JPH07263270A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 並列容量だけでなく直列容量も構成して、中
圧ないし高圧での使用が可能とされた積層セラミックコ
ンデンサにおいて、表面リークの発生を抑制し、耐圧性
のさらなる向上を図る。 【構成】 セラミック積層体１２の内部において複数層
をなして交互に形成された、第１および第２の引出電極
１５，１６の組ならびにその間に配置される浮き電極１
７の各々の、セラミック積層体１２の幅方向両端面に対
するマージンを、浮き電極１７のマージンが引出電極１
５，１６のマージンより大きい寸法となるように選ぶ。 【効果】 引出電極と浮き電極との間で発生する電界が
引出電極によって有利に閉込められ、セラミック積層体
の表面に至る漏れ電界を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、積層セラミックコン
デンサに関するもので、特に、大きな静電容量を得るた
めに複数の静電容量を並列に接続する構成を備えるとと
もに、耐圧性を向上させるためにそのような静電容量を
直列に接続する構造を備える、積層セラミックコンデン
サに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、小型でか
つ高容量を得ることができ、また基板への実装が容易で
あることから、電子機器の小型化に大きく貢献してい
る。また、近年、電源の小型化等の要望に応えるべく、
そのような電源において、小型かつ高容量化が可能な積
層セラミックコンデンサを用いようとする試みがなさ
れ、この要望は、積層セラミックコンデンサを中圧ない
し高圧領域での使用を可能とすることにより実現しよう
としている。

【０００３】図３および図４には、中圧ないし高圧領域
での使用が可能とされた、すなわち、耐圧性が向上され
た、従来の積層セラミックコンデンサ１を示している。
ここで、図３は、コンデンサ１の斜視図であり、その外
形線が一点鎖線で示されている。図４は、コンデンサ１
の横断面図である。

【０００４】コンデンサ１は、直方体状のセラミック積
層体２と、セラミック積層体２の長手方向両端部上にそ
れぞれ形成される第１および第２の外部電極３および４
とを備える。セラミック積層体２の内部には、第１およ
び第２の引出電極５および６の組ならびに浮き電極７
が、複数層をなして交互に形成される。第１および第２
の引出電極５および６の組は、同一面上において互いに
ギャップを介して位置される。また、第１および第２の
引出電極５および６は、それぞれ、セラミック積層体２
の長手方向各端面において第１および第２の外部電極３
および４と電気的に接続される。

【０００５】他方、浮き電極７は、第１および第２の引
出電極５および６に共通に対向するように形成される。
浮き電極７は、外部電極３および４のいずれにも電気的
に接続されない。この従来例では、第１および第２の引
出電極５および６は、３つの層をなすように３組形成さ
れる。また、浮き電極７は、３組の第１および第２の引
出電極５および６の各間であって、図４に示すように、
３組の引出電極５および６の各間隔を二分する距離ａの
位置に配置される。

【０００６】また、図４に示すように、引出電極５およ
び６は、セラミック積層体２の幅方向両端面に対して所
定のマージンｂを残して形成され、同様に、浮き電極７
は、セラミック積層体２の幅方向両端面に対して所定の
マージンｃを残して形成される。これらマージンｂおよ
びｃは、互いに等しく設定される。

【０００７】また、セラミック積層体２の外層部には、
所定の厚みｄをもって、引出電極５および６ならびに浮
き電極７のいずれもが形成されない部分が設けられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た積層セラミックコンデンサ１においては、単板コンデ
ンサとは異なり、セラミック積層体２におけるセラミッ
クが表面に露出しているため、高電圧印加時にセラミッ
ク表面上でリークが発生しやすい、という問題があっ
た。この問題は、特に高湿度環境下で顕著に現われる。
このような高湿度下での表面リークについて本発明者ら
が検討したところ、両外部電極３および４間の絶縁距離
の大きさのみが影響しているのではなく、引出電極５お
よび６ならびに浮き電極７、すなわち内部電極からの漏
れ電界が影響していると認識するに至った。この漏れ電
界の影響は、積層セラミックコンデンサ１の高耐圧化お
よび小型化を進めるにあたり、大きな問題となってい
る。

【０００９】したがって、高湿度下における表面リーク
を抑えるには、内部電極５，６，７に起因する漏れ電界
をできるだけ小さくすることが必要である。この漏れ電
界を低減する最も簡単な方法は、セラミック積層体２に
おける外層部の厚みｄをより大きくし、また、内部電極
５，６，７のマージンｂ，ｃの寸法をより大きくするこ
とである。しかしながら、このような方法は、単純には
採用できない。なぜなら、所定以上の取得静電容量を維
持しながら、外層部の厚みｄおよびマージンｂ，ｃの寸
法を大きくしようとすれば、積層セラミックコンデンサ
１の寸法の増大を招き、他方、積層セラミックコンデン
サ１の寸法の増大を招かないようにしながら、外層部の
厚みｄおよびマージンｂ，ｃの寸法をより大きくしよう
とすれば、内部電極５，６，７の面積がより小さくな
り、また、内部電極５，６，７の積層数が減り、結果と
して、取得静電容量がより小さくなるからである。

【００１０】それゆえに、この発明の目的は、上述した
問題に遭遇することなく、表面リークを抑制できる、積
層セラミックコンデンサを提供しようとすることであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、直方体状の
セラミック積層体と、このセラミック積層体の長手方向
両端部上にそれぞれ形成される第１および第２の外部電
極と、セラミック積層体の内部において複数層をなしな
がらセラミック積層体の幅方向両端面に対して所定のマ
ージンを残してそれぞれ形成される複数個の内部電極と
を備え、複数個の内部電極は、第１および第２の外部電
極にそれぞれ電気的に接続される少なくとも１組の第１
および第２の引出電極と、第１および第２の引出電極と
の対向によって形成される静電容量を含む直列接続され
た複数の静電容量を第１および第２の引出電極の間で形
成する少なくとも１個の浮き電極とを含む、積層セラミ
ックコンデンサに向けられる。

【００１２】上述した技術的課題を解決するため、この
発明では、内部電極のマージンが、層間において互いに
異なる寸法とされていることが特徴である。

【００１３】

【作用】この発明では、内部電極のマージンを、層間に
おいて互いに異なる寸法とすることにより、いずれかの
内部電極の端縁を、これとは異なる層上に形成される内
部電極の端縁より内側に位置させることができる。その
ため、内部電極間で発生する電界を、上述した端縁をよ
り外側に位置させる内部電極によって閉込める構造が与
えられる。その結果、セラミック積層体の表面への漏れ
電界を抑制することができる。

【００１４】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、取得静
電容量を維持しながら、中圧ないし高圧の電圧が印加さ
れても、湿中環境下において表面リークの発生が抑制さ
れ、耐圧性に優れた積層セラミックコンデンサを得るこ
とができる。

【００１５】この発明において、好ましくは、第１およ
び第２の引出電極は、複数層をなすように複数組形成さ
れ、浮き電極は、複数組の第１および第２の引出電極の
各間に位置される。これにより、取得静電容量をより大
きくすることができる。

【００１６】また、上述したように、第１および第２の
引出電極が複数層をなすように複数組形成される場合、
好ましくは、浮き電極のマージンが引出電極のマージン
より大きい寸法とされる。これにより、浮き電極と引出
電極との間で発生する電界を、浮き電極を挟む引出電極
の間に有効に閉込めることができる。

【００１７】また、上述した特定的な構造において、浮
き電極が、複数組の第１および第２の引出電極の各間隔
を二分する距離ａの位置に配置され、引出電極のマージ
ンをｂ、浮き電極のマージンをｃ、セラミック積層体の
外層部であって引出電極および浮き電極のいずれもが形
成されていない部分の厚みをｄとしたとき、ｂ≧ａ、ｃ
≧ｂ＋ａ、およびｄ≧ａ×２の条件を満たすようにする
ことがなお好ましい。このような条件は、後述する実験
に基づいて求められたものである。

【００１８】なお、上述した条件は、次のことを表わし
ている。まず、浮き電極のマージンｃが引出し電極のマ
ージンｂより大きい寸法とされる場合、浮き電極のマー
ジンｃをより大きくするほど、漏れ電界が小さくなる
が、際限なくマージンｃを大きくすると、取得静電容量
も小さくなり、好ましくない。そこで、浮き電極のマー
ジンｃは、引出電極のマージンｂおよび引出電極と浮き
電極との間隔すなわち誘電体の厚みａの和以上（ｃ≧ｂ
＋ａ）であるとの限界を定めることが好ましく、これに
よって、取得静電容量の低減を抑制しながら、浮き電極
と引出電極との間に発生する電界が引出電極の間で有利
に閉込められ、セラミック積層体の表面に至る漏れ電界
を小さくすることができる。また、このような電界の閉
込め構造において、浮き電極のマージンｃと引出電極の
マージンｂの双方をできるだけ小さくした方が電極面積
が大きくなり大容量を得ることができるが、これらマー
ジンｂ，ｃがある程度以下になるとセラミック誘電体の
表面に至る漏れ電界が大きくなり、表面リークが発生す
る。そこで、引出電極のマージンｂを、誘電体の厚みａ
以上（ｂ≧ａ）とすれば、セラミック積層体の表面に至
る漏れ電界をより小さくすることができる。また、セラ
ミック積層体の外層部の厚みｄは、誘電体の厚みａの２
倍以上（ｄ≧ａ×２）であれば、漏れ電界がより小さく
なり、表面リークの発生をより効果的に抑制することが
できる。

【００１９】

【実施例】図１および図２は、この発明の一実施例によ
る積層セラミックコンデンサ１１を示している。ここ
で、図１は前述した図３に対応し、図２は図４に対応し
ている。

【００２０】積層セラミックコンデンサ１１は、直方体
状のセラミック積層体１２と、このセラミック積層体１
２の長手方向両端部上にそれぞれ形成される第１および
第２の外部電極１３および１４とを備える。セラミック
積層体１２の内部には、内部電極として、第１および第
２の引出電極１５および１６の組ならびに浮き電極１７
が複数層をなして交互に形成されている。同じ組の第１
および第２の引出電極１５および１６は、同一面上にお
いて互いにギャップを介して位置される。また、第１お
よび第２の引出電極１５および１６は、それぞれ、セラ
ミック積層体１２の長手方向各端面において第１および
第２の外部電極１３および１４と電気的に接続される。

【００２１】他方、浮き電極１７は、第１および第２の
引出電極１５および１６に共通に対向するように配置さ
れる。浮き電極１７は、外部電極１３および１４のいず
れにも電気的に接続されない。

【００２２】また、この実施例では、第１および第２の
引出電極１５および１６は、３層をなすように３組形成
され、浮き電極１７は、３組の第１および第２の引出電
極１５および１６の各間に位置されている。

【００２３】なお、ここまで述べた構成については、図
３および図４に示した従来の積層セラミックコンデンサ
１と実質的に同様である。

【００２４】引出電極１５および１６ならびに浮き電極
１７は、それぞれ、セラミック積層体１２の幅方向両端
面に対して所定のマージンを残して形成されているが、
図２によく示されているように、引出電極１５および１
６のマージンｂと浮き電極１７のマージンｃとが互いに
異なる寸法とされている。特に、この実施例では、浮き
電極１７のマージンｃが引出電極１５および１６のマー
ジンｂより大きい寸法とされている。

【００２５】このような構成とすることにより、引出電
極１５および１６と浮き電極１７との間で発生する電界
が隣合う組の引出電極１５および１６の間に有利に閉込
められ、セラミック積層体１２の表面に至る漏れ電界を
小さくすることができる。その結果、表面リークの発生
を抑制することができる。

【００２６】上述した実施例において、図２に示すよう
に、浮き電極１７は、複数組の第１および第２の引出電
極１５および１６の各間隔を二分する距離ａの位置に配
置されている。すなわち、内部電極間に位置する誘電体
の厚みがａである。そして、引出電極１５および１６の
マージンをｂ、浮き電極１７のマージンをｃ、セラミッ
ク積層体１２の外層部であって引出電極１５および１６
ならびに浮き電極１７のいずれもが形成されていない部
分の厚みをｄとしたとき、ｂ≧ａ、ｃ≧ｂ＋ａ、および
ｄ≧ａ×２の条件を満たしていることがより好ましい。
このような好ましい条件を求めるため、次のような実験
を行なった。

【００２７】誘電率１０００のＢａＴｉＯ₃ 、ＰｂＴｉ
Ｏ₃ 、ＳｒＴｉＯ₃ およびＢｉ₂ Ｏ ₃ を主体とするコン
デンサ材料を用いて、長さ４．５ｍｍ、幅３．２ｍｍお
よび厚み１．５ｍｍのセラミック積層体を有する、図１
および図２または図３および図４に示すような積層セラ
ミックコンデンサを、種々の設計で作製し、湿中（温度
６０℃；相対湿度９５％）における直流電圧印加により
耐圧測定を行なった。その結果が、以下の表１に示され
ている。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１において、欄外に記載した「＊１」は
図３および図４に示したような従来の積層セラミックコ
ンデンサに該当し、「＊２」は上述した条件を満たす積
層セラミックコンデンサに該当し、「＊３」はこの発明
の範囲内にあるが上述した条件を満たさない積層セラミ
ックコンデンサに該当し、「＊４」は図３および図４に
示したような従来の積層セラミックコンデンサであるが
外層部の厚みｄおよびマージンｂ，ｃが大きくなりすぎ
低容量となる積層セラミックコンデンサに該当する。

【００３０】表１の「湿中耐圧」の欄において、「表面
リーク」は、この表に示された電圧において表面リーク
が発生したことを意味し、「内部破壊」は、この表に示
された電圧において内部破壊を生じたことを意味してい
る。すなわち、「内部破壊」は、表面リークが発生せ
ず、表に示した電圧まで耐圧性が維持されたことを意味
している。

【００３１】表１から、「＊２」を付した、ｂ≧ａ、ｃ
≧ｂ＋ａ、およびｄ≧ａ×２の条件を満たす各試料は、
優れた耐圧性を示すことがわかる。

【００３２】なお、前述した図１および図２に示した積
層セラミックコンデンサ１１では、浮き電極１７のマー
ジンｃが引出電極１５および１６のマージンｂより大き
くされたが、逆に、引出電極のマージンが浮き電極のマ
ージンより大きくされてもよい。

【００３３】また、図示した積層セラミックコンデンサ
１１では、複数層をなすように形成された引出電極１５
および１６の各間に浮き電極１７が位置されたが、逆
に、浮き電極が複数層をなすように形成され、引出電極
の組がこれら浮き電極の各間に位置されてもよい。

【００３４】また、引出電極の組の数および浮き電極の
数は、図示した実施例より、さらに増やすことも、減ら
すことも可能である。たとえば、１組の引出電極と１個
の浮き電極とによって積層セラミックコンデンサが構成
されてもよい。

【００３５】また、上述した図示の実施例では、同じ組
の第１および第２の引出電極１５および１６の間で直列
接続された複数の静電容量を形成するため、１個の浮き
電極１７が形成されたが、この発明は、図５および図６
にそれぞれ示すように、第１および第２の引出電極の間
で直列接続された複数の静電容量を形成するため、２個
以上の浮き電極が形成された積層セラミックコンデンサ
にも適用することができる。

【００３６】図５に示した積層セラミックコンデンサ２
１は、セラミック積層体２２と、このセラミック積層体
２２の長手方向両端部上にそれぞれ形成される第１およ
び第２の外部電極２３および２４とを備える。セラミッ
ク積層体２２の内部には、内部電極として、第１および
第２の引出電極２５および２６ならびに第１および第２
の浮き電極２７および２８が複数層をなして形成されて
いる。

【００３７】第１および第２の引出電極２５および２６
は、それぞれ、セラミック積層体２２の長手方向各端面
において第１および第２の外部電極２３および２４と電
気的に接続される。他方、第１の浮き電極２７は、第１
の引出電極２５および第２の浮き電極２８に対向するよ
うに配置され、第２の浮き電極２８は、第１の浮き電極
２７および第２の引出電極２６に対向するように配置さ
れる。

【００３８】上述した第１の引出電極２５と第２の浮き
電極２８とは同じ層上に形成され、第２の引出電極２６
と第１の浮き電極２７とは同じ層上に形成されるが、第
１の引出電極２５および第２の浮き電極２８のそれぞれ
のマージン（図２のｂまたはｃに相当）は、これらとは
異なる層上に位置する第２の引出電極２６および第１の
浮き電極２７のそれぞれのマージンとは異なる寸法とさ
れる。

【００３９】図６に示した積層セラミックコンデンサ３
１は、セラミック積層体３２と、このセラミック積層体
３２の長手方向両端部上にそれぞれ形成される第１およ
び第２の外部電極３３および３４とを備える。セラミッ
ク積層体３２の内部には、内部電極として、第１および
第２の引出電極３５および３６ならびに第１、第２およ
び第３の浮き電極３７、３８および３９が複数層をなし
て形成されている。

【００４０】第１および第２の引出電極３５および３６
は、それぞれ、セラミック積層体３２の長手方向各端面
において第１および第２の外部電極３３および３４と電
気的に接続される。他方、第１の浮き電極３７は第１の
引出電極３５および第２の浮き電極３８と対向し、第２
の浮き電極３８は第１および第３の浮き電極３７および
３９と対向し、第３の浮き電極３９は第２の浮き電極３
８および第２の引出電極３６と対向するようにそれぞれ
配置される。

【００４１】このような構成において、同じ層上に位置
する第１および第２の引出電極３５および３６ならびに
第２の浮き電極３８のそれぞれのマージン（図２のｂま
たはｃに相当）は、これらとは異なる層上に位置する第
１および第３の浮き電極３７および３９のそれぞれのマ
ージンとは異なる寸法とされる。

【００４２】上述した図５および図６に示した各実施例
に関連して、浮き電極の数を増やすことにより、さらに
多数の直列接続された静電容量を形成してもよい。ま
た、引出電極および浮き電極の組の数をさらに増やして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による積層セラミックコン
デンサ１１を示す斜視図であり、内部構造が透視されて
いる。

【図２】図１に示した積層セラミックコンデンサ１１の
横断面図である。

【図３】この発明にとって興味ある従来の積層セラミッ
クコンデンサ１を示す、図１に相当の図である。

【図４】図３に示した積層セラミックコンデンサ１を示
す、図２に相当の図である。

【図５】この発明の他の実施例による積層セラミックコ
ンデンサ２１を示す縦断面図である。

【図６】この発明のさらに他の実施例による積層セラミ
ックコンデンサ３１を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１１，２１，３１ 積層セラミックコンデンサ １２，２２，３２ セラミック積層体 １３，２３，３３ 第１の外部電極 １４，２４，３４ 第２の外部電極 １５，２５，３５ 第１の引出電極 １６，２６，３６ 第２の引出電極 １７，２７，２８，３７，３８，３９ 浮き電極 ａ 引出電極と浮き電極との間隔（誘電体の厚み） ｂ 引出電極のマージン ｃ 浮き電極のマージン ｄ 外層部の厚み

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀山 悟 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 柳浦 康人 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直方体状のセラミック積層体と、 前記セラミック積層体の長手方向両端部上にそれぞれ形
   成される第１および第２の外部電極と、 前記セラミック積層体の内部において複数層をなしなが
   ら前記セラミック積層体の幅方向両端面に対して所定の
   マージンを残してそれぞれ形成される複数個の内部電極
   とを備え、 前記複数個の内部電極は、前記第１および第２の外部電
   極にそれぞれ電気的に接続される少なくとも１組の第１
   および第２の引出電極と、前記第１および第２の引出電
   極との対向によって形成される静電容量を含む直列接続
   された複数の静電容量を前記第１および第２の引出電極
   の間で形成する少なくとも１個の浮き電極とを含む、積
   層セラミックコンデンサにおいて、 前記内部電極のマージンは、層間において互いに異なる
   寸法とされていることを特徴とする、積層セラミックコ
   ンデンサ。
2. 【請求項２】 同じ組の前記第１および第２の引出電極
   は、同一面上において互いにギャップを介して位置さ
   れ、前記浮き電極は、前記第１および第２の引出電極に
   共通に対向するものを含む、請求項１に記載の積層セラ
   ミックコンデンサ。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の引出電極は、複数
   層をなすように複数組形成され、前記浮き電極は、複数
   組の前記第１および第２の引出電極の各間に位置され
   る、請求項２に記載の積層セラミックコンデンサ。
4. 【請求項４】 前記浮き電極のマージンが前記引出電極
   のマージンより大きい寸法とされる、請求項３に記載の
   積層セラミックコンデンサ。
5. 【請求項５】 前記浮き電極は、複数組の前記第１およ
   び第２の引出電極の各間隔を二分する距離ａの位置に配
   置され、前記引出電極のマージンをｂ、前記浮き電極の
   マージンをｃ、前記セラミック積層体の外層部であって
   前記引出電極および前記浮き電極のいずれもが形成され
   ていない部分の厚みをｄとしたとき、ｂ≧ａ、ｃ≧ｂ＋
   ａ、およびｄ≧ａ×２の条件を満たす、請求項４に記載
   の積層セラミックコンデンサ。