JPS6386411A - フェールセーフ・モノリシック・セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はコンデンサ、特にモノリシック多層セラミック
・コンデンサ（ＭＬＧ）に関係する。

コンピュータ、テレビ装置、無線送受信装置、マイクロ
・チップ制御の回路のような電子装置は多数のＭＬＣを
用いている。ＭＬＣは素子の動作に関係するパルスの減
衰の手段として集積回路素子に付随する電源回路にしば
しば用いられる。ＭＬＣは標準的には電極材の中間層を
有する多数のセラミック誘電材の薄層を含む。

ＭＬＣの隣接する電極層間の短絡の可能性を最小にする
人聞生産技術や製造したＭＬＣの検査技術は・工夫され
てきているが、応用例での誤操作や、電子装置の長期間
の使用後の短絡を起すセラミック層の初期弱点により短
絡したＭＬＣを見出すことはまれなことではない。コン
デンサが短絡すると、比較的安価なコンデンサの故障が
関連する部品へ重大かつ高価な誘電を与えるように、結
果の非制御電流が電子装置中の関連部品に対して損傷を
与える。

（従来の技術） セラミック・コンデンサの故障から生じる損害を除く又
は最小とするため、各種の装置が提案されている。−例
として、モノリシック・セラミック・コンデンサと組合
せたヒユーズを提供することが提案されている（米国特
許第４１０７７５９号及び第４１９３１９６号）。各種
のコンデンサに実施した又は組合せたヒユーズの他の実
施例は以下の米国特許に見出される。

２２１６５５８号　　３５７９０６２号２２１６５５９
号　　３６３８０８３号２７０４３４１号　　４１０７
７６２号３２３６９７６号　　４１５０４１９号３２４
９８３５号　　４１８６４１７号３５７９０６１号　　
４４４２４７３号ヒユーズ付コンデンサ設計に代る別の
方法はコンデンサを取付けるプリント回路素子にヒユー
ズｍｅ、を実施することである。このような方法を採用
した従来技術特許の代表例は、以下の通りである。

３５００２７６号　　４０７２９７６号３６９９３９５
号　　４３４２９７７号４０４２９５０号　　４３９４
６３９号以上引用した従来技術特許により表わされるよ
うなヒユーズ機構の設置は故障したコンデンサに関連す
る機器の保護には比較的有効であるが、このような故障
の診断と故障したコンデンサとヒユーズの交換は電子装
置の重大な故障時間と修理を実行する重要な技術者時間
の浪費を生じる。

（発明の要約） 本発明は、隣接する居間の短絡が単にコンデンサの値の
微小な変動を生じるが、コンデンサの取替を必要としな
いという意味でコンデンサ内の内部短絡が自己補正的で
あることを特徴とした新規のモノリシック・セラミック
・コンデンサを指向しているものとして要約される。本
発明の素子はさらに、完全なコンデンサ故障が生じたと
しても、コンデンサは「開放Ｊ故障し、従って過大電流
を生じる「短絡」ではなく関連部品が損傷から保護され
る点に利点を有する。

特に、本発明は１対の隣接電極Ｍ間の短絡が全コンデン
サを回路から除去することなく回路から１対の短絡電極
層の除去を生じるＭＬＣの改良に向けられている。相当
な数の′Ｍ極層対が関係しない限り、もち論コンデンサ
が正確な容量値を保持しなければならない回路の分野で
なければ、容量値の損失は装置の正しい動作とは干渉し
ない。

さらに、本発明は電極材の居間のセラミック誘電材の層
を多数含むＭＬＣに関係している。交番の電極層はコン
デンサの第１面へのび、前記交番層は通常の方法でコン
デンサの前記第１面上の端子へ電気接続される。中間層
、すなわち交番電極間の層は主電極域と主′ＲＦｉ域か
ら延びる縮少断面部、すなわちヒユーズ部分を含む。

中間電極層は、加えて縮少断面域、すなわちヒユーズ部
分に電気的接続され、前記コンデンサの第２面に出る接
触部と前記接触部から隔置したタブ部分を含み、前記タ
ブ部分は前記コンデンサの第３面に出て、かつ又接触部
分の出口部に対して近接隔置関係にある前記コンデンサ
の前記第２面にも出ている。

第２端子はコンデンサの第３面に出るタブ部分に形成さ
れる。コンデンサの第２面のタブ部分の出口部分は、接
触部とタブ部の出口部分間の隙間を結合するようにコン
デンサの第２面上に蒸着した低融点金属の非常に薄い帯
により接触部の出口部分に電気的に接続される。

上述の構成では、間の誘電体の柱にピンホールが形成さ
れた場合に生じるような反対極性の電極材の層対が互い
に短絡した場合、高電流が関連縮少断面域、すなわちヒ
ユーズ部分を流れ、この電流は縮少断面域の過熱を生じ
、この結果タブ部へ接触部のｒＩＡ達出口部分を結合す
る結合帯の溶融と開放を生じる。このような場合、互い
に短絡した電極対は回路から除去され、コンデンサの残
りの層対は通常の方法で機能することが可能となる。

前記層対の除去の結果として容量のわずかな減少が生じ
るが、前記コンデンサが通常用いられている回路の許容
値は通常回路の連続した機能動作を可能とするよう十分
大きい。

従って本発明の目的はフェイル・セーフなコンデンサを
提供することである。本発明の別の目的は、電極層対間
の短絡が通常回路から各層対の除去を起し、その結果と
して容ａ値の部分的損失を生じるが、コンデンサ自体は
受容可能な形態で依然として機能していることを特徴と
するフェイル・セーフ・コンデンサの提供である。本発
明のさらに別な目的は、コンデンサの故障時に全コンデ
ンサの短絡を生じない内部装置を有するＭＬＣの提供で
ある。

本川１１書に現われる又は以後指ｔｉ！するような目的
又は他の目的を得るため、以後添附図面を参照する。

（実施例） 図面を参照すると、第１極性の電極１４を担持する多数
のセラミックｘｚｍｉｏと反対極性の電極１７を担持す
る第２の多数のセラミック誘電層１１を含むモノリシッ
ク・セラミック・コンデンサが第１図及び第２図に図式
的に図示されている。

当業者には理解できるように、多数のｆｆ１１０．１１
は各コンデンサで交互層を実施している。標準的には、
セラミック誘電材の最上及び最下層１２゜１３は能動層
１０．１１のスタックの最上部及び底部に配置されてい
る。第３ｂ図から最もよく理解できるように、層１０は
その表面の大部分を覆う電極パターン１４をその上にか
けである。電極パターン１４は、電極パターン１４の縁
１６′が露出しているコンデンサの第１面Ａの層の縁１
６を除いてｗ４１ｔ層１０のへりから奥に入りこんでい
る。

［１１は同様にその表面を覆う電極パターン１７を含む
。層１１上にかけられた電極材１７は、誘電ｌ！！１１
に形成して図示してはあるが必ずしもこの必要はない満
載２２でコンデンサの第２面Ｂの２１に出るわずかに拡
大した部分２０と一体の縮少断面域１９を含む。層１１
に印加した電極材のパターンは、さらにコンデンサの第
３面Ｃに出る縁２４を有する接触タブ部材２３を含む。

加えて、タブ２３は溝２２へ出る第２の露出域２６を含
む。第３Ａ図かられかるように、部分２０の出口部２１
はタブ２３の出口部２６から隔置しである。

ＷＪ連業者には認められるように、コンデンサは第１図
及び第２図に図示されているように交互に配置された多
数の積１１０．１１を含む、ｔｔＪ述し。

た層は上部及び下部セラミック・カバー層１２゜１３内
に含まれる。

コンデンサは積層部の縁１６全体の上へ従来の任意の方
法で面Ａ上に導電層３０を印加することにより端子とし
、これにより端子３０は層１０の電極１４の各々に対し
て縁１６の全てと電気的に接続する。

同様に、コンデンサの面Ｃ上の層１１の出口縁２４は、
タブ２３の縁２４の全てと電気的接触している電導層３
１により端子としている。以上より明らかなように、層
１１の電権域１７は層１１のタブ２３から電気的に絶縁
されている。

電気的接続は、Ｒ２１，２６と接触する低融点金属４０
の極薄層又は薄膜を溝部２２に印加することにより電極
部２０とタブ２３間の溝２２で形成され、望ましい金属
材は亜鉛又はアルミニウムを含む。任意ではあるが、金
属は蒸着処理により印加され約０．４μ霞の厚であるこ
とが望ましい。

図面の検査から明らかなように、層１０は溝２２と整合
した溝２２′も有し、層１０上にかけた電極材１４は電
極１４がこれにより満２２から隔置する四部３２を含む
。

層１２，１３は又溝２２．２１’　と整合した溝２２“
も有する。整合溝２２．２２’　、２２“の全では膜４
０を塗布される。

限定なしに、かつ特許法の要請に応じるため、電極材の
望ましい実施例はパラジウム基材を含むスクリーン用イ
ンクから形成した材料であり、パラジウムは溶媒と有機
充填材と混合される。適当な電極インクは厚膜電極ペー
スト４８１０Ｄの商標名とカタログ指定でデュポン・イ
ー・アイ・ドネマー・アンド・カンパニー社で販売され
ている。

電極材は塗布俊約４μｍの厚さを定めるように各種層上
にかけられる。

電極１７の縮少断面部１９はヒータ及びヒユーズとして
機能し、約４ミル幅で２０ミル長であることが望ましく
、このような寸法の部品は約１オームの抵抗を与える。

コンデンサの動作は以上の説明から容易に理解できる。

コンデンサは端子３０．３１へ与えた接続により電源回
路の分流コンデンサとしてしばしば所要回路へ導入され
る。端子３１は、タブ２３から出口部２６、蒸着コーテ
ィング４０の結合部、そして出口部２１から縮少断面域
１９へ渡る回路により電極部材１７への電気的接続を行
なう。各々に取られた縮少断面域１９は相当なオーム抵
抗を与えるが、各層の抵抗は並列化され、従ってその合
成抵抗は大したものでないことが理解できる。

１対の隣接層の電１１４．１７間の短絡時、（このよう
な短絡は多分前記電極を分離するセラミック誘電材のピ
ンホールに起因する）には、端子３０．３１間の回路の
電流は、コンデンサを用いている回路構成とパラメータ
に応じた値まで激しく増大する。増大した電流は関係す
る縮少断面域１９の迅速な加熱を生じ、この加熱は溝２
２に形成した薄い金属コーティング４０の近接隣接結合
部に伝えられる。このようにして発生された熱は、加熱
された縮少断面域１９と整合する溝及び多分関連するヒ
ユーズ域１９の区域で結合部４０の局所的溶融を生じる
。満２２の結合帯４０の溶融により帯は出口部２６．２
１間の区域から表面張力の影響で収縮し、その間の電流
を解放する。

影響下のコーティング４０の溶融と収縮は短絡した電極
ｆｆ１４．１７の対を電気回路から除去することになる
。従って、短絡の結果として、回路から除去された電極
数に応じた程度でＭＬＣの容量が減少する。従って、こ
の素子は電源に対してわずかに減少した容口値で容量を
提供する。この意味で、標準のモノリシック・セラミッ
ク・コンデンサは５０以上の電極層を含み、従っていく
つかの前記層の除去は素子の容量を実体的には減少し　
４゜ないことを認識すべきである。

重要なことは、本発明によるコンデンサは直接の閉回路
、すなわち短絡回路を与えるのではなく、単に容量が減
少するか、又は全体的な故障の場合には、「開」状態で
故障し、従って関連部品への損傷の可能性を最小とした
ことである。

本発明によるコンデンサは多数の並列接続の縮少断面域
からみて回路には実体的な抵抗を与えない。

当業者には認められるように、コンデンサを形成する誘
電材は問題ではなく、チタン酸バリウム等のような従来
のセラミック複合材を使用できる。

同様に、従来と同じく、リード線を端子３０．３１にハ
ンダ付し、素子を各種のポリマの保護絶縁被膜でコート
してもよい。

当業者には明らかなように、本発明の範囲から逸脱する
ことなく本素子の構成の詳細に多数の変更を加えてもよ
い。従って、本発明は添附の特許請求の範囲内で広範囲
に解釈すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるコンデンサの斜視図、第２図はコ
ンデンサの展開図式斜視図、第３ａ図及び第３ｂ図は各
々本発明により形成されるコンデンサの別な層の平面図
である。 １０．１１・・・誘ＭＦｆｔ、１４．１７・・・電極、
１９・・・縮少断面域、２３・・・タブ部材、４ｏ・・
・低融点金属、３０．３１・・・端子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェイル・セーフ・モノリシック・セラミック・
   コンデンサにおいて、誘電セラミック材の複数重ね合せ
   層と、前記誘電層間に挿入された電極材の電導層と、前
   記コンデンサの第１面に延びる交互の前記電導層と、前
   記コンデンサの前記第１面上に形成され前記交互の層に
   電気的に接続する第１端子装置と、ヒューズを定める縮
   少断面域と共に前記第１面から隔置した前記コンデンサ
   の第３面へ延びる個別の電導タブ部分とを含む前記交互
   の層の中間層と、前記コンデンサの第２面の近接した隔
   置位置に出る部分を有する前記中間電導層の前記タブ部
   分とが縮少断面域と、前記中間電導層の前記タブ部分と
   縮少断面域の各出口部分の電気結合関係の低融点金属の
   帯と、前記中間電導層の前記タブ部分を結合する前記コ
   ンデンサの前記第３面上の第２端子装置と、を含むフェ
   イル・セーフ・モノリシック・セラミック・コンデンサ
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のコンデンサにおいて
   、前記コンデンサの前記第２面に形成した溝を含み、前
   記タブ部と前記縮少断面域の出口部分は前記溝中で露出
   しており、前記低融点金属の帯は前記溝内に配置され、
   かつ前記出口部分を電気的に接続しているコンデンサ。
3. （３）特許請求の範囲第２項記載のコンデンサにおいて
   、前記低融点金属の帯は約０．１μｍから１．０μｍの
   範囲の厚さの亜鉛、アルミニウム、アンチモン鉛又は任
   意の低融点合金を含むコンデンサ。