特許第6860995号(P6860995)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6860995
(24)【登録日】2021年3月31日
(45)【発行日】2021年4月21日
(54)【発明の名称】積層セラミックコンデンサ
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20210412BHJP
   H01G 2/08 20060101ALI20210412BHJP
【FI】
   H01G4/30 513
   H01G4/30 201F
   H01G4/30 201P
   H01G2/08 A
【請求項の数】8
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2016-166662(P2016-166662)
(22)【出願日】2016年8月29日
(65)【公開番号】特開2018-37437(P2018-37437A)
(43)【公開日】2018年3月8日
【審査請求日】2019年8月8日
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000204284
【氏名又は名称】太陽誘電株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】北村 翔平
(72)【発明者】
【氏名】水野 高太郎
【審査官】 鈴木 駿平
(56)【参考文献】
【文献】 実開昭59−143032(JP,U)
【文献】 特開平05−055075(JP,A)
【文献】 米国特許第07307829(US,B1)
【文献】 特開2010−109380(JP,A)
【文献】 特開2015−41441(JP,A)
【文献】 特開平6−291041(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01G 2/00、2/08、2/12、2/22−2/24
H01G 4/00−4/224
H01G 4/255−4/40
H01G 13/00−13/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
(1)複数の内部電極層が誘電体層を介して積層された容量部を有する略直方体状のコンデンサ本体と、(2)少なくとも前記コンデンサ本体の長さ方向一面に存する第1部分と前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、前記複数の内部電極層の一部が接続された第1外部電極と、(3)少なくとも前記コンデンサ本体の長さ方向他面に存する第1部分と前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、前記複数の内部電極層の残部が接続された第2外部電極と、を備えた積層セラミックコンデンサであって、
前記コンデンサ本体の少なくとも高さ方向他面には、多数の孔を有する第1金属層と、多数の孔を有する第2金属層が、長さ方向に間隔をおいて設けられており、
前記第1金属層は前記第1外部電極と接し、前記第2金属層は前記第2外部電極と接しており、
前記第1金属層は少なくとも一部を露出し、前記第2金属層は少なくとも一部を露出し、
前記第1金属層と前記第2金属層は、前記コンデンサ本体の高さ方向他面と高さ方向一面に設けられ、
前記第1外部電極は、前記コンデンサ本体の長さ方向一面に存する第1部分と、前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有しており、
前記第2外部電極は、前記コンデンサ本体の長さ方向他面に存する第1部分と、前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有しており、
前記コンデンサ本体の高さ方向他面に設けられた前記第1金属層は、全部を露出しており、
前記コンデンサ本体の高さ方向他面に設けられた前記第2金属層は、全部を露出しており、
前記コンデンサ本体の高さ方向一面に設けられた前記第1金属層は、前記第1外部電極の前記第2部分によって一部を覆われ残部を露出しており、
前記コンデンサ本体の高さ方向一面に設けられた前記第2金属層は、前記第2外部電極の前記第2部分によって一部を覆われ残部を露出している、
積層セラミックコンデンサ。
【請求項2】
前記第1金属層の外形と前記第2金属層の外形は、長さおよび幅を有する矩形状である、
請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項3】
前記第1金属層の幅と前記第2金属層の幅は、前記コンデンサ本体の幅よりも小さい、
請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項4】
前記第1金属層の幅と前記第2金属層の幅は、前記コンデンサ本体の幅と同等である、
請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項5】
前記第1金属層の面積と前記第2金属層の面積の和は、前記コンデンサ本体の高さ方向の面の面積の45〜95%の範囲内で設定されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項6】
前記第1金属層の空隙率と前記第2金属層の空隙率は、20〜50%の範囲内で設定されている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項7】
前記容量部の高さ方向両側に前記誘電体層よりも厚い誘電体マージン部をさらに備え、
前記第1金属層及び前記第2金属層は、前記誘電体マージン部の表面に設けられている、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項8】
前記第1金属層の厚さと前記第2金属層の厚さは、0.5〜3μmの範囲内で設定され、前記第1外部電極の厚さと前記第2外部電極の厚さは、5〜20μmの範囲内で設定されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。
【背景技術】
【0002】
積層セラミックコンデンサは、一般に、複数の内部電極層が誘電体層を介して積層された容量部を有する略直方体状のコンデンサ本体と、少なくともコンデンサ本体の長さ方向一面に存する第1部分とコンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、複数の内部電極層の一部が接続された第1外部電極と、少なくともコンデンサ本体の長さ方向他面に存する第1部分とコンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、複数の内部電極層の残部が接続された第2外部電極とを備えている。
【0003】
ところで、前掲の積層セラミックコンデンサは抵抗成分(ESR)を有するため、リップル電流やノイズ電流等の交流電流が流れるとこの抵抗成分に基いて自己発熱する。この熱はコンデンサ本体の表面や各外部電極の表面から外部に放出されるが、とりわけサイズが小さい積層セラミックコンデンサでは十分な放熱が期待できないため、静電容量が低下する等の機能障害を生じる懸念がある。
【0004】
特許文献1には、コンデンサ本体内に設けた放熱用内部電極を外部電極に接続した積層セラミックコンデンサが開示されている。しかしながら、この積層セラミックコンデンサは、放熱用内部電極の長さを大きくすると容量が減少する構造であるため、とりわけサイズが小さい積層セラミックコンデンサでは放熱用内部電極の長さを大きく取ることは難しい。すなわち、この積層セラミックコンデンサによって、前記懸念を払拭できるような放熱作用を得ることは現実的に難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−251940号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の課題は、放熱性に優れた積層セラミックコンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を解決するため、本発明に係る積層セラミックコンデンサは、(1)複数の内部電極層が誘電体層を介して積層された容量部を有する略直方体状のコンデンサ本体と、(2)少なくとも前記コンデンサ本体の長さ方向一面に存する第1部分と前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、前記複数の内部電極層の一部が接続された第1外部電極と、(3)少なくとも前記コンデンサ本体の長さ方向他面に存する第1部分と前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有し、かつ、前記複数の内部電極層の残部が接続された第2外部電極と、を備えた積層セラミックコンデンサであって、前記コンデンサ本体の少なくとも高さ方向他面には、多数の孔を有する第1金属層と、多数の孔を有する第2金属層が、長さ方向に間隔をおいて設けられており、前記第1金属層は前記第1外部電極と接し、前記第2金属層は前記第2外部電極と接しており、前記第1金属層は少なくとも一部を露出し、前記第2金属層は少なくとも一部を露出し、前記第1金属層と前記第2金属層は、前記コンデンサ本体の高さ方向他面と高さ方向一面に設けられ、前記第1外部電極は、前記コンデンサ本体の長さ方向一面に存する第1部分と、前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有しており、前記第2外部電極は、前記コンデンサ本体の長さ方向他面に存する第1部分と、前記コンデンサ本体の高さ方向一面側に回り込んだ第2部分とを連続して有しており、前記コンデンサ本体の高さ方向他面に設けられた前記第1金属層は、全部を露出しており、前記コンデンサ本体の高さ方向他面に設けられた前記第2金属層は、全部を露出しており、前記コンデンサ本体の高さ方向一面に設けられた前記第1金属層は、前記第1外部電極の前記第2部分によって一部を覆われ残部を露出しており、前記コンデンサ本体の高さ方向一面に設けられた前記第2金属層は、前記第2外部電極の前記第2部分によって一部を覆われ残部を露出している。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る積層セラミックコンデンサによれば、優れた放熱性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1図1は本発明の第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの平面図である。
図2図2図1のS1−S1線に沿う断面図である。
図3図3図1に示した第1金属層および第2金属層よりも幅が大きな第1金属層および第2金属層を示す図1対応図である。
図4図4図1図3に示した積層セラミックコンデンサの製法例の説明図である。
図5図5図1図3に示した積層セラミックコンデンサの製法例の説明図である。
図6図6図1図3に示した積層セラミックコンデンサの特性を示す図である。
図7図7図1図3に示した積層セラミックコンデンサの変形例を示す図2対応図である。
図8図8は本発明の第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサの平面図である。
図9図9図8のS2−S2線に沿う断面図である。
図10図10図8に示した第1金属層および第2金属層よりも幅が大きな第1金属層および第2金属層を示す図8対応図である。
図11図11図8図10に示した積層セラミックコンデンサの変形例を示す図9対応図である。
図12図12は本発明の第3実施形態に係る積層セラミックコンデンサの平面図である。
図13図13図12のS3−S3線に沿う断面図である。
図14図14図12に示した第1金属層および第2金属層よりも幅が大きな第1金属層および第2金属層を示す図12対応図である。
図15図15図12図14に示した積層セラミックコンデンサの変形例を示す図13対応図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
《第1実施形態》
図1図3は本発明の第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10を示す。以下の説明では、図1の左右方向を長さ方向、図1の上下方向を幅方向、図2の上下方向を高さ方向と表記するとともに、これら長さ方向と幅方向と高さ方向に沿う寸法それぞれを長さと幅と高さと表記する。
【0011】
積層セラミックコンデンサ10のサイズは、長さLと幅Wと高さHによって規定されている。参考までに、図1図3の基になっている試作品の長さLと幅Wと高さHの実寸はそれぞれ2000μmと1250μmと1250μmである。この積層セラミックコンデンサ10は、コンデンサ本体11と、第1外部電極12と、第2外部電極13と、第1金属層14と、第2金属層15とを備えている。
【0012】
コンデンサ本体11は、長さL1、幅W1および高さH1を有する略直方体状である。このコンデンサ本体11は、複数の内部電極層11a1が誘電体層11a2を介して積層された容量部11aと、容量部11aの高さ方向両側に設けられた誘電体マージン部11bとを有している。なお、図2には、図示の便宜上、計16の内部電極層11a1を描いているが、内部電極層11a1の数に特段の制限はない。
【0013】
各内部電極層11a1は、略同じ外形(略矩形状)と略同じ厚さを有している。各内部電極層11a1の長さ(符号省略)は、コンデンサ本体11の長さL1よりも小さい。各内部電極層11a1の幅(符号省略)は、コンデンサ本体11の幅W1よりも小さい。各内部電極層11a1の厚さは、例えば0.3〜3μmの範囲内で設定されている。
【0014】
各誘電体層11a2は、略同じ外形(略矩形状)と略同じ厚さを有している。各誘電体層11a2の長さ(符号省略)は、コンデンサ本体11の長さL1と略同じである。各誘電体層11a2の幅(符号省略)は、コンデンサ本体11の幅W1と略同じである。各誘電体層11a2の厚さは、例えば0.3〜3μmの範囲内で設定されている。
【0015】
各誘電体マージン部11bは、略同じ外形(略矩形状)と略同じ厚さを有している。各誘電体マージン部11bの長さ(符号省略)は、コンデンサ本体11の長さL1と略同じである。各誘電体マージン部11bの幅(符号省略)は、コンデンサ本体11の幅W1と略同じである。各誘電体マージン部11bの厚さは、例えば5〜30μmの範囲内で設定されている。
【0016】
各内部電極層11a1の主成分は、例えばニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、これらの合金等の金属材料である。また、各誘電体層11a2の主成分と各誘電体マージン部11bの主成分、すなわち、コンデンサ本体11の内部電極層11a1を除く部分の主成分は、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸バリウム、酸化チタン等の誘電体材料(誘電体セラミック材料)である。
【0017】
第1金属層14と第2金属層15は、コンデンサ本体11の高さ方向他面(図2の上面)に長さ方向に間隔CLをおいて設けられている。第1金属層14は、コンデンサ本体11の高さ方向他面の長さ方向一端(図2の左端)から間隔CLの長さ方向一端(図2の左端)に及んでいる。第2金属層15は、コンデンサ本体11の高さ方向他面の長さ方向他端(図2の右端)から間隔CLの長さ方向他端(図2の右端)に及んでいる。
【0018】
各金属層14および15は、略同じ外形(略矩形状)と略同じ厚さを有している。各金属層14および15の長さL2は、コンデンサ本体11の長さL1の1/2よりも小さい。各金属層14および15の幅W2は、図1に示したようにコンデンサ本体11の幅W1よりも小さくてもよいし、図3に示したようにコンデンサ本体11の幅W1と略同じでもよい。各金属層14および15の長さL2の2倍値(2×L2)は、コンデンサ本体11の長さL1の例えば60〜95%の範囲内で設定されている。また、各金属層14および15の幅W2は、コンデンサ本体11の幅W2の例えば75〜100%の範囲内で設定されている。すなわち、第1金属層14の面積と第2金属層15の面積の和(2×L2×W2)は、コンデンサ本体11の高さ方向他面の面積(L1×W1)の例えば45〜95%の範囲内で設定されている。各金属層14および15の厚さtは、例えば0.5〜3μmの範囲内で設定されている。
【0019】
各金属層14および15は、多数の孔14aおよび15aをそれぞれ有している。。なお、図2には、図示の便宜上、多数の孔14aおよび15aとして厚さ方向に貫通したものを描いているが、多数の孔14aおよび15aは厚さ方向に貫通しない孔(凹部)を含んでいてもよい。多数の孔14aおよび15bの大きさおよび内形は一様ではなく、かつ、並び方も規則的ではない。すなわち、各金属層14および15は、大きさおよび内形が一様でない多数の孔14aおよび15bを不規則な配列で有している。第1金属層14の空隙率と第2金属層15の空隙率は、例えば20〜50%の範囲内で設定されている。
【0020】
各金属層14および15の主成分は、例えばニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、これらの合金等の金属材料である。各金属層14および15は、表面に酸化膜を有していてもよいが、焼結金属であるが故の導電性を有している。つまり、第1金属層14と第2金属層15との間に設けた間隔CLは、第1金属層14と第2金属層15との短絡を回避する役割を果たしている。
【0021】
第1外部電極12は、コンデンサ本体11の長さ方向一面(図2の左面)に密着状態で存する第1部分12aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図2の下面側)に回り込んだ第2部分12bと、コンデンサ本体11の高さ方向他面側(図2の上面側)に回り込んだ第3部分12cと、コンデンサ本体11の幅方向一面側(図1の下面側)に回り込んだ第4部分12dと、コンデンサ本体11の幅方向他面側(図1の上面側)に回り込んだ第5部分12eとを連続して有している。第2部分12b、第3部分12c、第4部分12dおよび第5部分12eは略同じ長さ(L3)を有している。この長さL3は、コンデンサ本体11の長さL1の例えば15〜35%の範囲内で設定されており、第1金属層14の長さL2よりも小さい。
【0022】
第1金属層14は、第1外部電極12の第3部分12cによってその一部を密着状態で覆われており、第3部分12cによって覆われていない第1金属層14の残部は露出している。第1金属層14の露出面積は、第1金属層14の面積(L2×W2)の例えば30〜60%の範囲内で設定されている。第1金属層14の幅W2がコンデンサ本体11の幅W1よりも小さい場合、第1外部電極12の第3部分12cの幅方向両側はコンデンサ本体11の表面に密着している。また、第1外部電極12の第2部分12b、第4部分12dおよび第5部分12eは、コンデンサ本体11の表面に密着している。
【0023】
第2外部電極13は、コンデンサ本体11の長さ方向他面(図2の右面)に密着状態で存する第1部分13aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図2の下面側)に回り込んだ第2部分13bと、コンデンサ本体11の高さ方向他面側(図2の上面側)に回り込んだ第3部分13cと、コンデンサ本体11の幅方向一面側(図1の下面側)に回り込んだ第4部分13dと、コンデンサ本体11の幅方向他面側(図1の上面側)に回り込んだ第5部分13eとを連続して有している。第2部分13b、第3部分13c、第4部分13dおよび第5部分13eは略同じ長さ(L3)を有している。この長さL3は、コンデンサ本体11の長さL1の例えば15〜35%の範囲内で設定されており、第2金属層15の長さL2よりも小さい。
【0024】
第2金属層15は、第2外部電極13の第3部分13cによってその一部を密着状態で覆われており、第3部分13cによって覆われていない第2金属層15の残部は露出している。第2金属層15の露出面積は、第2金属層15の面積(L2×W2)の例えば30〜60%の範囲内で設定されている。第2金属層15の幅W2がコンデンサ本体11の幅W1よりも小さい場合、第2外部電極13の第3部分13cの幅方向両側はコンデンサ本体11の表面に密着している。また、第2外部電極13の第2部分13b、第4部分13dおよび第5部分13eは、コンデンサ本体11の表面に密着している。
【0025】
なお、図2には、図示の便宜上、各外部電極12および13として単層構成のものを描いているが、各外部電極12および13の層構成には特段の制限はない。すなわち、各外部電極12および13には、単層構成の他、2層構成、3層構成、4層構成等の多層構成を適宜採用することができる。各外部電極12および13の厚さは、層構成によって異なるが、例えば5〜20μmの範囲内で設定されている。
【0026】
各外部電極12および13が単層構成の場合には、例えばスズ、銅、ニッケル、パラジウム、金、亜鉛、これらの合金等の金属材料を主成分とした膜を用いることができる。また、各外部電極12および13が2層構成の場合には、例えばニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、これらの合金等の金属材料を主成分とする第1膜と、例えばスズ、銅、ニッケル、パラジウム、金、亜鉛、これらの合金等の金属材料を主成分とした第2膜との組み合わせを用いることができる。さらに、各外部電極12および13が3層構成の場合には、例えばニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、これらの合金等の金属材料を主成分とする第1膜および第2膜と、例えばスズ、銅、ニッケル、パラジウム、金、亜鉛、これらの合金等の金属材料を主成分とした第3膜との組み合わせを用いることができる。さらに、各外部電極12および13が4層構成の場合には、例えばニッケル、銅、パラジウム、白金、銀、金、これらの合金等の金属材料を主成分とする第1膜、第2膜および第3膜と、例えばスズ、銅、ニッケル、パラジウム、金、亜鉛、これらの合金等の金属材料を主成分とした第4膜との組み合わせを用いることができる。
【0027】
ここで、図4および図5を用い、かつ、図1図3に記した符号を引用して、前記積層セラミックコンデンサ10の製造方法例について説明する。ここで説明する製造方法はあくまでも一例であって、前記積層セラミックコンデンサ10の製造方法を制限するものではない。
【0028】
コンデンサ本体11の内部電極層11a1を除く部分の主成分がチタン酸バリウム、各内部電極層11a1の主成分がニッケル、各金属層14および15の主成分がニッケル、各外部電極12および13が単層構成で主成分がニッケルの場合には、まず、チタン酸バリウム粉末と有機溶剤と有機バインダーと分散剤等を含有したセラミックスラリーと、ニッケル粉末とチタン酸バリウム粉末(共材)と有機溶剤と有機バインダーと分散剤等を含有した電極ペーストとを用意する。
【0029】
続いて、キャリアフィルムの表面にセラミックスラリーを塗工し、これを乾燥することによって、キャリアフィルムの表面にグリーンシートが形成された第1シートを作製する。また、第1シートのグリーンシートの表面に電極ペーストを印刷し、これを乾燥することによって、グリーンシートの表面にマトリクス配列または千鳥配列の未焼成の内部電極層パターン群が形成された第2シートを作製する。さらに、第1シートのグリーンシートの表面に電極ペーストを印刷し、これを乾燥することによって、グリーンシートの表面にマトリクス配列または千鳥配列の未焼成の金属層パターン群が形成された第3シートを作製する。
【0030】
続いて、第1シートのグリーンシートから取り出した単位シートを所定枚数に達するまで積み重ねて熱圧着する作業を繰り返すことにより、高さ方向一方の誘電体マージン部11bに対応した部位を形成する。続いて、第2シートのグリーンシートから取り出した単位シート(未焼成の内部電極層パターン群を含む)を所定枚数に達するまで積み重ねて熱圧着する作業を繰り返すことにより、容量部11aに対応した部位を形成する。続いて、第1シートのグリーンシートから取り出した単位シートを所定枚数に達するまで積み重ねて熱圧着する作業を繰り返すことにより、高さ方向他方の誘電体マージン部11bに対応した部位を形成する。続いて、第3シートのグリーンシートから取り出した単位シート(未焼成の金属層パターン群を含む)を積み重ねて熱圧着する作業を行って、各金属層14および15に対応した部位を形成する。最後に、全体に対して熱圧着を施すことにより、未焼成の積層シートを作製する(図4を参照)。なお、図4には、図示の便宜上、未焼成の積層シートとして前記積層セラミックコンデンサ10の1個に対応したものを描いているが、実際の未焼成の積層シートは多数個取りに対応したサイズを有している。
【0031】
続いて、多数個取りに対応したサイズを有する未焼成の積層シートを格子状に切断することにより、各金属層14および15となる未焼成の金属層パターン14pおよび15pを有する未焼成のコンデンサ本体を作製する(図4を参照)。
【0032】
続いて、図4に示した未焼成のコンデンサ本体を焼成炉に投入し、還元雰囲気においてチタン酸バリウムとニッケルに応じた温度プロファイルにて多数個一括で焼成して(脱バインダ処理と焼成処理を含む)、第1金属層14と第2金属層15を有するコンデンサ本体11を作製する(図5を参照)。必要に応じて、図5に示したコンデンサ本体11に再酸化処理を施してもよい。
【0033】
図5から分かるように、図4に示した未焼成の金属層パターン14pおよび15pは未焼成のコンデンサ本体の表面にあり、かつ、全体が露出しているため、未焼成の金属層パターン14pおよび15pは前記焼成処理によって全体が多孔質化し、多数の孔14aを有する第1金属層14と多数の孔15aを有する第2金属層15となる。
【0034】
続いて、図5に示したコンデンサ本体11の長さ方向両端部にディップやローラ塗布等の手法により電極ペーストを塗布し、これを乾燥した後、乾燥物に焼き付け処理を施すことによって、第1外部電極12と第2外部電極13を作製する(図1および図2を参照)。
【0035】
前述の積層セラミックコンデンサ10は、コンデンサ本体11の高さ方向他面(図2の上面)に、多数の孔14aを有する第1金属層14と、多数の孔15aを有する第2金属層15を、長さ方向に間隔CLをおいて備えている。しかも、第1金属層14は第1外部電極12に接し、かつ、その一部を露出しており、第2金属層15は第2外部電極13に接し、かつ、その一部を露出している。
【0036】
すなわち、積層セラミックコンデンサ10が自己発熱した場合でも、コンデンサ本体11の熱を各金属層14および15に効率よく伝え、かつ、各内部電極層12a1の熱を各外部電極12および13を通じて各金属層14および15に効率よく伝えることができる。また、各金属層14および15は多数の孔14aおよび15aをそれぞれ有しているため、各金属層14および15に伝わった熱を孔14aおよび15aの内面を含む広い面積下で外部に放出することができる。さらに、各金属層14および15の一部が各外部電極12および13の第3部分12cおよび13cで覆われていても、各金属層14および15に伝わった熱の一部を第3部分12cおよび13cを通じて外部に放出することができる。さらに、回路基板に実装された積層セラミックコンデンサ10の周囲に空気流がある場合には、多数の孔14aおよび15aにて乱流を生じさせて熱放出をより効率よく行うことができる。よって、積層セラミックコンデンサ10によれば、従前にはない優れた放熱性を発揮することができる。
【0037】
ここで、図6を用い、かつ、図1図3に記した符号を引用して、前記積層セラミックコンデンサ10によって得られる効果(放熱性向上)を検証した結果について説明する。
【0038】
検証に際しては、図1図3に示した積層セラミックコンデンサ10を基礎とし、
・第1金属層14および第2金属層15を有しない試作品P1
・第1金属層14および第2金属層15の空隙率が同じで面積比率が異なる試作品P2〜
P13
・第1金属層14および第2金属層15の面積比率が同じで空隙率が異なる試作品P14
〜P22
を用意した(図6を参照)。
【0039】
試作品P1〜P22は、長さLが2000μmで幅Wと高さHが1250μmであり、各外部電極12および13の長さL3が500μmである。ちなみに、金属層14および第2金属層15を有する試作品P2〜P22は、各金属層14および15の厚さtが2μmである。また、試作品P1〜P22は、コンデンサ本体11の内部電極層11a1を除く部分の主成分がチタン酸バリウム、各内部電極層11a1の主成分がニッケル、各金属層14および15の主成分がニッケル、各外部電極12および13が単層構成で主成分がニッケルであり、静電容量値は4.7μFである。なお、試作品P2〜P22は先に説明した製造方法例に準じた方法にて作製し、試作品P1は先に説明した製造方法例から各金属層14および15の作製工程を除外した方法にて作製した。
【0040】
図6の面積比率は、試作品P2〜P22それぞれにおける{第1金属層14の面積と第2金属層15の面積の和(2×L2×W2)}/{コンデンサ本体11の高さ方向他面の面積(L1×W1)}×100(%)を示す。なお、面積比率が異なる試作品P2〜P13は、間隔CL(100μm)を一定にし、各金属層14および15の幅W2を変えることよって、各々の面積比率を変化させた。
【0041】
図6の空隙率は、試作品P2〜P22それぞれにおける各金属層14および15の空隙率(%)を示す。なお、空隙率が異なる試作品P14〜P22は、電極ペーストに含まれる有機バインダーの量を変えることによって、各々の空隙率を変化させた。ここでの「空隙率」は、各金属層14および15をコンデンサ本体11の高さ方向他面側(図2の上面側)から見たときの、金属層14および15の総面積に対する多数の孔14aおよび15aの総面積の比率を表す。この比率(空隙率)は、各金属層14および15をコンデンサ本体11の高さ方向他面側(図2の上面側)から撮影した画像を用い、孔がある部分とない部分とのコントラストの差異に基づいて画像処理を施すことによって求めた。なお、多数の孔14aおよび15aが非貫通の凹部を含む場合でも、凹部がある部分とない部分とのコントラストの差異に基づく前記同様の画像処理によって、トータル的な比率(空隙率)を求めることができる。
【0042】
図6の定常状態温度は、室温25℃の条件下で試作品P1〜P22それぞれに対して500MHzで50Vの交流電圧をかけながら、日本アビオニクス製の赤外線温度測定機(型番:R300SR)の赤外線画像によって確認できるコンデンサ本体11の幅方向一面または他面における中央部表面の温度上昇が止まって安定した状態、すなわち、定常状態になったときに当該中央部表面に現れる最も高い温度を示す。この「定常状態温度」は試作品P1〜P21それぞれに対して前記交流電流を流したときの温度上昇に関係し、この温度上昇は試作品P1〜P21それぞれの放熱性に関係する。つまり、図6の定常状態温度によって、試作品P1〜P21それぞれの放熱性の違いを認識することができる。
【0043】
図6の左側の試作品P1と試作品P2〜13から分かるように、第1金属層14と第2金属層15を有しない試作品P1の定常状態温度に比べて、第1金属層14と第2金属層15を有する試作品P2〜P13の定常状態温度は格段低い。つまり、試作品P2〜13の放熱性は、試作品P1の放熱性よりも格段優れていると言える。また、面積比率が異なる試作品P2〜P13については、試作品P3〜P13の定常状態温度は面積比率が大きくなるに連れて1℃または2℃の温度差にて徐々に低下しているものの、試作品P2の定常状態温度は試作品P3の定常状態温度と4℃の開きがある。なお、面積比率を95%よりも大きくするには間隔CLを小さくする必要があるが、このようにすると製造公差等によって第1金属層14と第2金属層15とが接触する懸念が高まることが試作品の作製段階で確認されている。すなわち、これらを鑑みると、実用上で扱い易い面積比率の範囲は45〜95%となる。
【0044】
図6の左側の試作品P1と図6の右側の試作品P14〜P22から分かるように、第1金属層14と第2金属層15を有しない試作品P1の定常状態温度に比べて、第1金属層14と第2金属層15を有する試作品P14〜P22の定常状態温度は格段低い。つまり、試作品P14〜P22の放熱性は、試作品P1の放熱性よりも格段優れていると言える。また、空隙率が異なる試作品P14〜P22については、試作品P15〜P21の定常状態温度は空隙率が大きくなるに連れて1℃または2℃の温度差にて徐々に低下しているものの、試作品P14の定常状態温度は試作品P15の定常状態温度と5℃の開きがあり、試作品P22の定常状態温度は試作品P21の定常状態温度と5℃の開きがあり、かつ、試作品P21の定常状態温度よりも高い。すなわち、これらを鑑みると、実用上で扱い易い空隙率の範囲は20〜50%となる。
【0045】
〈第1実施形態の変形例〉
(1)図1図3にはコンデンサ本体11の高さ方向他面(図2の上面)のみに第1金属層14と第2金属層15を設けた積層セラミックコンデンサ10を示したが、図7に示したようにコンデンサ本体11の高さ方向他面(図7の上面)に加えて同様の第1金属層14と第2金属層15をコンデンサ本体11の高さ方向一面(図7の下面)に設けた積層セラミックコンデンサ10’を構成してもよい。
【0046】
コンデンサ本体11の高さ方向一面(図7の下面)に設けられた第1金属層14は、第1外部電極12の第2部分12bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分12bによって覆われていない第1金属層14の残部は露出している。また、コンデンサ本体11の高さ方向一面(図7の下面)に設けられた第2金属層15は、第2外部電極13の第2部分13bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分13bによって覆われていない第2金属層15の残部は露出している。
【0047】
前記積層セラミックコンデンサ10’によれば、コンデンサ本体11の高さ方向他面に加えて高さ方向一面にも第1金属層14および第2金属層15が設けられているため、各金属層14および15による放熱作用を効果的に行って、より優れた放熱性を発揮することができる。
【0048】
(2)図1図3図7のそれぞれには長さLが2000μmで幅Wと高さHが1250μmの試作品を基にした積層セラミックコンデンサ10および10’を示したが、長さLと幅Wと高さHをこれら以外の数値とした場合であっても、また、L>W=H以外のL>W>HやL>H>WやW>L=HやW>L>HやW>H>L等の寸法関係とした場合であっても、前記同様の効果を得ることができる。
【0049】
《第2実施形態》
図8図10は本発明の第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサ20を示す。以下の説明では、図8の左右方向を長さ方向、図8の上下方向を幅方向、図9の上下方向を高さ方向と表記するとともに、これら長さ方向と幅方向と高さ方向に沿う寸法それぞれを長さと幅と高さと表記する。
【0050】
積層セラミックコンデンサ20が、前記積層セラミックコンデンサ10(図1図3を参照)と構造面で異なるところは、第1外部電極12として第4部分12dおよび第5部分12eを有しないものを用いた点と、第2外部電極13として第4部分13dおよび第5部分13eを有しないものを用いた点にある。他の構成は、前記積層セラミックコンデンサ10と同じであるため、同一符号を用い、かつ、その説明を省略する。
【0051】
すなわち、第1外部電極12は、コンデンサ本体11の長さ方向一面(図9の左面)に密着状態で存する第1部分12aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図9の下面側)に回り込んだ第2部分12bと、コンデンサ本体11の高さ方向他面側(図9の上面側)に回り込んだ第3部分12cとを連続して有している。また、第2外部電極13は、コンデンサ本体11の長さ方向他面(図9の右面)に密着状態で存する第1部分13aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図9の下面側)に回り込んだ第2部分13bと、コンデンサ本体11の高さ方向他面側(図9の上面側)に回り込んだ第3部分13cとを連続して有している。
【0052】
この積層セラミックコンデンサ20でも、前記積層セラミックコンデンサ10と同様の作用および効果を発揮することができる。
【0053】
〈第2実施形態の変形例〉
(1)図8図10にはコンデンサ本体11の高さ方向他面(図9の上面)のみに第1金属層14と第2金属層15を設けた積層セラミックコンデンサ20を示したが、図11に示したようにコンデンサ本体11の高さ方向他面(図11の上面)に加えて同様の第1金属層14と第2金属層15をコンデンサ本体11の高さ方向一面(図11の下面)に設けた積層セラミックコンデンサ20’を構成してもよい。
【0054】
コンデンサ本体11の高さ方向一面(図11の下面)に設けられた第1金属層14は、第1外部電極12の第2部分12bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分12bによって覆われていない第1金属層14の残部は露出している。また、コンデンサ本体11の高さ方向一面(図11の下面)に設けられた第2金属層15は、第2外部電極13の第2部分13bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分13bによって覆われていない第2金属層15の残部は露出している。
【0055】
前記積層セラミックコンデンサ20’によれば、コンデンサ本体11の高さ方向他面に加えて高さ方向一面にも第1金属層14および第2金属層15が設けられているため、各金属層14および15による放熱作用を効果的に行って、より優れた放熱性を発揮することができる。
【0056】
(2)図8図10図11のそれぞれには長さLが2000μmで幅Wと高さHが1250μmの試作品を基にした積層セラミックコンデンサ20および20’を示したが、長さLと幅Wと高さHをこれら以外の数値とした場合であっても、また、L>W=H以外のL>W>HやL>H>WやW>L=HやW>L>HやW>H>L等の寸法関係とした場合であっても、前記同様の効果を得ることができる。
【0057】
《第3実施形態》
図12図14は本発明の第3実施形態に係る積層セラミックコンデンサ30を示す。以下の説明では、図12の左右方向を長さ方向、図12の上下方向を幅方向、図13の上下方向を高さ方向と表記するとともに、これら長さ方向と幅方向と高さ方向に沿う寸法それぞれを長さと幅と高さと表記する。
【0058】
積層セラミックコンデンサ30が、前記積層セラミックコンデンサ10(図1図3を参照)と構造面で異なるところは、第1外部電極12として第3部分12c、第4部分12dおよび第5部分12eを有しないものを用いた点と、第2外部電極13として第3部分13c、第4部分13dおよび第5部分13eを有しないものを用いた点にある。他の構成は、前記積層セラミックコンデンサ10と同じであるため、同一符号を用い、かつ、その説明を省略する。
【0059】
すなわち、第1外部電極12は、コンデンサ本体11の長さ方向一面(図12の左面)に密着状態で存する第1部分12aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図12の下面側)に回り込んだ第2部分12bとを連続して有している。また、第2外部電極13は、コンデンサ本体11の長さ方向他面(図12の右面)に密着状態で存する第1部分13aと、コンデンサ本体11の高さ方向一面側(図12の下面側)に回り込んだ第2部分13bと第3部分13cとを連続して有している。
【0060】
第1金属層14は第1外部電極12によって覆われていないために全部が露出しており、第1外部電極12の第1部分12aの高さ方向他端縁は第1金属層14の長さ方向一端縁と接している。また、第2金属層15は第2外部電極13によって覆われていないために全部が露出しており、第2外部電極13の第1部分13aの高さ方向他端縁は第2金属層15の長さ方向他端縁と接している。
【0061】
この積層セラミックコンデンサ30でも、前記積層セラミックコンデンサ10と同様の作用および効果を発揮することができる。
【0062】
〈第3実施形態の変形例〉
(1)図12図14にはコンデンサ本体11の高さ方向他面(図13の上面)のみに第1金属層14と第2金属層15を設けた積層セラミックコンデンサ30を示したが、図15に示したようにコンデンサ本体11の高さ方向他面(図13の上面)に加えて同様の第1金属層14と第2金属層15をコンデンサ本体11の高さ方向一面(図13の下面)に設けた積層セラミックコンデンサ30’を構成してもよい。
【0063】
コンデンサ本体11の高さ方向一面(図13の下面)に設けられた第1金属層14は、第1外部電極12の第2部分12bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分12bによって覆われていない第1金属層14の残部は露出している。また、コンデンサ本体11の高さ方向一面(図13の下面)に設けられた第2金属層15は、第2外部電極13の第2部分13bによってその一部を密着状態で覆われており、第2部分13bによって覆われていない第2金属層15の残部は露出している。
【0064】
前記積層セラミックコンデンサ30’によれば、コンデンサ本体11の高さ方向他面に加えて高さ方向一面にも第1金属層14および第2金属層15が設けられているため、各金属層14および15による放熱作用を効果的に行って、より優れた放熱性を発揮することができる。
【0065】
(2)図12図14図15のそれぞれには長さLが2000μmで幅Wと高さHが1250μmの試作品を基にした積層セラミックコンデンサ30および30’を示したが、長さLと幅Wと高さHをこれら以外の数値とした場合であっても、また、L>W=H以外のL>W>HやL>H>WやW>L=HやW>L>HやW>H>L等の寸法関係とした場合であっても、前記同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【0066】
10,10’,20,20’,30,30’…積層セラミックコンデンサ、11…コンデンサ本体、11a…容量部、11a1…内部電極層、11b1…誘電体層、11b…誘電体マージン部、12…第1外部電極、12a…第1外部電極の第1部分、12b…第1外部電極の第2部分、12c…第1外部電極の第3部分、12d…第1外部電極の第4部分、12e…第1外部電極の第5部分、13…第2外部電極、13a…第2外部電極の第1部分、13b…第2外部電極の第2部分、13c…第2外部電極の第3部分、13d…第2外部電極の第4部分、13e…第2外部電極の第5部分、14…第1金属層、14a…孔、15…第2金属層、15a…孔。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15