JP2002158136A

JP2002158136A - セラミックグリーンシートおよびその設計方法、ならびに積層セラミック電子部品

Info

Publication number: JP2002158136A
Application number: JP2000352323A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Miki; 壽三木; Harunobu Sano; 晴信佐野
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえば積層セラミックコンデンサを製造す
るにあたって、内部電極の積層数が多くされても、大型
化されても、生の積層体に備えるセラミックグリーンシ
ートを熱圧着する場合に発生する応力や焼成中に発生す
る熱応力を小さくし、焼成中において、デラミネーショ
ンなどの内部欠陥を生じにくくする。【解決手段】セラミックグリーンシートを成形する際
に用いるバインダ溶液にホウ素イオンを含有させるなど
して、温度５〜３５℃における応力−歪み曲線におい
て、（１）応力比ｂ／ａが、ｂ／ａ≦５、（２）歪み差
ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞０、（３）弾性率ａ／ｘ［ＭＰａ］
が、５０≦ａ／ｘ≦５００、および（４）｛ｚ／（応力
ゼロ時の試験片の長さ）｝×１００で表わされる歪み率
Ｐ［％］が、１０≦Ｐ≦７０の各関係の少なくとも１つ
を満足するようにされたセラミックグリーンシートを用
いる。

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、セラミックグリ
ーンシートおよびその設計方法、ならびにセラミックグ
リーンシートを用いて製造される積層セラミック電子部
品に関するもので、特に、積層セラミック電子部品にお
いて、デラミネーション等の内部欠陥の発生を防止する
ための改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミック電子部品の代表例とし
て、積層セラミックコンデンサがある。たとえば、積層
セラミックコンデンサは、以下のようにして製造される
のが一般的である。

【０００３】まず、セラミック材料とバインダ溶液とを
混合して得られたセラミックスラリーが用意され、この
セラミックスラリーに対して、ドクターブレード法など
を適用して、セラミックグリーンシートが作製される。

【０００４】次に、セラミックグリーンシートの表面
に、たとえばスクリーン印刷によって内部電極となる導
電材料が付与される。

【０００５】次に、上述した導電材料が付与されたセラ
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
シートが積層され、熱圧着され、それによって一体化さ
れた生の積層体が作製される。

【０００６】次に、生の積層体は、還元性もしくは中性
雰囲気中または大気中において、１１００〜１３５０℃
の温度で焼成される。これによって、焼結された積層体
が得られ、この焼結積層体の内部には、上述した導電材
料をもって構成された内部電極が形成されている。

【０００７】次いで、焼結積層体の外表面上に、内部電
極の特定のものに電気的に接続されるように、外部電極
が形成される。外部電極は、たとえば、導電性金属粉末
およびガラスフリットを含む導電性ペーストを焼結積層
体の外表面上に付与し、焼き付けることによって形成さ
れる。

【０００８】このようにして、積層コンデンサが完成さ
れる。

【０００９】上述した積層セラミックコンデンサの製造
において用いられるセラミックグリーンシートとして
は、生の積層体を作製する際に生じ得る破損を防止し、
かつ内部電極となる導電材料の膜を平滑な状態で形成し
得るようにすることを目的として、従来は、一般的に、
強度の高い、すなわち、弾性率が高く、塑性変形しにく
いものが用いられていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】電子機器の高性能化お
よび低価格化が進む中、電子機器において用いられる積
層セラミックコンデンサに対しても、低価格化、信頼性
の向上および大容量化の要求が高まってきており、内部
電極の多層化や、サイズの大型化などに対する取り組み
がなされている。

【００１１】しかしながら、これらの取り組みを進める
中、セラミックグリーンシートとして、従来から用いら
れているものをそのまま用いた場合、セラミックグリー
ンシートは、優れた強度を有する反面、生の積層体を作
製する際、熱圧着などの加工時に発生する応力や、焼成
中に発生する熱応力が大きくなるため、焼成後におい
て、デラミネーションなどの内部欠陥が生じることがあ
るという問題に遭遇し、このことが原因となって、積層
セラミックコンデンサの製造コストを上昇させることが
ある。

【００１２】同様の問題は、積層セラミックコンデンサ
に限らず、複数の積層されたセラミックグリーンシート
およびセラミックグリーンシート間の特定の界面に沿っ
て形成された内部導体膜を含む、生の積層体を焼成する
ことによって得られた焼結積層体を備える、他の積層セ
ラミック電子部品においても遭遇し得る。

【００１３】そこで、この発明の目的は、上述した問題
を解決し得るように機械的材料特性が最適化されたセラ
ミックグリーンシート、このように機械的材料特性が最
適化されたセラミックグリーンシートを能率的に設計す
る方法、およびセラミックグリーンシートをもって製造
される積層セラミック電子部品を提供しようとすること
である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、まず、セラ
ミックグリーンシートに向けられる。

【００１５】このセラミックグリーンシートは、上述し
た技術的課題を解決するため、温度５〜３５℃における
図１に示す応力−歪み曲線において、弾性変形領域での
最高応力をａ、塑性変形領域での最高応力をｂ、弾性変
形領域での最高応力ａに達した時点での歪み量をｘ、塑
性変形領域での最高応力ｂに達した時点での歪み量を
ｙ、および塑性変形領域での最高応力ｂにおいて切断に
至った時点での歪み量をｚとしたとき、（１）応力比ｂ
／ａが、ｂ／ａ≦５、（２）歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞
０、（３）弾性率ａ／ｘ［ＭＰａ］が、５０≦ａ／ｘ≦
５００、および（４）｛ｚ／（応力ゼロ時の試験片の長
さ）｝×１００で表わされる歪み率Ｐ［％］が、１０≦
Ｐ≦７０の各関係の少なくとも１つを満足することを特
徴としている。

【００１６】この発明に係るセラミックグリーンシート
は、好ましくは、ホウ素イオンを含有するバインダ溶液
を用いて成形される。

【００１７】また、この発明に係るセラミックグリーン
シートは、前述した技術的課題を解決するため、他の局
面によれば、ホウ素イオンを含有するバインダ溶液を用
いて成形されたものであることを特徴としている。

【００１８】この発明は、また、セラミックグリーンシ
ートの設計方法にも向けられる。

【００１９】このセラミックグリーンシートの設計方法
は、材料組成が予めわかっているセラミックグリーンシ
ートの試験片を用意する工程と、この試験片について、
温度５〜３５℃における図１に示す応力−歪み曲線を求
める工程と、応力−歪み曲線において、弾性変形領域で
の最高応力をａ、塑性変形領域での最高応力をｂ、弾性
変形領域での最高応力ａに達した時点での歪み量をｘ、
塑性変形領域での最高応力ｂに達した時点での歪み量を
ｙ、および塑性変形領域での最高応力ｂにおいて切断に
至った時点での歪み量をｚとしたとき、（１）応力比ｂ
／ａが、ｂ／ａ≦５、（２）歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞
０、（３）弾性率ａ／ｘ［ＭＰａ］が、５０≦ａ／ｘ≦
５００、および（４）｛ｚ／（応力ゼロ時の試験片の長
さ）｝×１００で表わされる歪み率Ｐ［％］が、１０≦
Ｐ≦７０の各関係の少なくとも１つを満足するか否かを
確認する工程と、これらの関係の少なくとも１つを満足
した試験片が有する材料組成に基づいて、目的とするセ
ラミックグリーンシートの材料組成を決定する工程とを
備えることを特徴としている。

【００２０】この発明は、さらに、上述したような複数
の積層されたセラミックグリーンシートおよびセラミッ
クグリーンシート間の特定の界面に沿って形成された内
部導体膜を含む、生の積層体を焼成することによって得
られた焼結積層体を備える、積層セラミック電子部品に
も向けられる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図３は、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を図解的に示す断面図
である。

【００２２】積層セラミックコンデンサ１は、焼成によ
って得られた焼結積層体２を備えている。焼結積層体２
は、積層される複数の誘電体セラミック層３と、複数の
誘電体セラミック層３の間の特定の複数の界面に沿って
それぞれ形成される内部導体膜としての複数の内部電極
４および５とをもって構成される。内部電極４および５
は、焼結積層体２の外表面にまで到達するように形成さ
れるが、焼結積層体２の一方の端面６にまで引き出され
る内部電極４と他方の端面７にまで引き出される内部電
極５とが、焼結積層体２の内部において交互に配置され
ている。

【００２３】焼結積層体２の外表面上であって、端面６
および７上には、外部電極８および９がそれぞれ形成さ
れている。また、外部電極８および９上には、ニッケ
ル、銅などからなる第１のめっき層１０および１１がそ
れぞれ形成され、さらにその上には、半田、錫などから
なる第２のめっき層１２および１３がそれぞれ形成され
ている。なお、外部電極８および９上に、このようなめ
っき層１０〜１３のような導体層を形成することは、積
層セラミックコンデンサ１の用途によっては省略される
こともある。

【００２４】このような積層セラミックコンデンサ１の
製造方法は、基本的に、前述した従来の積層セラミック
コンデンサの製造方法と実質的に同様である。

【００２５】すなわち、誘電体セラミック層３となるべ
きセラミックグリーンシートが作製され、セラミックグ
リーンシートの特定のものの表面に、内部電極４または
５となる導電材料が付与される。この導電材料は、たと
えば、銀、パラジウム、銀−パラジウム、銅もしくはニ
ッケル、またはこれらの合金を含む導電性ペーストによ
って与えられ、スクリーン印刷のような印刷法によって
セラミックグリーンシート上に所望のパターンをもって
付与される。なお、印刷法に代えて、蒸着法またはめっ
き法などが適用されてもよい。

【００２６】次いで、これらセラミックグリーンシート
が積層され、熱圧着されることによって、焼結積層体２
となるべき生の積層体が作製される。この生の積層体
は、複数の積層されたセラミックグリーンシートおよび
セラミックグリーンシート間の特定の界面に沿って形成
された導電材料膜を備えている。

【００２７】次いで、生の積層体は、還元性もしくは中
性雰囲気中または大気中において、所定の温度にて焼成
され、それによって、焼結積層体２が得られる。焼結積
層体２は、セラミックグリーンシートを焼結させること
によって得られた誘電体セラミック層３および導電材料
膜を焼結させることによって得られた内部電極４および
５を備えている。

【００２８】そして、内部電極４および５にそれぞれ電
気的に接続されるように、焼結積層体２の外表面上であ
って、端面６および７上に、外部電極８および９がそれ
ぞれ形成される。外部電極８および９に含まれる導電材
料としては、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決定されるが、たとえば、内部電極
４および５に含まれる導電材料と同じものを用いること
ができ、このような導電材料にＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｂ
ａＯ系ガラス、Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系ガラスな
どのガラスフリットを添加した導電性ペーストを焼き付
けることによって、外部電極８および９が形成される。
なお、外部電極８および９の形成のための導電性ペース
トの付与は、生の積層体の段階で行なわれ、前述した生
の積層体の焼成工程において、積層体の焼結と同時に導
電性ペーストが焼き付けられるようにしてもよい。

【００２９】次に、必要に応じて、外部電極８および９
上に、第１のめっき層１０および１１がそれぞれ形成さ
れ、さらにその上に、第２のめっき層１２および１３が
それぞれ形成されることによって、所望の積層セラミッ
クコンデンサ１が完成される。

【００３０】このような積層セラミックコンデンサ１の
製造において用いられる誘電体セラミック層３のための
セラミックグリーンシートとして、以下のような機械的
材料特性を有するものが用いられる。

【００３１】すなわち、用いられるセラミックグリーン
シートは、温度５〜３５℃における図１に示す応力−歪
み曲線において、弾性変形領域での最高応力をａ、塑性
変形領域での最高応力をｂ、弾性変形領域での最高応力
ａに達した時点での歪み量をｘ、塑性変形領域での最高
応力ｂに達した時点での歪み量をｙ、および塑性変形領
域での最高応力ｂにおいて切断に至った時点での歪み量
をｚとしたとき、（１）応力比ｂ／ａが、ｂ／ａ≦５、
（２）歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞０、（３）弾性率ａ／
ｘ［ＭＰａ］が、５０≦ａ／ｘ≦５００、および（４）
｛ｚ／（応力ゼロ時の試験片の長さ）｝×１００で表わ
される歪み率Ｐ［％］が、１０≦Ｐ≦７０の各関係の少
なくとも１つを満足するようにされる。

【００３２】図１に示す応力−歪み曲線は、たとえば、
図２に示すような引張り試験装置２１を用いて求めるこ
とができる。図２を参照して、引張り試験装置２１は、
ロードセル２２に連結された上側試料固定板２３と、固
定台２４上に取り付けられた下側試料固定板２５とを備
えている。セラミックグリーンシートの試験片２６の上
端部および下端部は、それぞれ、上側試料固定板２３お
よび下側試料固定板２５によって保持される。

【００３３】引張り試験装置２１は、５〜３５℃の範囲
のいずれかの温度に制御した雰囲気中で使用される。そ
のため、引張り試験装置２１は、たとえば０〜５０℃の
範囲で温度を制御することができる恒温槽（図示せ
ず。）内で用いられる。セラミックグリーンシートの試
験片２６を上側試料固定板２３と下側試料固定板２５と
によって固定した状態で、上側試料固定板２３は、ロー
ドセル２２とともに、矢印２７で示すように、上方向へ
一定速度で引き上げられ、セラミックグリーンシートの
試験片２６が引張られる。このような操作を実施してい
る間、上側固定板２３の変位量およびロードセル２２に
係る負荷を測定することにより、図１に示すような応力
−歪み曲線を求めることができる。

【００３４】なお、試験片２６として用いるセラミック
グリーンシートの厚みについては、特に限定されるもの
ではない。また、図２においては、試験片２６を上下方
向に引張るようにしたが、横方向に引張るようにしても
よい。また、引張り試験ではなく、曲げ試験によって、
図１に示すような応力−歪み曲線を求めるようにしても
よい。

【００３５】前述したような特定的な機械的材料特性を
セラミックグリーンシートに対して与えるため、たとえ
ば、セラミックグリーンシートを成形する際に用いられ
るバインダ溶液の材料組成比に工夫が施される。たとえ
ば、ホウ素イオンを含有するバインダ溶液を用いて成形
されたセラミックグリーンシートは、前述したような特
定的な機械的材料特性を満足する。

【００３６】より具体的には、バインダ溶液として、ア
セトン、エタノール、ブタノール、プロピルアルコー
ル、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キ
シレンまたは水などの溶剤に、セルロースアセテートブ
チレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、
ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ塩
化ビニル、エチルセルロースまたはアクリル系ポリマー
などの樹脂を溶解し、さらに、たとえばホウ酸をエタノ
ールなどの有機溶剤または水に溶かしたものを添加し、
また、グリコール系またはフタレート系などの可塑剤を
添加したものが用いられる。

【００３７】また、セラミックグリーンシートに含まれ
るセラミック材料粉末としては、たとえば、一般式：
（Ｂａ_1-xＸ_x）_m（Ｔｉ_1-yＹ_y）Ｏ₃で示される組
成を有するチタン酸バリウム系粉末が用いられる。この
一般式において、Ｘは、Ｃａ、Ｓｒおよび希土類元素の
少なくとも１種であり、Ｙは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ
およびＭｎの少なくとも１種である。

【００３８】上述したチタン酸バリウム系粉末は、水熱
合成法、加水分解法またはゾルゲル法などの湿式合成法
によって得られたチタン酸バリウム系粉末を熱処理して
得ることができる。あるいは、チタン酸バリウム系粉末
を構成する各種元素の炭酸化物、酸化物等を混合して熱
処理することによって合成させる固相法を用いることに
よっても得ることができる。

【００３９】また、チタン酸バリウム系粉末には、たと
えばＭｎおよび／もしくはＭｇならびに／またはＳｉを
含む焼結助剤などが添加されてもよい。このような添加
物は、一般的には、酸化物粉末または炭酸化物粉末の形
態でチタン酸バリウム系粉末に混合する方法によって添
加される。あるいは、このような添加成分を含む溶液を
チタン酸バリウム系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。

【００４０】上述した原料粉末に、前述したバインダ溶
液を加えて、セラミックスラリーを作製し、このセラミ
ックスラリーを、ドクターブレード法などによってシー
ト状に成形すれば、セラミックグリーンシートを得るこ
とができる。

【００４１】セラミックグリーンシートが前述したよう
な特定的な機械的材料特性を有していると、このセラミ
ックグリーンシートをもって、誘電体セラミック層３を
構成するように、図３に示した積層セラミックコンデン
サ１を製造すれば、後述する実験例からわかるように、
内部電極４および５の積層数が多くても、また、焼成さ
れるべき生の積層体が大型サイズであっても、焼結後の
焼結積層体２において、デラミネーションなどの内部欠
陥が生じることを防止することができる。

【００４２】この発明によれば、前述したように、セラ
ミックグリーンシートの機械的材料特性に関して、好ま
しい範囲が与えられる。このことは、セラミックグリー
ンシートの設計においても反映させることができる。す
なわち、デラミネーションなどの内部欠陥を生じさせに
くいセラミックグリーンシートを設計しようとする場
合、次のような方法を採用することができる。

【００４３】まず、材料組成が予めわかっているセラミ
ックグリーンシートの試料片が用意される。

【００４４】次いで、この試料片について、前述したよ
うに、温度５〜３５℃における図１に示すような応力−
歪み曲線が求められる。

【００４５】次いで、この応力−歪み曲線において、前
述した（１）ｂ／ａ≦５、（２）ｚ−ｙ＞０、（３）５
０≦ａ／ｘ≦５００、および（４）１０≦Ｐ≦７０の各
関係の少なくとも１つを満足するか否かが確認される。

【００４６】そして、この試験片が上述した（１）ない
し（４）の各関係の少なくとも１つを満足していれば、
この試験片が有する材料組成に基づいて、目的とするセ
ラミックグリーンシートの材料組成が決定される。

【００４７】以下に、この発明に係るセラミックグリー
ンシートの機械的材料特性の好ましい範囲を決定すると
ともに、決定された好ましい範囲による効果を確認する
ために実施した実験例について説明する。

【００４８】

【実験例】この実験例において、積層セラミック電子部
品として、積層セラミックコンデンサを作製した。

【００４９】まず、セラミックグリーンシートに含まれ
る原料粉末として、チタン酸バリウム系粉末とＭｇＯ、
ＭｎＣＯ₃およびＳｉＯ₂の各粉末とを用意した。

【００５０】他方、セラミックグリーンシートに含まれ
るバインダ溶液を作製するため、まず、溶剤として、ア
セトン、エタノール、ブタノール、プロピルアルコー
ル、メチルイソブチルケトン、ベンゼン、トルエン、キ
シレンおよび水を用意した。

【００５１】また、バインダ溶液に含まれる樹脂とし
て、セルロースアセテートブチレート、ポリメチルメタ
クリレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルブチラール、ポリ塩化ビニル、エチルセルロー
スおよびアクリル系ポリマーを用意した。

【００５２】また、バインダ溶液に添加すべきホウ酸の
エタノール溶液および水溶液の各々を用意した。なお、
ホウ酸のエタノール溶液は、エタノール１００重量部に
対してホウ酸を３０重量部溶解することによって作製し
た。ホウ酸の水溶液は、水１００重量部に対してホウ酸
を３０重量部溶解することによって作製した。

【００５３】また、バインダ溶液に添加される可塑剤と
して、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジ
イソデシルフタレート、ポリアルキルグリコール、トリ
エチレングリコールおよびグリセリンを用意した。

【００５４】そして、これら溶剤、樹脂、ホウ酸溶液お
よび可塑剤について、表１に示すようなものを表１に示
すような添加量となるように用いながら、樹脂を溶剤に
溶解し、これにホウ酸溶液および可塑剤を添加すること
によって、１０種類のバインダ溶液Ａ〜Ｊを作製した。

【００５５】

【表１】

【００５６】次に、表２に示すように、バインダ溶液Ａ
〜Ｊのいずれかを用いながら、前述したチタン酸バリウ
ム系粉末、ＭｇＯ粉末、ＭｎＣＯ₃粉末およびＳｉＯ₂
粉末と所定のバインダ溶液とを、表２に示すように秤量
し、ボールミルによって混合することによって、セラミ
ックスラリーを作製した。

【００５７】表２において、バインダ溶液添加量を示す
重量部は、原料粉末（ＢａＴｉＯ₃＋αＭｇＯ＋βＭｎ
ＣＯ₃＋γＳｉＯ₂）の１００重量部に対する重量部で
ある。

【００５８】

【表２】

【００５９】次に、上述したセラミックスラリーを、ド
クターブレード法によってシート状に成形し、厚み３５
μｍの矩形のセラミックグリーンシートを得た。

【００６０】このようにして得られたセラミックグリー
ンシートを２つのグループに分け、一方を、機械的材料
特性を求めるための試料片とし、他方を、積層セラミッ
クコンデンサを製造するための工程に供給した。

【００６１】機械的材料特性を求めるための試料片とし
てのセラミックグリーンシートに対しては、温度３５℃
に調整した恒温槽の中で、図２に示すような引張り試験
を実施した。すなわち、長さ２５ｍｍおよび幅１０ｍｍ
の寸法となるように切り取られた１枚のセラミックグリ
ーンシートを試料片として、その長さ方向の両端部を固
定して、１０ｍｍ／分の一定速さで、セラミックグリー
ンシートが切断するまで、上方向に引張り、セラミック
グリーンシートが切断した時点で、この引張り試験を終
了した。

【００６２】これによって、図１に示すような応力−歪
み曲線を得、この応力−歪み曲線より、前述した応力比
ｂ／ａ、歪み差ｚ−ｙ［ｍｍ］、弾性率ａ／ｘ［ＭＰ
ａ］および歪み率Ｐ［％］をそれぞれ求めた。その結果
が、後掲の表３に示されている。

【００６３】他方、積層セラミックコンデンサの製造の
ために供給されたセラミックグリーンシート上には、ニ
ッケルを主体とする導電性ペーストを印刷し、内部電極
となるべき導電性ペースト膜を形成した。

【００６４】次いで、導電性ペースト膜が引き出されて
いる側が互いに違いとなるように、導電性ペースト膜が
形成され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、温度８０℃および圧力
８００ｋｇ／ｃｍ²の条件で３分間熱圧着することによ
って、生の積層体を得た。

【００６５】次に、この生の積層体を、窒素雰囲気中に
おいて、３５０℃の温度に加熱し、生の積層体に含まれ
る有機成分を分解させた後、酸素分圧１０^-10〜１０
^-12ＭＰａのＨ₂−Ｎ₂−Ｈ₂Ｏガスからなる還元性雰
囲気中において、後掲の表３に示す焼成温度にて２時間
焼成し、焼結した焼結積層体を得た。

【００６６】次いで、焼結積層体の両端面上に、Ｂ₂Ｏ
₃−Ｌｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂−ＢａＯ系のガラスフリットを
含有するとともに銀を導電成分とする導電性ペーストを
塗布し、窒素雰囲気中において６００℃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。

【００６７】次に、硫酸ニッケル、塩化ニッケルおよび
ホウ酸を含有するニッケルめっき液を用意し、バレルめ
っき法によって、外部電極上にニッケルめっき層を形成
し、次いで、ＡＳ（アルカノールスルホン酸）浴からな
る半田めっき液を用意し、バレルめっき法によって、ニ
ッケルめっき層上に半田めっき層を形成した。

【００６８】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２５ｍｍ、長さ２０ｍｍおよ
び厚さ５ｍｍであり、内部電極間に介在する誘電体セラ
ミック層の厚みは、３０μｍであった。また、有効誘電
体セラミック層の層数は１５０であり、１層あたりの対
向電極面積は２．８×１０^-4ｍ²であった。

【００６９】次に、試料となる積層セラミックコンデン
サについて、焼成後のデラミネーション等の内部欠陥の
発生の有無を調査した。すなわち、１０個の試料につい
て、焼結積層体を断面研磨して、研磨された断面を２０
０倍の顕微鏡によって観察し、内部欠陥が存在するか否
かを評価した。この結果も、表３に示されている。

【００７０】

【表３】

【００７１】表３において、試料番号に＊を付したもの
は、この発明の範囲外のものである。

【００７２】表３からわかるように、セラミックグリー
ンシートの機械的材料特性について、試料１〜６、８お
よび９のように、応力比ｂ／ａが、ｂ／ａ≦５の関係、
歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞０の関係、弾性率ａ／ｘ［Ｍ
Ｐａ］が、５０≦ａ／ｘ≦５００の関係、および歪み率
Ｐ［％］が、１０≦Ｐ≦７０の関係の少なくとも１つを
満足すれば、得られた積層セラミックコンデンサにおい
て、内部欠陥は発生していない。

【００７３】これに対して、試料７および１０のよう
に、セラミックグリーンシートの機械的材料特性につい
て、ｂ／ａ≦５の関係、ｚ−ｙ＞０の関係、５０≦ａ／
ｘ≦５００［ＭＰａ］の関係、および１０≦Ｐ≦７０
［％］の関係のいずれをも満足していない場合には、得
られた積層セラミックコンデンサにおいて内部欠陥が発
生している。

【００７４】また、以上の実験例からわかるように、バ
インダ溶液においてホウ酸のエタノール溶液または水溶
液のようにホウ素イオンを含有させることにより、ｂ／
ａ≦５の関係、ｚ−ｙ＞０の関係、５０≦ａ／ｘ≦５０
０［ＭＰａ］の関係、および１０≦Ｐ≦７０［％］の関
係の少なくとも１つを用意に満足させることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、この発明に係るセラミッ
クグリーンシートによれば、それを成形するために用い
るバインダ溶液にホウ素イオンを含有させるなどして、
温度５〜３５℃における図１に示す応力−歪み曲線にお
いて、（１）ｂ／ａ≦５、（２）ｚ−ｙ＞０、（３）５
０≦ａ／ｘ≦５００［ＭＰａ］、および（４）１０≦Ｐ
≦７０［％］の各関係の少なくとも１つを満足するよう
にされているので、これらセラミックグリーンシートを
積層するとともに、セラミックグリーンシート間の特定
の界面に沿って内部導体膜を形成してなる、生の積層体
を焼成することによって得られた焼結積層体を備える、
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、デラミネーション等の内部欠陥が発生す
ることを防止することができる。

【００７６】したがって、たとえば、有効誘電体セラミ
ック層の層数が１００以上というように多層化された積
層セラミック電子部品、または、幅２５ｍｍ以上、長さ
２０ｍｍ以上、および厚さ５ｍｍ以上というように、大
型化された積層セラミック電子部品を製造する場合、特
にデラミネーションなどの内部欠陥が生じやすいが、こ
の発明に係るセラミックグリーンシートを用いて生の積
層体を作製するようにすれば、前述したように、デラミ
ネーション等の内部欠陥の発生を有利に防止することが
できるので、この発明に係るセラミックグリーンシート
は、特に、上述のように、多層化または大型化された積
層セラミック電子部品の製造において顕著な効果を発揮
し、その結果、製品良品率を向上させることができ、積
層セラミック電子部品のコストダウンを図ることができ
る。

【００７７】この発明に係るセラミックグリーンシート
の設計方法によれば、セラミックグリーンシートの機械
的材料特性に関して、前述した応力比ｂ／ａ、歪み差ｚ
−ｙ、弾性率ａ／ｘおよび歪み率Ｐのうちの少なくとも
１つのファクタに注目し、これらファクタの少なくとも
１つが前述したような特定的な関係を満足するように設
定するだけで十分であるので、セラミックグリーンシー
トの最適な材料組成を迅速かつ容易に決定することがで
き、そのため、積層セラミック電子部品の設計変更に対
して迅速に対応することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るセラミックグリーンシートにお
ける好ましい機械的材料特性を求めるためのセラミック
グリーンシートの応力−歪み曲線を示す図である。

【図２】図１に示した応力−歪み曲線を求めるために使
用される引張り試験装置２１を図解的に示す正面図であ
る。

【図３】この発明に係る積層セラミック電子部品の一例
としての積層セラミックコンデンサ１を図解的に示す断
面図である。

【符号の説明】

ａ弾性変形領域での最高応力ｂ塑性変形領域での最高応力ｘ弾性変形領域での最高応力ａに達した時点での歪み
量ｙ塑性変形領域での最高応力ｂに達した時点での歪み
量ｚ塑性変形領域での最高応力ｂにおいて切断に至った
時点での歪み量１積層セラミックコンデンサ２焼結積層体３誘電体セラミック層４，５内部電極２１引張り試験装置２６試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E001 AB03 AD00 AH00 AH09 AJ01 AJ02 5E082 AB03 BC33 EE04 EE35 FG06 FG26 FG54 MM24 MM32 PP06 PP10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度５〜３５℃における添付の図１に示
す応力−歪み曲線において、弾性変形領域での最高応力をａ、塑性変形領域での最高
応力をｂ、弾性変形領域での最高応力ａに達した時点で
の歪み量をｘ、塑性変形領域での最高応力ｂに達した時
点での歪み量をｙ、および塑性変形領域での最高応力ｂ
において切断に至った時点での歪み量をｚとしたとき、（１）応力比ｂ／ａが、ｂ／ａ≦５、（２）歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞０、（３）弾性率ａ／ｘ［ＭＰａ］が、５０≦ａ／ｘ≦５０
０、および（４）｛ｚ／（応力ゼロ時の試験片の長さ）｝×１００
で表わされる歪み率Ｐ［％］が、１０≦Ｐ≦７０の各関
係の少なくとも１つを満足する、セラミックグリーンシ
ート。
【請求項２】ホウ素イオンを含有するバインダ溶液を
用いて成形された、請求項１に記載のセラミックグリー
ンシート。
【請求項３】ホウ素イオンを含有するバインダ溶液を
用いて成形された、セラミックグリーンシート。
【請求項４】材料組成が予めわかっているセラミック
グリーンシートの試験片を用意する工程と、前記試験片について、温度５〜３５℃における添付の図
１に示す応力−歪み曲線を求める工程と、前記応力−歪み曲線において、弾性変形領域での最高応
力をａ、塑性変形領域での最高応力をｂ、弾性変形領域
での最高応力ａに達した時点での歪み量をｘ、塑性変形
領域での最高応力ｂに達した時点での歪み量をｙ、およ
び塑性変形領域での最高応力ｂにおいて切断に至った時
点での歪み量をｚとしたとき、（１）応力比ｂ／ａが、ｂ／ａ≦５、（２）歪み差ｚ−ｙが、ｚ−ｙ＞０、（３）弾性率ａ／ｘ［ＭＰａ］が、５０≦ａ／ｘ≦５０
０、および（４）｛ｚ／（応力ゼロ時の試験片の長さ）｝×１００
で表わされる歪み率Ｐ［％］が、１０≦Ｐ≦７０の各関
係の少なくとも１つを満足する否かを確認する工程と、各前記関係の少なくとも１つを満足した前記試験片が有
する材料組成に基づいて、目的とするセラミックグリー
ンシートの材料組成を決定する工程とを備える、セラミ
ックグリーンシートの設計方法。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかに記載の複
数の積層されたセラミックグリーンシートおよび前記セ
ラミックグリーンシート間の特定の界面に沿って形成さ
れた内部導体膜を含む、生の積層体を焼成することによ
って得られた、焼結積層体を備える、積層セラミック電
子部品。