JP2945529B2 - 積層磁器コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

積層磁器コンデンサ及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は信頼性の高い積層磁器コ
ンデンサ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に示すようにチタン酸バリウム系等
の誘電体磁器層1の中に第1及び第2の内部電極層2、
3を設け、これ等に接続された第1及び第2の外部電極
層4、5を設けた構造の積層磁器コンデンサは広く使用
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、積層磁器コ
ンデンサを回路基板に取り付ける時には第1及び第2の
外部電極層4、5を半田によって配線導体に接続する。
この半田付け工程で第1及び第2の外部電極層4、5に
高温の半田が接触すると、磁器層1に熱衝撃が加わり、
外部電極層4、5と磁器層1との境界近傍にクラック6
が発生することがある。この種のクラックは静電容量に
は直接に影響しないが、機械的強度の低下、及び信頼性
の低下を招くおそれがある。
【0004】そこで、本発明の第1の目的は信頼性の高
い積層磁器コンデンサを提供することにある。本発明の
第2の目的は信頼性の高い積層磁器コンデンサを容易に
製造する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の第1の目的を達成
するための本発明は、誘電体磁器と、前記磁器に埋設さ
れた第1の内部電極層と、前記磁器に埋設され且つ前記
第1の内部電極層に対向する領域を有している第2の内
部電極層と、前記磁器の外周面に設けられ且つ前記第1
の内部電極層に接続された第1の外部電極層と、前記磁
器の外周面に設けられ且つ前記第2の内部電極層に接続
された第2の外部電極層とから成る積層磁器コンデンサ
において、前記磁器の前記第1及び第2の外部電極層に
隣接する領域の結晶粒子の径がこれ以外の領域の結晶粒
子の径よりも小さい積層磁器コンデンサに係わるもので
ある。上記の第2の目的を達成するための本発明は、未
焼成の誘電体磁器と、前記未焼成の誘電体磁器に埋設さ
れた第1の未焼成の内部電極層と、前記未焼成の誘電体
磁器に埋設され且つ前記第1の未焼成の内部電極層に対
向する領域を有している第2の未焼成の内部電極層とを
備えた積層生チップを形成する工程と、導電性物質の粉
末と粒成長抑制物質と有機バインダとを含む導電性ペー
ストを前記第1及び未焼成の内部電極層に接続されるよ
うに前記積層生チップの外周面の第1及び第2の領域に
塗布して第1及び第2の未焼成の外部電極層を形成する
工程と、前記第1及び第2の未焼成の外部電極層を有す
る前記積層生チップを焼成する工程とを有する積層磁器
コンデンサの製造方法に係わるものである。
【0006】
【作用及び効果】第1番目の発明における第1及び第2
の外部電極層の近傍の結晶粒子の小さい領域は、比較的
大きな機械的強度を有する。従って、第1及び第2の外
部電極層に半田等による熱衝撃が加わってもクラックが
発生するおそれが少ない。第1及び第2の内部電極層の
相互間領域は比較的大きな結晶粒子であるので、比較的
大きな静電容量を得ることができる。第2番目の発明に
おいては、粒成長抑制物質は焼成時に磁器層に拡散し、
外部電極層の近傍の結晶の径が大きくなることを抑制す
る。これにより、第1番目の発明で特定された積層磁器
コンデンサが容易に得られる。
【0007】
【第1の実施例】まず、(Ba0.90 Ca0.06 Sr
0.04)(Ti0.82 Zr0.18)O3で示される磁器主成
分99重量%に対してLi2 O−BaO−CaO−Sr
O−SiO2 から成るガラス成分を1重量%添加した誘
電体磁器材料を用意した。
【0008】次に、この誘電体磁器材料に、有機バイン
ダ、分散剤、消泡剤を混合してスラリを作製した。次
に、このスラリを使用してドクターブレード法で厚さ4
0μmのグリーンシート(未焼成磁器シート即ち磁器生
シ−ト)を複数枚作製した。
【0009】次に、Ni(ニッケル)粒子と有機バイン
ダとを含む導電性ペーストを複数のグリーンシート上に
所定パターンに印刷した。次に、互いに対向する第1及
び第2の内部電極層が生じるように40枚のグリーンシ
ートを積層し、更に、この上下に導電性ペーストが塗布
されていないグリーンシートを5枚ずつ積層し、熱圧着
し、所望形状に切断することによって図1に示すような
積層生チップ10を得た。この積層生チップ10は未焼
成磁器11と、未焼成磁器11に埋設された第1及び第
2の未焼成内部電極層12、13とから成る。
【0010】次に、外部電極層を形成するために、Ni
(ニッケル)粉末100重量部と、Dy2 3 (酸化ジ
スプロシウム)10重量部と、有機バインダ30重量部
から成る外部電極用導電性ペーストを用意した。次に、
積層生チップ10の両端面に外部電極用導電性ペースト
をディップ法で塗布して図1に示す第1及び第2の未焼
成外部電極層14、15を形成した。なお、第1及び第
2の未焼成外部電極層14、15は第1及び第2の未焼
成内部電極層12、13に夫々接続されている。
【0011】次に、図1に示すものを還元性雰囲気中1
150℃で2時間焼成し、図2に示す焼結した磁器21
と、この磁器21の中に埋設された第1及び第2の内部
電極層22、23と、磁器21の外周面の第1及び第2
の外部電極層24、25とから成る積層磁器コンデンサ
を得た。なお、図2の磁器21、第1及び第2の内部電
極層22、23、第1及び第2の外部電極層24、25
は図1の未焼成磁器11、第1及び第2の未焼成内部電
極層12、13、第1及び第2の未焼成外部電極層1
4、15に基づいて形成されたものである。
【0012】この焼成工程において、未焼成の第1及び
第2の外部電極層14、15の中に含まれている粒成長
抑制物質としてのDy2 3 は磁器11の中に拡散す
る。この結果、図2に模式的に示すように第1及び第2
の未焼成外部電極層14、15を焼付けたものから成る
第1及び第2の外部電極層24、25の近傍に小粒径磁
器領域21aが夫々生じる。この小粒径磁器領域21a
の結晶粒子の径は、電子顕微鏡で観測したところ1〜2
μmであり、第1及び第2の内部電極層22、23の相
互間等の他の領域21bの結晶粒子の径(約5μm)よ
りも小さかった。また、小粒径磁器領域21aの表面か
らの深さは約20μmであった。第1及び第2の外部電
極層24、25の近傍の小粒径磁器領域21aは比較的
高い機械的安定性を有し、熱衝撃に強い。一方、内部領
域21bは従来と同様に比較的大きな粒径(約5μm)
を有するので、大きな静電容量を得るために有利であ
る。
【0013】図2の積層磁器コンデンサが熱衝撃に対し
て強いことを確認するために、ガラスエポキシ基板上に
積層磁器コンデンサを接着したものを、350℃の半田
槽に予熱なしで5秒間浸漬して引き上げた後に磁器21
の表面を研磨して磁器21のクラックの有無を確認し
た。この耐半田試験を50個の積層磁器コンデンサにつ
いて行ったところ、クラックの発生個数は零であった。
比較のために、第1及び第2の未焼成外部電極層14、
15にDy2 3 を含めない外は実施例と同一の方法で
積層磁器コンデンサを作製し、同一の方法でクラックの
発生を確認したところ、50個中の5個にクラックが認
められた。半田槽の温度を400℃にして同様な試験を
行ったところ、本実施例では50個中の1個にクラック
が認められ、従来例では50個中の32個にクラックが
認められた。また、半田槽の温度を300℃にして同様
な試験を行ったところ、本実施例と従来例のいずれにお
いてもクラックは認められなかった。なお、静電容量、
tan δ等の電気的特性においては、本実施例と従来例と
の間に実質的な差が生じなかった。
【0014】
【第2の実施例】次に、第1及び第2の未焼成外部電極
層14、15に対するDy2 3 の添加量を変えること
ができることを確認するために、Dy2 3 の添加量を
5重量部、20重量部に変えた他は第1の実施例と同一
の方法で積層磁器コンデンサを作製し、同様な方法で半
田によるクラックの発生を調べたところ、5重量部の場
合には、300℃及び350℃の半田槽への浸漬による
クラックの発生は50個中で0個であった。また、40
0℃の場合には50個中の6個にクラックが発生した。
20重量部の場合には、300℃、350℃、400
℃のいずれにおいても50個中のクラック発生は0個で
あった。なお、粒成長抑制物質が5重量部未満になる
と、粒成長抑制の効果が顕著に得られなくなり、20重
量部を越えると、電極の抵抗が増大する。従って、粒成
長抑制物質を20重量部以下に制限することが望まし
い。
【0015】
【第3の実施例】次に、Dy2 3 以外の粒成長抑制物
質を使用することができることを確認するために、第1
の実施例におけるDy2 3 の代りに、5重量部のY2
3 (酸化イットリウム)、5重量部のNd2 3 (酸
化ネオジム)、10重量部のSm2 3 (酸化サマリウ
ム)、10重量部のEr2 3 (酸化エルビウム)、1
0重量部のYb2 3 (酸化イッテルビウム)、及び1
0重量部のGd2 3 (酸化ガドリニウム)を添加した
他は第1の実施例と同一の方法で6種類の積層磁器コン
デンサを作り、第1の実施例と同様に300℃、350
℃、400℃の半田槽に夫々50個ずつ浸漬してクラッ
クの発生を調べた。この結果、300℃、350℃にお
いては、6種類の積層磁器コンデンサのいずれにおいて
もクラックの発生個数は0であった。400℃の場合に
は、Y2 3 で4個、Nd2 3 で5個、Sm2 3
2個、Er2 3 で0個、Yb2 3 で1個、Gd2
3 で2個であった。
【0016】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 第1及び第2の内部電極22、23、及び第1
及び第2の外部電極24、25を、Ni等の卑金属ペー
ストで形成すれば、コストの低減を図ることができる
が、Pd、Ag、Cu又はこれ等の組み合わせ等から成
る別の導電性ペーストで形成することもできる。貴金属
ペーストを使用する場合には、酸化性雰囲気での焼成が
可能になるので、磁器材料も酸化性雰囲気で焼成するも
のに変えることができる。 (2) 粒成長抑制物質を第1〜第3の実施例で示した
物質以外の希土類酸化物又は他の金属酸化物(例えば酸
化ジルコニウム)とすることができる。 (3) 磁器の組成を実施例以外の種々の組成にするこ
とができる。例えば、実施例では主成分のAサイトにバ
リウムとカルシウムとストロンチウムを含み、Bサイト
にチタンとジリコニウムを含むが、Aサイトを3つの内
の1つ又は任意の2つにし、Bサイトをチタンにするこ
とができる。焼成温度も磁器材料の組成の変化に応じて
例えば1100〜1400℃のようにかえることができ
る。又、ガラス成分の組成を変えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に従う積層生チップの一部を示
す断面図である。
【図2】実施例の積層磁器コンデンサの一部を模式的に
示す断面図である。
【図3】従来の積層磁器コンデンサの一部を示す断面図
である。
【符号の説明】
21a 小粒径領域 21b 大粒径領域 22,23 第1及び第2の内部電極 24,25 第1及び第2の外部電極

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体磁器と、前記磁器に埋設された第
    1の内部電極層と、前記磁器に埋設され且つ前記第1の
    内部電極層に対向する領域を有している第2の内部電極
    層と、前記磁器の外周面に設けられ且つ前記第1の内部
    電極層に接続された第1の外部電極層と、前記磁器の外
    周面に設けられ且つ前記第2の内部電極層に接続された
    第2の外部電極層とから成る積層磁器コンデンサにおい
    て、 前記磁器の前記第1及び第2の外部電極層に隣接する領
    域の結晶粒子の径がこれ以外の領域の結晶粒子の径より
    も小さいことを特徴とする積層磁器コンデンサ。
  2. 【請求項2】 未焼成の誘電体磁器と、前記未焼成の誘
    電体磁器に埋設された第1の未焼成の内部電極層と、前
    記未焼成の誘電体磁器に埋設され且つ前記第1の未焼成
    の内部電極層に対向する領域を有している第2の未焼成
    の内部電極層とを備えた積層生チップを形成する工程
    と、 導電性物質の粉末と粒成長抑制物質と有機バインダとを
    含む導電性ペーストを前記第1及び未焼成の内部電極層
    に接続されるように前記積層生チップの外周面の第1及
    び第2の領域に塗布して第1及び第2の未焼成の外部電
    極層を形成する工程と、 前記第1及び第2の未焼成の外部電極層を有する前記積
    層生チップを焼成する工程とを有する積層磁器コンデン
    サの製造方法。
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