JPH11251180A

JPH11251180A - 積層コンデンサ

Info

Publication number: JPH11251180A
Application number: JP10051175A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Fujishiro; 義和藤城
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-17
Anticipated expiration: 2018-03-03
Also published as: JP3511569B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層コンデンサの大容量化、内部電極の長尺
化による浮遊インダクタンスを低減する。【解決手段】内部電極３０１〜３０４は、誘電体基体
４０１〜４０３に隣接し、誘電体基体４０１〜４０３に
よる誘電体層を間に挟んで積層され、２つの電極回路を
有するコンデンサ素子を構成する。内部電極３０１、３
０３と、内部電極３０２、３０４とは、誘電体層を間に
挟んで互いに隣り合っている。従って、２つの電気回路
の間には、誘電体層の層数、その誘電率、内部電極の対
向面積に比例した大きな静電容量が取得される。電気回
路は、内部電極３０１〜３０４を、積層の方向と直交す
る長さ方向に順次に直列に接続して構成されており、内
部電極３０１、３０３と、内部電極３０２、３０４と
は、互いに隣り合っている。

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
関する。本発明に係る積層コンデンサは、主に、スイッ
チング電源の平滑コンデンサや高周波電子回路の電源デ
カップリング用コンデンサに用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路の電源としては、軽量
で、容易に大電力が得られるスイッチング電源が主に使
われている。従来、スイッチング電源では、平滑コンデ
ンサとして、電解コンデンサが主に用いられていたが、
最近、積層コンデンサが多用されるようになってきた。
積層セラミックコンデンサは、小型で、大容量のものが
得られ、誘電体損失も少ないという利点を有することに
よる。

【０００３】また、高周波電子回路の電源デカップリン
グ用コンデンサとしても、電解コンデンサに代わって、
積層コンデンサが多用されるようになってきた。

【０００４】ところが、スイッチング電源におけるスイ
ッチング周波数の高周波化及び電子回路におけるクロッ
ク周波数の高周波化等により、従来は、それほど問題と
されなかったインダクタンスが問題とされるようになっ
てきた。例えば、高周波の使用周波数領域において、イ
ンダクタンスと容量とによる自己共振が生じ、それによ
って位相が反転してしまうことがある。このような自己
共振現象が生じると、積層コンデンサを用いている回路
が異常発振し、安定な回路動作を確保することができな
くなる。

【０００５】このような自己共振現象による不具合を回
避するためには、インダクタンス分を小さくして、共振
周波数を、使用周波数の、例えば、数倍以上と、大きく
すればよい。このような観点から、積層コンデンサのイ
ンダクタンスを低減させることを狙った先行技術文献と
しては、特公平４−７０７６４公報を挙げることができ
る。しかし、この先行技術文献に記載された技術では、
異なる電位にある内部電極を、誘電体基体の同一端面に
引き出し、同一端面上に形成された外部電極に接続する
構造であるため、小型化が進むにつれて、異なる電位に
ある２つの外部電極の間に充分な絶縁間隔が確保できな
くなる。また、回路基板へ実装したときに、外部電極間
が半田等によって短絡されてしまうこともある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イン
ダクタンスを低減し、自己共振周波数を、使用周波数よ
りも著しく高くできるようにした積層コンデンサを提供
することである。

【０００７】本発明のもう一つの課題は、小型化に対し
ても、充分に対応できるインダクタンス低減構造を有す
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】上述した課題を解決する
ために、本発明に係る積層コンデンサは、誘電体基体
と、複数の内部電極と含む。前記内部電極は、前記誘電
体基体の内部に埋設され、前記誘電体基体による誘電体
層を間に挟んで積層され、２つの電気回路を有するコン
デンサ素子を構成する。

【０００９】前記電気回路の少なくとも一方は、複数の
前記内部電極を、前記誘電体基体の内部において、前記
積層の方向と直交する長さ方向に順次に直列に接続して
構成されている。前記電気回路の一方に属する内部電極
と、前記電気回路の他方に属する内部電極とは、前記誘
電体層を間に挟んで互いに隣り合っている。

【００１０】上述したように、本発明に係る積層コンデ
ンサにおいて、複数備えられる内部電極は、誘電体基体
の内部に埋設され、誘電体基体による誘電体層を間に挟
んで積層され、２つの電気回路を有するコンデンサ素子
を構成する。２つの電気回路のうち、電気回路の一方に
属する内部電極と、電気回路の他方に属する内部電極と
は、誘電体層を間に挟んで互いに隣り合っている。従っ
て、２つの電気回路の間には、誘電体層の層数、層厚、
誘電率及び内部電極の対向面積に比例した大きな静電容
量が取得される。

【００１１】しかも、電気回路の少なくとも一方は、複
数の内部電極を、積層の方向と直交する長さ方向に順次
に直列に接続して構成されており、電気回路の一方に属
する内部電極と、電気回路の他方に属する内部電極と
は、互いに隣り合っている。この構造によれば、隣接す
る１組の内部電極は電気極性が逆になり、流れる電流が
反対方向となる。従って、インダクタンスを低減し、自
己共振周波数を、使用周波数の、例えば、数倍程度の高
周波数に設定し、使用周波数帯域において、自己共振を
生じることのない積層コンデンサを得ることができる。

【００１２】更に、複数の内部電極は、誘電体基体の内
部において、接続されているから、内部電極と、接続導
体との間において、誘電体基体による充分な電気絶縁を
確保できる。しかも、端子電極は、長さ方向において相
対する両端面に付与されており、電気回路のそれぞれは
長さ方向において相対する両端面に導出され端子電極に
接続されているから、誘電体基体の外部においても、充
分な電気絶縁を確保することができる。

【００１３】このため、小型化に対しても、充分に対応
できるインダクタンス低減構造を有する積層コンデンサ
を得ることができる。

【００１４】好ましくは、電気回路の一方のみならず、
電気回路の他方も、複数の内部電極を含み、複数の内部
電極を、長さ方向に順次に直列に接続して構成する。か
かる構成によれば、誘電体層の層数を増大させ、取得容
量を増大させることができる。

【００１５】また、この場合も、電気回路の一方に属す
る内部電極と、電気回路の他方に属する内部電極とは、
互いに隣り合う構造になり、隣接する１組の内部電極は
電気極性が逆になり、流れる電流が反対方向となるか
ら、隣接する１組の内部電極において、内部電極のそれ
ぞれに発生するインダクタンスが互いに打ち消し合う。
従って、インダクタンスを低減し、自己共振周波数を、
使用周波数の、例えば、数倍以上の高周波数に設定し、
使用周波数帯域において、自己共振を生じることのない
積層コンデンサを得ることができる。

【００１６】本発明において、誘電体基体は、一般に
は、誘電体セラミックでなる。そのほか、有機系誘電体
を用いることもできる。

【００１７】内部電極の接続態様の一例として、２つの
電気回路のそれぞれにおいて、内部電極をジグザグに接
続する構造を採用できる。別の態様として、電気回路の
それぞれにおいて、内部電極をうず巻き状に接続しても
よい。

【００１８】２つの電気回路のそれぞれに属する内部電
極を直列に接続する手段としては、誘電体層を貫通する
スルーホール導体によって、内部電極を接続して行く構
造が有効である。

【００１９】本発明に係る積層コンデンサにおいて、電
気回路のそれぞれは、一端部を長さ方向において相対す
る両端面に導出し、両端面に付与された端子電極に接続
する。この構造によれば、平面実装タイプの積層コンデ
ンサが得られる。

【００２０】更に、別の態様として、本発明に係る積層
コンデンサは、複数のコンデンサ素子を含んでいてもよ
い。この場合、コンデンサ素子のそれぞれは積層され、
電気的に互いに並列に接続される。この構造によれば、
コンデンサ素子それぞれの内部電極構造を簡素化すると
共に、コンデサ素子数に対応した静電容量を取得でき
る。

【００２１】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図を参照し、更に具体的に説明する。添付図面
は単に例を示すに過ぎない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る積層コンデン
サの分解斜視図、図２は図１に示した積層コンデンサの
断面図である。図示するように、本発明に係る積層コン
デンサは、誘電体基体１と、複数の内部電極３０１〜３
０４と含む。誘電体基体１は、一般には、誘電体セラミ
ックでなる。そのほか、有機系誘電体を用いることもで
きる。

【００２３】内部電極３０１〜３０４は、誘電体基体１
の内部に埋設され、誘電体基体１による誘電体層４０１
〜４０３を間に挟んで積層され、２つの電気回路Ａ、Ｂ
を有するコンデンサ素子を構成している。電気回路Ａ
は、内部電極３０１、３０３を、積層方向Ｚと直交する
長さ方向Ｘに順次に直列に接続して構成されている。電
気回路Ｂも、内部電極３０２、３０４を、積層方向Ｚと
直交する長さ方向Ｘに順次に直列に接続して構成されて
いる。内部電極３０１〜３０４は幅方向Ｙの両端が誘電
体基体１によって閉じられている。

【００２４】電気回路Ａに属する内部電極３０１、３０
３と、電気回路Ｂに属する内部電極３０２、３０４と
は、誘電体層４０１、４０２、４０３を間に挟んで互い
に隣り合っている。

【００２５】電気回路Ａに属する内部電極３０１及び内
部電極３０３は、誘電体層４０１、４０２を貫通するス
ルーホール導体５１によって接続されている。電気回路
Ｂに属する内部電極３０２、３０４は、誘電体層４０
２、４０３を貫通するスルーホール導体５２によって接
続されている。スルーホール導体５２は、長さ方向Ｘで
見て、スルーホール導体５１とは反対側において、内部
電極３０２、３０４を接続している。これにより、内部
電極３０１、３０３をジグザグに接続した電気回路Ａ及
び内部電極３０２、３０４をジグザグに接続した電気回
路Ｂが得られる。内部電極３０１〜３０４は、一端部を
誘電体基体１の外部に導き、外部で接続してもよい。実
施例において、スルーホール導体５１、５２は、３本設
けられているが、その数は任意である。

【００２６】上述したように、本発明に係る積層コンデ
ンサにおいて、複数備えられる内部電極３０１〜３０４
は、誘電体基体１の内部に埋設され、誘電体基体１によ
る誘電体層４０１〜４０３を間に挟んで積層され、２つ
の電気回路Ａ、Ｂを有するコンデンサ素子を構成する。
２つの電気回路Ａ、Ｂのうち、電気回路Ａに属する内部
電極３０１、３０３と、電気回路Ｂに属する内部電極３
０２、３０４とは、誘電体層４０１〜４０３を間に挟ん
で互いに隣り合っている。従って、２つの電気回路Ａ、
Ｂの間には、誘電体層４０１〜４０３の層数、その誘電
率、内部電極３０１〜３０４の対向面積に比例した大き
な静電容量が取得される。

【００２７】しかも、電気回路Ａ、Ｂは、内部電極３０
１〜３０４を、積層の方向と直交する長さ方向Ｘに順次
に直列に接続して構成されており、電気回路Ａに属する
内部電極３０１、３０３と、電気回路Ｂに属する内部電
極３０２、３０４とは、誘電体層４０１〜４０３を間に
挟んで互いに隣り合っている。この構造によれば、たと
えば、隣接する１組の内部電極３０１と内部電極３０２
は電気極性が逆になり、流れる電流ｉ１１とｉ１２も電
流方向が、内部電極３０１では方向ａ、内部電極３０２
では方向ｂのように反対方向となるから、隣接する１組
の内部電極３０１、３０２において、内部電極３０１、
３０２のそれぞれに発生するインダクタンスが互いに打
ち消し合う。内部電極３０３と、内部電極３０４との間
においても同様のインダクタンス打ち消し作用が生じ
る。従って、インダクタンスを低減し、自己共振周波数
を、使用周波数の、例えば、数倍以上の高周波数に設定
し、使用周波数帯域において、自己共振を生じることの
ない積層コンデンサを得ることができる。

【００２８】複数の内部電極３０１〜３０４は、誘電体
基体１の内部において、スルーホール導体５１、５２に
よって接続されているから、内部電極３０１〜３０４
と、スルーホール導体５１、５２との間において、誘電
体基体１による充分な電気絶縁を確保できる。しかも、
端子電極２１、２２は、長さ方向Ｘにおいて相対する両
端面に付与されており、電気回路Ａ、Ｂは、一端部を長
さ方向Ｘにおいて相対する両端面に導出し、両端面に付
与された端子電極２１、２２に接続してある。具体的に
は、最上層に位置する内部電極３０１の一端を端子電極
２１に導通させ、最下層に位置する内部電極３０４の一
端を端子電極２２に導通させてある。この構造によれ
ば、誘電体基体１の外部において、異なる電位にある端
子電極２１ー２２間に充分な電気絶縁を確保することが
できる。このため、小型化に対しても、充分に対応でき
るインダクタンス低減構造を有する積層コンデンサを得
ることができる。

【００２９】次に具体的なデータを参照して、本発明の
効果を説明する。図１及び図２に示した内部電極構造を
持つ本発明に係る積層コンデンサと、４つの内部電極を
交互に接続した従来の積層コンデンサとを用意し、その
特性を比較評価した。積層コンデンサとしてのディメン
ション及び形状は、両者共、縦３．２mm×横１．６mmの
直方体である。誘電体層の厚さ、内部電極形状、層数
は、両者共同じである。

【００３０】測定の結果、１kHzでの静電容量は、本発
明に係る積層コンデンサでは３３．１ｎＦで、従来品で
は３５．７ｎＦでほぼ同じであった。

【００３１】しかし、１GHzでのインダクタンスは、従
来の積層コンデンサでは１２７０ＰＨであったのに対
し、本発明に係る積層コンデンサでは３４０ＰＨとな
り、インダクタンスを、従来の約１／４に低減できた。

【００３２】図３は本発明に係る積層コンデンサの別の
実施例を示す断面図である。図１及び図２に図示された
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付し、説明は省略する。この実施例では、図１及び図
２の実施例との比較において、内部電極数を増大させ、
より大きな静電容量を取得するようになっている。内部
電極３０１〜３０８は、２つのジグザグの電気回路Ａ、
Ｂを構成するように接続されている。

【００３３】電気回路Ａに属する内部電極３０１、３０
３、３０５、３０７は、スルーホール導体５１、５２、
５３により、順次に直列（ジグザグ）に接続されてい
る。電気回路Ｂに属する内部電極３０４、３０６には、
スルーホール導体５２、５３と交差する部分に、ギャッ
プが設けられており、これによって、スルーホール導体
５２、５３と内部電極３０４、３０６との短絡を回避す
る。

【００３４】電気回路Ａに属する内部電極３０１、３０
３、３０５、３０７は、電気回路Ｂに属する内部電極３
０２、３０４、３０６、３０８と、誘電体層４０１〜４
０７を間に挟んで互いに隣り合っており、スルーホール
導体５４、５５、５６により、順次に直列（ジグザグ）
に接続してある。

【００３５】上記構造によれば、互いに隣接して電極組
を構成する内部電極（３０１と３０２）、（３０３と３
０４）、（３０５と３０６）、（３０７と３０８）は、
電気極性がそれぞれ逆になり、電流（ｉ１１とｉ１
２）、（ｉ１３とｉ１４）、（ｉ１５とｉ１６）、（ｉ
１７とｉ１８）が、それぞれの組で、ａ方向とｂ方向の
反対方向に流れる。このため、隣接する各組の内部電極
（３０１と３０２）、（３０３と３０４）、（３０５と
３０６）、（３０７と３０８）において、内部電極のそ
れぞれに発生するインダクタンスを互いに打ち消し合
う。従って、インダクタンスを低減し、自己共振周波数
を、使用周波数の、例えば、数倍程度の高周波数に設定
し、使用周波数帯域において、自己共振を生じることの
ない積層コンデンサを得ることができる。

【００３６】図４は本発明に係る積層コンデンサの別の
実施例を示す図である。図１〜図３に図示された構成部
分と同一の構成部分については、同一の参照符号を付
し、説明は省略する。この実施例では、電気回路Ａ、Ｂ
のそれぞれにおいて、内部電極３０１〜３０８をうず巻
き状に接続してある。より具体的には、電気回路Ａに属
する内部電極３０１、３０７、３０３、３０５を、スル
ーホール導体５１、５２、５３により、順次にうず巻き
状に接続し、電気回路Ｂに属する内部電極３０８、３０
２、３０６、３０４を、スルーホール導体５４、５５、
５６により、順次にうず巻き状に接続する。

【００３７】電気回路Ａに属する内部電極３０１、３０
７、３０３、３０５と、電気回路Ｂに属する内部電極３
０８、３０２、３０６、３０４とは、誘電体層４０１〜
４０７を間に挟んで互いに隣り合っている。

【００３８】この構造によれば、隣接する内部電極（３
０１と３０２）、（３０３と３０４）、（３０５と３０
６）、（３０７と３０８）とは電気極性がそれぞれ逆に
なり、電流（ｉ１１とｉ１２）、（ｉ１３とｉ１４）、
（ｉ１５とｉ１６）、（ｉ１７とｉ１８）がａ方向とｂ
方向の反対方向に流れる。このため、隣接する内部電極
の組（３０１と３０２）、（３０３と３０４）、（３０
５と３０６）、（３０７と３０８）において、内部電極
のそれぞれに発生するインダクタンスを互いに打ち消し
合う。従って、インダクタンスを低減し、自己共振周波
数を、使用周波数の、例えば、数倍程度の高周波数に設
定し、使用周波数帯域において、自己共振を生じること
のない積層コンデンサを得ることができる。ここに、一
方に属する内部電極は端子２１に接続され、他方に属す
る内部電極は端子２２に接続される。

【００３９】図５は本発明に係る積層コンデンサの別の
実施例を示す図である。図において、図１に図示された
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付し、説明は省略する。この実施例では、複数のコン
デンサ素子Ｃ１、Ｃ２を含んでいる。コンデンサ素子Ｃ
１、Ｃ２のそれぞれは、図１に図示された電極構造を有
する。従って、図１の実施例を参照して説明した作用効
果を奏する。実施例では、２個のコンデンサ素子Ｃ１、
Ｃ２を例示するのみであるが、その数は任意である。

【００４０】しかも、コンデンサ素子Ｃ１、Ｃ２のそれ
ぞれは積層され、電気的に互いに並列に接続される。従
って、コンデサ素子数に対応した静電容量を取得でき
る。図示は省略するが、コンデンサ素子Ｃ１、Ｃ２の構
造は、図２〜図４に図示された何れでもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）インダクタンスを低減し、自己共振周波数を、使
用周波数よりも著しく高くできるようにした積層コンデ
ンサを提供することができる。（ｂ）小型化に対しても、充分に対応できるインダクタ
ンス低減構造を有する積層コンデンサを提供することが
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分解斜視図であ
る。

【図２】図１に示した積層コンデンサの断面図である。

【図３】本発明に係る積層コンデンサの別の実施例を示
す断面図である。

【図４】本発明に係る積層コンデンサの別の実施例を示
す断面図である。

【図５】本発明に係る積層コンデンサの更に別の実施例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１誘電体基体３０１〜３０８内部電極４０１〜４０７誘電体層５１〜５６スルーホール導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基体と、複数の内部電極と、複数
の端子電極とを含む積層コンデンサであって、前記内部電極は、前記誘電体基体の内部に埋設され、前
記誘電体基体による誘電体層を間に挟んで積層され、２
つの電気回路を有するコンデンサ素子を構成しており、前記電気回路の少なくとも一方は、複数の前記内部電極
を、前記誘電体基体の内部において、前記積層の方向と
直交する長さ方向に順次に直列に接続して構成されてお
り、前記電気回路の一方に属する内部電極と、前記電気回路
の他方に属する内部電極とは、前記誘電体層を間に挟ん
で互いに隣り合っており、前記端子電極は、前記長さ方向において相対する前記両
端面に付与されており、前記電気回路のそれぞれは、前記長さ方向において相対
する両端面に導出され、前記端子電極に接続されてい
る。
【請求項２】請求項１に記載された積層コンデンサで
あって、前記誘電体基体は、誘電体セラミックでなる。
【請求項３】請求項１または２の何れかに記載された
積層コンデンサであって、前記電気回路の他方は、複数の前記内部電極を、前記誘
電体基体の内部において、前記積層の方向と直交する長
さ方向に順次に直列に接続して構成されている。
【請求項４】請求項３に記載された積層コンデンサで
あって、前記電気回路のそれぞれは、前記内部電極をジグザグに
接続して構成されている。
【請求項５】請求項３に記載された積層コンデンサで
あって、前記電気回路のそれぞれは、前記内部電極をうず巻き状
に接続して構成されている。
【請求項６】請求項１、２、３、４または５の何れか
に記載された積層コンデンサであって、前記内部電極は、前記誘電体層を貫通するスルーホール
導体によって接続されている。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６の何
れかに記載された積層コンデンサであって、前記電気回路のそれぞれは、前記長さ方向において相対
する両端面に導出され、前記両端面に付与された端子電
極に接続されている。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６または７
の何れかに記載された積層コンデンサであって、前記コンデンサ素子は複数であり、前記コンデンサ素子
のそれぞれは積層され、電気的に互いに並列に接続され
ている。