JP2000226257A - 粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法 - Google Patents

粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法

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JP2000226257A
JP2000226257A JP11029572A JP2957299A JP2000226257A JP 2000226257 A JP2000226257 A JP 2000226257A JP 11029572 A JP11029572 A JP 11029572A JP 2957299 A JP2957299 A JP 2957299A JP 2000226257 A JP2000226257 A JP 2000226257A
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JP
Japan
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layer
dielectric ceramic
grain boundary
laminate
internal electrode
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JP11029572A
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English (en)
Inventor
Yoichi Ogose
洋一 生越
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒界絶縁型積層半導体コンデンサにおいて、
均一な焼結を得、電気的特性のバラツキを低減し、優れ
た耐候性を得ることを目的とする。 【解決手段】 ニッケルを主成分とし無水硼酸、酸化リ
チュウム、酸化ナトリウム系のガラス化合物を添加した
電極ペーストを用いて内部電極層4を形成し、誘電体セ
ラミック層2に印刷し、積層し加熱しながら加圧、圧着
することで前記誘電体セラミック層2の均質な焼結を促
進し、電気的特性のバラツキが少なく耐候性の優れた粒
界絶縁型積層半導体コンデンサ1が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンデンサとして電
圧の低いノイズや高周波のノイズを吸収する働きをし、
一方パルスや静電気などの高い電圧が侵入した時はバリ
スタ機能を発揮し、異常電圧から電子機器を保護する働
きを持つ粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術を図7を用いて記述する。図
7は従来例の断面図である。従来は、例えばチタン酸ス
トロンチウムを主成分とする誘電体セラミック原料より
誘電体セラミック層2を形成し、NiまたはNi原子を
含む化合物に低電子価のLi,Na,K原子のうち少な
くとも1種類以上を固溶させたものを前記誘電体セラミ
ック層2に印刷し内部電極層11を形成していた。そし
て、前記内部電極層11を誘電体セラミック層2の相対
向する端面に交互に導出されるように積層し、導出した
内部電極層11と電気的に接続するように設けた外部電
極6を形成し、粒界絶縁型積層半導体コンデンサ12を
形成していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記方法では、内部電
極層11用ペースト中に含まれる無水硼酸等のガラス成
分が、半導体コンデンサの焼結過程で誘電体セラミック
層2に拡散し、誘電体セラミック層2の焼結剤として作
用するが、誘電体セラミック層2が厚くなるにしたがっ
て、誘電体セラミック層2の内部電極層11に接した近
接部分と誘電体セラミック層2の中央部では焼結性が異
なる。その結果、電気的特性のバラツキが大きくなり、
更に焼結不十分の部分が耐候性が低いという問題点を有
していた。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、前記内部電極層をニッケルを主成分とし無
水硼酸、酸化リチュウム、酸化ナトリウム系のガラス化
合物を添加した電極ペーストを用いて形成し、誘電体セ
ラミック層の均質な焼結を促進するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、チタン酸ストロンチウムを主成分とする誘電体セラ
ミック層と内部電極層とを交互に積み重ねた積層体と、
前記積層体の内部電極層に電気的に接続した外部電極と
を備え、前記内部電極層をニッケルを主成分とし無水硼
酸、酸化リチュウム、酸化ナトリウム系のガラス化合物
を添加した電極ペーストを用いて形成することを特徴と
する粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法であっ
て、誘電体セラミック層に拡散性の優れた前記ガラス化
合物を用いることにより、誘電体セラミック層の均質な
焼結が促進するとともに、得られた粒界絶縁型積層半導
体コンデンサの耐候性が向上するという作用を有するも
のである。
【0006】本発明の請求項2に記載の発明は、ニッケ
ルを主成分とし無水硼酸、酸化リチュウム、酸化ナトリ
ウム系のガラス化合物を添加した電極ペーストを用い
て、誘電体セラミック層の内部に積層体のいずれの端面
にも露出せず外部電極と接続することのない無効電極層
を形成することを特徴とする請求項1に記載の粒界絶縁
型積層半導体コンデンサの製造方法であって、無効電極
層を誘電体セラミック層内に形成することにより、誘電
体セラミック層の厚みが厚くなっても内部に形成した無
効電極ペーストに含まれる拡散性の優れた前記ガラス化
合物が有効に作用し誘電体セラミック層の均質な焼結を
促進させることができる。
【0007】本発明の請求項3に記載の発明は、無水硼
酸、酸化リチュウム、酸化ナトリウム系のガラス化合物
からなるペーストを用い、積層体内に焼結促進層を形成
することを特徴とする請求項1に記載の粒界絶縁型積層
半導体コンデンサの製造方法であって、前記請求項2記
載の発明と同様に誘電体セラミック層の厚みが厚くなっ
ても内部に形成した焼結促進層に含まれる拡散性の優れ
た前記ガラス化合物が有効に作用し誘電体セラミック層
の均質な焼結を促進させることができる。
【0008】以下に本発明の実施の形態について図1か
ら図6を用いて説明する。
【0009】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における分解斜視図である。また、図2は同実施の
形態1の断面図、図3は同実施の形態1の一部切欠斜視
図である。
【0010】まず、NiOを98mol%、B25が1
mol%、Li2CO3が0.5mol%、Na2CO3
0.5mol%、の組成を有する粉体にポリビニルアセ
テート(2wt%)からなるバインダー、ジブチルフタ
レート(5wt%)からなる可塑剤、ターピネオール
(10wt%)からなる溶剤を添加し十分にプレネタリ
ーミキサー等で分散混練を行い電極ペーストを作製し
た。
【0011】次に、チタン酸ストロンチウムを主成分と
する複数の誘電体セラミック層2に前記導電ペーストを
それぞれ交互の縁端に至るように印刷し内部電極層4を
形成し積層した。
【0012】この時、無効層となる最上層8には前記電
極ペーストを印刷せず積層した。そして、加熱しながら
加圧、圧着し積層体3を得た。
【0013】次に、この積層体3を空気中で1100
℃、2時間の酸化雰囲気中において脱脂し、仮焼成を行
った。その後、前記積層体3の両端に前記内部電極層4
と同一の組成よりなる電極ペーストを塗布し、1230
℃の還元雰囲気中で焼成し外部電極層下地5を形成し、
さらに、その上にAgよりなる電極ペーストを塗布し、
空気中で800℃、1時間の条件で焼き付け外部電極6
を形成し粒界絶縁型積層半導体コンデンサを得た。
【0014】尚、本実施形態で得た粒界絶縁型積層半導
体コンデンサの形状はサイズが2.0mm(L)×1.
25mm(W)×1.25mm(H)であり内部電極層
4を形成してなる誘電体セラミック層2を16層の積層
をしてなるもので、得られた粒界絶縁型積層半導体コン
デンサの静電容量とバリスタ電圧を評価し、その結果を
(表1)に示した。
【0015】
【表1】
【0016】本発明の実施の形態1と従来例との比較を
各100個ずつ行った。実施の形態1のサンプルは静電
容量のバラツキ(σ)が0.51nF、バリスタ電圧の
バラツキ(σ)が0.21であり、それぞれ従来例の静
電容量のバラツキ(σ)が2.15、バリスタ電圧のバ
ラツキ(σ)が2.24であるのに比べバラツキが小さ
くなり、顕著な改善効果を得た。更に前記サンプルを6
0℃、95%R.H.の恒温恒湿槽中で30V.D.
C.の電圧印加を行いながら500時間の湿中負荷寿命
試験を行い、それぞれのサンプルのバリスタ電圧の変化
量を測定しΔVとし示した。本発明によるサンプルはそ
の変化量が0.12%となり従来品の0.25%に比べ
良好な結果を得た。また、内部断面の拡大観察において
もデラミネーションや電極剥離なども無く均一な焼結組
成を得た。
【0017】(実施の形態2)図4は本発明の実施の形
態2における分解斜視図である。また、図5は同実施の
形態2の断面図、図6は同実施の形態2の一部切欠斜視
図である。
【0018】まず、NiOを98mol%、B25が1
mol%、Li2CO3が0.5mol%、Na2CO3
0.5mol%、の組成を有する粉体にポリビニルアセ
テート(2wt%)からなるバインダー、ジブチルフタ
レート(5wt%)からなる可塑剤、ターピネオール
(10wt%)からなる溶剤を添加し十分にプレネタリ
ーミキサー等で分散混練を行い電極ペーストを作製し
た。
【0019】次に、チタン酸ストロンチウムを主成分と
する複数の誘電体セラミック層2に、前記導電ペースト
をそれぞれ交互の縁端に至るように印刷し内部電極層4
を形成してなる内部電極付きセラミック層2を形成し、
また、前記導電ペーストを誘電体セラミック層2の端面
に露出しないように縁端9から内方に印刷し無効内部電
極層7を形成してなる無効内部電極付きセラミック層2
を形成し、無効層となる最上層8と共に積層し、加熱し
ながら、加圧、圧着し積層体3を得た。
【0020】次に、この積層体3を空気中で1100
℃、2時間の酸化雰囲気中において脱脂し、仮焼成を行
った。その後、前記積層体3の両端に前記内部電極層4
と同一の組成よりなる電極ペーストを塗布し、1230
℃の還元雰囲気中で焼成し外部電極層下地5を形成し、
さらに、その上にAgよりなる電極ペーストを塗布し、
空気中で800℃、1時間の条件で焼き付け粒界絶縁型
積層半導体コンデンサを形成した。
【0021】尚、本実施形態で得た粒界絶縁型積層半導
体コンデンサの形状はサイズが2.0mm(L)×1.
25mm(W)×1.25mm(H)であり内部電極層
4を形成してなる誘電体セラミック層2を16層の積層
をしてなるもので、以下に得られた粒界絶縁型積層半導
体コンデンサの静電容量とバリスタ電圧を評価し、その
結果を(表2)に示した。
【0022】
【表2】
【0023】本発明の実施の形態2と従来例との比較を
各100個ずつ行った結果を(表2)に示した。実施の
形態2によるサンプルは静電容量のバラツキが0.3
2、バリスタ電圧のバラツキが0.15となり、それぞ
れ従来例の静電容量のバラツキが2.15、バリスタ電
圧のバラツキが2.24であるのに比べバラツキが小さ
くなり、顕著な改善効果を得た。更に前記サンプルを6
0℃、95%R.H.の恒温恒湿槽中で30V.D.
C.の電圧印加を行いながら500時間の湿中負荷寿命
試験を行い、それぞれサンプルのバリスタ電圧の変化率
を測定しΔVとし示した。本発明によるサンプルはその
変化量が0.05%となり従来品の0.25%に比べ良
好な結果を得た。更に、内部断面の拡大観察においても
デラミネーションや電極剥離なども無く均一な焼結組成
を得た。
【0024】また、前記無効内部電極層7に替えて、前
記電極ペーストより主成分NiOを除き、B25が5.
50mol%、Li2CO3が3.25mol%、Na2
CO3を3.25mol%、の組成を有する粉体にポリ
ビニルアセテート(2wt%)からなるバインダー、ジ
ブチルフタレート(8wt%)からなる可塑剤、ターピ
ネオール(10wt%)からなる溶剤を添加し十分にプ
レネタリーミキサー等で分散混練を行いペーストを作製
し、誘電体セラミック層2に印刷し無効内部電極層7に
替えて焼結促進層を形成しても前記実施の形態2とほぼ
同様に、静電容量やバリスタ電圧などのバラツキが少な
く湿中負荷寿命試験においてバリスタ電圧の変化率も少
ない良好な結果が得られた(データの記載は省く)。
【0025】尚、以上の説明の中での無効内部電極層7
及び焼結促進層は、積層数を単層または複数層に限定す
るものでは無いが、その間隔は同一にすることが好まし
く、焼結がより均一になる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、粒界絶縁
型積層半導体コンデンサの製造方法において、誘電体セ
ラミック層の均質な焼結を促進するものであり、静電容
量やバリスタ電圧等のバラツキを低減するとともに、湿
中負荷寿命試験などの耐候性能も改善することができ
る。更に、焼結の均質な焼結を促進することでデラミネ
ーションや電極剥離などの内部欠陥を防ぐ効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による粒界絶縁型積層半
導体コンデンサの分解斜視図
【図2】同実施の形態1による粒界絶縁型積層半導体コ
ンデンサの断面図
【図3】同実施の形態1による粒界絶縁型積層半導体コ
ンデンサの一部切欠斜視図
【図4】本発明の実施の形態2による粒界絶縁型積層半
導体コンデンサの分解斜視図
【図5】同実施の形態2による粒界絶縁型積層半導体コ
ンデンサの断面図
【図6】同実施の形態2による粒界絶縁型積層半導体コ
ンデンサの一部切欠斜視図
【図7】従来例の断面図
【符号の説明】
1 粒界絶縁型積層半導体コンデンサ 2 誘電体セラミック層 3 積層体 4 内部電極層 5 外部電極層下地 6 外部電極 7 無効内部電極層 8 無効層となる最上層 9 縁端

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン酸ストロンチウムを主成分とする
    誘電体セラミック層と内部電極層とを交互に積み重ねた
    積層体と、前記積層体の内部電極層に電気的に接続した
    外部電極とを備え、前記内部電極層をニッケルを主成分
    とし無水硼酸、酸化リチュウム、酸化ナトリウム系のガ
    ラス化合物を添加した電極ペーストを用いて形成するこ
    とを特徴とする粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 ニッケルを主成分とし無水硼酸、酸化リ
    チュウム、酸化ナトリウム系のガラス化合物を添加した
    電極ペーストを用いて、誘電体セラミック層の内部に積
    層体のいずれの端面にも露出せず外部電極と接続するこ
    とのない無効電極層を形成することを特徴とする請求項
    1に記載の粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方
    法。
  3. 【請求項3】 無水硼酸、酸化リチュウム、酸化ナトリ
    ウム系のガラス化合物からなるペーストを用い、積層体
    内に焼結促進層を形成することを特徴とする請求項1に
    記載の粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法。
JP11029572A 1999-02-08 1999-02-08 粒界絶縁型積層半導体コンデンサの製造方法 Pending JP2000226257A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006027990A (ja) * 2004-07-21 2006-02-02 Sekisui Chem Co Ltd セラミックペースト、導電ペースト及び誘電ペースト
JP2006057070A (ja) * 2004-07-21 2006-03-02 Sekisui Chem Co Ltd ポリビニルアセタール系樹脂用可塑剤及びそれを用いたペースト
WO2006129783A1 (ja) * 2005-06-03 2006-12-07 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサ

Cited By (4)

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