JP2001044067A

JP2001044067A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP2001044067A
Application number: JP11218059A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kaneuchi; 明宏金内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-07-30
Also published as: JP3744739B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰｂまたはＢｉを含有する誘電体層と、Ａｇ／
Ｐｄ合金を用いた内部電極層とを同時焼成した場合で
も、クラックやデラミネーションを防止できる積層セラ
ミックコンデンサを提供する。【解決手段】金属元素としてＰｂおよびＢｉのうち少な
くとも一方を含有する誘電体層１と、Ｐｄの含有率が４
０重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなる内部電極層２と
を交互に積層してなるコンデンサ本体３の両端部に、外
部電極４を形成してなる積層セラミックコンデンサであ
って、コンデンサ本体３中にＡｇを全量中５重量％以上
含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサに関するものであり、特に、内部電極層として
Ｐｄの含有率が４０重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金を用
い、誘電体層として、高周波領域で好適に使用され、か
つ高誘電率、低損失の誘電体磁器組成物を用いた積層セ
ラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年のエレクトロニクスの発展に伴い電子
回路の高周波化、小型化が急速に進行し、電子部品も高
周波化、小型化が要求されるようになってきている。特
に、高周波大電流回路では、損失による自己加熱が問題
となる場合があり、この場合には低損失のコンデンサが
使用されていた。これらの回路の多くはＡＣ電源回路と
して使用されることが多く、定格電圧として２００Ｖ以
上要求される場合が少なくなく、中高圧コンデンサが使
用されていた。

【０００３】従来、このようなコンデンサとしては、低
損失で、温度特性、電圧依存性が小さい等の特性を有す
るフィルムコンデンサが用いられている。しかしなが
ら、フィルムコンデンサはモールドタイプが殆どであ
り、小型化、表面実装に対応できない。

【０００４】また、低損失高容量の領域に用いられる誘
電体磁器組成物として、特公昭５７−３７９６３号公報
および特公平７−４５３３７号公報に開示されるような
ものが知られている。

【０００５】特公昭５７−３７９６３号公報に開示され
た誘電体磁器組成物は、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂおよび
Ｃａからなる基本成分と、Ｃｕ、Ｍｎからなる添加成分
とから構成されている。そして、ＳｒＴｉＯ₃、Ｂｉ₂
Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＰｂＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、Ｃｕ
Ｏ、ＭｎＣＯ₃を混合し、９３０℃で仮焼し、１２００
〜１４００℃で焼成して作製されている。この誘電体磁
器組成物では、測定周波数１ｋＨｚでの比誘電率が５０
０〜１５００、誘電損失ｔａｎδが０．１５〜０．５％
であった。

【０００６】また、特公平７−４５３３７号公報に開示
された誘電体磁器組成物は、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、
ＣａおよびＳｎからなる基本成分と、希土類酸化物と、
ガラス成分とから構成されている。そして、ＳｒＣ
Ｏ₃、Ｐｂ₃Ｏ₄、ＣａＣＯ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、Ｔｉ
Ｏ₂、ＳｎＯ₂、希土類元素酸化物を混合し、９５０℃
で仮焼し、９４０〜１２４０℃で焼成して作製されてい
る。この誘電体磁器組成物では、測定周波数１ｋＨｚで
の比誘電率が１２４０〜１４７０、誘電損失ｔａｎδが
０．２５〜０．３６％であった。

【０００７】そして、上記公報に開示された誘電体磁器
組成物中には、ＰｂおよびＢｉのうち少なくとも一方を
含有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｐｂお
よびＢｉのうち少なくとも一方を含有する誘電体磁器組
成物を積層セラミックコンデンサの誘電体層として、内
部電極層と同時焼成する場合は以下の問題点がある。

【０００９】先ず、ＮｉよりＰｂ、Ｂｉの還元性が強い
ため、内部電極層の電極材料としてＮｉを用いることは
非常に困難である。酸化雰囲気で焼成できる電極材料と
してＰｄがあるが、Ｐｂ、ＢｉはＰｄと反応しやすく、
Ｐｄの含有率が４０重量％以下のＡｇ／Ｐｄ合金を用い
て、１１５０℃以下の焼成温度で焼成する必要がある。
この条件においては、Ｐｂ、Ｂｉとの反応によるＰｄの
酸化は起こりにくく、酸化膨張により磁器にクラックが
発生することなく内部電極との同時焼成が可能である。

【００１０】しかしながら、内部電極層用の導電性ペー
ストとして、Ｐｄ比率が４０重量％以下のＡｇ／Ｐｄ合
金を用いた場合には、焼成時にＡｇが誘電体層中に拡散
することにより内部電極層の組成がずれて、クラックが
発生することがあった。

【００１１】即ち、Ａｇが誘電体層中に拡散することに
より内部電極層中のＰｄの含有率が高くなり、内部電極
層中のＰｄが、焼成温度からの降温時において酸化膨張
し、最外層の内部電極層からコンデンサ本体の角部へ向
けてクラックが発生したり、内部電極層でデラミネーシ
ョンが発生するという問題があった。

【００１２】また、Ｐｄが酸化することによりＰｂ、Ｂ
ｉが還元され、このＰｂ、Ｂｉが内部電極層のＡｇ／Ｐ
ｄ合金と合金化し、内部電極層の融点が低下し、これに
より、内部電極層が焼成温度で過焼結となり、内部電極
層の収縮量が増加し、最外層の内部電極層からコンデン
サ本体の角部へ向けてクラックが発生したり、内部電極
層でデラミネーションが発生するという問題があった。

【００１３】本発明は、ＰｂまたはＢｉを含有する誘電
体層と、Ａｇ／Ｐｄ合金を用いた内部電極層とを同時焼
成した場合でも、クラックやデラミネーションを防止で
きる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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
コンデンサでは、金属元素としてＰｂおよびＢｉのうち
少なくとも一方を含有する誘電体層と、Ｐｄの含有率が
４０重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなる内部電極層と
を交互に積層してなるコンデンサ本体の両端部に、外部
電極を形成してなる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中にＡｇを全量中５重量％以上
含有するものである。

【００１５】このようにコンデンサ本体中にＡｇを全量
中５重量％以上含有せしめることにより、理由は明確で
はないが、焼成時において誘電体層中に内部電極層のＡ
ｇが拡散することによる内部電極のＡｇ／Ｐｄ比が変化
することを抑制できると考えられ、これによりコンデン
サ本体にクラックやデラミネーションが発生することを
抑制できる。

【００１６】ここで、誘電体層の厚みが２０μｍ以上で
あることが望ましい。このように誘電体層の厚みを２０
μｍ以上とすることにより、不活性層の積層数を減少さ
せてもＡｇを全量中５重量％以上含有せしめることがで
き、コンデンサ本体の寸法を結果として小さくできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の積層セラミックコンデン
サは、図１に示すように、複数の誘電体層１と複数の内
部電極層２を交互に積層してなるコンデンサ本体３の両
端部に、外部電極４を形成してなるものである。コンデ
ンサ本体３は有効部５と不活性部６とから構成され、有
効部５は誘電体層（有効層）１と内部電極層２とを交互
に積層して形成され、容量を発生させる部分で、不活性
部６は、例えば、誘電体層１と同一材料からなる不活性
層を複数積層して構成されている。

【００１８】そして、誘電体層１は、金属元素としてＰ
ｂおよびＢｉのうち少なくとも一方を含有しており、内
部電極層２は、Ｐｄの含有率が４０重量％以下のＡｇ−
Ｐｄ合金から構成されている。

【００１９】誘電体層１としては、例えば、上記したよ
うに、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、ＰｂおよびＣａからなる基本
成分と、Ｃｕ、Ｍｎからなる添加成分とから構成したも
のや、Ｓｒ、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｐｂ、ＣａおよびＳｎからな
る基本成分と、希土類酸化物と、ガラス成分とから構成
したものがある。

【００２０】誘電体層１の厚みは２０μｍ以上であるこ
とが望ましい。これは、誘電体層１の厚みが２０μｍ以
上の場合は、不活性層の積層数を減少させ、特に不活性
部６の厚みを１５０μｍ以下としても、Ａｇを全量中５
重量％以上含有せしめることができ、コンデンサ本体の
寸法を結果として小さくできるからである。

【００２１】また、内部電極層２はＰｄの含有率が４０
重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなるものであるが、Ｐ
ｂ、ＢｉとＰｄの反応を抑制するという理由から特にＰ
ｄの含有率が３０重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなる
ものが望ましい。

【００２２】そして、本発明の積層セラミックコンデン
サでは、コンデンサ本体３中にＡｇを全量中５重量％以
上含有するものである。Ａｇは内部電極層２中には勿論
のこと、焼成時に内部電極層２から拡散するため、有効
部５の誘電体層１および不活性部６の不活性層中にも存
在するが、Ａｇを全量中５重量％以上含有するとは、こ
れらの内部電極層２および誘電体層１および不活性層中
に存在するＡｇが、コンデンサ本体３中に金属換算で全
量中５重量％以上含有することを意味するものである。

【００２３】ここで、コンデンサ本体３中にＡｇを全量
中５重量％以上含有したのは、５重量％よりも少ない場
合には、クラックやデラミネーションの発生抑制効果が
小さいからである。一方、Ａｇ量が多くなると、電極が
厚くなり、デラミネーションが発生し易くなるため、全
量中１５重量％以下であることが望ましい。

【００２４】以上のように構成された積層セラミックコ
ンデンサは、例えば、ＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、Ｐｂ
Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂の各原料粉末を混合し、これ
らを仮焼して得られた仮焼物と、Ｌｉおよび／またはＢ
を含有するガラス成分を所定量秤量し、混合粉砕し、例
えば、ドクターブレード法によりフィルム状シートを作
製する。

【００２５】このフィルム状シートの上面に、Ｐｄの含
有率が４０重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなる内部電
極ペーストをスクリーン印刷法等により印刷した後、内
部電極ペーストが塗布されたフィルム状シートを複数積
層、熱圧着プレス、カットし、脱バインダー処理後、１
０５０〜１１５０℃において０．５〜２時間焼成を行
い、タンブリング後、端子電極の焼き付け、メッキ後、
本発明の積層セラミックコンデンサが得られる。

【００２６】ここで、コンデンサ本体３中のＡｇを全量
中５重量％以上とするためには、内部電極層厚みを厚く
したり、誘電体層中に予めＡｇを添加することにより達
成することができる。

【００２７】以上のように構成された積層セラミックコ
ンデンサでは、コンデンサ本体中にＡｇを全量中５重量
％以上含有せしめることにより、焼成時に誘電体層中に
Ａｇが拡散することによる内部電極のＡｇ／Ｐｄ比が変
化することを抑制でき、コンデンサ本体にクラックやデ
ラミネーションが発生することを抑制できる。

【００２８】また、誘電体層の厚みを２０μｍ以上とす
ることにより、不活性層の積層数を減少させてもＡｇを
全量中５重量％以上含有せしめることができ、コンデン
サ本体の寸法を小さくできる。

【００２９】

【実施例】実施例１先ず、純度９９％以上のＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、Ｐｂ
Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂の各原料粉末を、ＳｒＣＯ₃
０．３１モル％、ＣａＣＯ₃ ０．０５モル％、Ｐｂ
Ｏ０．０７モル％、Ｂｉ₂Ｏ₃ ０．０５モル％、Ｔ
ｉＯ₂ ０．５２モル％の割合で秤量し、該原料粉末に
媒体として純水を加えて２４時間、ＺｒＯ₂ボールを用
いたボールミルにて混合した後、該混合物を乾燥し、次
いで、該乾燥物を１１５０℃の温度で大気中２時間仮焼
した。

【００３０】得られた仮焼物に、Ｌｉ₂Ｏ０．２２５
モル％、Ｂ₂Ｏ₃ ０．０４５モル％、ＳｉＯ₂ ０．
６３モル％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１０モル％からなる助剤
成分を、全量中１重量％となるように添加し、分散剤、
分散媒とともに２４時間ボールミルにて混合粉砕し、原
料スラリーを調整した。

【００３１】このスラリーに有機バインダー、可塑剤を
加え、充分撹拌後、ドクターブレード法により厚み１０
μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍのフィルム状シー
トに成形した。このフィルム状シートに、内部電極用に
調整したＡｇ−Ｐｄペースト（Ａｇ７０重量％、Ｐｄ３
０重量％）をスクリーン印刷法により印刷した。印刷塗
布量は１．５ｍｇ／ｃｍ²とした。

【００３２】Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷したフィルム状
シートを、表１に示す枚数だけ（有効層積層数）積層
し、この積層体の上下面にＡｇ−Ｐｄペーストが印刷さ
れていないフィルム状シートを、不活性層として表１に
示す枚数だけ（不活性層積層数）それぞれ積層し、熱圧
着後、切断し、積層成形体を得た。

【００３３】これを大気中、３００℃の温度で４時間加
熱して脱バインダー処理し、引き続いて１１００℃で大
気中で２時間焼成した。タンブリング後、磁器の寸法
３．２ｍｍ×１．６ｍｍ、有効電極面積２．８×１．４
ｍｍ、誘電体層厚み７μｍ、１３μｍ、２０μｍ、３３
μｍ×所定層数のコンデンサ本体を作製した。

【００３４】また、発光分光分析（ＩＣＰ）により、コ
ンデンサ本体中のＡｇ含有量を測定した。

【００３５】次にこれらのコンデンサ本体の端面を４０
倍に拡大し、外観を観察した。また、コンデンサ本体の
端面および側面を研磨し、内部観察し、クラック、デラ
ミネーション発生の有無を調べ、クラック、デラミの発
生の有無として記載した。結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１によれば、コンデンサ本体のＡｇ
含有量が５重量％以上の本発明の積層セラミックコンデ
ンサは、クラックやデラミネーションの発生がないこと
が判る。一方、コンデンサ本体中のＡｇ含有量が５重量
％よりも少ない場合には（試料Ｎo.３、７、８、１１、
１２）、クラックやデラミネーションが発生することが
判る。

【００３８】また、誘電体層の厚みを２０μｍ以上とす
ることにより、不活性層の積層数を片側６層以下、つま
り不活性部の厚みを１５０μｍ以下としても、また、有
効層数が４０層以下でも、Ａｇを全量中５重量％以上含
有せしめることができ、コンデンサ本体の寸法を小さく
できることが判る。

【００３９】実施例２先ず、純度９９％以上のＳｒＣＯ₃、ＣａＣＯ₃、Ｐｂ
Ｏ、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂の各原料粉末を、表２で示す
割合で秤量し、該原料粉末に媒体として純水を加えて２
４時間、ＺｒＯ₂ボールを用いたボールミルにて混合し
た後、該混合物を乾燥し、次いで、該乾燥物を１１５０
℃の温度で大気中２時間仮焼した。

【００４０】得られた仮焼物に、Ｌｉ₂Ｏ０．２２５
モル％、Ｂ₂Ｏ₃ ０．０４５モル％、ＳｉＯ₂ ０．
６３モル％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１０モル％からなる助剤
成分を、全量中１重量％となるように添加し、さらにＡ
ｇＯを表２に示すように、全量中０〜４重量％となるよ
うに添加し、分散剤、分散媒とともに２４時間ボールミ
ルにて混合粉砕し、原料スラリーを調整した。

【００４１】このスラリーに有機バインダー、可塑剤を
加え、十分撹拌後ドクターブレード法により厚み３０μ
ｍ、５０μｍのフィルム状シートに成形した。このフィ
ルム状シートに、内部電極用に調整したＡｇ−Ｐｄペー
スト（Ａｇ７０重量％、Ｐｄ３０重量％）をスクリーン
印刷法により印刷した。印刷塗布量は、１．５ｍｇ／ｃ
ｍ²である。

【００４２】Ａｇ−Ｐｄペーストを印刷したフィルム状
シートを、表３に示す枚数だけ（有効層積層数）積層
し、この積層体の上下面にＡｇ−Ｐｄペーストが印刷さ
れていないフィルム状シートを、不活性層として表１に
示す枚数だけ（不活性層積層数）それぞれ積層し、熱圧
着後、切断し、積層成形体を得た。

【００４３】これを大気中、３００℃の温度で４時間加
熱して脱バインダー処理し、引き続いて１１００℃で大
気中で２時間焼成した。タンブリング後、磁器の寸法
３．２ｍｍ×１．６ｍｍ、有効電極面積２．８×１．４
ｍｍ、誘電体厚み２０μｍ、３３μｍ×所定層数のコン
デンサ本体を作製した。

【００４４】次にこれらのコンデンサ本体を、上記と同
様にして内部観察し、クラック、デラミネーション発生
の有無を調べた。また、コンデンサ本体中のＡｇ含有量
を測定した。結果を表３に示す。

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】これらの表２、３によれば、予め誘電体層
中にＡｇを含有させることにより、不活性層の積層数が
少なくても（不活性部の厚みが１５０μｍ以下）、ま
た、有効層数が２０層以下でも、コンデンサ本体におけ
るＡｇ量を５重量％以上とでき、クラックやデラミネー
ションの発生を防止できることが判る。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の積層セラミ
ックコンデンサでは、コンデンサ本体中にＡｇを全量中
５重量％以上含有せしめることにより、焼成時に誘電体
層中にＡｇが拡散することによる内部電極のＡｇ／Ｐｄ
比が変化することを抑制でき、Ｐｂ、ＢｉとＰｄとの反
応を防止して、コンデンサ本体にクラックやデラミネー
ションが発生することを抑制でき、特に高周波領域にお
いて有用な積層セラミックコンデンサを得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層セラミックコンデンサの一部を切り欠いて
示す斜視図である。

【符号の説明】

１・・・誘電体層２・・・内部電極層３・・・コンデンサ本体４・・・外部電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属元素としてＰｂおよびＢｉのうち少な
くとも一方を含有する誘電体層と、Ｐｄの含有率が４０
重量％以下のＡｇ−Ｐｄ合金からなる内部電極層とを交
互に積層してなるコンデンサ本体の両端部に、外部電極
を形成してなる積層セラミックコンデンサであって、前
記コンデンサ本体中にＡｇを全量中５重量％以上含有す
ることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】誘電体層の厚みが２０μｍ以上であること
を特徴とする請求項１記載の積層セラミックコンデン
サ。