせることができ
ない。このため、第２の方法も、結局実用化されていな
い。

すなわち、従来技術においては、積層コンデンサに短絡
故障を生じた際に、このコンデンサをオプンモードにす
るような保安機能付の積層コンデンサは実現されていな
い。従って、前述の通り、従来の積層コンデンサにおい
ては、その使用中に短絡故障を生じると、誘電体層の一
部分に電流が集中するため、ジュール熱によってコンデ
ンサが発熱し、基板を焼損したり、同じ基板上の他の構
成デバイスに熱的な悪影響を及ぼすなどの危険性が高く
、信頼性に問題があった。

［発明が解決しようとする課題］上記の通り、従来では、積層コンデンサが短絡故障を生
じた際に、このコンデンサをオープンモードにできるよ
うな、実用性の高い技術が存在しなかったため、積層コ
ンデンサにおいて、短絡故障を生じた場合に、基板や他
の構成デバイスに熱的な損傷を与える危険性が高いとい
う欠点があった。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、積層コンデンサ
が短絡故障を生じた際に、このコンデンサを容易且つ確
実にオープンモードにできるような優れたヒユーズ機能
を、スペースの拡大や機械的強度の低下などを生じるこ
とのない簡略な構成によって実現することにより、小型
で、高信頼性を有し、量産性にも貢献し得るような、優
れた積層コンデンサを提供すると共に、そのための優れ
た製造方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］請求項１に記載の発明による積層コンデンサは、誘電体
の内部に、複数の内部電極層がその端部を露出させるよ
うに埋め込まれてなるコンデンサ素子を有する積層コン
デンサにおいて、コンデンサ素子が、第１、第２の複数
の内部電極層が埋め込まれてなる２個の積層コンデンサ
構造を有し、この２個の積層コンデンサ構造が、ヒユー
ズを介して直列に接続されていることを特徴としている
。

また、以上のような積層コンデンサを具体的に製造する
ための、請求項２に記載の本発明による積層コンデンサ
の製造方法は、長方形の複数の誘電体層と第１、第２の
複数の内部電極層を使用し、この第１、第２の複数の内
部電極層を、その端部が露出するように誘電体層を介し
て積層することにより、第１、第２の積層コンデンサ構
造を有する直方体のコンデンサ素子を形成するものとし
、さらに、この直方体のコンデンサ素子の形成に際し、
形成されるコンデンサ素子の、誘電体層の両側の短辺に
対応する両側の積層端面を第１、第２の端面Ａ１，Ａ２
とし、誘電体層の両側の長辺に対応する両側の積層側面
を第１、第２の側面Ｂ１゜Ｂ２とした場合に、第１の複
数の内部電極層を、その端部が第１の端面Ａ１と第１の
側面Ｂ１に交互に露出するように誘電体層を介して積層
することにより、第１の積層コンデンサ構造を形成し、
第２の複数の内部電極層を、その端部が第２の端面Ａ２
と第２の側面Ｂ２に交互に露出するように誘電体層を介
して積層することにより、第２の積層コンデンサ構造を
形成するものである。そして、このようにしてコンデン
サ素子を形成した後、形成されたコンデンサ素子の各面
Ａ１．Ｂ１．Ａ２゜Ｂ２における第１、第２の内部電極
層の露出部に、外部電極を形成し、さらにこの後、コン
デンサ素子の第１、第２の側面Ｂｌ、Ｂ２に形成された
外部電極間を、ヒユーズを介して直列に接続することを
特徴としている。

［作用］以上のような構成を有する本発明の作用は次の通りであ
る。

まず、請求項１に記載の積層コンデンサにおいては、単
体のコンデンサ素子内に２個の積層コンデンサ構造を設
け、この間をヒユーズを介して接続しているため、この
ヒュースを長くとることにより、低い電流値で容易に溶
断可能となり、コンデンサを容易且つ確実にオープンモ
ードにできる。

また、このように、単体のコンデンサ素子内に設けた２
個の積層コンデンサ構造間をヒユーズを介して接続して
いるため、ヒユーズを素子に近接させてコンパクトに配
置可能となり、外部電極とリード線との間にヒユーズを
設ける場合に比べて、スペースを縮小できると共に、外
部電極とリード線との接続強度を低下させる問題もない
。

特に、請求項２に記載の製造方法を適用した場合には、
コンデンサ素子の第１、第２の側面Ｂ１゜Ｂ２に形成し
た外部電極同士をヒユーズを介して接続する構成である
ことにより、側面Ｂ１．Ｂ２間でヒユーズの距離を充分
に取れるため、低い電流値、例えばＩＡ〜３Ａの比較的
低い電流値で容易に溶断可能となる。

また、このように、コンデンサ素子の両側面に形成した
外部電極間を、ヒユーズを介して接続することは、外部
電極とリード線との間にヒユーズを設ける場合に比べて
、極めて容易であり、量産性の向上に貢献できる利点も
ある。

さらに、リードレスのいわゆるチップ構造においても、
コンデンサ素子の両側面に形成した外部電極間を、線ヒ
ユーズで接続するか、またはこの外部電極間にヒユーズ
機能を有する低融点金属粉末とビヒクルからなる導電性
塗料を、塗布、焼付けすることにより、容易にヒユーズ
機能を持たせることができる。

従って、本発明を適用した積層コンデンサにおいては、
リード線タイプ及びリードレスタイプ（チップタイプ）
のいずれの積層コンデンサにおいても、短絡時に容易に
オープンモードにでき、基板の焼損或いは他の部品への
熱的な悪影響を防止し得る。

なお、本発明の適用にあたっては、第１、第２の積層コ
ンデンサ構造の最近接層の間の誘電体層を厚くするか、
中間に絶縁層を挿入することが望ましい。そうすること
によって、ヒユーズの溶断によってオープンモードとな
った場合に、第１、第２の積層コンデンサ構造の最近接
層の間で新たなコンデンサ構造が形成されることを防止
でき、信頼性をより高められる。

［実施例コ以下に、本発明による積層コンデンサ及びその製造方法
を積層セラミックコンデンサに適用してなる実施例につ
いて、図面を参照して具体的に説明する。

まず、第１図及び第２図は、本発明に従って製造した異
なる積層セラミックコンデンサを示す図である。

この場合、第１図に示す積層セラミックコンデンサは、
第１、第２の複数の内部電極層（図示せず）を備えた直
方体のコンデンサ素子１、このコンデンサ素子１の第１
、第２の端面Ａ１，Ａ２、及び第１、第２の側面Ｂ１，
Ｂ２に形成された外部電極２ａ、２ｂ、第１、第２の側
面Ｂ１，Ｂ２に形成された外部電極２ｂ間に接続された
線ヒユーズ３、第１、第２の端面Ａｌ、Ａ２に接続され
たリード線４、及び外装樹脂５を有するリード線タイプ
の積層コンデンサである。

また、第２図に示す積層セラミックコンデンサは、第１
実施例と同様のコンデンサ素子１及び外部電極２ａ、２
ｂを有し、線ヒユーズ３の代りに印刷ヒユーズ６が形成
され、リード線４及び外装樹脂５を省略したチップタイ
プの積層コンデンサである。

次に、第１図に示す積層セラミックコンデンサの製造工
程を、第３図乃至第６図を参照して説明する。なお、第
３図乃至第６図は、積層コンデンサの製造工程のうち、
特に誘電体層と内部電極層とを積層してコンデンサ素子
を形成する工程を示している。

まず、第３図及び第４図に示すように、誘電体セラミッ
クの微粉末とバインダとなる樹脂及び溶剤、可塑剤を混
合してスラリー状となし、ドクタブレード法により、厚
さ２０ミクロンの誘電体シート（誘電体層）１１を形成
し、この誘電体シート１１の表面にパラジウム微粉末と
有機ビヒクルよりなるペーストをスクリーン印刷法で印
刷塗布し、乾燥して、内部電極薄膜（内部電極層）１２
を形成する。この場合、内部電極薄膜１２の印刷パター
ンを２種類使用することにより、第３図及び第４図に示
すような２種類の印刷パターンを有する２種類のプリン
トシートｓｌ、ｓ２を形成する。この場合、内部電極薄
膜１２を形成すると共に、プリントシートＳｌ、Ｓ２の
それぞれにカットマーク１３を形成する。

次に、これらの２種類のパターンを有するプリントシー
トｓｌ、ｓ２を、所定枚数使用し、それぞれのカットマ
ーク１３が一致するように位置決めして交互に積重ね、
下部の積層シート構造を形成する。この下部の積層シー
ト構造は、後述する切断、分割によって単位積層体とさ
れた段階で、第２の積層コンデンサ構造となる。続いて
、同様に、所定枚数のプリントシートＳｌ、Ｓ２を使用
し、先の工程で形成した下部の積層シート構造の上に、
この構造に対して平面方向で１８０°向きを変え、同様
に位置決めして交互に積重ね、上部の積層シート構造を
形成する。この上部の積層シート構造は、後述する切断
、分割によって単位積層体とされた段階で、第１の積層
コンデンサ構造となる。さらに、このように重合せられ
てなる積層シート構造の上面及び下面に、内部電極が印
刷されていない誘電体シート１１をそれぞれ所定数積重
ねた後、金型に入れ温度と圧力をかけることにより一体
化し、積層体母体とする。

この後、この積層体母体を、前記カットマーク１３の位
置で切断・分割することにより、第５図に示すような、
積層構造を有する単位積層体を得る。

この第５図は、一部切欠き断面を備えた斜視図であり、
図中手前の積層端面が第１の端面Ａ１、図中奥側の積層
端面が第２の端面Ａ２、図中右側の積層側面が第１の側
面Ｂ１、図中左側の積層側面が第２の側面Ｂ２とされて
いる。

また、第６図は、第５図の単位積層体を構成しているプ
リントシート片ＰＩ、Ｐ２．Ｐ３．Ｐ４の積層構造を示
している。なお、このプリントシト片ｐ、−Ｐ４の記号
の別は、その内部電極薄膜１２の端部の露出面の違いに
基づいており、それぞれ、単位積層体の第１の端面Ａ１
　、第１の側面Ｂ１、第２の端面Ａ２、第２の側面Ｂ２
に露出している。この場合、第１、第２の端面Ａ１．Ａ
２における、プリントシート片Ｐ１．Ｐ３の内部電極薄
膜１２の露出部は、内部電極薄膜１２本体部をその長辺
方向に単に延長した形状とされており、従ってこの露出
部の露出範囲は若干のマージン部を残してほぼ端面Ａ１
，Ａ２の長さ全体に渡っている。これに対し、第１、第
２の側面Ｂｌ。

Ｂ２におけるプリントシート片ｐ２．ｐ４の内部電極薄
膜１２の露出部は、内部電極薄膜１２本体部の長辺の長
さの数分の工程度の長さの範囲で、その側方中央部に突
出した形状とされており、従ってこの露出部の露出範囲
は、側面Ｂｌ、Ｂ２の中央の一部のみの範囲に限定され
ている。

そして、これら第５図及び第６図に示すように、単位積
層体の上部は、プリントシート片Ｐ１及びプリントシー
ト片Ｐ２が交互に積層され、内部電極薄膜１２の端部が
第１の端面Ａ１及び第１の側面Ｂ、に交互に露出した第
１の積層コンデンサ構造Ｃ１となっている。また、単位
積層体の下部は、プリントシート片Ｐ３及びプリントシ
ート片Ｐ４が交互に積層され、内部電極薄膜１２の端部
が第２の端面Ａ２及び第２の側面Ｂ２に交互に露出した
第２の積層コンデンサ構造Ｃ２となっている。

また、第７図は、以上のような単位積層体の等価回路を
示す回路図である。

さらに、この単位積層体を所定の温度で焼結してコンデ
ンサ素子１を完成した後、このコンデンサ素子１におけ
る第１、第２の端面Ａｌ、Ａ２、及び第１、第２の側面
Ｂ１．Ｂ２の内部電極薄膜１２の露出部に外部電極２ａ
、２ｂを形成する。

この場合、第１、第２の端面Ａｌ、Ａ２には、その全面
に外部電極２ａを形成するが、第１、第２の側面Ｂｌ、
Ｂ２については、露出部の露出範囲を覆う程度、すなわ
ち長さ方向における中央の一部のみの範囲に外部電極２
ｂを形成する。

この後、第１、第２の側面Ｂｌ、Ｂ２に設けた外部電極
２ｂ間に、ＩＡ定格の線ヒユーズ６をはんだ付けで結線
する一方、第１、第２の端面Ａｔ。

Ａ２に設けた外部電極２ａには、それぞれリード線４を
はんだ付けし、外装樹脂５で被覆することにより、第１
図に示すリード線タイプの積層セラミックコンデンサを
完成する。

一方、第２図に示すチップタイプの積層セラミックコン
デンサの製造工程も、コンデンサ素子１を形成し、外部
電極２ａを形成するまでの構成は、はぼ同様であるが、
線シューズ３を使用する代りに印刷ヒユーズ６を使用し
ていることから、内部電極薄膜１２を形成する際にこの
印刷ヒユーズ６を同様の手法により印刷する必要があり
、またリド線４及び外装樹脂５を設ける工程が不要とな
る点などにおいて異なっている。

以上のような各工程によって、第１図及び第２図に示す
積層セラミックコンデンサ（実施例品）を完成し、同じ
定格の従来技術による積層セラミックコンデンサ（従来
品）と共に、次のような特性試験を行った。

すなわち、耐電圧以上の高電圧を印加することにより、
意図的に短絡故障にした後、定電流電源を用いて、短絡
電流をＩＡからステップ的に電流を増やすという特性試
験を行った。この場合、従来品においては、短絡電流が
３Ａを越えたところから、外装樹脂が発煙し、５Ａでは
外装樹脂が完全に燃焼し、数分後断線に至るまで発熱し
続けたのに対し、実施例品においては、短絡電流がＩＡ
を越えたところで早くも断線し、発煙も見られなかった
。

このように、本発明の実施例における積層セラミックコ
ンデンサは、ＩＡ以上の大電流が流れる電源回路におい
て使用された場合に、短絡故障となっても、内蔵するヒ
ユーズが速やかに断線するため、オープンモードとなり
、コンデンサの発熱による２次災害、すなわち、基板の
燃焼や周辺の構成デバイスへの熱的な悪影響などを阻止
でき、信頼性に優れ、その工業的価値は高い。

また、本発明の実施例においては、第１、第２の積層コ
ンデンサ構造ｃ１，ｃ２間を、ヒユーズを介して接続し
ており、第１図及び第２図に示すように、線ヒユーズ３
または印刷ヒユーズ６を素子の表面に配置しただけの簡
単な構成であるため、ヒユーズの配置のためにスペース
が拡大することはほとんどなく、コンパクトな構成が実
現されている。この場合、線ヒユーズ３の接続は、その
両端を共に外部電極に接続するため、強度的な考慮も不
要であり、作業が容易であり、量産性の向上に貢献でき
る。また、印刷ヒユーズ６を使用した場合には、内部電
極薄膜１２のパターン印刷時に、同時にヒユーズを印刷
できるため、ヒユーズの接続工程が不要となり、その分
だけさらに作業性を向上できる。

［発明の効果〕以上説明したように、本発明においては、単体のコンデ
ンサ素子内に２個の積層コンデンサ構造を設け、この間
をヒユーズを介して接続するという簡単な構成の改良に
より、スペースの拡大や機械的強度の低下などを生じる
ことなく、積層コンデンサが短絡故障を生じた際に、こ
のコンデンサを容易且つ確実にオープンモードにできる
ような優れたヒユーズ機能を実現できるため、小型で、
高信頼性を有し、量産性にも貢献し得るような、優れた
積層コンデンサ及びその製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って製造した積層セラミックコン
デンサの一実施例を示す構造図、第２図は本発明に従っ
て製造した積層セラミックコンデンサの他の実施例を示
す斜視図、第３図乃至第５図は、第１図の積層セラミッ
クコンデンサの製造工程を示す図であり、第３図及び第
４図は、誘電体シートに異なる印刷パターンによって内
部電極薄膜を形成してなる２種類のプリントシートを示
す平面図、第５図は、第３図及び第４図に示すプリント
シートを積層した後、切断・分割して形成してなる単位
積層体を示す一部切欠き断面を備えた斜視図、第６図は
、単位積層体を構成しているプリントシート片の積層構
造を示す分解斜視図、第７図は第５図に示す単位積層体
の等価回路を示す回路図である。１・・・コンデンサ素子、２ａ、　　２ｂ・・・外部電
極、３・・・線ヒユーズ、４・・・リード線、５・・・
外装樹脂、６・・・印刷ヒユーズ、１１・・・誘電体シ
ート、１２・・・内部電極薄膜、１３・・・カットマー
ク。Ａ１・・・第１の端面、Ａ２・・・第２の端面、Ｂ１・
・・第１の側面、Ｂ２・・・第２の側面、ｓ１，Ｂ２・
・・プリントシート、Ｐ１〜Ｐ４・・・プリントシート
片、Ｃ１・・・第１の積層コンデンサ構造、Ｃ２・・・
第２の積層コンデンサ構造。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）誘電体の内部に、複数の内部電極層がその端部を
露出させるように埋め込まれてなるコンデンサ素子を有
する積層コンデンサにおいて、前記コンデンサ素子が、
第１、第２の複数の内部電極層が埋め込まれてなる第１
、第２の積層コンデンサ構造を有し、この２個の積層コ
ンデンサ構造が、ヒューズ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）長方形の複数の誘電体層と第１、第２の複数の内
部電極層を使用し、この第１、第２の複数の内部電極層
を、その端部が露出するように誘電体層を介して積層す
ることにより、第１、第２の積層コンデンサ構造を有す
る直方体のコンデンサ素子を形成する積層コンデンサの
製造方法において、前記直方体のコンデンサ素子の形成に際し、形成される
コンデンサ素子の、誘電体層の両側の短辺に対応する両
側の積層端面を第１、第２の端面Ａ＿１，Ａ＿２とし、
誘電体層の両側の長辺に対応する両側の積層側面を第１
、第２の側面Ｂ＿１，Ｂ＿２とした場合に、第１の複数
の内部電極層を、その端部が第１の端面Ａ＿１と第１の
側面Ｂ＿１に交互に露出するように誘電体層を介して積
層することにより、第１の積層コンデンサ構造を形成し
、第２の複数の内部電極層を、その端部が第２の端面Ａ
＿２と第２の側面Ｂ＿２に交互に露出するように誘電体
層を介して積層することにより、第２の積層コンデンサ
構造を形成し、コンデンサ素子を形成した後、形成されたコンデンサ素
子の各面Ａ＿１，Ｂ＿１，Ａ＿２，Ｂ＿２における第１
、第２の内部電極層の露出部に、外部電極を形成し、外部電極を形成した後、コンデンサ素子の第１、第２の
側面Ｂ＿１，Ｂ＿２に形成された外部電極間を、ヒュー
ズを介して直列に接続することを特徴とする積層コンデ
ンサの製造方法。