JP2018133501A - 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層セラミックコンデンサ100は、セラミックの誘電体層11と内部電極層12とが交互に積層された積層体を備える積層セラミックコンデンサであって、(125℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)/(85℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)が5を上回りかつ20未満であり、前記誘電体層におけるドナー元素濃度が0.05atm%以上0.3atm%以下であることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図1で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、積層チップ10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。
まず、誘電体層11の主成分であるセラミック材料の粉末を用意する。セラミック材料とドナー元素源とを混合することでドナー元素を誘電体層11に含ませてもよいが、ドナー元素を予め固溶させたセラミック材料を用いることが好ましい。ドナー元素としてMoを用いる場合には、ドナー元素源としてMoO3などのMo化合物を用いることができる。
次に、得られたセラミック材料の粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、フタル酸ジオクチル(DOP)等の可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み0.8μm以下の帯状の誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
このようにして得られた積層体を、250〜500℃のN2雰囲気中で脱バインダした後に、還元雰囲気中で1100〜1300℃で10分〜2時間焼成することで、誘電体グリーンシートを構成する各化合物が焼結する。このようにして、内部に焼結体からなる誘電体層11と内部電極層12とが交互に積層されてなる積層チップ10と、積層方向上下の最外層として形成されるカバー層13とを有する積層セラミックコンデンサ100が得られる。
その後、N2ガス雰囲気中で600℃〜1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
実施例1では、誘電体層11の主成分セラミックとして、チタン酸バリウムを用いた。ドナー元素として、Moを用いた。主成分セラミック粉末にMo源を混合し、主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にMoが0.2atm%となるようにMoO3を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダおよび溶剤を加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシートを作製した。有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)等を用い、溶剤としてエタノール、トルエン酸等を加えた。その他、可塑剤などを加えた。次に、内部電極層12の主成分金属の粉末と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる内部電極形成用導電ペーストを作製した。内部電極形成用導電ペーストの有機バインダおよび溶剤には、誘電体グリーンシートとは異なるものを用いた。誘電体シートに内部電極形成用導電ペーストをスクリーン印刷した。内部電極形成用導電ペーストを印刷したシートを500枚重ね、その上下にカバーシートをそれぞれ積層した。その後、熱圧着によりセラミック積層体を得て、所定の形状に切断した。得られたセラミック積層体をN2雰囲気中で脱バインダした後に焼成して焼結体を得た。焼成後の誘電体層11の厚みは、0.8μmであった。
実施例2では、Moを0.05atm%を予め固溶させた主成分セラミック粉末を誘電体材料として用いてMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
実施例3では、Moを0.1atm%を予め固溶させた主成分セラミック粉末を誘電体材料として用いてMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
実施例4では、Moを0.2atm%を予め固溶させた主成分セラミック粉末を誘電体材料として用いてMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
実施例5では、Moを0.3atm%を予め固溶させた主成分セラミック粉末を誘電体材料として用いてMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
比較例1では、主成分セラミックにMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
比較例2では、Moを0.35atm%を予め固溶させた主成分セラミック粉末を誘電体材料に用いてMo源を添加しなかった他は、実施例1と同様とした。
図3(a)は、実施例1〜5および比較例1,2の温度変化係数(125℃/85℃)と、加速寿命値との関係を例示する図である。図3(a)においては、加速寿命値をMTTF(平均故障時間)として表している。加速寿命値は、125℃にて外部電極20aと外部電極20bとの間に10Vの直流電圧を印加し、電流計にて漏れ電流値を測定し、絶縁破壊に至った時間を計測した。平均故障時間はそれぞれ20個の積層セラミックコンデンサの絶縁破壊に至った時間の平均とした。
11 誘電体層
12 内部電極層
20a,20b 外部電極
100 積層セラミックコンデンサ
Claims (7)
- セラミックの誘電体層と、内部電極層とが交互に積層された積層体を備える積層セラミックコンデンサであって、
(125℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)/(85℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)が5を上回りかつ20未満であり、
前記誘電体層におけるドナー元素濃度が0.05atm%以上0.3atm%以下であることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 - 前記誘電体層の平均粒子径が80nm以上200nm以下であることを特徴とする請求項1記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記ドナー元素は、V,Mo,Nb,La,W,Taの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記誘電体層の厚みは、1μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記誘電体層の主成分セラミックは、ペロブスカイト構造を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 主成分セラミックに対するドナー元素濃度が0.05atm%以上0.3atm%以下のグリーンシートを作成する工程と、
前記グリーンシートと、内部電極形成用導電ペーストと、を交互に積層することで積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、を含み、
焼成後に得られる誘電体層において、(125℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)/(85℃において前記誘電体層に直流電圧が印加された際の10V/μmにおける電流値)が5を上回りかつ20未満となるように、前記積層体を焼成する工程を行う、ことを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 前記グリーンシートを作成する工程において、0.05atm%以上0.3atm%以下のドナー元素を予め固溶させた主成分セラミックのグリーンシートを作成することを特徴とする請求項6記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
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