JPH07153645A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部電極間の表面フラッシオーバー開始電圧
を高めることが可能な構造を備え、中高圧用途に適した
積層コンデンサを得る。 【構成】 セラミック焼結体などの誘電体３２内におい
て誘電体層を介して重なり合うように複数の内部電極３
３〜３６を形成し、最外層の内部電極３３，３６を所定
距離ｇを隔てて突き合わされるように配置された第１，
第２の分割内部電極３３ａ，３３ｂ，３６ａ，３６ｂで
構成し、第１，第２の外部電極３７，３８の折り返し電
極部３７ａ，３８ａ間の距離をＧとしたときに、上記距
離ｇと距離Ｇとが、 【数１】 を満たすように定められている積層コンデンサ３１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体層を介して複数
の内部電極が積層されている誘電体を用いて構成された
積層コンデンサに関し、特に、中高圧用途に用いられる
積層コンデンサであって、外部電極間の表面フラッシオ
ーバー開始電圧を高め得る構造を備えた積層コンデンサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、誘電体層を介して複数の内部
電極が積層されてなる誘電体を用いた積層コンデンサと
して、例えば上記誘電体としてセラミック焼結体を用い
て構成された積層コンデンサが広く用いられている。上
記積層コンデンサの中でも中高圧用途、すなわち耐圧が
５００Ｖ以上の用途に用いられるものでは、比較的大き
な電圧が印加されるため、誘電体の両端面に形成された
外部電極間において、誘電体の外表面を伝わって電流が
流れる、いわゆるフラッシオーバー現象が発生するおそ
れがある。従って、中高圧用積層コンデンサでは、上記
フラッシオーバー開始電圧の高いことが要求される。

【０００３】他方、積層コンデンサにおける耐圧を高め
るために、従来より種々の方法が提案されている。例え
ば、誘電体層の厚みを厚くする方法、あるいは内部電極
のコーナー部分を丸めることにより、内部電極コーナー
部分における電界集中を防止する方法などが知られてい
る。また、図１に示す積層コンデンサ１のように、セラ
ミック焼結体２内に配置されている複数の内部電極を、
直列接続型の構造としたものが提案されている。積層コ
ンデンサ１では、内部電極３ａ〜３ｃが第１，第２の外
部電極５，６間に直列に接続されるように配置されてお
り、同様に内部電極４ａ〜４ｃが第１，第２の外部電極
５，６間に直列に接続されるように配置されている。

【０００４】しかしながら、上述した種々の耐圧改善方
法を採用したとしても、絶縁耐圧は高められるものの、
第１，第２の外部電極間で発生する上記表面フラッシオ
ーバー開始電圧を高めることはできなかった。すなわ
ち、上記のような種々の方法は、誘電体内における耐圧
を防止し得るものであるが、第１，第２の外部電極間に
おいて誘電体の表面に沿って発生する上記表面フラッシ
オーバー現象を防止し得る効果を発揮するものではなか
った。

【０００５】また、外表面に最も近い、すなわち最外層
の内部電極を突き合わせ配置された一対の分割内部電極
により構成し、それによって絶縁破壊電圧を高める構造
が、実開昭６０−１０１７３５号公報に開示されてい
る。図２に、この先行技術に記載の積層コンデンサを示
す。

【０００６】積層コンデンサ１１は、セラミック焼結体
よりなる誘電体１２内に、複数の内部電極１３〜１８を
配置した構造を有する。このうち最外層の内部電極１
３，１８が、それぞれ、誘電体１２の中央で所定距離を
隔てて配置された分割内部電極１３ａ，１３ｂ及び１８
ａ，１８ｂよりなる。また、第１，第２の外部電極１
９，２０が、誘電体１２の両端面に形成されている。

【０００７】しかしながら、図２に示した積層コンデン
サ１１では、上記分割内部電極１３ａ，１３ｂ及び１８
ａ，１８ｂを最外層の内部電極として配置することによ
り、外部電極１９，２０と内部電極１３，１８との間に
おけるコロナ放電を抑制し、絶縁耐圧を高めることこそ
可能であるものの、外部電極１９，２０間で発生する表
面フラッシオーバーを抑制することは困難であった。す
なわち、上記先行技術においても、外部電極と内部電極
との間の素子間破壊を防止する作用こそ記載されている
ものの、上記表面フラッシオーバー現象を抑制するため
の構成については言及されていない。

【０００８】他方、実開昭５７−１７６７１５号公報に
は、フラッシオーバー開始電圧を高め得るとされている
構造が提案されている。すなわち、図３に示すように、
積層コンデンサ２１では、セラミック焼結体よりなる誘
電体２２内に、複数の内部電極２３ａ〜２３ｈが配置さ
れており、誘電体２２の両端面に第１，第２の外部電極
２４，２５が形成されている。ここでは、最外層の内部
電極２３ａ，２３ｈの長さを、積層コンデンサ２１の長
さ寸法Ｌの１／２程度に留めておくことにより、外部電
極２４，２５の折り返し電極部２４ａ，２５ａの先端
と、内部電極２３ａ，２３ｈとの間において発生するコ
ロナ放電を抑制することが可能とされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開昭
５７−１７６７１５号公報に開示されている上記構成
を、例えば図１に示したような直列接続型内部電極を有
する積層コンデンサに適用した場合、すなわち図１の積
層コンデンサ１に、図３に示した内部電極２３ａ，２３
ｈを加えた場合には、加えられた内部電極２３ａ，２３
ｈと当初から備えられている内部電極３ａ，３ｃ，４ｂ
との間の耐圧が充分高くならず、従って中高圧用途には
用いることができなくなる。

【００１０】本発明の目的は、誘電体の両端面に形成さ
れた外部電極間の表面フラッシオーバー開始電圧を効果
的に高めることができ、従って中高圧用途に適した積層
コンデンサを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体層を介
して複数の内部電極が積層されてなる誘電体の両端面
に、所定の内部電極に電気的に接続されており、かつ上
記両端面を結ぶ側面並びに上面及び下面に至る折り返し
電極部を有する第１，第２の外部電極を形成してなる積
層コンデンサにおいて、最上部及び最下部の少なくとも
一方の内部電極が、誘電体中央で所定距離のギャップを
隔てて突き合わせ配置された第１，第２の分割内部電極
よりなり、第１，第２の分割内部電極が、それぞれ、前
記第１，第２の外部電極に電気的に接続されており、か
つ前記所定の距離をｇ、前記第１，第２の外部電極の折
り返し電極部間の距離をＧとしたときに、

【００１２】

【数２】

【００１３】を満たすように、前記所定の距離ｇが定め
られていることを特徴とする、積層コンデンサである。
なお、本発明の積層コンデンサは、後述の実施例に示す
ように誘電体として誘電体セラミックスを用いたものに
限られるものではない。すなわち、誘電体層を介して複
数の内部電極が積層されてなる誘電体である限り、合成
樹脂等の他の誘電体材料からなる積層コンデンサであっ
てもよい。

【００１４】また、本発明において、上記外部電極に形
成される折り返し電極部とは、誘電体の端面から誘電体
の両側面並びに上面及び下面に至るように延ばされてい
る部分をいう。第１，第２の外部電極においては、上記
折り返し電極部の先端が他方側の外部電極に最も近づく
ことになる。従って、表面フラッシオーバー現象は、第
１，第２の外部電極の上記折り返し電極部の先端間にお
いて発生することになる。そこで、本発明では、上記の
ように、第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距
離Ｇに対して、上記第１，第２の分割内部電極間の距離
ｇが上記のように定められている。

【００１５】

【作用】本発明の積層コンデンサは、中高圧用途に用い
られる積層コンデンサにおいては、単に絶縁耐圧を高め
るだけでなく、表面フラッシオーバー開始電圧を高める
ことが必要であることに鑑み、該表面フラッシオーバー
現象を抑制すべく考えられたものである。

【００１６】本発明は、上記第１，第２の分割電極から
なる内部電極を誘電体の最外層の少なくとも一方に配置
し、さらに、上記第１，第２の分割内部電極の間の距離
ｇと、第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離
Ｇとの関係を、上述した式を満たすように定め、それに
よってフラッシオーバー開始電圧を高めたことに特徴を
有する。

【００１７】上述した式を満たすように、第１，第２の
分割内部電極間の距離ｇを定めればよいことは、本願発
明者らにより実験的に確かめられたものであるが、この
ような距離ｇと第１，第２の外部電極の折り返し電極部
間の距離Ｇとが表面フラッシオーバー開始電圧に影響す
ること、並びに両者の間を上記特定の関係を満たすよう
に定めればよいことは、従来知られていなかったもので
ある。

【００１８】

【実施例の説明】以下、本発明の実施例を説明すること
により、本発明を明らかにする。図４は、本発明の第１
の実施例に係る積層コンデンサを示す断面図である。積
層コンデンサ３１は、セラミック焼結体よりなる誘電体
３２を用いて構成されている。

【００１９】誘電体３２内には、誘電体層を介して複数
の内部電極３３〜３６が重なり合わされている。このう
ち、最外層の内部電極３３，３６は、それぞれ、一対の
分割内部電極３３ａ，３３ｂ及び３６ａ，３６ｂにより
構成されている。

【００２０】また、誘電体３２の両端面３２ａ，３２ｂ
を覆うように、第１，第２の外部電極３７，３８が形成
されている。上記積層コンデンサ３１の製造に際して
は、内部電極３３〜３６を構成するための導電ペースト
が印刷された複数枚のセラミックグリーンシートを積層
し、さらに上下に適宜の枚数のセラミックグリーンシー
トを積層し、厚み方向に圧着した後焼成することによ
り、誘電体３２を得る。しかる後、Ａｇなどの導電性材
料を含む導電ペーストを誘電体３２の両端面に塗布し、
焼き付けることにより第１，第２の外部電極３７，３８
が形成される。必要により、この第１，第２の外部電極
３７，３８上にメッキ金属膜が形成される。従って、第
１，第２の外部電極３７，３８は、図示のように、両端
面３２ａ，３２ｂだけでなく、上面３２ｃ及び下面３２
ｄ並びに図示はされていないが誘電体３２の両側面にも
至る折り返し電極部３７ａ，３８ａを有する。

【００２１】本実施例の特徴は、上記内部電極３３〜３
６のうち、最外層の内部電極３３，３６が上記第１，第
２の分割内部電極３３ａ，３３ｂ及び３６ａ，３６ｂに
より構成されていること、分割内部電極３３ａ，３３ｂ
間及び分割内部電極３６ａ，３６ｂ間の距離ｇが、第
１，第２の外部電極３７，３８の折り返し電極部３７
ａ，３８ａ間の距離Ｇに対し、下記の式を満たすように
定められていることにある。

【００２２】

【数３】

【００２３】以下の実験例から明らかなように、本実施
例の積層コンデンサ３１では、第１，第２の分割内部電
極３３ａ，３３ｂ間及び３６ａ，３６ｂ間の距離ｇが、
上記特定の関係を満たすように定められているため、フ
ラッシオーバー開始電圧が効果的に高められる。この理
由は、以下のように考えられる。

【００２４】すなわち、積層コンデンサ３１の外表面に
おける電界強度が、空気の放電開始電圧以上に上昇する
と上記表面フラッシオーバー現象が発生する。従って、
フラッシオーバー開始電圧を高めるには、積層コンデン
サの外表面の電界強度をできるだけ低めればよい。本実
施例では、上記のように第１，第２の分割内部電極３３
ａ，３３ｂ間及び第１，第２の分割内部電極３６ａ，３
６ｂ間のギャップの距離ｇを上記のように選択すること
により、誘電体３２の外表面における電界強度が低めら
れているため、表面フラッシオーバー開始電圧が高めら
れているものと考えられる。

【００２５】図５は、本発明の第２の実施例に係る積層
コンデンサを示す断面図である。積層コンデンサ４１で
は、誘電体４２内に、複数の内部電極４３〜４７が誘電
体層を介して重なり合うように配置されている。このう
ち、最外層の内部電極４３，４７は、それぞれ、中央で
所定距離ｇを隔てて突き合わされるように配置された第
１，第２の分割内部電極４３ａ，４３ｂ及び４７ａ，４
７ｂを有する。また、内部電極４４，４６は第１，第２
の外部電極４７，４８に電気的に接続されておらず、い
わゆる浮き電極として形成されている。従って、第１，
第２の分割内部電極４３ａ，４３ｂ、分割内部電極４５
ａ，４５ｂ及び第１，第２の分割内部電極４７ａ，４７
ｂは、それぞれ、非接続型の内部電極４４，４６を介し
て直列に接続されていることになる。その他の点につい
ては、第１の実施例の積層コンデンサ３１と同様であ
る。

【００２６】本実施例においても、第１，第２の分割内
部電極４３ａ，４３ｂ間及び第１，第２の分割内部電極
４７ａ，４７ｂ間の距離ｇが、第１，第２の外部電極４
８，４９の折り返し電極部４８ａ，４９ｂ間の距離Ｇに
対して、上述した式を満たすようにそれぞれの寸法が定
めれている。従って、第１の実施例と同様にフラッシオ
ーバー開始電圧を効果的に高めることが可能とされてい
る。

【００２７】次に、第２の実施例についての具体的な実
験例につき説明する。誘電体４２として、長手方向寸法
Ｌが４．５ｍｍの積層コンデンサ及び５．７ｍｍの積層
コンデンサの２種類の積層コンデンサのそれぞれについ
て、以下のように仕様を変えて種々の積層コンデンサを
作製した。すなわち、上記２種類の積層コンデンサのそ
れぞれについて、外部電極の折り返し寸法すなわち第
１，第２の外部電極の折り返し電極部の積層コンデンサ
の長さ方向に沿う寸法ｅを、０．５ｍｍまたは１．０ｍ
ｍとし、かつ第１，第２の分割内部電極間の距離ｇを
０．２ｍｍから４ｍｍまで変化させ、種々の積層コンデ
ンサを作製した。得られた複数種の積層コンデンサのフ
ラッシオーバー開始電圧を評価した。

【００２８】なお、フラッシオーバー開始電圧の評価に
際しては、寸法Ｌ及び外部電極のｅが同一であるが、内
部には分割内部電極等を形成していない単板のチップコ
ンデンサを用意し、該コンデンサのフラッシュオーバー
破壊強度を測定し、該破壊強度を基準（＝１．０）と
し、上述した種々の積層コンデンサのフラッシオーバー
現象による破壊強度を測定し、上記基準となる積層コン
デンサに対する相対破壊強度を、フラッシオーバー開始
電圧改善効果として評価した。結果を、下記の表１に示
す。

【００２９】なお、表１中、＊は本発明外であることを
示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から明らかなように、上記相対破壊強
度は、対向電極間ギャップの距離ｇが大きくなるに従っ
て大きくなり、ｇ＝０．８ｍｍの際に相対破壊強度がほ
ぼ１となっていることがわかる。また、距離ｇが大きく
なるにつれ、相対破壊強度が大きくなるものの、ある点
をピークに相対破壊強度が低下していくことがわかる。
さらに、距離ｇが大きくなりすぎると、再び相対破壊強
度が１よりも小さくなっている。従って、相対破壊強度
が１未満となる条件は、上記第１，第２の外部電極間の
距離Ｇと分割内部電極間の距離ｇの差によって決定さ
れ、その境界値が約０．８ｍｍとなることがわかる。よ
って、本発明では、前述した式を満たすように、第１，
第２の外部電極の折り返し電極部間の距離Ｇと、第１，
第２の分割内部電極間の距離ｇとの関係が定められてい
る。

【００３２】表１から明らかなように、上述した式を満
たすように第１，第２の分割内部電極間の距離ｇ及び第
１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離Ｇを選択
することにより、相対破壊強度が最高で１．３倍に高め
られていることがわかる。また、同じ内部電極を形成し
た構造で比較すると、上記式を満たすように距離ｇ及び
Ｇを選択することにより、フラッシオーバー開始電圧を
最高で２倍にも高めることが可能となることがわかる。

【００３３】なお、図４及び図５に示した実施例では、
複数の内部電極のうち最上部及び最下部の双方に位置す
る内部電極を、本発明の特徴となる第１，第２の分割内
部電極を有するように構成していたが、いずれか一方側
においてのみ本発明の特徴となる構成を満たすように第
１，第２の分割内部電極を形成した構造であってもよ
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明では、第１，第２の分割内部電極
間の距離ｇ及び第１，第２の外部電極の折り返し電極部
間の距離Ｇが、上記特定の関係を満たすように定められ
ているため、第１，第２の外部電極間において誘電体外
表面によって生じる表面フラッシオーバー現象の発生を
抑制することができ、従ってフラッシオーバー開始電圧
を効果的に高めることが可能となる。

【００３５】よって、本発明により、中高圧用途に適し
た積層コンデンサを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサの一例を示す断面図。

【図２】従来の積層コンデンサの他の例を示す断面図。

【図３】従来の積層コンデンサのさらに他の例を示す断
面図。

【図４】本発明の第１の実施例の積層コンデンサを示す
断面図。

【図５】本発明の第２の実施例の積層コンデンサを示す
断面図。

【符号の説明】

３１，４１…積層コンデンサ ３２…誘電体 ３３〜３６，４３〜４７…内部電極 ３３ａ，３３ｂ，３６ａ，３６ｂ，４３ａ，４３ｂ，４
７ａ，４７ｂ…第１，第２の分割内部電極 ３７，３８，４８，４９…第１，第２の外部電極 ｇ…分割内部電極間の距離 Ｇ…第１，第２の外部電極の折り返し電極部間の距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体層を介して複数の内部電極が積層
   されている誘電体の両端面に、所定の内部電極に電気的
   に接続されており、かつ上記両端面を結ぶ側面並びに上
   面及び下面に至る折り返し電極部を有する第１，第２の
   外部電極を形成してなる積層コンデンサにおいて、 最上部及び最下部の少なくとも一方に位置する内部電極
   が、誘電体中央で所定距離のギャップを隔てて突き合わ
   せ配置された第１，第２の分割内部電極よりなり、第
   １，第２の分割内部電極が、それぞれ、前記第１，第２
   の外部電極に電気的に接続されており、かつ前記所定の
   距離をｇ、前記第１，第２の外部電極の折り返し電極部
   間の距離をＧとしたときに、 【数１】 を満たすように、前記所定の距離ｇが定められているこ
   とを特徴とする、積層コンデンサ。