JPH0855758A

JPH0855758A - 積層コンデンサ

Info

Publication number: JPH0855758A
Application number: JP18816894A
Authority: JP
Inventors: Toshishige Yamamoto; 利重山本; Yoribumi Sakamoto; 頼史阪本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1994-08-10
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【構成】誘電体１１〜１７と内部電極２１〜２７とが
交互に複数層積み重ねられた積層コンデンサにおいて、
同極性となる一方の内部電極群２３、２５が端部電極３
０に直接的に接続される一方、他方の内部電極群２１、
２２、２４、２６、２７が端部電極３０近傍のこれら内
部電極２１、２２、２４、２６、２７の一端部側におい
て柱状接続部材３５により互いに接続されていることを
特徴とする積層コンデンサ１０。【効果】内部電極２１〜２７に流れる電流の向きをそ
れぞれが相殺する方向に形成することができる。これに
より、高速、高集積半導体チップ及びモジュール用の積
層コンデンサとして、ショートが発生しにくく、大容量
を有しながら寄生インダクタンスの小さいものを提供す
ることができる。

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、
より詳細には特に高周波領域における論理回路のスイッ
チングノイズ等を効果的に除去することができる低イン
ダクタンスの積層コンデンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子回路の大容量化、高速化、高
密度化に伴い、コンデンサの大容量化、高周波化が要求
されている。このような要求に対応できるコンデンサの
ひとつとして、積層セラミックコンデンサが挙げられ
る。中でも、図５に示したタイプのチップ型積層セラミ
ックコンデンサ４０は大容量化の実現が可能であり、し
かもパッケージ等への実装が容易であるため盛用されて
いる。

【０００３】図中４１は誘電体を示しており、積層され
た誘電体４１間には、左端を除く略全面に形成された内
部電極４２と、右端を除く略全面に形成された内部電極
４３とが一層おきに形成されており、これら誘電体４
１、内部電極４２及び内部電極４３により積層体４４が
構成されている。また、この積層体４４の両端部には内
部電極４２の一端が接続された端部電極４５と、内部電
極４３の一端が接続された端部電極４６とが形成され、
これら積層体４４及び端部電極４５、４６を含んでチッ
プ型積層セラミックコンデンサ４０は構成されている。

【０００４】このように構成されたチップ型積層セラミ
ックコンデンサ４０では、内部電極４２と内部電極４３
との対向する積層面で容量が形成され、各容量値の総和
がチップ型積層セラミックコンデンサ４０の総容量値と
なり、小型であっても大容量が得られる。

【０００５】ところで一般に、コンデンサは理想的には
容量素子であるが、現実的には誘電体材料の誘電損失や
電極の持つ抵抗及びインダクタンスを有しており、図６
に示したような等価回路で表され、使用する周波数によ
りその振るまいが大きく変化する。図７は一例として、
容量Ｃ＝１ｎＦ、等価直列抵抗ＥＳＲ（Equivalent Ser
ies Resistance) ＝０．１Ω、等価直列インダクタンス
ＥＳＬ＝１ｎＨであるコンデンサのインピーダンス｜Ｚ
｜の周波数特性を示したものである。ここで実線は現実
の周波数特性を、点線は誘電損失や電極抵抗を有さない
コンデンサの理想的な周波数特性すなわちコンデンサの
インダクタンス（ωＬ）成分及び容量成分（１／ωＣ）
の周波数特性をそれぞれ示している。図７から明らかな
ように、現実のコンデンサでは４０ＭＨｚ付近からイン
ピーダンスがずれ始めており、これは見かけの容量が変
化していることを示している。また、１６０ＭＨｚで共
振を生じており、それ以上の周波数ではインダクタとし
て振るまう。コンデンサの代表的な用途として、回路の
ノイズカットを行うバイパスコンデンサが挙げられる
が、上記したようなコンデンサでは、ノイズの周波数が
３００ＭＨｚ以上になるとインピーダンスが高くなるた
め、高周波領域におけるノイズを効果的に除去すること
が困難になるという問題があった。

【０００６】このような問題を解決するには、コンデン
サの自己共振周波数ｆ_O を高める必要がある。一般に、
コンデンサのｆ_O は以下の式、

【０００７】

【数１】

【０００８】で表される。従ってｆ_O を高めるには、Ｅ
ＳＬあるいはＣを小さくしなければならない。しかし、
上記したように近年の回路の大容量化に伴ってＣは増大
する傾向にあり、Ｃを小さくすることはできず、ＥＳＬ
を小さくすることが重要となる。

【０００９】チップ型積層セラミックコンデンサ４０で
は、図８に示したように誘電体４１をはさむ全ての内部
電極４２、４３で、端部電極４６の一端から電流が同一
方向に流れており、電流による電磁界が相殺されること
はなく、ＥＳＬの値は略以下の式、

【００１０】

【数２】

【００１１】で表される。その結果相互インダクタンス
が正で大きな値となり、ＥＳＬの値を小さくすることが
できない。例えば、端部電極４６幅ａ＝０．５ｍｍ、コ
ンデンサ４０高さｃ＝０．５ｍｍ、コンデンサ４０長さ
ｄ＝１ｍｍ、μ₀ ：透磁率とすると、ＥＳＬは約１．３
ｎＨと大きな値となる。

【００１２】スイッチングノイズは論理回路のスイッチ
ングによってシステムの電源ラインに流れる電流（充放
電電流）により発生するノイズであり、電流路のインダ
クタンスと比例関係にある。この時、コンデンサは充放
電電流の供給源として働く。現在、電子回路の高速化に
伴い、この論理回路におけるスイッチングノイズが大き
な問題となってきており、前記スイッチングノイズを抑
制するためには、コンデンサにおける大容量化、低イン
ダクタンス化が望まれている。

【００１３】既に大容量化が図られたチップ型積層セラ
ミックコンデンサ４０において、スイッチングノイズを
より抑制するには、コンデンサ自体のＥＳＬを小さくす
ることが重要となる。

【００１４】コンデンサ自体のＥＳＬを小さくするため
に、上下に隣接する内部電極を流れる電流の向きがほぼ
逆方向となるように前記内部電極が構成されたチップ型
積層コンデンサが提案されている（特公平４−７０７６
４号公報）。図９は前記チップ型積層コンデンサ５０の
上面図であり、図中５１、５２はそれぞれ端部電極を示
しており、図中Ａは端部電極間距離を示している。誘電
体５４上に形成された内部電極５３の耳片部５３ａとこ
れら端部電極５１、５２とは積層毎交互に電気的に接続
されている。図１０は内部電極５３の一連の配列を示し
た模式図であり、耳片部５３ａは各々異なる４つの誘電
体５４隅部に形成されている。図１１はコンデンサ５０
中の内部電極５３の方向付け順序を示した図であり、２
枚重ねられた内部電極５３の各耳片部５３ａが各々他方
のシートの隅部に向けられている。このように重ねられ
た内部電極５３は一枚置きに反対側の端部電極５１、５
２に接続されるため、図中矢印に示すように、それぞれ
反対方向に電流が流れることとなり、磁界が相殺され、
結果として寄生インダクタンスを小さくすることができ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
の積層コンデンサ５０にあっては、端部電極５１、５２
は短手方向に形成されるため端部電極間距離Ａは短くな
り、安価な半田付け実装を行う場合、ショートが発生す
る確立が高いという課題があった。なお、図１２に示す
ように、端部電極間距離Ａを大きくした積層コンデンサ
にすると、電流の向き（矢印）が図１１中矢印に示すよ
うな逆向き平行状態とならず、磁界が相殺されにくいた
め、寄生インダクタンスが大きくなってしまう。また、
電流の向きを抑制するために、図１３に示すような溝部
６５を有する内部電極６３形状も提案されているが、こ
の場合は、容量値が大幅に減少してしまうという課題が
あった。

【００１６】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、ショートが発生しにくく、大容量を有しなが
ら、しかも寄生インダクタンスを小さくすることができ
る積層コンデンサを提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る積層コンデンサは、誘電体と内部電極と
が交互に複数層積み重ねられた積層コンデンサにおい
て、同極性となる一方の内部電極群が端部電極に直接的
に接続される一方、他方の内部電極群が前記端部電極近
傍のこれら内部電極の一端部側において柱状接続部材に
より互いに接続されていることを特徴としている。

【００１８】

【作用】隣接した電極板を流れる電流の向きを逆向き平
行にできれば、負の値を有する相互インダクタンスの絶
対値が自己インダクタンスにほぼ等しくなり、結果とし
て寄生インダクタンスは零に近づく。

【００１９】上記した積層コンデンサにあっては、片方
の端部電極（第１の端部電極と記す）と、これに接続さ
れる内部電極群との接続は通常の積層チップコンデンサ
と同様に行われるが、前記内部電極群にはくり抜き部が
形成され、該くり抜き部を貫通する柱状接続部材により
他の内部電極群が互いに接続されており、該他の内部電
極群のうち最上部及び最下部の内部電極群がそれぞれも
う片方の端部電極（第２の端部電極と記す）と電気的に
接続されることとなる。このため、該第２の端部電極と
直接接続されていない前記内部電極群に流れる電流の向
きは、前記貫通孔が第１の端部電極近傍の内部電極上の
一端部に形成されることにより、前記第１の端部電極に
接続された内部電極群に流れる電流の向きと１８０。反
転することとなる。これにより、寄生インダクタンスの
小さな積層コンデンサを得ることが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明に係る積層コンデンサの実施例
を図面に基づいて説明する。ここでは簡単のため７層の
内部電極が形成されている場合について説明する。図１
は実施例に係る積層コンデンサ１０の模式的縦断面図を
示しており、図２は分解斜視図を示している。図中１１
〜１７及び３２はチタン酸バリウム等の高誘電率材料を
用いて形成された誘電体板を示しており、誘電体板１１
〜１６の所定箇所には複数個の貫通孔１１ａ〜１６ａが
それぞれ形成されている。誘電体板１１、１７の右端部
以外の周囲所定幅を除く部分には誘電体との同時焼成が
可能なＰｂ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ−Ａｇ等からなる金属ペ
ーストを用いて内部電極２１、２７が形成されている。
また、誘電体板１３、１５の左端部以外の所定幅を除く
部分及びくり抜き部２３ａ、２５ａを除く部分には前記
金属ペーストを用いて内部電極２３、２５が形成されて
いる。また、誘電体板１２、１４、１６の周囲所定幅を
除く部分には前記金属ペーストを用いて内部電極２２、
２４、２６がそれぞれ形成されている。これら誘電体板
１１〜１７及び内部電極２１〜２７が順次交互に積層さ
れる構成により積層体が形成されている。該積層体の端
部には誘電体との同時焼成が可能な前記金属ペーストを
用いて端部電極３０及び端部電極３１が形成されてい
る。そして、同極性を有する一層おきの内部電極２３、
２５が端部電極３０と接続され、他の同極性を有する一
層おきの内部電極２２、２４、２６及び最上部の内部電
極２１及び最下部の内部電極２７は貫通孔１１ａ〜１７
ａに充填された柱状接続部材３５、３６、３７により互
いに接続されるとともに、内部電極２１及び内部電極２
７を介して端部電極３１に接続されている。これら柱状
接続部材３５〜３７は導電性を有し、かつ誘電体との同
時焼成が可能な前記金属ペーストを用いて形成されてお
り、内部電極２１〜２７の端部電極３０近傍に配設され
ている。内部電極２３、２５には前述したようにくり抜
き部２３ａ、２５ａがそれぞれ形成されているので、柱
状接続部材３５〜３７によって他の内部電極２１、・・
・と接続されることはない。これら誘電体板１１〜１
７、内部電極２１〜２７及び端部電極３０、３１を含ん
で積層コンデンサ１０は構成されている。

【００２１】このような構成の積層コンデンサ１０を作
製するには、まずガラス系焼結助剤を添加したチタン酸
バリウムの粉末に分散剤、有機バインダ、可塑剤を添加
して混練した後、ドクターブレード法により厚さが約５
０μｍのシート状に成形し、誘電体シートを得る。

【００２２】次に、焼き上がり寸法が例えば縦２ｍｍ、
横２ｍｍとなるような大きさに前記誘電体シートを切断
した後、図１、図２に示した貫通孔１１ａ〜１６ａをそ
れぞれ形成し、さらに誘電体シート２枚の一主面に、図
１、図２に示した内部電極２３、２５に対応する内部電
極パターンをメタルマスクを用いたスクリーン印刷法に
よりそれぞれ形成すると共に、誘電体シート５枚の一主
面に図１、図２に示した内部電極２１、２２、２４、２
６、２７に対応する内部電極パターンをメタルマスクを
用いたスクリーン印刷法によりそれぞれ形成する。これ
と同時に全ての貫通孔１１ａ〜１６ａ内に金属ペースト
として例えばＰｄ−Ａｇペーストを充填する。

【００２３】この後、内部電極パターンを上面にした７
枚の誘電体シートを図１、図２に示すように順次積層
し、図１中の誘電体板３２で示される保護板としての誘
電体シートを積層する。

【００２４】次に、これら積層誘電体シートを圧着させ
た後、１２５０℃の大気中で焼成して積層コンデンサ１
０を作製する。

【００２５】図３（ａ）は実施例に係る積層コンデンサ
１０において、内部電極２５の極性が＋である場合の内
部電極２５を流れる電流の方向を示した模式図であり、
図３（ｂ）は内部電極２６の極性が−である場合の内部
電極２６を流れる電流の方向を示した模式図である。矢
印ｘ、ｙがそれぞれの電流の向きであり、互いに１８０
°反転した方向となっている。

【００２６】図１及び図３から明らかなように実施例に
係る積層コンデンサ１０では、内部電極２１〜２６を流
れる電流はそれぞれ相殺する方向に流れており、ＥＳＬ
を小さくすることができる。

【００２７】実際に、実施例に係る積層コンデンサ１０
のＥＳＬを調べたところ、０．０５ｎＨと小さな値とな
っていることが確認された。

【００２８】図４は実施例に係る積層コンデンサ１０の
上面図である。端部電極３０、３１をコンデンサの長手
方向に形成できるので、はんだ実装時のショートの危険
性が低く、十分小型化が可能である。

【００２９】以上説明したように、実施例に係る積層コ
ンデンサ１０にあっては、端部電極３０と、これに接続
される内部電極２３、２５との接続方法は通常の積層チ
ップコンデンサと同様であるが、端部電極３０に接続さ
れる内部電極２３、２５にはそれぞれくり抜き部２３
ａ、２５ａが形成され、このくり抜き部２３ａ、２５ａ
及び誘電体板１１〜１６を貫通する柱状接続部材３５〜
３７により他の内部電極２１、２２、２４、２６、２７
が互いに接続されており、これらのうち内部電極２１、
２７はそれぞれ端部電極３１と電気的に接続されてい
る。しかもくり抜き部２３ａ、２５ａが端部電極３０近
傍の一端部に形成されることにより、内部電極２２、２
４、２６に流れる電流の向きは内部電極２３、２５に流
れる電流の向きと１８０。反転されることとなる。

【００３０】さらに内部電極２１は、内部電極２２と隣
接するよう形成されるため、積層コンデンサ全体の電流
の方向をそれぞれ逆向き平行とすることが可能となる。
これにより、寄生インダクタンスの小さな積層コンデン
サを得ることが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る積層コ
ンデンサにあっては、誘電体と内部電極とが交互に複数
層積み重ねられた積層コンデンサにおいて、同極性とな
る一方の内部電極群が端部電極に直接的に接続される一
方、他方の内部電極群が前記端部電極近傍のこれら内部
電極の一端部側において柱状接続部材により互いに接続
されているので、内部電極に流れる電流の向きをそれぞ
れが相殺する方向に形成することができる。これによ
り、高速、高集積半導体チップ及びモジュール用の積層
コンデンサとして、ショートが発生しにくく、大容量を
有しながら寄生インダクタンスの小さいものを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層コンデンサの実施例を示す模
式的縦断面図である。

【図２】実施例に係る積層コンデンサの模式的分解斜視
図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は実施例に係る積層コンデン
サにおいて、隣接する２つの内部電極を流れる電流の方
向を示した模式図である。

【図４】実施例に係る積層コンデンサの上面図である。

【図５】従来のチップ型積層セラミックコンデンサを示
した部分断面斜視図である。

【図６】チップ型積層セラミックコンデンサの回路構成
を示した等価回路図である。

【図７】従来のチップ型積層セラミックコンデンサにお
けるインピーダンス｜Ｚ｜の周波数特性を示したグラフ
である。

【図８】従来の積層コンデンサの模式的縦断面図であ
る。

【図９】従来例に係る積層セラミックコンデンサの上面
図である。

【図１０】積層セラミックコンデンサの積層体部分を分
解して示した斜視図である。

【図１１】積層セラミックコンデンサの内部電極の方向
付け順序を示した図である。

【図１２】積層セラミックコンデンサの端部電極間距離
を広くした場合の内部電極の方向付け順序を示した図で
ある。

【図１３】別の従来例に係る積層セラミックコンデンサ
の内部電極を流れる電流の方向を示した模式図である。

【符号の説明】

１０積層コンデンサ１１〜１７、３２誘電体２１〜２７内部電極３０、３１端部電極３５〜３７柱状接続部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体と内部電極とが交互に複数層積み
重ねられた積層コンデンサにおいて、同極性となる一方
の内部電極群が端部電極に直接的に接続される一方、他
方の内部電極群が前記端部電極近傍のこれら内部電極の
一端部側において柱状接続部材により互いに接続されて
いることを特徴とする積層コンデンサ。