JP2013162013A

JP2013162013A - 積層コンデンサ

Info

Publication number: JP2013162013A
Application number: JP2012024004A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okada; 浩一岡田; Sanshiro Ama; 三四郎阿滿
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】所望の耐電圧特性を確実に確保することが可能な積層コンデンサを提供すること。
【解決手段】積層コンデンサは、複数の誘電体層７が積層されてなる素体２と、素体２の外表面に配置された第一端子電極及び第二端子電極と、素体２内に配置され、第一端子電極に接続された第一内部電極１１と、複数の誘電体層７の積層方向で第一内部電極１１と対向するように素体２内に配置され、第二端子電極に接続された第二内部電極１３と、積層方向で第一内部電極１１と第二内部電極１３とで挟まれるように素体２内に配置され、第一端子電極と第二端子電極とに接続されない中間電極１５と、を備えている。中間電極１５の面積が、第一内部電極１１と第二内部電極１３とが積層方向で重なり合う領域１７の面積よりも大きい。中間電極１５の外縁が、積層方向から見て、領域１７の外縁よりも外側に位置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、積層コンデンサに関する。

積層コンデンサとして、複数の誘電体層が積層されてなる素体と、素体の外表面に配置された第一端子電極及び第二端子電極と、素体内に配置され、第一端子電極に接続された第一内部電極と、複数の誘電体層の積層方向で第一内部電極と対向するように素体内に配置され、第二端子電極に接続された第二内部電極と、を備えるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、中高圧領域で使用される積層コンデンサにおいて、耐電圧特性を高める手段として、内部電極間の距離を大きくすることや、内部電極を複数の直列接続容量が形成されるような電極構造とすることが示されている。

特開２０００−３０６７６１号公報

複数の直列接続容量が形成されるような電極構造として、第一内部電極と第二内部電極との間に、第一端子電極と第二端子電極とに接続されない中間電極が配置された電極構造が考えられる。この場合、第一内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分と第二内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分とが直列接続されることにより、耐電圧特性が向上する。

ところで、製造工程において、第一及び第二内部電極や中間電極などに積層ずれが生じると、第一内部電極と第二内部電極とが対向して、上述した第一内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分及び第二内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分以外に、第一内部電極と第二内部電極とで形成されるコンデンサ部分が生じてしまう。

耐電圧特性を高めるためには、上述したように、内部電極間の距離（内部電極間の誘電体層の厚み）を大きくすればよいが、誘電体層の厚みを２倍にしても、絶縁破壊電圧は２倍にはならない。絶縁破壊電圧は、誘電体層の厚みを大きくするにしたがって徐々に飽和していく。単位厚みあたりの破壊電界強度は、誘電体層の厚みが小さいほど大きく、内部電極間の距離が大きくなるにしたがい徐々に低下していく。このため、第一内部電極と第二内部電極とで形成されるコンデンサ部分における絶縁破壊電圧は、第一内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分と第二内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分とにおける絶縁破壊電圧よりも低い。したがって、第一及び第二内部電極や中間電極などに積層ずれが生じた場合、局所的に、耐電圧特性が低下して、所望の耐電圧特性を確保することが困難となってしまう。

本発明は、所望の耐電圧特性を確実に確保することが可能な積層コンデンサを提供することを目的とする。

本発明に係る積層コンデンサは、複数の誘電体層が積層されてなる素体と、素体の外表面に配置された第一端子電極及び第二端子電極と、素体内に配置され、第一端子電極に接続された第一内部電極と、複数の誘電体層の積層方向で第一内部電極と対向するように素体内に配置され、第二端子電極に接続された第二内部電極と、積層方向で第一内部電極と第二内部電極とで挟まれるように素体内に配置され、第一端子電極と第二端子電極とに接続されない中間電極と、を備え、中間電極の面積が、第一内部電極と第二内部電極とが積層方向で重なり合う領域の面積よりも大きく、中間電極の外縁が、積層方向から見て、領域の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする。

本発明に係る積層コンデンサでは、第一端子電極と第二端子電極とに接続されない中間電極が、積層方向で第一内部電極と第二内部電極とで挟まれるように素体内に配置されている。これにより、第一内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分と第二内部電極と中間電極とで形成されるコンデンサ部分とが直列接続されることとなり、耐電圧特性が向上する。

本発明では、中間電極の面積が、第一内部電極と第二内部電極とが積層方向で重なり合う領域の面積よりも大きく、中間電極の外縁が、積層方向から見て、上記領域の外縁よりも外側に位置している。これにより、第一及び第二内部電極や中間電極などに積層ずれが生じた場合でも、第一内部電極と第二内部電極とで形成されるコンデンサ部分が生じ難く、耐電圧特性が局所的に低下するのを防ぐことができる。したがって、本発明によれば、所望の耐電圧特性を確実に確保することができる。

本発明によれば、所望の耐電圧特性を確実に確保することが可能な積層コンデンサを提供することができる。

本実施形態に係る積層コンデンサの断面構成を示す図である。本実施形態に係る積層コンデンサが備える素体の断面構成を示す図である。本実施形態の変形例に係る積層コンデンサの断面構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照して、本実施形態に係る積層コンデンサ１の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る積層コンデンサの断面構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る積層コンデンサが備える素体の断面構成を示す図である。

積層コンデンサ１は、素体２と、素体２の外表面に配置される第一端子電極３及び第二端子電極４と、を備えている。

素体２は、図１及び図２に示されるように、略直方体形状を呈しており、その外表面として、互いに対向する略長方形状の第一及び第二主面２ａ，２ｂと、互いに対向する第一及び第二側面２ｃ，２ｄと、互いに対向する第三及び第四側面２ｅ，２ｆと、を有している。第一及び第二側面２ｃ，２ｄは、第一及び第二主面２ａ，２ｂの間を連結するように第一及び第二主面２ａ，２ｂの短辺方向に伸びている。第三及び第四側面２ｅ，２ｆは、第一及び第二主面２ａ，２ｂ間を連結するように第一及び第二主面２ａ，２ｂの長辺方向に伸びている。

素体２は、第一及び第二主面２ａ，２ｂの対向方向に複数の誘電体層７が積層されて構成されている。素体２では、複数の誘電体層７の積層方向（以下、単に「積層方向」と称する。）が第一及び第二主面２ａ，２ｂの対向方向と一致する。各誘電体層７は、例えば誘電体材料（ＢａＴｉＯ_３系、Ｂａ(Ｔｉ，Ｚｒ)Ｏ_３系、又は（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ_３系などの誘電体セラミック）を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の素体２では、各誘電体層７の間の境界が視認できない程度に一体化されている。

第一端子電極３は、素体２の第一側面２ｃに配置されている。第一端子電極３は、第一側面２ｃ全面を覆うように、第一及び第二主面２ａ，２ｂ並びに第三及び第四側面２ｅ，２ｆの端部（第一側面２ｃ側の端部）にわたって形成されている。第二端子電極４は、素体２の第二側面２ｄに配置されている。第二端子電極４は、第二側面２ｄ全面を覆うように、第一及び第二主面２ａ，２ｂ並びに第三及び第四側面２ｅ，２ｆの端部（第二側面２ｄ側の端部）に亘って形成されている。第一及び第二端子電極３，４は、第一及び第二側面２ｃ，２ｄの対向方向に対向している。

第一及び第二端子電極３，４は、たとえば導電性金属粉末及びガラスフリットを含む導電性ペーストを素体２の外表面に付与し、焼き付けることによって形成される。必要に応じて、焼き付けられた端子電極の上にめっき層が形成されることもある。端子電極３，４は、素体２の表面上においては互いに電気的に絶縁されて形成されている。

積層コンデンサ１は、図１及び図２に示されるように、内部電極として、複数の第一内部電極１１、複数の第二内部電極１３、及び、複数の中間電極１５を備えている。内部電極（第一内部電極１１、第二内部電極１３、及び中間電極１５）は、積層型の電気素子の内部電極として通常用いられる導電性材料（たとえば、ＮｉやＣｕなど）からなる。内部電極は、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成される。

第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、積層方向（第一主面２ａと第二主面２ｂとの対向方向）において異なる位置（層）に配置されている。すなわち、第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、素体２内において、積層方向に間隔を有して対向するように交互に配置されている。第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、その一部が積層方向から見て重なり合うように、素体２内に配置されている。すなわち、第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、積層方向で互いに重なり合う領域１７を含んでいる。

第一内部電極１１は、略矩形形状を呈しており、その一端が第一側面２ｃに引き出されて露出している。第一端子電極３は、第一内部電極１１の第一側面２ｃに露出した部分をすべて覆うように形成されている。これにより、第一内部電極１１は、第一端子電極３に直接的に接続されることとなる。第二内部電極１３は、略矩形形状を呈しており、その一端が第二側面２ｄに引き出されて露出している。第二端子電極４は、第二内部電極１３の第二側面２ｄに露出した部分をすべて覆うように形成されている。これにより、第二内部電極１３は、第二端子電極４に直接的に接続されることとなる。第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、互いに極性が異なる。

中間電極１５は、積層方向で第一内部電極１１と第二内部電極１３とで挟まれるように、素体２内に配置されている。中間電極１５は、積層方向において、一方面側で第一内部電極１１と隣り合い、他方面側で第二内部電極１３と隣り合っている。すなわち、第一内部電極１１と第二内部電極１３とは、中間電極１５を間に挟んだ状態で互いに対向している。中間電極１５は、その端部が素体２の外表面に露出しておらず、第一端子電極３及び第二端子電極４のいずれにも接続されていない。

中間電極１５は、略矩形形状を呈している。中間電極１５の面積は、第一内部電極１１と第二内部電極１３とが積層方向で重なり合う領域１７の面積よりも大きく設定されている。中間電極１５の外縁は、積層方向から見て、領域１７の外縁よりも全周にわたって外側に位置している。中間電極１５の外縁と領域１７の外縁との間隔Ｌａ，Ｌｂは、製造工程にて管理される積層ずれの許容値以上に設定されることが好ましい。このように、間隔Ｌａ，Ｌｂは、積層ずれの許容値を考慮して決定されることが好ましい。たとえば、積層ずれの許容値が１００μｍである場合には、間隔Ｌａ，Ｌｂは１００μｍ以上に設定される。

以上のように、積層コンデンサ１では、第一端子電極３と第二端子電極４とに接続されない中間電極１５が、積層方向で第一内部電極１１と第二内部電極１３とで挟まれるように素体２内に配置されている。これにより、第一端子電極３と第二端子電極４との間で、第一内部電極１１と中間電極１５とで形成されるコンデンサ部分と第二内部電極１３と中間電極１５とで形成されるコンデンサ部分とが直列接続されることとなり、耐電圧特性が向上する。

積層コンデンサ１では、中間電極１５の面積が、第一内部電極１１と第二内部電極１３とが積層方向で重なり合う領域１７の面積よりも大きく、中間電極１５の外縁が、積層方向から見て、領域１７の外縁よりも外側に位置している。これにより、第一及び第二内部電極１１，１３や中間電極１５などに積層ずれが生じた場合でも、第一内部電極１１と第二内部電極１３とが中間電極１５を間に挟むことなく対向することはない。したがって、第一内部電極１１と中間電極１５とで形成されるコンデンサ部分と第二内部電極１３と中間電極１５とで形成されるコンデンサ部分以外に、第一内部電極１１と第二内部電極１３とで形成されるコンデンサ部分が生じ難い。この結果、耐電圧特性が局所的に低下するのを防ぐことができ、所望の耐電圧特性を確実に確保することができる。

ところで、積層コンデンサでは、内部電極が形成されていない余白領域と内部電極が形成された電極領域との間で、内部電極の厚みによる段差が生じることがある。特に、内部電極と当該内部電極が引き出された側面と対向する側面の間隔が大きく設定された場合、段差が生じ易い。

積層コンデンサ１では、図３に示されるように、第一内部電極１１との第二側面２ｄとの間隔Ｌｃ、及び、第二内部電極１３との第一側面２ｃとの間隔Ｌｃが大きい場合でも（たとえば、間隔Ｌｃが１５０μｍ以上である。）、中間電極１５が存在することにより、内部電極１１，１３の厚みに起因する段差が生じ難い。これにより、積層コンデンサ１では、素体２の変形を抑制することができる。

図示は省略するが、第一及び第二内部電極１１，１３と第三側面２ｅとの間隔、並びに、第一及び第二内部電極１１，１３と第四側面２ｆとの間隔が大きい場合でも（たとえば、これらの間隔が１５０μｍ以上である。）、中間電極１５が存在することにより、内部電極１１，１３の厚みに起因する段差が生じ難い。これによっても、積層コンデンサ１において、素体２の変形を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

たとえば、第一及び第二内部電極１１，１３並びに中間電極１５の数量（積層数）や形状などは、上記実施形態のものに限られない。また、本発明は、貫通型積層コンデンサや積層コンデンサアレイなどにも適用できる。

１…積層コンデンサ、２…素体、３…第一端子電極、４…第二端子電極、７…誘電体層、１１…第一内部電極、１３…第二内部電極、１５…中間電極、１７…第一内部電極と第二内部電極とが誘電体層の積層方向で重なり合う領域。

Claims

複数の誘電体層が積層されてなる素体と、
前記素体の外表面に配置された第一端子電極及び第二端子電極と、
前記素体内に配置され、前記第一端子電極に接続された第一内部電極と、
前記複数の誘電体層の積層方向で前記第一内部電極と対向するように前記素体内に配置され、前記第二端子電極に接続された第二内部電極と、
前記積層方向で前記第一内部電極と前記第二内部電極とで挟まれるように前記素体内に配置され、前記第一端子電極と前記第二端子電極とに接続されない中間電極と、を備え、
前記中間電極の面積が、前記第一内部電極と前記第二内部電極とが前記積層方向で重なり合う領域の面積よりも大きく、
前記中間電極の外縁が、前記積層方向から見て、前記領域の外縁よりも外側に位置していることを特徴とする積層コンデンサ。