JP2008189542A - Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate - Google Patents

Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2008189542A
JP2008189542A JP2007325891A JP2007325891A JP2008189542A JP 2008189542 A JP2008189542 A JP 2008189542A JP 2007325891 A JP2007325891 A JP 2007325891A JP 2007325891 A JP2007325891 A JP 2007325891A JP 2008189542 A JP2008189542 A JP 2008189542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric
capacitor
powder
paste
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007325891A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Yamada
朗 山田
Kiyoshi Saito
清 斎藤
Ayumi Nozaki
歩 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2007325891A priority Critical patent/JP2008189542A/en
Publication of JP2008189542A publication Critical patent/JP2008189542A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dielectric paste which is free from the occurrence of calcination cracking, conductor peeling, warpage or the like owing to the shrinkage during firing at a temperature of not higher than 900°C, and can be suitably used for making a capacitor of a large capacitance and a capacitor-embedded multilayer ceramic substrate. <P>SOLUTION: The dielectric paste includes an inorganic powder material composed of not less than 80 wt.% and not greater than 87.5 wt.% of a dielectric powder expressed by BaTi<SB>1-x</SB>Zr<SB>x</SB>O<SB>3</SB>(where x=0-0.2), and the rest of Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>-ZnO-B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>type glass powder having a softening temperature of not lower than 400°C and not higher than 500°C and a specific inductive capacity of not less than 20; and a liquid organic vehicle containing a binder and a plasticizer. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体ペースト、コンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板に関する。詳細には、情報通信及び自動車等の分野において、マイクロ波やミリ波帯等の高周波特性に優れるコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板を与える誘電体ペーストに関する。   The present invention relates to a dielectric paste, a capacitor, and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor. More particularly, the present invention relates to a capacitor excellent in high frequency characteristics such as a microwave and a millimeter wave band and a dielectric paste that provides a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor in fields such as information communication and automobiles.

近年、低温焼成多層セラミック基板では、900℃以下の温度で緻密化するガラス−アルミナ系のグリーンシートが実用化されている。かかるグリーンシートは、銀導体と同時焼成が可能なことから、銀の高い電気伝導性を活用し得るものとして用途が拡大している。このような低温焼成多層セラミック基板の一般的な用途としては、半導体デバイス、抵抗及びコンデンサをセラミック基板上に実装したコンデンサ内蔵多層セラミック基板やセラミックパッケージである。よって、コンデンサや抵抗等を同時焼成プロセスで低温焼成セラミック基板に内蔵することができれば、実装の簡素化や高密度実装を行うことができると共に、低コスト化や軽薄短小化によって製品の市場競争力を強化することができる。また、コンデンサ内蔵多層セラミック基板において、コンデンサ部分を小さくすることができれば、設計の自由度が大きくなって適用範囲が広がり、工業的価値がより高くなる。よって、比誘電率が高い誘電体を有するコンデンサの開発が望まれている。   In recent years, glass-alumina-based green sheets that are densified at a temperature of 900 ° C. or less have been put into practical use for low-temperature fired multilayer ceramic substrates. Since such a green sheet can be co-fired with a silver conductor, its use is expanding as it can utilize the high electrical conductivity of silver. Typical applications of such a low-temperature fired multilayer ceramic substrate are a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor and a ceramic package in which semiconductor devices, resistors, and capacitors are mounted on the ceramic substrate. Therefore, if capacitors, resistors, etc. can be built into a low-temperature fired ceramic substrate through a simultaneous firing process, mounting can be simplified and high-density mounting can be achieved. Can be strengthened. In addition, in a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, if the capacitor portion can be made smaller, the degree of design freedom increases, the application range expands, and the industrial value becomes higher. Therefore, development of a capacitor having a dielectric having a high relative dielectric constant is desired.

かかるコンデンサ内蔵多層セラミック基板では、一般的に、グリーンシート上に導体ペーストを塗付し、この導体ペースト上に誘電体ペーストを塗付し、この誘電体ペースト上に導体ペーストを塗付した後、その上に別のグリーンシートを積層一体化させて同時焼成することによって、二つの電極の間に誘電体が狭持されたコンデンサをセラミック基板の間に形成させることができる。
かかるコンデンサを作製するために用いられる誘電体ペーストとしては、従来、{(Ba1−xCa)O}(Ti1−yZr)O(但し、0.02≦x≦0.22、0.05≦y≦0.20、1.00≦m≦1.05)で表される誘電体成分と、Bi−SiO系ガラス成分とを含むものがある(例えば、特許文献1参照)。この誘電体ペーストは、比誘電率の高い誘電体を与えることができる。
In such a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, generally, a conductive paste is applied on a green sheet, a dielectric paste is applied on the conductive paste, and a conductive paste is applied on the dielectric paste, By stacking and integrating another green sheet on top of it, a capacitor having a dielectric sandwiched between two electrodes can be formed between the ceramic substrates.
Conventionally, as a dielectric paste used for manufacturing such a capacitor, {(Ba 1-x Ca x ) O} m (Ti 1-y Zr y ) O 2 (where 0.02 ≦ x ≦ 0. 22, 0.05 ≦ y ≦ 0.20, 1.00 ≦ m ≦ 1.05) and a Bi 2 O 3 —SiO 2 glass component (for example, Patent Document 1). This dielectric paste can provide a dielectric having a high relative dielectric constant.

特開2001−247365号公報JP 2001-247365 A

しかしながら、従来の誘電体ペーストや導体ペーストをグリーンシートの表面に塗付して焼成した場合、誘電体ペーストとグリーンシートとの収縮挙動がそれぞれ異なるために、焼成割れや導体剥がれ、反り等が生じるという同時焼成に特有の問題があった。
このような同時焼成に特有の問題は、コンデンサの比誘電率が高ければ、作製するコンデンサの面積を小さくすることにより、焼成後の寸法差を小さくして抑制することができると考えられる。しかしながら、実際、特許文献1では、同時焼成に特有の問題については認識していない上、かかる同時焼成に特有の問題を工業的に許容し得る程度のコンデンサの形状や面積についても示していない。
そこで、本発明者等は、特許文献1の誘電体ペースト及び導体ペーストを用いて、グリーンシート上に2mm角のパターンを印刷した後、900℃以下の温度で焼成して焼成割れや導体剥がれ、反り等が生じるか否かを実験的に調査した。その結果、特許文献1の誘電体ペーストを用いたコンデンサ内蔵多層セラミック基板では、反りが生じてしまうと共に、コンデンサの電気容量も十分ではなかった。
However, when a conventional dielectric paste or conductor paste is applied to the surface of a green sheet and fired, the shrinkage behavior between the dielectric paste and the green sheet is different, resulting in firing cracks, conductor peeling, warping, etc. There was a problem peculiar to simultaneous firing.
A problem peculiar to such simultaneous firing is considered that if the relative dielectric constant of the capacitor is high, the size difference after firing can be reduced by reducing the area of the capacitor to be manufactured. However, in fact, Patent Document 1 does not recognize a problem peculiar to co-firing and does not show the shape and area of a capacitor to such an extent that the problem peculiar to co-firing can be industrially allowed.
Therefore, the present inventors used a dielectric paste and a conductor paste of Patent Document 1 to print a 2 mm square pattern on a green sheet, and then fired at a temperature of 900 ° C. or lower to cause firing cracks or peeling of the conductor. It was experimentally investigated whether or not warpage occurred. As a result, the multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor using the dielectric paste disclosed in Patent Document 1 is warped and the capacitance of the capacitor is not sufficient.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電気容量が大きいコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板を与えると共に、900℃以下の温度での同時焼成の際に、収縮挙動に伴う焼成割れや導体剥がれ、反り等を生じさせない誘電体ペーストを提供することを目的とする。
また、本発明は、900℃以下の温度での同時焼成プロセスによって製造することができる電気容量が大きいコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a capacitor having a large electric capacity and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, and shrinkage behavior upon simultaneous firing at a temperature of 900 ° C. or lower. An object of the present invention is to provide a dielectric paste that does not cause firing cracks, conductor peeling, warpage, and the like.
Another object of the present invention is to provide a capacitor having a large electric capacity and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor that can be manufactured by a co-firing process at a temperature of 900 ° C. or lower.

本発明者等は、導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートと、誘電体ペーストとの焼成収縮量を同程度にすることで、900℃以下の温度での同時焼成の際の収縮挙動に伴う焼成割れや導体剥がれ、反り等を抑制し得るであろうという見地に基づき、特定の無機粉末材料の焼成収縮量及び比誘電率に着目して誘電体ペーストに使用する無機粉末材料の選定を行った。その結果、特定の無機粉末材料を用いる誘電体ペーストが、比誘電率に優れる誘電体を与えると共に、ガラス−アルミナ系のグリーンシートと同程度の焼成収縮量を有することを見出した。   The present inventors have made firing with shrinkage behavior at the time of co-firing at a temperature of 900 ° C. or lower by making the firing shrinkage amount of the green paste that can be co-fired with the conductor paste and the dielectric paste comparable. Based on the viewpoint that cracks, peeling of conductors, warping, etc. could be suppressed, the inorganic powder material used for the dielectric paste was selected by paying attention to the firing shrinkage and specific permittivity of the specific inorganic powder material. . As a result, it has been found that a dielectric paste using a specific inorganic powder material gives a dielectric having an excellent relative dielectric constant and has a firing shrinkage comparable to that of a glass-alumina green sheet.

すなわち、本発明は、BaTi1−xZr(式中、x=0〜0.2)で表される誘電体粉末が80重量%以上87.5重量%以下、及び残部が400℃以上500℃以下の軟化温度を有し且つ比誘電率が20以上のBi−ZnO−B系ガラス粉末である無機粉末材料と、
結合剤及び可塑剤を含む液体状の有機ビヒクルと
を含むことを特徴とする誘電体ペーストである。
That is, in the present invention, the dielectric powder represented by BaTi 1-x Zr x O 3 (wherein x = 0 to 0.2) is 80 wt% or more and 87.5 wt% or less, and the balance is 400 ° C. An inorganic powder material which is a Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 glass powder having a softening temperature of 500 ° C. or less and a relative dielectric constant of 20 or more;
A dielectric paste comprising a liquid organic vehicle containing a binder and a plasticizer.

また、本発明は、二つの電極の間に挟持された誘電体からなる、セラミック基板上に形成されたコンデンサであって、
前記誘電体が、上記誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであることを特徴とするコンデンサである。
Further, the present invention is a capacitor formed on a ceramic substrate made of a dielectric sandwiched between two electrodes,
The capacitor is obtained by firing the dielectric paste at a temperature of 900 ° C. or less.

さらに、本発明は、二つの電極の間に挟持された誘電体からなるコンデンサが、積層された二つのセラミック基板の間に配置されているコンデンサ内蔵多層セラミック基板であって、
前記誘電体が、上記誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであることを特徴とするコンデンサ内蔵多層セラミック基板である。
Furthermore, the present invention is a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor in which a capacitor made of a dielectric sandwiched between two electrodes is disposed between two laminated ceramic substrates,
A multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, wherein the dielectric is obtained by firing the dielectric paste at a temperature of 900 ° C. or lower.

本発明によれば、電気容量が大きいコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板を与えると共に、900℃以下の温度での同時焼成の際に、収縮挙動に伴う焼成割れや導体剥がれ、反り等を生じさせない誘電体ペーストを提供することができる。   According to the present invention, a capacitor having a large electric capacity and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor are provided, and at the same time firing at a temperature of 900 ° C. or less, a dielectric that does not cause firing cracks, conductor peeling, warpage, etc. accompanying shrinkage behavior Body paste can be provided.

実施の形態1.
本発明者等は、誘電体ペーストに使用する無機粉末材料の選定を行うために、以下の実験を行った。
低温焼成が可能な誘電体ペーストには、1000℃以下の焼成温度で緻密化が進行することが求められ、特に、良導体である銀を配線パターン(電極等)に用いる場合には、900℃以下の焼成温度で緻密化が進行することが求められる。よって、900℃以下の焼成温度で緻密化が進行するように、軟化温度が低い表1のガラス粉末を無機粉末材料の構成成分として用いた。
Embodiment 1 FIG.
The present inventors conducted the following experiments in order to select an inorganic powder material to be used for the dielectric paste.
A dielectric paste that can be fired at a low temperature is required to be densified at a firing temperature of 1000 ° C. or less, and in particular, when silver, which is a good conductor, is used for a wiring pattern (electrode, etc.), 900 ° C. or less. It is required that densification proceeds at the firing temperature. Therefore, the glass powder of Table 1 having a low softening temperature was used as a constituent component of the inorganic powder material so that densification progressed at a firing temperature of 900 ° C. or lower.

Figure 2008189542
Figure 2008189542

また、誘電体粉末としては、BaTiO粉末、SrTiO粉末及びBa1−xSrTiO(式中、x=0.2、0.4、0.6、0.8)粉末を無機粉末材料の構成成分として用いた。 Further, as the dielectric powder, BaTiO 3 powder, SrTiO 3 powder and Ba 1-x Sr x TiO 3 (wherein x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) powder are inorganic powders. Used as a constituent of the material.

表1の各種ガラス粉末A〜Iと、上記各種誘電体粉末とを所定の割合で自動乳鉢を用いて混合し、円板状に圧粉成形した後、所定の温度で焼成して焼結体試料(試料1〜5及び比較試料1〜13)を作製した。また、比較のために、誘電体粉末のみを用いた焼結体試料(比較試料14〜16)も作製した。なお、比較試料14は、850℃で低温焼成を行ったが、ほとんど焼結していない圧粉体状であった。また、比較試料15及び16は焼結させるために、1250℃で焼成した。
このようにして得られた焼結体試料について、焼成に伴う収縮率(ΔD/D)を、焼成前の寸法(D)及び焼成後の寸法変化(ΔD)から求めた。また、焼結体試料の円板面を平行に研磨し、その両面に銀電極を形成した焼結体試料について、インピーダンスメーターを用いて100kHzの測定周波数での静電容量を測定した。このようにして測定した静電容量値から、焼結体試料をコンデンサと考えて比誘電率(ε’)を計算により求めた。これらの結果を表2に示す。
Various glass powders A to I in Table 1 and the above various dielectric powders are mixed at a predetermined ratio using an automatic mortar, compacted into a disk shape, and then fired at a predetermined temperature to be sintered. Samples (Samples 1 to 5 and Comparative Samples 1 to 13) were prepared. Moreover, the sintered compact sample (comparative samples 14-16) using only dielectric powder was also produced for the comparison. In addition, although the comparative sample 14 performed low-temperature baking at 850 degreeC, it was the green compact form which was hardly sintered. Further, the comparative samples 15 and 16 were fired at 1250 ° C. in order to be sintered.
With respect to the sintered body sample thus obtained, the shrinkage rate (ΔD / D) accompanying firing was determined from the dimension before firing (D) and the dimensional change after firing (ΔD). Moreover, the electrostatic capacity | capacitance in the measurement frequency of 100 kHz was measured using the impedance meter about the sintered compact sample which grind | polished the disk surface of the sintered compact sample in parallel, and formed the silver electrode on both surfaces. From the capacitance values thus measured, the relative permittivity (ε ′ r ) was calculated by considering the sintered body sample as a capacitor. These results are shown in Table 2.

Figure 2008189542
Figure 2008189542

表2では、誘電体粉末として、SrTiO粉末及びBa1−xSrTiO(式中、x=0.2、0.4、0.6、0.8)粉末を用いた焼結体試料の結果について示していないが、これらの試料はいずれも、収縮率(ΔD/D)が2%以下であり、また比誘電率(ε’)が20〜30と小さかった。これに対して、表2に示されているように、誘電体粉末としてBaTiO粉末を用いた焼結体試料はいずれも、SrTiO粉末及びBa1−xSrTiO粉末を用いた焼結体試料よりも比誘電率が大きかった。よって、比誘電率が大きな誘電体を与える誘電体粉末としては、BaTiO粉末が適していると判断した。 In Table 2, a sintered body using SrTiO 3 powder and Ba 1-x Sr x TiO 3 (where x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8) powder as the dielectric powder. Although the results of the samples are not shown, all of these samples had a shrinkage rate (ΔD / D) of 2% or less and a relative dielectric constant (ε ′ r ) as small as 20 to 30. On the other hand, as shown in Table 2, all sintered body samples using BaTiO 3 powder as the dielectric powder were sintered using SrTiO 3 powder and Ba 1-x Sr x TiO 3 powder. The relative dielectric constant was larger than that of the consolidated sample. Therefore, it was judged that BaTiO 3 powder is suitable as a dielectric powder that gives a dielectric having a large relative dielectric constant.

BaTiO粉末を用いた焼結体試料の中でも、比較試料14は、BaTiO粉末を単独で用いて850℃で低温焼成した試料であるため、かかる試料の比誘電率は、BaTiO粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の比誘電率の変化の判断基準となる。すなわち、BaTiO粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の比誘電率が、比較試料14の比誘電率よりも大きければ、比誘電率が改善したと判断することができる。よって、試料1〜5、並びに比較試料7、10及び11のような、BaTiO粉末とガラス粉末との組み合わせによって比誘電率を改善することができると判断した。 Among the sintered body samples using the BaTiO 3 powder, the comparative sample 14 is a sample obtained by firing at a low temperature at 850 ° C. using the BaTiO 3 powder alone. Therefore, the relative dielectric constant of the sample is BaTiO 3 powder and glass. This is a criterion for determining a change in relative dielectric constant of a sintered body sample using powder. That is, if the relative dielectric constant of the sintered body sample using the BaTiO 3 powder and the glass powder is larger than the relative dielectric constant of the comparative sample 14, it can be determined that the relative dielectric constant has been improved. Therefore, it was judged that the relative dielectric constant could be improved by the combination of BaTiO 3 powder and glass powder as in Samples 1 to 5 and Comparative Samples 7, 10 and 11.

一般に、誘電体粉末とガラス粉末とからなる圧粉体を低温焼成した際に、ガラス粉末が溶融して誘電体粉末の粒子間の間隙を埋めると考えると、如何なるガラス成分でも比誘電率は1を超えるので、得られる焼結体試料の比誘電率は、誘電体粉末を単独で用いた焼結体試料の比誘電率よりも大きくなると考えられる。
しかし、実際には、誘電体粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の体積が、誘電体粉末を単独で用いた焼結体試料の体積よりも大きくなることや、低温焼成中に誘電体粉末がガラスに侵食されて体積が小さくなることがある。その結果として、誘電体粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料であっても比誘電率が改善されないことがある。
In general, when a green compact comprising a dielectric powder and a glass powder is fired at a low temperature, the relative permittivity is 1 for any glass component, assuming that the glass powder melts and fills the gaps between the particles of the dielectric powder. Therefore, it is considered that the relative dielectric constant of the obtained sintered body sample is larger than the relative dielectric constant of the sintered body sample using the dielectric powder alone.
However, in reality, the volume of the sintered body sample using the dielectric powder and the glass powder is larger than the volume of the sintered body sample using the dielectric powder alone, Body powder may be eroded by glass and its volume may be reduced. As a result, the relative dielectric constant may not be improved even with a sintered body sample using dielectric powder and glass powder.

従って、誘電体粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の比誘電率が、誘電体粉末を単独で用いた焼結体試料の比誘電率を超えるようにするためには、ガラス粉末が、特定の値以上の比誘電率を有すると共に、焼結体試料が、特定の値以上の収縮率を有していることが必要であると考えられる。つまり、試料1〜5、並びに比較試料7、10及び11で用いたガラス粉末A、C、F、G及びIは、大きな比誘電率を有すると共に、焼成温度付近で流動性に優れ、誘電体粉末の粒子間の間隙を速やかに埋めて緻密化することができると考えられる。さらに、かかるガラス粉末は、無機粉末材料におけるガラス粉末の混合量を少なくすることができ、また、比誘電率の減少も抑制することができると考えられる。さらに、これらのガラス粉末は、塩基性の低いガラス粉末であるため、酸化物が塩基性の溶融塩に溶け込みやすいことから類推すれば、誘電体粉末に対する浸食も抑制することができると考えられる。   Therefore, in order for the relative permittivity of the sintered body sample using the dielectric powder and the glass powder to exceed the relative permittivity of the sintered body sample using the dielectric powder alone, In addition to having a relative dielectric constant of a specific value or more, it is considered necessary that the sintered body sample has a contraction rate of a specific value or more. That is, the glass powders A, C, F, G and I used in Samples 1 to 5 and Comparative Samples 7, 10 and 11 have a large relative dielectric constant and excellent fluidity in the vicinity of the firing temperature. It is considered that the gap between the powder particles can be quickly filled and densified. Furthermore, it is considered that such glass powder can reduce the mixing amount of the glass powder in the inorganic powder material, and can also suppress a decrease in relative dielectric constant. Furthermore, since these glass powders are glass powders having low basicity, it is considered that erosion of the dielectric powder can be suppressed by analogy that the oxide easily dissolves in the basic molten salt.

次に、各種合成法(一般的な固相反応法、易焼結性のBaTiO粉末を与えるアルコキシド法、高結晶性のBaTiO粉末を与える水熱合成法)で製造されたBaTiO粉末を用いた焼結体試料の特性を比較してみたところ、水熱合成法で製造されたBaTiO粉末を用いた焼結体粉末は、他の合成法で製造されたBaTiO粉末を用いた焼結体試料よりも比誘電率が大きかった。よって、比誘電率がより大きな誘電体を与える無機粉末材料としては、水熱合成法で製造されたBaTiO粉末が適していると判断した。 Next, various synthetic methods BaTiO 3 powder produced by (general solid-phase reaction method, an alkoxide method which gives the BaTiO 3 powder sinterability and gives a highly crystalline BaTiO 3 powder hydrothermal synthesis method) baked was tried to compare the properties of the sintered body samples, sintered powder using a BaTiO 3 powder produced by hydrothermal synthesis, using BaTiO 3 powder produced by other synthetic method using The relative dielectric constant was larger than that of the consolidated sample. Therefore, it was judged that BaTiO 3 powder produced by a hydrothermal synthesis method is suitable as an inorganic powder material that gives a dielectric having a higher relative dielectric constant.

また、表2を見ると、誘電体粉末とガラス粉末とからなる無機粉末材料を用いた焼結体試料(試料1〜5及び比較試料1〜13)はいずれも収縮しており、850℃の焼成温度で緻密化が進行していることがわかる。よって、これらの無機粉末材料は、850℃での低温焼成が可能であると判断した。
しかしながら、導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートに配線パターン(銀系導体ペーストや誘電体ペースト等)を形成し、これらを900℃以下で同時焼成した際に、配線パターンの反りや剥がれ等を生じなくさせるためには、導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートと、配線パターン(特に、誘電体ペースト)との焼成に伴う収縮率の差が小さいことが要求される。
このような導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートの収縮率は、一般的に約12〜約15%であるため、誘電体ペーストの収縮率もこの範囲の収縮率である必要がある。よって、試料1〜5、並びに比較試料2〜3、5〜6及び13の焼結体試料が、この範囲の収縮率を有しているので、かかる焼結体試料に用いた無機粉末材料が誘電体ペーストの材料として適していると判断した。
Moreover, when Table 2 is seen, all the sintered compact samples (samples 1-5 and comparative samples 1-13) using the inorganic powder material which consists of dielectric powder and glass powder are shrink | contracted, and 850 degreeC It can be seen that densification proceeds at the firing temperature. Therefore, these inorganic powder materials were judged to be capable of low-temperature firing at 850 ° C.
However, when a wiring pattern (silver-based conductor paste, dielectric paste, etc.) is formed on a green sheet that can be fired simultaneously with the conductor paste, and these are simultaneously fired at 900 ° C. or less, the wiring pattern warps or peels off. In order to eliminate this, it is required that the difference in shrinkage ratio due to firing between the conductive sheet and the green sheet that can be fired simultaneously and the wiring pattern (particularly, the dielectric paste) is small.
Since the shrinkage rate of a green sheet that can be co-fired with such a conductor paste is generally about 12 to about 15%, the shrinkage rate of the dielectric paste needs to be within this range. Therefore, since the sintered body samples of Samples 1 to 5 and Comparative Samples 2 to 3, 5 to 6 and 13 have shrinkage in this range, the inorganic powder material used for the sintered body sample is It was judged that it was suitable as a material for the dielectric paste.

以上の実験結果から、誘電特性に優れると共に、導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートと同程度の収縮率を有するという条件を満たすものは試料1〜5であり、かかる試料はいずれも、ガラス粉末A(Bi−ZnO−B)又はI(Bi−ZnO−B−SiO)を用いたものであった。かかるガラス粉末A及びIは、表1に示されているように、検討したガラス粉末の中でも比誘電率が大きいと共に軟化温度が低く、他のガラス粉末に比べて低温焼成時の流動性が高いと考えられる。また、ガラス粉末A及びIは、アルカリ酸化物(RO)やアルカリ土類酸化物(R’O)を含まないので、塩基性も低いと考えられる。
なお、ガラス粉末Aの組成比を調整してさらに高誘電率化させたものについては評価していないが、軟化温度が400℃以上500℃以下であれば、本発明のガラス粉末として適することは言うまでもない。
From the above experimental results, samples 1 to 5 satisfy the condition that they have excellent dielectric properties and have the same degree of shrinkage as that of a green sheet that can be fired simultaneously with the conductor paste. A (Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 ) or I (Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 ) was used. As shown in Table 1, the glass powders A and I have a large relative dielectric constant and a low softening temperature among the examined glass powders, and have higher fluidity during low-temperature firing than other glass powders. it is conceivable that. The glass powder A and I does not contain alkali oxides (R 2 O) and alkaline earth oxides (R'O), basic also considered to be low.
In addition, although it has not evaluated about what increased the dielectric constant further by adjusting the composition ratio of glass powder A, if the softening temperature is 400 degreeC or more and 500 degrees C or less, it is suitable as the glass powder of this invention. Needless to say.

次に、試料3について比誘電率の温度依存性について評価した。また、比較として、比較試料16についても同様にして評価した。その結果を図1に示す。
図1において、グラフの縦軸は、試料3と比較試料16とを対比し易いように、測定した比誘電率の値を、室温の比誘電率で規格化した値(ε'r/ε'r(20℃))を用いた。
図1に示されているように、試料3の焼結体試料は、温度変化に関わらず明らかに平坦化されており、一般的な電気部品として用いるのに好ましいことがわかる。これに対して、比較試料16の焼結体試料は、約130℃付近に鋭いピークがある典型的な強誘電体相のふるまいが見られた。
Next, the temperature dependence of the relative dielectric constant of Sample 3 was evaluated. For comparison, the comparative sample 16 was also evaluated in the same manner. The result is shown in FIG.
In FIG. 1, the vertical axis of the graph is a value obtained by normalizing the measured relative dielectric constant with the relative dielectric constant at room temperature (ε ′ r / ε ′) so that the sample 3 and the comparative sample 16 can be easily compared. r (20 ° C.)) was used.
As shown in FIG. 1, the sintered body sample of Sample 3 is clearly flattened regardless of the temperature change, and is found to be preferable for use as a general electric component. On the other hand, the sintered body sample of the comparative sample 16 exhibited a typical ferroelectric phase behavior having a sharp peak at about 130 ° C.

本発明者等は、無機粉末材料の選定をより一層進めるため、以下の実験を更に行った。
誘電体粉末としては、各種合成法によって製造されたBaTiO粉末及びBaTi0.8Zr0.2粉末を用い、ガラス粉末としては、上記実験で有効であったガラス粉末A及びIを用いた。表3に示された各種ガラス粉末及び各種誘電体粉末を所定の割合で自動乳鉢を用いて混合し、円板状に圧粉成形した後、所定の温度で焼成して焼結体試料(試料6〜10、比較試料17及び18)を作製した。次に、この焼結体試料の円板面を平行に研磨し、その両面に銀電極を形成した焼結体試料について、インピーダンスメーターを用いて100kHzの測定周波数での静電容量を測定した。このようにして測定した静電容量値から、焼結体試料をコンデンサと考えて比誘電率(ε’)を計算で求めた。その結果を表3に示す。
また、誘電体粉末に関して、ブルカーエイエックス社製のX線回折装置を用い、Cuターゲット、θ/2θ駆動によるX線回折測定を行い、粉末の結晶性の指標となる回折ピークの半値幅の測定を行った。その結果を表3に示す。ここで、かかる回折ピークの半値幅は、小さいほど結晶性が高いことを意味する。また、表3における回折ピークの半値幅には、最も回折ピーク強度の大きい(111)面の回折ピークにおける半値幅の値を用いた。
The present inventors further performed the following experiment in order to further select inorganic powder materials.
As the dielectric powder, BaTiO 3 powder and BaTi 0.8 Zr 0.2 O 3 powder produced by various synthesis methods were used, and as the glass powder, glass powders A and I that were effective in the above experiment were used. It was. Various glass powders and various dielectric powders shown in Table 3 were mixed at a predetermined ratio using an automatic mortar, compacted into a disk shape, fired at a predetermined temperature, and sintered body samples (samples) 6 to 10 and comparative samples 17 and 18) were prepared. Next, the disk surface of this sintered body sample was polished in parallel, and the capacitance at a measurement frequency of 100 kHz was measured using an impedance meter for the sintered body sample having silver electrodes formed on both surfaces thereof. From the capacitance values thus measured, the relative permittivity (ε ′ r ) was calculated by considering the sintered body sample as a capacitor. The results are shown in Table 3.
For dielectric powder, X-ray diffraction measurement using a Cu target and θ / 2θ drive is performed using an X-ray diffractometer manufactured by Bruker Ax, Inc., and the half-value width of a diffraction peak serving as an index of crystallinity of the powder is measured. Went. The results are shown in Table 3. Here, the smaller the half width of the diffraction peak, the higher the crystallinity. For the half-value width of the diffraction peak in Table 3, the value of the half-value width at the diffraction peak of the (111) plane having the highest diffraction peak intensity was used.

Figure 2008189542
Figure 2008189542

表3に示されているように、回折ピークの半値幅は、水熱合成法による誘電体粉末が最も小さく、次いで固相反応法による誘電体粉末が小さかった。よって、誘電体粉末の結晶性は、水熱合成法による誘電体粉末が最も高く、次いで固相反応法による誘電体粉末が高いといえる。
表2における比較試料14は、BaTiO粉末を単独で用いて850℃で低温焼成した試料であるため、かかる試料の比誘電率は、BaTiO粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の比誘電率の変化の判断基準となる。すなわち、BaTiO粉末とガラス粉末とを用いた焼結体試料の比誘電率が、比較試料14の比誘電率よりも大きければ、比誘電率が改善したと判断することができる。そこで、表3におけるBaTiO粉末を用いた試料6、8及び10、並びに比較試料17及び18の比誘電率と、表2における比較試料14の比誘電率とを対比すると、試料6、8及び10の比誘電率が、比較試料14の比誘電率よりも高かった。よって、試料6、8及び10において比誘電率が改善したと判断することができる。この結果から、比誘電率を改善させるには、誘電体粉末の結晶性が高いことが好ましく、誘電体粉末の(111)面の回折ピークにおける半値幅が0.086°以下であることが好ましいと判断した。
As shown in Table 3, the half width of the diffraction peak was the smallest for the dielectric powder by the hydrothermal synthesis method, and then the dielectric powder by the solid phase reaction method was the smallest. Therefore, it can be said that the dielectric powder by the hydrothermal synthesis method has the highest crystallinity of the dielectric powder, and then the dielectric powder by the solid-phase reaction method.
Since the comparative sample 14 in Table 2 is a sample obtained by firing at a low temperature at 850 ° C. using BaTiO 3 powder alone, the relative dielectric constant of the sample is that of a sintered body sample using BaTiO 3 powder and glass powder. This is a criterion for determining the change in relative permittivity. That is, if the relative dielectric constant of the sintered body sample using the BaTiO 3 powder and the glass powder is larger than the relative dielectric constant of the comparative sample 14, it can be determined that the relative dielectric constant has been improved. Therefore, when the relative dielectric constants of the samples 6, 8 and 10 using the BaTiO 3 powder in Table 3 and the comparative samples 17 and 18 are compared with the relative dielectric constant of the comparative sample 14 in Table 2, the samples 6, 8 and The relative dielectric constant of 10 was higher than that of Comparative Sample 14. Therefore, it can be determined that the relative permittivity of Samples 6, 8, and 10 has improved. From this result, in order to improve the relative dielectric constant, the crystallinity of the dielectric powder is preferably high, and the half width at the diffraction peak of the (111) plane of the dielectric powder is preferably 0.086 ° or less. It was judged.

以上のいくつかの実験結果から、本実施の形態の誘電体ペーストにおける無機粉末材料としては、BaTi1−xZr(式中、x=0〜0.2)で表される誘電体粉末が80重量%以上87.5重量%以下と、20以上の比誘電率及び400℃以上500℃以下の軟化温度を有するBi−ZnO−B系ガラス粉末12.5重量%以上20重量%以下との組み合わせが適していると結論付けた。このような結論を踏まえて、誘電体ペーストの組成等を検討したところ、本実施の形態の誘電体ペーストを開発するに至った。
以下に、本実施の形態の誘電体ペーストについて詳述する。
From the above several experimental results, as the inorganic powder material in the dielectric paste of the present embodiment, a dielectric represented by BaTi 1-x Zr x O 3 (where x = 0 to 0.2) Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 -based glass powder having a relative permittivity of 20 or more and a softening temperature of 400 ° C. or more and 500 ° C. or less, 12.5 wt% It was concluded that a combination with no less than 20% and no more than 20% by weight is suitable. Based on these conclusions, the composition of the dielectric paste and the like were examined, and the dielectric paste of the present embodiment was developed.
Hereinafter, the dielectric paste of the present embodiment will be described in detail.

本実施の形態の誘電体ペーストは、所定の無機粉末材料と、結合剤や可塑剤を含む液体状の有機ビヒクルとを含む。
誘電体ペーストに用いられる無機粉末材料は、BaTi1−xZr(式中、x=0〜0.2)で表される誘電体粉末と、Bi−ZnO−B系ガラス粉末とから構成される。
本実施の形態で用いられる誘電体粉末は、特に制限されることはなく、固相反応法、アルコキシド法及び水熱合成法等により合成されたものを用いることができる。中でも、水熱合成法により合成した誘電体粉末は、結晶性が良好であり、コンデンサの電気容量を高めることができるので好ましい。
The dielectric paste of the present embodiment includes a predetermined inorganic powder material and a liquid organic vehicle containing a binder and a plasticizer.
The inorganic powder material used for the dielectric paste includes a dielectric powder represented by BaTi 1-x Zr x O 3 (where x = 0 to 0.2), Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O It is comprised from 3 type | system | group glass powder.
The dielectric powder used in the present embodiment is not particularly limited, and those synthesized by a solid phase reaction method, an alkoxide method, a hydrothermal synthesis method, or the like can be used. Among these, a dielectric powder synthesized by a hydrothermal synthesis method is preferable because it has good crystallinity and can increase the electric capacity of the capacitor.

誘電体粉末の平均粒径は、得ようとする誘電体の厚さにあわせて適宜設定すればよく、特に制限されることはない。例えば、15μmの厚さを有する誘電体を形成する場合、誘電体粉末の平均粒径は、一般に0.5μm以上8μm以下であることが好ましい。誘電体粉末の平均粒径が0.5μm未満であると、粉末同士の二次凝集によって該粉末が十分に分散した誘電体ペーストが得られないことがある。一方、誘電体粉末の平均粒径が8μmを超えると、得られるコンデンサの電気特性が安定化しないことがある。
無機粉末材料における誘電体粉末の含有量は、80重量%以上87.5重量%以下である。誘電体粉末の含有量が80重量%未満であると、所望の電気容量を有するコンデンサが得られない。一方、誘電体粉末の含有量が87.5重量%を超えると、所望の収縮挙動が得られず、焼成時に割れや導体剥がれ、反り等が生じてしまう。
The average particle size of the dielectric powder may be appropriately set according to the thickness of the dielectric to be obtained, and is not particularly limited. For example, when forming a dielectric having a thickness of 15 μm, the average particle diameter of the dielectric powder is generally preferably 0.5 μm or more and 8 μm or less. When the average particle size of the dielectric powder is less than 0.5 μm, a dielectric paste in which the powder is sufficiently dispersed may not be obtained due to secondary aggregation of the powders. On the other hand, when the average particle size of the dielectric powder exceeds 8 μm, the electrical characteristics of the obtained capacitor may not be stabilized.
The content of the dielectric powder in the inorganic powder material is 80% by weight or more and 87.5% by weight or less. When the content of the dielectric powder is less than 80% by weight, a capacitor having a desired electric capacity cannot be obtained. On the other hand, when the content of the dielectric powder exceeds 87.5% by weight, desired shrinkage behavior cannot be obtained, and cracks, conductor peeling, warpage, and the like occur during firing.

本実施の形態で用いられるBi−ZnO−B系ガラス粉末は、Bi、ZnO及びBの三成分を含むガラス粉末である。また、Bi−ZnO−B系ガラス粉末は、三成分のみならず、少量のSiOを含んでもよい。この少量のSiOを含むBi−ZnO−B系ガラス粉末を、特にBi−ZnO−B−SiO系ガラス粉末と表す。
かかるガラス粉末は、20以上の比誘電率を有する。比誘電率は大きければ大きいほど、得られるコンデンサの電気容量は高くなるのであり、この点から比誘電率の上限は制限されない。一方、比誘電率が20未満であると、所望の電気容量を有するコンデンサが得られない。また、かかるガラス粉末は、400℃以上500℃以下の軟化温度を有する。軟化温度が400℃未満であると、グリーンシートに含有される有機成分の速やかな脱離を妨げて、気泡、膨れ、剥がれ等を生じさせてしまう。一方、軟化温度が500℃を超えると、低温焼成時の流動性が低すぎてしまい、所望の電気容量を有するコンデンサが得られない。
The Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 glass powder used in the present embodiment is a glass powder containing three components of Bi 2 O 3 , ZnO, and B 2 O 3 . Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 -based glass powder may contain not only three components but also a small amount of SiO 2 . This Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 -based glass powder containing a small amount of SiO 2 is particularly expressed as Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 -based glass powder.
Such glass powder has a relative dielectric constant of 20 or more. The larger the relative dielectric constant, the higher the electric capacity of the obtained capacitor. From this point, the upper limit of the relative dielectric constant is not limited. On the other hand, if the relative dielectric constant is less than 20, a capacitor having a desired electric capacity cannot be obtained. Moreover, this glass powder has a softening temperature of 400 degreeC or more and 500 degrees C or less. When the softening temperature is less than 400 ° C., the organic component contained in the green sheet is prevented from being rapidly removed, and bubbles, swelling, peeling, and the like are caused. On the other hand, if the softening temperature exceeds 500 ° C., the fluidity during low-temperature firing is too low, and a capacitor having a desired electric capacity cannot be obtained.

ガラス粉末は、上記のような比誘電率及び軟化温度を有するものであれば、Bi、ZnO、B及び任意のSiOの割合も特に制限されることはない。かかる特性を有するガラス粉末は、従来公知の方法に従い製造することができ、例えば、Bi−ZnO−B系ガラス粉末は、Biと、ZnOと、Bとをそれぞれ等モル量混合して1300℃で溶融した後、その溶融物を金属板上に滴下し、急速に冷却してガラス化させ、粉砕することにより製造することができる。 As long as the glass powder has a relative dielectric constant and a softening temperature as described above, the ratio of Bi 2 O 3 , ZnO, B 2 O 3 and arbitrary SiO 2 is not particularly limited. The glass powder having such characteristics can be produced according to a conventionally known method. For example, Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 glass powder includes Bi 2 O 3 , ZnO, and B 2 O 3. Are mixed in equimolar amounts and melted at 1300 ° C., and then the melt is dropped onto a metal plate, rapidly cooled to vitrify, and pulverized.

ガラス粉末の平均粒径は、上記誘電体粉末の平均粒径と同じように、得ようとする誘電体の厚さにあわせて適宜設定すればよく、特に制限されることはない。例えば、15μmの厚さを有する誘電体を形成させる場合、ガラス粉末の平均粒径は、一般に0.5μm以上8μm以下であることが好ましい。ガラス粉末の平均粒径が0.5μm未満であると、粉末同士の二次凝集によって該粉末が十分に分散した誘電体ペーストが得られないことがある。一方、ガラス粉末の平均粒径が8μmを超えると、得られるコンデンサの電気特性が安定化しないことがある。
無機粉末材料におけるガラス粉末の含有量は、12.5重量%以上20重量%以下である。ガラス粉末の含有量が12.5重量%未満であると、所望の収縮挙動が得られず、焼成時に割れや導体剥がれ、反り等が生じてしまう。一方、ガラス粉末の含有量が20重量%を超えると、電気容量は急に減少し、工業的に有益な電気容量値を有するコンデンサが得られない。
The average particle diameter of the glass powder may be set as appropriate according to the thickness of the dielectric to be obtained, and is not particularly limited, like the average particle diameter of the dielectric powder. For example, when a dielectric having a thickness of 15 μm is formed, the average particle size of the glass powder is generally preferably 0.5 μm or more and 8 μm or less. When the average particle size of the glass powder is less than 0.5 μm, a dielectric paste in which the powder is sufficiently dispersed may not be obtained due to secondary aggregation between the powders. On the other hand, if the average particle size of the glass powder exceeds 8 μm, the electrical characteristics of the obtained capacitor may not be stabilized.
The content of the glass powder in the inorganic powder material is 12.5 wt% or more and 20 wt% or less. If the content of the glass powder is less than 12.5% by weight, desired shrinkage behavior cannot be obtained, and cracks, conductor peeling, warpage, and the like occur during firing. On the other hand, when the content of the glass powder exceeds 20% by weight, the electric capacity suddenly decreases, and a capacitor having an industrially useful electric capacity value cannot be obtained.

本実施の形態の誘電体ペーストに用いられる有機ビヒクルは、液体状であり、結合剤及び可塑剤を含む。結合剤及び可塑剤としては、特に制限されることはなく、従来公知のものを使用することができる。結合剤の具体例としては、エチルセルロース等を挙げることができ、また可塑剤の具体例としては、フタル酸n−ブチル等を挙げることができる。また、かかる有機ビヒクルは、ポリプロピレングリコール等の潤滑剤や、テルピネオール等の溶剤等を含むこともできる。   The organic vehicle used for the dielectric paste of the present embodiment is liquid and includes a binder and a plasticizer. The binder and plasticizer are not particularly limited, and conventionally known binders and plasticizers can be used. Specific examples of the binder include ethyl cellulose and the like, and specific examples of the plasticizer include n-butyl phthalate and the like. Such an organic vehicle can also contain a lubricant such as polypropylene glycol, a solvent such as terpineol, and the like.

本実施の形態の誘電体ペーストにおける無機粉末材料と有機ビヒクルとの重量割合については、使用する印刷方法等にあわせて適宜調整すればよく、特に制限されることはない。一般的には、誘電体ペーストにおける無機粉末材料と有機ビヒクルとの重量割合は、7:3〜8:2であることが好ましい。誘電体ペーストにおいて有機ビヒクルの重量割合が多すぎると、印刷がにじんでしまい、所望の誘電体の形状が得られないことがある。一方、誘電体ペーストにおいて有機ビヒクルの重量割合が少なすぎると、印刷がかすれてしまうことがある。   What is necessary is just to adjust suitably according to the printing method etc. to be used about the weight ratio of the inorganic powder material and organic vehicle in the dielectric paste of this Embodiment, and there is no restriction | limiting in particular. In general, the weight ratio of the inorganic powder material and the organic vehicle in the dielectric paste is preferably 7: 3 to 8: 2. If the weight ratio of the organic vehicle in the dielectric paste is too large, printing may blur and a desired dielectric shape may not be obtained. On the other hand, if the weight ratio of the organic vehicle in the dielectric paste is too small, printing may be faint.

本実施の形態の誘電体ペーストは、上記の無機粉末材料及び有機ビヒクルを用い、公知の方法に従って製造することができる。具体的には、無機粉末材料に有機ビヒクルを加えてペースト化させればよい。   The dielectric paste of the present embodiment can be manufactured according to a known method using the above inorganic powder material and organic vehicle. Specifically, an organic vehicle may be added to the inorganic powder material to make a paste.

次に、図面を参照して本発明のコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板について説明する。
図2は、本実施形態におけるコンデンサの断面図である。図2において、コンデンサは、二つの電極2の間に挟持された誘電体3から構成され、且つセラミック基板1の表面に形成されている。かかる誘電体3は、本発明の誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであり、また、電極2は、導体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものである。
Next, a capacitor and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the capacitor in the present embodiment. In FIG. 2, the capacitor is composed of a dielectric 3 sandwiched between two electrodes 2 and is formed on the surface of the ceramic substrate 1. The dielectric 3 is obtained by firing the dielectric paste of the present invention at a temperature of 900 ° C. or less, and the electrode 2 is obtained by firing the conductor paste at a temperature of 900 ° C. or less.

このような本実施の形態のコンデンサは、グリーンシートの表面に導体ペーストを適用し、次いで前記導体ペーストの上に誘電体ペーストを適用し、次いで前記誘電体ペーストの上に導体ペーストを適用した後、900℃以下の温度で同時焼成することにより製造することができる。ここで、導体ペースト及び誘電体ペーストを適用したグリーンシートの反対面に複数枚のグリーンシートを積層して静水圧プレスで圧着一体化した後に、900℃以下の温度で焼成してもよい。   In the capacitor of this embodiment, the conductive paste is applied to the surface of the green sheet, then the dielectric paste is applied on the conductive paste, and then the conductive paste is applied on the dielectric paste. , By simultaneous firing at a temperature of 900 ° C. or less. Here, a plurality of green sheets may be laminated on the opposite surface of the green sheet to which the conductor paste and the dielectric paste are applied, and may be baked at a temperature of 900 ° C. or less after being pressure-bonded and integrated by an isostatic press.

上記グリーンシートとしては、導体ペーストと同時焼成可能なグリーンシートである。このようなグリーンシートとしては、一般に、900℃以下の温度での焼成における収縮率が約12〜約15%であるものであり、具体的には、従来公知のガラス−アルミナ系セラミックのグリーンシートを挙げることができる。かかるガラス−アルミナ系セラミックのグリーンシートは、例えば、ホウ酸シリケートやホウ酸アルミナシリケート等のガラス粉末と、アルミナ粉末とを約1:1で混合することによって調製したガラス−アルミナ系セラミック粉末をスラリーとした後、シート状に成形することにより作製することができる。かかる成形方法としては、特に制限されることはなく、所望のグリーンシートの厚さに応じて、ドクターブレード法、押出法、ロールコーター法、印刷法等を用いれば良い。また、かかるグリーンシートの厚さは、特に制限されることはなく、焼成後の厚さを勘案して適宜設定すればよい。   The green sheet is a green sheet that can be fired simultaneously with the conductor paste. Such a green sheet generally has a shrinkage ratio of about 12 to about 15% when fired at a temperature of 900 ° C. or lower, and specifically, a conventionally known glass-alumina ceramic green sheet. Can be mentioned. Such a green sheet of glass-alumina ceramic is, for example, a slurry of glass-alumina ceramic powder prepared by mixing glass powder such as boric acid silicate or boric acid alumina silicate and alumina powder at about 1: 1. Then, it can be produced by molding into a sheet shape. Such a molding method is not particularly limited, and a doctor blade method, an extrusion method, a roll coater method, a printing method, or the like may be used depending on the desired thickness of the green sheet. Further, the thickness of the green sheet is not particularly limited, and may be appropriately set in consideration of the thickness after firing.

ここで、上記スラリーを調製する場合、バインダー、可塑剤及び溶剤をガラス−アルミナ系セラミック粉末に加えて、ボールミル等で混合すればよい。バインダーとしては、ポリビニルブチラールやアクリル系樹脂等を挙げることができる。可塑剤としては、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジn−ブチル及びポリエチレングリコール等を挙げることができる。溶剤としては、トルエンやエタノール等のアルコールを挙げることができる。   Here, when preparing the said slurry, what is necessary is just to add a binder, a plasticizer, and a solvent to glass-alumina ceramic powder, and to mix with a ball mill etc. Examples of the binder include polyvinyl butyral and acrylic resin. Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate, di-n-butyl phthalate, and polyethylene glycol. Examples of the solvent include alcohols such as toluene and ethanol.

上記導体ペーストとしては、900℃以下の温度での焼成が可能なものであり、Ag、Ag−Pd及びAg−Pt等の銀系導体ペーストを用いることができる。この中でも、良好な導電性を有するAgペーストが好ましい。
また、上記電極ペーストの適用方法は、特に制限されることはなく、従来公知の方法(例えば、スクリーン印刷等)を用いてグリーンシートの表面に適用することができる。
導体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなる電極2の厚さは、所望のコンデンサの大きさに併せて適宜設定すればよく、一般に10μm以上20μm以下であることが好ましい。
また、約10μmの厚さまで誘電体3を薄くする場合には、グリーンシートの表面に形成した導体ペーストの凹凸を低減させるために、導体ペーストを適用した後に、テフロン製のローラー等を押し付けて導体ペーストを平坦化させることが好ましい。そうすることで、二つの電極2の間のショートを防止することができる。
一方、導体ペーストとして、10μm以上の銀粒子を除いて、0.5μm以上5μm以下の銀粒子を含むものを用いれば、上記平坦化工程を導入することなく、約10μmの厚さまで誘電体3を薄くした場合であっても、二つの電極2の間のショートを防止することができる。
As said conductor paste, baking at the temperature of 900 degrees C or less is possible, and silver-type conductor pastes, such as Ag, Ag-Pd, and Ag-Pt, can be used. Among these, an Ag paste having good conductivity is preferable.
Moreover, the application method of the said electrode paste is not restrict | limited in particular, It can apply to the surface of a green sheet using a conventionally well-known method (for example, screen printing etc.).
What is necessary is just to set suitably the thickness of the electrode 2 formed by baking a conductor paste at the temperature of 900 degrees C or less according to the magnitude | size of a desired capacitor | condenser, and generally it is preferable that they are 10 micrometers or more and 20 micrometers or less.
When the dielectric 3 is thinned to a thickness of about 10 μm, the conductor paste is applied and then a Teflon roller or the like is pressed to reduce the unevenness of the conductor paste formed on the surface of the green sheet. It is preferable to flatten the paste. By doing so, a short circuit between the two electrodes 2 can be prevented.
On the other hand, if a conductive paste containing silver particles of 0.5 μm or more and 5 μm or less is used except for silver particles of 10 μm or more, the dielectric 3 can be formed to a thickness of about 10 μm without introducing the planarization step. Even when the thickness is reduced, a short circuit between the two electrodes 2 can be prevented.

上記誘電体ペーストの適用方法もまた、特に制限されることはなく、導体ペーストと同様に従来公知の方法(例えば、スクリーン印刷等)を用いて導体ペースト上に適用することができる。かかる誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなる誘電体3の厚さは、所望のコンデンサの大きさに併せて適宜設定すればよく、一般に10μm以上20μm以下であることが好ましい。   The application method of the dielectric paste is also not particularly limited, and can be applied onto the conductor paste using a conventionally known method (for example, screen printing) in the same manner as the conductor paste. What is necessary is just to set suitably the thickness of the dielectric material 3 formed by baking such a dielectric paste at the temperature of 900 degrees C or less according to the magnitude | size of a desired capacitor | condenser, and generally it is preferable that they are 10 micrometers or more and 20 micrometers or less.

複数枚のグリーンシートを積層して静水圧プレスする方法も、特に制限されることはなく、従来公知の方法に従い行えばよい。
このように900℃以下の温度での同時焼成プロセスによって製造される本発明のコンデンサは、電気容量が大きいものとなる。
The method of laminating a plurality of green sheets and performing hydrostatic pressure pressing is not particularly limited, and may be performed according to a conventionally known method.
Thus, the capacitor of the present invention manufactured by the co-firing process at a temperature of 900 ° C. or less has a large electric capacity.

本実施の形態のコンデンサ内蔵多層セラミック基板は、二つの電極2の間に挟持された誘電体3からなるコンデンサが、積層された二つのセラミック基板1の間に配置されているコンデンサ内蔵セラミック基板であって、誘電体3が、本実施の形態の誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものである。
このような構造を有するコンデンサ内蔵多層セラミック基板は、従来公知であるので、本実施の形態の誘電体ペーストを用いることを除けば、従来公知の方法に従って製造することができる。例えば、本実施の形態のコンデンサ内蔵多層セラミック基板は、グリーンシートの表面に導体ペーストを適用し、次いで前記導体ペーストの上に誘電体ペーストを適用し、次いで前記誘電体ペーストの上に導体ペーストを適用した後、その上に別のグリーンシートをさらに積層させ、次いで900℃以下の温度で同時焼成することにより製造することができる。ここで、グリーンシートには、所望の配線を有するビア導体を設けることも可能である。なお、その他の製造条件は、上記コンデンサの製造方法で記載した条件を使用することが可能である。
このように900℃以下の温度での同時焼成プロセスによって製造される本発明のコンデンサ内蔵多層セラミック基板は、電気容量が大きいものとなる。
The multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to the present embodiment is a ceramic substrate with a built-in capacitor in which a capacitor made of a dielectric 3 sandwiched between two electrodes 2 is disposed between two laminated ceramic substrates 1. The dielectric 3 is obtained by firing the dielectric paste of the present embodiment at a temperature of 900 ° C. or lower.
Since the multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor having such a structure is conventionally known, it can be manufactured according to a conventionally known method except that the dielectric paste of the present embodiment is used. For example, in the multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to the present embodiment, a conductive paste is applied to the surface of a green sheet, then a dielectric paste is applied on the conductive paste, and then a conductive paste is applied on the dielectric paste. After application, another green sheet can be further laminated thereon, and then co-fired at a temperature of 900 ° C. or lower. Here, a via conductor having a desired wiring can be provided on the green sheet. As other manufacturing conditions, the conditions described in the above capacitor manufacturing method can be used.
As described above, the multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to the present invention manufactured by the simultaneous firing process at a temperature of 900 ° C. or less has a large electric capacity.

図3は、本実施の形態におけるコンデンサ内蔵多層セラミック基板の断面図である。図3において、コンデンサ内蔵多層セラミック基板は、積層された二つのセラミック基板1の間に形成されたキャビティ4内に、二つの電極2に狭持された誘電体3からなるコンデンサが配置されている。
このような本実施の形態のコンデンサ内蔵多層セラミック基板は、次のようにして製造することができる。
まず、グリーンシートの表面に導体ペーストを適用し、次いで前記導体ペーストの上に誘電体ペーストを適用し、次いで前記誘電体ペーストの上に導体ペーストを適用し、焼成後にコンデンサとなる部分を表面に有するグリーンシートを作製する。これとは別に、コンデンサが収まる大きさのキャビティ(凹部)を有するグリーンシートを作製する。そして、このキャビティを有するグリーンシートを、焼成後にコンデンサとなる部分を表面に有するグリーンシートの上に積層させた後、静水圧プレスで圧着一体化した後、900℃以下の温度で焼成すればよい。ここで、グリーンシートのキャビティ部は、焼成時において、キャビティ部に起因する陥没や歪みの問題が生じ、その結果としてコンデンサの電気容量が低下することがあるので、極力小さいことが望ましい。なお、その他の製造条件は、上記コンデンサの製造方法で記載した条件を使用することが可能である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor in the present embodiment. In FIG. 3, the capacitor built-in multilayer ceramic substrate has a capacitor made of a dielectric 3 sandwiched between two electrodes 2 in a cavity 4 formed between two stacked ceramic substrates 1. .
Such a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to the present embodiment can be manufactured as follows.
First, apply a conductor paste on the surface of the green sheet, then apply a dielectric paste on the conductor paste, then apply a conductor paste on the dielectric paste, and place the portion that will become the capacitor after firing on the surface. The green sheet which has is produced. Separately from this, a green sheet having a cavity (concave portion) of a size that can accommodate a capacitor is produced. And after laminating the green sheet which has this cavity on the green sheet which has the part which becomes a capacitor | condenser on the surface after baking, it should just be baked at the temperature of 900 degrees C or less after pressure-bonding and integrating with an isostatic press. . Here, the cavity portion of the green sheet is desirably as small as possible since there is a problem of depression or distortion caused by the cavity portion during firing, and as a result, the capacitance of the capacitor may be reduced. As other manufacturing conditions, the conditions described in the above capacitor manufacturing method can be used.

一方、本発明者等は、かかる焼成時のキャビティ部に起因する陥没や歪みの問題を抑制する方法を検討したところ、焼成時の変形挙動がグリーンシート等と近似し、且つ焼成時に揮発する材料によってキャビティ部を充填することにより、かかる問題を抑制し得ることを見出した。すなわち、まず、キャビティ部を有するグリーンシートを作製した後、かかるキャビティ部に、焼成時の変形挙動がグリーンシート等と近似し、且つ焼成時に揮発する材料を充填する。かかる材料が充填されたグリーンシートを、焼成後にコンデンサとなる部分を表面に有するグリーンシートの上に積層した後、静水圧プレスで圧着一体化した後、900℃以下の温度にて焼成することにより、焼成時のキャビティ部に起因する陥没や歪みの問題を抑制することができる。   On the other hand, the present inventors examined a method for suppressing the problem of depression and distortion caused by the cavity portion during firing, and the deformation behavior during firing approximates that of a green sheet and the like, and the material volatilizes during firing. It has been found that such a problem can be suppressed by filling the cavity portion by the above. That is, first, a green sheet having a cavity portion is produced, and then the cavity portion is filled with a material that has a deformation behavior similar to that of a green sheet or the like and that volatilizes during firing. By laminating a green sheet filled with such a material on a green sheet having a portion that becomes a capacitor after firing on the surface, and then pressing and integrating with a hydrostatic press, firing is performed at a temperature of 900 ° C. or less. The problem of depression and distortion caused by the cavity during firing can be suppressed.

グリーンシートのキャビティ部に充填される材料としては、焼成時の変形挙動がグリーンシート等と近似し、且つ焼成時に揮発するものであれば、特に限定されることはない。このような材料としては、例えば、アクリル粉末を、PVAのエタノール溶液に混合して得られたスラリーから形成したシート等を用いることができる。かかるシートは、キャビティ部に充填する際に、キャビティの大きさにあわせて所望の大きさに切断すればよい。   The material filled in the cavity portion of the green sheet is not particularly limited as long as the deformation behavior upon firing approximates that of the green sheet and the like and volatilizes upon firing. As such a material, for example, a sheet formed from a slurry obtained by mixing acrylic powder with an ethanol solution of PVA can be used. What is necessary is just to cut | disconnect such a sheet | seat to a desired magnitude | size according to the magnitude | size of a cavity, when filling a cavity part.

以下、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
(誘電体ペーストの作製)
50g(85重量%)のBaTiO粉末(水熱合成法、平均粒径:約1μm)と、8.8g(15重量%)のBi−ZnO−B粉末とを自動乳鉢を用いて十分に混合した後、エチルセルロース、ポリプロピレングリコール、フタル酸ジnブチル、市販の分散剤である花王社製ホモゲノール及びテルピネオールからなる、19.6gの有機ビヒクルを加えてよく練り、誘電体ペーストを作製した。
(グリーンシートの作製)
ホウケイ酸系ガラス粉末50gと、平均粒径2μmのアルミナ粉末(純度99%以上)50gとをボールミルを用いて混合し、低温焼成セラミック組成物を調製した後、かかる組成物に、PVD、フタル酸ジn−ブチル、トリオレイン及びエタノールを適量さらに添加してスラリーを調製した。次に、かかるスラリーを用いて、ドクターブレード法によって約100μmの厚みを有するグリーンシートを作製した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example.
[Example 1]
(Production of dielectric paste)
Automatic mortar containing 50 g (85 wt%) of BaTiO 3 powder (hydrothermal synthesis method, average particle size: about 1 μm) and 8.8 g (15 wt%) of Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 powder 19.6 g of an organic vehicle consisting of ethyl cellulose, polypropylene glycol, di-n-butyl phthalate, Kao's homogenol and terpineol, which are commercially available dispersants, and kneaded well, followed by dielectric paste Was made.
(Production of green sheets)
A low temperature fired ceramic composition was prepared by mixing 50 g of borosilicate glass powder and 50 g of alumina powder having an average particle diameter of 2 μm (purity 99% or more) using a ball mill. Appropriate amounts of di-n-butyl, triolein and ethanol were further added to prepare a slurry. Next, a green sheet having a thickness of about 100 μm was produced by using this slurry by a doctor blade method.

(コンデンサの作製)
コンデンサの試料は、図4のフロー図に従って作製した。
具体的には、まず、上記グリーンシートの表面に、銀ペーストを図5aのパターン形状にスクリーン印刷した(約15μm厚、約5mm角)。この部分はコンデンサの下部電極となる。次に、銀ペースト上に、誘電体ペーストを図5bのパターン形状にスクリーン印刷した(約15μm厚、約4mm角)。この部分はコンデンサの内部を満たす誘電体になる。次に、誘電体ペースト上に、銀ペーストを図5cのパターン形状にスクリーン印刷した(約15μm厚、約0.5、1及び2mm角)。この部分はコンデンサの上部電極となる。なお、電極には、寄生容量を補正するためのリード部分のパターンを脇に設けた。図5dは、印刷した銀ペースト及び誘電体ペーストのパターン形状を上から見た図である。以上の工程により、絶縁された上部電極と下部電極との間に誘電体があるコンデンサ構造が形成できる。なお本試料では、一つの試料に6つのコンデンサを形成している。
次に、銀ペースト及び誘電体ペーストが印刷されたグリーンシートの反対の表面に、別のグリーンシートを5枚積層して静水圧プレスにより圧着一体化した後、850℃で1時間焼成してコンデンサの試料を作製した。
(Manufacture of capacitors)
A capacitor sample was prepared according to the flow chart of FIG.
Specifically, first, silver paste was screen-printed on the surface of the green sheet in the pattern shape of FIG. 5a (about 15 μm thick, about 5 mm square). This part becomes the lower electrode of the capacitor. Next, a dielectric paste was screen-printed on the silver paste in the pattern shape of FIG. 5b (about 15 μm thick, about 4 mm square). This part becomes a dielectric filling the inside of the capacitor. Next, on the dielectric paste, a silver paste was screen-printed in the pattern shape of FIG. 5c (about 15 μm thick, about 0.5, 1 and 2 mm square). This part becomes the upper electrode of the capacitor. The electrode was provided with a lead pattern on the side for correcting the parasitic capacitance. FIG. 5d is a view of the pattern shape of the printed silver paste and dielectric paste as seen from above. Through the above steps, a capacitor structure having a dielectric between the insulated upper electrode and lower electrode can be formed. In this sample, six capacitors are formed in one sample.
Next, another green sheet is laminated on the surface opposite to the green sheet on which the silver paste and the dielectric paste are printed, and is pressed and integrated by isostatic pressing, followed by firing at 850 ° C. for 1 hour. A sample of was prepared.

[実施例2]
(誘電体ペーストの作製)
BaTiOの代わりにBaTi1−xZr(式中、x=0.1〜0.2)(平均粒径:1μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして誘電体ペーストを作製した。なお、以下では、x=0.1の場合を実施例2−1、x=0.2の場合を実施例2−2として表す。
(グリーンシートの作製)
実施例1と同様にして、グリーンシートを作製した。
(コンデンサの作製)
上記の誘電体ペーストを用いた以外は、実施例1と同様にしてコンデンサの試料を作製した。
[Example 2]
(Production of dielectric paste)
Dielectric material as in Example 1 except that BaTi 1-x Zr x O 3 (wherein x = 0.1 to 0.2) (average particle size: 1 μm) was used instead of BaTiO 3. A paste was prepared. Hereinafter, a case where x = 0.1 is represented as Example 2-1, and a case where x = 0.2 is represented as Example 2-2.
(Production of green sheets)
A green sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(Manufacture of capacitors)
A capacitor sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above dielectric paste was used.

[実施例3]
(誘電体ペーストの作製)
BaTiOの代わりにBaTi1−xZr(式中、x=0.05)(平均粒径:1μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして誘電体ペーストを作製した。
(グリーンシートの作製)
実施例1と同様にして、グリーンシートを作製した。
(コンデンサの作製)
上記の誘電体ペーストを用いた以外は、実施例1と同様にしてコンデンサの試料を作製した。
[Example 3]
(Production of dielectric paste)
A dielectric paste was produced in the same manner as in Example 1 except that BaTi 1-x Zr x O 3 (wherein x = 0.05) (average particle diameter: 1 μm) was used instead of BaTiO 3 . .
(Production of green sheets)
A green sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(Manufacture of capacitors)
A capacitor sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above dielectric paste was used.

[比較例1]
(誘電体ペーストの作製)
47g(80重量%)のBaTiO粉末(水熱合成法、平均粒径:約1μm)と、11.8g(20重量%)のZnO−B粉末とを自動乳鉢を用いて十分に混合した後、エチルセルロース、ポリプロピレングリコール、フタル酸ジnブチル、市販の分散剤である花王社製ホモゲノール及びテルピネオールからなる、19.6gの有機溶剤を加えてよく練り、誘電体ペーストを作製した。
(グリーンシートの作製)
実施例1と同様にして、グリーンシートを作製した。
(コンデンサの作製)
上記の誘電体ペーストを用いた以外は、実施例1と同様にしてコンデンサの試料を作製した。
[Comparative Example 1]
(Production of dielectric paste)
47 g (80% by weight) of BaTiO 3 powder (hydrothermal synthesis method, average particle diameter: about 1 μm) and 11.8 g (20% by weight) of ZnO—B 2 O 3 powder were sufficiently mixed using an automatic mortar. After mixing, 19.6 g of an organic solvent consisting of ethyl cellulose, polypropylene glycol, di-n-butyl phthalate, and commercially available dispersants Kaogen Co., Ltd. homogenol and terpineol were added and kneaded well to prepare a dielectric paste.
(Production of green sheets)
A green sheet was produced in the same manner as in Example 1.
(Manufacture of capacitors)
A capacitor sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above dielectric paste was used.

このようにして得られた実施例1、2−1、2−2及び3、並びに比較例1のコンデンサについて、反りや剥がれを目視にて評価した。
その結果、実施例1、2−1、2−2及び3、並びに比較例1のコンデンサはいずれも、反りや剥がれがなかった。
The capacitors of Examples 1, 2-1, 2-2, and 3 and Comparative Example 1 obtained in this way were visually evaluated for warpage and peeling.
As a result, none of the capacitors of Examples 1, 2-1, 2-2 and 3 and Comparative Example 1 was warped or peeled off.

また、これらのコンデンサにおいて、インピーダンスメーター(YHP社製、4192A)を用い、100kHzの測定周波数での静電容量も評価した。かかる評価では、コンデンサ部分及び寄生容量補正用リード部分の静電容量をそれぞれ測定し、コンデンサ部分の静電容量値から寄生容量補正用リード部分の静電容量値を差し引いた値を上部電極の面積に対して線形近似させ、比例係数を求めることによって、単位面積あたりの静電容量値として表した。かかる静電容量の温度依存性の結果について図6に示す。
その結果、図6に示されているように、実施例1、2−1、2−2及び3のコンデンサは、比較例1のコンデンサに比べて、単位面積あたりの静電容量が大きかった。また、実施例1及び3のコンデンサは、約20℃〜約150℃の温度変化に対する単位面積あたりの静電容量がほぼ一定であり、温度変化に対する静電容量の平坦性を有していた。一方、実施例2−1及び2−2のコンデンサは、約20℃〜約150℃の温度変化に対して単位面積あたりの静電容量がわずかに増減しているものの、実用性を妨げるほどではなく、温度変化に対する静電容量の平坦性がさほど要求されない用途に用いれば、十分に使用可能であると考えられる。
In addition, in these capacitors, an impedance meter (Y192, 4192A) was used to evaluate the capacitance at a measurement frequency of 100 kHz. In this evaluation, the capacitance of the capacitor portion and the parasitic capacitance correction lead portion were measured, and the value obtained by subtracting the capacitance value of the parasitic capacitance correction lead portion from the capacitance value of the capacitor portion was the area of the upper electrode. Was obtained as a capacitance value per unit area by linear approximation. The results of the temperature dependence of the capacitance are shown in FIG.
As a result, as shown in FIG. 6, the capacitors of Examples 1, 2-1, 2-2 and 3 had a larger capacitance per unit area than the capacitor of Comparative Example 1. In addition, the capacitors of Examples 1 and 3 had a substantially constant capacitance per unit area with respect to a temperature change of about 20 ° C. to about 150 ° C., and had a flatness of the capacitance with respect to the temperature change. On the other hand, in the capacitors of Examples 2-1 and 2-2, although the capacitance per unit area slightly increased or decreased with respect to the temperature change of about 20 ° C. to about 150 ° C., the practicality was hindered. If it is used for an application where the flatness of the capacitance with respect to the temperature change is not so required, it can be considered that it can be sufficiently used.

さらに、実施例1、2−1、2−2及び3のコンデンサについては、電源及び電流メーターを用いて、直流における耐電圧特性を評価した。かかる評価では、室温にて電源を所定の測定電圧にセットして1分後の電流値を読み、この操作を所定の測定電圧ごとに繰返すことによって行った。また、かかる評価では、電流の最大値を0.1mAとし、この電流値を超えた際の電圧を耐電圧の限界値であるとして評価した。かかる電圧と電流との関係を図7に示す。
その結果、図7に示されているように、実施例1のコンデンサでは、70Vを超えたあたりから電流が急激に増加し、90Vで0.1mAとなった。よって、実施例1のコンデンサにおける0.1mAでの耐電圧は90Vであり、携帯電子機器等に用いられる電圧において使用可能な範囲のものであった。
また、実施例2−1及び2−2のコンデンサでは、70Vを超えても、実施例1のコンデンサのように電流の急激な増加は見られず、本評価の測定限界である100Vでも電流は低かった。このことから、実施例2−1及び2−2のコンデンサにおける0.1mAでの耐電圧は100V以上であると考えられる。
さらに、実施例3のコンデンサでは、80Vを超えたあたりから電流が緩やかに増加しているものの、100Vでも電流は0.001mAと低かった。
Furthermore, with respect to the capacitors of Examples 1, 2-1, 2-2, and 3, the withstand voltage characteristics at direct current were evaluated using a power source and a current meter. In this evaluation, the power source was set to a predetermined measurement voltage at room temperature, the current value after 1 minute was read, and this operation was repeated for each predetermined measurement voltage. In this evaluation, the maximum value of the current was set to 0.1 mA, and the voltage when the current value was exceeded was evaluated as the limit value of the withstand voltage. The relationship between such voltage and current is shown in FIG.
As a result, as shown in FIG. 7, in the capacitor of Example 1, the current increased rapidly from above 70 V and became 0.1 mA at 90 V. Therefore, the withstand voltage at 0.1 mA in the capacitor of Example 1 was 90 V, which was within the usable range in the voltage used for portable electronic devices and the like.
In addition, in the capacitors of Examples 2-1 and 2-2, even if the voltage exceeds 70V, the current does not increase rapidly as in the capacitor of Example 1, and the current does not increase even at the measurement limit of 100V in this evaluation. It was low. From this, the withstand voltage at 0.1 mA in the capacitors of Examples 2-1 and 2-2 is considered to be 100 V or more.
Further, in the capacitor of Example 3, although the current gradually increased from around 80 V, the current was as low as 0.001 mA even at 100 V.

[実施例4]
約10μm厚の誘電体ペーストをスクリーン印刷したこと以外は、実施例2と同様にしてコンデンサの試料を作製した。
[実施例5]
グリーンシートの表面に銀ペーストをスクリーン印刷した後、その表面をテフロン製のローラーを押し付けて平坦化させ、次いで銀ペーストの表面に、10μmの誘電体ペーストをスクリーン印刷したこと以外は、実施例2と同様にしてコンデンサの試料を作製した。
[Example 4]
A capacitor sample was prepared in the same manner as in Example 2 except that about 10 μm thick dielectric paste was screen-printed.
[Example 5]
Example 2 Except that the surface of the green sheet was screen-printed with silver paste, the surface was flattened by pressing a Teflon roller, and then a 10 μm dielectric paste was screen-printed on the surface of the silver paste. A capacitor sample was prepared in the same manner as described above.

上記実施例4及び5のコンデンサの試料をそれぞれ20個作製し、ショートの発生率を測定した。ショートの発生率は、通常のテスターを用いて、同一コンデンサにおいて上部電極と下部電極との間の導通を調べることにより測定した。導通があればショートと判断する。
その結果、実施例4のコンデンサでは、ショートの発生率が74.2%であったのに対し、実施例5のコンデンサでは、ショートの発生率が7.5%であった。従って、誘電体の厚さが10μm程度のコンデンサを作製する場合には、ショートの発生を防止する観点から、電極を平坦化させる必要があると考えられる。
Twenty samples of the capacitors of Examples 4 and 5 were prepared, and the occurrence rate of short circuits was measured. The occurrence rate of the short circuit was measured by examining the conduction between the upper electrode and the lower electrode in the same capacitor using a normal tester. If there is continuity, it is judged as a short circuit.
As a result, in the capacitor of Example 4, the occurrence rate of short circuit was 74.2%, whereas in the capacitor of Example 5, the occurrence rate of short circuit was 7.5%. Therefore, when a capacitor having a dielectric thickness of about 10 μm is manufactured, it is considered necessary to flatten the electrode from the viewpoint of preventing occurrence of a short circuit.

以上の結果からわかるように、本発明の誘電体ペーストは、電気容量が大きいコンデンサ及びコンデンサ内蔵多層セラミック基板を与えると共に、900℃以下の温度での同時焼成の際に、収縮挙動に伴う焼成割れや導体剥がれ、反り等を生じさせない。   As can be seen from the above results, the dielectric paste of the present invention gives a capacitor having a large electric capacity and a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, and at the same time firing at a temperature of 900 ° C. or lower, firing cracks accompanying shrinkage behavior. Does not cause the conductor to peel off or warp.

本発明の実施の形態1における試料3及び比較試料16における比誘電率の温度依存性についてのグラフである。It is a graph about the temperature dependence of the dielectric constant in the sample 3 and the comparative sample 16 in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるコンデンサの断面図である。It is sectional drawing of the capacitor | condenser in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるコンデンサ内蔵多層セラミック基板の断面図である。It is sectional drawing of the multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor in Embodiment 1 of this invention. 実施例においてコンデンサの試料を作製する際のフロー図である。It is a flowchart at the time of producing the sample of a capacitor | condenser in an Example. 実施例においてスクリーン印刷した銀ペーストのパターン形状である。It is the pattern shape of the silver paste screen-printed in the Example. 実施例においてスクリーン印刷した誘電体ペーストのパターン形状である。It is the pattern shape of the dielectric paste screen-printed in the Example. 実施例においてスクリーン印刷した銀ペーストのパターン形状である。It is the pattern shape of the silver paste screen-printed in the Example. 実施例においてスクリーン印刷した銀ペースト及び誘電体ペーストのパターン形状である。It is the pattern shape of the silver paste and dielectric paste which were screen-printed in the Example. 実施例1、2−1、2−2及び3、並びに比較例1のコンデンサにおける温度と単位面積あたりの容量値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature and the capacitance value per unit area in the capacitors of Examples 1, 2-1, 2-2 and 3 and Comparative Example 1. 実施例1、2−1、2−2及び3のコンデンサにおける電圧と電流との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the voltage in the capacitor | condenser of Example 1, 2-1, 2-2, and 3 and an electric current.

符号の説明Explanation of symbols

1 セラミック基板、2 電極、3 誘電体、4 キャビティ。   1 Ceramic substrate, 2 electrodes, 3 dielectric, 4 cavities.

Claims (9)

BaTi1−xZr(式中、x=0〜0.2)で表される誘電体粉末が80重量%以上87.5重量%以下、及び残部が400℃以上500℃以下の軟化温度を有し且つ比誘電率が20以上のBi−ZnO−B系ガラス粉末である無機粉末材料と、
結合剤及び可塑剤を含む液体状の有機ビヒクルと
を含むことを特徴とする誘電体ペースト。
Softening of dielectric powder represented by BaTi 1-x Zr x O 3 (where x = 0 to 0.2) is 80 wt% or more and 87.5 wt% or less, and the balance is 400 ° C. or more and 500 ° C. or less. An inorganic powder material which is Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 -based glass powder having a temperature and a relative dielectric constant of 20 or more;
A dielectric paste comprising a liquid organic vehicle containing a binder and a plasticizer.
前記ガラス粉末が、Bi−ZnO−B−SiO系ガラス粉末であることを特徴とする請求項1に記載の誘電体ペースト。 The dielectric paste according to claim 1, wherein the glass powder is Bi 2 O 3 —ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 glass powder. 前記誘電体粉末が、水熱合成法によって製造された誘電体粉末であることを特徴とする請求項1又は2に記載の誘電体ペースト。   The dielectric paste according to claim 1 or 2, wherein the dielectric powder is a dielectric powder produced by a hydrothermal synthesis method. 前記誘電体粉末は、(111)面のX線回折ピークにおける半値幅が0.086°以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の誘電体ペースト。   3. The dielectric paste according to claim 1, wherein the dielectric powder has a half width at an X-ray diffraction peak of a (111) plane of 0.086 ° or less. 二つの電極の間に挟持された誘電体からなる、セラミック基板上に形成されたコンデンサであって、
前記誘電体が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであることを特徴とするコンデンサ。
A capacitor formed on a ceramic substrate, made of a dielectric sandwiched between two electrodes,
The said dielectric material is a thing formed by baking the dielectric paste as described in any one of Claims 1-4 at the temperature of 900 degrees C or less.
前記電極が、導体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであり、且つ前記導体ペーストが、0.5μm以上5μm以下の平均粒径を有する銀粒子を含むことを特徴とする請求項5に記載のコンデンサ。   The electrode is obtained by firing a conductive paste at a temperature of 900 ° C. or less, and the conductive paste contains silver particles having an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less. 5. The capacitor according to 5. 二つの電極の間に挟持された誘電体からなるコンデンサが、積層された二つのセラミック基板の間に配置されているコンデンサ内蔵多層セラミック基板であって、
前記誘電体が、請求項1〜4のいずれか一項に記載の誘電体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであることを特徴とするコンデンサ内蔵多層セラミック基板。
A capacitor made of a dielectric sandwiched between two electrodes is a multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor disposed between two laminated ceramic substrates,
A multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor, wherein the dielectric is obtained by firing the dielectric paste according to any one of claims 1 to 4 at a temperature of 900 ° C or lower.
前記コンデンサが、積層された二つのセラミック基板の間に形成されたキャビティ内に配置されていることを特徴とする請求項7に記載のコンデンサ内蔵多層セラミック基板。   8. The multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to claim 7, wherein the capacitor is disposed in a cavity formed between two laminated ceramic substrates. 前記電極が、導体ペーストを900℃以下の温度で焼成してなるものであり、且つ前記導体ペーストが、0.5μm以上5μm以下の平均粒径を有する銀粒子を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載のコンデンサ内蔵多層セラミック基板。   The electrode is obtained by firing a conductive paste at a temperature of 900 ° C. or less, and the conductive paste contains silver particles having an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less. A multilayer ceramic substrate with a built-in capacitor according to 7 or 8.
JP2007325891A 2007-01-09 2007-12-18 Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate Pending JP2008189542A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007325891A JP2008189542A (en) 2007-01-09 2007-12-18 Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007001754 2007-01-09
JP2007325891A JP2008189542A (en) 2007-01-09 2007-12-18 Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008189542A true JP2008189542A (en) 2008-08-21

Family

ID=39750009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007325891A Pending JP2008189542A (en) 2007-01-09 2007-12-18 Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008189542A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011046205A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 日本化学工業株式会社 Composition for formation of dielectric ceramic, and dielectric ceramic material
CN105023628A (en) * 2014-01-16 2015-11-04 E.I.内穆尔杜邦公司 Method of manufacturing non-firing type electrode
JP2016153796A (en) * 2016-03-31 2016-08-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Ic device testing socket
JP2016537807A (en) * 2013-10-02 2016-12-01 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag Ceramic multilayer device based on BaTi (1-y) Zry03

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003198139A (en) * 2001-12-25 2003-07-11 Kyocera Corp Capacitor element built-in type multilayer wiring board
JP2005289789A (en) * 2004-03-08 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic part using the same
JP2006117483A (en) * 2004-10-22 2006-05-11 Tdk Corp Method for producing dielectric ceramic composition, and electronic component and multilayer ceramic capacitor
JP2006179844A (en) * 2004-11-24 2006-07-06 Kyocera Corp Wiring board with built-in capacitor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003198139A (en) * 2001-12-25 2003-07-11 Kyocera Corp Capacitor element built-in type multilayer wiring board
JP2005289789A (en) * 2004-03-08 2005-10-20 Sanyo Electric Co Ltd Dielectric ceramic composition and multilayer ceramic part using the same
JP2006117483A (en) * 2004-10-22 2006-05-11 Tdk Corp Method for producing dielectric ceramic composition, and electronic component and multilayer ceramic capacitor
JP2006179844A (en) * 2004-11-24 2006-07-06 Kyocera Corp Wiring board with built-in capacitor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011046205A1 (en) * 2009-10-16 2011-04-21 日本化学工業株式会社 Composition for formation of dielectric ceramic, and dielectric ceramic material
CN102656127A (en) * 2009-10-16 2012-09-05 日本化学工业株式会社 Composition for formation of dielectric ceramic, and dielectric ceramic material
JP5657558B2 (en) * 2009-10-16 2015-01-21 日本化学工業株式会社 Dielectric ceramic forming composition and dielectric ceramic material
JP2016537807A (en) * 2013-10-02 2016-12-01 エプコス アクチエンゲゼルシャフトEpcos Ag Ceramic multilayer device based on BaTi (1-y) Zry03
CN105023628A (en) * 2014-01-16 2015-11-04 E.I.内穆尔杜邦公司 Method of manufacturing non-firing type electrode
JP2016153796A (en) * 2016-03-31 2016-08-25 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Ic device testing socket

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1949420B (en) Laminate electronic components and manufacturing method thereof
JP5645136B2 (en) Dielectric porcelain composition, multilayer dielectric substrate, electronic component, and method for producing dielectric porcelain composition
JP2004035388A (en) Reduction-resistant low-temperature fired dielectric ceramic composition, multilayer ceramic capacitor using it, and its manufacturing method
JP4859593B2 (en) Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof
US7211533B2 (en) Oxide porcelain composition, ceramic multilayer substrate, and ceramic electronic component
CN1719560A (en) Method for mfg. crystal boundary layer ceramic medium material and substrate for single layer capacitor and substrate thereof
US20120099241A1 (en) Multilayer ceramic electronic components and method of manufacturing the same
CN101651044A (en) Layered ceramic electronic component and manufacturing method therefor
JPH0529610B2 (en)
CN100378879C (en) Method of manufacturing ceramic laminate, laminated electronic element and method for producing same
JP2008078516A (en) Laminated ceramic capacitor, and its manufacturing method
JP2008189542A (en) Dielectric paste, capacitor, and capacitor embedded multilayer ceramic substrate
JP6728859B2 (en) Ceramic substrate and manufacturing method thereof
KR101792275B1 (en) Conductive paste for internal electrode, multilayer ceramic components using the same and manufacturing method of the same
JP3783678B2 (en) Method for producing raw material powder for dielectric ceramic, dielectric ceramic and multilayer ceramic capacitor
JP2007084353A (en) Sintering aid composition for ceramic, sintering aid for ceramic, low-temperature firing ceramic composition, low-temperature fired ceramic and ceramic electronic component
KR100803499B1 (en) Thick-film dielectric and conductive compositions
WO2013150831A1 (en) Sputtering target, sputtering target manufacturing method, barium titanate thin film manufacturing method, and thin film capacitor manufacturing method
JP2003197459A (en) Method for manufacturing laminated electronic component
JP2004217509A (en) Nonreducible dielectric ceramic and multilayer ceramic capacitor
JP2004296708A (en) Laminated electronic part and method for manufacturing the same
JPH0650700B2 (en) Dielectric ceramic composition, laminated ceramic capacitor using the same, and method for producing the same
KR100533640B1 (en) Sintering Inhibitor for Inner Electrode Paste of Multilayer Ceramic Capacitor, Method for Manufacturing Inner Electrode Paste for Multilayer Ceramic Capacitor having the Sintering Inhibitor and Multilayer Ceramic Capacitor
JP2001189555A (en) Multilayer substrate
JP2001015875A (en) Circuit board and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091224

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111021

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111108

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120508