(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、一方の外部電極と接続される第１の接続内部電極、他方の外部電極と接続される第２の接続内部電極とが形成されてなる第１の内部電極群と、
前記第１の内部電極群の少なくとも２つとチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層を介して重なるようにして配設され、対向する前記外部電極間を結ぶ分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、前記外部電極に接続されない複数の浮遊内部電極が形成されてなる第２の内部電極群とを有する積層体を含み、
前記第１の内部電極群を形成するための分割線と前記第２の内部電極群を形成するための分割線が重なることにより、前記積層体の積層方向に前記第１および第２の内部電極群が存在しない無電極領域が形成された、積層コンデンサ。
【請求項２】
前記第１の内部電極群は、前記外部電極を結ぶ分割線を境界として同一平面上で少なくとも２分割されて形成される、請求項１に記載の積層コンデンサ。
【請求項３】
対向する外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも３分割されて、一方の外部電極と接続される第１の接続内部電極、他方の外部電極と接続される第２の接続内部電極、および前記第１の接続内部電極と前記第２の接続内部電極との間に位置する浮遊内部電極とが形成されてなる第１の内部電極群と、
前記第１の内部電極群の少なくとも２つとチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層を介して重なるようにして配設され、対向する前記外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、前記外部電極に接続されない複数の浮遊内部電極が形成されてなる第２の内部電極群とを有する積層体を含み、
前記第１の内部電極群または前記第２の内部電極群の少なくともどちらかが、対向する前記外部電極間を結ぶ分割線を境界として分割され、
前記第１の内部電極群を形成するための分割線と前記第２の内部電極群を形成するための分割線が重なることにより、前記積層体の積層方向に前記第１および第２の内部電極群が存在しない無電極領域が形成された、積層コンデンサ。
【請求項４】
前記第１の内部電極郡および前記第２の内部電極郡の両方が、対向する前記外部電極間を結ぶ分割線を境界として分割されて形成された、請求項３に記載の積層コンデンサ。
【請求項５】
前記第１の内部電極群の前記外部電極間を結ぶ分割線と前記外部電極を結ぶ方向と交差する分割線が同一平面上で交差する部分を囲む４つの第１の内部電極が、前記第２の内部電極群のうち１つの浮遊内部電極と共通に重なるように配置される、請求項３または請求項４に記載の積層コンデンサ。
【請求項６】
前記第２の内部電極群の前記外部電極間を結ぶ分割線と前記外部電極を結ぶ方向と交差する分割線が同一平面上で交差する部分を囲む４つの第２の内部電極が、前記第１の内部電極群のうち１つの浮遊内部電極と共通に重なるように配置される、請求項３または請求項４に記載の積層コンデンサ。
【請求項７】
複数の前記第１の内部電極群と複数の前記第２の内部電極群とが、前記誘電体層を挟んで交互に積層された、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の積層コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層コンデンサに関し、特に、たとえば主に高耐圧が要求される中高圧タイプの積層コンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、面実装化によって、積層コンデンサの小型、高容量化が進んでいる。このような流れは中高圧コンデンサ市場にも波及しており、たとえば液晶ディスプレーのバックライト用、スイッチング電源用などの高耐電圧を必要とするコンデンサの分野において、より小型で低コストな積層コンデンサが求められている。
【０００３】
積層コンデンサ１を小型化、高耐圧化するには、内部の高耐圧化、表面リークの防止、圧電歪破壊の防止という３つの問題を解決する必要がある。内部の高耐圧化のために、たとえば図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、誘電体で形成された積層体２の両端の外部電極３間を結ぶ方向に垂直な分割線を境界にして、対向する外部電極３に接続される内部電極４を複数に分割し、その分割部分の両側と重なるようにして隣接する内部電極５を形成した構造とすることが考えられる。ここで、内部電極５は外部電極３には接続されず、内部電極４の分割部分と異なる部分において、内部電極４の分割部分と平行となるように分割される。このような構造とすることにより、図６（Ｂ）に示すように、内部電極４と内部電極５との対向部分に、静電容量が形成される。したがって、対向する外部電極３間において複数の静電容量が形成され、これらの静電容量が直列に接続された構成となる。そのため、個々の静電容量に印加される電圧は低くなり、内部の高耐圧化を図ることができる。
【０００４】
ところで、積層コンデンサを構成する誘電体層として強誘電体材料が使用される場合は、ある程度圧電性も有するものである。そのため、積層コンデンサ１に高電圧を印加すると、誘電体層に圧電歪が発生し、積層コンデンサ１内に機械的応力が働いて破壊される。このような破壊は、電界に起因する電気的な破壊よりも早く起こる場合がある。
【０００５】
そこで、圧電歪破壊対策として、たとえば特開平９−１８０９５６号公報に開示され、図７に示されているように、内部電極により容量を得ている部分を積層方向に分割し、その分割部分に圧電歪による応力を緩和する中間層６を形成する方法が考えられている。この中間層６は、誘電体層と同じ材料で形成され、誘電体層よりも層の厚みを大きくすることにより、機械的応力が緩和され、圧電歪破壊を低減することができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記中間層を設ける方法では、次のような問題があった。
すなわち、圧電歪による応力は積層数が増えるにしたがって大きくなるが、この応力を緩和するためには、中間層の厚みを大きくする、または、内部電極により容量を得ている部分の分割数を増やし中間層の数を増やすこととなる。
ところが、中間層は容量に寄与しない余分な層であり、中間層の厚みを大きくする場合および中間層の数を増やす場合のいずれの場合においても、積層体における余分な層の割合を増やすこととなるため、圧電歪による応力を十分に低減するとともに必要な容量を得ようとすると、積層体の厚みが大きくなりすぎてしまう。逆に、決められた寸法内で必要な容量を得ようとすると、必然的に中間層の数が少なくなる、または厚みが小さくなるため、それに伴って圧電歪による応力を低減する効果が小さくなる。
また、中間層の厚みを大きくする場合、積層数が少ない場合は、中間層において応力緩和が十分に行うことができるが、積層数が多くなってくると、中間層近傍では応力緩和ができても、中間層から離れるにしたがって応力緩和の効果が薄れるため、圧電歪による応力を低減する効果が小さい。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、高耐圧性を有し、かつ圧電歪による破壊を抑えることができる積層コンデンサを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、対向する外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、一方の外部電極と接続される第１の接続内部電極、他方の外部電極と接続される第２の接続内部電極とが形成されてなる第１の内部電極群と、第１の内部電極群の少なくとも２つとチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層を介して重なるようにして配設され、対向する外部電極間を結ぶ分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、外部電極に接続されない複数の浮遊内部電極が形成されてなる第２の内部電極群とを有する積層体とを含み、第１の内部電極群を形成するための分割線と第２の内部電極群を形成するための分割線が重なることにより、積層体の積層方向に第１および第２の内部電極群が存在しない無電極領域が形成された、積層コンデンサである。
このような積層コンデンサにおいて、第１の内部電極群は、外部電極を結ぶ分割線を境界として同一平面上で少なくとも２分割されて形成されてもよい。
また、この発明は、対向する外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも３分割されて、一方の外部電極と接続される第１の接続内部電極、他方の外部電極と接続される第２の接続内部電極、および第１の接続内部電極と第２の接続内部電極との間に位置する浮遊内部電極とが形成されてなる第１の内部電極群と、第１の内部電極群の少なくとも２つとチタン酸バリウムを主成分とする誘電体層を介して重なるようにして配設され、対向する外部電極間を結ぶ方向と交差する分割線を境界として、同一平面上で少なくとも２分割されて、外部電極に接続されない複数の浮遊内部電極が形成されてなる第２の内部電極群とを有する積層体を含み、第１の内部電極群または第２の内部電極群の少なくともどちらかが、対向する外部電極間を結ぶ分割線を境界として分割され、第１の内部電極群を形成するための分割線と第２の内部電極群を形成するための分割線が重なることにより、積層体の積層方向に第１および第２の内部電極群が存在しない無電極領域が形成された、積層コンデンサである。
このような積層コンデンサにおいて、第１の内部電極郡および第２の内部電極郡の両方が、対向する外部電極間を結ぶ分割線を境界として分割されて形成されてもよい。
また、第１の内部電極群の外部電極間を結ぶ分割線と外部電極を結ぶ方向と交差する分割線が同一平面上で交差する部分を囲む４つの第１の内部電極が、第２の内部電極群のうち１つの浮遊内部電極と共通に重なるように配置されてもよい。
さらに、第２の内部電極群の外部電極間を結ぶ分割線と外部電極を結ぶ方向と交差する分割線が同一平面上で交差する部分を囲む４つの第２の内部電極が、第１の内部電極群のうち１つの浮遊内部電極と共通に重なるように配置されてもよい。
これらの積層コンデンサにおいて、複数の第１の内部電極群と複数の第２の内部電極群とが、誘電体層を挟んで交互に積層されてもよい。
【０００９】
第１の内部電極群を形成するための分割線と、第２の内部電極群を形成するための分割線が重なることにより、積層体の積層方向にみて内部電極が存在しない無電極領域が形成される。そのため、この無電極領域には電界が印加されず、この部分に圧電歪が発生しない。それにより、内部電極間にある誘電体層に圧電歪が発生しても、内部電極の存在しない部分において機械的応力が緩和される。
また、第１の内部電極群の分割線と第２の内部電極群の分割線とが交差することにより、外部電極間において、複数の静電容量が直列および並列に接続された構造となる。そのため、外部電極間に高電圧が印加されても、個々の静電容量に印加される電圧は低くなり、全体として高い耐電圧性を得ることができる。
さらに、内部電極群の分割数を増やすことにより、複数の場所において、隣接する内部電極群の分割線が交差する。そのため、積層体の積層方向にみて、内部電極の存在しない無電極領域が多数形成される。したがって、積層体に発生する機械的応力を緩和する部分の数が多くなり、圧電歪によって破壊されにくい積層コンデンサを得ることができる。
このような積層コンデンサでは、第１の内部電極群と第２の内部電極群との積層数を調整することにより、全体としての静電容量を調整することができる。
【００１０】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の積層コンデンサの一例を示す斜視図である。積層コンデンサ１０は、積層体１２を含む。積層体１２は、図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、誘電体層１４、第１の内部電極群１６および第２の内部電極群１８の積層構造となるように形成される。第１の内部電極群１６は、第１、第２の接続内部電極１６ａ、１６ｂと、同一平面でその間に位置する浮遊内部電極１６ｃとからなる。また、第２の内部電極群１８は、浮遊内部電極１８ｃからなる。ここで、複数の第１の内部電極群１６と複数の第２の内部電極群１８とが、誘電体層１４を挟んで、互いに隣接するように交互に積層される。これらの積層数を調整することにより、積層コンデンサ１０全体の静電容量を調整することができる。積層体１２の対向端面には、それぞれ外部電極２０が形成される。そして、第１の内部電極群１６のうち両端に位置する第１および第２の接続内部電極１６ａ、１６ｂが、対向する外部電極２０に接続される。なお、第２の内部電極群１８は、外部電極２０には接続されない。
【００１２】
同一平面上に形成された第１の内部電極群１６は、図２（Ａ）に示すように、対向する外部電極２０間を結ぶ方向に交差する分割線を境界として４分割され、対向する外部電極２０間を結ぶ分割線を境界として３分割されることにより、同一平面上において、３個の第１の接続内部電極１６ａ、３個の第２の接続内部電極１６ｂ、６個の浮遊内部電極１６ｃに分割される。
【００１３】
また、第１の内部電極１６に重なって形成された第２の内部電極群１８は、対向する外部電極２０間を結ぶ分割線を境界として２分割され、対向する外部電極２０間を結ぶ方向に交差する分割線を境界として、３分割されることにより、同一平面上において、６個の浮遊内部電極１８ｃに分割される。
【００１４】
浮遊内部電極１８ｃのそれぞれは、第１の内部電極群１６において同一平面上で分割線が交差した十字部分を囲む４つの第１の内部電極１６を覆うように配置される。したがって、図２（Ａ）に示すように、積層体１２の積層方向にみて、第１の内部電極群１６の分割線と第２の内部電極群１８の分割線とが重なる場所に、どちらの内部電極も存在しない無電極領域２２が形成される。
【００１５】
また、第１の内部電極群１６が２つの外部電極２０間で縦横に１２分割され、第２の内部電極群１８が２つの外部電極２０間で縦横に６分割されている。そして、第２の内部電極群１８の各浮遊内部電極１８ｃが、第１の内部電極群１６の分割線が同一平面上で交差する部分を囲む第１、第２の接続内部電極１６ａ、１６ｂおよび浮遊内部電極１６ｃに重なるように配置されている。そのため、図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように、第１の内部電極群１６と第２の内部電極群１８との対向部分に静電容量が形成され、これらの静電容量が直列および並列に接続される。したがって、図１および図２に示す積層コンデンサ１０では、図３に示すように、複数の静電容量が直並列接続された等価回路を有するものとなる。
【００１６】
この積層コンデンサ１０では、複数の静電容量が直並列接続された構成となっているため、２つの外部電極２０間に電圧が印加されても、個々の静電容量に印加される電圧は低くなる。そのため、積層体１２内部において、高い耐圧性を得ることができる。
【００１７】
また、積層体１２の積層方向にみて、無電極領域２２が複数形成されるため、これらの無電極領域２２には電界が印加されず、この領域においては圧電歪が発生しない。したがって、第１の内部電極群１６および第２の内部電極群１８が重なった部分において誘電体層１４に圧電歪が発生しても、無電極領域２２で機械的応力が緩和される。そのため、圧電歪による機械的応力によって基体１２が破壊されることを防止することができる。図６や図７に示す従来の積層コンデンサでは、内部電極形成部分の全体で圧電歪が発生するが、図１に示す積層コンデンサ１０では、内部電極形成部分に無電極領域２２が散在することにより、機械的応力が効果的に緩和される。
【００１８】
なお、第１の内部電極群１６および第２の内部電極群１８は、対向する外部電極２０間において、それぞれ縦横に少なくとも２分割されていればよい。これらの第１の内部電極群１６および第２の内部電極群１８がそれぞれ２分割された場合、図４に示すように、内部電極形成部分の中央部に１つの無電極領域２２が形成される。さらに、図５に示すように、対向する外部電極２０間を結ぶ方向に交差する分割線を境界として第１の内部電極群１６を３分割して第１、第２の接続内部電極１６ａ、１６ｂおよび浮遊内部電極１６ｃを形成し、第２の内部電極群１８を縦横に４分割して浮遊内部電極１８ｃを４個形成することにより、２つの無電極領域２２を形成することができる。また、図２（Ａ）に示すように、第１の内部電極群１６を１２分割し、第２の内部電極群１８を６分割することにより、７つの無電極領域２２を形成することができる。このように、第１の内部電極群１６および第２の内部電極群１８の分割数を増やすことによって、無電極領域２２の数も増加し、圧電歪が発生しない部分を散在させることができる。
【００１９】
【実施例】
まず、ＢａＴｉＯ3 を主体とする誘電率３０００のＢ特性のコンデンサ材料粉末に、溶媒、有機バインダ、分散剤、可塑剤を加えてスラリーを作製し、成型機によってセラミックグリーンシートを形成した。得られたセラミックグリーンシートにＡｇ−Ｐｄを主体とした内部電極ペーストを所定のパターンで印刷した。
【００２０】
外層用セラミックグリーンシートを数枚積み重ね、続いて所定のパターンで内部電極ペーストを印刷した内層用セラミックグリーンシートを多層に積み重ね、最後に外層用セラミックグリーンシートを数枚積み重ねた。この積層体を加圧プレスしてプレス成型体を形成し、約４００℃で脱脂したのち、１２００〜１３００℃で焼成した。このようにして得られた焼結体の端面に電極を焼き付け、さらにその上にめっき製膜を行って、外部電極を形成した。
【００２１】
このような工程で、図２に示す構造を有する積層コンデンサと、図６に示す従来の構造を有する積層コンデンサとを作製した。これらの積層コンデンサは、隣接して積層される内部電極間の素子厚３０μｍであり、対向する外部電極間において、複数の静電容量を接続した等価回路を有するものである。
【００２２】
これらの積層コンデンサについて、外部電極間に直流電圧を印加して、内部欠陥の発生の有無を確認した。なお、圧電歪破壊は、内部破壊が外部まで至らなかったり、絶縁抵抗が低下しないことがあるため、外観や絶縁抵抗測定から判断できない場合がある。そのため、超音波探傷装置により内部欠陥を観察する方法で評価を行った。このとき、直流電圧を０．５ｋＶずつ昇圧して積層コンデンサに印加し、超音波探傷による欠陥検査を行って、どれ位の電圧で圧電歪破壊が生じるかを評価した。そして、その結果を表１に示した。
【００２３】
【表１】
0004039091.tif 000002
【００２４】
表１から、本発明の積層コンデンサは、従来の構造の積層コンデンサに比べて、圧電歪による内部破壊電圧が高いことが確認された。これは、圧電歪の発生しない部分、つまり内部電極のない無電極領域が、従来の積層コンデンサでは、基体の両側部のみに存在するのに対して、本発明の積層コンデンサでは、それ以外に、内部電極形成部に無電極領域が散在し、この部分で圧電歪による機械的応力を緩和しているものであると考えられる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、内部電極形成部に圧電歪の発生しない無電極領域が散在することにより、内部電極で挟まれた部分に圧電歪が発生しても、無電極領域が強度を保持する役目を果たし、歪に対する耐性が増加する。それによって、圧電歪破壊電圧が増加し、高耐圧の積層コンデンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の積層コンデンサの一例を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１に示す積層コンデンサの内部電極が重なる状態を示す平面図であり、（Ｂ）は線ＩＩＢ−ＩＩＢにおける断面図解図であり、（Ｃ）は線ＩＩＣ−ＩＩＣにおける断面図解図である。
【図３】図１および図２に示す積層コンデンサの等価回路図である。
【図４】この発明の積層コンデンサの他の例において、内部電極が重なる状態を示す図解図である。
【図５】この発明の積層コンデンサのさらに他の例において、内部電極が重なる状態を示す図解図である。
【図６】（Ａ）は従来の積層コンデンサの一例において、内部電極が重なる状態を示す平面図であり、（Ｂ）は線ＶＩＢ−ＶＩＢにおける断面図解図であり、（Ｃ）は線ＶＩＣ−ＶＩＣにおける断面図解図である。
【図７】従来の積層コンデンサの他の例を示す断面図解図である。
【符号の説明】
１０    積層コンデンサ
１２    積層体
１４    誘電体層
１６    第１の内部電極群
１６ａ  第１の接続内部電極
１６ｂ  第２の接続内部電極
１６ｃ  浮遊内部電極
１８    第２の内部電極群
１８ｃ  浮遊内部電極
２０    外部電極
２２    無電極領域
【図１】
0004039091.tif 000003
【図２】
0004039091.tif 000004
【図３】
0004039091.tif 000005
【図４】
0004039091.tif 000006
【図５】
0004039091.tif 000007
【図６】
0004039091.tif 000008
【図７】
0004039091.tif 000009