JPH0338812A - 積層コンデンサ - 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、積層コンデンサに関し、特に、その内部電極
の積層構造に係る。

［従来の技術］ 従来、積層コンデンサの製造に当たっては、形成される
積層素子の一方の端面に露出し、且つ反対側の端面にマ
ージン部を有するような２種類のシート状電極を、互い
の電極露出端が反対側に位置するように、シート状誘電
体を介して交互に積層し、この後、形成された積層素子
の電極露出面に外部電極を設けている。第６図は、この
ような従来の一般的な積層コンデンサを示す図であり、
１１．１２は２種類のシート状電極、１３はシート状誘
電体、１４は外部電極である。

ところで、このような構成の積層コンデンサにおいては
、耐電圧を高くした場合に、体積当たりの静電容量が低
下してしまうという欠点がある。

この理由を以下に説明する。即ち、誘電体の厚さは、製
品となるコンデンサの耐電圧に応じて決定されているが
、耐電圧と誘電体の厚さとは理論上は正比例するものの
、実際は一定の割合で誘電体の厚さを大きくしても、耐
電圧を同じ割合で増大させることは不可能である。例え
は、最も代表的な積層コンデンサの一つとして、積層セ
ラミ・ンクコンデンサが存在するが、この積層セラミッ
クコンデンサにおける誘電体の厚さと耐電圧との関係は
、第８図に示す通りである。この第８図に示すように、
誘電体の厚さを５０μｍとした場合の実際の耐電圧は、
０．７６ｋＶであるのに対し、誘電体の厚さを２倍の１
００μｍとした場合の実際の耐電圧は、２倍の１．５２
ｋＶとはならず、］、。

２０ｋＶと、１．６倍弱程度に止どまっており、実際の
耐電圧を２倍の１．５２ｋＶとするためには、誘電体の
厚さを３倍の１５０μｍ以−にとしなければならない。

一方、コンデンサの静電容量は誘電体の厚さに反比例す
るから、コンデンサの耐電圧を高くするほど、必然的に
体積当たりの静電容量（以下、体積効率と称する）が低
下してしまうのである。従って、特に製品寸法が制限さ
れているような小型の高電圧用積層コンデンサを、第６
図の構造とした場合、大きな静電容量を得ることは困難
である。

第７図は、以上のような欠点を回避するために提案され
た積層コンデンサを示している。この第７図の積層コン
デンサは、形成される積層素子の両側の端面にそれぞれ
露出し、且つ中央部にマシンを有する第１のシート状電
極１５と、この第１のシート状電極１５の電極露出面と
なる両端面にマージンを有する第２のシート状電極１６
とを使用し、これらを、シート状誘電体１７を介して交
互に積層してなるものである。このような第７図の積層
コンデンサにおいては、２個のコンデンサを直列に接続
した構造となり、印加電圧が半分になるため、シート状
誘電体１７の厚さが同じ場合、第６図の構造の積層コン
デンサに比べて耐電圧が２倍になる。しかしながら、第
７図の積層コンデンサにおいては、素子の中央部に設け
られたマージン部分が静電容量に寄与しない無駄な体積
となる。即ち、素子の中間部に設けられるマージン部分
は、定格電圧に応して一定寸法以」二とる必要があるか
、特に、小型の高電圧用積層コンデンザでは、素子全体
の寸法に対するマージンの寸法文の比率が高くなるため
、それだけ体積効率が低下し、結局小型で大容量の高電
圧用積層コンデンサを得ることは困難となる。

また、積層セラミックコンデンサの製造に当たっては、
誘電体粉末とバインダとなる樹脂とを混合し、一定の厚
さのシート状誘電体を底形し、この」二にシート状電極
を付着形成して積み重ね、加圧して一体化しているため
、第７図の構造とした場合には、加圧−像化の際に、中
央部のマージン部分だけ部分的に密度が低くなってしま
う。この結果、焼成体の中央部分の密度が低くなり、回
部の機械的な強度が低下したり、或いは電極とセラミッ
ク誘電体の密着強度が弱くなり、層はがれを生じ易くな
り、電気的な特性や信頼性が低下してしまう。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、」二連した従来技術の課題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、耐電圧を高くした
場合における体積効率が高く、しかも信頼性に優れた積
層コンデンサを提供することにより、小型の高電圧用積
層コンデンサの大容量化に寄与することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明による積層コンデンサは、シート状電極として、
３種類のシート状電極を使用し、これらのシート状電極
を、形成される積層素子の異なる３方の端面に、それぞ
れの一端を露出させるものとし、且つ積層素子を、いず
れか１種類のシート状電極を共通電極としてこの共通電
極と他の２種類のシート状電極とを交互に重ね合わせる
ように積層して形成したことを特徴としている。

また、積層コンデンサと外部との接続に当たっては、積
層体の電極露出面に外部電極を設けることが考えられる
。

［作用］ 以」二のような構成を有する本発明の積層コンデンサは
、２個のコンデンサを直列に接続した構造であるため、
第６図に示したような、従来の一般的な構造を有する積
層コンデンサと、製品寸法、誘電体の厚さ、積層数を同
一とした場合、この従来技術に比べて、静電容量は１．
／２、耐電圧は２倍となり、耐電圧を高くしても、体積
効率が低下することがない。このように、本発明におい
ては、耐電圧を高くしても、高い体積効率を得られるた
め、小型の高電圧用積層コンデンサの大容量化に貢献で
きる。また、第７図に示した従来技術のように、中央部
にマージンを設けることもないため、特に積層セラミッ
クコンデンザに適用した場合には、機械的強度や密着強
度における弱点もなく、信頼性の高い積層コンデンサを
得られる。

［実施例］ 以下に、本考案による積層コンデンサの一実施例を第１
図乃至第４図を参照して具体的に説明する。

第１図は、本実施例の積層コンデンサを示す図であり、
図中１〜３は、第１乃至第３のシート状電極、４はシー
ト状誘電体である。ここで第１のシート状電極１は、積
層素子の長平方向に沿った第１の端面Ｓ１に電極を露出
させ、且つ共通電極となるシート状電極であり、第２の
シート状電極２は、積層素子の長平方向両側の第２、第
３の端面Ｓ２．Ｓ３に電極を露出させるシート状電極で
ある。そして、積層素子の」一方においては、第１のシ
ート状電極１と、第２のシート状電極２とが交互に重ね
合わされ、積層素子の下方においては、第１のシート状
電極１と第３のシート状電極３とが交互に重ね合わされ
ている。

次に、本実施例の積層コンデンサの製造工程を説明する
。

■高誘電系セラミック誘電体の微粉末にバインダを加え
、ボールミルで混合してスラリーとし、ドクターブレー
ド法により、厚さ５０μｍの誘電体シートを成形し、一
定寸法に打ち抜く。

■２種類の印刷パターンを使用し、パラジウム粉末と有
機ビヒクルよりなる電極ペーストを誘電体シート」二に
スクリーン印刷法で塗布し、乾燥して、第２図（Ａ）（
Ｂ）に示すような、第１、第２の印刷シー）・ＰＩ、Ｐ
２を形成する。ここで、第１の印刷シー）Ｐ＋は、シー
ト状誘電体４」二に、第１のシート状電極１となる第１
の電極パターン５を形成してなるものであり、第２の印
刷シー１−　Ｐ２は、シート状誘電体４上に、第２、第
３のシト状電極２，３となる第２の電極パターン６を形
成してなるものである。また、７はカットマークである
。

■第１、第２の印刷シートｐ、、ｐ２を各２０枚ずつ用
意し、このうちの１０枚ずつを、それぞれのカットマー
ク７が一致するように位置決めして交互に積み重ねる。

続いて残り１０枚の第２の印刷シートＰ２を平面上で１
８０°回転し、残り１０枚の第１の印刷シートＰ１の方
向はそのままとして、カットマーク７が一致するように
位置決めして交互に積み重ねる。第３図は、このような
積層方法を示す斜視断面図である。この後、積層体の」
二下に、電極を印刷していないシート状誘電体４を各５
枚ずつ積み重ねる。

■積層体全体を加熱プレスし、完全に圧着した後、カッ
トマーク７の位置で縦横に切断する。この後、高温で焼
結し、第１図に示すような積層素子を作戊する。

以」二■〜■に示すような工程で、長さ４．５ｍｍ、幅
３．２ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの素子を形成し、続いて、
内部電極の露出面（３箇所）に銀ペストを焼付けて、第
４図に示すような、外部電極５を有するチップ形のコン
デンサを作製すると共に、比較例１，２として、それぞ
れ第６図及び第７図に示した従来の構造により、同じ製
品寸法のコンデンサを作製した。即ち、比較例１として
は、厚さ１００μｍの同じ材質のシート状誘電体上に同
じ第４質のシート状電極を形成し、積層数２０層にて第
６図に示した構造の積層セラミックコンデンサを作製し
、比較例２としては、厚さ５０μｍの同じ材質のシート
状誘電体上に同じ材質のシート状電極を形成し、積層数
４０層にて第７図に示した構造の積層セラミックコンデ
ンサを作製した。このようにして得られた本実施例のコ
ンデンサと比較例１，２のコンデンサについて、各種の
特性試験を行ったところ、表１及び表２に示すような結
果が得られた。

まず、表１は、３種類のコンデンサについて、それぞれ
１０個の試料を使用し、それぞれの静電容量の平均値及
び絶縁破壊電圧の平均値を調べた結果を示している。

表１ この表１から、本実施例のコンデンサは、比較例１に対
しては、等しい静電容量を得ながら、直流破壊電圧か６
０％も向」ニしており、また、比較例２に対しては、１
．４倍の静電容量を有しながら、直流破壊電圧も、１４
％程度上昇していることがわかる。

次に、表２は、３種類のコンデンサについて、それぞれ
５５個の試料を使用し、温度１２５℃、電圧２５０Ｖｄ
ｃ、試験時間５０００ｈの寿命試験を行った結果を示し
ている。

表２ この表２から、比較例１、比較例２においては、それぞ
れ５０００時間当たりの不良数が５５個山土２個或いは
７個と、１０％乃至２０％も発生しており、１０００時
間当たりの故障率をとっても、４．４％と２．５％と高
いのに対し、本実施例においては、５５個中手良は零で
あり、故障率は、０．３３％以下と低く、本実施例のコ
ンデンサの寿命が比較例１．２に比べて大幅に向上して
いることは明らかである。

さらに、中央部にマージンを有する比較例２のコンデン
サにおいては、中央部だけ部分的に密度が低くなり、機
械的な強度や密着強度が弱くなり、電気的な特性や信頼
性が低下してしまう欠点があるのに対し、本実施例のコ
ンデンサは、このよう１ な強度的な弱点がないため、電気的な特性や信頼性に優
れている。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく
、具体的な積層数や定格、製品寸法などは自ＩＪ：ｌ＋
こ選択可能である。また、前記実施例においては、第４
図に示すように、内部電極の露出面（３箇所）に銀ペー
ストを焼（＝Ｉけて、外部電極５を設けたが、さらに、
必要に応じて、第５図に示すように、リード線６を半田
７などにより電気的に接続し、外装材８で被覆すること
も可能である。

［発明の効果］ 以」二説明したように、本発明においては、異なる３方
の端面に露出する３種類のシート状電極を使用し、いず
れか１種類のシート状電極を共通電極として他の２種類
のシート状電極と交互に重ね合わせるように積層すると
いう簡単な構成の改良により、耐電圧を高くした場合に
おける体積効率が高く、しかも信頼性に優れた積層コン
デンサを提供できるため、小型の高電圧用積層コンデン
サの大容量化に寄与することができる。

　ｚ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による積層コンデンサの積層
構造を示す図であり、第１図（Ａ）は斜視図、第１図（
Ｂ）は第１図（Ａ）のＡ−Ａ線断面図、第１図（Ｃ）は
第１図（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、第２図は同実施例の製
造工程において使用する印刷シートを示す図であり、第
２図（Ａ）は共通電極となる電極パターンを印刷した第
１の印刷シートを示す平面図、第２図（Ｂ）はその他の
シート状電極となる電極パターンを印刷した第２の印刷
シートを示す平面図、第３図は第２図に示した印刷シー
トの積層方法を示す斜視断面図、第４図は同実施例にお
いて作成したチップ形のコンデンサを示す斜視図、第５
図は本発明の異なる実施例を示す断面図である。 第６図及び第７図は従来の異なる積層コンデンサを示す
断面図であり、第８図は、積層セラミックコンデンサに
おける誘電体の厚さと耐電圧との関係を示すグラフであ
る。 １・・・第１のシート状電極（共通電極）、２・・・第
２のシート状電極、３・・・第３のシート状電極、４・
・・シート状誘電体、５・・外部電極、６・・・リード
線、７・・・半田、８・・・外装材、８１〜Ｓ３・・・
積層素子の端面、ＰＩ、Ｐ２・・・印刷シート。 １１．１２，１５．１６・・・シート状電極、１３゜１
７・・・シート状誘電体、１４・・・外部電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のシート状電極を、シート状誘電体を介して
   積層し、積層素子を形成してなる積層コンデンサにおい
   て、 前記シート状電極として、３種類のシート状電極を使用
   し、これらのシート状電極を、形成される積層素子の異
   なる３方の端面に、それぞれの一端を露出させるものと
   し、且つ積層素子を、いずれか１種類のシート状電極を
   共通電極としてこの共通電極と他の２種類のシート状電
   極とを交互に重ね合わせるように積層して形成したこと
   を特徴とする積層コンデンサ。
2. （２）積層素子の電極露出面に外部電極を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積層コンデンサ
   。