JPS6233301Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は積層セラミツクコンデンサーに関する
ものである。 積層セラミツクコンデンサーは、電子機器およ
び回路の高速化、小型化を高信頼度で促進する上
で、不可欠な部品として近年ますますその需要は
高まつている。この理由としては、 １ 大容量値を有する高周波用積層セラミツクコ
ンデンサーが、従来のタンタルコンデンサー、
アルミニウム電解コンデンサー、フイルムコン
デンサー等の他のコンデンサーよりも小型に形
成できる。 ２ 電極面の構成上、内部インダクタンスが他の
コンデンサーより小さい。このため他のコンデ
ンサーよりも高い直列共振周波数（コンデンサ
ーの等価回路は第１図に示すように、容量分Ｃ
と抵抗分Ｒとインダクタンス分Ｌの直列結合で
表わされ直列共振周波数は

【式】の 値で与えられる。）をもつことになり、高周波領
域での使用に適する。 ３ 積層セラミツクコンデンサーが有する高周波
での等価直列抵抗は、他のコンデンサーが有す
る等価直列抵抗よりも小さい。このため、他の
コンデンサーを使用した場合よりも電圧降下が
少なく、発熱量も小さい。従つて積層セラミツ
クコンデンサーを電子機器および回路に組み入
れることは電力的効率がよくなるばかりでなく
発熱にもとづく問題点が少ないためコンパクト
に実装したとしても高い信頼性が得られる。 等々の利点が挙げられる。 しかしその反面積層セラミツクコンデンサーの
等価直列抵抗値が小さすぎる場合もあり、このと
きはそれが欠点として作用することにもなる。例
えば積層セラミツクコンデンサーと抵抗素子とを
直列に接続する等の方法で積層セラミツクコンデ
ンサーのみでは不足する等価直列抵抗値を補い、
他のコンデンサーが有する等価直列抵抗値と同程
度の大きさにしなければ使用できない場合がある
わけである。 以下等価直列抵抗値が小さすぎるために不満足
な結果を招いている場合について説明し、その解
決方法を考えることにする。 近来の電子回路には帰還の技術は不可欠であ
り、いかなる電子回路にも帰還の考え方が生かさ
れ回路の安定化が行なわれていると云つても過言
ではない。帰還回路は通常第２図に示すように構
成される。すなわち、入力信号V₁を利得μ
（ｆ）を持つた増幅器でできるだけひずみを生じ
ないように増幅しようとするときに、その出力
V₂の信号の１部をβ回路（通常は減衰器）を介
して前記増幅器への入力に戻すように回路構成す
るのである。このβ回路を通常フイートバツク回
路と呼んでいる。回路は利得μβの位相角arg
（μβ）が｜arg（μβ）｜≧180゜でかつ｜μβ
｜≧１という２条件が同時に成立するときに不安
定になる。従つて回路設計した結果が第３図の破
線ａで示すように｜μβ｜＝１（すなわちodB）
となる周波数_１で位相が−180゜をこえている
場合は｜μβ｜＝１となる周波数で｜arg（μ
β）｜＜180゜になるように振幅特性あるいは位
相特性を補償することが必要になる。この補償の
ためによく用いられる方法の１つは、例えば第４
図に示すように、位相遅延回路を不安定な特性を
もつμ回路あるいはβ回路に縦続に入れる方法で
ある。 第４図の位相遅延回路の電圧比は となり、振幅特性は となる。

【式】であり、かつω≪１／Ｃ（Ｒ_１＋Ｒ_２）のとき は ｜Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ｜≒１ となる。 また

【式】であり１／Ｃ（Ｒ_１＋Ｒ_２）≪ω≪１／Ｃ
Ｒ_２ のときは ｜Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ｜≒１／ωＣ（Ｒ_１＋Ｒ_２） となり、これは−6dB／オクターブの傾斜とな
る。 また

【式】のとき、およびω≫１／ＣＲ_２のと きは ｜Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ｜≒Ｒ_２／Ｒ_１＋Ｒ_２ となり周波数に無関係に一定となる。 以上を総合すると位相遅延回路の振幅特性と位
相特性は第５図に示したようになる。 従つて位相遅延回路を第３図ａに示したような
不安定な特性をもつμ回路あるいはβ回路に縦続
に入れることにより、第３図の実線ｂに示すよう
に｜μβ｜＝１となる周波数_１で位相回転は
180゜未満となる安定な回路とすることができ
る。この場合位相遅延回路のR₁，R₂，Ｃの定数
は従来技術の教えるところに従い適当に選定する
ことができる。 この方法は高周波数域における利得を多少犠牲
にして補償を行なう方法であるため、帯域幅が補
償前に比較して狭くなる欠点はあるが、設計が容
易で安定に動作するためによく用いられる。 以上、帰還回路を安定化する上において第４図
の位相遅延回路が有効な回路であることを説明し
た。 以上の説明からも判るように、位相遅延回路を
併用した帰還技術を用いて電子回路を安定化する
ためには、電子回路の周波数が高くなるほど、位
相遅延回路を構成するコンデンサーの容量値Ｃと
抵抗値R₂との積がより小さくなるように抵抗と
容量を選定する必要がある。また電子回路の周波
数領域によつてはコンデンサーの有する等価直列
抵抗をR₂として利用することによつて、R₂なる
抵抗素子を別個に用意しなくても位相遅延回路を
形成することが可能なことも判る。R₂なる抵抗
素子を別個に用意しなくても所要の位相遅延回路
がコンデンサーの等価直列抵抗で代替して形成で
きることは、昨今急速に要求されている電子回路
の高密度実装化及び低価格化を促進する上できわ
めて大きなメリツトとなる。すなわち、抵抗素子
R₂の実装用スペースが不用になるばかりか実装
に要する工数も省けるわけである。しかし前述し
たように、積層セラミツクコンデンサーの等価直
列抵抗値は従来の他のコンデンサーの等価直列抵
抗値の数分の１程度と小さいため、他のコンデン
サーを用いて形成された位相遅延回路のコンデン
サー部を積層セラミツクコンデンサーで代替する
には、前述した容量値Ｃと抵抗値R₂との積を従
来の他のコンデンサーでの容量値Ｃと抵抗値R₂
との積と等価するために容量値Ｃは一定のままで
積層セラミツクコンデンサーと抵抗素子とを直列
にする等の方法で不足の等価直列抵抗値を補うか
あるいは別個のコンデンサー等を用いて等価な回
路構成を行なわねばならない。しかしこれでは、
積層セラミツクコンデンサーであれば他のコンデ
ンサーによるよりも小型にできるという利点を殺
してしまうことになるので好ましくない。また例
え補正用抵抗あるいはコンデンサー等を付加する
ことがスペース的には殆んど問題にならないとし
ても、それを実施するに要する工数が増加すると
いう点で望ましいことではない。以上のような事
情を総合的に勘案すると、等価直列抵抗値が大き
い積層セラミツクコンデンサーの開発が是非とも
必要になつてくるわけである。ところで従来の積
層セラミツクコンデンサーにおいてその等価直列
抵抗は大部分が内部電極抵抗によるものであるこ
とが知られている。従つて等価直列抵抗を大きく
する手段として内部電極の構成材料自体を比抵抗
値の大きなものに変更しようとするときは、セラ
ミツクと一体化して焼結（焼結温度900℃〜1500
℃）した時に酸化したり溶融したりするなどして
コンデンサー本来の機能を損わないものを選ぶ必
要がある。従来、このような条件にかなつた導電
材料として、第６図に示すような組成対抵抗率の
関係を有する銀・パラジウム合金が知られてお
り、その組成を適当に選定することにより広範囲
に抵抗値を変化できる。しかし、パラジウムは高
価であるため、積層セラミツクコンデンサーの低
価格化を計る上では好ましくなく、もつと廉価な
金属を電極として用いかつ所要の等価直列抵抗値
を有した積層セラミツクコンデンサーを開発する
ことが望まれている。 本考案はかかる要請に答えるためになされたも
のであり、比抵抗を異ならしめた構成材料の相違
によつて区画した複数の領域からなる内部電極を
具備したことを特徴とする。積層セラミツクコン
デンサーである以上、内部電極の総数はかなり多
くなるが、全ての内部電極を本考案の構成にしな
ければならないわけではなく、少くとも一部の内
部電極の構成がこのようになつていればそれは本
考案の実施とみなすべきである。また上記構成材
料としてはでき得るならば関係の材料である方が
好都合であり同一成分系の材料でその組成比の変
化によつて比抵抗を有意に変化させられるもので
あればなお好都合である。そして更に、この作用
を最も強く現わす成分が、微量で利くものであれ
ばなお良く、これが高価格の成分であれば実施例
で述べるように経済的にも好都合である。 以下、本考案の実施の一例に基いて詳細に説明
する。 通常、積層セラミツクコンデンサーは第７図に
示すように、外部電極１、内部電極２、セラミツ
ク３で構成されており、内部電極２はセラミツク
３を介して隣接した内部電極２に対向配置されて
いるが、重なり合つた領域４と重なり合わない領
域５を有している。重なり合わない領域は、外部
電極１をとりつけたときに内部電極が隣接した内
部電極と短絡することを防ぐために有効に機能す
る。そして重なり合つた領域４の抵抗がＲで、重
なり合わない領域５の抵抗がＲ_sであるような内
部電極をｎ個用いた積層セラミツクコンデンサー
の等価直列抵抗値Ｒ_Eは、 RE４／ｎ×（Ｒ_S＋Ｒ／３） ＝４／ｎＳ（ρ_sｌ_s＋ρｌ／３） …(1) ｌ_s＝重なり合わない部分の電極長 ｌ＝重なり合つた部分の電極長 ρ_s＝重なり合わない部分の金属の比抵抗 ρ＝重なり合つた部分の金属の比抵抗 Ｓ＝電極の断面積 と表わされることが知られている。従つて積層数
ｎ、電極長および電極の断面積を一定に保つたま
まで所要の等価直列抵抗を得るには、ρ_sおよび
ρを適当に選定すればよいことになる。 本考案の目的は、従来は小さ過ぎて問題を生じ
ていた等価直列抵抗を所望の値になるように調整
して大きくでき得る構造を提案することにある。
そして更にはこの目的を最も安価に実現する手段
ともなればより以上好ましいと云うことである。
本考案は、比抵抗を異ならしめた構成材料の相違
によつて区画した複数の領域からなる内部電極を
具備させる点にその特徴があるわけであり、内部
電極をいかなる領域に区画すべきかは各実施態様
の実情に合わせるべきことである。今仮に内部電
極をｎ個の領域に区画しそれぞれの領域を組成比
は違うが同成分からなる導電材料で構成すること
を考えてみよう。 すると結果として得られる積層セラミツクコン
デンサーの等価直列抵抗と要する高価元素の量と
の相関は(2)，(3)式で表現できる。 ρ_s1ｌ_s1＋……＋ρ_soｌ_so＋１／３ （ρ₁l₁＋……＋ρ_oｌ_o）＝ｎｓ／４Ｒ_E …(2) ρ_s1pdl_s1＋……＋ρ_sopdl_so＋１／３（ρ₁pdl₁ ＋……＋ρ_opdl_o）＝高価な元素の量 …(3) ｌ_s1＋……＋ｌ_so＝ｌ_s …(4) l₁＋……＋ｌ_o＝ｌ …(5) ただし ρ_s1pd＝単位長当たりの高価な元素の量 （重なり合わない部分）。 ρ₁pd＝単位長当たりの高価な元素の量 （重なり合う部分）。 ρ_so＝ｎ番目の金属の比抵抗 （重なり合わない部分）。 ｌ_s._o＝ｎ番目の金属から形成される電極長 （重なり合わない部分）。 ρ_o＝ｎ番目の金属の比抵抗 （重なり合う部分）。 ｌ_o＝ｎ番目の金属から形成される電極長 （重なり合う部分）。 議論を簡単にするために、今例として銀・パラ
ジウム合金を内部電極の構成材料としその組成比
を変えて使用する場合について述べる。こうして
ｎ個の銀・パラジウム合金を用いて形成された同
等の規格の内部電極のみを用いて構成した積層セ
ラミツクコンデンサーがとりうる最高の等価直列
抵抗値は、すべてのρ_soおよびρ_oが等しくそれ
ぞれの領域が第６図のＡで示した42μΩ−cmなる
比抵抗を呈するPd（62％）−Ag（38％）の重量組
成の金属のみで構成した場合に達成される。また
最小の等価直列抵抗値は、すべてのρ_soおよびρ
_oが等しく、それぞれの領域が第６図のＢで示し
た1.6μΩ−cmなる比抵抗を呈するPd（０％）−
Ag（100％）の重量組成の金属のみで構成した場
合に達成される。しかしこれら最高及び最低の等
価直列抵抗を示すケースは本来の意味をもたない
ケースである。本考案が意味をもつのは、所要等
価直列抵抗値が前記した最大値と最小値にある場
合である。そして更に、このときは先述した高価
な元素の量（この場合はパラジウム）が最小にな
りかつ(2)，(4)，(5)式を満たすように、ρ_so，ｌ_s
ｏ，ρ_o，ｌ_o，ρ_so（pd），ρ_o（pd）を選定する
ことが原理的に可能となる。しかし実際には、積
層セラミツクコンデンサーの各内部電極はセラミ
ツクのグリーンシートの上に印刷して形成したい
がために、各内部電極構成材料の組成を１つの内
部電極内で多く変えたり、あるいはρ_so，ｌ_so，
ρ_o，ｌ_o，ρ_so（pd），ρ_o（pd）の量が少なすぎ
る場合は、技術的に困難であつたりあるいは工数
が増加し過ぎる等々の障害が生ずる。従つて適当
なｎの値は高価元素、この例ではパラジウムの節
約量、積層セラミツクコンデンサーの生産量、工
数の増加の程度および印刷技術の困難さ等を総合
的に判断して、廉価な積層セラミツクコンデンサ
ーを製造できるよう選定する必要がある。 以下実施の一例に基づいてより具体的に本考案
を説明する。 容量値が200μＦで等価直列抵抗が1.2mΩの性
能を有する従来の積層セラミツクコンデンサーで
は、13mm×11mm×５μの内部電極を160層必要と
し、隣接する内部電極同志で重なつていない部分
の長さが0.5mmであり、その構成材料としては重
量比でAg80％−Pd20％のものが使用されてい
た。 本実施例の積層セラミツクコンデンサーでは大
面積を要する重なつている部分の構成材料として
は従来組成よりも安価なAg90％−Pd10％重量組
成を有するものを用い、小面積で済む重なつてい
ない部分の構成材料としては高価なPdを多く含
むが比抵抗がより大きなAg38％−Pd62％の重量
組成のものを用いた。印刷技術としては１つの内
部電極を上記２つのパターンに分け、それぞれを
組成の異なつた材料組成の導電ペーストで塗り分
けるだけで製造できた。他は従来の積層セラミツ
クコンデンサーとほぼ同一の製造条件で積層セラ
ミツクコンデンサーを製造した結果、容量値、等
価直列抵抗値とも従来の積層セラミツクコンデン
サーと同一に製造できた。しかも本実施例の積層
セラミツクコンデンサーは、従来の積層セラミツ
クコンデンサーよりも高価なPdの使用量が40％
少なかつた。この結果から比抵抗が大きなAg38
％−Pd62％の重量組成の内部電極を使用する面
積をさらに５倍程度の範囲内で拡げることにより
さらに等価直列抵抗の値が従来より大きく、Pd
の使用量を従来より少なくできる積層セラミツク
コンデンサーが実現できることは明らかである。 なお以上本考案の説明および実施例では、電極
を構成する金属として、銀・パラジウム合金の例
のみを説明してきたが、他の合金電極の場合で
も、組成に応じて抵抗値が変化するものであれば
よく、所要の等価直列抵抗値を有する本発明の積
層セラミツクコンデンサーが形成できる。たとえ
ば、銀−パラジウム系の導電材料に銅、アルミニ
ウム、シリコン、チタン等々の不純物を添加した
ものなどもそれぞれの含有量を変化させるだけで
比抵抗を制御できるので好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンデンサーの等価回路、第２図は帰
還回路のブロツクダイヤグラム、第３図は帰還回
路の利得と位相の説明図、第４図は位相遅延回路
の基本構成図、第５図は位相遅延回路の利得と位
相を示した図、第６図は銀・パラジウム合金の組
成と比抵抗との相関を示した図、第７図は積層セ
ラミツクコンデンサーの基本構成を示した図であ
る。図中、１は外部電極、２は内部電極、３はセ
ラミツク、４はセラミツクを介して隣接した内部
電極と重なり合つた領域の電極部、５は重なり合
わない領域の電極部、をそれぞれ示している。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 比抵抗を異ならしめた構成材料の相違によつて
   区画した複数の領域からなる内部電極を具備した
   ことを特徴とする積層セラミツクコンデンサー。