JPH06314635A - コンデンサアレイ - Google Patents

コンデンサアレイ

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JPH06314635A
JPH06314635A JP5102635A JP10263593A JPH06314635A JP H06314635 A JPH06314635 A JP H06314635A JP 5102635 A JP5102635 A JP 5102635A JP 10263593 A JP10263593 A JP 10263593A JP H06314635 A JPH06314635 A JP H06314635A
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capacitor
sintered body
groove
capacitor array
internal electrodes
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芳明 河野
Tatsuya Suzuki
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 隣接するコンデンサユニット間における浮遊
容量に起因する悪影響を防止し得るコンデンサアレイを
提供する。 【構成】 誘電体セラミックよりなる焼結体17におい
て、セラミック層を介して重なり合うように複数の内部
電極を形成することにより3行×3列のコンデンサユニ
ット33A〜33Iがマトリッスク状に配置されている
コンデンサアレイであって、各コンデンサユニットの両
側で、焼結体の上面又は下面の少なくとも一方から厚み
方向に延びる溝又は焼結体端面に内部電極が厚み方向に
おいて交互に露出されており、かつ該溝内及び焼結体端
面に露出された内部電極に電気的に接続されるように形
成された外部電極24〜27,34〜39を備え、かつ
外部電極24〜27,34〜39が形成される側と異な
る側のコンデンサユニット間が焼結体よりも低誘電率の
誘電体層を構成するための溝31,32により隔てられ
ているコンデンサアレイ33。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数のコンデンサユニ
ットが1個のセラミック焼結体を用いて一体的に構成さ
れているコンデンサアレイに関し、特に、隣接するコン
デンサユニット間の構造が改良されたコンデンサアレイ
に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の小型化に伴い、電子部品の小
型化及び高密度実装化が進められている。例えば、コン
デンサでは、超小型の積層セラミックコンデンサが開発
されており、プリント回路基板上にこれらの超小型積層
セラミックコンデンサを多数実装してなる回路が実現さ
れている。
【0003】また、電子部品の高密度実装を果たすため
に、複数のコンデンサを一体化してなるコンデンサアレ
イも用いられている。従来のコンデンサアレイでは、1
個のセラミック焼結体内にセラミック層を介して重なり
合うように内部電極を形成することにより構成されたコ
ンデンサユニットが該焼結体内に複数個並設されてい
る。また、各コンデンサユニットの内部電極の電気的接
続は、焼結体内に設けられたスルーホール電極を利用し
て行われている。
【0004】上記コンデンサアレイを用いれば、用意す
るコンデンサの数を低減することができ、かつ実装作業
を簡略化することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】電子部品の高密度実装
を可能とするには、上記のようにより小さな積層コンデ
ンサを用いることが必要である。しかしながら、小型の
積層コンデンサになるほど、内部電極の面積が小さくな
り、かつ非常に軽くなる。その結果、プリント回路基板
に実装するに際し、溶融はんだの表面張力により積層コ
ンデンサが一方の外部電極側を下端として起き上がり、
他方の外部電極側がプリント回路基板の上方に浮いてし
まう現象(ツームストーン現象)が生じるという問題が
あった。すなわち、積層コンデンサが小型になればなる
ほど、プリント回路基板上への実装が非常に困難になっ
ていた。
【0006】他方、上記コンデンサアレイを用いた場合
には、複数のコンデンサユニットが1個の焼結体内に構
成されているため、上記のような溶融はんだの表面張力
によるツームストーン現象は生じ難い。しかしながら、
1個の焼結体内において複数のコンデンサユニットが並
設されているため、隣接するコンデンサユニット間にお
いて浮遊容量が発生することを避けることができない。
よって、コンデンサアレイを使用する回路に該浮遊容量
により悪影響を与えることがあった。
【0007】本発明の目的は、高密度実装に適してお
り、安定にプリント回路基板上に実装することができる
だけでなく、隣接するコンデンサユニット間の浮遊容量
による悪影響を低減し得る構造を備えたコンデンサアレ
イを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、セラミック焼結体内にセラミック層を介して厚み方
向に重なり合うように複数の内部電極を形成することに
より構成された複数のコンデンサユニットが前記焼結体
内にm行×n列(但しm,nは2以上の整数)のマトリ
ックス状に並設された積層コンデンサアレイにおいて、
前記各コンデンサユニットの内部電極が、焼結体の上面
又は下面の少なくとも一方から厚み方向に延びる溝又は
焼結体端面に、各コンデンサユニットの両側において、
厚み方向に交互に露出されており、かつ内部電極に電気
的に接続されるように前記溝の内面及び焼結体端面に形
成された外部電極を備え、前記外部電極が形成されてい
る側以外の各コンデンサユニット間が、焼結体よりも比
誘電率の低い誘電体層により隔てられていることを特徴
とする、コンデンサアレイである。
【0009】上記請求項1に記載の発明における焼結体
に比べて比誘電率の低い誘電体層は、例えば請求項2に
記載のように外部電極が形成される側以外のコンデンサ
ユニット間において焼結体の上面及び下面の少なくとも
一方から厚み方向に延びるように溝を形成し、該溝内の
空気層により上記誘電体層を構成してもよく、あるい
は、請求項3に記載のように上記溝内に焼結体よりも比
誘電率の低い固体の誘電体材料を充填することにより構
成してもよい。
【0010】
【作用及び発明の効果】請求項1に記載の発明のコンデ
ンサアレイでは、コンデンサユニット間に内部電極が引
き出される方向において、焼結体の上面又は下面の少な
くとも一方から厚み方向に延びるように溝が形成されて
おり、コンデンサユニットの内部電極が上記溝又は焼結
体端面にコンデンサユニットの両側で厚み方向に交互に
露出され、かつ溝の内面及び焼結体端面に上記外部電極
が形成されている。従って、上記溝を介して隣接するコ
ンデンサユニットが隔てられており、該溝の部分の比誘
電率は、空気の比誘電率に等しいため、上記焼結体の比
誘電率に比べて非常に低い。さらに、外部電極が形成さ
れる側と異なる側の各コンデンサユニット間では、焼結
体よりも低誘電率の誘電体層により隣合うコンデンサユ
ニットが隔てられている。
【0011】従って、隣接するコンデンサユニット間に
おける浮遊容量が、上記溝及び誘電体層により非常に小
さくされている。また、請求項2に記載の発明では、上
記低誘電率の誘電体層が、溝内の空気で構成されている
ため、外部電極が形成されている側と同様に、外部電極
が形成される側と以外のコンデンサユニット間も空気に
より隔てられることになる。
【0012】さらに、請求項3に記載の発明では、外部
電極が形成される側以外のコンデンサユニット間が上記
固体の誘電体層で隔てられており、該誘電体層の比誘電
率が焼結体の比誘電率よりも低くされている。
【0013】従って、請求項2,3に記載の発明におい
ても、請求項1に記載の発明と同様に、隣接するコンデ
ンサユニット間における浮遊容量が非常に小さくされ
る。よって、請求項1〜3に記載の発明によれば、隣接
するコンデンサユニット間の浮遊容量における悪影響を
確実に防止することができる。
【0014】また、従来の超小型の積層コンデンサを複
数個実装する場合に比べて、実装コストを低減すること
ができ、かつ実装に際してのツームストーン現象を防止
することができる。さらに、従来の積層コンデンサアレ
イと比べた場合には、隣接するコンデンサユニット間の
浮遊容量による悪影響を低減し得るため、所望通りの特
性を発揮し得る回路を確実に構成することができる。
【0015】
【実施例の説明】以下、本発明の実施例をコンデンサア
レイを図面を参照しつつ説明することにより、本発明を
明らかにする。なお、以下の説明においては、各実施例
のコンデンサアレイの製造方法を先に説明することによ
り、該コンデンサアレイの構造を明らかにする。
【0016】第1の実施例 まず、図1(a)及び(b)に示すように、矩形のセラ
ミックグリーンシート1,2を用意する。セラミックグ
リーンシート1,2は、例えばチタン酸バリウム系セラ
ミック粉末のような誘電体セラミック粉末を公知慣用の
バインダー及び有機溶媒と混練することにより得られた
スラリーをドクターブレード法等の適宜のシート成形法
により成形し、打ち抜くことにより得られる。
【0017】セラミックグリーンシート1の上面には、
一方端縁1aから他方端縁1b側に長さ方向が延びるよ
うに、矩形の内部電極3〜8が導電ペーストを印刷する
ことにより形成されている。同様に、セラミックグリー
ンシート2の上面においても、端縁2a,2b間が長さ
方向となるように矩形の内部電極9〜14が導電ペース
トを印刷することにより形成されている。
【0018】セラミックグリーンシート1の上面におい
て、内部電極3〜8は、各幅方向寸法が等しくされてお
り、かつ内部電極3,4が同一行を構成するように、同
様に、内部電極5,6及び内部電極7,8がそれぞれ同
一行を構成するように配置されている。セラミックグリ
ーンシート2の上面においても、同様に、外部電極9,
10が同一行、内部電極11,12が同一行、内部電極
13,14が同一行構成するように配置されている。
【0019】上記導電ペーストとしては、Agもしくは
Ag−Pd等の導電性粉末を含有する導電ペーストが用
いられる。もっとも、導電ペーストの印刷の他、蒸着も
しくはメッキ等の他の導電膜形成方法により内部電極3
〜8,9〜14を形成してもよい。
【0020】次に、上記セラミックグリーンシート1,
2を、それぞれ、複数枚用意し、交互に図1(a),
(b)に示した向きのまま積層し、図2に略図的に示す
ように、その上方及び下方に適宜の枚数の無地のセラミ
ックグリーンシート15,16を積層し、厚み方向に圧
着する。上記のようにして圧着することにより積層体を
得る。得られた積層体を焼成することにより、図3及び
図4に示す焼結体17が得られる。
【0021】図3から明らかなように、焼結体17の一
方端面17aには、図1を参照すれば明らかなように、
内部電極4,8,12が露出されている。他方端面17
b側は図示されていないが、同様に図1の内部電極5,
9,13が露出されている。
【0022】また、図4(a)及び(b)は、それぞ
れ、図3のA−A線及びB−B線に沿う断面図(内部電
極の図示を解り易くするためハッチングは省略。以下の
同様の図面についても同じくハッチングを省略する。)
であるが、前述したセラミックグリーンシート1上の内
部電極と、セラミックグリーンシート2上の内部電極と
が交互に焼結体層を隔てて積層されていることがわか
る。
【0023】次に、図5に示すように、セラミック焼結
体17の上面17c側から下面17d側に向かって、但
し下面17dには至らないように溝18,19を形成す
る。図6は、図5のA−A線に沿う部分の断面図であ
る。図6から明らかなように、溝18の形成により、図
1に示した内部電極3が分割され、内部電極3a,3b
が溝18に露出するように構成されている。同様に、セ
ラミックグリーンシート2の上面に形成されてる内部電
極10が溝19により分割され、内部電極10a,10
bが溝19の両側にかつ溝19の内面に露出するように
構成されている。すなわち上記溝18は、図1に示した
内部電極3,7を幅方向に分割するように形成されてお
り、図6では必ずしも明らかではないが、セラミックグ
リーンシート2の上面に形成されていた内部電極11に
ついても同様に等しい長さを有する2つの内部電極に分
割されている。
【0024】同様に、溝19の形成により、内部電極1
0が等しい長さを有する2個の内部電極10a,10b
に分割されているが、図1の内部電極6,14について
も同様に2個の内部電極部分に分割されている。
【0025】上記溝18,19の加工は、ダイヤモンド
カッターやダイシングマシーン等を用いて行うことがで
きる。また、溝18,19の幅は、図6から明らかなよ
うに、溝18,19内に内部電極4,9が露出しないよ
うな幅に選択され、溝18,19の深さについては、重
なり合っている内部電極の最下方に位置する内部電極よ
り下側に至るように選択することが好ましい。なぜなら
ば、溝18,19は、後述の工程において外部電極がそ
の内周面に形成される部分であり、かつ溝18,19内
が隣接するコンデンサ間を分離する部分を構成するため
である。
【0026】次に、図6に示した部分の断面図である図
7から明らかなように、上記溝18,19内に例えばマ
イクロ・ディスペンサーを用いることにより、Agある
いはAg−Pdペースト20,21を充填する。
【0027】しかる後、上記導電ペースト20,21を
例えば850℃の温度で焼き付けることにより、導電層
を形成する。次に、上記のようにして構成された導電層
において、該導電層の最下方部分より深い溝22,23
を図8に示すように形成する。溝22,23は、最初に
形成された溝18,19よりも狭く形成すること、並び
に最初の溝18,19よりも深く形成することが必要で
ある。それによって、溝22,23の両側に図8に示す
ように外部電極24〜27が形成される。外部電極24
〜27は、前述した導電層20,21の一部が残存する
ことにより形成されており、かつ溝18,19に露出し
ていた内部電極3a,3b,10a,10bに電気的に
接続されることになる。すなわち、外部電極24を例に
とると、図6に示した内部電極3a,3a,3a並びに
図1の内部電極7,11を分割することにより形成され
た一方の内部電極に電気的に接続される。他の外部電極
25〜27についても、同様に、焼結体17内の内部電
極を厚み方向において一層おきに電気的に接続してい
る。
【0028】上記のような外部電極24〜27が形成さ
れた焼結体を図9に斜視図で示す。次に、上記溝22,
23内に、図10に、図8に示した部分の断面図で示す
ように、マイクロ・ディスペンサーを用い、Pb−Al
−Si系ガラス等の焼結体17に比べて比誘電率の低い
材料を含むガラスペーストを充填し、誘電体層28,2
9を形成する。この誘電体層28,29は、上記のよう
なガラスペーストを充填して形成する場合には、充填後
に例えば800℃程度の温度で熱処理することにより構
成される。もっとも、誘電体層28,29を構成する材
料としては、上記ガラスペーストに限らず、焼結体17
を構成しているセラミックの比誘電率に比べて低い比誘
電率のものであれば任意の材料からなるものを用いるこ
とができ、該材料の種類に応じて適宜の処理により誘電
体層28,29を形成することができる。
【0029】また、誘電体層28,29は、その両側に
配置されている外部電極24〜27の上面を覆わないよ
うに形成することが必要である。次に、焼結体17に前
述した溝18,19,22,23と直交する方向に図1
1に示す溝31,32を形成する。
【0030】図11のA−A線に沿う断面図となる図1
2から明らかなように、上記溝31,32は、溝31,
32の両側に配置されている内部電極間を溝31,32
の内壁に露出しないような幅に形成される。すなわち、
図1のセラミックグリーンシート1,2上に形成されて
いる内部電極を参照して説明すると、内部電極3,4
と、内部電極5,6とが隔てられるように、内部電極
3,4が形成されている行と、内部電極5,6が形成さ
れている行との間に上記溝31が形成され、該溝31に
内部電極3,4,5,6の側端縁が露出されないような
幅に、上記溝31が形成される。溝32についても同様
である。
【0031】次に、各行の両側に構成されたコンデンサ
ユニットの外側端面に露出されている内部電極について
は、焼結体17の両端面17a,17bに、それぞれ、
図示の外部電極34〜39を形成することにより構成さ
れている。この外部電極34〜39の形成は、公知の外
部電極形成方法に従って行い得る。
【0032】上記のようにして、図11に示す本実施例
の積層コンデンサアレイ33が得られる。本実施例の積
層コンデンサアレイ33では、9個のコンデンサユニッ
トが構成されている。すなわち、溝31,32で隔てら
れて3行のコンデンサユニット部分が構成されており、
各行のコンデンサユニット部分は、上述した誘電体層2
8,29で隔てられた3個のコンデンサユニットを有す
る。すなわち、本実施例では、m=3及びn=3のアト
リックス状のコンデンサアレイが構成されており、図1
1において、各コンデンサユニット、参照番号33A〜
33Iで示す。
【0033】また、上述した実施例では、図1に示した
セラミックグリーンシート1,2を用い、そのまま積層
し、上記各工程を経ることにより3行×3列のコンデン
サアレイ33を得たが、より大きなセラミックグリーン
シートを用い、m≧4及びn≧4のコンデンサアレイを
製作した後、厚み方向に切断して、図11に示した3行
×3列のコンデンサアレイを得てもよい。
【0034】次に、具体的な実験結果につき説明する。
セラミックグリーンシート1,2として、チタン酸バリ
ウム系誘電体セラミック粉末を主体としたスラリーを用
い、厚み10μmに成形されたものを用い、各内部電極
をAg−Pdペーストを塗布し、焼き付けることにより
形成し、図3に示す焼結体17として、長さ8.1mm
×幅8.1mm×厚み1.0mmの焼結体を得た。しか
る後、上記溝18,19を形成し(幅は300μm)、
外部電極を構成するための導電ペーストとしてAgペー
ストを充填し、850℃の温度で焼き付け、上記溝2
2,23を形成することにより、溝22,23に臨む外
部電極24〜27を形成した。また、溝22,23につ
いては、溝18,19(幅=300μm)よりも細い幅
の溝(幅=100μm)を形成し、さらに上記誘電体層
としてPb−Al−Si系ガラスを充填し800℃で熱
処理することにより構成して、最終的に2.5mm×
2.5mmの平面形状を有する3行・3列のコンデンサ
アレイ33を得た。
【0035】上記コンデンサアレイ33と、比較のため
に上記溝22,23,31,32が形成されていない従
来のコンデンサアレイ40とを用意し、図13(a),
(b)に示すように、図11に示した向きと上下を逆転
して試験用回路基板41上にはんだを用いて実装した。
次に、試験用回路基板41上に実装された状態のまま、
−25℃の温度に冷却し、しかる後+125℃まで加熱
し、再度−25℃まで冷却する工程を1サイクルとし、
該冷熱サイクル1000サイクル終了した後に、各コン
デンサアレイの絶縁抵抗を測定した。 絶縁抵抗が初期
の絶縁抵抗から10%以上変化したサンプルを故障とみ
なし、実施例及び比較例の各コンデンサアレイ50個に
つき、上記の測定を行った。結果を下記の表1に示す。
なお、1個のコンデンサアレイ中、1つのコンデンサユ
ニットにおいて上記故障が存在した場合、該コンデンサ
アレイ1個が故障であるとカウントした。
【0036】
【表1】
【0037】表1から明らかなように、比較例のコンデ
ンサアレイでは、故障率が24%であるのに対して、実
施例のコンデンサアレイ33では、上記故障が全く発生
しなかった。
【0038】第2の実施例 第2の実施例のコンデンサアレイは、請求項3に記載の
発明についての実施例である。
【0039】まず、第1の実施例と同様にして、図11
に示すコンデンサアレイ33を得る。しかる後、コンデ
ンサアレイ33の溝31,32に、図14に断面図で示
すように、Pb−Al−Si系ガラス粉末を主体とする
ガラスペーストをマイクロ・ディスペンサーにより充填
し、例えば800℃の温度で熱処理することにより誘電
体層51,52を形成する。その他の構造については、
第1の実施例と全く同様であるため、前述した第1の実
施例についての説明を第2の実施例において援用するこ
ととする。
【0040】第2の実施例では、上記溝31,32内に
上記焼結体17よりも比誘電率の低い誘電体層が形成さ
れているため、溝31,32の両側のコンデンサユニッ
ト間の浮遊容量が効果的に小さくされる。しかも、第2
の実施例では、溝31,32も上記固体の誘電体層によ
り充填されているため、第1の実施例に比べて機械的強
度に優れたコンデンサアレイを構成することができる。
【0041】上述してきた各実施例では、隣接するコン
デンサユニット間を分離するための溝は、焼結体の上面
から下面に向かって至るように形成されていたが、下面
側から上面に向かって溝が形成されていてもよく、ある
いは上面及び下面の双方から厚み方向に沿って延びるよ
うに溝が形成されていもよい。もっとも、隣接するコン
デンサユニット間の浮遊容量を確実に低減するには、重
なり合っている内部電極が位置する部分の側方に溝が位
置される必要がある。従って、上面及び下面の一方側か
ら溝を形成することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び(b)は、それぞれ、第1の実施例
で用意したセラミックグリーンシート及びその上に形成
される内部電極の形状を示す各平面図。
【図2】複数枚のセラミックグリーンシートを積層する
工程を説明するための略図的斜視図。
【図3】焼結体を示す斜視図。
【図4】(a)及び(b)は、それぞれ、図3のA−A
線及びB−B線に沿う略図的断面図。
【図5】溝が形成された焼結体を示す斜視図。
【図6】図5のA−A線に沿う断面図。
【図7】溝に導電ペーストを充填した状態を示す断面
図。
【図8】外部電極を形成するために相対的に幅の細い溝
を形成した状態を示す断面図。
【図9】溝の内壁に外部電極が形成された焼結体を示す
斜視図。
【図10】外部電極が形成されている溝内にガラスペー
ストよりなる低誘電率の誘電体層を形成した状態を示す
断面図。
【図11】第1の実施例のコンデンサアレイを示す斜視
図。
【図12】図11のA−A線に沿う断面図。
【図13】(a)及び(b)は、それぞれ、第1の実施
例及び比較例のコンデンサアレイを試験用回路基板上に
実装した状態を示す各側面図。
【図14】第2の実施例のコンデンサアレイを説明する
ための断面図。
【符号の説明】
17…焼結体 31,32…溝 33…コンデンサアレイ 33A〜33I…コンデンサユニット 28,29…誘電体層 24〜27…外部電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年7月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】変更
【補正内容】
【0041】上述してきた各実施例では、隣接するコン
デンサユニット間を分離するための溝は、焼結体の上面
から下面に向かって至るように形成されていたが、下面
側から上面に向かって溝が形成されていてもよく、ある
いは上面及び下面の双方から厚み方向に沿って延びるよ
うに溝が形成されていもよい。もっとも、隣接するコ
ンデンサユニット間の浮遊容量を確実に低減するには、
重なり合っている内部電極が位置する部分の側方に溝が
位置される必要がある。従って、上面及び下面の一方側
から溝を形成することが好ましい。なお、本発明のコン
デンサアレイの製造方法は、上記実施例の工程順及び方
法に限定されるものではないことをここで指摘してお
く。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック焼結体内にセラミック層を介
    して厚み方向に重なり合うように複数の内部電極を形成
    することにより構成された複数のコンデンサユニットが
    前記焼結体内にm行×n列(但しm,nは2以上の整
    数)のマトリッスク状に並設された積層コンデンサアレ
    イにおいて、 前記各コンデンサユニットの内部電極が、各コンデンサ
    ユニットの両側において焼結体の上面又は下面の少なく
    とも一方から厚み方向に延びる溝又は焼結体端面に交互
    に露出されており、かつ該内部電極に電気的に接続され
    るように前記溝の内面及び焼結体端面に形成された外部
    電極を備え、 前記外部電極が形成されている側以外のコンデンサユニ
    ット間が、焼結体よりも比誘電率の低い誘電体層により
    隔てられていることを特徴とする、コンデンサアレイ。
  2. 【請求項2】 前記外部電極が形成されている側以外の
    コンデンサアレイ間において、焼結体の上面及び下面の
    少なくとも一方から厚み方向に延びるように溝が形成さ
    れており、該溝内の空気層が前記誘電体層を構成してい
    る、請求項1に記載のコンデンサアレイ。
  3. 【請求項3】 前記外部電極が形成されている側以外の
    コンデンサユニット間において、焼結体の上面及び下面
    の少なくとも一方から厚み方向に延びるように溝が形成
    されており、該溝内に焼結体よりも比誘電率の低い固体
    の誘電体材料が充填されており、該誘電体材料により前
    記誘電体層が構成されている、請求項1に記載のコンデ
    ンサアレイ。
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