JP2003318058A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装上の制限を受けずに、等価直列インダク
タンス（ＥＳＬ）を低減した積層コンデンサを提供す
る。 【解決手段】 厚み方向に第１のビアホール導体５と第
２のビアホール導体６とを有するとともに、主面に第２
のビアホール導体６の周囲に第２の非電極形成領域１４
が形成され、且つ第１のビアホール導体５と接続する第
１の内部電極層３を形成した第１の誘電体層１と、厚み
方向に第２のビアホール導体６と第１のビアホール導体
５とを有するとともに、主面に第１のビアホール導体５
の周囲に第１の非電極形成領域１３が形成され、且つ第
２のビアホール導体６と接続する第２の内部電極層４を
形成した第２の誘電体層２とを交互に積層してなる積層
コンデンサ１０において、非電極形成領域１４、１３の
一部を積層方向で互いに重なり合せた。

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
関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の積層コンデンサを図６に示す。図
において、図６（ａ）は第１の内部電極層を有する第１
の誘電体層３１の平面図、図６（ｂ）は第２の内部電極
層を有する第２の誘電体層３２の平面図、図６（ｃ）は
第１、第２の内部電極層の重なり状態を示す概略図、図
６（ｄ）は図６（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。 【０００３】積層コンデンサ３０は、第１、第２の誘電
体層３１、３２を複数積層して形成された積層体４１内
部に第１、第２の内部電極層３３、３４が形成され、ま
た、積層体４１の厚み方向に第１、第２のビアホール導
体３５、３６が形成されている。 【０００４】そして、図６（ａ）に示すように、第１の
内部電極層３３は第１の誘電体層３１の上面に形成され
ており、第１のビアホール導体３５に接続されるととも
に、第２のビアホール導体３６の周囲に第２の非電極形
成領域４４が形成されている。これにより、第１の内部
電極層３３と第２のビアホール導体３６とは接続されて
いない。一方、図６（ｂ）に示すように、第２の内部電
極層３４は第２の誘電体層３２の上面に形成されてお
り、第２のビアホール導体３６に接続されるとともに、
第１のビアホール導体３５の周囲に第２の非電極形成領
域４４が形成されている。さらに、図６（ｄ）に示すよ
うに、第１、第２のビアホール導体３５、３６は、積層
体４１の主面に引き出され、それぞれ第１、第２の外部
電極３７、３８に接続されている。 【０００５】このような構成により、積層コンデンサ３
０をマザーボード上に半田付けにより実装した際に、積
層体４１のマザーボード上に占める面積を減少させ、実
装密度を上げることができる。また、積層コンデンサ３
０の外部電極３７、３８をマザーボードに半田付けする
際に、マンハッタン現象を防止できるとともに、外部電
極３７、３８に剥離やクラックが生じることも防止でき
る。さらに、大型積層体を各積層体４１に分割する前
に、ビアホール導体３５、３６と接続する外部電極３
７、３８を形成する方法が適用できるため、各積層体４
１を一定の方向に揃え、外部電極３７、３８を形成する
という面倒な作業をしなくて済むという効果もある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６の
積層コンデンサにおいて、流れる電流の方向によってそ
の方向が決まる磁束が誘起され、この磁束に起因して自
己インダクタンス成分が生じる。例えば、図６（ｃ）に
示すように、第１のビアホール導体３５から第１の内部
電極３３へ矢印ａの方向に電流が流れる場合、第２の内
部電極３４から第２のビアホール導体３６へ同じ方向に
電流が流れるため、等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）
が大きくなってしまう問題点があった。 【０００７】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
であり、その目的は、実装上の制限を受けずに、等価直
列インダクタンス（ＥＳＬ）を低減した積層コンデンサ
を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、厚み方向に第１のビアホール導体と第
２のビアホール導体とを有するとともに、主面に第２の
ビアホール導体の周囲に第２の非電極形成領域が形成さ
れ、且つ第１のビアホール導体と接続する第１の内部電
極層を形成した第１の誘電体層と、厚み方向に第２のビ
アホール導体と第１のビアホール導体とを有するととも
に、主面に第１のビアホール導体の周囲に第１の非電極
形成領域が形成され、且つ第２のビアホール導体と接続
する第２の内部電極層を形成した第２の誘電体層とを交
互に積層してなる積層コンデンサにおいて、前記第１及
び第２の内部電極層内に形成した前記非電極形成領域の
一部は、前記誘電体層の積層方向で互いに重なり合うこ
とを特徴とする。 【作用】本発明の積層コンデンサによれば、第１及び第
２の内部電極層内に形成した非電極形成領域の一部は、
誘電体層の積層方向で互いに重なり合うため、この重な
り合う部分を通って、一方、例えば第１のビアホール導
体から他方、例えば第２のビアホール導体へ流れる電流
のうち、一方向のみに流れる電流は、ほとんど無くな
る。そして、電流は、積層コンデンサの内部電極層の全
体分散される。この電流は、図２に示す線ｂのように弧
を描くことになる。この電流成分をベクトル成分に分解
すれば、幅方向（図の上下方向）のベクトル成分が互い
に逆方向となり、打ち消し合うことになる。これによ
り、電流によって誘起される磁束に起因する自己インダ
クタンス成分が小さくなり、全体の等価直列インダクタ
ンス（ＥＳＬ）を低くすることができる。 【０００９】また、インダクタンスを低くするために、
第１、第２のビアホール導体の間隔を小さくする必要が
ないため、実装時の制限を受けることもない。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の積層セラミックを
図面に基づいて説明する。 【００１１】図１は、本発明の積層コンデンサを示す図
であり、図１（ａ）は第１の内部電極層を示す平面図、
図１（ｂ）は第２の内部電極層を示す平面図、図１
（ｃ）は第１、第２の内部電極層の重なり状態を示す概
略図、図１（ｄ）は図１（ｃ）のＡ−Ａ線断面図であ
る。図２は、図１の積層コンデンサの電流の流れる方向
を示す概略図である。 【００１２】図において、積層コンデンサ１０は、積層
体１１内部に内部電極層３、４が形成され、また、積層
体１１を構成する誘電体層１、２の中央部付近には第１
及び第２のビアホール導体５、６が形成されている。ま
た、積層体１１の実装面には第１及び第２のビアホール
導体５、６に接続された外部電極７、８が形成されてい
る。 【００１３】図において、積層体１１は、第１、第２の
誘電体層１、２を複数積層して積層されている。そし
て、各誘電体層１、２の間には、第１、第２の内部電極
層３、４が交互に配置されている。また、積層体１１の
厚み方向に第１、第２のビアホール導体５、６が形成さ
れている。 【００１４】そして、図１（ａ）のように、第１の内部
電極層３は第１の誘電体層１の上面に形成されており、
第１のビアホール導体５に接続されている。第１の内部
電極層３の領域内には、第２のビアホール導体６との短
絡を防止するための第２の非電極形成領域１４が形成さ
れている。また、図１（ｂ）のように、第２の内部電極
層４は第２の誘電体層２の上面に形成されており、第２
のビアホール導体６に接続されている。第２の内部電極
層４の領域内には、第１のビアホール導体５との短絡を
防止するための第１の非電極形成領域１３が形成されて
いる。 【００１５】このような第１の誘電体層１、第２の誘電
体層２が交互に積層された積層体１１の実装面には、第
１、第２のビアホール導体５、６に接続された第１、第
２の外部電極７、８に接続されている。 【００１６】本発明の特徴的なことは、第１及び第２の
内部電極層３、４内に形成した第２、第１の非電極形成
領域１４、１３の一部、具体的には、第１のビアホール
導体５と第２のビアホール導体６との間の領域は、誘電
体層１、２の積層方向で互いに重なり合うことである。 【００１７】このことにより、図２に示すように、第１
のビアホール導体５から第１の内部電極５、第２の内部
電極６を通って、第２のビアホール導体へ最短距離に流
れる電流がなくなる。そして、この電流は、積層コンデ
ンサ１０全体に分散して流れることになる。この電流は
符号ｂのように弧を描くように分散され、この電流ｂを
ベクトル成分に分解すれば、幅方向（図の上下方向）の
ベクトル成分が互いに逆方向となり、打ち消し合うこと
になる。このことによっても、全体の等価直列インダク
タンス（ＥＳＬ）を低くすることができる。 【００１８】また、インダクタンスを低くするために、
第１、第２のビアホール導体５、６及び第１、第２の外
部電極７、８の間隔を小さくする必要がないため、実装
時の制限を受けることもない。 【００１９】ここで、第１及び第２の内部電極層３、４
の重なり面積を増大させるためには、一方の非形成領域
と他方のビアホール導体（１３と６、または１４と５）
の水平方向の間隔ｘは小さいことが望ましいが、上記一
方の非形成領域と他方のビアホール導体（１３と６、ま
たは１４と５）の一部が水平方向に重なってしまうと、
内部電極層とビアホール導体（３と５、または４と６）
の接続する面積が小さくなってしまう。さらに、位置ず
れも考慮して、間隔ｘは１００μｍ以上であることが望
ましい。 【００２０】一方、間隔ｘが大きくなると、重なり合う
部分の周辺の内部電極３、４を通って、第１のビアホー
ル導体５から第２のビアホール導体６へ流れる電流の方
向が一方向の直線に近くなり、上記インダクタンス成分
が互いに打ち消し合う効果が小さくなってしまう。この
ため、間隔ｘは内部電極３、４の長さ方向の寸法Ｌの４
分の１以下であることが望ましい。 【００２１】また、ビアホール導体５、６の径ｒは１０
〜４００μｍの範囲にあることが望ましい。さらに、非
形成領域１３、１４の幅ｍは、８０〜２００μｍの範囲
にあることが望ましい。 【００２２】次に、本発明のコンデンサ１０の製造方法
について説明する。なお、図面において、各符号は焼成
の前後で区別しないことにする。 【００２３】図５は、本発明の積層セラミックコンデン
サの製造方法の一実施形態を示す断面図であり、図５
（ａ）はセラミックグリーンシート積層後、図５（ｂ）
は貫通孔形成後、図５（ｃ）はビアホール導体となる導
体部形成後を示す図である。 【００２４】まず、セラミック粉末と焼結助剤に溶剤、
可塑剤、分散材、バインダ樹脂を混合してセラミックス
ラリーをシート状に成型して乾燥して、第１及び第２の
誘電体層となるセラミックグリーンシート１、２を成型
する。なお、このセラミックグリーンシート１、２は、
複数の素子領域を含む大型セラミックグリーンシートで
ある。成型法にはドクターブレード法、引き上げ法、ダ
イコーター、グラビアロールコーターなどが用いられ
る。 【００２５】セラミックグリーンシート１、２のセラミ
ック粉末としては、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）
等の誘電体材料に、必要に応じて無機酸化物などを混合
する。焼結助剤は、焼成による収縮開始温度を低くする
機能を有し、材料としてガラス成分となる液相形成物
質、金属酸化物などが用いられる。溶剤としては、例え
ば水、トルエン、酢酸エチル、または、これらの混合物
などが用いられる。可塑剤としては、例えばポリエチレ
ングリコール、フタル酸エステルなどが用いられる。 【００２６】バインダ樹脂としては例えばポリビニルア
ルコール、ポリビニルアセタール、セルロース、水溶性
アクリル樹脂、エマルジョンなどが用いられる。中で
も、ポリビニルアルコールを用いると、第１及び第２の
誘電体層１、２を薄層化した際に充分な強度を得ること
ができる点で好ましい。これらは、Ｃ−Ｃ結合、Ｃ−Ｈ
結合、Ｃ−Ｏ結合の分子鎖が集合した構造を有してい
る。代表的なポリビニルアルコールの構造式を以下に示
す。 【００２７】 【化１】 【００２８】次に、成型された第１及び第２のセラミッ
クグリーンシート１、２に、第１及び第２の内部電極層
となる導体膜３、４を導電性ペーストの印刷・乾燥によ
り形成する。導電性ペーストは、金属粉末が、有機溶剤
にバインダ樹脂を溶解させた有機ビヒクル中に分散させ
てなるものであり、有機ビヒクル中には、これらの他、
各種分散剤、活性剤、可塑剤などが必要に応じて添加さ
れる。 【００２９】導電性ペーストの金属粉末としては、Ｃ
ｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ及びこれらの合金が用いられる。 【００３０】また、導電性ペーストに用いられる溶剤
は、バインダ樹脂を溶解して金属粉末粒子を分散させ、
このような混合系全体をペースト状にする役割をなし、
例えば、α−テルピネオールやベンジルアルコール等の
アルコール系や炭化水素系・エーテル系・ＢＣＡ（ブチ
ルカルビトールアセテート）等のエステル系・ナフサ等
が用いられ、特に、金属粉末の分散性を良くするという
観点からは、α−テルピネオール等のアルコール系溶剤
を用いることが好ましい。 【００３１】導電性ペーストに用いられるバインダ樹脂
は、金属粉末を均質に分散させるとともに貫通孔１５、
１６への埋め込みに適正な粘度とレオロジーを与える役
割をもっており、例えば、アクリル樹脂やフェノール樹
脂・アルキッド樹脂・ロジンエステル・エチルセルロー
ス・メチルセルロース・ＰＶＡ（ポリビニルアルコー
ル）・ポリビニルブチラート等が用いられる。特に、金
属粉末の分散性を良くするという観点からは、アクリル
樹脂を用いることが好ましい。これらは、セラミックグ
リーンシートに用いられるバインダ樹脂と同様にＣ−Ｃ
結合、Ｃ−Ｈ結合、Ｃ−Ｏ結合の分子鎖が集合した構造
を有している。代表的なアクリル樹脂である、ポリメタ
クリル酸メチルの構造式を以下に示す 【００３２】 【化２】 【００３３】有機ビヒクル中の分散剤としては、例えば
ロジン、グリセリン、オクタデシルアミン、トリクロロ
酢酸、オレイン酸、オクタジエン、オレイン酸エチル、
モノオレイン酸グリセリン、トリオレイン酸グリセリ
ン、トリステアリン酸グリセリン、メンセーデン油など
が用いられる。 【００３４】次に、図５（ａ）に示すように、第１及び
第２の内部電極層３、４となる導体膜のそれぞれが形成
された第１及び第２の誘電体層１、２となるセラミック
グリーンシートを交互に所要枚数を積み重ね、その上下
から加圧焼成して大型積層体２１を形成する。 【００３５】次に、図５（ｂ）に示すように、大型積層
体２１の上下に保護フィルム（図示せず）を貼り付け
し、大型積層体２１の主面に波長が３５０ｎｍのＵＶ−
ＹＡＧレーザを照射する。レーザ光は、まず第１及び第
２の貫通孔１５、１６となる領域を中心に照射する。 【００３６】貫通孔１５、１６の形成に使用されるレー
ザは、４００ｎｍ以下の波長のレーザが用いられ、好ま
しくは２００ｎｍ〜３５０ｎｍの波長のレーザが用いら
れる。４００ｎｍ以上では、レーザ光による急速局所加
熱でバインダ樹脂が熱分解とセラミックグリーンシート
の変質が起こり、安定した第１及び第２の貫通孔１５、
１６に内部電極層となる導体膜３、４が露出させること
ができない。特に３５０ｎｍ以下であるとバインダ樹脂
の分子間同士で結合している分子鎖、例えば、Ｃ−Ｃ結
合、Ｃ−Ｈ結合、Ｃ−Ｏ結合の分子鎖を切断できる種類
が多くなり貫通孔１５、１６を形成しやすくなる。な
お、２００ｎｍ以下の波長のレーザでは貫通孔１５、１
６を形成することは困難である。 【００３７】レーザの種類としてはＵＶ−ＹＡＧレーザ
あるいはエキシマレーザなどが使用できる。特に４００
ｎｍ以下の波長のレーザを用い、径１００μｍ以下で第
１及び第２の貫通孔１５、１６を精度良く形成できる。 【００３８】なお、貫通孔１５、１６を形成するのにバ
インダ樹脂が分解したセラミック粉末を除去する除去手
段を有するのが好ましい。例えば、レーザ照射と同時
に、バインダ樹脂が分解しバラバラになったセラミック
粉末の真空引きを行う。 【００３９】また、貫通孔１５、１６を形成した後に除
去手段を用いる方法としては、水中に浸して超音波洗浄
を行うことにより、残留した加工くずを完全に除去して
も良く、プラズマ処理によって加工くずを酸化燃焼させ
てもよい。更に、貫通孔１５、１６内に空気流を吹き付
けて、貫通孔１５、１６内のくずを除去してもよい。貫
通孔１５、１６を形成後でも、除去手段を用いることに
より貫通孔１５、１６内壁に付着したセラミックグリー
ンシート１、２の加工くずを完全に除去することができ
る。 【００４０】次に、図５（ｃ）に示すように、形成され
た貫通孔１５、１６内に、大型積層体２１の上下を保護
フィルムにはさんだ状態で、第１及び第２のビアホール
導体５、６となる導電性ペーストを充填する。第１及び
第２の貫通孔１５、１６に充填される導電性ペーストと
しては、内部電極層３、４に用いる導電性ペーストと同
様であるため省略する。 【００４１】次に、保護フィルムを取り外すことによ
り、この貫通孔１５、１６に導電性ペーストを充填した
導体部５、６、第１及び第２の内部電極層３、４となる
導体膜が形成される。また、第１及び第２の非電極形成
領域１３、１４の一部が、セラミックグリーンシート
１、２の積層方向で互いに重なり合った未焼成状態の大
型積層体２１が得られる。 【００４２】更に、大型積層体２１を押し切り刃加工に
より、未焼成状態の個々の積層体を得ることができる。
この切断加工は、ダイシング方式であっても良い。 【００４３】次にこの未焼成状態の積層体は、２５０℃
〜４００℃の炉でバインダ樹脂を除いた後、本焼成炉に
て高温焼結を行う。これにより、内部に第1及び第２の
内部電極３、４、第1及び第２のビアホール導体５、６
を有する積層体１１が得られる。 【００４４】次に、積層体１１の実装面で、第１ビアホ
ール導体５、６との露出する部分に、導電性ペーストを
スクリーン印刷等で焼き付けるにより第１及び第２の外
部電極７、８を形成する。尚、外部電極７、８は、必要
に応じて、半田濡れ性を良好にするためのＮｉ、Ｓｎ、
Ｃｕ、Ａｕ等のメッキ（図示せず）を形成する。 【００４５】このようにして、図１に示すような積層コ
ンデンサ１０が得られる。 【００４６】なお、本発明は以上の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変更・改良を加えることは何ら差し支えない。 【００４７】図３（ａ）は本発明の積層コンデンサの他
の実施形態を示す概略図、図３（ｂ）は図３（ａ）の積
層コンデンサのＡ−Ａ線断面図である。 【００４８】図のように、第１及び第２の内部電極層
３、４内に形成した第２及び第１の非電極形成領域１
４、１３の一部は、誘電体層１、２の積層方向で互いに
重なり合うように3個以上のビアホール導体５、６を１
行に並設したり、ビアホール導体５、６の行を２列上に
並べても良い。このことにより、電流が分散して流れる
ため、さらなる低インダクタンス化を実現できる。 【００４９】図４（ａ）は本発明の積層コンデンサの他
の実施形態を示す概略図、図４（ｂ）は図４（ａ）の積
層コンデンサのＡ−Ａ線断面図である。 【００５０】図のように、第１及び第２の非電極形成領
域１３、１４の形状を第２及び第１のビアホール導体
６、５と略同一形状としても良い。このことにより、第
１及び第２内部電極層３、４同士が重なる容量発生部分
の面積を増大することができる。 【００５１】また、本実施の形態では、未焼成状態の大
型積層体に対して、レーザ光を照射することによってビ
アホール導体５、６となる貫通孔１５、１６を形成して
いるが、マイクロドリル又はパンチングを用いた打ち抜
き法などにより、あらかじめ１層毎の誘電体層１、２と
なるシートに貫通孔１５、１６を形成してもよい。 【００５２】 【発明の効果】本発明の構成によれば、本発明の積層コ
ンデンサによれば、第１及び第２の内部電極層内に形成
した非電極形成領域の一部は、誘電体層の積層方向で互
いに重なり合うように配置されている。このため内部電
極層を介して一方のビアホール導体から他方のビアホー
ル導体へ流れる電流は、最短距離で流れることがない。
実際には、内部電極層に分散されて流れることになる。
従って、電流成分をベクトル分解すると幅方向のベクト
ル成分が互いに打ち消し合うことになり、分散された電
流によって誘起される磁束に起因する自己インダクタン
ス成分が小さくなり、全体の等価直列インダクタンス
（ＥＳＬ）を低くすることができる。 【００５３】また、インダクタンスを低くするために、
第１、第２のビアホール導体の間隔を小さくする必要が
ないため、実装の信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の積層コンデンサを示す図であり、
（ａ）は第１の内部電極層を示す平面図、（ｂ）は第２
の内部電極層を示す平面図、（ｃ）は第１、第２の内部
電極層の重なり状態を示す概略図、（ｄ）は（ｃ）のＡ
−Ａ線断面図である。 【図２】図１の積層コンデンサの電流の流れる方向を示
す概略図である。 【図３】（ａ）は本発明の積層コンデンサの他の実施形
態を示す概略図、（ｂ）は（ａ）の積層コンデンサのＡ
−Ａ線断面図である。 【図４】（ａ）は本発明の積層コンデンサの別の実施形
態を示す概略図、（ｂ）は（ａ）の積層コンデンサのＡ
−Ａ線断面図である。 【図５】本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法
の一実施形態を示す断面図であり、（ａ）はセラミック
グリーンシート積層後、（ｂ）は貫通孔形成後、（ｃ）
はビアホール導体形成後を示す図である。 【図６】従来の積層コンデンサを示す図であり、（ａ）
は第１の内部電極層を示す平面図、（ｂ）は第２の内部
電極層を示す平面図、（ｃ）は第１、第２の内部電極層
の重なり状態を示す概略図、（ｄ）は（ｃ）のＢ−Ｂ線
断面図である。 【符号の説明】 １０ 積層コンデンサ １１ 積層体 １ 第１の誘電体層 ２ 第２の誘電体層 ３ 第１の内部電極層 ４ 第２の内部電極層 ５ 第１のビアホール導体 ６ 第２のビアホール導体 ２１ 大型積層体 １３、１４ 非電極形成領域 １５、１６ 貫通孔

フロントページの続き (72)発明者 長澤 忠 鹿児島県国分市山下町１番１号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内 Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC05 AC07 AC08 5E082 AB03 BC14 EE11 JJ03 JJ15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 厚み方向に第１のビアホール導体と第２
   のビアホール導体とを有するとともに、第２のビアホー
   ル導体の周囲に第２の非電極形成領域が形成され、且つ
   第１のビアホール導体と接続する第１の内部電極層を主
   面に形成した第１の誘電体層と、 厚み方向に第２のビアホール導体と第１のビアホール導
   体とを有するとともに、主面に第１のビアホール導体の
   周囲に第１の非電極形成領域が形成され、且つ第２のビ
   アホール導体と接続する第２の内部電極層を主面に形成
   した第２の誘電体層とを交互に積層してなる積層コンデ
   ンサにおいて、 前記第１及び第２の内部電極層内に形成した前記非電極
   形成領域の一部は、前記誘電体層の積層方向で互いに重
   なり合うことを特徴とする積層コンデンサ。