JPH10261546A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フラッシュオーバーを防止することが可能
で、耐電圧性能に優れ、小型大容量の積層コンデンサを
提供する。 【解決手段】 同一平面上の各内部電極間の間隔Ｇを、
互いに対向する第１及び第２の内部電極群の間に位置す
る誘電体層の厚み（素子厚）ｔの２．７〜２０倍とする
とともに、外部端子の端部Ｘと、最外層の第１の内部電
極群を構成する浮遊内部電極のうちの最も外部端子に近
いものの端部ａの距離Ｄを０．４mm〜１．４mmとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層コンデンサに
関し、詳しくは、小型で、高耐圧、高容量の積層コンデ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】積層コンデンサには、例えば、図３に示
すように、誘電体（層）５１と内部電極５２ａ，５２ｂ
が交互に積層された素子（チップ）５３の両端側に、一
層おきに逆側の端面に引き出された内部電極５２ａ，５
２ｂと導通する外部端子５４ａ，５４ｂが配設された構
造（ノーマル構造）を有するものや、図４に示すよう
に、素子（チップ）５３を構成する誘電体５１を介して
対向するように配設された、異なる外部端子５４ａ，５
４ｂに接続される内部電極５２ａ，５２ｂの間に、直列
接続の２つのコンデンサ部５５が形成されるように、外
部端子５４ａ，５４ｂに接続されない浮遊内部電極６２
が配設された構造（２連シリーズ構造）を有するものな
どがある。

【０００３】しかし、図３及び図４に示すような従来の
積層コンデンサの場合、高耐圧のコンデンサを設計しよ
うとすると、内部電極にはさまれた誘電体の厚み（以
下、「素子厚」という。）を大幅に増大させることが必
要になるため、素子厚の単位厚み当りの破壊電圧値が低
くなるばかりではなく、素子厚が厚くなる分だけ、取得
できる静電容量が小さくなるという問題点があり、誘電
体の性能を十分に発揮させることができないという問題
点がある。

【０００４】そこで、これらの問題点を解決するため
に、図５に示すような積層コンデンサが提案されている
（特開平６−１９２１９６号）。この積層コンデンサ
は、４連シリーズ構造の積層コンデンサであり、同一平
面に、一方の外部端子４ａと接続する第１の接続内部電
極２ａ、他方の外部端子４ｂと接続する第２の接続内部
電極２ｂ、及び第１及び第２の接続内部電極２ａ，２ｂ
の間に位置する浮遊内部電極２ｃを配設してなる第１の
内部電極群２と、誘電体（層）１を介して第１の内部電
極群２と対向する面に配設された、外部端子４ａ，４ｂ
に接続される内部電極を含まない複数（ここでは２つ）
の浮遊内部電極１２ａからなる第２の内部電極群１２と
を交互に配設することにより形成されている。

【０００５】この積層コンデンサは、上述のように、多
連シリーズ構造としているので、素子厚（単位厚み）当
りの破壊電圧値が大きくなり、素子厚の小さい誘電体を
用いること、及び素子厚が小さい誘電体を用いることが
可能になることから、その積層数を多くすることができ
る。したがって、小型大容量で、耐電圧性能に優れた積
層コンデンサを得ることが可能になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記積層コン
デンサにおいては、外部端子４ａ，４ｂの端部Ｘと、最
外層の浮遊内部電極２ｃのうちの外部端子４ａ，４ｂに
最も近い浮遊内部電極２ｃの端部ａの間の距離Ｄが、あ
る程度以上に小さくなると、外部端子４ａ，４ｂの端部
Ｘ−Ｘ間に、フラッシュオーバーが発生し、交流破壊電
圧値が低くなるという問題点がある。

【０００７】また、Ｘ−ａ間の距離Ｄを大きくしようと
すると誘電体の大きさの割に、内部電極の重なり面積が
小さくなり、所望の容量を得ようとすると内部電極の積
み枚数が増えるという問題点がある。さらに、内部電極
の積み枚数が増えると交流破壊電圧値が低下するという
問題点がある。

【０００８】また、上記従来の積層コンデンサにおいて
は、同一平面上の各内部電極の間隔Ｇの大きさをある程
度以上に小さくすると耐電圧性能が低下し、また、間隔
Ｇを大きくしようとすると浮遊内部電極が外部端子側に
近づくことになるため、Ｘ−ａ間の距離Ｄが小さくな
り、端部Ｘ−Ｘ間にフラッシュオーバーが発生しやすく
なるという問題点がある。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、フラッシュオーバーを防止することが可能で、耐電
圧性能に優れ、小型大容量の積層コンデンサを提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者等は、破壊電圧値及び取得できる静電容量の
両面で有利で、しかもフラッシュオーバーを防止するこ
とが可能な積層コンデンサの構造について種々の実験、
検討を行い、次のような知見を得た。すなわち、図５に
示すような４連シリーズ構造の積層コンデンサの場合、
外部端子４ａ，４ｂ間に電圧Ｅを印加すると、各コンデ
ンサ部５に印加される電圧はＥ／４となり、内部電極間
（図５のａ−ａ'間）の電圧はＥ／２となる。したがっ
て、内部電極の間隔（ａ−ａ'間の距離）Ｇを内部電極
にはさまれた誘電体の厚み（素子厚）ｔの２倍とするこ
とで印加される電圧は等価となる。しかし、実験によれ
ば、内部電極の間隔Ｇを素子厚ｔの２倍にしただけで
は、破壊電圧値（ＢＤＶ）試験で破壊電圧の値にばらつ
きを生じ、製品として十分な信頼性を確保することが困
難である。

【００１１】一方、内部電極の間隔Ｇを大きくし過ぎる
と、発明が解決しようとする課題の欄でも図５を参照し
つつ説明したように、外部端子４ａ，４ｂの端部Ｘと浮
遊内部電極２ｃの端部ａの間の距離Ｄが小さくなり、外
部端子４ａ，４ｂの端部Ｘ−Ｘ間にフラッシュオーバー
が発生しやすくなる。そして、これを避けるためにＸ−
ａ間の距離Ｄを大きくすると、誘電体の大きさの割に内
部電極の重なり面積が小さくなり、所望の容量が得られ
なくなる。また、これを補うために、内部電極の積み枚
数を増やすとピンホール発生の確率が増大し、破壊電圧
値が低下する。

【００１２】発明者等は、かかる知見に基づいてさらに
実験、検討を行い、本発明を完成した。すなわち、本発
明の積層コンデンサは、誘電体中に、外部端子に接続さ
れる内部電極と接続されない内部電極が配設され、誘電
体と内部電極が多層構造を形成している積層コンデンサ
であって、同一平面に、一方の外部端子と接続する第１
の接続内部電極、他方の外部端子と接続する第２の接続
内部電極、及び前記第１及び第２の接続内部電極の間に
位置する浮遊内部電極を配設してなる第１の内部電極群
と、誘電体を介して前記第１の内部電極群と対向する一
つの面に配設された、外部端子に接続される内部電極を
含まない複数の浮遊内部電極からなる第２の内部電極群
とを交互に配設し、かつ、第１及び第２の内部電極群中
の浮遊内部電極を、異なる外部端子に接続される第１及
び第２の接続内部電極の間に直列接続のコンデンサ部が
４つ以上形成されるように構成するとともに、同一平面
上の各内部電極の間隔を、互いに対向する第１の内部電
極群と第２の内部電極群の間に位置する誘電体層の厚み
（素子厚）の２．７〜２０倍とし、かつ、外部端子の端
部と、最外層の第１の内部電極群を構成する浮遊内部電
極のうちの最も外部端子に近いものの端部との距離を
０．４mm〜１．４mmとしたことを特徴としている。

【００１３】同一平面上の各内部電極の間隔を、互いに
対向する第１及び第２の内部電極群の間に位置する誘電
体層の厚み（素子厚）の２．７〜２０倍とすることによ
り、耐電圧性能が向上するとともに、外部端子の端部
と、最外層の第１の内部電極群を構成する浮遊内部電極
のうちの最も外部端子に近いものの端部との距離を０．
４mm〜１．４mmとすることにより、内部電極の重なり面
積が小さくなること（すなわち、誘電体の大きさに対し
て、内部電極の重なり面積を大きくとることができなく
なること）を回避しつつ、外部端子の端部と浮遊内部電
極の端部との間にフラッシュオーバーが発生することを
防止できるようになる。

【００１４】なお、内部電極の間隔を、素子厚の２．７
〜２０倍としたのは、内部電極の間隔が素子厚の２．７
倍未満になると破壊電圧値にばらつきを生じ、製品とし
て十分な信頼性を確保することが困難になり、２０倍を
越えると誘電体の大きさの割に内部電極の重なり面積が
小さくなり、好ましくないことによる。また、外部端子
の端部と、最外層の第１の内部電極群を構成する浮遊内
部電極のうちの最も外部端子に近いものの端部との距離
を０．４mm〜１．４mmの範囲としたのは、この距離が
０．４mm未満になるとフラッシュオーバーの発生を抑制
する効果が不十分になり、１．４mmを越えると内部電極
の重なり面積が大きく減少することになり、好ましくな
いことによる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。

【００１６】まず、同一平面上の各内部電極の間隔と交
流破壊電圧値との関係を調べるために、図１に示すよう
な積層コンデンサを作製した。この積層コンデンサは、
４連シリーズ構造の積層コンデンサであり、同一平面
に、一方の外部端子４ａと接続する第１の接続内部電極
２ａ、他方の外部端子４ｂと接続する第２の接続内部電
極２ｂ、及び第１及び第２の接続内部電極２ａ，２ｂの
間に位置する浮遊内部電極２ｃを配設してなる第１の内
部電極群２と、セラミックなどの誘電体（層）１を介し
て第１の内部電極群２と対向する面に配設された、外部
端子４ａ，４ｂに接続される内部電極を含まない複数
（ここでは２つ）の浮遊内部電極１２ａからなる第２の
内部電極群１２とを交互に配設することにより形成され
ている。

【００１７】また、第１の内部電極群２と第２の内部電
極群１２は、図１に示すように、それぞれを構成する各
浮遊内部電極（２ｃ及び１２ａ）が、誘電体１を介して
対向する２つの電極の一部ずつに対向するように構成さ
れており、例えば、図１における最上層の第１の内部電
極群２及び第２の内部電極群１２についてみると、異な
る外部端子４ａ，４ｂに接続される第１及び第２の接続
内部電極２ａ，２ｂの間に、直列接続のコンデンサ部５
が４つ（４連）形成されている。

【００１８】そして、この積層コンデンサにおいて、同
一平面上の各内部電極の間隔（図１のａ−ａ'間の距
離）Ｇを表１に示すように変化させ、交流破壊電圧値及
び破壊の発生箇所（発生率）を調べた。その結果を表１
に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１に示すように、内部電極の間隔Ｇを、
内部電極にはさまれた誘電体の厚み（素子厚）ｔ（図
１）の１．３〜１．９倍にした試料番号１の積層コンデ
ンサにおいては、交流破壊電圧値が１．９０ＫＶｒｍｓ
と低く、また、破壊の９０％が、内部電極間のギャップ
部分（図１のａ−ａ'間）で発生している。また、内部
電極の間隔Ｇを素子厚ｔの２．０〜２．６倍にした試料
番号２の積層コンデンサにおいては、交流破壊電圧値が
２．４０ＫＶｒｍｓと高くなっているが、破壊の４０％
が、内部電極間のギャップ部分で発生しており、破壊の
発生状態が不安定になっている。

【００２１】これに対して、内部電極の間隔Ｇを素子厚
ｔの２．７〜３．３倍とした試料番号３の積層コンデン
サにおいては、交流破壊電圧値が２．５０ＫＶｒｍｓと
高く、ばらつきも小さくなっており、また、内部電極間
のギャップ部分での破壊の発生は認められなかった。

【００２２】また、内部電極の間隔Ｇを素子厚ｔの３．
４〜４．０倍にした試料番号４の積層コンデンサにおい
ては、交流破壊電圧値が２．５０ＫＶｒｍｓと高く、ば
らつきも小さくなっている。しかし、内部電極の間隔Ｇ
を大きくし過ぎると内部電極の重なり面積の減少という
デメリットも生じることになる。

【００２３】また、図２は本発明の一実施形態にかかる
積層コンデンサを示す断面図である。この積層コンデン
サは、８連シリーズ構造の積層コンデンサであり、同一
平面に、一方の外部端子４ａと接続する第１の接続内部
電極２ａ、他方の外部端子４ｂと接続する第２の接続内
部電極２ｂ、及び第１及び第２の接続内部電極２ａ，２
ｂの間に位置する３つの浮遊内部電極２ｃを配設してな
る第１の内部電極群２と、誘電体（層）１を介して第１
の内部電極群２と対向する面に配設された、外部端子４
ａ，４ｂに接続される内部電極を含まない複数（ここで
は４つ）の浮遊内部電極１２ａからなる第２の内部電極
群１２とを交互に配設することにより形成されている。

【００２４】また、第１の内部電極群２と第２の内部電
極群１２は、それぞれを構成する各浮遊内部電極（２ｃ
及び１２ａ）が、誘電体１を介して対向する２つの電極
の一部ずつに対向するように構成されており、例えば、
図２における最上層の第１の内部電極群２及び第２の内
部電極群１２についてみると、異なる外部端子４ａ，４
ｂに接続される第１及び第２の接続内部電極２ａ，２ｂ
の間に、直列接続のコンデンサ部５が８つ（８連）形成
されている。なお、この実施形態の積層コンデンサ寸法
は、長さＬ＝５．７mm、幅Ｗ＝５．０mm，厚さＴ＝２．
０mmである。

【００２５】そして、この実施形態においては、外部端
子４ａ，４ｂの端部Ｘと、最外層の（第１の内部電極
群）２を構成する、最も外部端子４ａ，４ｂに近い浮遊
内部電極２ｃの端部ａとの間の距離Ｄを表２に示すよう
に、０．２〜１．６mmの範囲で変化させるとともに、内
部電極の積み枚数を５〜５３枚の範囲で変化させ、交流
破壊電圧値及びフラッシュオーバーの発生率を調べた。
その結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２に示すように、Ｘ−ａ間の距離Ｄを
０．２mm及び０．３mmとした試料番号１，２の積層コン
デンサでは、交流破壊電圧値が３．５ＫＶｒｍｓ（試料
番号１）、３．８ＫＶｒｍｓ（試料番号２）と低いばか
りでなく、フラッシュオーバーの発生率も１００％（試
料番号１）、７０％（試料番号２）と高くなっている。

【００２８】また、Ｘ−ａ間の距離Ｄを１．５mm及び
１．６mmとした試料番号９，１０の積層コンデンサで
は、フラッシュオーバーの発生は認められなかったが、
交流破壊電圧値が４．４ＫＶｒｍｓ（試料番号９）、
４．０ＫＶｒｍｓ（試料番号１０）と低くなっている。

【００２９】これに対して、Ｘ−ａ間の距離Ｄを０．４
〜１．４mmとした試料番号３〜８の積層コンデンサにお
いては、交流破壊電圧値が４．６〜４．８ＫＶｒｍｓと
良好であり、かつ、フラッシュオーバーの発生も認めら
れなかった。

【００３０】上記実施形態により、同一平面上の各内部
電極の間隔Ｇを、素子厚ｔの２．７〜２０倍とすること
により耐電圧性能を向上させることが可能になるととも
に、外部端子の端部Ｘと浮遊内部電極の端部ａとの距離
Ｄを０．４mm〜１．４mmとすることにより、内部電極の
重なり面積が小さくなることを回避しつつ、外部端子の
端部と浮遊内部電極の端部との間のフラッシュオーバー
の発生を効率よく防止することが可能になることが確認
された。

【００３１】なお、上記実施形態では、８連シリーズ構
造の積層コンデンサを例にとって説明したが、本発明
は、直列接続のコンデンサ部を４つ以上備えた積層コン
デンサに広く適用することが可能である。また、本発明
の積層コンデンサにおいては、内部電極の積み枚数、素
子厚などに関しても特別の制約はない。

【００３２】本発明は、さらにその他の点においても上
記実施形態に限定されるものではなく、誘電体を構成す
る材料の種類、内部電極や外部端子の具体的な形状など
に関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変
形を加えることが可能である。

【００３３】

【発明の効果】上述のように、本発明の積層コンデンサ
は、同一平面上の各内部電極の間隔を、互いに対向する
第１及び第２の内部電極群の間に位置する誘電体層の厚
み（素子厚）の２．７〜２０倍とするとともに、外部端
子の端部と浮遊内部電極の端部との距離を０．４mm〜
１．４mmとしているので、内部電極の重なり面積が小さ
くなること（すなわち、誘電体の大きさに対して、内部
電極の重なり面積を大きくとることができなくなるこ
と）を回避しつつ、外部端子の端部間にフラッシュオー
バーが発生することを確実に防止することが可能にな
る。

【００３４】したがって、本発明によれば、フラッシュ
オーバーを防止することが可能で、耐電圧性能に優れ、
小型大容量の積層コンデンサを提供することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】同一平面上の各内部電極の間隔と交流破壊電圧
値との関係を調べるために作製した積層コンデンサの断
面図である。

【図２】(ａ)は本発明の一実施形態にかかる積層コンデ
ンサを示す平面断面図、(ｂ)は正面断面図である。

【図３】従来の積層コンデンサを示す断面図である。

【図４】従来の他の積層コンデンサを示す断面図であ
る。

【図５】従来のさらに他の積層コンデンサを示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 誘電体（層） ２ 第１の内部電極群 ２ａ 第１の接続内部電極 ２ｂ 第２の接続内部電極 ２ｃ 浮遊内部電極 ４ａ，４ｂ 外部端子 ５ コンデンサ部 １２ 第２の内部電極群 １２ａ 浮遊内部電極 ａ 浮遊内部電極の端部 Ｄ Ｘ−ａ間の距離 Ｇ 内部電極の間隔 ｔ 素子厚 Ｘ 外部端子の端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体中に、外部端子に接続される内部電
   極と接続されない内部電極が配設され、誘電体と内部電
   極が多層構造を形成している積層コンデンサであって、 同一平面に、一方の外部端子と接続する第１の接続内部
   電極、他方の外部端子と接続する第２の接続内部電極、
   及び前記第１及び第２の接続内部電極の間に位置する浮
   遊内部電極を配設してなる第１の内部電極群と、誘電体
   を介して前記第１の内部電極群と対向する一つの面に配
   設された、外部端子に接続される内部電極を含まない複
   数の浮遊内部電極からなる第２の内部電極群とを交互に
   配設し、かつ、第１及び第２の内部電極群中の浮遊内部
   電極を、異なる外部端子に接続される第１及び第２の接
   続内部電極の間に直列接続のコンデンサ部が４つ以上形
   成されるように構成するとともに、 同一平面上の各内部電極の間隔を、互いに対向する第１
   の内部電極群と第２の内部電極群の間に位置する誘電体
   層の厚み（素子厚）の２．７〜２０倍とし、かつ、 外部端子の端部と、最外層の第１の内部電極群を構成す
   る浮遊内部電極のうちの最も外部端子に近いものの端部
   との距離を０．４mm〜１．４mmとしたことを特徴とする
   積層コンデンサ。