(57)【要約】      （修正有）【課題】セラミック系のコンデンサが複数個組み合わされ、定格電圧および静電容量の高い複合セラミックコンデンサと、これにより構成される発光装置および携帯端末を提供する。【解決手段】端面に設けられた外部電極７を備えた積層セラミックコンデンサ１を複数個有し、複数個の積層セラミックコンデンサは、セラミック本体の端面５が互いに向かい合うように縦横に配置され、それぞれの外部電極７同士が接合材９で連結されている。これにより積層セラミックコンデンサ１を並列接続および直列接続で組み合わせた構成となる。複合セラミックコンデンサ１０は全体として高い耐電圧を有する。【選択図】図１
2015138909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたコンデンサ本体と該コンデンサ本体の対向する端面に設けられた外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサを複数個有し、該複数個の積層セラミックコンデンサは、前記セラミック本体の前記端面が互いに向かい合うように縦横に配置され、それぞれの前記外部電極同士が連結されていることを特徴とする複合セラミックコンデンサ。
【請求項２】
前記コンデンサ本体が直方体状の形状を成しているとともに、前記端面が長方形状であり、前記端面を除く４つの側面のうち面積の大きい方の側面が上面および下面となるように複数個の前記積層セラミックコンデンサが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の複合セラミックコンデンサ。
【請求項３】
複数個の前記積層セラミックコンデンサは平面方向にのみ縦横に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合セラミックコンデンサ。
【請求項４】
複数個の前記積層セラミックコンデンサは平面方向に加えて高さ方向にも連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載の複合セラミックコンデンサ。
【請求項５】
前記外部電極同士が接合材を介して接合されているとともに、該接合材は前記外部電極の表面を前記コンデンサ本体の端面側から側面側に周りこむように設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の複合セラミックコンデンサ。
【請求項６】
前記セラミック誘電体層がチタン酸バリウムを主成分とし、希土類元素の濃度の異なる２種の結晶粒子を主結晶粒子とするものであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の複合セラミックコンデンサ。
【請求項７】
一対の電極間に配置されたトリガ電極により構成されるキセノン型照明器と、前記一対の電極に接続されている請求項１乃至６のうちいずれかに記載の複合セラミックコンデンサとを備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項８】
カメラ機能部と、該カメラ機能部の補助光発光手段として請求項７に記載の発光装置とを備えていることを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合セラミックコンデンサ、発光装置および携帯端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、積層セラミックコンデンサを用いて、より大容量のコンデンサを得る方法の一つとして、複数個の積層セラミックコンデンサをユニットとして組み合わせて一体化させる構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところが、上記特許文献１に開示されたような構造を有する複合セラミックコンデンサでは、一体化された積層セラミックコンデンサが並列接続された構造となっているために静電容量を向上させることはできるが、耐電圧が低いものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６９２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、静電容量および耐電圧を高めることのできる複合セラミックコンデンサと、これにより構成される発光装置および携帯端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の複合セラミックコンデンサは、セラミック誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたコンデンサ本体と該コンデンサ本体の対向する端面に設けられた外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサを複数個有し、該複数個の積層セラミックコンデンサは、前記セラミック本体の前記端面が互いに向かい合うように縦横に配置され、それぞれの前記外部電極同士が連結されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の発光装置は、一対の電極間に配置されたトリガ電極により構成されるキセノン型照明器と、前記一対の電極に接続されている上記の複合セラミックコンデンサとを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の携帯端末は、カメラ機能部と、該カメラ機能部の補助光発光手段として上記の発光装置とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、静電容量および耐電圧を高めることのできる複合セラミックコンデンサ、発光装置および携帯端末を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、本発明の複合セラミックコンデンサの一実施形態を示す外観斜視図、（ｂ）は、積層セラミックコンデンサの分解斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）の回路図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】本発明の発光装置の一実施形態を表す回路図である。
【図４】本発明の携帯端末の一実施形態を模式的に示す正面図である。
【図５】（ａ）は、複合セラミックコンデンサをパック型の電源装置として携帯端末の側面に装着する形態を模式的に表した正面図であり、（ｂ）は、パック型の電源装置にリード線を設けて携帯端末に差し込むようにする形態を模式的に表した正面図である。
【図６】光量を測定する装置の内部を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の複合セラミックコンデンサの一実施形態を示す外観斜視図、（ｂ）は、積層セラミックコンデンサの分解斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）の回路図である。図１（ｃ）では、積層セラミックコンデンサ間に存在する抵抗成分は便宜上省略して示している。
【００１２】
本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０は、いわゆるチップ型の積層セラミックコンデンサ１が複数個連結された構造を有するものである。この場合、積層セラミックコンデンサ１は、コンデンサ本体３の端面５（外部電極７の端面７ａとほぼ平行なコンデンサ本体３の内部電極層１３が露出した面のこと）が互いに向かうように縦横に配置され、それぞれの外部電極７同士が連結された構成となっている。
【００１３】
図１（ａ）および（ｃ）には、本実施形態の複合セラミックコンデンサとして、積層セラミックコンデンサ１を６個（Ｃ１〜Ｃ６）連結させた例を示したが、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０は、実際には、図１（ａ）に示す座標軸ＸおよびＹの方向に多数の積層セラミックコンデンサ１が連結されたものとなっている。ここで、外部電極７同士が連結されているとは、外部電極７同士が電気的に接続されていることを意味するものであり、この場合、積層セラミックコンデンサ１同士は外部電極７間で導通が取れるように接合材９によって接合されている。
【００１４】
各積層セラミックコンデンサ１を構成するコンデンサ本体３は、セラミック誘電体層１１と内部電極層１３とが交互に積層された構成となっており、実際には、セラミック誘電体層１１および内部電極層１３は数百層にも及ぶものとなっている。
【００１５】
個々の積層セラミックコンデンサ１の中で、コンデンサ本体３の対向する端面５に設けられた一対の外部電極７間は絶縁された状態である。このため積層セラミックコンデンサ１がコンデンサ本体３の対向する端面５の方向（図１（ａ）のＸ方向）に外部電極７を介して連結された状態においては、これらの積層セラミックコンデンサ１は直列接続された構成となる。Ｘ方向に連結される積層セラミックコンデンサ１の個数が増えるほど抵抗の数が増えることになるため複合セラミックコンデンサ１０は全体としての耐電圧を高めることができる。なお、積層セラミックコンデンサ１の直列接続は静電容量の低下を伴うことから、Ｘ方向への配列は高容量化という点からすると３個（３列）以下が望ましい。
【００１６】
一方、複数個の積層セラミックコンデンサ１を図１（ａ）のＹ方向に配列させたときには、接合された外部電極７間は等電位となるため、Ｙ方向では積層セラミックコンデンサ１は並列接続された状態となっている。このためＹ方向に連結された積層セラミックコンデンサ１は、個数が増えるほど静電容量が加算され、高い静電容量を得ることができる。
【００１７】
これにより耐電圧および静電容量の高い複合セラミックコンデンサを得ることが可能になる。
【００１８】
本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０では、コンデンサ本体３が直方体状の形状を成しているとともに、端面５が長方形状であり、その端面５を除く４つの側面１５のうち面積の大きい方の側面１５が上面および下面となるように積層セラミックコンデンサ１が配置されていることが望ましい。
【００１９】
コンデンサ本体３が直方体状であるような、いわゆる薄板状の積層セラミックコンデンサ１によって複合セラミックコンデンサ１０を形成すると、複合セラミックコンデンサ１０を薄型にすることができる。これにより変形しやすい複合セラミックコンデンサ１０を得ることができる。複合セラミックコンデンサ１０がこのような形状の場合には、装着される側の形状に適合しやすいものとなる他、湾曲した形状の電子機器に対しても適合しやすいものとなる。
【００２０】
また、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０では、複数個の積層セラミックコンデンサ１が平面方向にのみ縦横に連結されていることが望ましい。積層セラミックコンデンサ１が高さ方向に積層されるのではなく、１層の構造であると、複合セラミックコンデンサ１０が平板型となりやすいために、より変形しやすい複合セラミックコンデンサ１０を形成することができる。
【００２１】
なお、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０では、複数個の積層セラミックコンデンサ１を平面方向とともに、高さ方向にも連結させた構造であっても良い。積層セラミックコンデンサ１を、例えば、図１（ａ）おけるＺ方向に積み重ねられる構造にすると、並列接続される積層セラミックコンデンサ１の数をさらに増やすことができ、さらに高い静電容量を有する複合セラミックコンデンサ１０を得ることができる。この場合、複合セラミックコンデンサ１０が剛性の高いものとなるため、複合セラミックコンデンサ１０に電圧が印加されて電歪現象が発生しても、その変位が小さくなり、音鳴りなどの騒音の発生の小さいものにできる。
【００２２】
図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。積層セラミックコンデンサ１を連結している接合材９については、積層セラミックコンデンサ１の連結した構造の違いによって種類を変える方が良い。例えば、複合セラミックコンデンサ１０が個々の積層セラミックコンデンサ１を連結している接合箇所を起点として曲がるようにする場合には、接合材９はヤング率の小さい材料を適用することが望ましく、例えば、共晶ハンダ（Ｓｎ６４質量％、Ｐｂ３６質量％）、ウッドメタルおよび熱可塑性樹脂を含む導電性接着剤のうちのいずれかを用いることが好ましい。
【００２３】
一方、積層セラミックコンデンサ１が平面方向のみならず、Ｚ方向にも積層されて、複合セラミックコンデンサ１０が多層構造を取るような場合には、接合材９はヤング率の大きいものを適用することが望ましい。ヤング率の大きい接合材９としては、Ｐｂが５０質量％以上の高温ハンダかまたは熱硬化性樹脂を含む導電性接着剤のいずれかを用いることが好ましい。
【００２４】
このとき接合材９は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、外部電極７の表面をコンデンサ本体３の端面５側から側面１５側に周りこむように設けられていることが望ましい。接合材９が個々の積層セラミックコンデンサ１を構成するコンデンサ本体３の端面５に平行な外部電極７の端面７ａ側から側面７ｂ側にかけて回り込むような形状、つまり、接合材９の断面が、隣接する外部電極７間でいわゆるギリシャ文字のイオタ（Ｉ）のような形状になっていると、接合材９が単に外部電極７の端面７ａ側のみ、あるいは側面７ｂ側のみに設けられている場合に比較して、隣接する外部電極７同士をより強固に連結された状態にすることができる。その結果、連結された積層セラミックコンデンサ１がばらばらになることを防止することができるとともに、複合セラミックコンデンサ１０に落下試験などの機械的な衝撃が加わったときにおいても外部電極７の表面に欠けやクラックが発生することを抑えることができる。また、複合セラミックコンデンサ１０に電圧が印加されて駆動したときの電歪現象に起因する破壊も抑制することができる。
【００２５】
本実施形態の複合セラミックコンデンサを構成する積層セラミックコンデンサとしては、例えば、サイズが３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍにおいて、静電容量が４．７μＦ以上、定格電圧が１００Ｖ以上の特性を有するものが好適であり、このような積層セラミックコンデンサを構成するセラミック誘電体層としてはチタン酸バリウムを主成分とし、希土類元素の濃度の異なる２種の結晶粒子を主結晶粒子とする誘電体磁器を適用することが望ましい。セラミック誘電体層となる誘電体磁器を上記のような複合粒子系の誘電体材料によって形成すると、セラミック誘電体層を薄層化しても高い静電容量とともに、高い耐電圧を得ることが可能になる。これは、ＤＣバイアスを印加したときの静電容量の変化速度が小さいからである。
【００２６】
図３は、本発明の発光装置２０の一実施形態を表す回路図である。図３に示す発光装置２０は、電極Ｅ１、Ｅ２およびトリガ電極２１を備えたキセノン照明器２３と、トリガトランス２５と、電源２７を構成する充放電用のコンデンサ２７ａおよび整流用のダイオード２７ｂとを有する。すなわち、本実施形態の発光装置２０は、一対の電極Ｅ１、Ｅ２間に配置されたトリガ電極２１により構成されるキセノン型照明器２３と、一対の電極Ｅ１、Ｅ２に接続されている複合セラミックコンデンサ１０とを備えている。
【００２７】
本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０は、上述したように、積層セラミックコンデンサ１の配列の仕方によって耐電圧や静電容量を変化させることができるものであるが、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０は、図３に示すようなキセノン型照明器２３を備えた発光装置２０の電源２７となるコンデンサ２７ａとして好適である。
【００２８】
これは、上記した複合セラミックコンデンサ１０が、元々、小型かつ高容量の積層セラミックコンデンサ１を複合化したものであるため、電源を従来の耐電圧が大きく、サイズが大きなアルミ電解コンデンサから置き換えることが可能となり、これにより従来よりも小型の発光装置２０とすることができる。
【００２９】
図４は、本発明の携帯端末３０の一実施形態を模式的に示す正面図である。図４において、３１はディスプレイ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃはボタン、３５はカメラである。すなわち、本実施形態の携帯端末３０は、カメラ機能部と、このカメラ機能部の補助光発光手段として上記の発光装置２０とを備えていることを特徴とする。上述したように、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０を電源装置３７として用いたときには、発光装置２０の小型化を図ることが可能になるが、さらに、この発光装置２０をカメラ３５を備えた携帯端末３０に適用した場合には、カメラ３５付きの携帯端末３０の中でもストロボ機能を備えた小型の携帯端末３０にすることができる。
【００３０】
この場合、複合セラミックコンデンサ１０により構成される電源装置３７は、これを構成する積層セラミックコンデンサ１を、例えば、ＪＩＳＣＯＤＥ  ３２１６（３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍ）サイズのものによって形成した場合には、厚みが２ｍｍ以下のパック型の電源装置３７とすることが可能となり、従来の据置タイプのような電源装置を備えた携帯端末３０に比較してサイズが小さく、持ち運びに便利な携帯端末３０を完成させることができる。
【００３１】
なお、ストロボのようなカメラ３５用の光源は、通常、夜間など撮影対象が暗い環境にあるときに使用するものであることを考慮すると、カメラ３５を使用するときに電源装置３７を外付けで用いるようにしてもよい。その例を図５（ａ）（ｂ）に示しているが、図５（ａ）は、複合セラミックコンデンサ１０をパック型の電源装置３７として携帯端末３０の側面に装着する形態を模式的に表した正面図であり、（ｂ）は、パック型の電源３７にリード線３９を設けて携帯端末に差し込むようにする形態を模式的に表した正面図である。
【００３２】
本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０により構成されるパック型の電源装置３７は携帯端末３０の外形サイズよりも小型、軽量となるため、そのパック型の電源装置３７をいつもは携帯端末３０にアクセサリのように紐やチェーンなどの固定具４１を介して付帯させておき、使用するときだけ接続して使うこともできる。
【００３３】
次に、本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０を製造する方法について説明する。本実施形態の複合セラミックコンデンサ１０は積層セラミックコンデンサ１を図１（ａ）に示すように配列させて外部電極７同士をハンダなどの接合材９を用いて形成する。
【００３４】
ここで、積層セラミックコンデンサ１は、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとが交互に積層された積層体を焼成する慣用的な方法によって形成される。
【００３５】
この場合、セラミックグリーンシートには主成分であるチタン酸バリウム粉末に種々の添加剤を含ませたものが用いられるが、所望の静電容量および耐電圧に応じてセラミック誘電体層となる誘電体磁器の組成や結晶粒子の平均粒径などを調整する。このとき、静電容量および耐電圧を高くできるという点において、セラミックグリーンシートとして、焼成後に希土類元素の濃度の異なる２種類の結晶粒子を含むセラミック誘電体層を形成できるものを用いるのが良い。
【実施例】
【００３６】
以下、複合セラミックコンデンサを具体的に作製し、光量を評価した。このとき積層セラミックコンデンサとしては、サイズがＪＩＳＣＯＤＥで３２１６（Ｌ＝３．２ｍｍ、Ｗ＝１．６ｍｍ、Ｔ＝１．６ｍｍ、１．２ｍｍ）、静電容量が４．７μＦ、定格電圧が１００Ｖとなるものを用意した。複合セラミックコンデンサは、これらの積層セラミックコンデンサを６０個並列接続にしたものを２列直列接続した構成とした。積層セラミックコンデンサを構成するセラミック誘電体層は、チタン酸バリウムを構成するチタン１００モルに対して、バナジウムがＶ２Ｏ５換算で０．１モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で１．０モル、マグネシウムがＭｇＯ換算で２．０モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．３モル、希土類元素（ＲＥ）がＲＥ２Ｏ３換算で１．２モル含有するものとした。このセラミック誘電体層は、粒界から２０ｎｍの深さの位置における、希土類元素（ＲＥ）の濃度が０．０２〜０．４２原子％である第１結晶群と希土類元素（ＲＥ）の濃度が０．４５〜０．７０原子％である第２結晶群とを単位面積当たりに観察される個数割合でおおよそ０．９〜１．１となるものであった。また、これらの結晶粒子の平均粒径は０．１０〜０．５μｍであった。複合セラミックコンデンサを作製するときの積層セラミックコンデンサ同士を接続する接続材は共晶ハンダを用いた。これらの試料における接合材は、基本的に、図２（ａ）（ｂ）に示すように、外部電極の端面側から側面側まで回り込む形状とした（試料１〜３）。なお、接合材を外部電極の端面側のみに形成した試料も同様に作製した（試料Ｎｏ．４）。光量は、図６に示すような簡易的な装置を用いて測定した。図６は光量を測定する装置の内部を模式的に示したものであるが、これは容積が１ｍ３ほどで内部を暗くした箱５０の一方側に複合セラミックコンデンサを電源として組み込んだ発光装置２０を置き、また、発光装置２０から１ｍほど離れた位置（間隔Ｌｓ）にフラッシュテスター６０を設置した構成となっており、発光装置２０が発した光の量をフラッシュテスターにより計測するものである。
【００３７】
作製した試料（試料Ｎｏ．１〜４）は、いずれも光量が３〜３．３であり、ストロボを発光させることのできるレベルを示した。
【００３８】
なお、試料Ｎｏ．２は厚みの薄い積層セラミックコンデンサを用いたため、たわみ量が他の試料（試料Ｎｏ．１、３）の１．１倍となった。
【００３９】
試料Ｎｏ．３は、試料Ｎｏ．１と同じ連結の構造で、接続材として、共晶ハンダの代わりに高温ハンダ（Ｐｂ８０質量％）を用いたものであったが、同一加重においてたわみ量が０．９倍となった。たわみ量はオートグラフを用いて３点曲げ試験の方法により測定した。
【００４０】
また、試料Ｎｏ．１〜３の試料はいずれも落下試験（１ｍの高さからコンクリート面に自然落下させる。）後においても連結が破壊したものや外部電極に欠けの生じたものは認められなかったが、試料Ｎｏ．１と同様の複合セラミックコンデンサを作製したときに、接合材を外部電極の端面側のみに形成した試料（試料Ｎｏ．４）では、試験した試料数２０個中５個に連結面にわずかなクラックが認められた。
【００４１】
また、試料Ｎｏ．１と同様の複合セラミックコンデンサの構成で、セラミック誘電体層に試料Ｎｏ．１の組成を含む以下の組成範囲にある場合にも試料Ｎｏ．１と同様の光量が得られた。その組成は、チタン酸バリウムを構成するチタン１００モルに対して、バナジウムがＶ２Ｏ５換算で０．０５〜０．２０モル、イットリウムがＹ２Ｏ３換算で０．５〜２．０モル、マグネシウムがＭｇＯ換算で１．０〜３．０モル、マンガンがＭｎＯ換算で０．２２〜０．５０モル、希土類元素（ＲＥ）がＲＥ２Ｏ３換算で０．６５〜２．８０モルであった。
【００４２】
これに対して、並列接続する１列の個数を３０個とし、直列接続数を４列とした試料（試料Ｎｏ．５）では、静電容量が低くなり発光を確認できなかった。
【００４３】
また、１２０個の積層セラミックコンデンサを厚み方向に重ねて全数を１列の並列接続により形成した試料（試料Ｎｏ．６）においても耐電圧が低く発光を確認できなかった。
【符号の説明】
【００４４】
１０・・・・・・・・・・・・複合セラミックコンデンサ
１・・・・・・・・・・・・・積層セラミックコンデンサ
３・・・・・・・・・・・・・コンデンサ本体
５・・・・・・・・・・・・・（コンデンサ本体の）端面
７・・・・・・・・・・・・・外部電極
７ａ・・・・・・・・・・・・（外部電極の）端面
９・・・・・・・・・・・・・接合材
１１・・・・・・・・・・・・セラミック誘電体層
１３・・・・・・・・・・・・内部電極層
２０・・・・・・・・・・・・発光装置
Ｅ１、Ｅ２・・・・・・・・・電極
２１・・・・・・・・・・・・トリガ電極
２３・・・・・・・・・・・・キセノン照明器
２５・・・・・・・・・・・・トリガトランス
２７・・・・・・・・・・・・電源
２７ａ・・・・・・・・・・・充放電用のコンデンサ
２７ｂ・・・・・・・・・・・整流用のダイオード
３０・・・・・・・・・・・・携帯端末
３１・・・・・・・・・・・・ディスプレイ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ・・・ボタン
３５・・・・・・・・・・・・カメラ
３７・・・・・・・・・・・・電源装置
３９・・・・・・・・・・・・リード線
４１・・・・・・・・・・・・固定具
【図２】
2015138909.tif 000003
【図３】
2015138909.tif 000004
【図６】
2015138909.tif 000005
【図１】
2015138909.tif 000006
【図４】
2015138909.tif 000007
【図５】
2015138909.tif 000008