JPH11297566A

JPH11297566A - 積層セラミック電子部品

Info

Publication number: JPH11297566A
Application number: JP10094939A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takahashi; 優高橋
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】内部電極側方のサイドギャップ及び上下のセ
ラミック焼結体表面と内部電極との間の距離を十分な大
きさとして信頼性を確保したまま、内部電極積層数を高
め得る積層セラミック電子部品を得る。【解決手段】セラミック焼結体２内に、複数の内部電
極３ａ〜３ｐを、セラミック層を介して重なり合うよう
に配置してなる積層セラミック電子部品において、複数
の内部電極３ａ〜３ｐとして、上方及び下方に向かうに
つれて内部電極の幅寸法が階段状に狭くなるように、幅
方向寸法が異なる少なくとも３種の内部電極が積層され
ている積層セラミック電子部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば積層コンデ
ンサのような積層セラミック電子部品に関し、より詳細
には、セラミック焼結体に形成されている複数の内部電
極の積層構造が改良された積層セラミック電子部品に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層コンデンサの一例を、図９
（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。積層コンデンサ
５１は、誘電体セラミックスよりなるセラミック焼結体
５２を用いて構成されている。セラミック焼結体５２内
には、複数の内部電極５３ａ〜５３ｆがセラミック層を
介して重なり合うように配置されている。内部電極５３
ａ〜５３ｆは、厚み方向において交互に、端面５２ａま
たは端面５２ｂに引き出されている。端面５２ａ，５２
ｂを覆うように、外部電極５４，５５が形成されてい
る。

【０００３】ところで、積層コンデンサ５１の製造に際
しては、セラミック焼結体５２の端面５２ａ，５２ｂ、
上面５２ｃ、下面５２ｄ及び側面５２ｅ，５２ｆが構成
している稜線部分における欠けやクラックの発生を防止
するために、焼結体５２がバレル研磨により研磨されて
いる。従って、図９（ｂ）に矢印Ａで示すように上記稜
線部分が丸められている。

【０００４】他方、上記バレル研磨によりセラミック焼
結体５２の稜線部分を丸めた場合には、内部電極５３ａ
〜５３ｆのうち、最上層または最下層に位置する内部電
極５３ａ，５３ｆなどにおいて、内部電極の側縁がセラ
ミック焼結体５２の外表面に露出するおそれがある。あ
るいは、露出に至らないまでも、例えば内部電極５３ａ
の両側縁５３ａ₁，５３ａ₂と、セラミック焼結体５２
の側面５２ｅ，５２ｆとの間の距離が非常に短くなり、
すなわちサイドギャップの幅が非常に短くなるおそれが
あった。

【０００５】サイドギャップ、すなわち内部電極の側端
縁と、焼結体５２の側面５２ｅ，５２ｆとの間のギャッ
プの幅は、一定の大きさ以上とされる必要がある。すな
わち、サイドギャップの幅が小さすぎると、製造時のば
らつき等により、内部電極がセラミック焼結体５２の側
面５２ｅ，５２ｆに露出することがある。従って、従
来、内部電極の側方のサイドギャップの幅は、一定の大
きさ以上とされる必要があった。

【０００６】他方、小型化及び大容量化を果たすには、
内部電極の積層数を増大させる必要がある。しかしなが
ら、上記のようにセラミック焼結体の稜線部分が丸めら
れているので、内部電極の積層数を増大させると、最上
層及び最下層に位置する内部電極５３ａ，５３ｆの側方
に十分な大きさのサイドギャップを構成することができ
なくなる。

【０００７】そこで、従来の積層コンデンサ５１では、
内部電極の焼結体側面への露出を防止したり、内部電極
と反対側の電位に接続される外部電極との接近を防止す
るために、サイドギャップの大きさ、並びに最外層のセ
ラミック層５２ｇ，５２ｈの厚みは、信頼性の観点から
要求される大きさ以上とされていた。よって、内部電極
の積層数の増大に限界があり、小型化及び大容量化の妨
げとなっていた。

【０００８】そこで、図１０に図９（ｂ）と同じ方向か
ら見た断面図で示すように、複数の内部電極６３ａ〜６
３ｌをセラミック焼結体５２内において積層した構造に
おいて、内部電極６３ａ〜６３ｌのうち一部の内部電極
の幅を異ならせた構造が提案されている。ここでは、最
上層付近の内部電極６３ａ〜６３ｃ及び最下層付近の内
部電極６３ｊ〜６３ｌの幅が、中央に位置する内部電極
６３ｄ〜６３ｉの幅よりも小さくされている。従って、
内部電極６３ａ〜６３ｃ及び内部電極６３ｊ〜６３ｌが
構成されている部分においては、バレル研磨によりセラ
ミック焼結体５２の側面５２ｅ，５２ｆが、上方または
下方に行くにつれて内部電極側に近付いてきているもの
の、内部電極６３ａ〜６３ｃ及び６３ｊ〜６３ｌの側方
に十分大きなサイドギャップを形成することが可能とさ
れている。よって、内部電極積層数を増大させることが
でき、それによって小型化及び大容量化が果たされてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、積層コンデンサ
においては、より一層の小型化及び大容量化が求められ
ている。図１０に示した内部電極６３ａ〜６３ｌを用い
た積層コンデンサでは、小型化及び大容量化が果たされ
ているものの、さらに積層数を高めようとした場合に
は、やはり、内部電極６３ａ〜６３ｌの側方に十分な大
きさのサイドギャップを構成することはできなかった。
すなわち、内部電極積層数の増大にも限界があった。

【００１０】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点を解消し、内部電極同士の重なり面積をさほど低下さ
せることなく、かつ内部電極とセラミック焼結体表面と
の間の距離を十分に確保することができ、すなわち信頼
性を確保したまま、内部電極積層数の一層の増大を図り
得る積層セラミック電子部品を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る積層セラミック電子部品は、上記課題を達成するた
めに成されたものであり、セラミック焼結体と、前記セ
ラミック焼結体内においてセラミック層を介して重なり
合うように配置されており、セラミック焼結体の対向し
合っている第１または第２の端面に引き出されている複
数の内部電極とを備え、前記複数の内部電極が重なり合
っている部分において、上方及び下方に向かうに連れて
内部電極の幅寸法が階段状に狭くなるように、幅方向寸
法が異なる少なくとも３種の内部電極が積層されている
ことを特徴とする。

【００１２】請求項２に記載の発明では、前記焼結体の
側面と上面との稜線部分及び側面と下面との稜線部分が
丸められている。請求項３に記載の発明では、前記セラ
ミック焼結体の第１，第２の端面に第１，第２の外部電
極がそれぞれ形成されており、それによって積層セラミ
ックコンデンサが構成されている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の非限定的な実施例
を挙げることにより、本発明を明らかにする。

【００１４】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施
例に係る積層コンデンサを説明するための断面図及び
（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。積層コンデ
ンサ１は、セラミック焼結体２を用いて構成されてい
る。セラミック焼結体２は、例えばチタン酸バリウム系
セラミックスのような適宜の誘電体セラミックスにより
構成されている。

【００１５】セラミック焼結体２内には、複数の内部電
極３ａ〜３ｐが厚み方向においてセラミック層を介して
重なり合うように配置されている。図２（ａ），（ｂ）
に内部電極３ａ，３ｂを代表して示すように、内部電極
３ａ〜３ｐは、厚み方向において交互に、セラミック焼
結体２の第１の端面２ａまたは第２の端面２ｂに引き出
されている。なお、図２のＷは内部電極３ａ，３ｂの幅
方向寸法を示す。

【００１６】内部電極３ａ〜３ｐは、例えば、Ａｇペー
ストの印刷等により形成されているが、内部電極３ａ〜
３ｐを構成する金属材料及び内部電極３ａ〜３ｐの形成
方法については、特に限定されるものではない。

【００１７】端面２ａ，２ｂには、外部電極４，５がそ
れぞれ形成されている。本実施例の積層コンデンサ１の
特徴は、図１（ｂ）及び図１（ｂ）に示されている部分
の一部を拡大して示す図３から明らかなように、内部電
極３ａ〜３ｐの幅が３段階に異ならされていることにあ
る。

【００１８】すなわち、最上層及び最下層に位置する内
部電極３ａ，３ｂ，３ｏ，３ｐと、これらの内部電極よ
りも内側に位置する内部電極３ｃ〜３ｅ，３ｌ〜３ｎ
と、厚み方向中央に位置する外部電極３ｆ〜３ｋとは、
その幅が異ならされている。

【００１９】中央に位置する内部電極３ｆ〜３ｋの幅が
最も大きく、内部電極３ｃ〜３ｅ，３ｌ〜３ｎの幅が内
部電極３ｆ〜３ｋの幅よりも狭くされており、内部電極
３ａ，３ｂ，３ｏ，３ｐの幅は最も狭くされている。言
い換えれば、複数の内部電極３ａ〜３ｐが重なり合って
いる部分において、上方及び下方に向かうに連れて、内
部電極の幅寸法が階段状に狭くなるように、幅方向寸法
が異なる３種の内部電極３ａ〜３ｐが積層されている。

【００２０】図３に、内部電極３ａ〜３ｈが積層されて
いる部分を拡大して示すように、本実施例の積層コンデ
ンサ１では、上記のように幅方向寸法が異なる３種の内
部電極が積層されている。他方、セラミック焼結体２
は、バレル研磨により稜線部分が丸められている。従っ
て、図３に矢印Ｃで示すように、セラミック焼結体２の
上方部分においては、バレル研磨によりセラミック焼結
体２の稜線部分が丸められているとしても、内部電極３
ａ〜３ｈの側方に十分な大きさのサイドギャップを構成
することができる。

【００２１】より具体的には、内部電極３ｆの上方にお
いて、内部電極３ｆよりも幅の狭い内部電極３ｃ〜３ｅ
が積層されており、さらにその上方には、一層幅の狭い
内部電極３ａ，３ｂが積層されている。従って、上方に
向かうに連れて焼結体２の側面２ｅが内部電極３ａ〜３
ｅ側に近付くように、稜線部分が丸められていたとして
も、十分な大きさのサイドギャップを確保することが可
能とされている。

【００２２】よって、内部電極の積層数を増大させた場
合であって、上方及び下方の内部電極の側方に必要十分
な大きさのサイドギャップを確保することができる。加
えて、従来の積層コンデンサに比べて、さらに上方及び
下方に内部電極を配置し得るので、最外層のセラミック
層２ｇ，２ｈの厚みを必要十分な大きさとすることがで
き、それによっても内部電極の積層数を増大させること
ができる。従って、信頼性を損なうことなく、小型化及
び大容量化を果たすことができる。

【００２３】なお、上記実施例では、内部電極３ａ〜３
ｐは、幅方向寸法が異なる少なくとも３種の内部電極に
より構成されていたが、上方及び下方に向かうにつれて
内部電極の幅寸法が階段状に狭くなるように構成し得る
限り、幅方向寸法が異なる４種以上の内部電極を積層し
た構造であってもよい。

【００２４】また、上記実施例では、複数の内部電極３
ａ〜３ｐが積層された積層コンデンサについて適用した
例を示したが、本発明は、積層コンデンサだけでなく、
複数の内部電極がセラミック焼結体において積層されて
いる適宜の積層セラミック電子部品、例えば積層型サー
ミスタ、積層型セラミック圧電共振子等の種々の積層セ
ラミック電子部品に適用することができる。

【００２５】次に、具体的な実験例に基づき、本発明の
効果を明らかにする。比誘電率２２０００の鉛系セラミ
ックスよりなり、外形寸法が３．１ｍｍ×１．５ｍｍ×
厚み１．５ｍｍのセラミック焼結体を用い、内部電極間
のセラミック層の厚みを９μｍ、内部電極自体の厚みを
１μｍとして、図４〜図８を参照して後述するように、
種々の積層コンデンサを作製した。

【００２６】上記セラミック焼結体においては、取り扱
いに際しての割れや欠けを防止するには、バレル研磨に
よる研磨量（稜線部分の曲率半径）は最小でも１３０μ
ｍ必要である。このバレル研磨量の最小値１３０μｍを
確保するように５０００個のセラミック焼結体をバレル
研磨した場合、バレル研磨量の最大値は２００μｍであ
った。

【００２７】また、信頼性評価においては、上記セラミ
ック焼結体を用いて積層コンデンサを得た場合、内部電
極と焼結体表面との間の距離は、５０μｍ以上あればよ
いことがわかっている。また、セラミック焼結体の端面
のコーナー部分は外部電極により被覆されており、外部
の雰囲気の影響を受け難い。従って、内部電極と、反対
の電位に接続される外部電極との間の距離は、９μｍ以
上あればよいことがわかっている。

【００２８】先ず、従来の積層コンデンサ５１として、
図６（ａ），（ｂ）に模式的に示すように、内部電極同
士の重なり合っている部分Ｘの面積（有効面積）が２．
９ｍｍ×１．３ｍｍ＝３．７７ｍｍ²となるようにし
て、１３１層の内部電極が積層されている焼結体を作製
した。この場合、サイドギャップの幅は１００μｍとな
り、最外層のセラミック層５２ｇ，５２ｈの厚みは１０
０μｍとなる。この従来の積層コンデンサ５１では、静
電容量は１０．６μＦであった。また、この従来の積層
コンデンサ５１では、内部電極と焼結体表面との間の距
離は、最小で５８μｍであった。また、最上層または最
下層の内部電極と、反対側の電位に接続される外部電極
との間の距離は、２７μｍ以上であった。

【００２９】上記従来の積層コンデンサ５１を改良する
ために、図７に示すように、内部電極の重なり面積を同
様とし、最外層のセラミック層５２ｇ，５２ｈの厚みを
薄くし、内部電極積層部分の厚みを１．３２ｍｍとして
積層数を１３６層に高めた。この場合、セラミック層５
２ｇ，５２ｈの厚みは最も薄くした場合でも９０μｍで
あり、静電容量は１０．８μＦまでしか高められなかっ
た。

【００３０】他方、図８（ａ），（ｂ）に示すように、
従来の積層コンデンサ５１におけるサイドギャップを小
さくし、内部電極同士の重なり面積を高めて取得容量の
増大を図った。この構造では、サイドギャップの大きさ
を５０μｍとすると内部電極が焼結体側面に露出する。
従って、内部電極の焼結体側面への露出を防止し、かつ
内部電極と反対側の電位に接続される外部電極との間の
厚み方向距離を確保する必要があるため、サイドギャッ
プの大きさは最小でも６５μｍとしなければならず、か
つ図８（ｂ）に示すように内部電極重なり部分Ｘの厚み
は１．１ｍｍにしなければならなかった。よって、内部
電極積層数は１１１層に留まり、内部電極同士の重なり
面積を２．９７×１．３７＝４．０７ｍｍ²に高めても
静電容量は９．７μＦと低下してしまった。

【００３１】次に、本発明に従って、幅方向の異なる３
種類の内部電極を積層して積層コンデンサを作製した。
図４（ａ）〜（ｃ）は、セラミック焼結体の異なる高さ
位置における模式的平面断面図である。図４（ａ）〜
（ｃ）における符号Ｘは、それぞれ、内部電極同士の重
なり部分を示す。図４（ａ）は、厚み方向の最外層近傍
における内部電極同士の重なり部分を示し、有効面積
は、２．７ｍｍ×１．１ｍｍ＝２．９７ｍｍ²とされて
いる。この重なり面積を構成する内部電極の積層数につ
いては、セラミック焼結体の上方部分及び下方部分のい
ずれにおいても各５枚とした。

【００３２】図４（ｂ）に示す内部電極同士の重なり部
分は、図４（ｃ）に示す厚み方向中央部分と、図４
（ａ）に示した外側部分との間に配置される部分であ
る。図４（ｂ）に示す内部電極重なり部分の有効面積
は、２．９ｍｍ×１．３ｍｍ＝３．７７ｍｍ²であり、
内部電極の積層数は、図４（ｃ）に示す厚み方向中央部
分に配置される内部電極重なり部分の上下のいずれにお
いても１０枚とした。

【００３３】また、図４（ｃ）に示す内部電極同士の重
なり部分Ｘは、セラミック焼結体２の厚み方向中央に配
置されている部分に相当し、有効面積が最も大きな部分
であるが、内部電極同士の重なり合っている部分の形状
は八角形とした。この中央部分における有効面積は、
４．１５５ｍｍ²であり、内部電極積層数は１１１枚と
した。また、サイドギャップについては、信頼性を維持
し得る下限値である５０μｍとなった。

【００３４】なお、図４（ａ）では、サイドギャップの
大きさは２００μｍ、図４（ｂ）では、サイドギャップ
の大きさ１００μｍ、図４（ｃ）では、サイドギャップ
の大きさは５０μｍに設定されている。さらに、セラミ
ック焼結体層２ｇ，２ｈの厚みについては５０μｍとし
た。

【００３５】従って、図５に横断面模式図で示すよう
に、内部電極重なり部分Ｘは、セラミック焼結体２の上
方及び下方において、階段状に、かつ３段階にわたって
変化されている。よって、本発明に従って作製された積
層コンデンサでは、同じ寸法の上記焼結体を用いなが
ら、総電極積層数は１４１枚となり、取得静電容量は１
２．２μＦと高められた。

【００３６】従って、上記実験例から、３種類の幅方向
寸法を有する内部電極を用いることにより、セラミック
焼結体の寸法を大きくすることなく、大きな静電容量の
得られることがわかる。また、幅方向寸法の異なる４種
以上の内部電極を組み合わせば、より一層取得容量の増
大を図り得ることがわかる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る積層セラミ
ック電子部品では、複数の内部電極が重なり合っている
部分において、上方及び下方に向かうにつれて内部電極
の幅寸法が階段状に狭くなるように、幅方向寸法が異な
る少なくとも３種の内部電極が積層されているので、最
上層付近及び最下層付近においても内部電極の側方に十
分な大きさのサイドギャップを確保したまま、内部電極
積層数を増大させることができる。また、厚み方向中央
部分においては、必要以上の幅のサイドギャップを構成
する必要がない。従って、内部電極重なり面積を十分な
大きさに維持したまま、信頼性を損なうことなく、内部
電極積層数を増大させることができる。よって、例えば
積層コンデンサに適用した場合には、信頼性に優れ、か
つ小型・大容量の積層コンデンサを提供することができ
る。

【００３８】請求項２に記載の発明では、焼結体の側面
と上面との稜線部分、側面と下面との稜線部分が丸めら
れているが、この場合であっても、前記複数の内部電極
が重なり合っている部分において、上方及び下方に向か
うにつれて内部電極の幅寸法が階段状に狭くなるように
構成されているので、セラミック焼結体の側面が、上方
及び下方に向かうにつれて内側に近接されている。しか
しながら、複数の内部電極が重なりあっている部分で
は、上方及び下方に向かうにつれて内部電極の幅寸法が
階段状に狭くなるように構成されているので、上記側面
の形状の変化に応じて複数の内部電極を階段状に配置す
ることにより、十分なサイドギャップを確保しつつ、内
部電極積層数を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
積層セラミック電子部品としての積層コンデンサを示す
断面図、及び（ａ）に示したＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例の積層
コンデンサに用いられた内部電極形状を説明するための
各平面図。

【図３】図１（ｂ）に示した断面構造の要部を拡大して
示す部分切欠断面図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、具体的な実験例
において実施例として作製された積層コンデンサの３種
類の内部電極積層部分形状を説明するための各模式的平
面断面図である。

【図５】具体的な実験例において実施例として作製され
た積層コンデンサにおける内部電極積層部分とサイドギ
ャップとの関係を模式的に示す横断面図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、具体的な実験例において
従来例として作製された積層コンデンサの内部電極積層
部分を説明するための模式的平面断面図及び模式的横断
面図。

【図７】具体的な実験例において、従来例として作製さ
れた積層コンデンサの第２の例の内部電極積層部分を説
明するための模式的横断面図。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、具体的な実験例において
従来例として作製された積層コンデンサの第３の例の内
部電極積層部分を説明するための模式的平面断面図及び
模式的横断面図。

【図９】（ａ）及び（ｂ）は、従来の積層コンデンサを
説明するための縦断面図及び（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断
面図。

【図１０】従来の積層コンデンサの他の例を説明するた
めの横断面図。

【符号の説明】

１…積層コンデンサ２…セラミック焼結体２ａ，２ｂ…第１，第２の端面２ｃ…上面２ｄ…下面２ｅ…側面２ｆ…側面３ａ〜３ｐ…内部電極４，５…第１，第２の外部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体内においてセラミック層を介して
重なり合うように配置されており、セラミック焼結体の
対向し合っている第１または第２の端面に引き出されて
いる複数の内部電極とを備え、前記複数の内部電極が重なり合っている部分において、
上方及び下方に向かうに連れて内部電極の幅寸法が階段
状に狭くなるように、幅方向寸法が異なる少なくとも３
種の内部電極が積層されていることを特徴とする、積層
セラミック電子部品。
【請求項２】前記焼結体の側面と上面との稜線部分及
び側面と下面との稜線部分が丸められている、請求項１
に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】前記セラミック焼結体の第１，第２の端
面にそれぞれ形成された第１，第２の外部電極を備え、
積層セラミックコンデンサである、請求項１または２に
記載の積層セラミック電子部品。