JP2000173852A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部電極間のセラミック層の厚みを薄くした
り、内部電極積層数を増大させてなる積層セラミック電
子部品において、絶縁抵抗不良を抑制することができ、
かつ信頼性及び良品率を高め得る積層セラミック電子部
品を得る。 【解決手段】 セラミック焼結体２内に、ＮｉまたはＮ
ｉ合金からなる少なくとも１００層の内部電極３〜１２
が配置されており、セラミック焼結体２の外表面に、内
部電極３〜１２に電気的に接続されている外部電極１
３，１４が形成されており、内部電極３〜１２のうち、
積層方向外側に位置しており、全内部電極の数の５％以
下の枚数の内部電極が配置されている外側部分Ａにおけ
る隣合う内部電極間のセラミック層の厚みｔが、中央部
分Ｂにおける隣合う内部電極間のセラミック層の厚みｔ
₀ の少なくとも２倍とされている積層セラミック電子部
品１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば積層コンデ
ンサのような積層セラミック電子部品に関し、より詳細
には、内部電極積層数が１００層以上である多層構造を
有する積層セラミック電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、積層セラミックコンデンサにおい
て、小型化をより一層進めるために、高容量化が図られ
ている。すなわち、積層コンデンサの静電容量を高める
ために、内部電極間のセラミック層の厚みを薄くしたり
（薄層化）、内部電極の積層数を増大させたり（多層
化）する方法が試みられている。

【０００３】しかしながら、上記薄膜化や多層化進める
と、内部電極が重なり合っている部分と、内部電極が存
在しない部分との厚みの差が大きくなる。積層セラミッ
ク電子部品を得るにあたっては、内部電極が印刷された
セラミックグリーンシートを複数枚積層し、得られた積
層体を厚み方向に加圧した後、個々の積層セラミック電
子部品単位に切断し、セラミック成形体を得、該セラミ
ック成形体を焼成することによりセラミック焼結体を得
ている。従って、上記薄膜化や多層化を進めた場合に
は、積層体を厚み方向に加圧する工程において、内部電
極が重なり合っている部分と内部電極が印刷されていな
い部分とで圧力の加わり方が異なり、それに伴って、内
部電極端部が厚み方向に移動し、変形するという問題が
あった。これを、図２及び図３を参照してより具体的に
説明する。

【０００４】図２は、従来の積層コンデンサを示す断面
図であり、図３は図２のＸ−Ｘ線に沿う部分を拡大して
示す切断部端面図である。積層コンデンサ５１は、セラ
ミック焼結体５２内に多数の内部電極５３をセラミック
層を介して厚み方向に重なり合うように配置した構造を
有する。セラミック焼結体５２の両端面５２ａ，５２ｂ
には、外部電極５４，５５が形成されている。

【０００５】積層コンデンサ５１において、内部電極５
３，５３間のセラミック層の厚みを薄くしたり、内部電
極５３の積層数を増大させたりした場合、焼成前の加圧
工程において、内部電極が積層されている部分と、内部
電極が存在しない部分とで圧力の加わり方が異なる。そ
のため、得られたセラミック焼結体５２では、図３に示
すように、特に内部電極５３の側端縁近傍が、厚み方向
中央側に移動し、内部電極５３，５３間の距離が側端縁
近傍で設計値よりも近づきがちとなる。

【０００６】従って、積層コンデンサ５１に電圧を印加
した場合、内部電極５３の側端縁において生じる電界集
中により、絶縁抵抗不良が生じがちであった。そのた
め、積層コンデンサ５１の良品率が低下しがちであっ
た。

【０００７】また、安価なＮｉなどを用いて内部電極５
３を構成した積層コンデンサの製造に際しては、セラミ
ック焼結体を得るための焼成雰囲気は中性あるいは還元
雰囲気とされる。この場合、セラミックスの還元、内部
電極からのＮｉのセラミックスへの拡散及びＮｉの酸化
を防止するために、焼成雰囲気は高精度に制御されねば
ならない。特に、上記のように高容量化を図るために、
内部電極間のセラミック層の厚みを薄くしたり、多層化
した場合には、内部電極が積層されている部分のうち外
層寄りの部分と、中央部分とを全く同一の状態で焼結さ
せることが非常に困難となる。また、内部における酸素
欠陥が生じないように、ある程度ＰＯ₂を高くした雰囲
気で焼成すると、外側層の内部電極のＮｉが中央層の内
部電極に比べてセラミックス中に拡散し易くなる。その
結果、やはり得られた積層コンデンサを高温負荷試験な
どに供した場合、外側層近傍において、絶縁抵抗不良が
生じがちであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、内部
電極間のセラミック層の厚みを薄くしたり、内部電極積
層数を増大して多層化を図った場合であっても、外層寄
りの内部電極部分における電界集中を抑制することがで
き、絶縁抵抗不良が生じ難く、信頼性に優れた積層セラ
ミック電子部品を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、セラミック焼
結体と、前記セラミック焼結体内においてセラミック層
を介して厚み方向に重なり合うように配置されており、
ＮｉまたはＮｉ合金からなり、かつ少なくとも１００層
の内部電極と、前記セラミック焼結体の外表面に形成さ
れており、かつ前記内部電極に電気的に接続されている
外部電極とを備える積層セラミック電子部品において、
前記内部電極のうち積層方向外側に位置しており、全内
部電極の数の５％以下の枚数の内部電極が配置されてい
る外側部分における厚み方向に隣合う内部電極間のセラ
ミック層の厚みが、前記外側部分に挟まれた中央部分に
おける隣合う内部電極間のセラミック層の厚みの少なく
とも２倍とされていることを特徴とする。

【００１０】本発明に係る積層セラミック電子部品で
は、セラミック焼結体は誘電体セラミックス、絶縁性セ
ラミックス、磁性体セラミックスなど適宜のセラミック
材料により構成することができるが、本発明の特定的な
局面では、セラミック焼結体が誘電体セラミックスによ
り構成され、それによって複数の内部電極間で静電容量
を取り出すことができる積層コンデンサが構成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
説明することにより、本発明をより詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の積層セラミック電子部品
の一実施例としての積層コンデンサを示す断面図であ
る。積層コンデンサ１は、チタン酸バリウム系セラミッ
クスのような誘電体セラミックスよりなるセラミック焼
結体２を有する。セラミック焼結体２の内部には、セラ
ミック層を介して重なり合うように複数の内部電極３〜
１２が積層されている。

【００１３】内部電極３〜１２は、ＮｉまたはＮｉ合金
を用いて構成されている。内部電極３〜１２は、従来の
積層コンデンサ５１と同様に、隣接する内部電極間のセ
ラミック層の静電容量を取り出すために設けられてい
る。図１では、略図的に示してあるが、内部電極３〜１
２の総積層数は、１００層以上とされている。すなわ
ち、積層コンデンサ１では、１００層以上の内部電極３
〜１２を積層することにより高容量化が図られている。

【００１４】また、内部電極３〜１２において、厚み方
向に隣接する内部電極間の厚みは、全て等しくはされて
いない。すなわち、積層方向外側に位置しており、全内
部電極の数の５％以下の枚数の内部電極３，１２が配置
されている外側部分Ａにおける厚み方向に隣合う内部電
極間のセラミック層の厚みｔは、外側部分Ａ，Ａに挟ま
れた中央部分Ｂにおける隣合う内部電極間のセラミック
層の厚みｔ₀ の少なくとも２倍とされている。

【００１５】なお、図１では、中央部分Ｂの厚み方向両
側に位置する各外側部分Ａは、１枚の内部電極３，１２
を有するだけであるが、本発明においては、全内部電極
積層数の５％以下の枚数の内部電極が１つの外側部分Ａ
に配置され得る。すなわち、例えば１００層の内部電極
を積層した場合には、各外側部分Ａには、５枚以下の内
部電極が積層されればよい。

【００１６】また、内部電極３〜１２は、厚み方向にお
いて交互にセラミック焼結体の端面２ａまたは端面２ｂ
に引き出されている。端面２ａ，２ｂには、外部電極１
３，１４が形成されている。外部電極１３，１４は、導
電ペーストの塗布・焼付け、メッキ等の適宜の導電膜形
成方法により形成することができる。また、外部電極１
３，１４は、複数の導電膜を積層した構造であってもよ
い。

【００１７】前述したように、積層コンデンサ１では、
内部電極３〜１２の積層数が１００層以上とされてお
り、それによって高容量化が図られている。加えて、中
央部分Ｂにおける隣合う内部電極間のセラミック層の厚
みｔ₀ に比べて、外側部分Ａ，Ａにおける隣合う内部電
極間のセラミック層の厚みｔが２倍以上とされているの
で、内部電極側端縁近傍における電界集中による絶縁抵
抗不良を抑制することができる。この理由は以下の通り
と思われる。

【００１８】すなわち、セラミック焼結体２を得るに際
しては、先ず、複数枚のセラミックグリーンシートを積
層し、得られた積層体を厚み方向に加圧する。このと
き、内部電極３〜１２の側端縁近傍において内部電極が
厚み方向中央に移動する現象が生じるが、内部電極側端
縁の厚み方向中央への移動は外側部分Ａ，Ａにおいて顕
著に現れる。ところが、本実施例では、外側部分Ａ，Ａ
における内部電極間のセラミック層の厚みｔが、中央部
分Ｂにおける内部電極間のセラミック層の厚みｔ ₀ の２
倍以上とされているため、上記加圧に伴う内部電極側端
縁の厚み方向中央への移動が生じたとしても、外側部分
Ａにおける隣合う内部電極側端縁間の距離がある程度大
きく保たれ、それによって電界集中が緩和される。

【００１９】次に、具体的な実験例を説明する。ＢａＴ
ｉＯ₃ 粉末を用いてセラミックスラリーを得、該セラミ
ックスラリーを用いて、厚み３μｍ、４．５μｍ及び６
μｍの各グリーンシートを成形した。

【００２０】上記３種類の厚みのグリーンシート上に、
内部電極形成用Ｎｉペーストをスクリーン印刷した。上
記内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを矩
形形状に打ち抜き、積層することによりマザーの積層体
を得た。積層に際しては、中央部分Ｂを構成するため
に、内部電極が印刷された３μｍのグリーンシートを２
００枚積層し、その上下に、外側部分Ａを構成するため
に、以下の要領でセラミックグリーンシートを積層し、
試料番号１〜３の各マザーの積層体を得た。

【００２１】試料番号１…各外側部分Ａを構成するため
に、内部電極が印刷された厚み３μｍのセラミックグリ
ーンシートを１枚積層した。また、外側部分Ａのさらに
厚み方向外側に、内部電極が印刷されていない厚み６μ
ｍのグリーンシートを上下各々３０枚積層した。

【００２２】試料番号２…各外側部分Ａを構成するため
に、内部電極が印刷された厚み４．５μｍのセラミック
グリーンシートを１枚積層し、さらにその外側に内部電
極が印刷されていない厚み６μｍのセラミックグリーン
シートを上下各々３０枚積層した。

【００２３】試料番号３…外側部分Ａを構成するため
に、内部電極が印刷された厚み６μｍのグリーンシート
を１枚積層した。この外側部分Ａの厚み方向外側に、さ
らに内部電極が印刷されていない厚み６μｍのグリーン
シートを上下各々３０枚積層した。

【００２４】上記試料番号１〜３で得た各積層体を、下
記の標準焼成及び雰囲気加速焼成の２種の条件で焼
成し、焼結体を作成した。 標準焼成 上記試料番号１〜３のマザーの積層体を得た後、プレス
し、マザーの成形体を得た。このマザーの成形体を個々
の積層コンデンサ単位の成形体となるように厚み方向に
切断し、得られた個々の成形体をＰＯ₂ ＝１０^-9ＭＰａ
（最高温度時）の雰囲気で２時間焼成し、セラミック焼
結体を得た。

【００２５】雰囲気加速焼成 試料番号１〜３で得た各積層体について、上記の場合
と同様にして個々の成形体を得た後、焼成条件をＰＯ₂
＝１０^-7.5ＭＰａ（最高温度時）とし、すなわちＰＯ₂
を高めて焼成し、セラミック焼結体を得た。

【００２６】上記のようにして得られた焼結体のコーナ
ー部分を研磨により丸めた後、焼結体端面にＡｇよりな
る外部電極ペーストを塗布焼付けし、電極膜を形成し
た。この電極膜上に、Ｎｉメッキ膜及びＳｎメッキ膜を
順次形成し、外部電極１３，１４を形成し、積層コンデ
ンサを得た。

【００２７】（評価）上記のようにして得られた試料番
号１〜３の積層体を用いた各積層コンデンサについて、
初期状態の静電容量及び絶縁抵抗を測定し、不良品を選
別した後、初期状態で良品である積層コンデンサについ
て、以下の要領で高温負荷試験を行った。

【００２８】すなわち、各積層コンデンサに、定格電圧
の４倍の電圧を１５０℃の温度下で印加し続け、所定時
間経過後に絶縁抵抗を測定した。すなわち、各温度及び
印加電圧を加速した条件にて、高温負荷試験を行った。
なお、積層コンデンサ試験数は２００個とし、絶縁抵抗
が１ＭΩ以下となった場合に不良品と判定した。結果を
下記の表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、外側部分Ａにお
ける内部電極間の厚み、すなわち最外層の内部電極とそ
の内側の内部電極との厚みが３μｍであり、中央部分Ｂ
における内部電極間のセラミック層の厚みと同等である
場合には、標準焼成条件では２００個あたり２個の絶縁
抵抗不良が発生し、時間の経過と共に絶縁抵抗不良が増
大した。

【００３１】さらに、外側部分Ａにおける内部電極間の
セラミック層の厚みが４．５μｍの試料番号２では、標
準焼成条件で得たセラミック焼結体を用いた場合、５０
時間経過後に絶縁抵抗不良が２００個あたり５個発生
し、さらに時間経過と共に絶縁抵抗不良数が増した。

【００３２】また、試料番号１，２のいずれにおいて
も、雰囲気加速焼成条件で得られた積層コンデンサで
は、高温負荷試験において、より早い時間で絶縁抵抗不
良が発生し、さらに時間の経過と共に絶縁抵抗不良が著
しく増加した。

【００３３】これに対して、試料番号３、すなわち外側
部分Ａにおける内部電極間のセラミック層の厚みが６μ
ｍである積層コンデンサでは、標準焼成条件で焼結され
た場合に、高温負荷試験において１００時間経過した後
でも絶縁抵抗不良は生じなかった。また、５００時間経
過後でも絶縁抵抗不良は２００個あたり３個にとどまっ
た。さらに、雰囲気加速焼成条件で焼成した場合であっ
ても、絶縁抵抗不良が著しく少ないことがわかる。

【００３４】よって、本発明に従って、多層化により高
容量化を図った積層コンデンサにおいて、外側部分Ａに
おける内部電極間のセラミック層の厚みｔを、中央部分
の内部電極間のセラミック層の厚みｔ₀ の２倍以上とす
れば、絶縁抵抗不良を著しく低減し得ることがわかる。

【００３５】なお、上記実施例では、外側部分Ａ，Ａの
内部電極数は１であったが、本願発明者の実験によれ
ば、全内部電極数の５％以内であれば、同様に絶縁抵抗
不良が著しく少なくなり、５％を超えると、容量低下を
招いたりして好ましくない。

【００３６】上記実施例では、積層コンデンサにつき説
明したが、本発明は、内部電極積層数を増大して小型化
を図った積層セラミック電子部品一般に適用し得るもの
である。

【００３７】

【発明の効果】本発明では、ＮｉまたはＮｉ合金からな
る少なくとも１００層の内部電極を有し、多層化により
小型化が図られた積層セラミック電子部品において、全
内部電極の数の５％以下の枚数の内部電極が厚み方向外
側に配置されている外側部分における厚み方向に隣合う
内部電極間のセラミック層の厚みが、外側部分に挟まれ
た中央部分における隣合う内部電極間のセラミック層の
厚みの少なくとも２倍とされているので、内部電極端縁
における電界集中を緩和することができ、絶縁抵抗不良
を著しく低減することができる。従って、内部電極間の
セラミック層の厚みを薄くしたり、内部電極積層数を増
大して小型化や高容量化を図った積層セラミック電子部
品において、良品率及び信頼性を効果的に高めることが
可能となる。

【００３８】また、内部電極がＮｉまたはＮｉ合金によ
り構成されているが、上記のように外側部分の内部電極
間のセラミック層の厚みを中央部分における内部電極間
のセラミック層の厚みの２倍以上としているため、Ｎｉ
の拡散に起因する絶縁抵抗不良も生じ難い。

【００３９】従って、上記セラミック焼結体として誘電
体セラミックスを用い、内部電極間のセラミック層の厚
みを薄くし、かつ内部電極積層数を増大させて、小型で
あり、大容量の積層コンデンサを構成した場合、その良
品率及び信頼性を効果的に高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る積層セラミック電子部
品としての積層コンデンサを示す縦断面図。

【図２】従来の積層コンデンサを示す縦断面図。

【図３】図２のＸ−Ｘ線に沿う切断部断面図。

【符号の説明】

１…積層コンデンサ ２…セラミック焼結体 ３〜１２…内部電極 Ａ…外側部分 Ｂ…中央部分

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体内においてセラミック層を介して
   厚み方向に重なり合うように配置されており、Ｎｉまた
   はＮｉ合金からなり、かつ少なくとも１００層の内部電
   極と、 前記セラミック焼結体の外表面に形成されており、かつ
   前記内部電極に電気的に接続されている外部電極とを備
   える積層セラミック電子部品において、 前記内部電極のうち積層方向外側に位置しており、全内
   部電極の数の５％以下の枚数の内部電極が配置されてい
   る外側部分における厚み方向に隣合う内部電極間のセラ
   ミック層の厚みが、前記外側部分に挟まれた中央部分に
   おける隣合う内部電極間のセラミック層の厚みの少なく
   とも２倍とされていることを特徴とする、積層セラミッ
   ク電子部品。
2. 【請求項２】 前記セラミック焼結体が誘電体セラミッ
   クスであり、積層コンデンサとされている請求項１に記
   載の積層セラミック電子部品。