JP3293237B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層セラミックコンデ
ンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な積層セラミックコンデンサの製
造方法は誘電体粉末と有機バインダ−を混合してスラリ
−状にし、これをドクタ−ブレ−ド法等によって、グリ
−ンシ−トを作成し、この上に内部電極となる金属粉末
のペ−ストをスクリ−ン印刷法等によって印刷し、積
層、圧着後、空気中で１３００〜１４００℃の温度で焼
結し、焼結後、内部電極と導通する外部電極を端面に焼
き付ける。

【０００３】従って、内部電極に使用する材料として
は、次の（１）、（２）、（３）の条件の制約を受け
る。 （１）誘電体磁器が焼成される温度以上の融点を有す
る。 （２）高温で誘電体磁器と反応しない。 （３）大気中で焼成するとき酸化されない。

【０００４】このような条件を満たす電極材料として
は、白金、金、パラジウム、あるいはそれらの合金等の
貴金属がある。これら貴金属の電極は優れた特性を有す
る反面、高価であるため積層セラミックコンデンサに占
める内部電極材料費の割合は３０〜７０％にも達し、コ
ストを上昇させ、大量生産を行ってもコストダウンを阻
む要因となっていた。

【０００５】このような問題を解決するため、内部電極
材料にニッケル、鉄、コバルト、タングステン、モリブ
デン等の卑金属を使用すると、高温大気中では容易に酸
化されるため、中性または還元性雰囲気で焼成しなけれ
ばならない。そうすると従来の誘電体磁器材料では半導
体化され、誘電体として使用できなくなる。

【０００６】このような欠点を解消するため、誘電体材
料の改良が行われ、チタン酸バリウムにおいてはバリウ
ムサイト／チタンサイトの比を化学量論比より過剰にす
れば半導体化しないチタン酸バリウムが得られるように
なった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】内部電極に卑金属を使
用した場合、貴金属の場合と比べて、通常の使用条件で
は問題ないが、高温負荷、湿中負荷条件下では信頼性が
低くなる傾向にあり、そのため焼成温度や焼成雰囲気の
厳密な制御や誘電体の組成改良など、さらに信頼性を向
上させるために様々な工夫を必要としている。

【０００８】また、最近の電子部品は小型化、チップ化
の傾向が強まり、積層セラミックコンデンサも小型化、
大容量化が求められている。積層セラミックコンデンサ
を小型化、大容量化する方法としては、一般的に高誘電
率の材料を用いるか、誘電体層を薄膜化する方法が考え
られる。誘電体層の薄膜化は内部電極から誘電体層中に
拡散する不純物の金属酸化物の濃度が相対的に大きくな
る。これら不純物の金属酸化物が誘電体に対してアクセ
プタとして作用すると、結晶格子中に酸素空孔を形成す
る。酸素空孔の存在は積層コンデンサの高温負荷時の絶
縁抵抗劣化の原因となり、著しく信頼性が低下してしま
う。

【０００９】本発明の目的は、高温負荷や湿中負荷試験
時において絶縁抵抗の劣化を防ぎ、安価な卑金属材料を
内部電極に用いた積層セラミックコンデンサを提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】複数の誘電体セラミック
層と前記誘電体セラミック層を介して互いに積層された
状態で配置され静電容量を形成するための複数の内部電
極とからなり、前記内部電極に電気的に接続されるよう
に設けら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、前記内部電極がＮｉからなり、前記Ｎｉ
中に含まれるアクセプタイオンとなり得る不純物として
のＡｌ、Ｍｇ、ＦｅおよびＣｏの金属および金属酸化物
の総含有量が金属に換算して０．１重量％以下であるも
のを内部電極に用いた。

【００１１】

【作用】内部電極に卑金属材料のＮｉを用いて、そのＮ
ｉ中の不純物が請求範囲以下の積層セラミックコンデン
サは、高温負荷、湿中負荷試験において絶縁抵抗劣化が
起こりにくく、絶縁抵抗の寿命も長くなる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を以下に説明する。原料とし
て炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化ジ
ルコン、酸化マンガン、酸化ケイ素を準備し、これを

【００１３】

【化１】

【００１４】の割合となるように調合し、この調合原料
をボ−ルミルで湿式混合・粉砕したのち乾燥し、空気中
１１００℃、２時間仮焼した。この仮焼物を乾式粉砕
し、この仮焼粉にポリビニルブチラ−ル系バインダおよ
びエタノ−ル等の有機溶剤を加えて、ボ−ルミルで湿式
混合し、セラミックスラリ−とした。このセラミックス
ラリ−をドクタ−ブレ−ド法により厚み２３μｍのグリ
−ンシ−トに成形した。

【００１５】このグリ−ンシ−ト片面にニッケルを主と
する導電ペ−ストを印刷した。この導電ペ−ストはアル
ミニウム、マグネシウム、鉄、コバルト等の金属あるい
は金属酸化物を含んでいる。表１はアルミニウム、マグ
ネシウム、鉄、コバルト等の金属あるいは金属酸化物を
金属に換算して、導電ペ−スト中の金属部に対する割合
として表したものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】導電ペ−スト層が形成されたグリ−ンシ−
トを、導電ペ−ストの引き出されている側が互い違いに
なるように複数枚積層、熱圧着し、適当な大きさの板状
に切り出した。このようにして得られた積層体を３５０
℃のチッ素雰囲気中にてバインダ−を燃焼し、酸素分圧
が１０-3Ｐａの水素−チッ素−空気混合ガスで還元雰囲
気中において１２５０℃、２時間焼成した。得られた板
状の焼結体に外部電極を設けた外形寸法が幅１．６ｍ
ｍ、長さ３．２ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの積層コンデンサ
を測定試料とした。

【００１８】各試料につき、温度２５℃、周波数１ｋＨ
ｚ、１ｖｒ．ｍ．ｓの条件で自動ブリッジ式測定器を用
いて、静電容量（Ｃ）、誘電損失（ｔａｎδ）を測定し
た。静電容量から誘電率（ε）を算出した。次に、絶縁
抵抗計を用いて、２５Ｖの直流電圧を２分間印加して２
５℃での絶縁抵抗（ＩＲ）を測定した。高温負荷試験と
して、各試料１０個を、温度１７５℃にて、各誘電体層
に印加される直流電界が１０ｋＶ／ｍｍとなるようにし
て、絶縁抵抗の経時変化を測定した。故障判定基準とし
ては、絶縁抵抗が初期値より２桁低下した時点とし、そ
の結果をもとに平均寿命を算出した。

【００１９】表２はその測定結果を示したものである。
なお、表１、表２において、＊印を付したものはこの発
明範囲外のものであり、その他のものはこの発明範囲内
のものである。

【００２０】

【表２】

【００２１】導電ペ−スト内の金属あるいは金属酸化物
の量を請求範囲に限定したのは、次のような理由によ
る。導電ペ−スト内の金属あるいは金属酸化物は不純物
にあたり、誘電体磁器焼結体に拡散した場合、結晶格子
中でアクセプタイオンとなり得る。そのため結晶格子中
で酸素空孔を形成し、高温負荷試験時の絶縁抵抗劣化の
原因となる。この金属あるいは金属酸化物が請求範囲を
越えると結晶格子中の酸素空孔が増加して絶縁抵抗が劣
化し高温負荷試験の平均寿命が著しく短くなる。

【００２２】

【発明の効果】この発明によれば、還元性雰囲気中で焼
成しても誘電体セラミックは還元されず、高温負荷試験
において長期に渡って絶縁抵抗が劣化せず、安価な積層
セラミックコンデンサが得られる。さらに、この発明は
誘電体層が薄い場合により大きな効果を発揮するので、
コンデンサの小型、大容量化に対応できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−116810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の誘電体セラミック層と前記誘電体
   セラミック層を介して互いに積層された状態で配置され
   静電容量を形成するための複数の内部電極とからなり、
   前記内部電極に電気的に接続されるように設けられた外
   部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにおいて、
   前記内部電極がＮｉからなり、前記Ｎｉ中に含まれるア
   クセプタイオンとなり得る不純物としてのＡｌ、Ｍｇ、
   ＦｅおよびＣｏの金属および金属酸化物の総含有量が金
   属に換算して０．１重量％以下であるものを内部電極に
   用いたことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。