JP2008198684A - Multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は積層セラミックコンデンサに関するものである。 The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor.
図3(a)(b)に示すように、積層セラミックコンデンサ1は、セラミック層2と内部電極層3とを交互に積層した積層体4と、この積層体4の両端に設けられ、内部電極層3と接続された外部電極5とを備えている。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a multilayer ceramic capacitor 1 includes a multilayer body 4 in which
そして近年、素子の小型化に伴い、内部電極層3の厚みを薄くして層数を増やし、小型でも静電容量の大きい積層セラミックコンデンサ1を形成することが求められている。 In recent years, with the miniaturization of elements, it is required to reduce the thickness of the internal electrode layer 3 to increase the number of layers, and to form the multilayer ceramic capacitor 1 having a large capacitance even though it is small.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
従来、積層セラミックコンデンサ1の内部電極層3を薄くすると、素子(積層セラミックコンデンサ1)の機械的強度が低下するという問題があった。 Conventionally, when the internal electrode layer 3 of the multilayer ceramic capacitor 1 is thinned, there is a problem that the mechanical strength of the element (multilayer ceramic capacitor 1) is lowered.
すなわち、積層体4を焼結する工程では、セラミック層2を焼結するため、薄い内部電極層3にも大きな熱容量が加わっている。したがって図4に示すように、内部電極層3が縮み、切断され、その部分に空孔6が形成されてしまう。よって素子の内部に多数の空孔6を有することになり、素子の機械的強度が低下するのであった。
That is, in the step of sintering the laminated body 4, the
そこで本発明は、素子の機械的強度を向上させることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to improve the mechanical strength of the element.
この目的を達成するため本発明は、内部電極層の孔にはセラミック層よりも粒界の狭いセラミック粒結合体が形成されたものとする。 In order to achieve this object, in the present invention, a ceramic grain bonded body having a grain boundary narrower than that of the ceramic layer is formed in the hole of the internal electrode layer.
これにより本発明は、素子の機械的強度を向上させることができる。 Thereby, this invention can improve the mechanical strength of an element.
それは内部電極層に形成された孔に、セラミック層よりも粒界の狭いセラミック粒結合体が形成されているためである。 This is because a ceramic grain bonded body having a grain boundary narrower than that of the ceramic layer is formed in the hole formed in the internal electrode layer.
すなわち本発明は、内部電極層の孔に高密度のセラミック粒結合体が形成されているため、素子内部の空孔を低減でき、結果として、素子の機械的強度を向上させることができるのである。 That is, according to the present invention, since the high-density ceramic grain combination is formed in the holes of the internal electrode layer, the voids inside the element can be reduced, and as a result, the mechanical strength of the element can be improved. .
(実施の形態1)
図1(a)に示すように、本実施の形態における積層セラミックコンデンサ7は、セラミック層8と内部電極層9とを交互にされた積層体10と、この積層体10の両端に設けられ、内部電極層9と接続された外部電極11とを備えている。そして図2に示すように、内部電極層9は複数の孔12を有し、この孔12内にはセラミック層8よりも粒界(セラミック粒子間のすき間)の狭いセラミック粒結合体13が形成されている。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1 (a), a multilayer ceramic capacitor 7 in the present embodiment is provided with a
なお、本実施の形態では、セラミック層8もセラミック粒結合体13もセラミック粒子の結合体からなるものであるが、セラミック層8の粒界はより多くの無機化合物が介在しているのに対し、セラミック粒結合体13は粒界が狭い上、この粒界には殆ど無機化合物が介在していない。
In the present embodiment, both the ceramic layer 8 and the ceramic grain bonded
また本実施の形態におけるセラミック粒結合体のセラミック粒子の粒径は、セラミック層8のセラミック粒子の粒径よりも大きく、セラミック粒結合体13の粒界に含まれる無機化合物の含有率は、セラミック層8の粒界に含まれる無機化合物の含有率よりも小さいものとした。
In addition, the particle size of the ceramic particles of the ceramic particle combination in the present embodiment is larger than the particle size of the ceramic particles of the ceramic layer 8, and the content of the inorganic compound contained in the grain boundary of the
以下本実施の形態における積層セラミックコンデンサ7の材料を説明する。なお、本実施の形態におけるセラミックコンデンサのサイズは縦×横が1.6mm×0.8mmとした。また下記に示す粒径、含有率などの数値は、特に断りの無い限り、焼結工程前の原料としての数値を記載した。 Hereinafter, the material of the multilayer ceramic capacitor 7 in the present embodiment will be described. In addition, the size of the ceramic capacitor in the present embodiment is 1.6 mm × 0.8 mm in length × width. Further, the numerical values such as the particle size and the content rate shown below are values as raw materials before the sintering step unless otherwise specified.
内部電極層9用に、粒径0.1〜0.4μmの球形Ni粉末と、粒径0.02〜0.1μmのBaTiO3を15〜25wt%程度と、バインダーとしての微量の有機化合物とを溶剤に混ぜたペーストを用いた。
For the
またセラミック層8用に、粒径0.2〜0.4μmのBaTiO3に、BaSiO2、BaCaSiO3などの無機化合物と、バインダーとしての有機化合物とを溶剤に混ぜたペーストを用いた。 For the ceramic layer 8, a paste prepared by mixing an inorganic compound such as BaSiO 2 or BaCaSiO 3 and an organic compound as a binder in BaTiO 3 having a particle diameter of 0.2 to 0.4 μm in a solvent was used.
なお、本実施の形態の構成とするためには、セラミック粒結合体13用ペーストのBaTiO3の粒径が、セラミック層8用ペーストのBaTiO3の粒径よりも小さくなるように、0.02μm〜0.1μmとすることが望ましい。
In order to obtain the configuration of the present embodiment, 0.02 μm so that the particle size of BaTiO 3 in the paste for ceramic particle bonded
また外部電極11としては、Cu粉末にガラス成分などを混ぜた電極ペーストを用いた。
As the
以下本実施の形態における積層セラミックコンデンサ7の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor 7 according to the present embodiment will be described.
はじめに、上述のセラミック層8用のスラリーをPETフィルム上に塗布し、乾燥させ、未焼結のセラミック層8(以下グリーンシートという)を形成する。この時のグリーンシートの厚みは1μm程度とする。 First, the slurry for the ceramic layer 8 described above is applied onto a PET film and dried to form an unsintered ceramic layer 8 (hereinafter referred to as a green sheet). At this time, the thickness of the green sheet is about 1 μm.
次に先ほどのグリーンシート上に、内部電極層9用のペーストをスクリーン印刷で印刷し、内部電極層9を形成する。この時の内部電極層9の厚みは1μm程度とする。
Next, the paste for the
そしてその後内部電極層9が形成されたグリーンシートを、内部電極層9が交互に外部電極11の陽極側、陰極側と接続されるよう、ずらして積層し、切断して個片化する。
Thereafter, the green sheet on which the
次に個片化した積層体10を、N2とH2の混合ガス雰囲気下で、最大温度1200℃〜1300℃で2時間、その他昇温、降温工程含めて計20時間程度炉に入れ、焼結させる。
Next, the separated laminated
そして積層体10のチッピングを防ぐため、角部を面取りする。その後積層体10の両端に外部電極11用のペーストを塗布し、700℃〜800℃で焼付け、最後にNiメッキとSnメッキを順に施すと本実施の形態の積層セラミックコンデンサ7が形成される。
In order to prevent chipping of the
以下に本実施の形態における効果を説明する。 The effect in this Embodiment is demonstrated below.
まず、本実施の形態では、素子(積層セラミックコンデンサ7)の機械的強度を向上させることができる。 First, in the present embodiment, the mechanical strength of the element (multilayer ceramic capacitor 7) can be improved.
それは図2に示すように、内部電極層9に形成された孔12に、セラミック層8よりも粒界の狭いセラミック粒結合体13が形成されているためである。
This is because, as shown in FIG. 2, a ceramic grain bonded
すなわち積層体(図1の10)を焼結する工程では、内部電極層9の金属(Ni)の焼成温度は700〜800℃前後であるにもかかわらず、セラミックの焼結温度に合わせ、1200℃〜1300℃前後まで昇温する必要がある。したがって、内部電極層9には、内部電極層9の焼成に必要な熱容量以上の負荷がかかり、内部電極層9が縮み、最終的には切断されてしまうのであった。そしてこの現象は、内部電極層9が薄くなるほど顕著になっていた。
That is, in the step of sintering the laminated body (10 in FIG. 1), although the firing temperature of the metal (Ni) of the
そして従来、図4に示すように、内部電極層3が切断された部分に空孔6ができてしまい、素子の内部に多数の空孔6が存在することで、機械的強度が低下するという問題があった。 Conventionally, as shown in FIG. 4, holes 6 are formed in the portion where the internal electrode layer 3 is cut, and the mechanical strength is reduced due to the presence of a large number of holes 6 inside the element. There was a problem.
一方本実施の形態では、図2に示すように、内部電極層9の孔12に高密度のセラミック粒結合体13が形成されているため、素子内部の空孔を低減でき、結果として、素子の機械的強度を向上させることができるのである。これによりたとえばこの積層セラミックコンデンサ7を基板に実装する時、実装方向に応力が掛かっても、素子の割れなどを抑制することができる。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, since the high-density ceramic grain bonded
なお、全ての孔12にセラミック粒結合体13を隙間無く形成する必要は無い。例えば本実施の形態では、一部空孔が残存する場合もあるが、孔12の80%〜95%を、空孔ではなくセラミック粒結合体13で埋める事が出来、素子の機械的強度を向上させることができる。
In addition, it is not necessary to form the
また本実施の形態では、内部電極層9間の空孔の発生を抑制することで、素子の耐湿特性を向上させることができる。
In the present embodiment, the moisture resistance characteristics of the element can be improved by suppressing the generation of holes between the
また内部電極層9にBaTiO3を含有させるのは、内部電極層9とセラミック層8との焼成収縮挙動を近似させることができるためであるが、本実施の形態では、内部電極層9用のペーストに、セラミック層8用のペーストより粒径の小さいBaTiO3を含有させたことにより、セラミック層8よりも内部電極層9のBaTiO3粒子の焼結性を高める事ができる。よって内部電極層9が焼結する過程において、内部電極層9から孔12へとBaTiO3が押し出され、小さい粒子同士が固まり、効率よく粒界の狭いセラミック粒結合体13を形成することができる。
Moreover, the reason why BaTiO 3 is contained in the
そしてその結果、内部電極層9の空孔を低減し、素子の機械的強度を向上させることができる。
As a result, voids in the
また本実施の形態では、積層体10の焼結工程後、セラミック粒結合体13のセラミック粒子(焼結後のBaTiO3粒子)の粒径は、セラミック層8のセラミック粒子の粒径よりも大きくなっている。
In the present embodiment, after the sintering process of the
すなわち内部電極層9は、電極の抵抗値が大きくなるのを防ぐため、セラミック層8のように無機化合物を入れることが出来ない。したがって、焼結工程後、セラミック粒結合体13の粒界に含まれる無機化合物の含有率は、セラミック層8の粒界に含まれる無機化合物の含有率よりも小さくなっている。
That is, the
このような条件下では、孔12に複数のセラミック粒子(焼結後のBaTiO3粒子)からなるセラミック粒結合体13を形成すると、この粒界に空間が形成されやすくなり、空孔を効率良く埋めることが出来ないのである。
Under such conditions, when the
一方本実施の形態では、内部電極層9に含まれていた焼結前のBaTiO3は粒径が小さいため、焼結性が高い、したがって、内部電極層9から孔12へとBaTiO3が押し出され素早く粒子成長し、大きな粒子を形成できるため、空孔をより低減でき、素子の機械的強度をより向上させることができるのである。
On the other hand, in the present embodiment, the BaTiO 3 before sintering contained in the
本発明は、素子の機械的強度を向上させることが出来る為、たとえば小型・薄型の素子を基板に実装する時の破損を抑制することができ、機械的信頼性に優れた小型電子部品の形成に有効である。 Since the present invention can improve the mechanical strength of the element, for example, it is possible to suppress damage when a small and thin element is mounted on a substrate, and to form a small electronic component having excellent mechanical reliability. It is effective for.
7 積層セラミックコンデンサ
8 セラミック層
9 内部電極層
10 積層体
11 外部電極
12 孔
13 セラミック粒結合体
7 Multilayer Ceramic Capacitor 8
Claims (3)
この積層体の両端に設けられ、前記内部電極層と接続された外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにおいて、
前記内部電極層は孔を有し、
この孔には前記セラミック層よりも粒界の狭いセラミック粒結合体が形成された積層セラミックコンデンサ。 A laminate in which ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated;
In the multilayer ceramic capacitor provided at both ends of the multilayer body and provided with external electrodes connected to the internal electrode layer,
The internal electrode layer has holes;
A multilayer ceramic capacitor in which a ceramic grain combination having a grain boundary narrower than that of the ceramic layer is formed in the hole.
前記セラミック層の粒径よりも大きい請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。 The particle size of the ceramic grain bonded body is:
The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the multilayer ceramic capacitor is larger than a particle size of the ceramic layer.
前記セラミック層の粒界よりも無機化合物の含有率が小さい請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。 The grain boundaries of the ceramic grain combination are:
The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the content of the inorganic compound is smaller than the grain boundary of the ceramic layer.
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