JP3363322B2 - 積層型コンデンサ - Google Patents
積層型コンデンサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタンジルコン酸
バリウムを主成分とし、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｂのうち少なくと
も２種を含有する誘電体層と、ニッケル等の卑金属から
なる内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデン
サに関するものである。 【０００２】 【従来技術】従来、積層型コンデンサは、内部電極を構
成する電極層と誘電体層とを交互に積層した後、一体焼
成して製造されている。 【０００３】ところで積層コンデンサを作製する場合、
従来のＢａＴｉＯ3 を主成分とする誘電体材料では、１
３００〜１５００℃で焼成するため、内部電極材料とし
ては、このような温度で溶融しないＰｔ，Ｐｄ等の貴金
属が使用されてきた。 【０００４】しかしながら、これらの貴金属は高価であ
り、高容量化を図るために内部電極数を増加させた場合
にはコストが著しく高くなるという問題があった。そこ
で、近年、安価なニッケル等の卑金属が内部電極材料と
して用いられている。 【０００５】しかしながら、ニッケル等の卑金属からな
る内部電極を用いた場合には、内部電極の酸化を防止す
るため還元雰囲気中で焼成しなければならず、そのよう
な雰囲気下で焼成すると、誘電体セラミックスが還元さ
れ絶縁性を失ってしまうという問題があった。 【０００６】そこで、近年では、還元雰囲気中で焼成し
た場合でも、誘電体セラミックスが還元されないよう
な、例えば、塩基性酸化物である（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）
Ｏを酸性酸化物であるＴｉＯ2 に対して化学量論比より
過剰にしたチタン酸バリウム固溶体（Ｂａ，Ｃａ，Ｓ
ｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 から成る基本成分と、Ｌｉ
2 Ｏ，ＳｉＯ2 を含む添加成分とからなる誘電体磁器組
成物が提案されている（例えば、特公昭６０−２０８５
１号公報等参照）。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の組成を用いた積層型コンデンサでは、高
温、高電圧の環境下で用いられる場合には製品寿命が短
いという問題があった。即ち、上記従来の組成では、高
温、高電圧の環境下では、誘電体磁器自体の電気伝導性
が高くなり、誘電体としての機能が低下し、誘電体とし
ての寿命が短くなるという問題があった。特に、近年で
は、高容量化のために誘電体層を薄層化する傾向にある
が、誘電体層が薄くなる程、高温、高電圧環境下におい
ては電気伝導性が高くなり易く、誘電体としての機能が
低下し易いという問題があった。 【０００８】 【発明の目的】本発明は、誘電体層厚みが３〜１０μｍ
と薄い場合でも、高温、高電圧の環境下における寿命を
向上できる積層型コンデンサを提供することを目的とす
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題に
対して鋭意検討した結果、チタンジルコン酸バリウムか
らなる結晶相と、このチタンジルコン酸バリウム１００
重量部に対してＬｉ、Ｓｉ、Ｂのうち少なくとも２種を
それぞれＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．
４〜１．２重量部の割合で含有する偏析相とを有する誘
電体層の厚みを３〜１０μｍとするとともに、誘電体層
の破断面において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の
偏析相を６〜１０％の面積比で存在せしめることによ
り、誘電体層が薄層であっても高温、高電圧の環境下に
おける寿命を向上することができることを見い出し、本
発明に至った。 【００１０】即ち、本発明の積層型コンデンサは、チタ
ンジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタン
ジルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ，Ｓｉ，
Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ
2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割合で
含有する偏析相とを有する誘電体層と、卑金属からなる
内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデンサで
あって、前記誘電体層が３〜１０μｍの厚みを有すると
ともに、前記誘電体層の破断面において、面積１×１０
-8ｍｍ2 以上の偏析相が６〜１０％の面積比で存在する
ものである。 【００１１】 【作用】本発明の積層型コンデンサでは、誘電体の厚み
を３〜１０μｍと薄層化した場合でも、誘電体層の破断
面において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相
が、破断面において６〜１０％の面積比で存在すること
により、誘電体としての機能を十分に有し、かつ、高
温、高電圧の環境下においても寿命を長くすることがで
きる。 【００１２】即ち、高温、高電圧の環境下での寿命は誘
電体磁器中の粒界層を移動する電子の移動度に影響され
ると考えられるが、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 のう
ち少なくとも２種を含有する組成で、面積１×１０-8ｍ
ｍ2 以上の偏析相が破断面において６〜１０％の面積比
で存在することにより、電子の移動度を小さくすること
ができ、高温、高電圧の環境下における製品寿命を長く
することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の積層型コンデンサは、チ
タンジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタ
ンジルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ、Ｓ
ｉ、Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、Ｓ
ｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割
合で含有する偏析相とを有する誘電体層を備えたもので
あるが、本発明に用いられる誘電体層は、例えば、Ｂａ
（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 １００モル部に対してＣａＴｉＯ3
を１．０〜８．０モル部含有する成分と、該成分１００
重量部に対して、Ｎｄ2 Ｏ3 を０．３〜０．８重量部、
ＭｎＯ2 を０．１〜０．２重量部含有させて、主成分が
構成される。 【００１４】一方、例えば、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2
Ｏ3 のモル比で表される三角図において、（Ｌｉ2 Ｏ、
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 ）で示す、Ａ（２０、８０、０）、
Ｂ（７０、３０、０）、Ｃ（８０、０、２０）、Ｄ（４
０、２０、４０）の４点で囲まれる組成範囲の粒界成分
を９００℃以上の温度で仮焼し、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｂのうち
少なくとも２種を含有する複合酸化物を作製する。そし
て、この複合酸化物を上記主成分１００重量部に対し
て、総量０．４〜１．２重量部添加含有してなるもので
ある。誘電体層中に、不純物としてＡｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ2
Ｏ3 、ＺｒＯ2 等が混入する場合がある。 【００１５】チタンジルコン酸バリウム１００重量部に
対してＬｉ、Ｓｉ、Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞ
れＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜
１．２重量部の割合で含有せしめたのは、Ｌｉ、Ｓｉ、
Ｂが０．４重量部よりも少ない場合には、高温、高電圧
の環境下における寿命が低下するからであり、また、
１．２重量部よりも多い場合には容量が低下するからで
ある。 【００１６】本発明においては、添加される粒界相成分
は、Ｌｉ，Ｓｉ，ＢをそれぞれＬｉ2 Ｏ，ＳｉＯ2 ，Ｂ
2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部含有すれば良
く、３種類の成分を必須成分とするものでもなく、２種
でも良い。これらのうちＬｉとＳｉの組み合わせは誘電
率向上という観点から特に望ましい。 【００１７】また、卑金属からなる内部電極層は、例え
ば、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ等からなるものである。 【００１８】さらに、誘電体層の厚みを３〜１０μｍと
したのは、誘電体層の厚みが３μｍより薄いと誘電体層
の作製が困難であるからであり、厚みが１０μｍよりも
厚くなると、高容量化を図ることができなくなるからで
ある。本発明の誘電体層の厚みは、高容量化および誘電
体層の作製の容易性という観点から５〜８μｍであるこ
とが望ましい。 【００１９】また、本発明における偏析相とは、偏析相
は３個以上のチタンジルコン酸バリウム粒子により形成
される間隙（３重点）に存在するものを意味し、偏析相
としては結晶質のものもあり、非晶質のものもある。電
子の移動度を小さくし、高温、高電圧の環境下における
製品寿命を長くするという観点からは、結晶質であるこ
とが望ましい。誘電体層における偏析相のうち、Ｌｉ，
Ｓｉ，Ｂを含有する複合酸化物からなる偏析相は、例え
ば、（３Ｌｉ2 Ｏ・Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｌｉ4 ＳｉＯ4）、（Ｌ
ｉ4 ＳｉＯ4 ）、（Ｌｉ4 ＳｉＯ4 ＋Ｌｉ2 Ｏ）のよう
に表現されるようなものがあり、このような偏析相が結
晶質である。誘電体層中に存在する偏析相の内、面積が
１×１０-8ｍｍ2 以上である偏析相の面積比を一定に制
御することにより、上記に示したように粒界相の電子の
移動度を制御し、高温、高電圧の環境下における製品寿
命を長くすることができるのである。 【００２０】偏析相は、誘電体層の一断面（破断面）に
おいて存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面
積比が６〜１０％であることが必要である。これは、面
積が１×１０-8ｍｍ2 以上である偏析相の面積比が６％
未満では静電容量が小さく、信頼性が大きく低下するか
らであり、１０％よりも多い場合には、粒子表面の結晶
性が不安定となり、信頼性が低下したり、静電容量が低
下するからである。誘電体層の一断面（破断面）におけ
る面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面積比は、粒子
表面の結晶性が安定であり、かつ、高い信頼性を有する
という観点から７〜８％であることが望ましい。 【００２１】このように、面積１×１０-8ｍｍ2 以上の
偏析相の面積比を、誘電体層の一破断面において６〜１
０％とするためには、焼成時において最高温度から８０
０℃までの降温速度を５０℃／ｈｒ以下とし、かつ、一
体焼結後の熱処理を８００〜１１００℃で２〜１０時間
行うことが必要である。降温速度は、特には２０〜４０
℃／ｈｒとすることが望ましい。これは、主に降温速度
を５０℃／ｈｒ以下とすることにより、偏析相の結晶化
を促進するとともに、降温速度と上記した条件の熱処理
により面積が１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面積比を
６〜１０％とすることができるのである。 【００２２】本発明の積層型コンデンサは、先ず、例え
ば、上記した誘電体磁器組成物に所定のバインダー、可
塑剤を添加し誘電体層用のスリップを作製するととも
に、例えば、Ｎｉに所定のバインダー、可塑剤を添加し
内部電極用のスリップを作製する。そして、台板上に、
誘電体層用のスリップをドクターブレード法により複数
回塗布し、所定厚みの誘電体成形膜を形成し、この誘電
体成形膜の表面に内部電極用スリップをスクリーン印刷
して所定形状の内部電極膜を形成する。 【００２３】この工程を所望の容量が得られるまで繰り
返した後、該積層体を酸素分圧が３×１０-5〜３×１０
-3Ｐａの非還元性雰囲気において１２００〜１３００℃
で１〜５時間一体焼成し、この最高温度から８００℃ま
での降温速度を２０〜５０℃／ｈｒとする。この後、窒
素雰囲気において８００〜１１００℃で２〜１０時間熱
処理することにより、本発明の積層型コンデンサを得
る。 【００２４】 【実施例】出発原料として水熱合成法により得られた平
均粒径０．５μｍのＢａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 粉末を用
い、このＢａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 １００モル部に対して
平均粒径１．０μｍのＣａＴｉＯ3 を０．０５モル部添
加した成分を作製し、この成分１００重量部に対してＮ
ｄ2 Ｏ3 を０．５重量部、ＭｎＯ2 を０．２重量部添加
し、混合して主成分を作製する。この主成分１００重量
部に対して、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 のモル比が
表１に示す比となるように仮焼した粒界相成分を、表１
に示す量だけ添加し、ＺｒＯ2 ボールにより混合し、バ
インダー、可塑剤を加え、誘電体層用スリップを得た。 【００２５】また、Ｎｉとテルピネオールを添加し、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ボールにより混合し、バインダー、可塑剤を加
え、内部電極層用スリップを得た。 【００２６】そして、誘電体層用スリップを台板にドク
ターブレード法により複数回塗布して、焼成後の厚みが
表１の厚みとなるように誘電体成形膜を作製し、この誘
電体成形膜の上面に、内部電極層用スリップをクシ型構
造となるようにスクリーン印刷し、誘電体成形膜の形成
から電極膜の形成までの工程を２０回繰り返し、誘電体
成形膜を２０層有する積層成形体を作製した。この積層
成形体を熱圧着後、酸素分圧が３×１０-4Ｐａの非還元
性雰囲気において１２５０℃で２時間焼成し、８００℃
までの降温速度を表１に示す速度として冷却した後、窒
素雰囲気中において表１に示す条件で熱処理した。 【００２７】この後、該焼結体の両端面に、Ｃｕからな
る外部電極を形成し、本発明の積層型コンデンサを得
た。尚、積層コンデンサの寸法は縦３．２ｍｍ、横１．
６ｍｍであり、有効電極面積は２．６ｍｍ2 であった。 【００２８】このようにして得られた積層型コンデンサ
に対して、誘電体層厚みを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
にて観察、測定するとともに、誘電体層の一断面（破断
面）において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析
相の面積比を画像処理装置により求めた。 【００２９】また、容量をＬＣＲメータで測定周波数１
ｋＨｚ、入力信号レベル１Ｖｒｍｓという条件で測定
し、誘電体層一層当たりの容量に換算して求めた。 【００３０】さらに、１５０℃の測定炉中で誘電体厚み
に対して８Ｖ／μｍの電圧を印加し、ショート故障に至
るまでの時間（寿命）を測定し、信頼性を測定した。こ
の結果を表１に示す。 【００３１】 【表１】 【００３２】この表１の結果より、本発明の試料では２
５０ｎＦ以上の高容量であり、また、１５０℃、８Ｖ／
μｍの電圧を印加した場合でも、ショート故障に至るま
での時間が１８５時間以上と長く、高温、高電圧の環境
下であっても、信頼性が高く長寿命であることが判る。 【００３３】図１に、本発明のＮｏ．８の積層型コンデ
ンサの断面をＴＥＭにて２０００倍に拡大した結果を示
す。図において、符号１は誘電体層、符号２は内部電極
層、符号４は偏析相を示す。さらに、この試料の誘電体
磁器の断面をＴＥＭにて１０万倍に拡大した結果を図２
に示す。図において、符号３は（Ｂａ，Ｃａ）（Ｔｉ，
Ｚｒ）Ｏ3 からなる主結晶相、符号４は偏析相を示す。 【００３４】 【発明の効果】本発明の積層型コンデンサでは、チタン
ジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタンジ
ルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ，Ｓｉ，Ｂ
のうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割合
で含有する偏析相とを有する誘電体層と、卑金属からな
る内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデンサ
であって、誘電体層が３〜１０μｍの厚みを有するとと
もに、誘電体層中に、面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析
相を、誘電体層の破断面において６〜１０％の面積比で
存在せしめることにより、誘電体層が薄層であっても高
温、高電圧の環境下における寿命を向上することができ
る。
バリウムを主成分とし、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｂのうち少なくと
も２種を含有する誘電体層と、ニッケル等の卑金属から
なる内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデン
サに関するものである。 【０００２】 【従来技術】従来、積層型コンデンサは、内部電極を構
成する電極層と誘電体層とを交互に積層した後、一体焼
成して製造されている。 【０００３】ところで積層コンデンサを作製する場合、
従来のＢａＴｉＯ3 を主成分とする誘電体材料では、１
３００〜１５００℃で焼成するため、内部電極材料とし
ては、このような温度で溶融しないＰｔ，Ｐｄ等の貴金
属が使用されてきた。 【０００４】しかしながら、これらの貴金属は高価であ
り、高容量化を図るために内部電極数を増加させた場合
にはコストが著しく高くなるという問題があった。そこ
で、近年、安価なニッケル等の卑金属が内部電極材料と
して用いられている。 【０００５】しかしながら、ニッケル等の卑金属からな
る内部電極を用いた場合には、内部電極の酸化を防止す
るため還元雰囲気中で焼成しなければならず、そのよう
な雰囲気下で焼成すると、誘電体セラミックスが還元さ
れ絶縁性を失ってしまうという問題があった。 【０００６】そこで、近年では、還元雰囲気中で焼成し
た場合でも、誘電体セラミックスが還元されないよう
な、例えば、塩基性酸化物である（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）
Ｏを酸性酸化物であるＴｉＯ2 に対して化学量論比より
過剰にしたチタン酸バリウム固溶体（Ｂａ，Ｃａ，Ｓ
ｒ）（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ3 から成る基本成分と、Ｌｉ
2 Ｏ，ＳｉＯ2 を含む添加成分とからなる誘電体磁器組
成物が提案されている（例えば、特公昭６０−２０８５
１号公報等参照）。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の組成を用いた積層型コンデンサでは、高
温、高電圧の環境下で用いられる場合には製品寿命が短
いという問題があった。即ち、上記従来の組成では、高
温、高電圧の環境下では、誘電体磁器自体の電気伝導性
が高くなり、誘電体としての機能が低下し、誘電体とし
ての寿命が短くなるという問題があった。特に、近年で
は、高容量化のために誘電体層を薄層化する傾向にある
が、誘電体層が薄くなる程、高温、高電圧環境下におい
ては電気伝導性が高くなり易く、誘電体としての機能が
低下し易いという問題があった。 【０００８】 【発明の目的】本発明は、誘電体層厚みが３〜１０μｍ
と薄い場合でも、高温、高電圧の環境下における寿命を
向上できる積層型コンデンサを提供することを目的とす
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題に
対して鋭意検討した結果、チタンジルコン酸バリウムか
らなる結晶相と、このチタンジルコン酸バリウム１００
重量部に対してＬｉ、Ｓｉ、Ｂのうち少なくとも２種を
それぞれＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．
４〜１．２重量部の割合で含有する偏析相とを有する誘
電体層の厚みを３〜１０μｍとするとともに、誘電体層
の破断面において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の
偏析相を６〜１０％の面積比で存在せしめることによ
り、誘電体層が薄層であっても高温、高電圧の環境下に
おける寿命を向上することができることを見い出し、本
発明に至った。 【００１０】即ち、本発明の積層型コンデンサは、チタ
ンジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタン
ジルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ，Ｓｉ，
Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ
2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割合で
含有する偏析相とを有する誘電体層と、卑金属からなる
内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデンサで
あって、前記誘電体層が３〜１０μｍの厚みを有すると
ともに、前記誘電体層の破断面において、面積１×１０
-8ｍｍ2 以上の偏析相が６〜１０％の面積比で存在する
ものである。 【００１１】 【作用】本発明の積層型コンデンサでは、誘電体の厚み
を３〜１０μｍと薄層化した場合でも、誘電体層の破断
面において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相
が、破断面において６〜１０％の面積比で存在すること
により、誘電体としての機能を十分に有し、かつ、高
温、高電圧の環境下においても寿命を長くすることがで
きる。 【００１２】即ち、高温、高電圧の環境下での寿命は誘
電体磁器中の粒界層を移動する電子の移動度に影響され
ると考えられるが、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 のう
ち少なくとも２種を含有する組成で、面積１×１０-8ｍ
ｍ2 以上の偏析相が破断面において６〜１０％の面積比
で存在することにより、電子の移動度を小さくすること
ができ、高温、高電圧の環境下における製品寿命を長く
することができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明の積層型コンデンサは、チ
タンジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタ
ンジルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ、Ｓ
ｉ、Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、Ｓ
ｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割
合で含有する偏析相とを有する誘電体層を備えたもので
あるが、本発明に用いられる誘電体層は、例えば、Ｂａ
（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 １００モル部に対してＣａＴｉＯ3
を１．０〜８．０モル部含有する成分と、該成分１００
重量部に対して、Ｎｄ2 Ｏ3 を０．３〜０．８重量部、
ＭｎＯ2 を０．１〜０．２重量部含有させて、主成分が
構成される。 【００１４】一方、例えば、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2
Ｏ3 のモル比で表される三角図において、（Ｌｉ2 Ｏ、
ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 ）で示す、Ａ（２０、８０、０）、
Ｂ（７０、３０、０）、Ｃ（８０、０、２０）、Ｄ（４
０、２０、４０）の４点で囲まれる組成範囲の粒界成分
を９００℃以上の温度で仮焼し、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｂのうち
少なくとも２種を含有する複合酸化物を作製する。そし
て、この複合酸化物を上記主成分１００重量部に対し
て、総量０．４〜１．２重量部添加含有してなるもので
ある。誘電体層中に、不純物としてＡｌ2 Ｏ3 、Ｆｅ2
Ｏ3 、ＺｒＯ2 等が混入する場合がある。 【００１５】チタンジルコン酸バリウム１００重量部に
対してＬｉ、Ｓｉ、Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞ
れＬｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜
１．２重量部の割合で含有せしめたのは、Ｌｉ、Ｓｉ、
Ｂが０．４重量部よりも少ない場合には、高温、高電圧
の環境下における寿命が低下するからであり、また、
１．２重量部よりも多い場合には容量が低下するからで
ある。 【００１６】本発明においては、添加される粒界相成分
は、Ｌｉ，Ｓｉ，ＢをそれぞれＬｉ2 Ｏ，ＳｉＯ2 ，Ｂ
2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部含有すれば良
く、３種類の成分を必須成分とするものでもなく、２種
でも良い。これらのうちＬｉとＳｉの組み合わせは誘電
率向上という観点から特に望ましい。 【００１７】また、卑金属からなる内部電極層は、例え
ば、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕ等からなるものである。 【００１８】さらに、誘電体層の厚みを３〜１０μｍと
したのは、誘電体層の厚みが３μｍより薄いと誘電体層
の作製が困難であるからであり、厚みが１０μｍよりも
厚くなると、高容量化を図ることができなくなるからで
ある。本発明の誘電体層の厚みは、高容量化および誘電
体層の作製の容易性という観点から５〜８μｍであるこ
とが望ましい。 【００１９】また、本発明における偏析相とは、偏析相
は３個以上のチタンジルコン酸バリウム粒子により形成
される間隙（３重点）に存在するものを意味し、偏析相
としては結晶質のものもあり、非晶質のものもある。電
子の移動度を小さくし、高温、高電圧の環境下における
製品寿命を長くするという観点からは、結晶質であるこ
とが望ましい。誘電体層における偏析相のうち、Ｌｉ，
Ｓｉ，Ｂを含有する複合酸化物からなる偏析相は、例え
ば、（３Ｌｉ2 Ｏ・Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｌｉ4 ＳｉＯ4）、（Ｌ
ｉ4 ＳｉＯ4 ）、（Ｌｉ4 ＳｉＯ4 ＋Ｌｉ2 Ｏ）のよう
に表現されるようなものがあり、このような偏析相が結
晶質である。誘電体層中に存在する偏析相の内、面積が
１×１０-8ｍｍ2 以上である偏析相の面積比を一定に制
御することにより、上記に示したように粒界相の電子の
移動度を制御し、高温、高電圧の環境下における製品寿
命を長くすることができるのである。 【００２０】偏析相は、誘電体層の一断面（破断面）に
おいて存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面
積比が６〜１０％であることが必要である。これは、面
積が１×１０-8ｍｍ2 以上である偏析相の面積比が６％
未満では静電容量が小さく、信頼性が大きく低下するか
らであり、１０％よりも多い場合には、粒子表面の結晶
性が不安定となり、信頼性が低下したり、静電容量が低
下するからである。誘電体層の一断面（破断面）におけ
る面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面積比は、粒子
表面の結晶性が安定であり、かつ、高い信頼性を有する
という観点から７〜８％であることが望ましい。 【００２１】このように、面積１×１０-8ｍｍ2 以上の
偏析相の面積比を、誘電体層の一破断面において６〜１
０％とするためには、焼成時において最高温度から８０
０℃までの降温速度を５０℃／ｈｒ以下とし、かつ、一
体焼結後の熱処理を８００〜１１００℃で２〜１０時間
行うことが必要である。降温速度は、特には２０〜４０
℃／ｈｒとすることが望ましい。これは、主に降温速度
を５０℃／ｈｒ以下とすることにより、偏析相の結晶化
を促進するとともに、降温速度と上記した条件の熱処理
により面積が１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相の面積比を
６〜１０％とすることができるのである。 【００２２】本発明の積層型コンデンサは、先ず、例え
ば、上記した誘電体磁器組成物に所定のバインダー、可
塑剤を添加し誘電体層用のスリップを作製するととも
に、例えば、Ｎｉに所定のバインダー、可塑剤を添加し
内部電極用のスリップを作製する。そして、台板上に、
誘電体層用のスリップをドクターブレード法により複数
回塗布し、所定厚みの誘電体成形膜を形成し、この誘電
体成形膜の表面に内部電極用スリップをスクリーン印刷
して所定形状の内部電極膜を形成する。 【００２３】この工程を所望の容量が得られるまで繰り
返した後、該積層体を酸素分圧が３×１０-5〜３×１０
-3Ｐａの非還元性雰囲気において１２００〜１３００℃
で１〜５時間一体焼成し、この最高温度から８００℃ま
での降温速度を２０〜５０℃／ｈｒとする。この後、窒
素雰囲気において８００〜１１００℃で２〜１０時間熱
処理することにより、本発明の積層型コンデンサを得
る。 【００２４】 【実施例】出発原料として水熱合成法により得られた平
均粒径０．５μｍのＢａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 粉末を用
い、このＢａ（Ｔｉ、Ｚｒ）Ｏ3 １００モル部に対して
平均粒径１．０μｍのＣａＴｉＯ3 を０．０５モル部添
加した成分を作製し、この成分１００重量部に対してＮ
ｄ2 Ｏ3 を０．５重量部、ＭｎＯ2 を０．２重量部添加
し、混合して主成分を作製する。この主成分１００重量
部に対して、Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 のモル比が
表１に示す比となるように仮焼した粒界相成分を、表１
に示す量だけ添加し、ＺｒＯ2 ボールにより混合し、バ
インダー、可塑剤を加え、誘電体層用スリップを得た。 【００２５】また、Ｎｉとテルピネオールを添加し、Ａ
ｌ2 Ｏ3 ボールにより混合し、バインダー、可塑剤を加
え、内部電極層用スリップを得た。 【００２６】そして、誘電体層用スリップを台板にドク
ターブレード法により複数回塗布して、焼成後の厚みが
表１の厚みとなるように誘電体成形膜を作製し、この誘
電体成形膜の上面に、内部電極層用スリップをクシ型構
造となるようにスクリーン印刷し、誘電体成形膜の形成
から電極膜の形成までの工程を２０回繰り返し、誘電体
成形膜を２０層有する積層成形体を作製した。この積層
成形体を熱圧着後、酸素分圧が３×１０-4Ｐａの非還元
性雰囲気において１２５０℃で２時間焼成し、８００℃
までの降温速度を表１に示す速度として冷却した後、窒
素雰囲気中において表１に示す条件で熱処理した。 【００２７】この後、該焼結体の両端面に、Ｃｕからな
る外部電極を形成し、本発明の積層型コンデンサを得
た。尚、積層コンデンサの寸法は縦３．２ｍｍ、横１．
６ｍｍであり、有効電極面積は２．６ｍｍ2 であった。 【００２８】このようにして得られた積層型コンデンサ
に対して、誘電体層厚みを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
にて観察、測定するとともに、誘電体層の一断面（破断
面）において存在する面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析
相の面積比を画像処理装置により求めた。 【００２９】また、容量をＬＣＲメータで測定周波数１
ｋＨｚ、入力信号レベル１Ｖｒｍｓという条件で測定
し、誘電体層一層当たりの容量に換算して求めた。 【００３０】さらに、１５０℃の測定炉中で誘電体厚み
に対して８Ｖ／μｍの電圧を印加し、ショート故障に至
るまでの時間（寿命）を測定し、信頼性を測定した。こ
の結果を表１に示す。 【００３１】 【表１】 【００３２】この表１の結果より、本発明の試料では２
５０ｎＦ以上の高容量であり、また、１５０℃、８Ｖ／
μｍの電圧を印加した場合でも、ショート故障に至るま
での時間が１８５時間以上と長く、高温、高電圧の環境
下であっても、信頼性が高く長寿命であることが判る。 【００３３】図１に、本発明のＮｏ．８の積層型コンデ
ンサの断面をＴＥＭにて２０００倍に拡大した結果を示
す。図において、符号１は誘電体層、符号２は内部電極
層、符号４は偏析相を示す。さらに、この試料の誘電体
磁器の断面をＴＥＭにて１０万倍に拡大した結果を図２
に示す。図において、符号３は（Ｂａ，Ｃａ）（Ｔｉ，
Ｚｒ）Ｏ3 からなる主結晶相、符号４は偏析相を示す。 【００３４】 【発明の効果】本発明の積層型コンデンサでは、チタン
ジルコン酸バリウムからなる主結晶相と、このチタンジ
ルコン酸バリウム１００重量部に対してＬｉ，Ｓｉ，Ｂ
のうちの少なくとも２種をそれぞれＬｉ2 Ｏ、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．２重量部の割合
で含有する偏析相とを有する誘電体層と、卑金属からな
る内部電極層とを交互に積層してなる積層型コンデンサ
であって、誘電体層が３〜１０μｍの厚みを有するとと
もに、誘電体層中に、面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析
相を、誘電体層の破断面において６〜１０％の面積比で
存在せしめることにより、誘電体層が薄層であっても高
温、高電圧の環境下における寿命を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】試料Ｎｏ．８の積層型コンデンサの断面をＴＥ
Ｍにて２０００倍に拡大した図である。 【図２】試料Ｎｏ．８の積層型コンデンサの誘電体層磁
器の断面をＴＥＭにて１０万倍に拡大した図である。 【符号の説明】 １・・・誘電体層 ２・・・内部電極層 ３・・・主結晶相 ４・・・偏析相
Ｍにて２０００倍に拡大した図である。 【図２】試料Ｎｏ．８の積層型コンデンサの誘電体層磁
器の断面をＴＥＭにて１０万倍に拡大した図である。 【符号の説明】 １・・・誘電体層 ２・・・内部電極層 ３・・・主結晶相 ４・・・偏析相
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】チタンジルコン酸バリウムからなる主結晶
相と、このチタンジルコン酸バリウム１００重量部に対
してＬｉ，Ｓｉ，Ｂのうちの少なくとも２種をそれぞれ
Ｌｉ2 Ｏ、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 換算で総量０．４〜１．
２重量部の割合で含有する偏析相とを有する誘電体層
と、卑金属からなる内部電極層とを交互に積層してなる
積層型コンデンサであって、前記誘電体層が３〜１０μ
ｍの厚みを有するとともに、前記誘電体層の破断面にお
いて、面積１×１０-8ｍｍ2 以上の偏析相が６〜１０％
の面積比で存在することを特徴とする積層型コンデン
サ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22992796A JP3363322B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 積層型コンデンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22992796A JP3363322B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 積層型コンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP22992796A Expired - Fee Related JP3363322B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 積層型コンデンサ |
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1996
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|---|---|
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