JPH0727140U

JPH0727140U - 積層チップコンデンサ

Info

Publication number: JPH0727140U
Application number: JP5581793U
Authority: JP
Inventors: 良男築山; 大川　　隆
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-10-15
Filing date: 1993-10-15
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】誘電体基板１１の同一面上に２個以上の内部
電極１２、１３がその端面１２ａ、１３ａが対向するよ
うに形成され、誘電体基板１１が積層されて積層体１４
が形成され、その両端部に各内部電極１２、１３の一端
１２ｂ、１３ｂが接続された外部電極１５、１６が形成
されている積層チップコンデンサ。【効果】内部電極１２、１３の対向する端面１２ａ、
１３ａにより容量を形成することができ、高Ｑ値を得る
ことができ、高周波領域への対応を容易にすることがで
きる。また、構造的に高周波領域における高Ｑ値化を図
ることができ、誘電体基板１１にＱ値の高いセラミック
ス材料を用いる必要がなくなり、比較的Ｑ値の低い低温
焼結材料により積層体１４を形成することができ、内部
電極１２、１３として低抵抗金属を用いることができ
る。さらに、高周波領域におけるＥＳＲを小さくするこ
とができる。また、自己共振周波数も高周波側にシフト
できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は積層チップコンデンサに関し、より詳細には特に高周波領域で使用される移動体通信機器やコードレスフォン等の各種電子機器において有効に利用することができる小容量の高周波特性に優れた積層チップコンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年、ＴＶ、ＶＴＲ等の各種電子機器の小型化、多機能化に伴い、これらの電子機器において幅広く用いられているコンデンサにおいても、小型化、大容量化および高Ｑ値化が要求されてきている。

【０００３】小型化、大容量化が図られたコンデンサとして、積層チップコンデンサが知られている。

【０００４】図９は従来の積層チップコンデンサの一例を示した一部断面斜視図であり、図中２１は誘電体基板を示している。積層された誘電体基板２１間には、左端を除く略一面に形成された内部電極２２と右端を除く略一面に形成された内部電極２３とが一層おきに形成されており、これら誘電体基板２１、内部電極２２及び内部電極２３により積層体２４が構成されている。また、この積層体２４の両端部には内部電極２２の一端が接続された外部電極２５と、内部電極２３の一端が接続された外部電極２６とが形成され、これら積層体２４、外部電極２５及び外部電極２６を含んで積層チップコンデンサ２０は構成されている。

【０００５】このように構成された積層チップコンデンサ２０の回路構成は図１０に示した等価回路で表わせる。したがって、積層チップコンデンサ２０における総容量値は、内部電極２２と内部電極２３との対向する積層面間で形成される各容量値Ｃ₁ 、Ｃ₂ 、Ｃ₃ 、Ｃ₄ 、Ｃ₅ の和となり、小型であっても大容量が得られる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

ところで近年、自動車電話や携帯電話等の移動体通信機器やＢＳチューナー、コードレスフォンといった数１００ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波領域において使用される電子機器が急増してきており、このような電子機器の電子回路に使用されるコンデンサにおいては、小容量でＱ値が高いことが要求されている。

【０００７】しかしながら上記した従来の積層チップコンデンサ２０においては、高周波領域においてＱ値が低くなり、使用することができないという課題があった。

【０００８】このような課題を解決するためには、Ｑ値の高い誘電体材料を誘電体基板２１に用い、かつ低抵抗金属を内部電極２２、２３及び外部電極２５、２６に用いる必要がある。Ｑ値の高い誘電体材料としてはＭｇＴｉＯ₃ −ＣａＴｉＯ₃ 系、Ｂａ（Ｍｇ_1/3 Ｔａ_2/3 ）Ｏ₃ 系のセラミックスが知られており、これらのセラミックスは１４００℃〜１６００℃の高温で焼結されることにより高いＱ値が得られる。また、低抵抗金属としてはＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等があるが、これらの金属の融点（Ａｇ；９６１℃、Ａｕ；１０６３℃、Ｃｕ；１０８３℃）は前記セラミックス誘電体の焼結温度よりもかなり低い。

【０００９】通常、積層体２４は誘電体基板２１及び内部電極２２、２３の一体焼結により形成されるため、誘電体基板２１に前記セラミックスを用い、内部電極２２、２３にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等を用いると、前記セラミックスを前記低抵抗金属の融点以下の温度で焼結させなければなくなり、前記セラミックスにおいて高いＱ値が得られない。一方、前記セラミックスにおいて高いＱ値を得ようとすると、焼結温度が前記低抵抗金属の融点を超えるため、内部電極２２、２３にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗金属を用いることができなくなる。したがって、Ｑ値の高い誘電体材料を誘電体基板２１に用い、かつ低抵抗の金属を内部電極２２、２３に用いることはできず、積層チップコンデンサ２０のＱ値を高めることができないという課題があった。

【００１０】本考案はこのような課題に鑑みなされたものであって、Ｑ値の高い誘電体材料を用いなくても高周波領域における高Ｑ値化を図ることができる積層チップコンデンサを提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案に係る積層チップコンデンサは、誘電体基板の同一面上に２個以上の内部電極がその端面が対向するように形成され、前記誘電体基板が積層されて積層体が形成され、該積層体の両端部に前記各内部電極の一端が接続された外部電極が形成されていることを特徴としている。

【００１２】

【作用】

上記した構成の積層チップコンデンサにおいて、例えば誘電体基板の同一面上に２個の内部電極がその端面が対向するように形成され、前記誘電体基板が積層されて積層体が形成され、該積層体の両端部に前記各内部電極の一端が接続された外部電極が形成され、前記内部電極が５層形成されている場合、前記積層コンデンサの回路構成は図１に示した等価回路であらわせる。外部電極１５、１６に接続された２個の内部電極１２、１３により１個のコンデンサが形成されることとなり、前記積層コンデンサの総容量Ｃは５個のコンデンサＣ₁₀、Ｃ₂₀、Ｃ₃₀、Ｃ₄₀、Ｃ₅₀の容量の和と略等しくなる。これらの各コンデンサＣ₁₀、Ｃ₂₀、Ｃ₃₀ 、Ｃ₄₀、Ｃ₅₀においては、容量が内部電極１２、１３の対向する端面により形成され、対向する端面の面積は積層面の面積に比べて非常に狭いため、前記積層コンデンサの総容量は、全体の大きさや内部電極の面積及び数が同じである従来の積層コンデンサの総容量に比べ、大幅に小さくなる。

【００１３】本考案に係る積層チップコンデンサによれば、誘電体基板の同一面上に２個以上の内部電極がその端面が対向するように形成され、前記誘電体基板が積層されて積層体が形成され、該積層体の両端部に前記各内部電極の一端が接続された外部電極が形成されているので、前記内部電極の対向する端面により容量が形成されることとなり、容量を大幅に小さくしても高Ｑ値が得られ、高周波領域への対応が容易となる。また、構造的に高周波領域における高Ｑ値化が図られ、前記誘電体基板にＱ値の高いセラミックス材料を用いる必要がなくなり、比較的Ｑ値の低い低温焼結材料を用いて前記積層体を形成することが可能となる。従って、前記内部電極としてＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗の金属を用いることが可能となる。さらに高周波領域における等価直列抵抗（以下、ＥＳＲ（Equivalent Series Resistance）と記す。）が小さくなる。また、自己共振周波数も高周波側にシフトする。

【００１４】

【実施例及び比較例】

以下、本発明に係る積層チップコンデンサの実施例及び比較例を図面に基づいて説明する。

【００１５】図２は実施例に係る積層チップコンデンサを示した模式的断面図であり、図３は実施例に係る積層チップコンデンサを図２におけるＸ−Ｘ線で切断した場合の模式的断面図である。図中１１は誘電体基板を示しており、誘電体基板１１の同一面上には２個の内部電極１２、１３がこれらの端面１２ａ、１３ａが対向するように形成され、この誘電体基板１１が積層されて積層体１４が形成されている。この積層体１４の両端部には内部電極１２の一端１２ｂが接続された外部電極１５と、内部電極１３の一端１３ｂが接続された外部電極１６とが形成されており、これら誘電体基板１１、内部電極１２、１３及び外部電極１５、１６を含んで積層チップコンデンサ１０は構成されている。

【００１６】このような構成の積層チップコンデンサ１０を作製するには、まずガラス系焼結助剤を添加したＢａＯ−Ｎｄ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ の粉末に分散剤、有機バインダ、可塑剤を添加して混練した後、ドクターブレード法により厚さが約３０μｍのシート状に成形し、誘電体シートを得る。

【００１７】次に、焼き上がり寸法が例えば縦が１．６ｍｍ、横が０．８ｍｍとなるような大きさに誘電体シートを切断した後、誘電体シートの一主面にＡｕペーストまたはＡｇ／Ｐｂ（９０／１０）ペーストを用いたスクリーン印刷法により図６に示したような内部電極パターン１８ａを形成する。

【００１８】この後、内部電極パターン１８ａが印刷された誘電体シートを２０枚積層し、積層された誘電体シートの上下面に内部電極パターン１８ａが印刷されていない誘電体シートを積層し、積層誘電体シートを形成する。

【００１９】次に、この積層誘電体シートを１点鎖線（図６）に沿って切断した後、８８０ ℃の大気中で焼成して積層体１４を形成する。この後、積層体１４の両端面全面にＡｇペーストを塗布し、次に焼き付け処理を施して外部電極１５、１６を形成することにより積層チップコンデンサ１０を作製する。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１は実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２において、１ＭＨｚでの容量値及びＱ値をキャパシタンスメータで測定した結果と、周波数を１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、３ＧＨｚに変化させた場合におけるＥＳＲ値、Ｑ値及び自己共振周波数をネットワークアナライザを用いて測定した結果とを示している。実施例１は誘電体基板１１に比誘電率が７５、１ＧＨｚでの材料Ｑが２５００、焼結温度が８８０℃の厚さ３０μｍの誘電体シートにＡｕペーストを用いて２０層の内部電極１２、１３が形成され、電極端間距離が０．０５７ｍｍである積層チップコンデンサ１０である。実施例２は実施例１に係る誘電体基板１１と同様の材料からなる厚さが３０μｍの誘電体シートにＡｇ／Ｐｄ（９０／１０）のペーストを用いて２０層の内部電極１２、１３が形成され、かつ電極端間距離が０．０８６ｍｍに設定された積層チップコンデンサである。比較例１は比誘電率が２１、７ＧＨｚでの材料Ｑが７５００、焼結温度が１３２０℃、厚さが６０μｍの誘電体シートに１００％Ｐｄのペーストを用いて３層の内部電極３２、３３が形成された従来の積層チップコンデンサ３０（図８）である。比較例２は実施例１に係る材料と同様の材料を用い、２０層の内部電極２が形成された従来の積層チップコンデンサ２０（図９）である。これら４個の積層チップコンデンサの形状はいずれも縦１．６ｍｍ×横０．８ｍｍ×厚さ０．８ｍｍであった。そして、自己共振周波数以上の周波数では誘導成分となり、コンデンサとして機能しない。

【００２２】表１から明らかなように実施例１のものでは、１ＭＨｚでの容量値は４．７ｐＦで、また１ＧＨｚ、２ＧＨｚでのＱ値はそれぞれ１８９、１１２と高い値を示しており、また３ＧＨｚでのＱ値は３３と高い値となっており、しかもＥＳＲ値も良好で、さらに自己共振周波数は３．９６と高い値となっている。また実施例２のものでは、１ＭＨｚでの容量値は３．８ｐＦで、また１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、３ＧＨｚでのＱ値はそれぞれ２２０、１３６、６２と高い値となっており、またＥＳＲ値は良好であり、さらに自己共振周波数は４．４２ＧＨｚと高い値を示している。これに対し、比較例１のものでは、１ＭＨｚでの容量値は３．８ｐＦと実施例２と同じであり、しかもＱ値は９０００と高い値となっているものの、１ＧＨｚ、２ＧＨｚ、３ＧＨｚでのＱ値はそれぞれ１４０、７２、２０と低い値となっており、また自己共振周波数は３．５６ＧＨｚと小さな値となっている。また比較例２のものでは、１ＭＨｚでの容量値が３４０ｐＦと非常に大きいが、Ｑ値は７００と低い値となっており、また１ＧＨｚ以上の高周波領域では自己共振周波数以上でコンデンサとして機能しなかった。このように内部電極１２、１３の端面１２ａ、１３ａで容量を形成することにより高周波領域への対応を容易にすることができ、またＱ値の高いセラミックス材料を用いなくても構造的に高周波領域におけるＱ値及び自己共振周波数を高めることができた。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２は表１における実施例２に係る積層チップコンデンサと表１における比較例１に係る積層チップコンデンサ３０（図８）とにおいて、各５０個ずつにおける容量値の偏差及び相対偏差を調べた結果を示したものである。

【００２５】表２から明らかなように実施例２に係る積層チップコンデンサでは、容量値の偏差は０．０２４ｐＦ、また相対偏差は０．６３％となっている。これに対して比較例１に係る積層チップコンデンサ３０では、容量値の偏差は０．０５７ｐＦ、また相対偏差は１．５１％と実施例２に係る積層チップコンデンサに比べ、２．４倍の大きな値となっている。このように内部電極１２、１３の端面１２ａ、１３ａにより容量を形成することにより、容量値のばらつきを少なくすることができ、容量値の偏差の精度を高めることができた。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３は実施例に係る積層チップコンデンサ１０における電極端間距離を種々に変化させた場合の、１ＭＨｚ及び１ＧＨｚでの容量と、１ＧＨｚの高周波領域での容量、ＥＳＲ値及びＱ値とを測定した結果を示したものである。なお、電極端間距離の値は積層チップコンデンサ１０の断面を光学顕微鏡を用いて実測することにより得たものである。

【００２８】表３から明らかなように、電極端間距離の値が小さいものほど１ＭＨｚでの容量値及び１ＧＨｚでの容量値は高くなり、しかも１ＧＨｚでのＥＳＲは小さくなっている。また、実施例１〜７の全てのものにおいて、１ＧＨｚでのＱ値が１８９〜３１５と、表１の比較例１のものにおける１ＧＨｚでのＱ値（１４０）に比べて高くなっており、電極端間距離を変化させても高いＱ値を得ることができた。

【００２９】以上説明したように実施例に係る積層チップコンデンサ１０にあっては、誘電体基板１１の同一面上に２個以上の内部電極１２、１３がその端面１２ａ、１３ａが対向するように形成され、誘電体基板１１が積層されて積層体１４が形成され、積層体１４の両端部に各内部電極１２、１３の一端１２ｂ、１３ｂが接続された外部電極１５、１６が形成されているので、内部電極１２、１３の対向する端面１２ａ、１３ａにより容量を形成することができ、高Ｑ値を得ることができ、高周波領域への対応を容易にすることができる。また、構造的に高周波領域における高Ｑ値化を図ることができ、誘電体基板１１にＱ値の高いセラミックス材料を用いる必要がなくなり、比較的Ｑ値の低い低温焼結材料により積層体１４を形成することができる。従って、内部電極１２、１３としてＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗の金属を用いることができる。さらに、高周波領域におけるＥＳＲを小さくすることができる。また、自己共振周波数も高周波側にシフトできる。

【００３０】したがって、特に高周波領域で使用される電子機器において、優れたコンデンサとして有効に利用することができる。また、内部電極パターン１８ａ（図６）を形成した場合、積層誘電体シートを切断するときの切断線の位置はｗ方向に対して幅が一定であればどの位置であっても、またｌ方向に対しても少々ずれても、対向する端面１２ａ及び端面１３ａの距離は変化しない。このため、容量のばらつきを少なくすることができ、容量値の偏差を小さくすることができる。また、内部電極パターン１８ａ、１８ｂの形成時及び積層誘電体シート切断時における精度をゆるめることができ、また高精度配置の内部電極パターンが印刷された２種類の誘電体シートを交互に積層する必要がなく、１種類の誘電体シートを同一方向に積層するだけでよくなり、製造の際の手間及びコストを省くことができる。

【００３１】なお上記した実施例では、誘電体基板１１の材料にガラス系助剤を添加したＢａＯ−Ｎｄ₂ Ｏ₃ −ＴｉＯ₂ を用いた場合を例にとって説明したが、別の実施例では、誘電体基板１１の材料にその他のガラス／セラミックス低温焼成基板、有機高分子材料等を用いてもよい。

【００３２】また上記した実施例では、図６に示した内部電極パターン１８ａを形成した場合を例にとって説明したが、別の実施例では、図７に示したような内部電極パターン１８ｂを形成してもよく、この場合も前記切断線の位置は少々ずれても問題とならない。

【００３３】さらに上記した実施例では、積層チップコンデンサ１０が２端子を有する場合について説明したが、別の実施例では、積層チップコンデンサ１０が例えば内部電極１２、１３、１９が形成されて３端子（図４）以上を有する場合においても同様に本発明を適用することができる。尚図５は図４の等価回路図である。

【００３４】また上記した実施例では、積層チップコンデンサ１０がコンデンサ単一機能の部品である場合について説明したが、別の実施例では、積層チップコンデンサ１０が例えばＬ（インダクタンス）やＲ（レジスタンス）を含んだ積層部品の一部に使用される場合においても同様に本発明を適用することができる。

【００３５】さらに上記した実施例では、内部電極１２、１３にＡｕやＡｇ／Ｐｂ（９０／１０）を用いた場合を例にとって説明したが、別の実施例では内部電極１２、１３にＡｇやＣｕ等を用いてもよい。

【００３６】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案に係る積層チップコンデンサにおいては、誘電体基板の同一面上に２個以上の内部電極がその端面が対向するように形成され、前記誘電体基板が積層されて積層体が形成され、該積層体の両端部に前記各内部電極の一端が接続された外部電極が形成されているので、前記内部電極の対向する端面により容量を形成することができ、高Ｑ値化を図ることができ、高周波領域への対応を容易にすることができる。また、構造的に高周波領域における高Ｑ値化を図ることができ、前記誘電体基板にＱ値の高いセラミックス材料を用いる必要がなくなり、比較的Ｑ値の低い材料でも前記積層体を形成することができる。したがって、低温焼結材を用いれば前記内部電極としてＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の低抵抗の金属を用いることができる。さらに、高周波領域におけるＥＳＲを小さくすることができる。また、自己共振周波数も高周波側にシフトできる。

【００３７】したがって、特に高周波領域で使用される電子機器において、優れたコンデンサとして有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る積層チップコンデンサの回路構成
を示した等価回路図である。

【図２】本考案に係る積層チップコンデンサの実施例を
模式的に示した断面図である。

【図３】実施例に係る積層チップコンデンサを図２にお
けるＸ−Ｘ線で切断した場合の模式的断面図である。

【図４】別の実施例に係る積層チップコンデンサにおけ
る内部電極部分を模式的に示した横断面図である。

【図５】別の実施例に係る積層チップコンデンサの回路
構成を示した等価回路図である。

【図６】実施例に係る内部電極パターンを示した上面図
である。

【図７】実施例に係る積層チップコンデンサを作製する
際に、誘電体シート上に形成することができる内部電極
パターンの他の一例を示した上面図である。

【図８】比較例１に係る従来の積層チップコンデンサを
模式的に示した断面図である。

【図９】従来の積層チップコンデンサを示した断面斜視
図である。

【図１０】従来の積層チップコンデンサの回路構成を示
した等価回路図である。

【符号の説明】

１０積層チップコンデンサ１１誘電体基板１２、１３、１９内部電極１２ａ、１３ａ端面１２ｂ、１３ｂ一端１４積層体１５、１６外部電極

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板の同一面上に２個以上の内部
電極がその端面が対向するように形成され、前記誘電体
基板が積層されて積層体が形成され、該積層体の両端部
に前記各内部電極の一端が接続された外部電極が形成さ
れていることを特徴とする積層チップコンデンサ。