JP2000232032A - 電極形成用ニッケル複合導体及び積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電体層と内部電極との焼結に伴う収縮差に
よる相互の層間剥離やニッケルの酸化による構造欠陥が
発生するのを防げ、ニッケルによる内部電極の途切れ現
象が生ずるのを防げ、内部電極の薄膜化を図る。 【解決手段】 電極形成用のニッケル複合導体として９
９．５〜８０ｗｔ％のニッケルと０．５〜２０ｗｔ％の
チタン酸塩とを粒状に一体化し、そのニッケル複合導体
により積層セラミックコンデンサの内部電極を形成す
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、主に、積層セラミ
ックコンデンサの内部電極を形成するニッケル複合導体
及びそのニッケル複合導体により内部電極を形成する積
層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル(Ｎｉ)電極はパラジュウム(Ｐ
ｄ)電極に比べて酸化膨張が少なく、亀裂等による構造
欠陥に対して有利であるところから、既に、パラジュウ
ムに代えて、ニッケルにより積層セラミックコンデンの
内部電極を形成することが試みられている。

【０００３】その積層セラミックコンデンサにおいて
は、誘電体層と内部電極との焼成温度による収縮率の関
係からすると、誘電体層が１０００℃以上で収縮を開始
するのに対し、内部電極が５００℃の低温で収縮を開始
するため、誘電体層と内部電極との収縮差で相互の層間
剥離が生ずることによる構造欠陥を発生し易い。また、
高温領域における内部電極の焼結に伴って、ニッケル粒
子が球状化し、内部電極の途切れ現象が生ずることから
通電不良や直流破壊電圧の低下を誘発し易い。

【０００４】それを防止するため、従来、誘電体層と同
組成の粉末を共材としてニッケル粉末と共に樹脂バイン
ダーに混合した電極ペーストにより内部電極を形成し、
誘電体層との収縮差をコントロールすることが行われて
いる。然し、これによってもニッケル粒子の焼結による
球状化を完全に防止することは難しく、内部電極を１．
０μｍ以下に形成する内部電極の薄膜化に対して課題が
残る。

【０００５】また、ニッケルの酸加速度はニッケルの比
表面積に依存すると言われており、特に、微粉末のニッ
ケル粉末から内部電極を形成するときにはニッケル粉末
の酸化による構造欠陥が多発することから量産化は難し
い。このニッケルの酸化速度は誘電体層と同組成の粉末
を共材として混合しても、効果は見られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、誘電体層と
内部電極との焼結に伴う収縮差による相互の層間剥離や
ニッケルの酸化による構造欠陥が発生するのを防げると
共に、ニッケルによる内部電極の途切れ現象が生ずるの
を防げて内部電極の薄膜化に対応可能な電極形成用のニ
ッケル複合導体を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明は誘電体層と内部電極との焼
結に伴う収縮差による相互の層間剥離やニッケルの酸化
による構造欠陥の発生を防ぎ、ニッケルによる内部電極
の途切れ現象が生ずるのを防いで、薄膜状の内部電極で
高容量なものに構成可能な積層セラミックコンデンサを
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電極形成用ニッケル複合導体においては、９９．５〜８
０ｗｔ％のニッケルと０．５〜２０ｗｔ％のチタン酸塩
とを粒状に一体化することにより構成されている。

【０００９】本発明の請求項２に係る電極形成用ニッケ
ル複合導体においては、チタン酸塩をニッケル粒子の表
面に被着させてニッケルとチタン酸塩とを粒状に一体化
することにより構成されている。

【００１０】本発明の請求項３に係る電極形成用ニッケ
ル複合導体においては、ニッケルとチタン酸塩とを混在
させて粒状に一体化することにより構成されている。

【００１１】本発明の請求項４に係る電極形成用ニッケ
ル複合導体においては、チタン酸バリウム，チタン酸カ
ルシウム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸マグネシ
ウムの少なくとも一種以上を含むチタン酸塩とニッケル
とを粒状に一体化することにより構成されている。

【００１２】本発明の請求項５に係る積層セラミックコ
ンデンサにおいては、９９．５〜８０ｗｔ％のニッケル
と０．５〜２０ｗｔ％のチタン酸塩とを粒状に一体化し
たニッケル複合導体により内部電極を形成することによ
り構成されている。

【００１３】本発明の請求項６に係る積層セラミックコ
ンデンサにおいては、チタン酸塩をニッケル粒子の表面
に被着させてニッケルとチタン酸塩とを粒状に一体化し
たニッケル複合導体により内部電極を形成することによ
り構成されている。

【００１４】本発明の請求項７に係る積層セラミックコ
ンデンサにおいては、ニッケルとチタン酸塩とを混在さ
せて粒状に一体化したニッケル複合導体により内部電極
を形成することにより構成されている。

【００１５】本発明の請求項８に係る積層セラミックコ
ンデンサにおいては、チタン酸バリウム，チタン酸カル
シウム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸マグネシウ
ムの少なくとも一種以上を含むチタン酸塩とニッケルと
を粒状に一体化したニッケル複合導体により内部電極を
形成することにより構成されている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して説明す
ると、図示実施の形態はチタン酸バリウムを主材とする
誘電体層とニッケル，チタン酸塩の複合導体を主材とす
る内部電極とを交互に複数積層させて加圧，焼成したコ
ンデンサ素子を部品本体とする積層セラミックコンデン
サを示す。

【００１７】その内部電極は、９９．５〜８０ｗｔ％の
ニッケルと０．５〜２０ｗｔ％のチタン酸バリウム(Ｂ
ａＴｉＯ_３)とを粒状に一体化したことによるニッケル
複合導体を樹脂バインダーに混合した内部電極ペースト
により形成されている。このニッケル複合導体では、誘
電体層と内部電極との焼結に伴う収縮差を少なくし、相
互の層間剥離やニッケルの酸化による構造欠陥が発生す
るのを防げると共に、ニッケルによる内部電極の途切れ
現象が生ずるのを防げて内部電極の薄膜化に対応するこ
とができる。

【００１８】茲で、チタン酸バリウムが０．５ｗｔ％以
下であると、誘電体層と内部電極との焼結に伴う収縮差
を少なくし、ニッケルの粒状化に対する効果が薄く、一
方、チタン酸バリウムが２０ｗｔ％以上になると、静電
容量が低下してしまうところから、その割合としては９
９．５〜８０ｗｔ％のニッケルと０．５〜２０ｗｔ％の
チタン酸バリウムが好ましい。

【００１９】そのニッケル複合導体は、粒径５〜１０μ
ｍ程度のニッケル粉末と粒径０．５以下のチタン酸バリ
ウム粉末を所定の比率で量計し、これらを乾式混合法に
よりボールミルで均一に混合した後、プラズマにて溶
融，凝固させて粒状にすることにより一体化できる。そ
のプラズマ処理後の粉末は凝集が強いため、この粒子の
凝集を機械的に解いて樹脂バインダーと混合するとよ
い。

【００２０】そのプラズマ処理にては、図1で示すよう
にチタン酸バリウムをニッケル粒子に被着するコーティ
ングタイプの粒子と、図2で示すようにチタン酸バリウ
ムをニッケル粒子と混在させるドープタイプの粒子を作
製することができる。このいずれのタイプのものでも、
誘電体層と内部電極との焼結に伴う収縮差を少なくする
ことによる同等の効果が得られ、粒子径としては０．３
μｍ以下のものが好ましい。

【００２１】そのチタン酸塩としてはチタン酸バリウム
の他に、チタン酸カルシウム(ＣａＴｉＯ_３) ，チタン
酸ストロンチウム(ＳｒＴｉＯ_３)，チタン酸マグネシウ
ム(ＭｇＴｉＯ_３)の少なくとも一種以上を含むものを用
いることができる。このいずれのチタン酸塩でも、チタ
ン酸バリウムと同等の効果が得られる。

【００２２】そのニッケル複合導体による内部電極の有
効性を確認するべく、０．５ｗｔ％，１．０ｗｔ％，
５．０ｗｔ％，１０．０ｗｔ％，１５．０ｗｔ％，２
０．０ｗｔ％のチタン酸バリウムをニッケル粒子に一体
化したニッケル複合導体を含む内部電極ペーストを作製
した(実施例1〜６)。これと共に、ニッケル粉末のみの
内部電極ペースト（比較例1）、３０．０ｗｔ％のチタ
ン酸バリウムをニッケル粒子に一体化したニッケル複合
導体を含む内部電極ペースト（比較例2）並びにニッケ
ル粉末を９０ｗｔ％，チタン酸バリウムを１０ｗｔ％混
合した内部電極ペースト（従来例）を作製した。

【００２３】その各試料について、大気中の測定雰囲気
下で熱分析装置により酸化特性を測定した。この酸化特
性としては各試料を常温より７００℃まで徐々に加温
し、その時のニッケルの酸化カーブから７００℃での酸
化量を求めると共に、常温より７００℃までの酸加速度
を求めた。

【００２４】それと共に、上述した各内部電極ペースト
を５．０μｍ厚みの誘電体シートに印刷し、３００層の
誘電体シートを内部電極と交互に積層させて積層誘電体
を得、この各積層誘電体をＮ_２／Ｈ_２の雰囲気下で１３
００℃の温度により焼成することにより収縮率を測定し
た。その各試料の１０例分から各検査項目の平均値を求
めたところ、次の表１で示す通りであった。

【００２５】

【表１】

【００２６】その表１で明らかなように、チタン酸バリ
ウムの量が増えるに従い、ニッケルが酸化しずらく、酸
加速度も小さいことが判る。また、従来例，比較例１並
びに実施例４の８００℃，１０００℃，１３００℃の各
焼成温度時に撮影した図３〜図５の顕微鏡写真でも明ら
かなように、図３の従来例並びに図４の比較例１に係る
積層誘電体においてはニッケル粒子の成長が８００℃で
開始しているのに対し、図５の実施例４に係る積層誘電
体においてはニッケル粒子の成長が８００℃では開始し
ないで焼結が遅れている状態が判る。

【００２７】次に、上述した如く作製した各積層誘電体
について、構造欠陥の発生率，静電容量，直流破壊電
圧，内部電極の厚みを測定したところ、次の表２で示す
通りであった。

【００２８】

【表２】

【００２９】その表２から明らかなように、チタン酸バ
リウムを増やしていくに従い、構造欠陥の発生率が少な
くなり、電極厚みも薄くできることが判る。また、従来
例，実施例４に係る積層誘電体について撮影した図６，
図７の顕微鏡写真でも明らかなように、図６の従来例に
係る積層誘電体においては内部電極の厚みｔ_１が１．５
μｍであるのに対し、図７の実施例４に係る積層誘電体
においては電極の厚みｔ_２が１．０μｍと薄く均一であ
ることが伺える。これはニッケル粉末の酸化特性並びに
内部電極の厚めから電極の球状化を防止する効果による
ところが大きい。

【００３０】但し、比較例７のようにチタン酸バリウム
の量を多くすると、ニッケルの量が少ないところから、
静電容量が著しく低下してしまう。

【００３１】上述したものの他に、１０ｗｔ％のペース
トチタン酸カルシウム(実施例７)，チタン酸ストロンチ
ウム(実施例８)，チタン酸マグネシウム(実施例９)をニ
ッケル粒子に一体化したニッケル複合導体を含む内部電
極ペーストにより内部電極を形成した積層誘電体につい
て、構造欠陥の発生率，静電容量，直流破壊電圧，内部
電極の厚みを測定したところ、次の表３で示す通りであ
った。

【００３２】

【表３】

【００３３】その表３から明らかなように、チタン酸カ
ルシウム(実施例７) ，チタン酸ストロンチウム(実施例
８)，チタン酸マグネシウム(実施例９)でも、チタン酸
バリウムと同等の効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く、本発明に係る電極形成用ニ
ッケル複合導体に依れば、９９．５〜８０ｗｔ％のニッ
ケルと０．５〜２０ｗｔ％のチタン酸塩とを粒状に一体
化することにより、誘電体層と内部電極との焼結に伴う
収縮差による相互の層間剥離やニッケルの酸化による構
造欠陥が発生するのを防げると共に、ニッケルによる内
部電極の途切れ現象が生ずるのを防げて内部電極の薄膜
化に対応可能な電極形成用の導電性ペーストを作製する
ことができる。

【００３５】本発明に係る積層セラミックコンデンサに
依れば、９９．５〜８０ｗｔ％のニッケルと０．５〜２
０ｗｔ％のチタン酸塩とを粒状に一体化したニッケル複
合導体により内部電極を形成することにより、誘電体層
と内部電極との焼結に伴う収縮差による相互の層間剥離
やニッケルの酸化による構造欠陥の発生を防ぎ、また、
ニッケルによる内部電極の途切れ現象が生ずるのを防
ぎ、薄膜状の内部電極を形成できて高容量なものに構成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例に係る電極形成用ニッケル複合導
体の構造を模式的に示す説明図である。

【図２】本発明の別の例に係る電極形成用ニッケル複合
導体の構造を模式的に示す説明図である。

【図３】従来例に係る積層誘電体の焼結状態を８００
℃，１０００℃，１３００℃の各焼成温度時に撮影した
顕微鏡写真である。

【図４】比較例１に係る積層誘電体の焼結状態を８００
℃，１０００℃，１３００℃の各焼成温度時に撮影した
顕微鏡写真である。

【図５】本発明の実施例４に係る積層誘電体の焼結状態
を８００℃，１０００℃，１３００℃の各焼成温度時に
撮影した顕微鏡写真である。

【図６】従来例に係る積層誘電体を１３００℃で焼成し
たときの内部電極の厚さを撮影した顕微鏡写真である。

【図７】本発明の実施例４に係る積層誘電体を１３００
℃で焼成したときの内部電極の厚さを撮影した顕微鏡写
真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 公二 秋田県由利郡仁賀保町平沢字前田151 テ ィーディーケイ エムシーシー株式会社内 (72)発明者 伊藤 潔 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 大谷 修 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AH01 AH05 AH09 AJ01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９９．５〜８０ｗｔ％のニッケルと０．
   ５〜２０ｗｔ％のチタン酸塩とを粒状に一体化したこと
   を特徴とする電極形成用ニッケル複合導体。
2. 【請求項２】 チタン酸塩をニッケル粒子の表面に被着
   させてニッケルとチタン酸塩とを粒状に一体化したこと
   を特徴とする請求項１に記載の電極形成用ニッケル複合
   導体。
3. 【請求項３】 ニッケルとチタン酸塩とを混在させて粒
   状に一体化したことを特徴とする請求項１に記載の電極
   形成用ニッケル複合導体。
4. 【請求項４】 チタン酸バリウム，チタン酸カルシウ
   ム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸マグネシウムの
   少なくとも一種以上を含むチタン酸塩とニッケルとを粒
   状に一体化したことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の電極形成用ニッケル複合導体。
5. 【請求項５】 ９９．５〜８０ｗｔ％のニッケルと０．
   ５〜２０ｗｔ％のチタン酸塩とを粒状に一体化したニッ
   ケル複合導体により内部電極を形成したことを特徴とす
   る積層セラミックコンデンサ。
6. 【請求項６】 チタン酸塩をニッケル粒子の表面に被着
   させてニッケルとチタン酸塩とを粒状に一体化したニッ
   ケル複合導体により内部電極を形成したことを特徴とす
   る請求項５に記載の積層セラミックコンデンサ。
7. 【請求項７】 ニッケルとチタン酸塩とを混在させて粒
   状に一体化したニッケル複合導体により内部電極を形成
   したことを特徴とする請求項５に記載の積層セラミック
   コンデンサ。
8. 【請求項８】 チタン酸バリウム，チタン酸カルシウ
   ム，チタン酸ストロンチウム，チタン酸マグネシウムの
   少なくとも一種以上を含むチタン酸塩とニッケルとを粒
   状に一体化したニッケル複合導体により内部電極を形成
   したことを特徴とする請求項５〜７に記載の積層セラミ
   ックコンデンサ。