JPH042106A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
積層セラミックコンデンサInfo
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- JPH042106A JPH042106A JP10243790A JP10243790A JPH042106A JP H042106 A JPH042106 A JP H042106A JP 10243790 A JP10243790 A JP 10243790A JP 10243790 A JP10243790 A JP 10243790A JP H042106 A JPH042106 A JP H042106A
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Landscapes
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
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。
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、積層セラミックコンデンサに関L、特に、そ
の構造に関する。
の構造に関する。
現在、コンピュータを始めとする各種電子装置の小形高
性能化が急速に進んでおり、それに伴って、これに使用
される電子部品の小形化が強く要請されている。
性能化が急速に進んでおり、それに伴って、これに使用
される電子部品の小形化が強く要請されている。
この様な動向の中で、上記の電子装置の電源としてよく
用いられるスイッチング電源(以下電源と記す)も例外
でなく、スイッチング周波数の高周波化によって小形化
が図られている。
用いられるスイッチング電源(以下電源と記す)も例外
でなく、スイッチング周波数の高周波化によって小形化
が図られている。
このため、この電源に使用される出力平滑用の大容量コ
ンデンサに対しても小形化が求められている。
ンデンサに対しても小形化が求められている。
この出力平滑用のコンデンサとしては、4.7〜10μ
F程度の大きな静電容量が必要とされる。
F程度の大きな静電容量が必要とされる。
上記の様な出力平滑用のコンデンサとしては、通常、積
層セラミックコンデンサが使われるが、従来、この種の
積層セラミックコンデンサにおいては、第2図に示す様
に、端子電極1間の寸法をL、コンデンサ素子2の幅方
向の寸法をW、厚さをTとした時に、10μFという大
きな静電容lを得るためにL=10mm、W=6mm、
T=2mm程度の形状が用いられていた。
層セラミックコンデンサが使われるが、従来、この種の
積層セラミックコンデンサにおいては、第2図に示す様
に、端子電極1間の寸法をL、コンデンサ素子2の幅方
向の寸法をW、厚さをTとした時に、10μFという大
きな静電容lを得るためにL=10mm、W=6mm、
T=2mm程度の形状が用いられていた。
現在、電源のスイッチング周波数は、電源を小形化する
ため、従来の100〜200kHzから500 k l
−(zに移行しつつある。
ため、従来の100〜200kHzから500 k l
−(zに移行しつつある。
この高周波化された電源に対して、出力平滑用のコンデ
ンサとして、上述した従来の形状の積層セラミックコン
デンサを使用した場合、後述するような理由により、ス
イッチング周波数である500kHz付近で等価直列抵
抗が著しく高くなるという現象が生じる。
ンサとして、上述した従来の形状の積層セラミックコン
デンサを使用した場合、後述するような理由により、ス
イッチング周波数である500kHz付近で等価直列抵
抗が著しく高くなるという現象が生じる。
このような、スイッチング周波数近傍での出力平滑用コ
ンデンサの等価直列抵抗の上昇があると、電源としては
リップル電流の増大及び発熱などの弊害が生じるため、
このコンデンサは出力平滑用としては実用上使用できな
い。
ンデンサの等価直列抵抗の上昇があると、電源としては
リップル電流の増大及び発熱などの弊害が生じるため、
このコンデンサは出力平滑用としては実用上使用できな
い。
前述の現象は、積層セラミックコンデンサのように、誘
電体材料に強誘電体を用いた時に特有の現象である。
電体材料に強誘電体を用いた時に特有の現象である。
一般に、コンデンサ用強誘電体材料のキュリー点は、室
温での誘電率を高くとるために、通常、室温付近にくる
ように設計される。このため、室温付近では、誘電体に
、電界の二乗に比例した歪が発生するいわゆる電歪効果
が現れる。
温での誘電率を高くとるために、通常、室温付近にくる
ように設計される。このため、室温付近では、誘電体に
、電界の二乗に比例した歪が発生するいわゆる電歪効果
が現れる。
ここで、電界として、このコンデンサ素子に交流電圧が
印加される場合を考える。
印加される場合を考える。
この時、直流バイアスをかけなければ、1v以下の微少
な交流電圧を印加しても、実質上振動は起らない。
な交流電圧を印加しても、実質上振動は起らない。
しかL、直流バイアスを印加すると、コンデンサ素子に
は直流と交流の電界が重畳して印加され、この電界の二
乗に比例した歪が発生するため、強い振動が現れる。
は直流と交流の電界が重畳して印加され、この電界の二
乗に比例した歪が発生するため、強い振動が現れる。
この時、コンデンサ素子の機械的な固有振動数と、印加
する交流電圧の周波数が一致する場合に共振が起り、等
価直列抵抗が急激に増加する。
する交流電圧の周波数が一致する場合に共振が起り、等
価直列抵抗が急激に増加する。
上記の共振が起る周波数は、−Rに知られている圧電縦
効果及び横効果の共振周波数の関係式で表され、それぞ
れ下記の(1)及び(21の式で求められる。
効果及び横効果の共振周波数の関係式で表され、それぞ
れ下記の(1)及び(21の式で求められる。
ただL、f;共振周波数
ρ;密度
j;長さ
S目7S33+コンプライアンス
である。
ここで、従来用いられている成分・組成の鉛系複合ペロ
ブスカイト化合物の誘電体では、E 。
ブスカイト化合物の誘電体では、E 。
5x1t1.2X10− ”m27N
ρ=8.2g/cm’
程度である。
上記の数値を用いて、例えば、LXWXT=10mmX
6mmX2mmの形状の積層セラミックコンデンサにつ
いて、その共振周波数を求めてみると、圧電横効果のし
成分の共振周波数がおよそ160kHzに、又、W成分
の共振周波数がおよそ260kHzになる。
6mmX2mmの形状の積層セラミックコンデンサにつ
いて、その共振周波数を求めてみると、圧電横効果のし
成分の共振周波数がおよそ160kHzに、又、W成分
の共振周波数がおよそ260kHzになる。
このため、上記のし成分の3倍振動、W成分の2倍振動
が500kHz付近に現れることになり、実用上問題と
なる。
が500kHz付近に現れることになり、実用上問題と
なる。
又、現在、基板への自動実装が可能な積層セラミックコ
ンデンサの中で最も大きく、且つ広く用いられている形
状(LxWxT=4.5mmx3.2mmX2.0mm
)のものについて、上と同様に共振周波数を求めると、
L成分の共振周波数が350kHzに、W成分の共振周
波数が490kHzになる。この場合はW成分の共振周
波数が500kHz付近にくるので、やはり実用上大き
な問題となる。
ンデンサの中で最も大きく、且つ広く用いられている形
状(LxWxT=4.5mmx3.2mmX2.0mm
)のものについて、上と同様に共振周波数を求めると、
L成分の共振周波数が350kHzに、W成分の共振周
波数が490kHzになる。この場合はW成分の共振周
波数が500kHz付近にくるので、やはり実用上大き
な問題となる。
本発明の目的は、できるかぎり小形で、且つ、電源のス
イッチング周波数である500kHz付近に共振の現れ
ない形状の積層セラミックコンデンサを提供することに
ある。
イッチング周波数である500kHz付近に共振の現れ
ない形状の積層セラミックコンデンサを提供することに
ある。
なお、上述の説明では、簡単のため、圧電横効果につい
て述べた。
て述べた。
厳密には、圧電縦効果におけるコンプライアンスと、横
効果におけるコンプライアンスとは全く同じではないが
、その違いは小さく、且つ、共振周波数に対しては、1
/2乗で効いてくるので、各々の共振周波数は同じと見
なしてよい。
効果におけるコンプライアンスとは全く同じではないが
、その違いは小さく、且つ、共振周波数に対しては、1
/2乗で効いてくるので、各々の共振周波数は同じと見
なしてよい。
本発明による積層セラミックコンデンサは、鉛系複合ペ
ロブスカイト化合物の薄層と内部電極とが交互に積層し
てなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の外面上
に相対して設けられた一対の端子電極とからなる積層セ
ラミックコンデンサにおいて、 前記積層セラミックコンデンサの端子電極間の寸法をL
、前記コンデンサ素子の幅方向の寸法及び厚さをそれぞ
れW及びTとした時、 4.7μF以上の静電容量を有L、且つ、L=5.4±
10% W=2.7±10% T≦2.5mm の形状を満足することを特徴とする。
ロブスカイト化合物の薄層と内部電極とが交互に積層し
てなるコンデンサ素子と、このコンデンサ素子の外面上
に相対して設けられた一対の端子電極とからなる積層セ
ラミックコンデンサにおいて、 前記積層セラミックコンデンサの端子電極間の寸法をL
、前記コンデンサ素子の幅方向の寸法及び厚さをそれぞ
れW及びTとした時、 4.7μF以上の静電容量を有L、且つ、L=5.4±
10% W=2.7±10% T≦2.5mm の形状を満足することを特徴とする。
次に、本発明について、図面を参照して説明する。
先ず、誘電体材料にマグネシウム・ニオブ酸鉛Pb (
Mg173Nb2/3 )03、ニッケル・ニオブ酸鉛
P b (N i 1/3 N bz/3)03及びチ
タン酸鉛PbTiO3がモル比で、0.2.0.6.0
.2になるような3成分系複合へロブスカイト化合物を
選んだ。
Mg173Nb2/3 )03、ニッケル・ニオブ酸鉛
P b (N i 1/3 N bz/3)03及びチ
タン酸鉛PbTiO3がモル比で、0.2.0.6.0
.2になるような3成分系複合へロブスカイト化合物を
選んだ。
上記の組成になるように出発材料を秤量、混合L、一定
の温度で予焼L、ボールミルで粉砕して誘電体粉末を得
た。
の温度で予焼L、ボールミルで粉砕して誘電体粉末を得
た。
次に、この誘電体粉末に有機バインダ、有機溶剤を加え
て混合L、泥漿を作成L、通常のドクターブレードを用
いて20μmの厚さに成膜L、切断してグリーンシート
を作成した。
て混合L、泥漿を作成L、通常のドクターブレードを用
いて20μmの厚さに成膜L、切断してグリーンシート
を作成した。
更に、上記のグリーンシート上に内部電極ペーストをス
クリーン印刷法によって形成L、第3図に示すように、
複数のグリーンシートを、その各々のグリーンシート上
の内部電極3が互いに誘電体層4の対向電極となるよう
に交互に積層したのち、所定の寸法に切断してチップ得
た。この状態のチップを生チップと呼ぶ。(なお、第3
図は、第2図に示す積層セラミックコンデンサの断面を
示す図であって、生チップの段階ではまだ端子電極1は
形成されていない。) 次いで、この生チップを一定の温度で処理して有機バイ
ンダを分解・飛散させた後に所定の温度で焼成を行って
コンデンサ素子2を得た、このコンデンサ素子2に端子
電極1を被着形成して第2図及び第3図に示す積層セラ
ミックコンデンサを作成した。
クリーン印刷法によって形成L、第3図に示すように、
複数のグリーンシートを、その各々のグリーンシート上
の内部電極3が互いに誘電体層4の対向電極となるよう
に交互に積層したのち、所定の寸法に切断してチップ得
た。この状態のチップを生チップと呼ぶ。(なお、第3
図は、第2図に示す積層セラミックコンデンサの断面を
示す図であって、生チップの段階ではまだ端子電極1は
形成されていない。) 次いで、この生チップを一定の温度で処理して有機バイ
ンダを分解・飛散させた後に所定の温度で焼成を行って
コンデンサ素子2を得た、このコンデンサ素子2に端子
電極1を被着形成して第2図及び第3図に示す積層セラ
ミックコンデンサを作成した。
このようにして得た積層セラミックコンデンサの実際の
寸法は、L=5.65mm、W=2.7mm、T=2.
05mmであった。
寸法は、L=5.65mm、W=2.7mm、T=2.
05mmであった。
作成した積層セラミックコンデンサの等価直列抵抗の周
波数依存性を測定するために、この積層セラミックコン
デンサをアルミナ基板にはんだで固定L、横用ヒューレ
ットパッカード社製4194Aインピーダンスアナライ
ザを用いて25VDCを印加した状態で100kHzか
らIOMHzの範囲で等価直列抵抗を測定した。
波数依存性を測定するために、この積層セラミックコン
デンサをアルミナ基板にはんだで固定L、横用ヒューレ
ットパッカード社製4194Aインピーダンスアナライ
ザを用いて25VDCを印加した状態で100kHzか
らIOMHzの範囲で等価直列抵抗を測定した。
この測定結果を第4図に示す。第4図によれば、この積
層セラミックコンデンサのし成分の固有振動による共振
が300kHz付近に、更にこの2倍振動による共振が
600kHz付近に現れている。
層セラミックコンデンサのし成分の固有振動による共振
が300kHz付近に、更にこの2倍振動による共振が
600kHz付近に現れている。
又、W成分の固有振動による共振が700〜750kH
z付近に現れている。
z付近に現れている。
しかL、問題としている500kHz付近には共振が現
れず、電源のスイッチング周波数が500kHzでも問
題がないことが分かる。
れず、電源のスイッチング周波数が500kHzでも問
題がないことが分かる。
次に、比較のために、上記実施例で用いたと同一の成分
・組成の誘電体粉末を用いて、実施例と全く同じ製鑵条
件で、実施例とは異なる形状の積層セラミックコンデン
サを作成した。
・組成の誘電体粉末を用いて、実施例と全く同じ製鑵条
件で、実施例とは異なる形状の積層セラミックコンデン
サを作成した。
作成した積層セラミックコンデンサの寸法は、L=4.
20mm、W=3.BOmm及びT=2.05mmであ
った。
20mm、W=3.BOmm及びT=2.05mmであ
った。
前述の実施例の場合と同様にこの積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を測定した結果を第
3図に示す。
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を測定した結果を第
3図に示す。
L性分の固有振動による共振が400kHz付近に、2
倍振動による共振が800kHz付近に現れている。
倍振動による共振が800kHz付近に現れている。
又、W成分の固有振動による共振が510kHz付近に
現れている。
現れている。
この形状では500kHz付近に共振が起り、スイッチ
ング周波数が500kHzの電源には用いることができ
ない。
ング周波数が500kHzの電源には用いることができ
ない。
ここで、積層セラミックコンデンサについて、スイッチ
ング周波数が500kHzの時に共振が起らない形状を
求める。
ング周波数が500kHzの時に共振が起らない形状を
求める。
但L、前述のように、圧電縦効果による共振周波数と、
横効果による共振周波数とが等しいものとL、又、誘電
体の密度及びコンプライアンスの値はそれぞれ、 8.2g/cm3及び 1.2X10−11m2/Nとする。
横効果による共振周波数とが等しいものとL、又、誘電
体の密度及びコンプライアンスの値はそれぞれ、 8.2g/cm3及び 1.2X10−11m2/Nとする。
前出の(1)又は(2)式において、f=500kHz
として(を求めると、1=3.2mmである。
として(を求めると、1=3.2mmである。
従って、j;l=3.2mmでは基本振動による共振が
500kHzに現れる。
500kHzに現れる。
更に、ρ=6.4mmでは2倍振動による共振が、1=
9.6mmでは3倍振動による共振が500kHzに現
れる。
9.6mmでは3倍振動による共振が500kHzに現
れる。
このことから、積層セラミックコンデンサの端子電極間
寸法L、コンデンサ素子の幅方向寸法W及び厚さのいず
れもが上記のiの値に一致しなければ500kHz付近
での共振は起らない。
寸法L、コンデンサ素子の幅方向寸法W及び厚さのいず
れもが上記のiの値に一致しなければ500kHz付近
での共振は起らない。
今、積層セラミックコンデンサの形状として、L=5.
4mm±10% W=2.7mm±10% T≦2.5mm を考えると、コンデンサ素子の幅方向寸法W及び厚さT
については、いずれも3.2mmより小さいので、それ
ぞれの共振周波数は500kHz以上となる。
4mm±10% W=2.7mm±10% T≦2.5mm を考えると、コンデンサ素子の幅方向寸法W及び厚さT
については、いずれも3.2mmより小さいので、それ
ぞれの共振周波数は500kHz以上となる。
又、端子電極間寸法りについては、
L=4.86〜5.94mm
となり、前出の孟の値とは一致しないので、基本振動、
2倍振動及び3倍振動のいずれによっても500kHz
付近での共振は起らない。
2倍振動及び3倍振動のいずれによっても500kHz
付近での共振は起らない。
従って、上記のような形状を有する積層セラミックコン
デンサを、スイッチング周波数が500kHzの電源に
用いても、スイッチング周波数付近での等価直列抵抗の
急激な上昇は起らない。
デンサを、スイッチング周波数が500kHzの電源に
用いても、スイッチング周波数付近での等価直列抵抗の
急激な上昇は起らない。
なお、上記のような寸法の精度は、従来の技術で充分実
現できるものである。
現できるものである。
以上説明したように、本発明の積層セラミックコンデン
サをスイッチング周波数が500kHzの電源の出力平
滑用に用いた場合、スイッチング周波数付近での等価直
列抵抗の急激な上昇が起らない。
サをスイッチング周波数が500kHzの電源の出力平
滑用に用いた場合、スイッチング周波数付近での等価直
列抵抗の急激な上昇が起らない。
従って、電源としてはリップル電流の増大や発熱など実
用上の問題は全く起らない。
用上の問題は全く起らない。
第1図は、本発明の実施例による積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図、第2図は
、積層セラミックコンデンサの外観を示す斜視図、第3
図は、積層セラミックコンデンサの断面を表す断面図、
第4図は、比較例として作成した積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図である。 1・・・端子電極、2・・・コンデンサ素子、3・・・
内部電極、4・・・誘電体層。
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図、第2図は
、積層セラミックコンデンサの外観を示す斜視図、第3
図は、積層セラミックコンデンサの断面を表す断面図、
第4図は、比較例として作成した積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗の周波数依存性を表す図である。 1・・・端子電極、2・・・コンデンサ素子、3・・・
内部電極、4・・・誘電体層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 鉛系複合ペロブスカイト化合物の薄層と内部電極とが
交互に積層してなるコンデンサ素子と、このコンデンサ
素子の外面上に相対して設けられた一対の端子電極とか
らなる積層セラミックコンデンサにおいて、 前記積層セラミックコンデンサの端子電極間の寸法をL
、前記コンデンサ素子の幅方向の寸法及び厚さをそれぞ
れW及びTとした時、 4.7μF以上の静電容量を有し、且つ、 L=5.4±10% W=2.7±10% T≦2.5mm の形状を満足することを特徴とする積層セラミックコン
デンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10243790A JP2701515B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 積層セラミックコンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10243790A JP2701515B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 積層セラミックコンデンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH042106A true JPH042106A (ja) | 1992-01-07 |
JP2701515B2 JP2701515B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=14327443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10243790A Expired - Fee Related JP2701515B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 積層セラミックコンデンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2701515B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1022751A2 (en) | 1998-12-28 | 2000-07-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Monolithic ceramic electronic component |
CN110805934A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 电烹饪器及其加热控制装置 |
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1990
- 1990-04-18 JP JP10243790A patent/JP2701515B2/ja not_active Expired - Fee Related
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