TWI321330B - Monolithic capacitor - Google Patents

Description

1321330 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於積層電容器’尤其是關於在高頻電路中 可有效運用之積層電容器。 【先前技術】 在數GHz之向頻區域中’作為MPU(micro processor unit微處理器單元）等用之電源電路所使用的解耦合電容 器，已有一種例如曰本特開平n_ 144996號公報（專利文 獻丨）所記載的積層電容器。根據此積層電容器，係藉由作 成夕k子構造且使相鄰之端子為逆極性，來縮短電流從正 極至負極之流動，使電流之流動多樣化，進一步地使電流 之方向朝向彼此為相反之方向來進行磁通之抵銷，藉此來 謀求ESL(等效串聯電感）之減低。 然而，根據上述專利文獻丨所記載之積層電容器，由 於會隨著ESL之降低導致ESR(等效串聯電阻）亦降低，因 田因周邊電路之電感引起共振現象時，即會有容易導致 電壓降低、振鈴（ringing)等衰減現象的問題。 另一方面，曰本特開2001 — 284170號公報（專利文獻 2)中提出了一種方式，可對用以將電容形成於電容器本體 内邛所设的各内部電極，將被引出至電容器本體表面且電 ，，接於外部端子電極之引出部數目作成單一個，藉此來 提高積層電容器之ESR。 然而，根據專利文獻2所記載之構造雖能提高esr， 仁ESL亦會隨之增高，與專利文獻1所記載者相較，有高 1321330 頻侧之特性劣化、頻帶變窄的問題。 又’專利文獻1及2所記載之構造，為了使積層電容 器之共振頻率變化須改變材料或内部電極設計，但欲在將 電I維持於相同程度之狀態下，將共振頻率設定於高頻側 或設定於低頻側是非常困難的。 〔專利文獻1〕曰本特開平η — 144996號公報 〔專利文獻2〕曰本特開2〇〇1_ 28417〇號公報 【發明内容】

因此，本發明之目的，係提供一種積層電容器，其能 謀求低ESL及冑ESR，且冑共振頻率容易地設定於高頻側 或低頻側。 本發明之積層電容器具備電容器本體，該電容器本體 具有以積層之複數層介電體層構成的積層構造。本發明為 了解決上述技術上之課題，立特徵在於，接a奋+ } ，、付做杜於積層電容器係以 下述方式構成。 亦即，積層電容器所具備之電容器本體，係構成第丄 及第2電容器部° 第1電容 至少一對透過既定介電體層彼此 對向之第1及第2内部電極’以形成靜電裒. %令，弟2電容器 4内部電極’以形成靜電容。 部，包含至少一對透過既定介電體層彼此對向之第3及第 第1電容器部之共振頻率，係較第2齋… 电谷器部之共振 頻率高，又，藉由第2電容器部所含之一纟、 ’、弟3及第4內 部電極及其間之介電體層所賦予之每一居 增的等效串聯電 1321330 Γ及：較藉由第1電容器部所含之-組第1及第2内部電 極及其間之介電體層所賦予之每一層的等效串聯電阻高。 又，其特徵在於，藉由笛丨發六怒* 第 電谷15邛所含之所有第1

UlSL 4 Y及該等間之介電體層所料的合成等效串 =阻、以及藉由第2電容器部所含之所有第3及第々内 4電極及該等間之該介電體 阳甘& 層所賦予的合成等效串聯電 /、兩者之關係’在本發明 去，而^月之帛1態樣中前者係低於後 者，而在第2態樣令後者則低於前者。 藉由本發明之積層電容 U ^ ^ ^ 田係使第1電容器部之 /、振頻率咼於第2電容器部之妓 雷六哭加丨振頻革，因此能藉由第1 電合器部來謀求低ESL »另—古；e；丄 β ^ 面，由於使第2電容器部 母層之ESR咼於第1電容考邱总 & 丄姑 P母一層之ESR，因此能藉 由苐2電容器部來謀求高ESL。 猎 由上述可知，積層電容器之特性，係 之低ESL特性與第2電容 p 胜14 甘从里β 同ESR特性複合而成的 特性，其、，Ό果，即能得到可 者之積層電容ϋ。 ㊆咖化及肖腹化兩 又，第1電容器部與第2 0松 _ 电谷盗部之共振頻率不同， 第1電容器部所賦予之合成ESR 。 之人忐ρςκ的關总 ”弟2電谷器部所賦予 之D成ESR的關係，在本發明之 去 « .L At ¢, _p . I樣中前者係低於後 者，因此此付到可在將電容維 IT XT、相同程度狀皞 振頻率變化成高頻側的特性，第 心πW卜便/、 於儿本 ra ., At , I、樣中，由於後者係低 佶丘垢嘀盔轡仆士、加_ 谷維持於相同程度之狀態下 使/、振頻率變化成低頻側的特性。 7 1321330 【實施方式】 圖1至圖4係顯示本發明一實施形態的積層電容器】。 此處，圖1係顯示積層電容器1外觀之立體圖，圖2係顯 示積層電容器1内部構造的前視圖。此外，圖2中，積層 電容器1係沿後述圖3及圖4之線Π — Π之截面所示。

積層電容器1’具備長方體形電容器本體8，該電容器 本體8具有相對向之兩個主面2及3、以及連結此等主面 2及3間之四個側面4, 5, 6及7。電容器本體8，具有延伸 於主面2及3之方向、積層之複數層介電體層9(例如由介 電體陶瓷構成）所構成的積層構造。 電容器本體8,如圖2所示，構成第i及第2電容器 :U及12。本實施形態中，第1電容器部11與第2電容 器郤12係配置成排列於積層方向，且第2電容器部12 配置成於積層方向被兩個第1電容器部"挾持。其結果， 第1電合器11即位在電容器本體8之積層方向兩端。

第^電容器部U，具備至少—對透過既定介電體層9 彼此對向之第i及第2内部當 門P電極13及14，以形成靜電容。 另一方面，第2電容器部12，

It # 9 ^ ^ ^ ^也 具備至少一對透過既定介電 遐層9彼此對向之第3及 靜電容。 弟4内部電極15及16，以形成 不貫施形態中，為了得 内部電極13及14成對之’大之靜電容，第1及第： 及16成對之數目係複數。目與第3及第4内部電極1〗 ® 3，係顯示第1電容哭却 ° 11内部構造的俯視圖，（a: 1321330 係顯示第1内部電極13所通過之戴面，（b)係顯示第2内 部電極14所通過之截面。 如圖3(a)所示，於第1内部電極13，形成有引出至電 容器本體8外表面亦即侧面4〜7之複數個、例如七個第丄 引出部17。又，如圖3(b)所示，於第2内部電極μ，形 成有引出至電容器本體8外表面亦即側面4〜7之複數個、 例如七個第2引出部18。 、

笛…本體8之各侧面4〜7上’形成有分別電氣連 、1引出部17之複數個（例如七個）第1外部端子電極 卜口0¾¾子電極2〇〇笛1方楚9 & A 2〇,如圖！及_， 部端子電極19及 主面2及3之： ，係形成為從側面4〜7上延伸至 气各一部分上。 係與出部17在侧面4〜7上的各位置， 設置之第1卜=二出部18的各位置不同，因此，所 …外部：電極電 子電極19與第 之各位置不同。又，帛1外部端 配置。 第2外部端子電㈣，係在側面4〜7上交互 诉顯示第2電宜 係顯示第3内 ° ° 12内部構造的俯視圖，（£ 门口丨《電極1 5所 部電極16所通過之截面。通過之裁面，（b)係顯示第4户 如圖4⑷所示，於第°3力 器本體8外表面亦即側面5部電極15形成有引出至電溶 及7之至少一個、例如兩個 二又’如圖4(b)所示，於第4内部電… 個、器本體8外表面亦即側面5及7之至少- 列如兩個第4引出部22。 本實施形態中，第3引出 外部端子電極19，第4引出：電乳連接於前述第1 外引出。P 22則電氣連接於前述第2 子電極2°。亦即，第！外部端子電極19之若：： 糸與待電氣連接於第3弓丨 干個， 通，第… 出部21之第3外部端子電極此 :第”卜部端子電極2。之若干個，係與待 二 引出部22之第4外部端子電極共通。，、 如上所述，當第3及第4引出部21及22， 連接於與第i及第2引出部 丨 電乳 邱嫂工夂18，、通之第1及第2外 ^子電極19及20時，積層電容器丨本身 卜 第1電容器部U與第2電容器部12並聯之狀態。成為將 此外，待分別連接於第3及第4引出部21及 3及第4外部端子電極，亦 分別獨立設置。 〇與第1及第2外部端子電極 以上說明之實施形態中’各一個之第3及第 極15及!6中第3及第”丨出部m各自的數目。： 較各一個之第i及第2内部電極13及14中第i及第係 出部17及18各自的數目少。亦即，前者為兩個，後：弓丨 七個。因此’只要内部電極13〜16之材料等其為 同’即能器部U之肌低於第2電容器部二 之ESL，其結果即能使第i電容器部丨丨之共振頻率高 2電容器部12之共振頻率。 问於第 10 另一方面，如前所述，由於第3及第4引出部21及22 各自之數目較第i及第2引出部17及18各自之數目少， 因此只要内部電極13〜16或引出部17，18,21及22對£訊 ，影響在第1電容器部η與第2電容器部12之間不變的 =，即能使由第2電容器部12所含之一組第3及第4内 邛電極15’ 16及其間之介電體層9所賦予之每一層的ESR， 較由第1電容器部11所含之一組第1及第2内部電極13, 14 及其間之介電體層9所賦予之每一層的esr高。 由上述可知，積層電容器1之特性，係第1電容器部 之低ESL特性會有效發揮作用 '且為反映出第i電容器 部η之esim4性與第2電容器部12之㈣特性的高腿 特性。因此，透過積層電容器丨，即能實現低esl化及高 ESR化兩者。 又，如前所述，積層電容器丨中，第丨電容器部丨〗之 共率係較帛1電容器部U之共振頻率高，且由第1 電容器部11所含之所有第i及第2内部電極13, 14及該 11 1 之；1電體層9所賦予的合成ESR，係不同於由第1電 1321330 合成ESR較小時’即可得到虛線b所示之特性。此外，圖 5中’分別顯示頻率及電感之各軸之刻度及數值雖省略， 但圖5只要理解成係顯示頻率一電感特性之一般傾向即 可。 以上，雖說明了圖示本發明之實施形態，但在本發明 之範圍内可有其他各種變形例。 例如，形成於内部電極之引出部之位置或數目、咬外 部端子電極之位置或數目，可進行各種變更。 又，圖式之實施形態中，雖僅係為了構成第丨電容器 部11而設置第1及第2内部電極13及14，且僅係為了構 成第2電容器部12而設置第3及第4内部電極Μ及μ， 但位於第i電容器部與第2電容器部之邊界部的内部電 極’亦可設為第1及第2電容器部兩者用的内部電極，亦 即可設為兼作帛1或第2内部電極與第3或第4内部電極

,、佩頭平尚於第2電容 镇。卩12之共振頻率，因此前述實施形態中，係使第1及 :引出部17及18之數目(或成對之數目)高於第3及第 出部21及22之數目(或成對之數目），但亦可代替此 〜法、或除了此種方法以外，亦可採用改變内部電極Η 16之材料、圖案及/或積層數的方法。 2電容器部12中每 一層之ESR，而使 第1及第2引出部 又’前述實施形態中，雖為了使第 層之ESR高於第！電容器部u中每 第3及第4引出部21及22之數目少於 12 17及 18之；•曰 . 以外，亦 旦’、可代替此種方法、或除了此種方法 了採用將第3及/戎坌 之材料作成比電阻較高者的二第4内部電極15 "或16 電極15及/或16之厚户較簿使第3及/或第4内部 第4引出部21及^ 法、或縮小第3及/或 /或22之寬度或厚度的方法。 #電*器本體中帛1及第2電容器部之配置，亦可 如下述數例所示進行各種變更。 電六解方式顯示電容器本體所能採用之第1 巾，1厂第2電容器部之積層配置狀態數例的圖。圖6 /、圖2所不要件相當之要件賦予相同符號，省略重 複之說明。 卜圖6中，賦予參照符號「41」之部分，係顯示 ^成任—内部電極之外層部。又，目6中，藉由配線基 斤賦予之構裝面係位於⑷〜（d)各圖式下側。 ，一，6(昀⑷所示之各例中’帛1電容器部11與第2 電邛12均共通地配置成在電容器本體8中排列於積 層方向。 圖6(a)所不之例中，兩個第1電容器部11係配置成於 積層方向夾著-個第2電容器部12。此外，此積層配置狀 態與圖2所示之實施形態的情形相同。 圖6(b)所不之例中，兩個第2電容器部12係配置成於 積層方向夾著一個第1電容器部11。 圖6(C)所示之例中，第1電容器部11係位於構裝面側， 於其上配置有第2電容器部12。 13 圖6(d)所示之例中，第2電容器部12係位於構裝面側， 於其上配置有第1電容器部11。 其次，說明為了確認本發明之效果而實施的實驗例。 本κ施例中，係以周知方式經由下述各步驟來製作出 表"斤示之各試料的積層電容器，亦即：準備複數個陶究 坏片（ceramics green sheet)，藉由導電性糊之印刷將具 出部之内部電極形成於特定陶究坏片上，將包含形成有内 鲁部電極之陶竟坏片的複數個陶竟坏片予以積層，對所得 之積層體進行燒成而得到電容器本體，再藉由導電性糊之 印刷將外部端子電極形成於該電容器本體之外表面上。 關於各試料之積層電容器方面，電容器本體之尺寸為 2.〇mmxl.25mmx〇.5mm ’内部電極之總積層數為64，電容 之設計值為0.68"F，與圖i等所示實施形態之情形同= 地外4端子電極之數目為14，第1電容器部中各—個之 第1及第2内部電極之第1及第2引出部各自的數目為了， 鲁第2電容器部中各一個之第3及第*内部電極之第3及第 4弓.丨出部各自的數目為2。又，内部電極之厚度為ι心， 引出部之厚度為1//m，引出部之寬度為ι〇〇以爪。 1321330

積層電容器之共 振頻率數 [MHz] 32.8 5 00 卜 16.1 積層電容器之 電容 ["F] 0.64 0.62 0.63 0.64 0.64 0.65 0.63 1 0.64 0.64 第2電容器部 搬合成 ESR [mQ] / 1-H in 36.2 34.6 33.1 28.3 27.3 26.3 36.7 每一層之 ESR [mQ] / 614 OO OO Ό OO 共振 頻率數 [MHz] 29.6 20.2 34.6 19.3 17.8 17.4 17.1 16.1 積層數 / 5 ^T) OO V) 第1電容器部 碰合成 ESR [mQ] 〇〇 〇\ ON 19.5 19.7 23.8 41.8 51.6 67.2 / 每一層之 ESR [ηιΩ] S VO C\ v〇 OO v〇 o 160 VO / 共振 頻率數 [MHz] 32.8 36.3 51.9 54.6 57.7 79.3 89.9 106.4 / 積層數 3 <N CN OO 〇 00 VO / 試料 編號 (N m 寸 卜 00 ON 表1中，「第1電容器部」及「第2電容器部」各攔’ 係顯示「積層數」、「共振頻率數」、「每一層之ESRj、 以及「整體合成ESR」。 此處，「整體合成ESR」，就第1電容器部而言，係 由該處所含之所有第丨及第2内部電極及其間之介電體詹 所賦予之合成ESR’就第2電容器部而言，係由該處所含 之所有第3及第4内部電極及其間之介電體層所賦予之合 成 ESR。 母一層之ESR」係以下述方式求出。電容器之esR， 當將每一層之電阻設為R、積層數設為N時，即能以下述 之式表示。 電容器之 ESR= R(4N— 2)/N2

例如，第1電容器部中，將第〗電容器部整體之ESR 反推計算為電容器之ESR，算出電極每一層之電阻r,藉 由將該R之值帶入上述數式且將N=2(電容器一層係與内 部電極兩片對向形成）代入上述數式，來算出「每一層之 ESR」。 又’ 「積層電容器之共振頻率數」，係顯示包含第1 及第2電容器部之積層電容器整體的共振頻率。 「積層電容器之電容」係顯示電容之實測值。 此外’表1中，試料1及9為比較例。此處，試料1 係僅具備引出部之數目為7的第1電容器部，與前述專利 文獻1所記載之構造對應。另一方面，試料9係僅具備引 出部之數目為2的第2電容器部，與前述專利文獻2所記 1321330 載之構造對應。 试料2〜8，係滿足「第1電容器邱 Γ 电合喆。Ρ」之「共振頻率數 較「第2電容器部」之「此据相·玄缸 八振頻率數」咼的條件、以及滿 足「第2電容器部」之「每—層 p 層之ESR」較「第1電容器 部」之「每一層之ESR」高的條件。 又，參照「積層電容器之電容，一__^4 电今」 襴可知，試料2〜8 與試料1及9之間，電容為同等或近似。 在此種狀況下’试料2〜5中，「第1雷办纽 τ 罘i電令器部」之「整 體合成ESR」係較「第2電容器部」之「整體合成驗」 低’其結I，「積層電容器之共振頻率數」，^與「整 體合成ESR」較低侧之電容器部較近似之值亦即與「第 1電容器部」之「共振頻率數」較近似之值’與僅具備「第 1電容器部」之試料1相較，能使「積層電 盗之共振頻 率數」變化至高頻側。 另一方面’試料6〜8中，「第2雷交哭 丁 罘z电令為部」之「整體 合成ESR」係較「第1電容器部」之「整體入 σ战E S R」低。 其結果，「積層電容器之共振頻率數」，即為肖「整體合 成ESR」較低侧之電容器部較近似之值、亦即與「第2 σ 容器部」之「共振頻率數」較近似之值，與 、m具備「第1 電容器部」之試料1相較，能使「積層電忽 器之共振頻率 數」變化至低頻側，且能接近僅具備「第2 電容器部」之 試料9的「積層電容器之共振頻率數」。 圖7〜圖15’係分別顯示各試料1〜9夕 、頸率—電感特 性。此外，圖7〜圖15所示之圖表中，橫紅 袖之頻率及縱轴 17 丄以1330 之電感’均以對數尺度來顯示。又，以各圖7〜圖15所示 之各尺度表示的數值，在圖7〜圖15之間係彼此相同。 首先，當比較圖7與圖8〜圖11來觀察電感之極小點 時，可知與圖7所示之試料1相較，係依圖8所示之試料 2、圖9所示之試料3、圖1〇所示之試料4、圖u所示之 試料5之順序往高頻侧位移。 另—方面，比較圖12〜圖14與圖15可知，電感之極 ^點，係一點一點地依圖12所示之試料6、圖13所示之 /邛 圖14所示之試料8之順序往低頻側位移，而越接 近圖15所示之試料9。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明一實施形態之積層電容器丨 立體圖。 :2係顯示圖i所示之積層電容器i内部構造的前視 '、从沿圖3及圖4之線π 一 π之截面所示。 係顯不圖2所示之第1雷, 俯視圖，之第1電谷盗部11内部構造的 (a)係顯示第1内部電極13 顯示第2內邮所通過之截面，（b)係 内4電極14所通過之截面。 圖4’係顯示圖2所示之第2雷六》。加 俯視圖，（a)係骷_ & 之第2電各盗部12内部構造的 )糸顯不第3内部電極15所通過夕澈而 顯示第4內邱命 所通過之截面，（b)係 電極16所通過之截面。 圖5係圖解依本發明變化之積層雷宏 的頻率〜齋成， 谓沒軍合器之共振頻率數 艰千電感特性圖。 圖6係以顯示本發明之積層電容器所具備之電容器本 18 體8中第i逮》a 態數例的圖各器部U與第2電容器部12之積層配置狀 所製u試確認本發明之效果而實施之實驗财 1之頻率—電感特性的圖。 感特n顯示上述實驗例中所製作之試料2之頻率-電 感特示上述實驗例中所製作之試料3之頻率-電 圖10係顯示上述實驗例令所 感特性的圖。 乍之°式料4之頻率—電 圖11係顯示上述實驗例巾 感特性的圖。 製作之試料5之頻率—電 圖12係顯示上述實驗例中 感特性的圖。 表作之試料6之頻率—電 圖13係顯示上述實驗例中 感特性的圖。 裂作之試料7之頻率—電 圖14係顯示上述實驗例中 感特性的圖。 製作之試料8之頻率—電 感特性的圖 之試料9 之頻率〜電 圖15係顯示上述實驗例中 性的ϋ。 製作 主要元件代表符號 積層電容器 1321330 8 電 容 器 本 體 9 介 電 體 層 11 第 1 電 容 器 部 12 第 2 電 容 器 部 13 第 1 内 部 電 極 14 第 2 内 部 電 極 15 第 3 内 部 電 極 16 第 4 内 部 電 極 20

Claims (1)

1321330 十、申請專利範面： 1. 一種積層電容器’具備電容 具有以積層之複數層介電^電今益本體 | 7丨電體層構成的積層構造； 該電容器本體’構成第1及第2電容器部； 該第1電容器部，句人^ 彼此對向之第！及第2:"透過既定該介電體層 第1及第2内部電極，以形成靜電容； 彼此;I? W ’包含至少-對透過既定該介電體層 彼此對向之第3及第4内部電極，以形成靜電容；層 該第1電容器部之it扭站，亦 ^ 振頻率高； 、振頻率’較該第2電容器部之共 及二該第2電容器部所含之-組該第3及第4内部電極 及其間之該介電體層所 電極 由該第1電容器部所含 較 之—組該第1及第2内部電極及其 間之该介電體層所賦予 卞之母一層的等效串聯電阻高；且 及二Γ二電容器部所含之所有該帛1及第2内部電極 兮‘《”丨電體層所賦予的合成等效串聯電阻，較由 β哀第2電容器部所含 pq 之所有該第3及第4内部電極及該等 曰之该介電體層所賦予的合成等㈣聯電阻低。 2· —種積層雪交5? « ^ . 器’具備電容器本體，該電容器本體 …積層之複數層介電體層構成的積層構造； Λ電合窃本體’構成第1及第2電容器部； 該第1電容弩邱 ^ _ , ° ° ’包含至少一對透過既定該介電體層 彼此對向之第1及第 及# 2内部電極，以形成靜電容； 該第2電玄^ + ’包含至少一對透過既定該介電體層 21 1321330 4内部電極， 之共振頻率， 彼此對向之第3及第 該第1電容器部 振頻率高； 以形成靜電容； 較該第2電衮 电令Is部之共 ，，，ό < 一殂該第 及其間之該介電體層所 及第4内部電 <母一層的望从士 由該第1電容器部所合夕 等效串聯電阻， 3之—組該第i及第 間之該介電體層所賦予之 > 内。卩電極及 由該第2電容層的等效串聯電阻高；且

所含之所 及該等間之該介電體層所 〃、 4内部電 該第1電容器部所含之 當合成等效串聯電阻，較 間之該介電體層所賦 ：1及第2内部電極及該 13成專致串聯電阻低。 十一、圖式： 如次頁。

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