JP2018063969A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

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大樹 福永
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Abstract

【課題】積層セラミックコンデンサの耐湿性を向上させる。【解決手段】積層セラミックコンデンサ10は、誘電体セラミック層122と内部電極13a,13bとが交互に複数積層された積層体11と、積層体11の外部に設けられた一対の外部電極とを備える。内部電極間に位置する誘電体セラミック層122、幅方向において内部電極と第1の側面17aとの間に位置する第1の領域123a、および内部電極と第2の側面17bとの間に位置する第2の領域123bは、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含む。誘電体セラミック層122、第1の領域123a、および第2の領域123bにおいて、上記少なくとも1つの元素のTiに対するモル比をそれぞれSa、S1およびS2とすると、S1<Sa、かつ、S2<Saの関係が成り立つ。【選択図】図3

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。

内部電極と誘電体セラミック層とが交互に複数積層された積層体を有する積層セラミックコンデンサが知られている(特許文献1参照)。そのような積層セラミックコンデンサは、例えば携帯電話などの電子機器に搭載されて使用されている。そして、近年の電子機器の小型化にともない、積層セラミックコンデンサの小型化が求められている。

また、積層セラミックコンデンサは、小型化とともに大容量化も求められている。大容量化を実現するための一つの方法として、誘電体層を介して対向する内部電極の対向領域の面積を広くすることが考えられる。

特開2011−57511号公報

しかしながら、内部電極の面積を広くすると、内部電極の端部から、積層セラミックコンデンサの表面までの距離が短くなる。このため、外部から水分が侵入した場合に、侵入した水分が内部電極に到達しやすくなり、積層セラミックコンデンサの耐湿性が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記課題を解決するものであり、耐湿性を向上させた積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。

本発明の積層セラミックコンデンサは、
誘電体セラミック層と内部電極とが交互に複数積層された積層体と、
前記積層体の外部に設けられ、前記積層体の表面に引き出された内部電極と電気的に導通された一対の外部電極と、
を備え、
前記積層体は、前記誘電体セラミック層と前記内部電極の積層方向である厚み方向に相対する第1の主面および第2の主面と、前記一対の外部電極が対向する方向である長さ方向に相対し、前記外部電極が設けられている第1の端面および第2の端面と、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向に相対する第1の側面および第2の側面とを有し、
前記積層体の構成部分のうち、前記誘電体セラミック層、前記幅方向において前記内部電極と前記第1の側面との間に位置する第1の領域、および前記幅方向において前記内部電極と前記第2の側面との間に位置する第2の領域は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含み、
前記第1の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をS1、前記第2の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をS2、前記内部電極間に位置する前記誘電体セラミック層中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSaとすると、S1<Sa、かつ、S2<Saの関係が成り立つことを特徴とする。

前記積層体の構成部分のうち、前記幅方向において前記誘電体セラミック層と前記第1の側面との間に位置する第3の領域、および前記幅方向において前記誘電体セラミック層と前記第2の側面との間に位置する第4の領域は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含み、
前記第3の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSS1、前記第4の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSS2とすると、SS1<Sa、かつ、SS2<Saの関係が成り立つように構成されていてもよい。

また、前記S1、前記SS1、および前記Saの間には、S1<SS1<Saの関係が成り立ち、
前記S2、前記SS2、および前記Saの間には、S2<SS2<Saの関係が成り立つように構成されていてもよい。

前記第1の領域の前記幅方向における寸法、および前記第2の領域の前記幅方向における寸法は、2μm以上30μm以下であってもよい。

前記誘電体セラミック層の厚みは、0.4μm以上0.8μm以下であってもよい。

本発明によれば、積層体の幅方向において内部電極と第1の側面との間に位置する第1の領域、および内部電極と第2の側面との間に位置する第2の領域に存在するBa、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のTiに対するモル比が、内部電極間に位置する誘電体セラミック層に存在するBa、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のTiに対するモル比よりも小さい。このような構成とすることにより、第1の領域および第2の領域におけるセラミック層の緻密性が向上するので、内部電極の幅方向外側に位置する第1の領域および第2の領域から水分が侵入することを抑制することができ、積層セラミックコンデンサの耐湿性を向上させることができる。

一実施の形態における積層セラミックコンデンサの斜視図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサのII−II線に沿った断面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサのIII−III線に沿った断面図である。 マザーセラミックグリーンシート上に、内部電極用の導電性ペーストを塗布した状態を示す図であり、(a)は平面図を、(b)は、(a)のIVB−IVB線に沿った断面図をそれぞれ示す。 マザーセラミックグリーンシートの表面の、内部電極パターンが形成されていない領域に、幅方向外側セラミック層の第1の領域および第2の領域を形成するためのセラミックスラリーを塗布した状態を示す図である。 内部電極パターンおよびセラミックスラリーを印刷した複数枚のマザーセラミックグリーンシートを、所定の態様で位置をずらして積層した状態を示す図である。 未焼成の積層体を示す図であり、(a)は長さ方向に沿った断面図、(b)は幅方向に沿った断面図である。 Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素の拡散が行われないような条件で焼成を行った場合に得られる積層体の構成を示す図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに具体的に説明する。

図1は、一実施の形態における積層セラミックコンデンサ10の斜視図である。図2は、図1に示す積層セラミックコンデンサ10のII−II線に沿った断面図である。図3は、図1に示す積層セラミックコンデンサ10のIII−III線に沿った断面図である。

図1〜図3に示すように、積層セラミックコンデンサ10は、全体として直方体形状を有する電子部品であり、積層体11と一対の外部電極14(14a,14b)とを有している。一対の外部電極14(14a,14b)は、図1に示すように対向するように配置されている。

ここでは、一対の外部電極14が対向する方向を積層セラミックコンデンサ10の長さ方向と定義し、セラミック層12と内部電極13(13a,13b)の積層方向を厚み方向と定義し、長さ方向および厚み方向のいずれの方向にも直交する方向を幅方向と定義する。

積層体11は、長さ方向に相対する第1の端面15aおよび第2の端面15bと、厚み方向に相対する第1の主面16aおよび第2の主面16bと、幅方向に相対する第1の側面17aおよび第2の側面17bとを有する。第1の端面15aには、外部電極14aが設けられており、第2の端面15bには、外部電極14bが設けられている。

積層体11は、角部および稜線部に丸みを帯びていることが好ましい。ここで、角部は、積層体11の3面が交わる部分であり、稜線部は、積層体11の2面が交わる部分である。

図2および図3に示すように、積層体11は、セラミック層12と、積層体11の第1の端面15a側に引き出された第1の内部電極13aおよび第2の端面15b側に引き出された第2の内部電極13bとを備える。

セラミック層12は、積層体11の厚み方向外側の領域である外層セラミック層121と、第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bの間に位置する誘電体セラミック層122と、積層体11の幅方向外側の領域である幅方向外側セラミック層123とを含む。

外層セラミック層121は、積層体11の第1の主面16a側と第2の主面16b側に位置するセラミック層である。外層セラミック層121の厚みは、例えば10μm以上であることが好ましい。

誘電体セラミック層122は、第1の内部電極13aと第2の内部電極13bとの間、より具体的には、後述する第1の内部電極13aの対向電極部と第2の内部電極13bの対向電極部との間に位置する。誘電体セラミック層122の厚みは、例えば0.4μm以上0.8μm以下であることが好ましい。また、誘電体セラミック層122の枚数は、例えば150枚以上200枚以下であることが好ましい。

セラミック層12は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含む。BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物は、セラミック粒子を構成する。Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素は、例えばセラミック粒子間に存在する化合物であるセラミック粒子間化合物に含まれているが、上記ペロブスカイト型化合物に含まれていてもよい。

BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物は、一般式AmBO3で表され、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)である。ただし、上記一般式AmBO3において、AサイトはBaであって、Ba以外にSrおよびCaからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。BサイトはTiであって、Ti以外にZrおよびHfからなる群より選ばれる少なくとも1種を含んでいてもよい。Oは酸素であり、mはAサイトとBサイトのモル比である。

図3に示すように、幅方向外側セラミック層123は、内部電極13と第1の側面17aとの間に位置する第1の領域123aと、内部電極13と第2の側面17bとの間に位置する第2の領域123bと、誘電体セラミック層122と第1の側面17aとの間に位置する第3の領域123cと、誘電体セラミック層122と第2の側面17bとの間に位置する第4の領域123dとを含む。

なお、図3に示すように、誘電体セラミック層122と、幅方向外側セラミック層123中の第3の領域123cおよび第4の領域123dとは、厚み方向において、同じレベルの層に位置しているが、後述するように、その組成が異なっているため、本明細書では、違う名称を付して区別している。

ここで、第1の領域123aにおいて、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比をS1とする。また、第2の領域123bにおいて、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比をS2とする。さらに、誘電体セラミック層122において、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比をSaとする。この場合、S1、S2、およびSaの間には、次式(1)および(2)の関係が成り立つ。
S1<Sa …(1)
S2<Sa …(2)

誘電体セラミック層122および幅方向外側セラミック層123において、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比の関係に着目した際、第1の領域123aにおけるモル比S1および第2の領域123bにおけるモル比S2が誘電体セラミック層122におけるモル比Saよりも少ないことにより、第1の領域123aおよび第2の領域123bにおけるセラミック層の緻密性が向上する。これにより、積層セラミックコンデンサ10の側面側から、より詳しくは、幅方向外側セラミック層123の第1の領域123aおよび第2の領域123bから、積層体11の内部に向かって水分が侵入することを抑制することができるので、積層セラミックコンデンサ10の耐湿性を向上させることができる。

また、第3の領域123cにおいて、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比をSS1とする。また、第4の領域123dにおいて、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比をSS2とする。本実施形態では、SS1、SS2、およびSaの間には、次式(3)および(4)の関係が成り立つ。
SS1<Sa …(3)
SS2<Sa …(4)

誘電体セラミック層122および幅方向外側セラミック層123において、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比の関係に着目した際、第3の領域123cにおけるモル比SS1および第4の領域123dにおけるモル比SS2が誘電体セラミック層122におけるモル比Saよりも少ないことにより、第3の領域123cおよび第4の領域123dにおけるセラミック層の緻密性が向上する。

水分は、内部電極13と誘電体セラミック層122との界面から内部に侵入しやすいが、誘電体セラミック層122の幅方向外側に位置する第3の領域123cおよび第4の領域123dにおけるセラミック層の緻密性が向上することにより、第3の領域123cまたは第4の領域123dから積層体11の内部に水分が侵入することを抑制することができる。これにより、積層セラミックコンデンサ10の耐湿性をさらに向上させることができる。

上述したS1、S2、SS1、SS2、およびSaの間には、次式(5)および(6)の関係が成り立つことが好ましい。
S1<SS1<Sa …(5)
S2<SS2<Sa …(6)

上記(5)および(6)の関係が成り立つことにより、誘電体セラミック層122よりも幅方向外側セラミック層123におけるセラミック層の緻密性が向上するので、積層セラミックコンデンサ10の側面側から積層体11の内部への水分の侵入を効果的に抑制することができる。

積層体11は、上述のように、第1の端面15a側に引き出された第1の内部電極13aと、第2の端面15b側に引き出された第2の内部電極13bとを備える。第1の内部電極13aと第2の内部電極13bは、厚み方向において、誘電体セラミック層122を介して交互に配置されている。

第1の内部電極13aは、第2の内部電極13bと対向する部分である対向電極部と、対向電極部から積層体11の第1の端面15aまで引き出された部分である引出電極部とを備えている。また、第2の内部電極13bは、第1の内部電極13aと対向する部分である対向電極部と、対向電極部から積層体11の第2の端面15bまで引き出された部分である引出電極部とを備えている。第1の内部電極13aの対向電極部と、第2の内部電極13bの対向電極部とが誘電体セラミック層122を介して対向することにより容量が形成され、これにより、コンデンサとして機能する。

第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bは、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、AgとPdの合金、およびAuなどのうちの少なくとも1つを含有している。第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bは、さらにセラミック層12に含まれるセラミックと同一組成系の誘電体粒子を含んでいてもよい。

第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bの厚みは、0.4μm以上0.7μm以下であることが好ましい。

第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bを含む内部電極13の枚数は、例えば150枚以上200枚以下であることが好ましい。また、内部電極13が誘電体セラミック層122を覆っている割合であるカバレッジは、60%以上80%以下であることが好ましい。

幅方向外側セラミック層123の幅方向における寸法WG(図3参照)は、例えば、2μm以上30μm以下である。幅方向外側セラミック層123の幅方向における寸法WGを30μm以下とした場合でも、上述した理由により、積層体11の内部への水分の侵入を抑制することができる。

また、第1の内部電極13aの引出電極部とは逆側の先端から、積層体11の第2の端面15bまでの領域、および、第2の内部電極13bの引出電極部とは逆側の先端から、積層体11の第1の端面15aまでの領域である長さ方向ギャップ部LG(図2参照)の長さ方向における寸法は、10μm以上40μm以下であることが好ましい。

外部電極14aは、積層体11の第1の端面15aの全体に形成されているとともに、第1の端面15aから、第1の主面16a、第2の主面16b、第1の側面17a、および第2の側面17bに回り込むように形成されている。また、外部電極14bは、積層体11の第2の端面15bの全体に形成されているとともに、第2の端面15bから、第1の主面16a、第2の主面16b、第1の側面17a、および第2の側面17bに回り込むように形成されている。

外部電極14aは、第1の内部電極13aと電気的に接続されており、外部電極14bは、第2の内部電極13bと電気的に接続されている。

外部電極14(14a,14b)は、例えば、下地電極層と、下地電極層上に配置されためっき層とを備える。

下地電極層は、以下に説明するような、焼付け電極層、樹脂電極層、および、薄膜電極層などの層のうち、少なくとも1つを含む層とすることができる。

焼付け電極層は、ガラスと金属とを含む層であり、1層であってもよいし、複数層であってもよい。焼付け電極層に含まれる金属には、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、AgとPdの合金、およびAuなどのうちの少なくとも1つが含まれる。

焼付け電極層は、ガラスおよび金属を含む導電ペーストを積層体11に塗布して焼き付けることによって形成される。焼き付けは、積層体11の焼成と同時に行ってもよいし、積層体11の焼成後に行ってもよい。

焼付け電極層の厚み、より詳細には、最も厚い部分の厚みは、10μm以上30μm以下であることが好ましい。

下地電極層は、例えば、導電性粒子と熱硬化性樹脂とを含む樹脂電極層であってもよい。樹脂電極層を形成する場合には、焼付け電極層を形成せずに、積層体上に直接形成するようにしてもよい。また、樹脂電極層を形成する場合には、積層体の端面にのみ形成するようにしてもよい。樹脂電極層は、1層であってもよいし、複数層であってもよい。

焼付け電極層の上に樹脂電極層を形成する場合、焼付け電極層および樹脂電極層は、積層体の端面から主面および側面の一部まで伸びるように形成する。このとき、樹脂電極層の主面および側面への伸び量は、焼付け電極層の主面および側面への伸び量よりも小さくするようにしてもよい。すなわち、焼付け電極層の主面上の端部および側面上の端部の上には樹脂電極層は形成されておらず、後述するめっき層が直接形成されるようにする。

下地電極層は、上述のように、薄膜電極層を含む層であってもよい。薄膜電極層は、例えば、金属粒子が堆積した1μm以下の層であり、スパッタ法または蒸着法などの既知の薄膜形成法により形成される。

下地電極層上に配置されるめっき層は、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、AgとPdの合金、およびAuなどのうちの少なくとも1つを含む。めっき層は、1層であってもよいし、複数層であってもよい。

ただし、めっき層は、Niめっき層とSnめっき層の2層構造とすることが好ましい。Niめっき層は、下地電極層が積層セラミックコンデンサ10を実装する際のはんだによって侵食されるのを防止する機能を果たす。また、Snめっき層は、積層セラミックコンデンサ10を実装する際のはんだの濡れ性を向上させる機能を果たす。

なお、外部電極14は、上述した下地電極層を備えず、積層体11上に直接配置されるめっき層を備える構成であってもよい。この場合、めっき層が直接、第1の内部電極13aまたは第2の内部電極13bと接続される。

めっき層の一層あたりの厚みは、例えば、2μm以上6μm以下であることが好ましい。

上述したNiめっき層とSnめっき層の2層構造のように、めっき層は、第1めっき層と、第1めっき層上に形成された第2めっき層とを含むことが好ましい。第1めっき層および第2めっき層は、例えば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、Bi、およびZnからなる群より選ばれる1種の金属、または当該金属を含む合金を含むことが好ましい。

例えば、内部電極13としてNiを用いた場合、第1めっき層としては、Niと接合性のよいCuを用いることが好ましい。また、第2めっき層としては、はんだ濡れ性のよいSnやAuを用いることが好ましい。また、第1めっき層として、はんだバリア性能を有するNiを用いるようにしてもよい。

第2めっき層は必要に応じて形成するようにしてもよい。また、第1めっき層および第2めっき層に加えて、第2めっき層上に形成された別のめっき層をさらに備える構成としてもよい。

めっき層の単位体積あたりの金属の割合は、99体積%以上であることが好ましい。また、めっき層は、ガラスを含まないことが好ましい。

ここで、複数の誘電体セラミック層122の各々の厚み、および、複数の内部電極13(13a、13b)の各々の厚みは、以下の方法で測定することができる。以下では、誘電体セラミック層122の厚みを測定する方法について説明するが、内部電極13の厚みを測定する方法についても同じである。

まず、積層体11を研磨して、積層体11の厚み方向および幅方向により規定される断面を露出させ、露出させた断面を走査型電子顕微鏡にて観察する。露出させた断面において、幅方向における積層体11の中心を通り、厚み方向に沿った中心線、および、この中心線から両側に等間隔に2本ずつ引いた線の合計5本の線上において、誘電体セラミック層122の厚みを測定する。そして、この5つの測定値の平均値を、誘電体セラミック層122の厚みとする。

なお、より正確に求めるためには、厚み方向において、積層体11を上部、中央部、および、下部に分けて、上部、中央部、および、下部のそれぞれにおいて、上述した5つの測定値を求め、求めた全ての測定値の平均値を、誘電体セラミック層122の厚みとする。

ここで、ペロブスカイト型化合物に含まれるTiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のモル比は、以下の方法により求めることができる。

まず、積層セラミックコンデンサ10の長さ方向の中央の位置であって、厚み方向および幅方向により規定される断面が露出するまで、積層セラミックコンデンサ10の表面を研磨する。続いて、幅方向外側セラミック層123の第1の領域123a、第2の領域123b、第3の領域123c、第4の領域123d、および誘電体セラミック層122について、電界放出型波長分散X線分光器(FE−WDX:field emission wavelength-dispersive X-ray spectrometer)により、X線スペクトルを取得する。そして、取得したX線スペクトルに基づいて、元素比率、すなわち、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素のTiに対するモル比を求める。

モル比は、幅方向外側セラミック層123の第1の領域123a、第2の領域123b、第3の領域123c、第4の領域123d、および誘電体セラミック層122の各領域内の複数箇所を対象として、複数の値を求めることが好ましい。例えば、上記各領域内において、任意の10箇所を対象として、10個のモル比をそれぞれ求め、求めた10個のモル比の平均値を、各領域におけるモル比S1、S2、SS1、SS2、およびSaとする。

(積層セラミックコンデンサの製造方法)
まず初めに、マザーセラミックグリーンシートを準備する。このマザーセラミックグリーンシートは、焼成後に、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含み、例えばチタン酸バリウム系セラミックである誘電体セラミックとなる材料を含む。

マザーセラミックグリーンシートは、上述した誘電体セラミック材料粉末に、バインダと溶剤を配合して分散させたセラミックスラリーを、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上に塗布して乾燥させることにより形成する。セラミックスラリーは、厚みが0.2μm以上10μm以下となるように塗布することが好ましく、ダイコータやスクリーン印刷などの種々の方法を用いて塗布することができる。

また、内部電極用の導電性ペーストを準備する。内部電極用の導電性ペーストには、Ni粉、溶剤、分散剤、およびバインダなどが含まれ、粘度が一定になるように調整されている。

続いて、図4に示すように、マザーセラミックグリーンシート41上に、内部電極用の導電性ペーストを、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷などの方法で印刷することにより、第1の内部電極13aおよび第2の内部電極13bとなる所定個数の内部電極パターン42を形成する。図4(a)は、平面図であり、図4(b)は、図4(a)のIVB−IVB線に沿った断面図である。

次に、図5に示すように、マザーセラミックグリーンシート41の表面の、内部電極パターン42が形成されていない領域に、幅方向外側セラミック層123の第1の領域123aおよび第2の領域123bを形成するためのセラミックスラリー43を、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷などの方法で印刷する。

このセラミックスラリー43は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含む誘電体セラミック粉末に、バインダと溶剤を配合して分散させたものである。ただし、このセラミックスラリー43は、マザーセラミックグリーンシート41と比べて、Tiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素の含有量が少ない。これにより、作製された積層セラミックコンデンサ10において、上式(1)および(2)の関係が成り立つ。

続いて、同様にして内部電極パターン42およびセラミックスラリー43を印刷した複数枚のマザーセラミックグリーンシート41を、図6に示すように、所定の態様で位置をずらした状態で積層する。このとき、図6には示していないが、積層方向の下側および上側に、外層セラミック層121となる、内部電極パターン42を備えていないマザーセラミックグリーンシート41を所定枚数積層する。

そして、剛体プレスまたは静水圧プレスなどの手段によって積層方向にプレスすることによって、積層されているセラミックグリーンシート同士を圧着して、未焼成のマザー積層体を得る。このとき、所定温度でプレスすることにより、セラミックグリーンシート同士が密接に接着する。なお、図6では、後述する工程において、未焼成の積層体を得るために切断する位置を破線で示している。

なお、最外層に、一定の厚みの樹脂シートを配置してプレスすることにより、内部電極パターンが形成されていない部分にも圧力が加わり、セラミックグリーンシート同士の接着力を高めることができる。

その後、未焼成のマザー積層体を、ダイシングや押し切りなどの種々の方法により、所定の位置でカットし、バレル研磨などにより、角部および稜線部に丸みをつけることによって、図7(a)、(b)に示すような構造を有する個々の未焼成の積層体11aを得る。なお、図7(a)は長さ方向に沿った断面図、図7(b)は幅方向に沿った断面図である。

このようにして得られる未焼成の積層体11aを焼成し、第3の領域123cおよび第4の領域123dに含まれる、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素を、第1の領域123aおよび第2の領域123bに拡散させることによって、図1〜図3に示す構成を有する積層体11を得る。第3の領域123cおよび第4の領域123dに含まれる上記元素を第1の領域123aおよび第2の領域123bに拡散させるために、焼成時の焼成雰囲気、焼成温度、焼成時間などの条件を適宜調整する。第3の領域123cおよび第4の領域123dに含まれる上記少なくとも1つの元素が第1の領域123aおよび第2の領域123bに拡散することにより、上式(3)および(4)の関係が成り立つ。

すなわち、第3の領域123cおよび第4の領域123dと比べて、第1の領域123aおよび第2の領域123bにおける、Tiに対する、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素の含有量を少なくしておくことにより、焼成工程で、第3の領域123cおよび第4の領域123dから、第1の領域123aおよび第2の領域123bに、上記少なくとも1つの元素が拡散する。その結果、第3の領域123c中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比SS1および第4の領域123d中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比SS2を、誘電体セラミック層122中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比Saよりも小さくすることができる。

また、第3の領域123cおよび第4の領域123dからの上記少なくとも1つの元素の、第1の領域123aおよび第2の領域123bへの拡散は、上記少なくとも1つの元素の濃度差に基づいて生じるため、通常は、焼成工程での上記少なくとも1つの元素の拡散が行われた後でも、第3の領域123cおよび第4の領域123dにおける上記少なくとも1つの元素の濃度は、第1の領域123aおよび第2の領域123bにおける上記少なくとも1つの元素の濃度よりも高い状態に留まる。

その結果、上述の式(5)および(6)、すなわち、S1<SS1<Sa、かつ、S2<SS2<Saの関係が成り立つ。

なお、未焼成の積層体11aを、上記少なくとも1つの元素の拡散が行われないような条件で焼成した場合には、図8に示す構成を有する積層体11が得られる。図8は、幅方向に沿った断面図である。図8に示す構成の積層体11では、誘電体セラミック層122中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比Saは、第3の領域123c中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比SS1および第4の領域123d中のTiに対する上記少なくとも1つの元素のモル比SS2と同じである。すなわち、上述した式(1)および(2)の関係は成り立つが、式(3)〜(6)の関係は成り立たない。

積層体11の構成が図8に示すような構成であっても、上述した式(1)および(2)の関係が成り立つことにより、作製後の積層セラミックコンデンサ10において、第1の領域123aおよび第2の領域123bにおけるセラミック層の緻密性が向上する。これにより、積層体11の内部に向かって水分が侵入することを抑制することができるので、積層セラミックコンデンサ10の耐湿性を向上させることができる。

続いて、外部電極用の導電性ペーストを、積層体11に塗布する。具体的には、積層体11の端面全体と、端面から主面および側面に回り込むように、外部電極用の導電性ペーストを塗布する。なお、外部電極用の導電性ペーストを塗布する前に、導電性ペーストの過剰な濡れ上がりを抑制するために、積層体11の表面に撥油処理を予め施すようにしてもよい。

そして、塗布した外部電極用の導電性ペーストを乾燥させた後、焼き付ける。これにより、外部電極の下地電極層が形成される。

その後、形成した下地電極層の上にめっき層を形成するために、めっき処理を施す。なお、めっき処理の前に、積層体11がめっき液になじむように、予め積層体11の表面に親水処理を施すようにしてもよい。

以上の工程により、積層セラミックコンデンサ10が作製される。

(耐湿信頼性試験)
本実施形態における積層セラミックコンデンサ10と、従来の積層セラミックコンデンサに対して、耐湿信頼性を評価する試験を実施した。従来の積層セラミックコンデンサとは、上述したモル比S1、S2、SS1、SS2、およびSaが略同じであり、上式(1)〜(6)の関係が成り立たないものである。

耐湿信頼性試験では、本実施形態における積層セラミックコンデンサ10と、従来の積層セラミックコンデンサをそれぞれ100個用意し、温度85℃、湿度85%の条件下で、積層セラミックコンデンサに定格電圧の2倍の電圧を12時間印加して、抵抗値が初期値の1/10以下に低下したものをNG(不良)とした。

本実施形態における積層セラミックコンデンサ10は、100個のうち、NGと判定された数は0であった。一方、従来の積層セラミックコンデンサは、100個のうち10個がNGと判定された。

すなわち、上式(1)〜(4)の関係、特に上式(1)および(2)の関係を満たす本実施形態における積層セラミックコンデンサ10は、従来の積層セラミックコンデンサと比べて、耐湿性が向上していることが分かる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

例えば、積層セラミックコンデンサの製造工程において、未焼成の積層体と外部電極用の導電性ペーストの焼成を同時に行うようにしてもよい。

10 積層セラミックコンデンサ
11 積層体
12 セラミック層
13(13a、13b) 内部電極
14(14a、14b) 外部電極
15a 第1の端面
15b 第2の端面
16a 第1の主面
16b 第2の主面
17a 第1の側面
17b 第2の側面
41 マザーセラミックグリーンシート
42 内部電極パターン
43 幅方向外側セラミック層の第1の領域および第2の領域を形成するためのセラミックスラリー
121 外層セラミック層
122 誘電体セラミック層
123 幅方向外側セラミック層
123a 第1の領域
123b 第2の領域
123c 第3の領域
123d 第4の領域

Claims (5)

  1. 誘電体セラミック層と内部電極とが交互に複数積層された積層体と、
    前記積層体の外部に設けられ、前記積層体の表面に引き出された内部電極と電気的に導通された一対の外部電極と、
    を備え、
    前記積層体は、前記誘電体セラミック層と前記内部電極の積層方向である厚み方向に相対する第1の主面および第2の主面と、前記一対の外部電極が対向する方向である長さ方向に相対し、前記外部電極が設けられている第1の端面および第2の端面と、前記厚み方向および前記長さ方向に直交する幅方向に相対する第1の側面および第2の側面とを有し、
    前記積層体の構成部分のうち、前記誘電体セラミック層、前記幅方向において前記内部電極と前記第1の側面との間に位置する第1の領域、および前記幅方向において前記内部電極と前記第2の側面との間に位置する第2の領域は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含み、
    前記第1の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をS1、前記第2の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をS2、前記内部電極間に位置する前記誘電体セラミック層中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSaとすると、S1<Sa、かつ、S2<Saの関係が成り立つことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
  2. 前記積層体の構成部分のうち、前記幅方向において前記誘電体セラミック層と前記第1の側面との間に位置する第3の領域、および前記幅方向において前記誘電体セラミック層と前記第2の側面との間に位置する第4の領域は、BaおよびTiを含むペロブスカイト型化合物と、Ba、Mg、Mnおよび希土類の元素からなる群より選ばれる少なくとも1つの元素とを含み、
    前記第3の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSS1、前記第4の領域中の前記Tiに対する前記少なくとも1つの元素のモル比をSS2とすると、SS1<Sa、かつ、SS2<Saの関係が成り立つ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. 前記S1、前記SS1、および前記Saの間には、S1<SS1<Saの関係が成り立ち、
    前記S2、前記SS2、および前記Saの間には、S2<SS2<Saの関係が成り立つ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. 前記第1の領域の前記幅方向における寸法、および前記第2の領域の前記幅方向における寸法は、2μm以上30μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
  5. 前記誘電体セラミック層の厚みは、0.4μm以上0.8μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
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