JPH11219848A

JPH11219848A - コンデンサ

Info

Publication number: JPH11219848A
Application number: JP1841498A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimori; 博行藤森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、安定した容量値調整が可能であ
り、しかも、耐湿信頼性が非常に高いコンデンサを提供
することにある。【解決手段】本発明は、基板１の表面に、第１容量電
極４上に誘電体層２、ガラス緩衝層５、第２容量電極６
を積層配置して成るとともに、前記第２容量電極６に
は、第１容量電極４と第２容量電極６との対向面積を削
減する電極膜除去溝７が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容量の調整できる
チップ状のコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりコンデンサは、容量値が任意に
可変できるトリマーコンデンサ、容量値が固定的なチッ
プコンデンサ、さらに、容量値の調整が可能なコンデン
サとがある。

【０００３】例えば、トリマーコンデンサは、ロータ電
極（可変側電極）とステータ電極（固定側電極）との間
に、誘電体部材を配置し、ロータ電極を回転することに
より、誘電体部材を挟持するロータ電極とステータ電極
との対向面積を制御し、ロータ電極とステータ電極との
間で発生する容量成分を変化させていた。

【０００４】また、容量値が固定的なコンデンサは、例
えば、複数の誘電体層と複数の内部電極層とを交互に積
層配置した構造を有し、隣接しあう内部電極層間で発生
する複数の容量を合成して外部電極から導出していた。

【０００５】上述のトリマーコンデンサは、プリント配
線基板に実装した後に、容量成分を調整できることか
ら、プリント配線基板に形成された所定回路の動作を調
整するために非常に有益である。しかし、経時的に可動
部であるロータ電極に歪み、ズレが発生してしまい、容
量変動してしまい、所定回路動作が維持できなくなると
いう問題点かあった。

【０００６】このような問題を解決すべく、容量値調整
が可能であり、調整後、容量値の変動が有効に抑えるコ
ンデンサ（トリミングコンデンサ）として種々提案され
ている。（特開平８−１５３６４７号、特開昭５８−９
５８０９号なと）。

【０００７】基本的には、誘電体積層基板の表面近傍内
部に、他方の容量電極を配置し、誘電体基板の表面に、
他方の容量電極と誘電体基板の一部を挟んで対向するよ
うに一方の容量電極を配置して構成されており、一方の
容量電極のレーザー照射などにより焼失除去し、一方の
容量電極と他方の容量電極との対向面積を減少させてい
た。

【０００８】このようなコンデンサの縦断面図は、図
４、図５に示す。

【０００９】図４は、上述に説明したトリミングコンデ
ンサである。図中、４１は誘電体層であり、４２は積層
体４１を構成する誘電体層であり、４３ａ、４３ｂは積
層体４１を構成する内部電極層であり、４４は積層体１
上に形成された表面容量電極であり、４６、４７は外部
電極である。

【００１０】即ち、積層体４１内において、内部電極層
４３ａは、積層体１の一方の端面に延出しており、積層
体４１の他方の端面に形成した外部電極４６に接続され
ている。また、内部電極層４３ｂ、表面容量電極４４は
積層体１の他方の端面に延出し、外部電極４７に接続さ
れている。

【００１１】このような構造において、表面容量電極４
４をレーザーの照射によって、その一部を焼失すること
により、表面側に位置する内部電極層４３ａとの間の容
量を発生する対向面積が変化して、その容量成分が小さ
くなる。

【００１２】また、表面容量電極４４をレーザーの照射
・走査して、表面容量電極４の幅方向に渡って切断する
ことにより、表面容量電極４４が２分され、表面側に位
置する内部電極層４３ａとの実質的な対向面積が大きく
変化して、表面容量電極４４と内部電極層４３ａとの間
の容量成分を小さくすることができる。

【００１３】即ち、表面容量電極４４には、電極膜除去
溝４５が形成されることになる。

【００１４】また、図５では、積層体５１内で表面側に
位置する内部電極層を一対の内部電極層５２ａ、５２ｂ
に２分するように分割して、一方の内部電極層５２ａを
外部電極５３に、他方の内部電極層５２ｂを外部電極５
４に接続し、積層体５１上に、一対の内部電極層５２
ａ、５２ｂに跨がるように表面容量電極５５を配置して
いた。

【００１５】このような構造により、内部電極層５２ａ
と表面容量電極５５との対向部分で第１容量成分が形成
され、内部電極層５２ｂと表面容量電極５５との対向部
分で第２容量成分が形成され、外部電極５３、５４か
ら、これら２つの容量成分が直列的に接続された合成容
量が導出されることになる。

【００１６】そして、表面容量電極５５の中央部で一対
の内部電極層５２ａと５２ｂと対向していない部分を切
断することにより、これらの合成容量成分をなくすこと
ができ、また、表面容量電極５５の端部で一対の内部電
極層５２ａと５２ｂと対向する部分の一部を除去するこ
とにより、合成容量成分を構成する一方の容量成分を小
さくすることができる。即ち、表面容量電極５５には電
極膜除去溝５６が形成されることになる。

【００１７】いずれの構造においても、表面容量電極４
４、５５の一部を除去することにより、外部電極から導
出する容量値を調整することができ、しかも、調整した
後の容量値を安定的に維持できる。

【００１８】尚、表面容量電極４４、５５のレーザー照
射による除去手段は、プリント配線基板に当該コンデン
サを実装し回路を動作させながら、レーザートリミング
機で、スポット径約７０μｍのレーザー光を照射して、
その熱エネルギーにより表面容量電極４４、５５を所定
量除去し、所定回路動作となる所定容量値に追い込みが
行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
トリミングコンデンサは、積層体（誘電体基板）の表面
に直接、表面容量電極が形成されている。この誘電体基
板の表面は、比較的表面粗さは粗く、このような面に被
着された表面電極４をレーザーの照射により焼失して
も、表面粗さの凹部内に噛み合うように被着された導体
膜を完全に除去することが困難となる。即ち、見かけ
上、表面容量電極４４、５５に電極膜除去溝４５、５６
を形成したとしても、表面凹部内に残存する導体が、表
面容量電極として作用し、電極膜除去溝４５、５６の作
用をなさず、容量値の調整が安定して行えないという問
題があった。

【００２０】また、これを解消するために、レーザー光
線の出力を上げることが考えられるが、積層体の表面誘
電体層に深い傷を残したり、マイクロクラックを発生さ
せたりする。このマイクロクラックが発生すると、湿中
負荷・熱衝撃などの信頼性を大きく低下させることにな
る。

【００２１】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、容量値の調整が安定化し
て、しかも，湿中負荷・熱衝撃などの信頼性が低下する
ことのないコンデンサを提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、基体表面に、
第１容量電極上に誘電体層、ガラス緩衝層、第２容量電
極を積層配置して成るとともに、前記第２容量電極に
は、第１容量電極と第２容量電極との対向面積を削減す
る電極膜除去溝が形成されていることを特徴とするコン
デンサである。

【００２３】尚、上述の第１容量電極及び誘電体層を、
積層体の一部として構成しても構わない。また、基体の
表面に被着した第１容量電極上に、誘電体層を厚膜手法
で形成し、その上部にガラス緩衝層、第２容量電極を積
層配置しても構わない。

【００２４】

【作用】本発明によれば、第２容量電極は、誘電体層及
びガラス緩衝層を介して第１容量電極に対向するように
配置されている。

【００２５】この第２容量電極と接合するガラス緩衝層
は、その表面が誘電体層や誘電体基板の表面に比較して
非常に滑らかな面となる。また、レーザー透過性の観点
では、ガラス層の色彩制御により、レーザー光を殆ど吸
収ことなく透過させることができる。しかも、耐酸化性
に優れている。

【００２６】従って、ガラス緩衝層上に形成した第２容
量電極をレーザー照射により、その一部を除去した時、
仮に、レーザーの弱いパワーでも、ガラス緩衝層の表面
粗さが非常に小さいことにより、第２容量電極の導体残
存がなく、電極膜除去溝が確実に形成されている。

【００２７】これより、レーザートリミングのパワーバ
ンドに余裕ができ、出力バラツキによるパワーダウンが
発生しても問題ない。

【００２８】また、比較的強いレーザーで電極膜除去溝
が第２容量電極を越えて、誘電体層にまで達し、マイク
ロクラックが発生しても、ガラス緩衝層はレーザー光線
を透過し、ガラス緩衝層が維持されて、カバー効果によ
り湿気等の侵入を防ぎ、メッキ処理などを可能とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のコンデンサを図面
に基づいて説明する。

【００３０】図１は、本発明のコンデンサの外観斜視図
であり、図２は、その断面図である。

【００３１】図において、１は積層体であり、２は誘電
体層、３ａ、３ｂは内部電極層、５はガラス緩衝層、６
は第２容量電極、７は電極膜除去溝、８、９は外部電極
である。尚、積層体１の内部に配置される表面側の内部
電極層を第１容量電極４、積層体１の表面側の誘電体層
を、特許請求の範囲でいう誘電体層とするものであり、
基体、誘電体層、第１容量電極とで、積層体１を構成し
ている例である。

【００３２】積層体１は、複数の誘電体層２、複数の内
部電極層（第１容量電極）３ａ、３ｂ（４）を交互に積
層配置して構成されている。

【００３３】誘電体層２は、ＢａＴｉＯ₃、ＴｉＯ₂な
どを含む誘電体材料の磁器層となっている。この誘電体
層２の各層間には、内部電極層（第１容量電極）３ａ、
３ｂ（４）が配置されている。

【００３４】内部電極層（第１容量電極）３ａ、３ｂ
（４）は、Ａｇ合金などのＡｇ系導体からなっている。

【００３５】そして、内部電極層３ａ及び第１容量電極
４は、積層体１の対向しあう一対の端面のうち、一方の
端面に導出されている。また、内部電極層３ｂは、他方
の端面に導出されている。

【００３６】また、積層体１の表面には、ガラス緩衝層
５が被着形成され、さらに、第２容量電極６が形成され
ている。第２容量電極６は、内部電極層３ｂと同様に、
積層体１の他方の端面にまで延出されている。

【００３７】このようなガラス緩衝層５及び第２容量電
極６を形成した積層体１の一対の端部には、Ａｇの下地
導体膜、Ｎｉメッキ層、Ｓｎを含む表面メッキ層からな
る該外部電極８、９が形成されている。

【００３８】即ち、外部電極８は積層体１の一方の端面
に延出した容量電極３ａ及び第１容量電極４と電気的に
接続されている。また、外部電極９は積層体１の他方の
端面に延出した容量電極３ｂ及び第２容量電極６と電気
的に接続されている。

【００３９】上述の構成により、内部電極層３ａ、３ｂ
との対向部分、内部電極層３ｂと第１容量電極４との対
向部分、さらに、第１容量電極と第２容量電極との対向
部分との間には所定容量成分が発生して、これらの容量
成分が互いに並列的に合成されて、外部電極８、９から
導出される。

【００４０】また、第２容量電極６には、この容量電極
の一部を除去、または電極幅方向に渡って切断する電極
膜除去溝７が形成されている。

【００４１】上述の構造のコンデンサにおいては、本発
明でいう「基板」は、積層体１の最表面側の誘電体層２
を除く積層体１であり、本発明でいう「誘電体層」と
は、最表面に位置にする誘電体層２をいう。

【００４２】この第２容量電極６に電極膜除去溝７を形
成することにより、第２容量電極６と第１容量電極４と
の対向面積を初期状態の対向面積よりも減少させること
ができる。従って、合成容量成分（コンデンサの容量
値）を減少させる方法で小さくすることができる。

【００４３】実際の上述の容量成分調整は、プリント配
線基板上にこのコンデンサを実装した後、プリント配線
基板の回路動作をモニタリングしながら行い、レーザー
光線を第２容量電極６に照射し、電極膜除去溝７を形成
ししていき、所定回路動作となった時点で終了する。

【００４４】次に、上述のコンデンサの製造方法を説明
する。

【００４５】まず、各誘電体層２となる誘電体グリーン
シートを用意する。次に、表面の誘電体層となる誘電体
グリーンシートを除く、すべての誘電体グリーンシート
上に、内部電極層３ａ、３ｂ、第１容量電極４となる導
体膜をＡｇ系導電性ペーストの印刷により形成する。
尚、第１容量電極４は、内部電極層３ａの形状と同一に
することができるため、積層時点で表面側に配置された
内部電極層３ａを、第１容量電極４とすることができ
る。

【００４６】そして、このように導体膜を形成した誘電
体グリーンシートを順次積層するこの時、第１容量電極
４となる導体膜上には、表面側の誘電体層２となる誘電
体グリーンシートを積層する。

【００４７】次に、このようなグリーンシートの積層体
を所定形状に分割できるように素子形状に応じて分割溝
を形成し、所定雰囲気、所定ピーク温度で焼成処理す
る。

【００４８】次に、焼成した大型積層体の表面に、例え
ば、固形成分がＳｉＯ₂４０〜５０ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃３
０〜４０ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃〜１０ｗｔ％などから成る
ホウケイ酸系ガラスペーストを用いて、厚み１０〜２０
μｍ程度にガラス緩衝層５となるガラス塗布膜を形成
し、約１０００℃で焼き付け処理を行い、ガラス緩衝層
５を形成する。

【００４９】次に、ガラス緩衝層５上に、Ａｇを主成分
として導電性ペーストを用いて、厚み５〜１０μｍ程度
に第２容量電極６となる導体膜を塗布し、約８００℃で
焼き付けして第２容量電極６を形成する。

【００５０】その後、大型積層体の格子状分割溝の一方
溝、例えば、外部電極８、９が形成される面が分割され
るように、1 次ブレークを行う。

【００５１】次に、短冊状の積層体を整列治具で、分割
面が現れるように整列させて、この一対の端面に外部電
極８、９を形成する。

【００５２】最後に、他方の分割溝に沿って２次分割処
理をおこなう。これにより、基本的な構成のコンデンサ
が完成する。このようなコンデンサは、例えば、外部
電極８、９に容量測定装置のプローブを当接し、第２容
量電極６にレーザー照射を行い、第２容量電極６に電極
膜除去溝７を形成し、第１容量電極４と第２容量電極６
との対向面積を減少させて、所定容量値の調整を行う。

【００５３】また、実際のプリント配線基板上に実装し
た後に、実際の回路動作をモニタリングしながら、電極
除去膜７を形成して容量調整を行ってもよい。

【００５４】通常、第２容量電極６は、５〜１０μｍの
厚みであり、約１Ｗ程度のレーザーの照射・走査によっ
て電極膜除去溝７を形成している。

【００５５】しかし、レーザー光線の出力が、電極膜除
去溝７の形成中に変動してしまい、例えば、１Ｗを大き
く下回っても、第２容量電極６は、表面が非常になめら
かなガラス緩衝層５上に被着形成されているため、第２
容量電極６の除去の切れ味が確実になり、従来のよう
に、表面粗さの粗い誘電体層の凹部部分に導体材料が残
存してしまい、その結果、電気的に除去できなくなると
いう問題が解消される。

【００５６】また、レーザー光線の出力が１Ｗを大きく
上回り、積層体１の表面部分の誘電体層２をも焼失した
り、マイクロクラックが発生される状況になったとして
も、ガラス緩衝層５は、レーザー光線を吸収することが
少ないため、誘電体層２の焼失部分やマイクロクラック
上に、ガラス緩衝層５が維持できるため、誘電体層２の
焼失部分やマイクロクラックに、外部からの湿気が浸入
したり、メッキ液などの酸化液が浸入することが一切な
く、特性が経時的に非常に安定化する。

【００５７】尚、上述のガラス緩衝層５は、レーザー光
線の波長を考慮して、レーザー光線を吸収しないよう
に、例えば透明などとすることが望ましい。上述のＳｉ
Ｏ₂４０〜５０ｗｔ％、Ｂ₂Ｏ₃３０〜４０ｗｔ％、Ａ
ｌ₂Ｏ₃〜１０ｗｔ％などから成るホウケイ酸系ガラス
ペーストには、顔料、染色料などを添加しておらず、透
明状態となっていることから、例えばＹＡＧレーザーを
照射しても、ガラス緩衝層５をレーザー光線を吸収し
て、焼失してしまうことを有効に抑えている。

【００５８】また、上述の製造方法においては、大型積
層体を素子形状に応じて、カットし、焼成を行い、その
後、焼成した積層体を整列治具で整列させた後、積層体
１の表面にガラス緩衝層５をガラスペーストの印刷焼き
付けにより形成し、導電性ペーストの印刷の印刷焼き付
けにより第２容量電極６を形成したのち、積層体１の端
面に外部電極８、９を形成してもよい。

【００５９】また、第２容量電極６は、厚みが薄い方が
レーザー照射による電極膜除去膜７の容易形成・高容量
値化の面から見て望ましい。このため、第２容量電極６
を有機金属ペーストを用いて８００℃で焼成して形成し
ても構わない。

【００６０】図３は、本発明のコンデンサの別の実施例
である。

【００６１】図では、単板状基板３１を用いて、この基
板３１上に、導電性ペースト、誘電体ペースト、希釈ガ
ラスペースト、導電性ペーストを用いて第１容量電極３
２、誘電体層３３、ガラス緩衝層３４、第２容量電極３
５を順次積層している。

【００６２】基板１は、アルミナセラミックなどからあ
り、素子の形状に応じて、予め格子状に分割溝が形成さ
れている。そして素子領域内において、基板３１の一方
の端部にとなる位置に導出するように第１容量電極３２
が被着形成されている。また、第１容量電極３２の上部
に、少なくとも第１容量電極３２の他方の端辺を覆っ
て、誘電体層３３が被着形成されている。また、誘電体
層３３の上面に、ガラス緩衝層３４が被着されている。
さらに、ガラス緩衝層３４の上面には、基板３１の他方
の端部にとなる位置に導出するように第２容量電極３５
が被着形成されている。

【００６３】そして、格子状の分割溝に沿って素子領域
毎に分割された基板３１の一対の端部には外部電極８、
９が形成されている。外部電極８は基板３１の一方端部
に延出する第１容量電極３２の一部と接続されている。
また、外部電極９は基板３１の他方端部に延出する第２
容量電極３５の一部と接続されている。

【００６４】そして、上述の第２容量電極３５の一部
は、レーザー照射により、電極膜除去溝３６が形成され
る。

【００６５】図２では、第１容量電極４と第２容量電極
６との間に配置され誘電体層は、積層体１の一部（表面
側の誘電体層）で構成していたが、図３では、第１容量
電極３２と第２容量電極３５との間に配置される誘電体
層３３は厚膜技法で後付けで形成されるものである。

【００６６】いずれのコンデンサにおいても、上述した
ように、レーザーの照射によって切断・除去する対象で
ある第２容量電極６、３５は、その下部にガラス緩衝層
５、３４が配置されているため、電極膜除去溝７、３６
を形成した際の電極の切れ味が優れ、容量値の調整が精
度よく行える。また、レーザーの出力が大きく、誘電体
層にマイクロクラックが発生しても、ガラス緩衝層５、
３４がその表面を覆うため、耐湿信頼性、耐酸化性に優
れたものとなる。

【００６７】尚、図３では、第１容量電極３２と第２容
量電極３５との間で１つの容量成分が発生するようにな
っているが、第１容量電極３２を各外部電極８、９に接
続する一対の第１容量電極とし、第２容量電極を両第１
容量電極の一部に跨がるように配置しても構わない。

【００６８】尚、上述した第２容量電極６、３５の電極
膜除去溝７、３６の形成方法は、レーザー光線の照射で
行っているが、金属でできた刃先に超音波振動を与えて
第２容量電極の一部または幅方向の全部にわたって切断
しても構わない。

【００６９】この場合、刃先はガラス緩衝層５、３４の
表面に摺動するため、不必要な第２容量電極をきれいに
取り除くことができ、下部のガラス緩衝層５、３４を傷
つけることがない。

【００７０】

【発明の効果】以上本発明では、容量値調整のために第
２容量電極に電極膜除去溝が形成されている。そして、
第２容量電極は、誘電体層を被覆するガラス緩衝層上
に形成されている。このガラス緩衝層は、誘電体層の表
面に比較して非常になめらかな面となる。

【００７１】従って、第２容量電極に電極膜除去溝をレ
ーザー照射によって形成しても、ガラス緩衝層の表面に
不要な第２容量電極の一部が残存することがないため、
電極除去溝の形状に比例した安定した容量値の調整が可
能となる。

【００７２】また、レーザー照射によって、誘電体層に
マイクロクラックが形成されても、ガラス緩衝層が覆う
ことになるため、耐湿信頼性や耐酸化性が劣化すること
がない。同時に、レーザー照射の強度管理が緩和され、
レーザー照射による電極膜除去溝の形成工程管理が非常
に簡略化できる。

【００７３】また、誘電体層にマイクロクラックなどが
発生しても、その表面にはガラス緩衝層が残存するた
め、長期的にわたり耐湿信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンデンサの外観斜視図である。

【図２】本発明のコンデンサの縦断面図である。

【図３】本発明の別のコンデンサの縦断面図である。

【図４】従来のコンデンサの縦断面図である。

【図５】従来のコンデンサの縦断面図である。

【符号の説明】

１・・・・積層体２・・・誘電体層３ａ、３ｂ・・・内部電極層４、３２・・・・・第１容量電極５、３４・・・・・ガラス緩衝層６、３５・・・・・第２容量電極７、３６・・・・・電極膜除去溝３１・・・基板３３・・・誘電体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体表面に、第１容量電極、誘電体層、
ガラス緩衝層、第２容量電極を順次積層配置して成り、
かつ前記第２容量電極に、電極膜除去溝を形成し、第１
容量電極との対向面積を減少させたことを特徴とするコ
ンデンサ。