(57)【要約】【課題】  小型化しつつ高容量化を図るだけでなく、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサを得る。【解決手段】  内部電極２１、２２がセラミック層１４で隔てられて相互に対向しつつ多数積層される構造に電極積層部１６が形成される。電極積層部１６の両端側における誘電体素体１２の端面１２Ａと内部電極２１、２２の端部との間に、内部電極２１、２２が存在せずに積層されたセラミック層１４のみで形成されたマージン部２０が、それぞれ配置される。誘電体素体１２の幅寸法Ｗに対するマージン部２０の幅方向の寸法Ｍの比率であるマージン比率が、誘電体素体１２の片側のマージン部２０当たり１０％〜２５％の範囲の割合である。【選択図】  図１
2005136131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の内部電極間に層状の誘電体層がそれぞれ配置されると共に複数の内部電極の外周側に誘電体が配置されて形成された積層体を本体部分とし、この積層体が幅寸法を２ｍｍ以下とした直方体形状になっている積層コンデンサであって、
積層体の端面と内部電極の端部との間の内部電極が存在しないマージン部が内部電極の両端側にそれぞれ配置され、
積層体の幅寸法に対するマージン部の寸法の比率であるマージン比率が、積層体の片側のマージン部当たり１０％〜２５％の範囲の割合であることを特徴とする積層コンデンサ。
【請求項２】
誘電体層の一層当たりの厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の積層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型化されつつ高容量化が図られるだけでなく、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサに係り、特に積層セラミックチップコンデンサに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
セラミックによる誘電体層と内部電極とが積層されてサンドイッチ構造となっている積層セラミックチップコンデンサ等の積層コンデンサが従来より知られているが、このような積層コンデンサが搭載されることになる機器の小型化、高性能化に伴って、積層コンデンサの一層の小型化及び静電容量の高容量化が近年急速に進んでいる。そして、積層コンデンサを小型化しつつ高容量化するには、基本的に一層当たりの誘電体層の厚みを薄くして、より一層多層化する必要がある。
【０００３】
一方、積層コンデンサには、誘電体層と内部電極とが積層された部分の上下左右にマージンとなる誘電体のみのダミー部が存在するが、上記の小型化及び高容量化に伴って、この上下左右の内部電極の無いダミー部を近年小さくする傾向にある。
【０００４】
これに対して、従来はこのダミー部の大きさを特に規定しておらず、積層コンデンサの製造工程内で歩留りを低下させない程度の寸法を確保していた。但し、不良品を取り除く為に、出荷する前の積層コンデンサの電気特性を全数確認するだけでなく、高電圧を印加して耐電圧レベルが低く所定の仕様を満足しない物を除去するようにスクリーニングを実施していた。
【特許文献１】特開２０００−１２４０６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、強誘電体であるセラミックは圧電素子としての性質を示すのに伴い、高電圧を印加すると膨張する。この為、積層コンデンサに高電圧が印加された場合、内部電極１１４間にサンドイッチされた誘電体層１１６の部分の厚み寸法Ｔは、図６（Ａ）の状態から大きく膨張して図６（Ｂ）の状態のようになるものの、実質的に高電圧が印加されないダミー部の膨張は小さいことになる。
【０００６】
つまり、セラミックは展延性を持たない為、これらの部分の膨張差により図７に示す積層体１１２にクラックＣが生じる場合があるが、積層体１１２にクラックＣが存在しているときには、経時に伴って積層コンデンサの信頼性が低下する虞があった。
本発明は上記事実を考慮し、小型化しつつ高容量化を図るだけでなく、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明による積層コンデンサは、複数の内部電極間に層状の誘電体層がそれぞれ配置されると共に複数の内部電極の外周側に誘電体が配置されて形成された積層体を本体部分とし、この積層体が幅寸法を２ｍｍ以下とした直方体形状になっている積層コンデンサであって、
積層体の端面と内部電極の端部との間の内部電極が存在しないマージン部が内部電極の両端側にそれぞれ配置され、
積層体の幅寸法に対するマージン部の寸法の比率であるマージン比率が、積層体の片側のマージン部当たり１０％〜２５％の範囲の割合であることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明に係る積層コンデンサによれば、複数の内部電極間に層状の誘電体層がそれぞれ配置されると共に複数の内部電極の外周側に誘電体が配置されて、直方体形状に形成された積層体が積層コンデンサの本体部分を構成し、この積層体の幅寸法が２ｍｍ以下とされている。さらに、内部電極が存在しないマージン部を内部電極の両端側における積層体の端面と内部電極の端部との間の部分にそれぞれ配置し、積層体の幅寸法に対するこのマージン部の寸法の比率であるマージン比率が、積層体の片側のマージン部当たり１０％〜２５％の範囲の割合とそれぞれされている。
【０００９】
つまり、本発明では、内部電極が存在せず誘電体のみ存在するマージン部の寸法を積層体の幅寸法に対して１０％以上の割合としたことで、マージン部の最低限の大きさが確保されてこのマージン部の強度を所定以上に維持できることになる。従って、高電圧が印加されて、内部電極及び誘電体層が積層される部分が膨張するのに伴う変形が積層体に生じても、所定以上の強度を有するマージン部がこの変形に耐えることができるようになる。この結果、積層体の強度が高まって積層体に生じる虞のあるクラックを抑制できるので、経時に伴って信頼性が低下することがなくなる。
【００１０】
この一方、マージン部の寸法が積層体の幅寸法に対して２５％を超えて大きくなった場合には、内部電極の面積が小さくなり過ぎる結果として、積層コンデンサを小型化しつつ高容量化を図ることが実質的にできなくなるので、マージン比率は２５％以下が適切な範囲と考えられる。
【００１１】
以上より、本発明によれば、小型化されつつ高容量化が図られるだけでなく、高電圧が印加されても積層体にクラックが生じないので、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサが得られることになる。
【００１２】
第２の発明に係る積層コンデンサによれば、第１の発明の積層コンデンサと同様の構成の他に、誘電体層の一層当たりの厚みが５０μｍ以下の構成を有している。従って、第１の発明と同様の作用が生じるだけでなく、誘電体層の一層当たりの厚みが５０μｍ以下の薄い誘電体層とされたことで、このような誘電体層を多数積層した場合でも、積層体が大型化しないようになる為、より一層確実に積層コンデンサを小型化しつつ高容量化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型化されつつ高容量化が図られるだけでなく、高電圧が印加されてもクラックを生じさせないので、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサを得ることが可能となり、本発明は特に積層セラミックチップコンデンサに好適な発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る積層コンデンサの一実施の形態を図面に基づき説明する。
図１から図５に示すように、誘電体シートであるセラミックグリーンシートを複数枚積層したものを焼成することで得られた直方体形状の積層体である誘電体素体１２を本体部分として、本発明の一実施の形態に係る積層セラミックチップコンデンサである積層コンデンサ１０が構成されている。
【００１５】
図１、図２及び図５に示すように、この誘電体素体１２内の所定の高さ位置には、長方形に形成された内部電極２１が配置されており、この内部電極２１の図２及び図５における右端側からは、内部電極２１の幅と同一の幅に形成された引出部２１Ａが引き出される形になっている。
【００１６】
また、誘電体素体１２内において、セラミックグリーンシートが焼結されたものであるセラミック層１４を隔てた内部電極２１の下方には、長方形に形成された内部電極２２が配置されており、この内部電極２２の図２及び図５における左端側からは、内部電極２２の幅と同一の幅に形成された引出部２２Ａが引き出される形になっている。
【００１７】
さらに、誘電体素体１２内においてセラミック層１４を隔てたこの内部電極２２の下方には、上記の内部電極２１と同様形状の内部電極２１が、配置されており、誘電体素体１２内においてセラミック層１４を隔てたこの内部電極２１の下方には、上記の内部電極２２と同様形状の内部電極２２が、配置されていて、以下同様にこれら内部電極２１と内部電極２２とが交互に配置される形で多数積層されている。尚、これらセラミック層１４も長方形に形成されており、内部電極２１、２２はそれぞれ各セラミック層１４のほぼ中央に位置していることになる。
【００１８】
以上より、これら内部電極２１及び内部電極２２が、誘電体層とされるセラミック層１４で隔てられて相互に対向しつつ多数積層される構造とされ、これら複数の内部電極２１、２２間に層状のセラミック層１４がそれぞれ配置された形に形成された図１及び図２に示す電極積層部１６の上下部分に、セラミック層１４のみが複数枚積層された構造の保護層１８がそれぞれ配置されている。
【００１９】
そして、これら電極積層部１６を含んだ形の複数枚のセラミック層１４と保護層１８とで直方体形状の誘電体素体１２が形成されることになり、図１に示すこの積層体である誘電体素体１２の幅寸法Ｗは、２ｍｍ以下の例えば１．２ｍｍとされている。この際、誘電体素体１２を構成するセラミック層１４の一層当たりの厚みは、５０μｍ以下とされており、また、内部電極は内部電極２１と内部電極２２がそれぞれ４０枚ずつの例えば８０層配置されているが、さらに多数層配置しても良く、これら内部電極の材質としては、例えばニッケル、ニッケル合金、銅或いは、銅合金が考えられる。
【００２０】
一方、図１に示すように、複数の内部電極２１、２２が存在する電極積層部１６の両端側における誘電体素体１２の端面１２Ａと内部電極２１、２２の端部との間には、内部電極２１、２２が存在せずに誘電体とされる積層されたセラミック層１４のみで形成されたマージン部２０が、それぞれ配置された構造になっている。そして、この誘電体素体１２の幅寸法Ｗに対するマージン部２０の幅方向の寸法Ｍの比率であるマージン比率が、誘電体素体１２の片側のマージン部２０当たり１０％〜２５％の範囲の割合である。
【００２１】
他方、誘電体素体１２の一端側である右端側に引出部２１Ａが引き出されている内部電極２１に、この引出部２１Ａを介してそれぞれ接続されるように、端子電極３１が図２から図４に示すように誘電体素体１２の右側の側面１２Ｂに配置されている。また、誘電体素体１２の他端側である左端側に引出部２２Ａが引き出されている内部電極２２に、この引出部２２Ａを介してそれぞれ接続されるように、端子電極３２が図２から図４に示すように誘電体素体１２の左側の側面１２Ｂに配置されている。
【００２２】
以上の結果として、本実施の形態に係る積層コンデンサ１０では、直方体とされる誘電体素体１２の左右の側面１２Ｂに端子電極３１、３２がそれぞれ配置される構造になっている。さらに、これら一対の端子電極３１、３２が図示しない回路基板にはんだ等で接続されてこの積層コンデンサ１０が回路基板上に搭載されることになる。
【００２３】
次に、本実施の形態に係る積層コンデンサ１０の作用を説明する。
本実施の形態に係る積層コンデンサ１０によれば、直方体形状に形成された誘電体素体１２の右端側の側面１２Ｂに引き出される複数の内部電極２１とこの誘電体素体１２の左端側の側面１２Ｂに引き出される複数の内部電極２２とが、間に層状のセラミック層１４をそれぞれ挟みつつ、交互に配置される形で積層されている。これに伴い、この積層コンデンサ１０の本体部分となる誘電体素体１２の幅寸法Ｗが２ｍｍ以下の大きさになるように、この誘電体素体１２は形成されている。
【００２４】
また、これら複数の内部電極２１、２２の外周側に、誘電体とされる積層されたセラミック層１４のみで形成される部分が存在することで、誘電体素体１２の端面１２Ａと内部電極２１、２２の端部との間の内部電極が存在しないマージン部２０が、図１に示すように内部電極２１、２２の両端側にそれぞれ配置されることになる。そして、マージン比率が、誘電体素体１２の片側のマージン部２０当たり１０％〜２５％の範囲の割合とされるように誘電体素体１２の大きさがそれぞれ設定されている。
【００２５】
さらに、本実施の形態では、複数の内部電極２１にそれぞれ接続される形で誘電体素体１２の右端側の側面１２Ｂに端子電極３１が配置されており、また、複数の内部電極２２にそれぞれ接続される形で誘電体素体１２の左端側の側面１２Ｂに端子電極３２が配置された構造になっている。
【００２６】
つまり、本実施の形態では、内部電極が存在せずセラミック層１４のみ存在するマージン部２０の寸法Ｍの誘電体素体１２の幅寸法Ｗに対する割合であるマージン比率を１０％以上としたことで、マージン部２０の最低限の大きさが確保されてこのマージン部２０の強度を所定以上に維持できることになる。
【００２７】
従って、高電圧が印加されて、内部電極及びセラミック層１４が積層される部分が膨張するのに伴う変形が誘電体素体１２に生じても、所定以上の強度を有するマージン部２０がこの変形に耐えることができるようになる。この結果、誘電体素体１２の強度が高まって誘電体素体１２に生じる虞のあるクラックを抑制できるので、経時に伴って信頼性が低下することがなくなる。
【００２８】
この一方、マージン部２０の寸法Ｍが誘電体素体１２の幅寸法Ｗに対して２５％を超えて大きくなった場合には、内部電極の面積が小さくなり過ぎる結果として、積層コンデンサ１０を小型化しつつ高容量化を図ることが実質的にできなくなるので、マージン比率は２５％以下が適切な範囲と考えられる。
【００２９】
以上より、本実施の形態によれば、小型化されつつ高容量化が図られるだけでなく、高電圧が印加されても誘電体素体１２にクラックが生じないので、経時に伴って信頼性が低下することのない積層コンデンサ１０が得られることになる。
【００３０】
一方、本実施の形態では、誘電体層の一層当たりの厚みが５０μｍ以下の薄いセラミック層１４を採用したことで、このようなセラミック層１４を多数積層した場合でも、誘電体素体１２が大型化しないようになる。従って、誘電体層の厚みをこのように規定したのに伴い、より一層確実に積層コンデンサ１０を小型化しつつ高容量化することが可能になる。
【００３１】
さらに、本実施の形態では、誘電体素体１２の右端側に引き出される複数の内部電極２１にそれぞれ接続される形で誘電体素体１２の右端側の側面１２Ｂに端子電極３１が配置され、誘電体素体１２の左端側に引き出される複数の内部電極２２にそれぞれ接続される形で誘電体素体１２の左端側の側面１２Ｂに端子電極３２が配置された構造になっている。
【００３２】
従って、複数ずつの内部電極２１、２２にそれぞれ接続される形で誘電体素体１２の両側面１２Ｂに端子電極３１、３２がそれぞれ配置され、これら端子電極３１、３２を介して外部の回路基板に内部電極２１、２２が接続されることで、内部電極２１と内部電極２２との間に位置することになるセラミック層１４によって、静電容量が確実に確保されるようになる。
【００３３】
次に、本発明による効果を確認するために、内部の構造欠陥及びクラックによる不良率を評価した結果を以下説明する。
つまり、一層当たりのセラミック層１４の厚みが１０μｍとなるようにＢ特性材料を８０層積層して、図３に示す長さ寸法Ｌが２．０ｍｍで幅寸法Ｗがｌ．２ｍｍとされる２０１２形状の本実施の形態のような積層コンデンサ１０を試料とした。
【００３４】
この際、誘電体素体１２の幅寸法Ｗに対する内部電極の存在しないマージン部２０の寸法Ｍの割合であるマージン比率を５％、１０％、１５％、２０％とした４種類の試料をそれぞれ複数作成した。
【００３５】
さらに、これら各種の試料となる誘電体素体１２に、製造時に用いたバインダを排出する為の脱バインダを２７０℃の温度で実施してから、１２５０℃の温度でこれら誘電体素体１２を焼成した後、端子電極３１、３２をこれら誘電体素体１２の側面１２Ｂにそれぞれ配置して積層コンデンサ１０を完成させた。
【００３６】
そして、これら各試料となる積層コンデンサ１０に５００Ｖの電圧を印加し、内部の構造欠陥を５０個の試料について確認すると共に、基板実装後における１０００個の試料について外観によりクラックを確認し、以下の表１に結果を示した。
【００３７】
【表１】
2005136131.tif 000003
【００３８】
この表１の結果より、マージン比率の割合が５％しかない場合には、内部の構造欠陥及びクラックが共に生じることが確認されたものの、マージン比率の割合を１０％以上にすることにより、内部の構造欠陥及びクラックが共に生じないようになり、クラックを抑制できることが判明した。つまり、この評価結果より本発明の効果が確認されたことになる。また、幅寸法Ｗが０．３〜６．０ｍｍとされる積層コンデンサにおいても、この評価結果と同様の効果が認められた。
【００３９】
尚、上記実施の形態に係る積層コンデンサ１０の定格電圧としては５０Ｖ以上とすることが考えられ、また、上記実施の形態に係る積層コンデンサ１０は、８０枚の内部電極２１、２２及び２つの端子電極３１、３２を有する構造とされているものの、層数、内部電極の枚数及び、端子電極の数は、これらの数に限定されず、さらに多数としても良い。また、本発明は上記の実施形態に限定されず、他の構造であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る積層コンデンサを示す断面図であって、図３の１−１矢視線断面に対応する図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る積層コンデンサを示す断面図であって、図３の２−２矢視線断面に対応する図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る積層コンデンサを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る積層コンデンサを示す斜視図であって、一部破断した図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る積層コンデンサの分解斜視図である。
【図６】誘電体層の膨張を説明する積層コンデンサの要部拡大断面図であって、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図であり、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
【図７】従来例の積層コンデンサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      積層コンデンサ（積層セラミックチップコンデンサ）
１２      誘電体素体（積層体）
１４      セラミック層（誘電体層）
２０      マージン部
２１      内部電極
２２      内部電極
３１      端子電極
３２      端子電極
【図１】
2005136131.tif 000004
【図２】
2005136131.tif 000005
【図３】
2005136131.tif 000006
【図４】
2005136131.tif 000007
【図５】
2005136131.tif 000008
【図６】
2005136131.tif 000009
【図７】
2005136131.tif 000010