JPH04302118A

JPH04302118A - チップ型積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH04302118A
Application number: JP3091421A
Authority: JP
Inventors: Haruki Iwamizu; 岩水　治樹; Koichiro Yoshimoto; 幸一郎吉本
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1992-10-26
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JP2874380B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面実装用のチップ型積層
セラミックコンデンサに関する。更に詳しくは積層セラ
ミックコンデンサの内部電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】チップ型積層セラミックコンデンサは、
基板等の表面に直接実装される面実装用電子部品として
広く用いられている。このコンデンサは、内部電極とセ
ラミック誘電体とを交互に積層することにより複数の内
部電極同士が対向するベアチップを形成し、このベアチ
ップの端部に内部電極が取出され、この取出された部分
を含むベアチップの端部を包込むように覆って外部接続
用の端子電極を形成して作られる。一方、近年積層セラ
ミックコンデンサの技術開発が進み、従来はタンタルコ
ンデンサや電解コンデンサが用いられた分野にまで積層
セラミックコンデンサが使用され始めている。例えばス
イッチング電源の平滑用コンデンサ等が挙げられる。こ
のような用途ではコンデンサは大容量で高耐圧であるこ
とが要求され、しかも交流での耐電圧特性及び交流での
耐湿負荷寿命特性が重要となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、チップ型積層
セラミックコンデンサでは端子電極に含まれるガラスフ
リット中のガラス成分がチップのセラミック誘電体層に
拡散して電気的に弱い部分を形成し易いため、端子電極
部分に水分が浸入した状態で交流を印加してコンデンサ
に常に電流を流すと、端子電極近傍の誘電体層では電気
化学的な劣化又は腐食が起きることがあった。特に最外
層の内部電極が形成されていない部分と端子電極のベア
チップ端部の包込み部分との間のセラミック誘電体層に
おいてその傾向が顕著でこの誘電体層で絶縁不良を引起
こす恐れがあった。またチップ型積層セラミックコンデ
ンサに空気中で高電圧を印加した場合、沿面放電と呼ば
れる現象が起きる。これはコンデンサ表面の誘電体層中
の端子電極とそれに対向する内部電極の最外層の間で、
コロナ放電が起き、電流が流れる現象である。この現象
は交流で特に顕著に起き、５００Ｖｒｍｓ程度で発生す
るため、電源用途などでは大きな問題となる。コロナ発
生電圧以上の電圧を印加すると、コロナは大きくなり、
最終的には対向する端子電極間で放電を起こすに至り、
絶縁不良又は誘電体層の絶縁破壊を引起こす恐れがあっ
た。従来のコンデンサはこの沿面放電を防止するために
コンデンサ表面に絶縁性のオイルを塗布したり、回路全
体を樹脂で封止する処理がなされているが、オイル塗布
工程や樹脂封止工程が更に必要となる不具合があった。

【０００４】本発明の目的は、交流が印加されたときの
耐電圧特性及び交流での耐湿負荷寿命特性がそれぞれ高
く、しかも内部電極と端子電極間のセラミック誘電体層
が電気化学的に劣化することのないチップ型積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。更に本発明の目
的は、沿面放電を本質的に防止し、表面処理を必要とし
ないチップ型積層セラミックコンデンサを提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来のコ
ンデンサに交流を印加したときに生じる端子電極とこれ
に対向する内部電極間での絶縁不良の要因がガラスフリ
ットの誘電体層への拡散、水分及び電流の３点であって
、このうちの１点でも除去すれば、問題を解決できるこ
とを知見した。この中で誘電体層に拡散しないようにガ
ラスフリットの組成を決めることは端子電極の機械的特
性及びはんだ付け性等に大きく影響するため、最適なそ
の組成を見出すことは容易でなく、また水分の存在も不
可避であることから、誘電体層における電流を阻止する
ことにより、本発明に到達した。また本発明者らは、コ
ロナ放電が端子電極と、それに対向する内部電極間にか
かる電界に沿って発生していることを知見した。そこで
コロナ放電の発生を防止し、沿面放電の発生を避けるた
めには、上述と同様に誘電体層における電流を阻止すれ
ば良く、そのために端子電極が包込む誘電体層に電界が
かからない構造を考察して、本発明に到達した。即ち、
本発明は、図１及び図２に示すように層表面に内部電極
１４が印刷された複数のセラミック誘電体層１３ａ〜１
３ｇを積層することにより内部電極同士が対向しかつ端
部１１ａ，１１ｂに内部電極１４が取出されたベアチッ
プ１１と、ベアチップの端部１１ａ，１１ｂを包込むよ
うに覆って内部電極１４に接続された一対の端子電極１
２ａ，１２ｂとを備えたチップ型積層セラミックコンデ
ンサ１０の改良である。その特徴ある構成は、最外層の
セラミック誘電体層１３ａ，１３ｇに保護誘電体層１６
，１７が積層され、保護誘電体層１６，１７の層表面に
端子電極１２ａ，１２ｂのベアチップ端部の包込み部分
に対向して保護電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが
印刷形成され、保護電極１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７
ｂは端子電極１２ａ，１２ｂと等電位となるように端子
電極に接続されたことにある。

【０００６】

【作用】内部電極のダミー電極として、保護電極１６ａ
，１６ｂ，１７ａ，１７ｂを最外層の内部電極１４ａ，
１４ｇが取出されていない部分の近傍に設けることによ
り、コンデンサに交流を印加したときに、この内部電極
１４ａ，１４ｇが取出されていない部分と端子電極１２
ａ，１２ｂのベアチップ端部の包込み部分との間の誘電
体層には電界がかからなくなる。これにより、ベアチッ
プ端部の端子電極１２ａ，１２ｂが包込まれる部分に対
向する誘電体層にガラスフリットの拡散層や水分が存在
していても、この誘電体層には電流そのものの流れが阻
止されるため電気化学的な腐食は生じなくなる。また、
電界がかからないことにより、コロナ放電は発生せず、
コンデンサに表面処理を施さなくても沿面放電を防止す
ることができる。

【０００７】以下、本発明を詳述する。図１及び図２に
示すように、チップ型積層セラミックコンデンサ１０は
ベアチップ１１とこのベアチップ１１の両端部１１ａ，
１１ｂに一対の端子電極１２ａ，１２ｂとを備える。図
ではベアチップ１１は、７層のセラミック誘電体層１３
ａ〜１３ｇと、上から２層目の保護誘電体層１６と、最
下層の保護誘電体層１７と、最上層のカバー誘電体層１
８からなる合計１０層を積層することにより形成される
。なお、本発明のコンデンサの誘電体層の積層数は１０
層に限定されない。これらの誘電体層１３ａ〜１３ｇ及
び１６〜１８はいずれも鉛ペロブスカイト系、又はチタ
ン酸バリウム系その他のセラミック誘電体からなる。７層のセラミック誘電体層１３ａ〜１３ｇの各層表面に
はＡｇ，Ａｇ／Ｐｄ，Ｐｔ等の貴金属、或いはＮｉ，Ｆ
ｅ，Ｃｏ等の卑金属を含む導電性ペーストが塗布されて
内部電極１４ａ〜１４ｇがそれぞれ印刷形成される。ま
た２層の保護誘電体層１６，１７の各層表面にも誘電体
層１３ａ〜１３ｇと同一の導電性ペーストが塗布されて
一対の保護電極１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂがそ
れぞれ印刷形成される。これらの保護電極１６ａ，１６
ｂ及び１７ａ，１７ｂは誘電体層１６及び１７のそれぞ
れ両端部に取出される。これらの内部電極１４ａ〜１４
ｇのうちセラミック誘電体層１３ａ〜１３ｇの奇数番目
の内部電極１４ａ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｇは誘電体層
１３ａ，１３ｃ，１３ｅ，１３ｇの端部の右側に取出さ
れる。またセラミック誘電体層１３ａ〜１３ｇの偶数番
目の内部電極１４ｂ，１４ｄ，１４ｆは誘電体層１３ｂ
，１３ｄ，１３ｆの端部の左側に取出される。最外層の
セラミック誘電体層１３ａ，１３ｇの内部電極１４ａ，
１４ｇの取出し部近傍の保護電極１６ｂと１７ｂはこれ
らの取出し部がそれぞれ同等の役割を果すため設けなく
てもよいが、保護電極の印刷パターンを左右対称として
設けた方が、保護誘電体層１６，１７の生産管理及びそ
の積層工程を簡略化でき、好ましい。

【０００８】セラミック誘電体層１３ａ〜１３ｇと保護
誘電体層１６，１７は所定の大きさに打抜かれ、最上層
のカバー誘電体層１８とともに圧着される。圧着体は所
定のチップのサイズに切断された後、焼成されてベアチ
ップ１１となる。このベアチップ１１の端部１１ａ，１
１ｂは端子電極１２ａ，１２ｂと確実に接続するために
バレル研磨される。研磨後、端部１１ａ，１１ｂを包込
むようにＡｇ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕを１種又は２種以上を
含む導電性ペーストがそれぞれ塗布される。

【０００９】塗布されたペーストはベアチップ１１の端
部１１ａ，１１ｂに焼付けられる。これにより端子電極
１２ａ，１２ｂがベアチップ１１の端部１１ａ，１１ｂ
を包込むように覆いかつ内部電極１４に接続される。保
護電極１６ａ，１６ｂ及び１７ａ，１７ｂは端子電極１
２ａ，１２ｂのベアチップ端部の包込み部分に対向する
。端子電極１２ａには保護電極１６ａ，１７ａ及び内部
電極１４ｂ，１４ｄ，１４ｆが接続され、端子電極１２
ｂには保護電極１６ｂ，１７ｂ及び内部電極１４ａ，１
４ｃ，１４ｅ，１４ｇが接続される。端子電極１２ａ，
１２ｂの表面には、必要に応じて電気めっき層、例えば
Ｎｉめっき層、Ｓｎ／Ｐｂめっき層を形成してもよい。なお、図示しないが、内部電極の取出し部を誘電体層の
積層順にベアチップの一方の端部の左側部分及び右側部
分に交互に設け、左側部分及び右側部分をそれぞれ包込
むように覆って一対の端子電極を形成するチップ型積層
セラミックコンデンサにも本発明の保護電極を同様に設
けることができる。

【００１０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、保
護誘電体層の層表面に端子電極のベアチップ包込み部分
に対向して保護電極をダミー電極として印刷形成し、保
護電極を端子電極と等電位となるように端子電極に接続
することにより、コンデンサに交流を印加したときに、
この内部電極が取出されていない部分と端子電極のベア
チップ端部の包込み部分との間の誘電体層には電界がか
からなくなる。これにより、ベアチップ端部の端子電極
が包込まれる部分に対向する誘電体層にガラスフリット
の拡散層や水分が存在していても、この誘電体層には電
流そのものの流れが阻止されるため電気化学的な腐食は
起らない。またこの誘電体層に電界がかかっていないた
め、コロナ放電の発生が抑えられ、沿面放電の発生を防
止することができる。この結果、極めて信頼性の高い積
層セラミックコンデンサが得られ、かつコンデンサの表
面処理を不要とすることができる。特に、本発明のコン
デンサは、その誘電体材料、端子電極材料に従来のもの
を使用でき、かつ保護電極層を除いて積層工程も従来の
工程と同一であるため、低コストで量産することができ
る利点もある。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。＜実施例＞セラミック誘電体層、保護誘電体層、カバー
誘電体層を構成する誘電体としていずれも鉛ペロブスカ
イト系のものを用いた。セラミック誘電体層は層間が８
０μｍで、静電容量が４７．３ｎＦになるように構成し
た。内部電極及び保護電極はＡｇ／Ｐｄペーストを図２
に示すように各誘電体層の表面に塗布して形成した。ま
たベアチップの両端部にはＡｇ／Ｐｄペーストを図１に
示すように塗布した後、焼付け端子電極を形成した。こ
のセラミックコンデンサは長さが４．５ｍｍで、幅が３
．３ｍｍで、厚みが１．７ｍｍであり、ＪＩＳ−Ｒ特性
を有した。＜比較例＞保護誘電体層を積層せず、保護電極を設けな
い以外は実施例と同様にしてセラミックコンデンサを作
製した。

【００１２】＜試験方法＞実施例及び比較例のセラミッ
クコンデンサについて、次の２種類の試験を行った。括
弧内の数値ｎは試験した試料数である。（ａ）　交流耐湿負荷試験（ｎ＝３０）８５℃の温度で
８５％の相対湿度下、２５０Ｖｒｍｓで５０Ｈｚの交流
電圧を印加して１０００時間後と１００００時間経過ま
での劣化又は破壊の有無を調べた。（ｂ）　交流耐電圧試験（ｎ＝３０）空気中及びシリコーン油中で、昇圧速度１００Ｖｒｍｓ
／ｓｅｃで５０Ｈｚの交流電圧を印加して放電を開始す
る電圧を測定した。上記（ａ）及び（ｂ）の結果を表１
に示す。

【００１３】＜試験結果と評価＞交流耐湿負荷試験では
、保護電極を形成した実施例は保護電極を形成しない比
較例より耐湿性が大幅に改善され、１０００時間経過し
た時点で破壊したコンデンサはなかった。これに対して
比較例のコンデンサは数１０時間で破壊するものが現れ
、３００時間経過するまでに全体の１０％に当る３個が
破壊した。交流耐電圧試験では、保護電極を形成した実
施例は空気中でも沿面放電の発生はなく、かつ破壊電圧
のばらつきが小さくなり、結果的に平均値は比較例より
向上した。また実施例のコンデンサでは破壊は全て内部
電極部分で発生したが、比較例のコンデンサでは空気中
で試験した場合、沿面放電を起こすものがあった。以上
のことから、実施例は比較例に比べて極めて高い信頼性
を有することが判った。

【００１４】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチップ型積層セラミックコンデンサの
断面図。

【図２】その保護誘電体層及びセラミック誘電体層の積
層状況を示す斜視図。

【符号の説明】

１０　　チップ型積層セラミックコンデンサ１１　　ベ
アチップ１１ａ，１１ｂ　　ベアチップの端部１２ａ，１２ｂ　　一対の端子電極１３ａ〜１３ｇ　　セラミック誘電体層１４ａ〜１４ｇ
　　内部電極１６，１７　　保護誘電体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　層表面に内部電極（１４）が印刷形成
された複数のセラミック誘電体層（１３ａ〜１３ｇ）を
積層することにより前記内部電極同士が対向しかつ端部
（１１ａ，１１ｂ）に前記内部電極（１４）が取出され
たベアチップ（１１）と、前記ベアチップの端部（１１
ａ，１１ｂ）を包込むように覆って前記内部電極（１４
）に接続された一対の端子電極（１２ａ，１２ｂ）とを
備えたチップ型積層セラミックコンデンサ（１０）にお
いて、最外層の前記セラミック誘電体層（１３ａ，１３
ｇ）に保護誘電体層（１６，１７）が積層され、前記保
護誘電体層（１６，１７）の層表面に前記端子電極（１
２ａ，１２ｂ）のベアチップ端部の包込み部分に対向し
て保護電極（１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ）が印刷
形成され、前記保護電極（１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１
７ｂ）は前記端子電極（１２ａ，１２ｂ）と等電位とな
るように前記端子電極に接続されたことを特徴とするチ
ップ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】　　保護電極（１６ａ，１６ｂ，１７ａ，
１７ｂ）がベアチップの両端部（１２ａ，１２ｂ）の包
込み部分に対向して保護誘電体層（１６，１７）の表面
に印刷された請求項１記載のチップ型積層セラミックコ
ンデンサ。
【請求項３】　　最外層のセラミック誘電体層（１３ａ
，１３ｇ）の内部電極（１４ａ，１４ｇ）の取出し部と
反対側のベアチップの端部（１２ａ）の包込み部分に対
向して保護電極（１６ａ，１７ａ）が保護誘電体層（１
６，１７）の表面に印刷された請求項１記載のチップ型
積層セラミックコンデンサ。