JPH0837126A - 積層コンデンサ - Google Patents

積層コンデンサ

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JPH0837126A
JPH0837126A JP19219694A JP19219694A JPH0837126A JP H0837126 A JPH0837126 A JP H0837126A JP 19219694 A JP19219694 A JP 19219694A JP 19219694 A JP19219694 A JP 19219694A JP H0837126 A JPH0837126 A JP H0837126A
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JP
Japan
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internal electrode
multilayer capacitor
electrodes
series
internal
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JP19219694A
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Fumiyasu Takahashi
文康 高橋
Yukio Honda
幸雄 本田
Yoshihito Miyamoto
義仁 宮本
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で、耐電圧性能に優れ、しかも大容量の
積層コンデンサを提供する。 【構成】 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1を介して第
1の内部電極群2と対向する一つの面に配設された、外
部端子4a,4bに接続される内部電極を含まない複数
の浮遊内部電極12aからなる第2の内部電極群12と
を交互に配設するとともに、第1及び第2の内部電極群
2,12中の浮遊内部電極2c,12aを、異なる外部
端子(4a,または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つ以上形成されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積層コンデンサに関
し、詳しくは、高耐圧、高容量の積層コンデンサに関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】積層コ
ンデンサには、例えば、図5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,52b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6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,54b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】ところで、一般に、内部電極によりはさま
れた誘電体の厚み(素子厚)tと破壊電圧値(BDV)
の関係は線形ではなく、次式で近似されるような曲線と
なる。 破壊電圧値(BDV)=A・tn (但し、A,nは、材料によって定まる定数で、nは通
常0.5前後)
【0004】誘電率が約1×104の高誘電体材料を例
にとると、素子厚と破壊電圧値の関係は、図7に示すよ
うな関係になり、また、素子厚とその単位厚み当りの破
壊電圧値の関係は、図8に示すような関係になる。
【0005】すなわち、図7、図8に示すように、素子
厚が小さいほど単位厚み当りの破壊電圧値が高くなる傾
向がある。
【0006】したがって、このような傾向のある材料を
用いて高耐圧の積層コンデンサを設計する場合、図5,
図6に示すような構造では、素子厚を大幅に増大させる
ことが必要になる。すなわち、図7を参照しつつ説明す
ると、例えば、破壊電圧値が1kVであれば、必要な素
子厚は75μmとなるが、破壊電圧値が2kVになる
と、必要な素子厚は250μmとなる。
【0007】このように、図5及び図6に示すような構
造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、素子厚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。
【0008】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、耐電圧性能に優れ、しかも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。
【0009】
【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
両面で有利な、素子厚のできるだけ小さい領域を利用す
ることを可能にするため、種々の実験、検討を行い、同
一平面に、一方の外部端子と接続する内部電極と、他方
の外部端子と接続する内部電極と、その間に配設された
浮遊内部電極を備えてなる内部電極群と、誘電体を介し
て該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
極とを交互に配設して、異なる外部端子に接続される内
部電極の間に、直列接続のコンデンサ部を多数形成する
(すなわち、多連シリーズ構造とする)ことにより所望
の容量を得るようにした場合に、耐電圧性能に優れ、し
かも小型大容量の積層コンデンサが得られることを知
り、さらに実験、検討を重ねて本発明を完成した。
【0010】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するととも
に、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
うに構成したことを特徴としている。
【0011】また、内部電極間に介在する誘電体の厚み
(素子厚)が100μm以下であることを特徴としてい
る。
【0012】
【作用】多連シリーズ構造とすることにより、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が可能になるとともに、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可能になる。したがって、
小型で、耐電圧性能に優れ、しかも大容量の積層コンデ
ンサを得ることが可能になる。
【0013】なお、内部電極間に介在する誘電体の厚み
(素子厚)が100μm以下であるような場合には、破
壊電圧値が問題になる場合が多いが、本発明によれば、
そのような場合(例えば、素子厚が10〜100μmの
範囲にあるような場合)にも、十分な耐電圧性能を得る
ことが可能になり特に有意義である。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を示して、その特徴と
するところをさらに詳しく説明する。
【0015】[実施例1]図1,図2は本発明の実施例
にかかる積層コンデンサを示す断面図である。
【0016】まず、図1の積層コンデンサ10について
説明する。積層コンデンサ10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4
a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。
【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。なお、この実施例の積
層コンデンサ10の寸法(サイズ)は、長さL=5.7
mm、幅W=5.0mm,厚さT=2.0mmである。
【0018】また、図2の積層コンデンサ20は、10
連シリーズ構造の積層コンデンサであり、その基本的な
構造は、図1の4連シリーズ構造の積層コンデンサ10
の場合と同様である。すなわち、この積層コンデンサ2
0は、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(ここで
は4つ)を配設してなる第1の内部電極群2と、誘電体
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5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。
【0019】また、第1の内部電極群2と第2の内部電
極群12は、図2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2における最上層の第1及び第2
の内部電極群2,12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2
a,2bの間に、直列接続のコンデンサ部5が10連形
成されている。なお、この実施例の積層コンデンサ20
の寸法は、図1の積層コンデンサ10の場合と同じく、
長さL=5.7mm、幅W=5.0mm,厚さT=2.0mm
である。
【0020】そして、上記のように構成された積層コン
デンサ10(図1)及び積層コンデンサ20(図2)を
はじめ、同様に形成した、寸法及び破壊電圧値が同一
で、コンデンサ部のシリーズ連数の異なる積層コンデン
サ(寸法は上記積層コンデンサ10及び20と同じ)に
ついて、取得される静電容量の大きさを測定した。な
お、各積層コンデンサの破壊電圧値は、AC4kV一定
とした。なお、各積層コンデンサにより積層数が異なる
ので、素子厚も異なるが、この実施例の積層コンデンサ
(シリーズ連数4〜20)における素子厚の範囲は、1
0μm〜80μmである。また、誘電体のεは約1000
0である。
【0021】各積層コンデンサについて測定したシリー
ズ連数と取得される静電容量の関係を図3に示す。
【0022】図3に示すように、シリーズ連数が増加す
ると静電容量が大きく増加し、4連以上の多連シリーズ
構造の場合には、ノーマル構造や2連シリーズ構造の場
合に比べて大きな静電容量を取得できることがわかる。
例えば、ノーマル構造の積層コンデンサの場合、寸法と
破壊電圧値を同じにすると、わずか3nF程度の静電容
量しか取得できないのに対し、4連〜20連の多連シリ
ーズ構造の積層コンデンサの場合には、その6〜40倍
の静電容量を取得できることがわかる。
【0023】これは、多連シリーズ構造とすることによ
り、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が可能になると
ともに、素子厚が小さいため積層数を多くすることが可
能になり、大きな静電容量を取得できるようになるもの
である。
【0024】[実施例2]上記実施例1の積層コンデン
サと同様の材料及び構造で、寸法(サイズ)及び取得さ
れる静電容量が同一の積層コンデンサを用意し、交流電
圧を印加して破壊電圧値(BDV)を測定した。なお、
各積層コンデンサの寸法は、長さL=5.7mm、幅W=
5.0mm,厚さT=2.0mmとし、静電容量は、10n
Fとした。各積層コンデンサのシリーズ連数と破壊電圧
値(BDV)の関係を、図4に示す。
【0025】図4に示すように、同一寸法、同一容量の
積層コンデンサであっても、シリーズの連数が増加する
ほど、破壊電圧値が大きくなり、4連以上の多連シリー
ズ構造の場合には、ノーマル構造や2連シリーズ構造の
場合に比べて破壊電圧値が大幅に増大していることがわ
かる。すなわち、例えば、ノーマル構造の積層コンデン
サの場合、破壊電圧値が約2.8kVであるのに対し、
4連〜20連の多連シリーズ構造の積層コンデンサの場
合には、その1.7〜2.9倍の破壊電圧値が得られる
ことがわかる。
【0026】上記の実施例のように、積層コンデンサを
多連シリーズ構造とすることにより、素子厚(単位厚
み)当りの破壊電圧値が大きい、素子厚の小さい領域を
使用することが可能になるため、静電容量、破壊電圧値
の両面において、従来の積層コンデンサよりも大幅に優
れた性能を得ることが可能になり、静電容量及び破壊電
圧値を同一とするとコンデンサの寸法を大幅に小型化す
ることが可能になる。
【0027】さらに、適切なシリーズ連数を選択するこ
とで、破壊電圧値、静電容量、素子寸法、積層数などに
関し、所望の特性を有する積層コンデンサを得ることが
できる。
【0028】なお、シリーズ連数については、4連以上
とすることが必要であるが、図3,図4に示すように、
シリーズ連数が20近くになるとシリーズ連数を増やす
ことによる効果が小さくなるとともに、小型の積層コン
デンサの場合には、素子厚が極端に小さくなったり、内
部電極の寸法が極端に小さくなったりして製造(加工)
が困難になるため、シリーズ連数は4〜20の範囲とす
ることが好ましい。
【0029】また、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、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。
【0030】
【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
するとともに、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しているので、素子厚(単位厚
み)当りの破壊電圧値が大きい、素子厚の小さい誘電体
を用いることが可能になるとともに、同一コンデンサ寸
法の場合には、積層数を多くすることが可能になる。
【0031】したがって、小型で、耐電圧性能に優れ、
しかも大容量の積層コンデンサを得ることができる。
【0032】さらに、適切なシリーズ連数を選択するこ
とで、破壊電圧値、静電容量、素子寸法、積層数などに
関し、所望の特性を有する積層コンデンサを得ることが
できる。
【0033】また、内部電極間に介在する誘電体の厚み
(素子厚)が100μm以下であるような場合には、破
壊電圧値が問題になる場合が多いが、本発明によれば、
素子圧を薄くして多連構造にすることにより、さらに高
い耐電圧性能を得ることが可能になり特に有意義であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例にかかる積層コンデンサの構造
を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例にかかる積層コンデンサの構造
を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例にかかる積層コンデンサについ
てのシリーズ連数と取得される静電容量の関係を示す図
である。
【図4】本発明の実施例にかかる積層コンデンサについ
てのシリーズ連数と破壊電圧値の関係を示す図である。
【図5】従来のノーマル構造の積層コンデンサの構造を
示す断面図である。
【図6】従来の2連シリーズ構造の積層コンデンサの構
造を示す断面図である。
【図7】従来の積層コンデンサの素子厚と破壊電圧値の
関係を示す図である。
【図8】従来の積層コンデンサの素子厚とその単位厚み
当りの破壊電圧値の関係を示す図である。
【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 10,20 積層コンデンサ 12 第2の内部電極群 12a 浮遊内部電極

Claims (2)

    【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
    配設するとともに、 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
    構成したことを特徴とする積層コンデンサ。
  2. 【請求項2】 内部電極間に介在する誘電体の厚み(素
    子厚)が100μm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。
JP19219694A 1994-07-22 1994-07-22 積層コンデンサ Withdrawn JPH0837126A (ja)

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