JP2002343673A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラック、デラミネーションを円滑に防止し
て積層セラミックコンデンサの信頼性を高める。 【解決手段】 セラミック層と内部電極とが交互に積層
された積層セラミックコンデンサにおいて、上記内部電
極が金属の圧延箔からなり、当該圧延箔が上下の各セラ
ミック層間に密着介装される積層セラミックコンデンサ
である。上記金属の圧延箔は、例えば、多段式圧延機を
用いて製造された膜厚０.１〜１０μｍ程度のニッケル
圧延箔である。膜厚を厳格に管理された金属の圧延箔を
セラミック層間に密着介装するだけなので、導電ペース
ト方式の積層コンデンサとは異なり、内部応力に起因し
てクラックやデラミネーションが発生することを良好に
防止でき、コンデンサの信頼性を高く保持できる。

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
デンサに関し、クラックやデラミネーションを有効に防
止して、信頼性を向上できるうえ、生産性の高いものを
提供する。

【０００２】

【発明の背景】上記積層セラミックコンデンサ(ＭＬＣ
Ｃ)は、モノリシック構造であるため、液体が使用され
る電解コンデンサに比べて、液漏れ、発火などの恐れが
なく、極性がないために実装性が高く、しかも、積層数
を増やすことで小型化、大容量化が図れるなどの優れた
特徴を備えている。

【０００３】一般的に、上記積層セラミックコンデンサ
は、導電粉末を有機溶剤と有機バインダと共に混練して
導電ペーストを調製し、チタン酸バリウム(ＢａＴｉ
Ｏ₃)などの誘電体からなるグリーンシート(即ち、セラ
ミック層)の上に導電ペーストを内部電極として印刷
し、乾燥するとともに、この導電ペーストが印刷された
グリーンシートを、内部電極が交互に重なる状態で積層
して熱圧着し、チップ形状に切断した後、脱バインダー
処理と還元雰囲気における焼成処理を行って製造してい
る。ちなみに、上記導電粉末は、最近では、コストダウ
ンの見地からパラジウム、銀などの貴金属に替えて、ニ
ッケルなどの卑金属を使用している。

【０００４】しかしながら、この導電ペースト方式のコ
ンデンサでは、焼成の際に内部電極とセラミック層の収
縮率や収縮挙動の違いに起因して内部応力が発生し、ク
ラックやデラミネーション(内部電極が導出した積層体
の両端部を初めとする層間剥離)が生じ易い。また、焼
成に伴う収縮率はセラミック層に比べて導電膜の方が大
きいことから、焼成の進行に伴って内部電極が島状に途
切れて、コンデンサとして機能しなくなる恐れがある。
そのうえ、コンデンサの小型化の要請により、セラミッ
ク層や内部電極の薄層化が進むほど、これらの弊害は一
層増大する。

【０００５】

【従来の技術】上記弊害を解消するものとして、特開２
０００−１７８６０１号公報には、ニッケルペーストの
少なくともその表面に、チタン及び／又はケイ素を０.
０２〜１重量％含有させることが開示されている。特開
２０００−２１２６０９号公報には、ニッケル粉末中に
１００〜２０００ｐｐｍのマグネシウムを含有させるこ
とが開示されている。また、特開平２０００−２１６０
４２号公報には、焼成に際して昇温部の少なくとも７０
０〜１１００℃の領域を５００℃／時間以上の速度で昇
温することが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、導電
ペースト中に特定成分を微量添加したり、焼成時の特定
温度領域の昇温速度を制御するものであるが、クラック
やデラミネーションなどの弊害は、根本的には内部電極
を導電ペーストから製造することに由来するものであ
る。

【０００７】本発明は、内部電極を新規な方式で作成す
ることにより、クラック、デラミネーションを円滑に防
止して積層セラミックコンデンサの信頼性を高めるとと
もに、コンデンサの生産性を向上することを技術的課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】特開平１０−１２５５５
６号公報には、無電解ニッケルメッキ皮膜を内部電極に
適用してその厚みを薄くし、積層セラミックコンデンサ
の高積層化を図ることが開示されている。また、積層セ
ラミックコンデンサとは異なる電解コンデンサの技術分
野ではあるが、特開平７−６０４６０号公報には、アル
ミニウム−ジルコニウム合金の急冷凝固箔をアルミニウ
ムの両面に圧延クラッドして電解コンデンサの素子に用
いることが開示されている。

【０００９】本発明者らは、これらの公知技術に着目し
て、導電ペースト方式とは異なる別種方式により内部電
極を作成した積層セラミックコンデンサを鋭意研究した
結果、ニッケルを初めとする金属の圧延箔が内部電極に
有効且つ円滑に適用できることを見い出して、本発明を
完成した。

【００１０】即ち、本発明１は、セラミック層と内部電
極とが交互に積層された積層セラミックコンデンサにお
いて、上記内部電極が金属の圧延箔からなり、当該圧延
箔が上下の各セラミック層間に密着介装されることを特
徴とする積層セラミックコンデンサである。

【００１１】本発明２は、上記本発明１において、圧延
箔の厚みが０.１〜１０μｍであることを特徴とする積
層セラミックコンデンサである。

【００１２】本発明３は、上記本発明２において、圧延
箔が多段式圧延機で製造した箔であることを特徴とする
積層セラミックコンデンサである。

【００１３】本発明４は、上記本発明１〜３のいずれか
において、金属が、ニッケル、銅、パラジウム、銀、金
及び白金の少なくとも一種であることを特徴とする積層
セラミックコンデンサである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、ニッケルなどの金属圧
延箔と誘電体のグリーンシートを交互に多数積層したセ
ラミックコンデンサである。上記金属の圧延箔は各種の
圧延機を用いた公知の方式で製造され、特に限定はされ
ないが、コンデンサの内部電極用の金属箔であることか
ら、その膜厚は単位μｍオーダーの周辺を基本とし、製
造時の圧延ロールの面圧、粗度などに影響されるが、こ
の程度の膜厚の市販品を入手するのは困難ではない。例
えば、各種の圧延機のうちでも、ワークロールを多段の
バックアップロールで押える多段式圧延機で１パス又は
複数パスで製造するのが好ましく、具体的には、２０段
又はそれ以上の多段式センヂミア圧延機などを用いるの
が好ましい。また、大径の駆動ロールの周辺に小径のワ
ークロールを遊星状に配置したセンヂミアプラネタリ型
の圧延機も強圧下がかけられるため、本発明の圧延箔の
製造に適用可能である。従って、本発明では、冷間、熱
間圧延を問わず、さらに、可逆式の圧延機で往復圧延す
れば、生産性向上に資する。

【００１５】ちなみに、一般の圧延材と同様に、ニッケ
ル材を圧延すると加工硬化を起こし易いため、硬さの低
減や内部応力の除去などに鑑みて、焼きなましを上記多
段式圧延機などを用いた圧延と組み合わせるのも有効で
ある。また、金属に不純物が混入すると結晶格子に歪み
が生じて硬度が増し、もろくなるため、薄膜状の圧延に
は、金属の純度を向上させることも有効である。

【００１６】積層セラミックコンデンサの小型化の要請
から、金属の圧延箔の厚みは０.１〜１０μｍであり、
好ましくは０.５〜５.０μｍである。圧延箔に用いる金
属は、ニッケル、銅の卑金属、パラジウム、銀、金及び
白金の貴金属が挙げられ、これらの１成分系の金属箔に
限らず、銀−パラジウムなどの２成分系又は多成分系の
合金箔を含み、耐酸化性を向上する見地からタングステ
ンなどを少量配合しても良い。本発明においては、コス
トダウンなどの見地から、ニッケル箔が好ましい。

【００１７】セラミック層を構成する誘電体グリーンシ
ートは公知の方法で任意に製造される。一般には、セラ
ミック原料粉末を溶剤に溶解した有機バインダに均一分
散してセラミックスラリーを調製し、このスラリーをポ
リエステル樹脂などのベースフィルム上に薄く均一に塗
布して乾燥し、薄膜状のセラミックグリーンシートを得
るのである。誘電体セラミックとしては、チタン酸バリ
ウム、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられる。有機
バインダとしては、エチルセルロース、アクリル樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラールなどが挙げら
れる。溶剤はエタノール、アセトン、トルエン、テレピ
ネオールなどである。

【００１８】本発明の積層セラミックコンデンサは、一
般的に、上記グリーンシートと前記金属圧延箔を所定の
積層数で交互に積層し、圧着し、チップ形状に切断し、
乾燥した後、脱バインダー処理をし、還元雰囲気で焼成
処理を行って製造される。例えば、積層セラミックコン
デンサにおける内部電極の厚みは１.５〜３.０μｍ、セ
ラミック層の厚みは２.５〜７.０μｍ、この内部電極と
セラミック層を交互の１セットとして積層数は５０〜６
２５に夫々設定することができる。この場合の積層セラ
ミックコンデンサの厚みは０.２〜２.５ｍｍ程度であ
る。

【００１９】

【発明の効果】(1)導電ペースト(例えば、ニッケル微粉
末ペースト)方式の積層セラミックコンデンサに比べ
て、本発明は金属圧延箔を内部電極としてセラミック層
(グリーンシート)に密着介装することを特徴とするた
め、層厚管理が容易であるうえ、導電粉末からペースト
を調製し、導電ペーストをセラミック層に印刷する手間
が要らず、生産性が高い。

【００２０】(2)従来のニッケル粉などの導電ペースト
から製造する積層セラミックコンデンサでは、焼成に際
して内部電極とセラミック層との収縮率や収縮挙動に差
異があるため、内部に応力が発生し、また、粉末が塊状
に凝固した嵩高い部位が生じ易くて、デラミネーション
やクラックが発生し、場合によっては、内部電極の途切
れが生じる恐れもある。これに対して、本発明は膜厚を
厳格に管理された金属の圧延箔をセラミック層間に密着
挟持するだけなので、内部応力が発生することはなく、
クラックやデラミネーションを良好に防止でき、また、
一体の金属箔なので電極途切れもないため、コンデンサ
の信頼性を高く保持できる。

【００２１】

【実施例】以下、金属圧延箔を用いた積層セラミックコ
ンデンサの製造実施例を述べるとともに、従来の導電ペ
ースト方式のコンデンサとの比較においてクラック、或
はデラミネーションの品質不良発生試験例を説明する。
尚、本発明は下記の実施例、試験例に拘束されるもので
はなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意の変形をな
し得ることは勿論である。

【００２２】《積層セラミックコンデンサの製造実施
例》下記に示す実施例並びに比較例において、実施例１
はニッケル圧延箔を内部電極に用いた例、実施例２はパ
ラジウム圧延箔を用いた例、比較例１は従来のニッケル
微粉末ペーストを用いた例、比較例２はパラジウム微粉
末ペーストを用いた例である。 (1)実施例１ 電解精錬法、或は溶媒抽出法などにより、銅、コバル
ト、鉄などの不純物をｐｐｍオーダーにまで除去した高
品位のニッケル板を２０段圧延機(センヂミアZ−HIGH M
ILL；日本センヂミア社製)にかけて、ワークロールにお
いて面圧１３０ｋｇ／ｍｍ²程度を負荷した圧延を行
い、焼きなまし処理を行った後、さらに、同２０段圧延
機により面圧１６０ｋｇ／ｍｍ²程度を負荷した圧延を
行い、場合によっては、さらに、焼きなましのあとで、
３０段圧延機により面圧２００ｋｇ／ｍｍ²程度を負荷
した圧延を行って、１.５μｍのニッケル箔を得た。一
方、チタン酸バリウムの誘電体セラミックス原料粉末
を、エタノール等の溶剤に溶解したアクリル樹脂等の有
機バインダにボールミルで均一分散してセラミックスラ
リーを調製し、このセラミックスラリーをポリエチレン
テレフタレートのベースフィルム上に薄く均一に塗布し
て乾燥させ、膜厚２.５μｍのセラミックグリーンシー
トを得た。次いで、積層機を用いて、上記セラミックグ
リーンシートとニッケル圧延箔を積層数２００の条件で
交互に重ねて圧着し、チップ状に切断し、乾燥して、脱
バインダー処理を行った後、水素／窒素混合ガス雰囲気
中で１２００℃の条件で焼成して、長さ1.6mm×幅0.8mm
×高さ0.8mmの積層セラミックコンデンサを作成した。

【００２３】(2)実施例２ ニッケル板に替えて、不純物を除去した高品位のパラジ
ウム板を前記実施例１と同様の手法で多段式圧延機を用
いて加工して、１.５μｍのパラジウム圧延箔を得た。
その後、実施例１と同様の手順でパラジウム圧延箔を用
いた積層セラミックコンデンサを作成した。

【００２４】(3)比較例１ 下記の組成の混合物を加熱し、撹拌した後、３本ロール
ミルで混練して、均一分散状の導電ペーストを調製し
た。 ニッケル超微粉末 １２０重量部 エチルセルロース ４.７重量部 テレピネオール ７４.３重量部 ポリステアリルエーテル １重量部 尚、上記エチルセルロースは有機バインダ、テレピネオ
ールは溶剤、ポリステアリルエーテルは湿潤剤である。
上記導電ペーストを前記実施例１で述べたグリーンシー
ト上に、内部電極パターンの厚みが焼成後に１.５μｍ
になるように、印刷した。次いで、この電極パターン印
刷済みのグリーンシートを２００層積み重ねて、ニッケ
ル微粉末ペースト方式の積層セラミックコンデンサを作
成した。

【００２５】(4)比較例２ 上記ニッケル超微粉末をパラジウム超微粉末に代替し
て、上記比較例１と同様の手順で、パラジウム微粉末ペ
ースト方式の積層セラミックコンデンサを作成した。

【００２６】《クラック及びデラミネーションの発生試
験例》上記実施例１〜２並びに比較例１〜２で得られた
各コンデンサ１００個について、ＳＥＭ(Ｓ−２４６０
Ｎ；日立製作所社製)を用いて微視観察し、クラック及
びデラミネーションの少なくともいずれかが発生した個
数を計測して、不良発生個数を全個数１００で除して発
生率(％)を算出し、積層セラミックコンデンサの信頼性
を夫々評価した。

【００２７】下表はその試験結果を示す。 クラック・デラミネーションの発生率 実施例１ ０％ 実施例２ ０％ 比較例１ ５％ 比較例２ ７％ 上表を見ると、ニッケルペースト方式、或はパラジウム
ペースト方式の積層セラミックコンデンサである比較例
１〜２では、クラック及び／又はデラミネーションの発
生率が５〜７％であり、信頼性並びに生産性の点で問題
水準の不良率を示したのに対して、ニッケル又はパラジ
ウムの圧延箔を使用した実施例１〜２では、発生率が０
％であり、クラック及びデラミネーションを有効に防止
できた。これにより、金属の圧延箔を内部電極に用いた
積層セラミックコンデンサは、従来の導電ペースト方式
の積層セラミックコンデンサに比べて、クラック並びに
デラミネーションを確実に排除して高い信頼性が得られ
る点で、明らかな優位性のあることが確認できた。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック層と内部電極とが交互に積層
   された積層セラミックコンデンサにおいて、 上記内部電極が金属の圧延箔からなり、当該圧延箔が上
   下の各セラミック層間に密着介装されることを特徴とす
   る積層セラミックコンデンサ。
2. 【請求項２】 圧延箔の厚みが０.１〜１０μｍである
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックコン
   デンサ。
3. 【請求項３】 圧延箔が多段式圧延機で製造した箔であ
   ることを特徴とする請求項２に記載の積層セラミックコ
   ンデンサ。
4. 【請求項４】 金属が、ニッケル、銅、パラジウム、
   銀、金及び白金の少なくとも一種であることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層セラミック
   コンデンサ。