JP2000208380A

JP2000208380A - 積層セラミックコンデンサの選別方法

Info

Publication number: JP2000208380A
Application number: JP11008953A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kawaguchi; 慶雄川口; Giichi Takagi; 義一高木; Yasunobu Yoneda; 康信米田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2000-07-28
Also published as: DE10000588A1; KR100350181B1; KR20000057757A; DE10000588B4

Abstract

(57)【要約】【課題】多数の積層セラミックコンデンサを、高い信
頼性をもってかつ能率的に選別できる方法を提供する。【解決手段】７０〜１４０℃の温度において、互いに
対向する内部電極間に印加される電界強度が７〜３０ｋ
Ｖ／ｍｍとなるように積層セラミックコンデンサに電圧
を印加する、バーンイン工程を実施し、次いで、積層セ
ラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定し、この絶縁抵抗
測定工程で測定された絶縁抵抗に基づいて積層セラミッ
クコンデンサを選別するようにする。この場合、バーン
イン工程は、２〜３００秒の間、実施されれば十分であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、積層セラミック
コンデンサの選別方法に関するもので、特に、選別工程
の能率化および選別結果の信頼性の向上を図るための改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、その製造
工程の途中で、セラミック誘電体中に、異物が混入した
り、凝集物が生成されたりすると、焼成後のセラミック
誘電体において空隙などの欠陥が生じるという問題に遭
遇することがある。この欠陥は、積層セラミックコンデ
ンサの絶縁抵抗の劣化をもたらすものであるので、少な
くとも出荷前の段階で、このような欠陥を備える製品を
選別し除去しなければならない。

【０００３】上述のように欠陥品を選別し除去するた
め、通常、積層セラミックコンデンサの製造工程中にお
いて、所定の条件を付与しながら積層セラミックコンデ
ンサの絶縁抵抗を測定することが行なわれている。

【０００４】しかしながら、上述したような絶縁抵抗を
測定して欠陥の有無を判定する方法は、あくまでも欠陥
の有無を間接的に検出しようとするものである。そのた
め、欠陥が微小である場合には、絶縁抵抗の評価という
間接的な方法では、これを検出できないことがある。な
お、ある意味では、絶縁抵抗の評価によっては検出でき
ない、言い換えると、絶縁抵抗が正常値であるかのよう
な程度の微小な欠陥は、これが存在していても、実用上
問題とならないと言うこともできる。

【０００５】しかしながら、上述のように、実用上問題
とならない微小な欠陥であっても、積層セラミックコン
デンサの誘電体の薄層化が進むと、長期の使用において
絶縁抵抗が劣化し、欠陥による不良が顕在化する可能性
もある。そのため、このように誘電体の薄層化が進むに
つれて、より高い信頼性をもって欠陥を検出できるよう
な選別方法の実現が望まれる。

【０００６】現在、長期にわたって高い信頼性が要求さ
れる積層セラミックコンデンサの用途として、たとえ
ば、軍用、宇宙用、自動車用等があり、これらの用途に
向けられる積層セラミックコンデンサにあっては、その
選別結果に対して高い信頼性が要求される。これに関連
して、高い信頼性をもって、不良品の除去や品質の確認
を行なえる方法として、以下のようなアメリカの軍用規
格が知られている。

【０００７】（１）「ＭＩＬ−ＳＴＤ３９０１４４．
７２項電圧コンディショニング」… コンデンサの最
高使用温度において定格で規定される電圧の２倍の電圧
を９６時間印加し、欠陥を顕在化させ、その後の絶縁抵
抗を常温で測定し、この絶縁抵抗の劣化により不良を検
出する。バーンインの１種である。

【０００８】（２）「ＭＩＬ−ＳＴＤ５５６８１Ｃ
３．８項絶縁抵抗ｂ．ａｔ１２５℃」 … １２
５℃において定格電圧で絶縁抵抗を測定し、規定以上の
抵抗値であることを確認する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たアメリカの軍用規格による不良検出方法には、いずれ
も、解決されるべき問題がある。

【００１０】まず、上記（１）の方法によれば、コンデ
ンサに及ぼされる条件が過酷であるので、信頼性の高い
評価結果が得られるが、このような評価結果を得るため
に、少なくとも９６時間必要であり、能率的ではない。
そのため、多数の積層セラミックコンデンサについて、
全数評価しなければならない場合には、実用的ではな
い。

【００１１】次に、上記（２）の方法によれば、比較的
短時間で評価を完了することができるが、評価結果の信
頼性については、上記（１）の方法に比べると、満足さ
れるものではない。

【００１２】そこで、この発明の目的は、能率的であ
り、しかも信頼性の高い選別結果を得ることができる、
積層セラミックコンデンサの選別方法を提供しようとす
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る積層セラ
ミックコンデンサの選別方法は、簡単に言えば、選別さ
れるべき積層セラミックコンデンサに内在する欠陥を顕
在化するためのバーンイン工程に特徴を有するもので、
上述した技術的課題を解決するため、７０〜１４０℃の
温度において、互いに対向する内部電極間に印加される
電界強度が７〜３０ｋＶ／ｍｍとなるように積層セラミ
ックコンデンサに電圧を印加する、バーンイン工程を実
施した後、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定
する、絶縁抵抗測定工程と、この絶縁抵抗測定工程で測
定された絶縁抵抗に基づいて積層セラミックコンデンサ
を選別する、選別工程とを実施するようにし、バーンイ
ン工程で上述のような条件を付与することによって、大
きな電圧加速性を得て、選別の短時間化を図ろうとする
ものである。

【００１４】この発明は、互いに対向する内部電極間に
位置する誘電体層の厚みが５μｍ以下である、積層セラ
ミックコンデンサに対して、特に有利に適用される。

【００１５】また、この発明において、バーンイン工程
は、２〜３００秒の間、実施されるだけで十分である。

【００１６】また、この発明において、絶縁抵抗測定工
程は、好ましくは、常温にて積層セラミックコンデンサ
の定格電圧を印加しながら実施される。

【００１７】

【実施例】以下に、この発明を、特定的な実施例に関連
して説明するとともに、この発明の効果を明確にするた
めに実施した比較例についても併せて説明する。

【００１８】まず、試料となる積層セラミックコンデン
サとして、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍの寸法
を有し、静電容量が４．７μＦ、定格電圧が１０Ｖ、互
いに対向する内部電極間に位置する誘電体層の厚みが５
μｍのものを用意した。なお、この発明の実施例と比較
例との比較評価をより容易にするため、試料として、セ
ラミック誘電体部分に多数の空隙が存在するロットを選
択した。

【００１９】次に、これら試料を複数のグループに分
け、各グループの試料に対して、以下に説明するような
バーンイン工程を実施した。

【００２０】すなわち、各試料に係る積層セラミックコ
ンデンサに対して、表１に示すように、６０〜１５０℃
の範囲内にある各温度を付与しながら、表１に示した各
電界強度が互いに対向する内部電極間にそれぞれ印加さ
れるように、表１に示した各電圧を積層セラミックコン
デンサにそれぞれ印加した。この印加時間は、表１に示
すように、量産性が維持できる３００秒を上限とすると
ともに、安定して電圧がコントロールできる２秒を下限
としながら、印加される電界強度の大きさに応じて適当
に変更した。

【００２１】

【表１】

【００２２】次に、上述のバーンイン工程を終えた各試
料に係る積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定し
た。この絶縁抵抗測定工程は、常温にて各積層セラミッ
クコンデンサの定格電圧すなわち１０Ｖを６０秒印加し
ながら実施した。

【００２３】次に、上述の絶縁抵抗測定工程で測定され
た絶縁抵抗に基づいて積層セラミックコンデンサを選別
した。より具体的には、測定された絶縁抵抗が正常品の
抵抗値分布から外れた積層セラミックコンデンサを、選
別時の不良品としてスクリーニングした。

【００２４】表１において、「選別時の不良率」は、こ
の絶縁抵抗測定工程後の選別工程で不良と判定され除去
された試料の比率を示している。この「選別時の不良
率」に関して、先のバーンイン工程での条件が厳しかっ
たものほど、不良率が高くなる傾向が現れている。した
がって、この不良率が高いほど、判定の信頼性がより高
いものと一応推定できるが、バーンイン工程に供された
試料は互いに異なることから、ここでの不良率は、必ず
しも、判定の信頼性を反映するものではない。

【００２５】この判定の信頼性を評価するため、さら
に、１２５℃で２０Ｖの電圧を各試料に対して２０００
時間印加し続ける長期信頼性試験を実施した。そして、
この長期信頼性試験の後の絶縁抵抗を、常温で定格電圧
１０Ｖを印加しながら測定し、この測定された絶縁抵抗
値が正常品の抵抗値分布から外れたものを、この信頼性
試験における不良品とした。表１の「信頼性試験結果」
は、「不良数／試料数」すなわち長期信頼性試験で不良
品とされた試料の比率を示している。

【００２６】「信頼性試験結果」において、「０／５０
０」は、条件が過酷な上述の長期信頼性試験を実施して
もなお不良品と判定されたものがなかったことを意味し
ており、このことから、このように「０／５００」の試
験結果またはこれに近い試験結果が得られたものについ
ては、先のバーンイン工程を経た上で絶縁抵抗測定工程
が実施された選別方法による選別の信頼性が極めて高い
ことがわかる。

【００２７】このような「０／５００」の試験結果また
はこれに近い試験結果は、バーンイン工程を、７０〜１
４０℃の温度において、電界強度が７〜３０ｋＶ／ｍｍ
となるような条件で実施したときに得られている。した
がって、絶縁抵抗測定工程前のバーンイン工程での条件
を上記のように選ぶことにより、このバーンイン工程に
おける電圧加速性を高め、短時間でバーンイン工程を終
えることができ、しかも信頼性の高い選別を実施するこ
とができる。

【００２８】これに対して、バーンイン工程において、
付与される温度が７０℃未満であったり、印加される電
界強度が７ｋＶ／ｍｍ未満である場合には、バーンイン
工程の実施時間すなわち電界の印加時間を３００秒とし
ても、不良品を完璧に選別することができず、長期信頼
性試験を実施して初めて不良品であることが判明した試
料が比較的多数あった。

【００２９】また、バーンイン工程において、付与され
る温度が１４０℃を超える場合や、印加される電界強度
が３０ｋＶ／ｍｍを超える場合には、このような電界強
度を印加する時間をたとえ２秒と短くしても、バーンイ
ン工程後の絶縁抵抗測定工程で測定された絶縁抵抗に基
づく選別において、５０％を超える不良率を示し、著し
く生産性を落とす結果となった。このようなバーンイン
工程での過剰な条件は、本来、良品であったものに対し
ても、欠陥または破壊を不必要にもたらしたものと推測
することができる。

【００３０】以上のように、この発明を、上述した実施
例に関連して説明したが、この発明の範囲内において、
その他、種々の変形例が可能である。

【００３１】たとえば、上述した実施例では、互いに対
向する内部電極間に位置する誘電体層の厚みが５μｍの
積層セラミックコンデンサについて選別を行なったが、
選別されるべき積層セラミックコンデンサの誘電体層の
厚みは、当然、これに限定されるものではない。

【００３２】また、バーンイン工程を実施する時間、す
なわち内部電極間に電界を印加する時間は、上述した実
施例では、２ないし３００秒に選ばれたが、この時間は
任意に変更することができる。

【００３３】また、上述した実施例では、絶縁抵抗測定
工程において、常温にて積層セラミックコンデンサの定
格電圧を印加しながら絶縁抵抗を測定することを行なっ
たが、この絶縁抵抗測定工程における条件は変更されて
もよい。たとえば、温度について言えば、前述したアメ
リカの軍用規格のように、コンデンサの最高使用温度ま
たは１２５℃等に変更されてもよく、また、測定電圧に
ついて言えば、積層セラミックコンデンサを破壊しない
範囲であれば、定格電圧を超える電圧であってもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、７０
〜１４０℃の温度において、互いに対向する内部電極間
に印加される電界強度が７〜３０ｋＶ／ｍｍとなるよう
に積層セラミックコンデンサに電圧を印加する、バーン
イン工程を実施した後、積層セラミックコンデンサの絶
縁抵抗を測定し、この絶縁抵抗測定工程で測定された絶
縁抵抗に基づいて積層セラミックコンデンサを選別する
ようにしているので、バーンイン工程を、たとえば２〜
３００秒といった短時間で済ませても、積層セラミック
コンデンサに内在する欠陥を比較的確実に顕在化させる
ことができ、そのため、信頼性の高い選別結果を短時間
で得ることができる。したがって、多数の積層セラミッ
クコンデンサを能率的に選別することが可能になる。

【００３５】積層セラミックコンデンサの誘電体の薄層
化が進むと、微小な欠陥であっても、長期の使用におい
て、この欠陥による不良が顕在化する可能性が高いた
め、より高い信頼性をもって欠陥を確実に検出できるよ
うな選別方法が望まれる。この点で、５μｍ以下といっ
た薄い誘電体層を有する積層セラミックコンデンサに対
して、特に、この発明が有利に適用されることができ
る。

【００３６】また、この発明によれば、前述のように、
バーンイン工程によって積層セラミックコンデンサに内
在する欠陥を比較的確実に顕在化させることができるの
で、絶縁抵抗測定工程は、常温にて積層セラミックコン
デンサの定格電圧を印加しながら実施する、といった通
常の条件で実施することができるようになり、絶縁抵抗
測定工程を実施するためのコストが不必要に高くなって
しまうことを防止することができる。

フロントページの続き (72)発明者米田康信京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 2G036 AA03 AA18 AA27 BB02 5E082 AB03 BC40 FG26 MM35 MM38 PP01 PP05 PP06 PP09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】７０〜１４０℃の温度において、互いに
対向する内部電極間に印加される電界強度が７〜３０ｋ
Ｖ／ｍｍとなるように積層セラミックコンデンサに電圧
を印加する、バーンイン工程と、次いで、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定す
る、絶縁抵抗測定工程と、前記絶縁抵抗測定工程で測定された絶縁抵抗に基づいて
積層セラミックコンデンサを選別する、選別工程とを備
える、積層セラミックコンデンサの選別方法。
【請求項２】積層セラミックコンデンサの互いに対向
する内部電極間に位置する誘電体層の厚みが、５μｍ以
下である、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ
の選別方法。
【請求項３】前記バーンイン工程は、２〜３００秒の
間、実施される、請求項１または２に記載の積層セラミ
ックコンデンサの選別方法。
【請求項４】前記絶縁抵抗測定工程は、常温にて積層
セラミックコンデンサの定格電圧を印加しながら実施さ
れる、請求項１ないし３のいずれかに記載の積層セラミ
ックコンデンサの選別方法。