JPH08172026A

JPH08172026A - コンデンサ

Info

Publication number: JPH08172026A
Application number: JP31441294A
Authority: JP
Inventors: Yoribumi Sakamoto; 頼史阪本; Toshishige Yamamoto; 利重山本; Masafumi Fujii; 雅文藤井
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【構成】誘電体板１の両主面に対向電極２、３が形成
されたコンデンサ１０において、各対向電極２、３がコ
の字形状に、かつ逆向きに形成されると共に、外部引き
出し電極に点対称位置で接続されている。【効果】ショートが発生しにくく、大容量を有しなが
ら、しかも寄生インダクタンスを小さくすることができ
るコンデンサ１０を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンデンサに関し、より
詳細には特に高周波領域における論理回路のスイッチン
グノイズ等を効果的に除去することができる低インダク
タンスのコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子回路の大容量化、高密度化、
動作の高速化に伴い、コンデンサの大容量化、高周波化
が要求されている。このような要求に対応できるコンデ
ンサのひとつとして、積層セラミックコンデンサが挙げ
られる。中でも、図６に示したタイプのチップ型積層セ
ラミックコンデンサ４０は大容量化が可能であり、しか
もパッケージ等への実装が容易であるため盛用されてい
る。

【０００３】図中４１は誘電体板を示しており、積層さ
れた誘電体板４１間には、左端を除く略全面に形成され
た内部電極４２と、右端を除く略全面に形成された内部
電極４３とが一層おきに形成されており、これら誘電体
板４１、内部電極４２及び内部電極４３により積層体４
４が構成されている。また、この積層体４４の両端部に
は内部電極４２の一端が接続された外部引き出し電極４
５と、内部電極４３の一端が接続された外部引き出し電
極４６とが形成され、これら積層体４４及び外部引き出
し電極４５、４６を含んでチップ型積層セラミックコン
デンサ４０は構成されている。

【０００４】このように構成されたチップ型積層セラミ
ックコンデンサ４０では、内部電極４２と内部電極４３
との対向する積層面で容量が形成され、各容量値の総和
がチップ型積層セラミックコンデンサ４０の総容量値と
なり、小型であっても大容量が得られる。

【０００５】ところで一般に、コンデンサは理想的には
容量素子であるが、現実的には誘電体板材料の誘電損失
や電極の持つ抵抗及びインダクタンスを有しており、図
７に示したような等価回路で表され、使用する周波数に
よりその振るまいが大きく変化する。図８は一例とし
て、容量Ｃ＝１ｎＦ、等価直列抵抗ＥＳＲ（Equivalent
Series Resistance) ＝０．１Ω、等価直列インダクタ
ンスＥＳＬ＝１ｎＨであるコンデンサのインピーダンス
｜Ｚ｜の周波数特性を示したものである。ここで実線は
現実の周波数特性を、点線は誘電損失や電極抵抗を有さ
ないコンデンサの理想的な周波数特性すなわちコンデン
サのインダクタンス（ωＬ）成分及び容量成分（１／ω
Ｃ）の周波数特性をそれぞれ示している。図８から明ら
かなように、現実のコンデンサでは４０ＭＨｚ付近から
インピーダンスがずれ始めており、これは見かけの容量
が変化していることを示している。また、１６０ＭＨｚ
で共振を生じており、それ以上の周波数ではインダクタ
として振るまう。コンデンサの代表的な用途として、回
路のノイズカットを行うバイパスコンデンサが挙げられ
るが、上記したようなコンデンサでは、ノイズの周波数
が３００ＭＨｚ以上になるとインピーダンスが高くなる
ため、高周波領域におけるノイズを効果的に除去するこ
とが困難になるという問題があった。

【０００６】このような問題を解決するには、コンデン
サの自己共振周波数ｆ_O を高める必要がある。一般に、
コンデンサのｆ_O は以下の式、

【０００７】

【数１】

【０００８】で表される。従ってｆ_O を高めるには、Ｅ
ＳＬあるいはＣを小さくしなければならない。しかし、
上記したように近年の回路の大容量化に伴ってＣは増大
する傾向にあり、Ｃを小さくすることはできず、ＥＳＬ
を小さくすることが重要となる。

【０００９】チップ型積層セラミックコンデンサ４０で
は、図９に示したように誘電体板４１をはさむ全ての内
部電極４２、４３で、外部引き出し電極４６の一端から
電流が同一方向に流れており、電流による電磁界が相殺
されることはなく、ＥＳＬの値は略以下の式、

【００１０】

【数２】

【００１１】で表される。その結果相互インダクタンス
が正で大きな値となり、ＥＳＬの値を小さくすることが
できない。例えば、外部引き出し電極４６幅ａ＝０．５
ｍｍ、コンデンサ４０高さｃ＝０．５ｍｍ、コンデンサ
４０長さｄ＝１ｍｍ、μ₀ ：透磁率とすると、ＥＳＬは
約１．３ｎＨと大きな値となる。

【００１２】スイッチングノイズは論理回路のスイッチ
ングによってシステムの電源ラインに流れる電流（充放
電電流）により発生するノイズであり、電流路のインダ
クタンスと比例関係にある。この時、コンデンサは充放
電電流の供給源として働く。現在、電子回路の高速化に
伴い、この論理回路におけるスイッチングノイズが大き
な問題となってきており、前記スイッチングノイズを抑
制するためには、コンデンサにおける大容量化、低イン
ダクタンス化が望まれている。

【００１３】既に大容量化が図られたチップ型積層セラ
ミックコンデンサ４０において、スイッチングノイズを
より抑制するには、コンデンサ自体のＥＳＬを小さくす
ることが重要となる。

【００１４】コンデンサ自体のＥＳＬを小さくするため
に、上下に隣接する内部電極を流れる電流の向きがほぼ
逆方向となるように前記内部電極が構成されたチップ型
積層コンデンサが提案されている（特公平４−７０７６
４号公報）。図１０は前記チップ型積層コンデンサ５０
の上面図であり、図中５１、５２はそれぞれ外部引き出
し電極を示しており、図中Ａは外部引き出し電極間距離
を示している。誘電体板５４上に形成された内部電極５
３の耳片部５３ａとこれら外部引き出し電極５１、５２
とは積層毎交互に電気的に接続されている。図１１は内
部電極５３の一連の配列を示した模式図であり、耳片部
５３ａは各々異なる４つの誘電体板５４隅部に形成され
ている。図１２はコンデンサ５０中の内部電極５３の方
向付け順序を示した図であり、２枚重ねられた内部電極
５３の各耳片部５３ａが各々他方のシートの隅部に向け
られている。このように重ねられた内部電極５３は一枚
置きに反対側の外部引き出し電極５１、５２に接続され
るため、図中矢印に示すように、それぞれ反対方向に電
流が流れることとなり、磁界が相殺され、結果として寄
生インダクタンスを小さくすることができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
の積層コンデンサ５０にあっては、外部引き出し電極５
１、５２は短手方向に形成されるため外部引き出し電極
間距離Ａは短くなり、安価な半田付け実装を行う場合、
ショートが発生する確立が高いという課題があった。な
お、図１３に示すように、外部引き出し電極間距離Ａを
大きくした積層コンデンサにすると、電流の向き（矢
印）が図１２中矢印に示すような逆向き平行状態となら
ず、磁界が相殺されにくいため、寄生インダクタンスが
大きくなってしまう。

【００１６】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ショートが発生しにくく、大容量を有しなが
ら、しかも寄生インダクタンスを小さくすることができ
るコンデンサを提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るコンデンサは、誘電体板の両主面に対向
電極が形成されたコンデンサにおいて、前記各対向電極
がコの字形状に、かつ逆向きに形成されると共に、外部
引き出し電極に点対称位置で接続されていることを特徴
としている（１）。

【００１８】また、本発明に係るコンデンサは、誘電体
板の両主面に対向電極が形成されたコンデンサにおい
て、前記各対向電極の両辺にジグザグ状にスリットが形
成されると共に、お互いが逆向きに配設され、外部引き
出し電極に齟齬状態で接続されていることを特徴として
いる（２）。

【００１９】また、本発明に係るコンデンサは、上記
（１）又は（２）記載のコンデンサにおいて、誘電体板
及び対向電極が積層されていることを特徴としている
（３）。

【００２０】

【作用】隣接した電極板を流れる電流の向きを逆向き平
行にできれば、負の値を有する相互インダクタンスの絶
対値が自己インダクタンスにほぼ等しくなり、結果とし
て寄生インダクタンスは零に近づく。

【００２１】上記したコンデンサ（１）にあっては、前
記各対向電極がコの字形状に、かつそれぞれが逆向きに
形成されると共に、前記外部引き出し電極に点対称位置
で接続されている。このため、前記各対向電極に流れる
電流の向きは、前記コの字形状に制御されることとな
り、しかも前記各対向電極が前記外部引き出し電極に点
対称位置で接続されていることにより前記外部引き出し
電極に接続された前記各対向電極に流れる電流の向きは
１８０°反転することとなる。これにより、寄生インダ
クタンスの小さいコンデンサを得ることが可能となる。
また、前記外部引き出し電極間距離を長手方向に十分確
保することができ、ショートが発生しにくい構成とな
る。また、上記したコンデンサ（２）にあっては、前記
各対向電極の両辺にジグザグ状に前記スリットが形成さ
れると共に、お互いが逆向きに配設され、前記外部引き
出し電極に齟齬状態で接続されている。このため、前記
各対向電極に流れる電流の向きは、前記ジグザグ状に形
成された前記スリットにより制御されることとなり、し
かも前記各対向電極が前記外部引き出し電極に齟齬状態
で接続されていることにより前記外部引き出し電極に接
続された前記各対向電極に流れる電流の向きは１８０°
反転することとなる。これにより、上記したコンデンサ
（１）と同様の作用が得られ、しかも容量値を大きくと
ることが可能となる。

【００２２】また、上記したコンデンサ（３）にあって
は、上記したコンデンサ（１）又は（２）において、前
記誘電体板及び前記対向電極が積層されている。これに
より、上記したコンデンサ（２）により得られる作用に
加え、さらに大容量化が図られた積層コンデンサを得る
ことが可能となる。

【００２３】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るコンデンサの
実施例を図面に基づいて説明する。図１は実施例１に係
るコンデンサの模式的斜視図を示しており、図中１はチ
タン酸バリウム等の高誘電率材料を用いて形成された誘
電体板を示している。誘電体板１の上面及び下面には誘
電体板１との同時焼成が可能なＰｂ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ
−Ａｇ等からなる金属ペーストを用いて対向電極２、３
が形成されている。対向電極２、３には、端部中央から
中心部に向けて所定箇所に略長方形形状のスリット６が
形成されており、平面視形状がコの字形状となってい
る。また、対向電極２と対向電極３とは互いに逆向きに
配設されている。また、図中４は対向電極２と外部引き
出し電極（図示せず）との接続部を示しており、５は対
向電極３と外部引き出し電極との接続部を示している。
このような構成のコンデンサ１０を作製するには、まず
ガラス系焼結助剤を添加したチタン酸バリウムの粉末に
分散剤、有機バインダ、可塑剤を添加して混練した後、
ドクターブレード法により厚さが約５０μｍのシート状
に成形し、誘電体シートを得る。

【００２４】次に、誘電体シートの両主面に、図１に示
した対向電極２、３に対応する対向電極パターンをメタ
ルマスクを用いたスクリーン印刷法によりそれぞれ形成
し、焼き上がり寸法が例えば縦２ｍｍ、横２ｍｍとなる
ような大きさに前記誘電体シートを切断する。この時、
対向電極２、３の所定位置には、焼き上がり時の寸法が
例えば縦０．１ｍｍ、横１ｍｍとなるような大きさのス
リット６が作成されている。次に、１２５０℃の大気中
で焼成して、例えば厚さ０．２ｍｍのコンデンサ１０を
作製する。

【００２５】図２はコンデンサ１０において、対向電極
２の極性が−、対向電極３の極性が＋である場合の各対
向電極２、３に流れる電流の方向を示した模式図であ
る。矢印ｘ、ｙはそれぞれの電流の向きを示しており、
互いに１８０°反転した方向となる。

【００２６】図１、２から明らかなように実施例１に係
るコンデンサ１０にあっては、各対向電極２、３がコの
字形状に、かつそれぞれが逆向きに形成されると共に、
外部引き出し電極に点対称位置で接続されている。この
ため、各対向電極２、３に流れる電流の向きは、前記コ
の字形状に制御されることとなり、しかも各対向電極
２、３が外部引き出し電極に点対称位置で接続されてい
ることから、各対向電極２、３に流れる電流の向きを１
８０°反転させることができる。これにより、寄生イン
ダクタンスの小さなコンデンサ１０を得ることができ
る。また、前記外部引き出し電極間距離を十分大きく確
保することができ、ショートの発生しにくいコンデンサ
を提供することができる。

【００２７】図３は、実施例２に係るコンデンサの対向
電極を示した模式的平面図である。図中７、８は対向電
極を示しており、対向電極７、８の両辺にはジグザグ状
に略長方形形状のスリット１２が形成されている。ま
た、対向電極７と対向電極８とはお互いが逆向きに配設
されている。図中９は対向電極７と外部引き出し電極
（図示せず）との接続部を示しており、１１は対向電極
８と外部引き出し電極（図示せず）との接続部を示して
いる。このように対向電極７、８は外部引き出し電極に
齟齬状態で接続されている。

【００２８】実施例２に係るコンデンサの作製方法は実
施例１と略同様であり、ここではその詳細な説明は省略
する。また、対向電極７の極性が−、対向電極８の極性
が＋である場合の各対向電極７、８に流れる電流の方向
は図中矢印ｘ〜ｗのようになり、矢印ｘと矢印ｙ、矢印
ｚと矢印ｗは互いに１８０°反転した方向となる。ま
た、矢印ｘと矢印ｗ、矢印ｚと矢印ｙも互いに１８０°
反転した方向となる。

【００２９】図３から明らかなように実施例２に係るコ
ンデンサにあっては、各対向電極７、８の両辺にジグザ
グ状にスリット１２が形成されると共に、お互いが逆向
きに配設され、外部引き出し電極に齟齬状態で接続され
ている。このため、各対向電極７、８に流れる電流の向
きは、ジグザグ状に形成されたスリット１２により制御
されることとなり、しかも各対向電極７、８が外部引き
出し電極に齟齬状態で接続されていることにより前記外
部引き出し電極に接続された各対向電極７、８に流れる
電流の向きを１８０°反転させることができる。これに
より、寄生インダクタンスの小さなコンデンサを得るこ
とができる。また、前記外部引き出し電極間距離を十分
大きく確保することができ、ショートの発生しにくいコ
ンデンサを提供することができる。

【００３０】なお、実施例１又は実施例２においては誘
電体板１枚と対向電極１組とを積層する単層のコンデン
サについて示したが、何らこれに限定されるものではな
く、別の実施例においては、誘電体板及び対向電極が複
数枚積層されたコンデンサであってもよい。

【００３１】図４（ａ）は、実施例３に係るコンデンサ
の積層体を示した模式的斜視図であり、（ｂ）は（ａ）
に示した積層体に外部引き出し電極が形成されて完成し
たコンデンサを示した模式的斜視図である。

【００３２】誘電体板１ａ、１ｃ、１ｅの上面の、外部
引き出し電極３０との接続部（以下、単に接続部と記
す）４以外の左右所定幅とスリット６とを除く部分には
誘電体板１ａ、…との同時焼成が可能な金属ペーストを
用いて対向電極（以下、内部電極と記す）２がそれぞれ
形成されており、また、誘電体板１ｂ、１ｄの上面、及
び誘電体板１ｅの下面における、接続部５以外の左右所
定幅とスリット６とを除く部分には同じく誘電体板１
ｂ、…との同時焼成が可能な金属ペーストを用いて内部
電極３が形成されている。これら誘電体板１ａ〜１ｅ及
び内部電極２、３が順次交互に積層される構成により積
層体が形成されている。該積層体端部の、接続部４近傍
及び接続部５近傍には誘電体板１ａ、…との同時焼成が
可能な前記金属ペーストを用いて外部引き出し電極３０
及び外部引き出し電極３１が形成されている。そして、
同極性を有する一層おきの内部電極２が外部引き出し電
極接続部４を介して外部引き出し電極３０に接続され、
他の同極性を有する一層おきの内部電極３が接続部５を
介して外部引き出し電極３１に接続されている。なお、
外部引き出し電極３０、３１に覆われた部分以外の積層
断面は、樹脂等（図示せず）により被覆されている。

【００３３】内部電極２、３には、前述したようにスリ
ット６が形成され、平面視形状がコの字形状となってお
り、内部電極２、３はそれぞれ逆向きに形成されてい
る。これにより、実施例３に係るコンデンサにおいて
も、内部電極２の極性が−、内部電極３の極性が＋であ
る場合の各内部電極２、３を流れる電流の方向は図２に
示した場合と同様となり、矢印ｘ、ｙに示した電流の向
きから明らかなように、積層時においても、互いに１８
０°反転した方向となる。

【００３４】図４から明らかなように、実施例３に係る
コンデンサにあっては、実施例１に係るコンデンサを積
層した構成であって、しかも、誘電体板１及び内部電極
２、３が積層されているため、内部電極２、３に流れる
電流の向きをそれぞれ１８０°反転させ、大容量を有し
ながら、寄生インダクタンスの小さいコンデンサを得る
ことができる。また、外部引き出し電極３０と外部引き
出し電極３１との距離を十分大きく確保することがで
き、ショートの発生しにくいコンデンサを提供すること
ができる。

【００３５】実施例３においては、積層する内部電極の
形状がコの字形状である場合について説明したが、何ら
これに限定されるものではなく、別の実施例において
は、積層する内部電極の形状が図３に示した形状のコン
デンサ、つまり実施例２に係るコンデンサを積層したも
のであってもよい。

【００３６】図５は、比較例に係るコンデンサの対向電
極を示した平面図である。図中１３、１４は対向電極を
示しており、対向電極１３、１４は、所定箇所に略長方
形形状のスリット１７が形成され、平面視形状がコの字
形状となっている。また、対向電極１３と対向電極１４
とは、逆向きに形成されている。実施例に係るコンデン
サにおいては各対向電極の外部引き出し電極との接続部
は点対称位置となっていたが、比較例においては、対向
電極１３、１４の一方の端部全体が外部引き出し電極
（図示せず）との接続部１５、１６となっている。その
ため、対向電極１３、１４を流れる電流の向きは矢印
ｕ、ｖで示した方向となり、略同一方向となる。

【００３７】このように、比較例に係るコンデンサにお
いては、対向電極１３、１４を流れる電流の向きはそれ
ぞれ１８０°反転した方向とはならず、寄生インダクタ
ンスを小さくすることはできない。

【００３８】実際に、実施例１、図６に示した従来例及
び図５に示した比較例に係るコンデンサを作製し、ＥＳ
Ｌを調べた結果を説明する。まず、作製したコンデンサ
をアルミナ基板上に半田により実装する。その後、ウエ
ハプローブが当たるように施されたパターン電極を前記
アルミナ基板上に形成し、それぞれを半田により実装す
る。これらに対し、ネットワークアナライザーにより各
ＥＳＬを実測したところ、表１のような結果になった。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１から明らかなように、従来例に係るコ
ンデンサではインダクタンスが１５００ｐＨ、比較例に
係るコンデンサではインダクタンスが１０００ｐＨとな
ったのに対し、実施例１に係るコンデンサではインダク
タンスが２５０ｐＨと小さな値となっていることが確認
された。

【００４１】このように、実施例に係るコンデンサにあ
っては、寄生インダクタンスを小さくすることができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る積層コ
ンデンサにあっては、各対向電極がコの字形状に、かつ
それぞれが逆向きに形成されると共に、外部引き出し電
極に点対称位置で接続されている。このため、各対向電
極に流れる電流の向きは、前記コの字形状に制御される
こととなり、しかも各対向電極が外部引き出し電極に点
対称位置で接続されていることにより前記外部引き出し
電極に接続された各対向電極に流れる電流の向きを１８
０°反転することとなる。これにより、寄生インダクタ
ンスの小さなコンデンサを得ることができる。また、前
記外部引き出し電極間距離を長手方向に十分確保するこ
とができ、ショートが発生しにくいコンデンサを得るこ
とができる。

【００４３】また、上記したコンデンサ（２）にあって
は、各対向電極の両辺にジグザグ状にスリットが形成さ
れると共に、お互いが逆向きに配設され、外部引き出し
電極に齟齬状態で接続されている。このため、各対向電
極に流れる電流の向きは、前記ジグザグ状に形成された
スリットにより制御されることとなり、しかも各対向電
極が外部引き出し電極に齟齬状態で接続されていること
により前記外部引き出し電極に接続された各対向電極に
流れる電流の向きは１８０°反転することとなる。これ
により、上記したコンデンサ（１）と同様の効果が得ら
れ、しかも容量値を大きくとることを可能にすることが
できる。

【００４４】また、上記したコンデンサ（３）にあって
は、上記したコンデンサ（１）又は（２）であって、誘
電体板及び対向電極が積層されている各対向電極の両辺
にジグザグ状にスリットが形成されると共に、お互いが
逆向きに配設され、外部引き出し電極に齟齬状態で接続
されている。このため、各対向電極に流れる電流の向き
は、前記ジグザグ状に形成されたスリットにより制御さ
れることとなり、しかも各対向電極が外部引き出し電極
に齟齬状態で接続されていることにより前記外部引き出
し電極に接続された各対向電極に流れる電流の向きを１
８０°反転することとなる。これにより、上記したコン
デンサ（２）により得られる効果に加え、さらに大容量
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るコンデンサを示した模式
的斜視図である。

【図２】実施例に係るコンデンサの対向電極を流れる電
流の向きを示した模式的平面図である。

【図３】別の実施例に係るコンデンサの対向電極を流れ
る電流の向きを示した模式的平面図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）はさらに別の実施例に係るコン
デンサを示した模式的斜視図である。

【図５】比較例に係るコンデンサの対向電極を流れる電
流の向きを示した模式的平面図である。

【図６】従来例に係るチップ型積層セラミックコンデン
サを示した部分的断面斜視図である。

【図７】チップ型積層セラミックコンデンサの回路構成
を示した等価回路図である。

【図８】従来のチップ型積層セラミックコンデンサにお
けるインピーダンス｜Ｚ｜の周波数特性を示したグラフ
である。

【図９】従来の積層コンデンサの模式的縦断面図であ
る。

【図１０】従来例に係る積層セラミックコンデンサの上
面図である。

【図１１】積層セラミックコンデンサの積層体部分を分
解して示した斜視図である。

【図１２】積層セラミックコンデンサの対向電極の方向
付け順序を示した図である。

【図１３】積層セラミックコンデンサの外部引き出し電
極間距離を広くした場合の対向電極の方向付け順序を示
した図である。

【符号の説明】

１０、４０、５０コンデンサ１、４１、５４誘電体板２、３、７、８、１３、１４、４２、４３、５３、６３
対向電極３０、３１、４５、４６外部引き出し電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体板の両主面に対向電極が形成され
たコンデンサにおいて、前記各対向電極がコの字形状
に、かつ逆向きに形成されると共に、外部引き出し電極
に点対称位置で接続されていることを特徴とするコンデ
ンサ。
【請求項２】誘電体板の両主面に対向電極が形成され
たコンデンサにおいて、前記各対向電極の両辺にジグザ
グ状にスリットが形成されると共に、お互いが逆向きに
配設され、外部引き出し電極に齟齬状態で接続されてい
ることを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】誘電体板及び対向電極が積層されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコンデン
サ。