JP2001217135A

JP2001217135A - 積層セラミック電子部品およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001217135A
Application number: JP2000025979A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Miyazaki; 孝晴宮崎; Takeshi Yamana; 毅山名; Yukio Hamachi; 幸生浜地
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2001-08-10
Also published as: US20010013388A1

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック層の厚みが３μｍ以下と薄くなっ
た場合でも、平均寿命が長く、信頼性に優れた積層セラ
ミックコンデンサのような積層セラミック電子部品を提
供する。【解決手段】内部電極８，９とセラミック層２との界
面の算術平均粗さ（Ｒａ）を２００ｎｍ以下とし、かつ
セラミック層２の断面中のポアの面積比率を１％以下と
する。好ましくは、セラミック層２を得るためのセラミ
ックグリーンシートの表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１
００ｎｍ以下とし、内部電極８，９を薄膜形成法によっ
て形成された金属膜をもって構成する。

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、たとえば積層セ
ラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品お
よびその製造方法に関するもので、特に、セラミック層
および内部電極の薄層化のための改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ペロブスカイト構造を有する
チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸
カルシウムなどのセラミック誘電体材料は、その高い比
誘電率を利用して、コンデンサ材料として広く用いられ
てきた。また、受動部品であるコンデンサは、近年の電
子部品の小型化の流れから大きい静電容量と小型化が望
まれている。

【０００３】一方、セラミック誘電体を誘電体層に用い
た積層セラミックコンデンサは、空気中で１３００℃程
度の高温で焼成することが必要であったため、内部電極
としてパラジウム、白金などの貴金属またはこれらの合
金が使用されてきた。しかし、これらの電極材料は非常
に高価であり、製品コストに占める電極材料コストの割
合が高く、コストダウンが困難であった。

【０００４】上記問題を解決するため、積層セラミック
コンデンサの内部電極材料の卑金属化が進められ、焼成
時に、電極を酸化させないために中性または還元性雰囲
気で焼成できる耐還元性を考慮したセラミック誘電体材
料が種々開発されてきた。このような卑金属内部電極材
料としては、コバルト、ニッケル、銅などがあるが、コ
ストや耐酸化性の点から、ニッケルが主に用いられてい
る。

【０００５】現在、積層セラミックコンデンサは、さら
なる小型化、大容量化が求められており、そのため、セ
ラミック誘電体材料の高誘電率化、およびセラミック誘
電体からなるセラミック層の薄層化が検討され、同時
に、電極についても、その薄層化が検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】内部電極間に位置する
セラミック層を薄くすることは、積層セラミックコンデ
ンサの静電容量を向上させるための最も有効な手段であ
る。しかしながら、たとえば、セラミック層の厚みが３
μｍ以下になると、セラミック層と内部電極との界面で
の凹凸が大きくなるに従って、また、セラミック層中の
ポア（気孔）の増加に伴って、積層セラミックコンデン
サの寿命が低下するという問題に遭遇する。

【０００７】そこで、セラミック層と内部電極との界面
での凹凸を小さくしたり、積層・焼成前において、セラ
ミック層となるべきセラミックグリーンシートおよび内
部電極となるべき導電性ペースト膜の各表面を平滑に仕
上げる必要がある。このためには、たとえば、特開平１
０−２２３４６９号公報に記載されるように、セラミッ
クグリーンシートに含まれるセラミック原料粉末および
導電性ペースト膜に含まれる金属粉末の各粒子径を小さ
くすることが考えられる。

【０００８】しかし、一般に、粒子径が小さくなると、
セラミック原料粉末および金属粉末は、ともに凝集しや
すく、分散性が低下し、このように粒子径を小さくする
ことのみで対応することには限界がある。

【０００９】さらに、セラミック原料粉末の粒子径を小
さくしていくと、比誘電率が低下するという問題もあ
り、大容量化への対応が困難になる。また、内部電極に
使用する金属粉末の粒子径を小さくしていくと、粉末の
焼結開始温度が低下し、デラミネーションが生じやすく
なるため、積層セラミックコンデンサのための材料とし
て用いにくくなる。

【００１０】また、たとえば特開昭６０−８３３１４号
公報、特開平１−４２８０９号公報、特開平１−２２６
１３９号公報または特開平６−２３２０００号公報に記
載されるように、セラミック層の薄層化を図るため、内
部電極として金属膜を用いる方法もある。しかし、この
ように金属膜からなる内部電極を用いても、セラミック
グリーンシートの表面の凹凸が大きい場合には、セラミ
ックグリーンシートを積層したとき、セラミックグリー
ンシートと内部電極との界面の凹凸が大きくなり、積層
セラミックコンデンサの寿命の低下を招いてしまう。

【００１１】そこで、この発明の目的は、積層セラミッ
クコンデンサのような積層セラミック電子部品におい
て、構造欠陥なく、内部電極およびセラミック層の薄層
化を可能とする技術を提供し、大容量というような高性
能な、しかも小型の積層セラミック電子部品を高い信頼
性をもって提供しようとすることである。

【００１２】この発明は、また、上述のような積層セラ
ミック電子部品の製造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】この発明は、セラミック
原料粉末を焼結させて得られた複数の積層されたセラミ
ック層と、これらセラミック層間の特定の界面に沿って
位置された内部電極とを含む、積層体を備える、積層セ
ラミック電子部品にまず向けられるものであって、上記
のような技術的課題を解決するため、内部電極とセラミ
ック層との界面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２００ｎｍ以
下であり、かつセラミック層の断面中のポアの面積比率
が１％以下であることを特徴としている。

【００１４】上述したセラミック層が、セラミック原料
粉末を含むセラミックグリーンシートを焼成して得られ
たものであるとき、このセラミックグリーンシートの表
面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１００ｎｍ以下であること
が好ましい。

【００１５】上述したような表面粗さを有するセラミッ
クグリーンシートは、好ましくは、その表面を加圧平滑
化処理することによって得ることができる。

【００１６】また、この発明において、内部電極は、薄
膜形成法によって形成されたものであることが好まし
い。この薄膜形成法としては、たとえば、蒸着、スパッ
タリングまたはめっきを適用することができる。

【００１７】また、この発明は、内部電極に接するセラ
ミック層の厚みが３μｍ以下である場合に特に有利に適
用される。

【００１８】また、この発明は、積層体の相対向する各
端面上に形成される外部電極をさらに備え、セラミック
層はセラミック誘電体からなり、複数の内部電極が、い
ずれかの外部電極に電気的に接続されるように、それぞ
れの端縁を端面に露出させた状態でそれぞれ形成されて
いる、そのような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。

【００１９】この発明は、また、上述したような積層セ
ラミック電子部品を製造する方法にも向けられる。

【００２０】この発明に係る積層セラミック電子部品の
製造方法は、平滑面を有する支持体上に内部電極となる
金属膜を形成する工程と、この金属膜を覆うように、支
持体上で、セラミック原料粉末を含むセラミックグリー
ンシートを成形する工程と、セラミックグリーンシート
の外側に向く表面を、当該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）
が１００ｎｍ以下となるように、加圧平滑化処理する工
程と、支持体から剥離されかつ金属膜を保持したセラミ
ックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシ
ートを積層して、生の積層体を得る工程と、生の積層体
を焼成する工程とを備えることを特徴としている。

【００２１】この発明に係る積層セラミック電子部品の
製造方法は、他の局面によれば、平滑面を有する第１の
支持体上で、セラミック原料粉末を含むセラミックグリ
ーンシートを成形する工程と、このセラミックグリーン
シートの外側に向く表面を、当該表面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が１００ｎｍ以下となるように、加圧平滑化処
理する工程と、平滑面を有する第２の支持体上に、内部
電極となる金属膜を形成する工程と、第２の支持体から
セラミックグリーンシートの外側に向く表面に金属膜を
転写する工程と、第１の支持体から剥離されかつ金属膜
を保持したセラミックグリーンシートを含む複数のセラ
ミックグリーンシートを積層して、生の積層体を得る工
程と、生の積層体を焼成する工程とを備えることを特徴
としている。

【００２２】この発明に係る積層セラミック電子部品の
製造方法において、金属膜を形成するため、たとえば、
蒸着、スパッタリングまたはめっきのような薄膜形成法
を適用することが好ましい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明が図１に示すよ
うな構造の積層セラミックコンデンサ１に適用された場
合の実施形態について説明する。

【００２４】図１を参照して、積層セラミックコンデン
サ１は、複数の積層された誘電体セラミックからなるセ
ラミック層２を有する積層体３と、この積層体３の第１
および第２の端面４および５上にそれぞれ設けられる第
１および第２の外部電極６および７とを備える。積層セ
ラミックコンデンサ１は、全体として直方体形状のチッ
プタイプの電子部品を構成する。

【００２５】積層体３の内部には、第１の内部電極８と
第２の内部電極９とが交互に配置される。第１の内部電
極８は、第１の外部電極６に電気的に接続されるよう
に、各端縁を第１の端面４に露出させた状態でセラミッ
ク層２間の特定の複数の界面に沿ってそれぞれ形成さ
れ、第２の内部電極９は、第２の外部電極７に電気的に
接続されるように、各端縁を第２の端面５に露出させた
状態でセラミック層２間の特定の複数の界面に沿ってそ
れぞれ形成される。

【００２６】また、必要に応じて、外部電極６および７
は、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｎｉ−Ｃｕ合金等からなるめっき層１
０および１１によってそれぞれ被覆される。また、さら
に、これらめっき層１０および１１上に、半田、錫等か
らなる第２のめっき層１２および１３が形成されてもよ
い。

【００２７】この積層セラミックコンデンサ１を製造す
るため、まず、図２（１）に示すように、平滑面１４を
有する支持体１５上に、内部電極８および９となるべき
金属膜１６が形成される。この金属膜１６の厚みは、後
述する焼成後において、たとえば０．１〜０．７μｍと
なるように設定される。

【００２８】上述の支持体１５としては、たとえば、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムのような
合成樹脂フィルム、あるいは他の保形性を有する材料か
らなるフィルムまたは板が用いられる。また、支持体１
５の、金属膜１６が形成される平滑面１４は、フッ素樹
脂またはシリコーン樹脂等によって離型処理しておくこ
とが好ましい。

【００２９】金属膜１６は、たとえばニッケル膜から構
成され、好ましくは、薄膜形成法によって形成される。
この薄膜形成法としては、たとえば、蒸着、スパッタリ
ングまたは湿式めっきを有利に適用することができる。
なお、薄膜形成法として、化学気相法（ＣＶＤ）やイオ
ンプレーティング等の方法も利用可能である。

【００３０】上述したように、ニッケルからなる金属膜
１６を蒸着によって形成する場合、具体的には、真空排
気した容器内で、ニッケルインゴットまたはプレートを
誘導加熱または電子ビームなどの加熱手段により溶融
し、ニッケル蒸気が生成するまで加熱を行ない、生成し
たニッケル蒸気を支持体１５上に堆積させることによっ
て、ニッケル薄膜からなる金属膜１６を形成することが
できる。

【００３１】また、スパッタリングによってニッケルか
らなる金属膜１６を形成する場合には、アルゴンまたは
ネオンガスなどの不活性ガスを含む雰囲気下で、グロー
放電によりプラズマを発生させ、陰極近傍で発生したア
ルゴンイオンを陽極のニッケルターゲットへぶつけるこ
とにより、ニッケル超微粒子を弾き出させ、支持体１５
上にニッケル薄膜からなる金属膜１６を形成することが
できる。

【００３２】また、ニッケルからなる金属膜１６をめっ
きによって形成する場合には、予め、支持体１５上に蒸
着またはスパッタリングによりニッケル膜を形成してお
き、硫酸ニッケルまたはスルファミン酸ニッケルを主成
分とするめっき浴中に浸漬しながら、電流を支持体１５
上のニッケル膜へ供給して、めっき液中からニッケルを
析出させることによって、ニッケルからなる金属膜１６
を形成することができる。なお、めっきによるニッケル
の析出時の応力による剥がれを防止するため、必要に応
じて、光沢剤等をめっき浴中に添加したり、めっき浴を
４０℃以上に加温したりしてもよい。

【００３３】次に、以上のような方法によって金属膜１
６を形成した後、金属膜１６がパターニングされる。こ
のパターニングにあたっては、フォトリソグラフィ技術
を適用することができる。すなわち、感光性レジストお
よび化学エッチングを用いる方法、あるいは、レジスト
をパターン印刷した後、化学エッチングする方法によっ
て、金属膜１６をパターニングすることができる。図２
（１）には、パターニング処理された後の金属膜１６が
図示されている。

【００３４】他方、セラミック層２となるべきセラミッ
クの出発原料として、チタン酸バリウムなどの主原料す
なわちセラミック原料粉末と特性改質などを目的とした
添加物とが用意される。

【００３５】これらセラミック原料粉末および添加物
は、所定量ずつ秤量され、湿式混合を経て、混合粉とさ
れる。より具体的には、各添加物成分は、酸化物粉末あ
るいは炭酸化物粉末の形態で、セラミック原料粉末に混
合する方法によって添加され、湿式混合される。このと
き、各添加物を有機溶媒に可溶な状態とするため、アル
コキシドとしたり、アセチルアセトネートまたは金属石
鹸のような化合物としてもよい。また、各添加物成分を
含む溶液を、セラミック原料粉末の表面に付与し、熱処
理するなどの方法も可能である。

【００３６】次いで、上述の混合粉に有機バインダおよ
び溶媒を添加することによって、セラミックスラリーが
調製され、このセラミックスラリーを用いて、セラミッ
ク層２となるセラミックグリーンシートが作製される。
セラミックグリーンシートの厚みは、後述する理由によ
り、好ましくは、焼成後における厚みが３μｍ以下にな
るように設定される。

【００３７】具体的には、図２（２）に示すように、上
述したセラミックスラリーが、金属膜１６を覆うように
支持体１５上に付与され、それによって、支持体１５上
で、セラミックグリーンシート１７が成形される。

【００３８】次いで、セラミックグリーンシート１７の
外側に向く表面に対して加圧平滑化処理され、その表面
粗さの低減が図られる。この表面粗さに関して、好まし
くは、セラミックグリーンシート１７の表面の算術平均
粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下となるようにされる。な
お、この算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ−Ｂ−０６０
１で定義されるものである。

【００３９】上述した１００ｎｍ以下の表面粗さを得る
ため、セラミックグリーンシート１７に含まれる粉末材
料の分散性を向上させることも一手段であるが、これに
代えて、あるいはこれに加えて、セラミックグリーンシ
ート１７の表面に加圧平滑化処理を施すことが特に有効
である。この加圧平滑化処理のための方法として、たと
えば、平板プレス法やカレンダーロール法を適用するこ
とができる。この加圧平滑化処理において、必要に応じ
て、セラミックグリーンシート１７が加熱されてもよ
い。

【００４０】上述のように、セラミックグリーンシート
１７の表面に対して加圧平滑化処理が施されることによ
って、セラミックグリーンシート１７の表面が平滑化さ
れるばかりでなく、セラミックグリーンシート１７中の
セラミック原料粉末の分布が均一となり、セラミックグ
リーンシート１７の密度が均一となり、後述する焼成工
程において、ポアの発生を有利に抑制することができ
る。

【００４１】また、セラミックグリーンシート１７の表
面を加圧平滑化処理することにより、この表面の算術平
均粗さ（Ｒａ）を１００ｎｍ以下にすれば、図１に示し
た積層セラミックコンデンサ１において、内部電極８お
よび９の各々とセラミック層２との界面の算術平均粗さ
（Ｒａ）が２００ｎｍ以下となり、かつセラミック層２
の断面中のポアの面積比率が１％以下となることが保証
され、セラミック層２の厚みを、たとえば３μｍ以下と
いうように薄くすることを問題なく行なうことができる
ようになる。

【００４２】なお、内部電極８および９の各々とセラミ
ック層２との界面の算術平均粗さ（Ｒａ）が２００ｎｍ
を超えたり、ポアの面積比率が１％を超えたりすると、
積層セラミックコンデンサ１の寿命が急激に低下する。

【００４３】次いで、上述のように金属膜１６が一体化
された、すなわち金属膜１６を保持した複数のセラミッ
クグリーンシート１７は、図２（３）に示すように、積
層され、プレスされた後、必要に応じてカットされる。
なお、上述したセラミックグリーンシート１７の積層に
あたって、図２（３）には図示しないが、金属膜を保持
していないセラミックグリーンシートを、図示したセラ
ミックグリーンシート１７の上下に必要枚数積み重ねる
ことが通常行なわれる。このように上下に積み重ねられ
るセラミックグリーンシートについては、金属膜１６に
接するものでない限り、その表面に前述したような加圧
平滑化処理を施す必要はない。

【００４４】このようにして、図１に示した積層体３の
生の状態のものが得られる。次いで、この生の積層体３
は、たとえば還元性雰囲気下で焼成される。

【００４５】次いで、焼成された積層体３における第１
および第２の内部電極８および９の露出した各端縁にそ
れぞれ電気的に接続されるように、積層体３の第１およ
び第２の端面４および５上に、それぞれ、第１および第
２の外部電極６および７が形成される。

【００４６】外部電極６および７の材料組成は、特に限
定されるものではない。具体的には、内部電極８および
９と同じ材料を使用することができる。また、たとえ
ば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｕ合金などの種
々の導電性金属粉末の焼結層、または、上記導電性金属
粉末とＢ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系、Ｂ₂
Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系、Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−Ｂａ
Ｏ系、Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ ₂−ＺｎＯ系、などの種々のガ
ラスフリットとを配合した焼結層によって構成されるこ
とができる。このような外部電極６および７の材料組成
は、積層セラミックコンデンサ１の用途、使用場所など
を考慮して適宜選択される。

【００４７】なお、外部電極６および７は、前述のよう
に、その材料となる金属粉末ペーストを焼成後の積層体
３上に塗布して焼き付けることによって形成されてもよ
いが、焼成前の積層体３上に塗布して、積層体３の焼成
と同時に焼き付けることによって形成されるようにして
もよい。

【００４８】その後、外部電極６および７は、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ−Ｃｕ合金等からなるめっき層１０および１１
によってそれぞれ被覆され、さらに、これらめっき層１
０および１１上に、半田、錫等からなる第２のめっき層
１２および１３が形成される。

【００４９】生の状態にある積層体３を得るため、図３
に示す方法が採用されてもよい。図３において、図２に
示す要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重
複する説明は省略する。

【００５０】まず、図３（１）に示すように、平滑面１
８を有する第１の支持体１９上で、セラミックグリーン
シート１７が成形される。そして、セラミックグリーン
シート１７の外側に向く表面が加圧平滑化処理され、こ
の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下となる
ようにされる。これらセラミックグリーンシート１７の
成形工程および加圧平滑化処理工程については、図２を
参照して説明した実施形態の場合と実質的に同様の方法
を採用することができる。

【００５１】他方、図３（２）に示すように、平滑面２
０を有する第２の支持体２１上に、パターニングされた
金属膜１６が形成される。このような金属膜１６の形成
およびパターニング工程については、図２を参照して説
明した実施形態の場合と実質的に同様の方法を採用する
ことができる。

【００５２】次いで、図３（３）および（４）に示すよ
うに、第２の支持体２１からセラミックグリーンシート
１７の外側に向く面に金属膜１６が転写される。すなわ
ち、図３（３）に示すように、第２の支持体２１上に形
成された金属膜１６がセラミックグリーンシート１７に
接するように配置され、この状態で適当な圧力および熱
を加えながら、第２の支持体２１を剥離することが行な
われる。これによって、図３（４）に示すように、金属
膜１６は、セラミックグリーンシート１７に保持された
状態となる。

【００５３】次いで、第１の支持体１９から剥離されか
つ金属膜１６を保持した複数のセラミックグリーンシー
ト１７を含む複数のセラミックグリーンシートが、図３
（５）に示すように積層され、プレスされ、その後、必
要に応じてカットされる。

【００５４】このようにして、生の状態にある積層体３
が得られ、以後、図２を参照して説明した実施形態の場
合と同様の工程が実施され、それによって、目的とする
積層セラミックコンデンサ１を得ることができる。

【００５５】以上説明した実施形態は、積層セラミック
電子部品が積層セラミックコンデンサである場合につい
てのものであったが、実質的に同様の構造を含む、たと
えば多層セラミック基板などの他の積層セラミック電子
部品に対しても、この発明を適用することができる。

【００５６】また、内部電極８および９となる金属膜１
６を構成する金属としては、上述したようなニッケルの
他、ニッケル合金、あるいは銅もしくは銅合金のような
卑金属、さらには、銀あるいはパラジウムなどの貴金属
であってもよい。また、金属膜１６は、多層構造を有し
ていてもよく、たとえば、蒸着またはスパッタリングに
よって形成した銅または銀の膜の上に、ニッケルまたは
パラジウムの膜を形成してもよい。

【００５７】

【実施例】次に、この発明をより具体的な実施例に基づ
き詳細に説明する。なお、この発明の範囲内における実
施可能な形態は、このような実施例のみに限定されるも
のではない。たとえば、この実施例では、誘電体セラミ
ックについては、チタン酸バリウム系のみを例示してい
るが、この他に、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カ
ルシウムなどを主成分とするペロブスカイト構造を示す
誘電体セラミックによっても、同様の効果が確認されて
いる。

【００５８】この実施例において作製しようとする積層
セラミックコンデンサは、図１に示すような構造の積層
セラミックコンデンサ１であり、図２に示した工程を経
て製造されるものである。

【００５９】１．試料の作製：まず、図２に示す支持体
１５として、ＰＥＴフィルムを用意した。次に、このＰ
ＥＴフィルム上に、以下に詳述する薄膜形成法によっ
て、厚みが０．５μｍ、０．２μｍおよび０．０７μｍ
である金属膜をそれぞれ形成した。なお、これら金属膜
の０．５μｍ、０．２μｍおよび０．０７μｍの各厚み
は、後述する評価結果を示す表１に記載されるように、
積層工程および焼成工程を経た後での内部電極における
０．７μｍ、０．３μｍおよび０．１μｍの各厚みに相
当する。

【００６０】上述した薄膜形成法として、より具体的に
は、蒸着およびめっきを採用した。蒸着においては、イ
オンビームを備えた蒸着器を用いて、ニッケルを蒸着
し、０．０３μｍの厚みのニッケル膜を形成した。次い
で、めっきにおいては、この０．０３μｍの厚みのニッ
ケル膜を下地として、スルファミン酸ニッケル浴を用い
てニッケルめっきを実施し、蒸着によるニッケル膜上に
めっきによるニッケル膜を形成し、金属膜とした。この
金属膜の膜厚の制御は、めっきにおいて供給する電流量
を変更することによって行なった。

【００６１】次に、上述のようにして形成された金属膜
の上に、フォトレジストを塗布し、公知のフォトリソグ
ラフィ技術によって、塩化第二銅水溶液を用いて金属膜
の一部を選択的にエッチングし、残存しているフォトレ
ジストを除去する各工程を経て、金属膜をパターニング
した。

【００６２】他方、セラミック原料粉末としてのチタン
酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）粉末を、テトライソプロポ
キシチタニウムおよびジエトキシバリウムを出発原料と
する加水分解法で作製し、このチタン酸バリウム粉末
を、８００℃、８７５℃および９５０℃の各温度で仮焼
することによって、表１に示すように、平均粒径が９８
ｎｍ、１５３ｎｍおよび２１０ｎｍの各チタン酸バリウ
ム粉末を得た。

【００６３】次に、上述の各チタン酸バリウム粉末に、
添加物（Ｄｙ＋Ｍｇ＋ＭｎおよびＳｉを含む。）を、酸
化物粉末あるいは炭酸化物粉末の形態で添加し混合する
ことによって、セラミック組成物を作製した。

【００６４】次に、上述のチタン酸バリウム系のセラミ
ック組成物の粉末に、ポリビニルブチラール系バインダ
および有機溶剤としてのエタノールを加えて、ボールミ
ルにより湿式混合し、セラミックスラリーを調製した。

【００６５】次いで、図２（２）に示すような構造物を
得るため、前述のようにパターニングされた金属膜を形
成しているＰＥＴフィルム上で、金属膜を覆うように、
上述のセラミックスラリーをドクターブレード法によっ
て付与することによって、セラミックグリーンシートを
成形した。このとき、ドクターブレードのスリット幅を
変えることによって、７．０μｍ、４．２μｍおよび
１．４μｍの各厚みのセラミックグリーンシートとなる
ようにした。なお、セラミックグリーンシートにおける
７．０μｍ、４．２μｍおよび１．４μｍの各厚みは、
表１に示すように、積層工程および焼成工程を経た後で
のセラミック層における５μｍ、３μｍおよび１μｍの
各厚みに相当する。

【００６６】上述したセラミックグリーンシートの表面
の算術平均粗さ（Ｒａ）は、成形後の段階（表１におけ
る「プレス」が「なし」に相当）において、チタン酸バ
リウムの平均粒径が２１０ｎｍのときに２２８ｎｍであ
り、同じく１５３ｎｍのときに１６２ｎｍであり、同じ
く９８ｎｍのときに１２０ｎｍであった。また、これら
のセラミックグリーンシートを、平板プレス機（５００
ｋｇ／ｃｍ²）によって加圧平滑化処理したとき（表１
における「プレス」が「あり」に相当）には、成形後の
段階での表面粗さ（Ｒａ）が２２８ｎｍであったものが
１４３ｎｍに、同じく１６２ｎｍであったものが９７ｎ
ｍに、同じく１２０ｎｍであったものが４８ｎｍにそれ
ぞれ低減した。

【００６７】なお、上述のセラミックグリーンシートに
ついての表面粗さ（Ｒａ）については、原子間力顕微鏡
を用いて、２０μｍ平方の領域の測定値から求めたもの
である。

【００６８】次いで、上述のセラミックグリーンシート
を、ＰＥＴフィルムから剥離した後、金属膜の引き出さ
れている側が互い違いとなるように複数層積層し、熱プ
レスして一体化した。そして、この一体化した積層構造
物を所定の寸法にカットし、生の積層体としての生チッ
プを得た。この生チップを、窒素雰囲気中にて３００℃
の温度に加熱し、バインダを燃焼させた後、酸素分圧１
０^-9〜１０^-12ＭＰａのＨ₂−Ｎ₂−Ｈ₂Ｏガスからな
る還元性雰囲気中において、１２００℃で２時間保持す
るプロファイルをもって焼成した。

【００６９】次いで、焼成後の積層体の両端面にＢ₂Ｏ
₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系のガラスフリットを
含有する銀ペーストを塗布し、窒素雰囲気中において６
００℃の温度で焼き付け、内部電極と電気的に接続され
た外部電極を形成した。

【００７０】このようにして得られた積層セラミックコ
ンデンサの外形寸法は、幅が５．０ｍｍ、長さが５．７
ｍｍ、厚さが２．４ｍｍであった。また、有効誘電体セ
ラミック層の総数は５であり、１層当たりの対向電極の
面積は１６．３×１０^-6ｍ²であった。

【００７１】２．試料の評価：次いで、これら得られた
積層セラミックコンデンサの各試料について、以下のよ
うな要領で、各種構造および電気的特性を評価した。こ
の評価結果が表１に示されている。

【００７２】表１において、積層セラミックコンデンサ
の「セラミック層厚み」、「内部電極厚み」、内部電極
とセラミック層との界面の算術平均粗さ（Ｒａ）すなわ
ち「界面粗さ」、セラミック層の断面中のポアの面積比
率すなわち「ポア面積率」、および内部電極の被覆面積
率すなわち「内部電極カバレッジ」は、それぞれ、積層
セラミックコンデンサの断面研磨面を走査型電子顕微鏡
で観察し、得られた写真を画像解析することによって求
めた。

【００７３】また、自動ブリッジ式測定器を用い、ＪＩ
Ｓ規格５１０２に従って、静電容量および表１に示した
誘電体損失すなわち「ｔａｎδ」を測定するとともに、
求められた静電容量から比誘電率すなわち「ε_r」を算
出した。

【００７４】また、温度１５０℃において１０Ｖ／ｍｍ
の直流電界を印加しながら、絶縁抵抗の経時変化を測定
する、高温負荷試験を実施し、各試料の絶縁抵抗値が１
０⁵Ω以下になった時点を故障として、故障に至る時間
の平均値すなわち「平均寿命」を求めた。

【００７５】

【表１】

【００７６】表１において、試料番号に＊が付されたも
のは、この発明の範囲から逸脱したものである。すなわ
ち、試料１、２、３、７、１１、１３、１５、１７およ
び１９では、いずれも、「界面粗さ」が２００ｎｍを超
えており、また、「ポア面積率」も１％を超えている。
その結果、「平均寿命」が短くなっている。なお、これ
らの試料では、いずれも、「グリーンシート表面粗さ」
が１００ｎｍを超えている。

【００７７】これに対して、この発明の範囲内にある試
料４〜６、８〜１０、１２、１４、１６、１８および２
０〜２２では、「界面粗さ」が２００ｎｍ以下であり、
また、「ポア面積率」が１％以下である。その結果、
「平均寿命」が長くなっている。

【００７８】以下に、特定の試料について、さらに考察
する。

【００７９】試料２では、セラミックグリーンシートの
表面を加圧平滑化処理したものであるが、その「グリー
ンシート表面粗さ」は１００ｎｍを超える１４３ｎｍで
あり、「界面粗さ」が２００ｎｍを超え、「ポア面積
率」も１％を超え、「平均寿命」が短くなっている。

【００８０】この発明の範囲内にある試料４〜６、８〜
１０、１２および１４の間で比較すると、「グリーンシ
ート表面粗さ」については、試料５および９では１２０
ｎｍであり、試料４、８および１２では９７ｎｍであ
り、試料６、１０および１４では４８ｎｍというよう
に、この列挙した順序に従って、「グリーンシート表面
粗さ」がより低減されている。このように、「グリーン
シート表面粗さ」がより低減されるに従って、「界面粗
さ」も低減され、かつ、「ポア面積率」もより小さくな
り、「平均寿命」がより改善される傾向が現れている。
特に、「グリーンシート表面粗さ」が４８ｎｍである試
料６、１０および１４では、「界面粗さ」が１００ｎｍ
以下となり、かつ、「ポア面積率」も０．５％となり、
７０時間以上にまで「平均寿命」が改善されている。

【００８１】試料１５〜１８では、「セラミック層厚
み」が５μｍであり、試料１９〜２２では、「セラミッ
ク層厚み」が１μｍである。信頼性は、セラミック層の
厚みおよび単位厚みあたりのグレイン個数と密接な関係
があり、一般的に、セラミック層が厚いほど、また、グ
レイン個数が多いほど、信頼性が高くなる。この傾向
は、試料１５〜１８と試料１９〜２２との間での「平均
寿命」の比較において現れている。

【００８２】他方、積層セラミックコンデンサにおいて
要求される寸法上の制約から、セラミック層が厚くなれ
ばなるほど、多層化（高容量化）に対しては不利であ
る。しかしながら、セラミック層の厚みが３μｍ以下と
された試料、特に、１μｍとされた試料１９〜２２にお
いても、試料２０〜２２のように、「界面粗さ」が２０
０ｎｍ以下で、かつ「ポア面積率」が１％以下とされた
場合には、「平均寿命」を長くできることがわかる。

【００８３】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、内部
電極とセラミック層との界面の算術平均粗さ（Ｒａ）を
２００ｎｍ以下とし、かつセラミック層の断面中のポア
の面積比率を１％以下としているので、セラミック層の
厚みが３μｍ以下と薄くなった場合でも、平均寿命の長
い、信頼性に優れた積層セラミック電子部品を得ること
ができる。この発明が積層セラミックコンデンサに適用
された場合、積層セラミックコンデンサの小型化かつ大
容量化を図るのに極めて有効である。

【００８４】上述のような界面の平滑性を実現するた
め、セラミック層を与えるセラミックグリーンシートの
表面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１００ｎｍ以下にするこ
と、および薄膜形成法によって形成された金属膜を内部
電極とすることが有効である。また、薄膜形成法として
は、蒸着、スパッタリングまたはめっきを問題なく適用
することができるので、内部電極の形成工程を能率的に
進めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による積層セラミックコ
ンデンサ１を示す断面図である。

【図２】この発明の好ましい実施形態において、図１に
示した積層セラミックコンデンサ１を製造するために実
施される工程を図解的に示す断面図である。

【図３】この発明の他の好ましい実施形態において、図
１に示した積層セラミックコンデンサ１を製造するため
に実施される工程を図解的に示す断面図である。

【符号の説明】

１積層セラミックコンデンサ２セラミック層３積層体８，９内部電極１４，１８，２０平滑面１５支持体１６金属膜１７セラミックグリーンシート１９第１の支持体２１第２の支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 4/30 ３１１Ｈ０１Ｇ 4/30 ３１１Ｆ (72)発明者浜地幸生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） 5E001 AB03 AC04 AC09 AD00 AE00 AE01 AE02 AE03 AE04 AF00 AF06 AH01 AH03 AH05 AH07 AH09 AJ01 AJ02 5E082 AA01 AB03 BC38 BC39 EE05 EE18 EE23 EE37 EE39 EE47 FG06 FG26 FG27 FG54 FG56 GG10 GG11 GG26 GG28 JJ03 JJ05 JJ12 JJ21 JJ23 LL01 LL02 LL03 LL35 MM22 MM24 PP04 PP09 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック原料粉末を焼結させて得られ
た複数の積層されたセラミック層と、前記セラミック層
間の特定の界面に沿って位置された内部電極とを含む、
積層体を備える、積層セラミック電子部品であって、前記内部電極と前記セラミック層との界面の算術平均粗
さ（Ｒａ）が２００ｎｍ以下であり、かつ前記セラミッ
ク層の断面中のポアの面積比率が１％以下であることを
特徴とする、積層セラミック電子部品。
【請求項２】前記セラミック層は、前記セラミック原
料粉末を含むセラミックグリーンシートを焼成して得ら
れたものであり、前記セラミックグリーンシートの表面
の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下である、請求
項１に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項３】前記セラミックグリーンシートは、平滑
面を有する支持体上で成形され、かつその外側に向く表
面が加圧平滑化処理されたものである、請求項２に記載
の積層セラミック電子部品。
【請求項４】前記内部電極は、薄膜形成法によって形
成されたものである、請求項１ないし３のいずれかに記
載の積層セラミック電子部品。
【請求項５】前記薄膜形成法は、蒸着、スパッタリン
グまたはめっきによる薄膜形成法である、請求項４に記
載の積層セラミック電子部品。
【請求項６】前記内部電極に接する前記セラミック層
の厚みは、３μｍ以下である、請求項１ないし５のいず
れかに記載の積層セラミック電子部品。
【請求項７】前記積層体の相対向する各端面上に形成
される外部電極をさらに備え、前記セラミック層はセラ
ミック誘電体からなり、複数の前記内部電極が、いずれ
かの前記外部電極に電気的に接続されるように、それぞ
れの端縁を前記端面に露出させた状態でそれぞれ形成さ
れ、それによって、積層セラミックコンデンサを構成し
ている、請求項１ないし６のいずれかに記載の積層セラ
ミック電子部品。
【請求項８】平滑面を有する支持体上に内部電極とな
る金属膜を形成する工程と、前記金属膜を覆うように、前記支持体上で、セラミック
原料粉末を含むセラミックグリーンシートを成形する工
程と、前記セラミックグリーンシートの外側に向く表面を、当
該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下となる
ように、加圧平滑化処理する工程と、前記支持体から剥離されかつ前記金属膜を保持した前記
セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリ
ーンシートを積層して、生の積層体を得る工程と、生の前記積層体を焼成する工程とを備える、積層セラミ
ック電子部品の製造方法。
【請求項９】平滑面を有する第１の支持体上で、セラ
ミック原料粉末を含むセラミックグリーンシートを成形
する工程と、前記セラミックグリーンシートの外側に向く表面を、当
該表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１００ｎｍ以下となる
ように、加圧平滑化処理する工程と、平滑面を有する第２の支持体上に、内部電極となる金属
膜を形成する工程と、前記第２の支持体から前記セラミックグリーンシートの
外側に向く表面に前記金属膜を転写する工程と、前記第１の支持体から剥離されかつ前記金属膜を保持し
た前記セラミックグリーンシートを含む複数のセラミッ
クグリーンシートを積層して、生の積層体を得る工程
と、生の前記積層体を焼成する工程とを備える、積層セラミ
ック電子部品の製造方法。
【請求項１０】前記金属膜を形成する工程は、前記金
属膜を薄膜形成法によって形成する工程を備える、請求
項８または９に記載の積層セラミック電子部品の製造方
法。
【請求項１１】前記薄膜形成法は、蒸着、スパッタリ
ングまたはめっきによる薄膜形成法である、請求項１０
に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。