JP2012151294A - 積層電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部電極層2と誘電体層3とが交互に積層された積層体を有する積層電子部品である。内部電極層3は不連続部分3aを有し、誘電体層2と内部電極層3との界面には、MgおよびCrを主成分として含む針状偏析物2a,2a1,2a2が存在し、針状偏析物2a,2a1,2a2が、内部電極層3に沿って不連続部分3aを塞ぐように配置してある。
【選択図】図2
Description
内部電極層と誘電体層とが交互に積層された積層体を有する積層電子部品であって、
前記内部電極層は不連続部分を有し、
前記誘電体層と前記内部電極層との界面には、MgおよびCrを主成分として含む針状偏析物が存在し、
前記針状偏析物が、前記内部電極層に沿って前記不連続部分を塞ぐように配置してあることを特徴とする。
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1は、誘電体層2と、内部電極層3と、が交互に積層された構成のコンデンサ素子本体10を有する。この素子本体10の両端部には、素子本体10の内部で交互に配置された内部電極層3と各々導通する一対の外部電極4が形成してある。素子本体10の形状に特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよい。
誘電体層2は、誘電体磁器組成物から構成されている。該誘電体磁器組成物は、主成分として、一般式ABO3 (Aは、Ba、CaおよびSrからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、Bは、Ti、ZrおよびHfからなる群から選ばれる少なくとも1つである)で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有する化合物から成る主成分を含有する。さらに、副成分として、Mgの酸化物と、Crの酸化物と、必要に応じて、R元素の酸化物と、Siを含む酸化物と、を含有する。なお、酸素(O)量は、上記式の化学量論組成から若干偏倚してもよい。
内部電極層3に含有される導電材は特に限定されないが、本実施形態では、NiまたはNi合金が好ましい。Ni合金としては、Mn,Cr,CoおよびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であることが好ましい。なお、NiまたはNi合金中には、P等の各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよい。内部電極層3の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
外部電極4に含有される導電材は特に限定されないが、本発明では安価なNi,Cuや、これらの合金を用いることができる。外部電極4の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
本実施形態の積層セラミックコンデンサ1は、従来の積層セラミックコンデンサと同様に、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、外部電極を印刷または転写して焼成することにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明する。
まず、主成分であるABO3 の原料としてBaTiO3 粉末を準備した。また、副成分の原料としては、Mgの酸化物の原料としてMgCO3 粉末、Crの酸化物の原料としてCr2 O3 粉末、R元素の酸化物の原料としてR2 O3 粉末、Siを含む酸化物の原料として(Ba0.6 Ca0.4 )SiO3 (以下、BCGともいう)粉末、Mnの酸化物の原料としてMnO粉末、Vの酸化物の原料としてV2 O5 粉末を、それぞれ準備した。なお、MgCO3 は、焼成後には、MgOとして誘電体磁器組成物中に含有されることとなる。
まず、図1に示すように、コンデンサ試料を誘電体層2および内部電極層3に対して垂直な面で切断した。この切断面の中央部分S1、内部電極層3の重なり初め部分S2、または内部電極層3の引出部分S3について、電子顕微鏡(SEM)の2次電子像もしくは反射電子像を撮影し、針状偏析物2a,2a1〜2a3の有無を判断した。針状偏析物2a,2a1〜2a3の有無は、電極や誘電体と比較して、コントラストの違いから確認できた。
各コンデンサ試料の機械的強度(剥離強度)は、荷重測定器(INSTORN社5864)を用いて行った。図4に示すように、まず、アニール処理後のチップ試料10aを、チップ試料10aの短辺の半分の長さ分で凸になっている搭載専用の台20の上に、積層方向が地面と垂直になるように置き、チップ試料10aの平面(蓋の面)の中心付近を吸引装置22により吸引して固定した。そして、台20に乗っているチップ試料10aの反対側(上)方向から、台20の凸部とチップ試料10aが重ならない面を押す事のできる刃24を用いて、チップ試料10aの内部電極層と誘電体層との積層構造をはがすように押し込む。その際に、刃24が受ける最大荷重の値(剥離強度)を、INSTORN社製5864試験機を用いて、各試料100個について測定し、強度が低いもの50個の平均値を求めた。結果を表1に示す。剥離強度は、90N以上が好ましく、105N以上がさらに好ましい。
各コンデンサ試料に対し、高温負荷信頼性試験を行い、信頼性を測定した。具体的には、各コンデンサ試料について、良品チップを2000個準備し、10個並列で200ch(計2,000個)を基板に実装し、160℃で6.3V(定格)の電圧をかけた状態での漏れ電流が、電圧をかけてから1分後の値から、2桁低くなったところを故障とした。故障するまでの時間(hr)を測定した。200のうち、故障するまでの時間(hr)が短い10chの試料について、平均値を求めた。結果を表1に示す。信頼性は、2時間(hr)以上が好ましく、3時間以上がさらに好ましい。
各コンデンサ試料について、静電容量の増加率は、次のようにして求めた。まず、各コンデンサ試料について、LCRメータ4980A(アジレント・テクノロジー社)を用いて、熱処理から十数時間後に容量を測定し、既知のエージング係数から1000時間後の実測値の静電容量CRを求めた。
焼成時の冷却速度を20℃/時間とした以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料20を作成し、同様な実験を行った。また、700〜900°Cでアニール処理を行うと共に、Cr/Si=0.2とした以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料21を作成し、同様な実験を行った。さらに、焼成保持温度を1150℃、保持時間を0.4時間とした以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料22を作成し、同様な実験を行った。さらにまた、焼成温度を1350℃とした以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料23を作成し、同様な実験を行った。結果を表2に示す。
アニール温度を700℃から1250℃の範囲で変化させた以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料30〜36を作成し、同様な実験を行った。ただし、実験例3では、前述した方法により、内部電極層3の不連続部分3aの長さ合計(Lt)に対して、塞がれている不連続部分3aの長さの合計(mt)の割合(mt/Lt)を求め、それを閉塞割合として定義し、その閉塞割合(mt/Lt)を、各試料30〜36について求めた。結果を表3に示す。
焼成時の冷却速度を200℃/時間から2000℃/時間の間で変化させた以外は、実験例1の試料6と同様にして、コンデンサ試料41〜49を作成し、同様な実験を行った。ただし、実験例4では、不連続部分3aを塞ぐように配置してある針状偏析物2,2a,2a1,2a2のうち、不連続部分3aを貫通して、隣接する誘電体層2の間を跨ぐように配置してある針状偏析物2a2の割合(A粒子の割合)を求めた。さらに、不連続部分3aを塞ぐように配置してある針状偏析物2,2a,2a1,2a2のうち、不連続部分3aを貫通せずに不連続部分3aを塞ぐように、誘電体層2と内部電極層3との界面で、内部電極層3に沿って配置してある針状偏析物2,2a,2a1の割合(B粒子の割合)も求めた。結果を表4に示す。
10… 素子本体
2… 誘電体層
2a,2a1,2a2,2a3… 針状偏析物
3… 内部電極層
3a… 不連続部
4… 外部電極
Claims (4)
- 内部電極層と誘電体層とが交互に積層された積層体を有する積層電子部品であって、
前記内部電極層は不連続部分を有し、
前記誘電体層と前記内部電極層との界面には、MgおよびCrを主成分として含む針状偏析物が存在し、
前記針状偏析物が、前記内部電極層に沿って前記不連続部分を塞ぐように配置してあることを特徴とする積層電子部品。 - 前記誘電体層が、一般式ABO3 で表され、ペロブスカイト型結晶構造を有する主成分と、MgおよびCrを少なくとも含む副成分とを有する誘電体磁器組成物で構成してあり、
前記主成分100モルに対して、酸化物換算で、Mgを0.5〜4モル含み、Crを0.1〜0.5モル含み、MgとCrとのモル数の比率(Mg/Cr)が、2.5〜20である請求項1に記載の積層電子部品。 - 前記内部電極層に垂直な所定面積の断面における前記不連続部分の長さの合計(Lt)に対して、前記針状偏析物で塞がれている前記不連続部分の長さの合計(mt)の割合(mt/Lt)が、40%以上である請求項1または2に記載の積層電子部品。
- 前記不連続部分を塞ぐように配置してある前記針状偏析物のうち、前記不連続部分を貫通せずに前記不連続部分を塞ぐように、前記誘電体層と前記内部電極層との界面で、前記内部電極層に沿って配置してある前記針状偏析物の割合が、30%以上である請求項3に記載の積層電子部品。
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