JP3370933B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
積層セラミックコンデンサInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は誘電体層と内部電
極との積層数が多く、該誘電体層の薄い小型大容量の積
層セラミックコンデンサに関する。
極との積層数が多く、該誘電体層の薄い小型大容量の積
層セラミックコンデンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサはチップ状の
素体と、該素体の両端部に形成された一対の外部電極と
からなる。該素体は誘電体層と内部電極とが交互に多数
層積層したものからなる。該内部電極のうち、隣り合う
内部電極は誘電体層を介して対向し、別々の外部電極と
電気的に接続されている。
素体と、該素体の両端部に形成された一対の外部電極と
からなる。該素体は誘電体層と内部電極とが交互に多数
層積層したものからなる。該内部電極のうち、隣り合う
内部電極は誘電体層を介して対向し、別々の外部電極と
電気的に接続されている。
【０００３】前記素体は、セラミックグリーンシートと
導電パターンとを交互に積層させて形成したチップ状の
積層体を空気中において１２００〜１３００℃程度の高
温で焼成することにより製造されている。
導電パターンとを交互に積層させて形成したチップ状の
積層体を空気中において１２００〜１３００℃程度の高
温で焼成することにより製造されている。
【０００４】ここで、セラミックグリーンシートは誘電
率の高い例えばＢａＴｉＯ３ 系のセラミック粒子と有
機バインダを主成分とするものからなり、導電パターン
は例えばＰｄ等の粉末を主成分とする導電ペーストから
なる。
率の高い例えばＢａＴｉＯ３ 系のセラミック粒子と有
機バインダを主成分とするものからなり、導電パターン
は例えばＰｄ等の粉末を主成分とする導電ペーストから
なる。
【０００５】ところで、導電ペーストの主成分として使
用されているＰｄ等は高価な貴金属なので、これが積層
セラミックコンデンサのコストを高くしていた。そこ
で、最近ではＮｉ等の卑金属が導電ペーストの主成分と
して使用されている。
用されているＰｄ等は高価な貴金属なので、これが積層
セラミックコンデンサのコストを高くしていた。そこ
で、最近ではＮｉ等の卑金属が導電ペーストの主成分と
して使用されている。
【０００６】ただ、Ｎｉ等の卑金属を主成分とした導電
ペーストを使用したチップ状の積層体を従来通り空気中
において高温で焼成すると、Ｎｉ等の卑金属が酸化し、
内部電極の導電性が失われてしまい、また、Ｎｉ等の卑
金属が酸化しないように非酸化性雰囲気中においてチッ
プ状の積層体を高温で焼成すると、誘電体層が還元され
てその絶縁抵抗が低下し、所望の電気的特性が得られな
くなってしまう。
ペーストを使用したチップ状の積層体を従来通り空気中
において高温で焼成すると、Ｎｉ等の卑金属が酸化し、
内部電極の導電性が失われてしまい、また、Ｎｉ等の卑
金属が酸化しないように非酸化性雰囲気中においてチッ
プ状の積層体を高温で焼成すると、誘電体層が還元され
てその絶縁抵抗が低下し、所望の電気的特性が得られな
くなってしまう。
【０００７】そこで、Ｎｉ等の卑金属を内部電極の材料
として使用する場合、誘電体層の材料として耐還元性の
高い材料を用いるとともに、焼成は還元性雰囲気中で行
ない、その後、酸素を少し含む雰囲気中において、焼成
温度より低い６００〜９００℃程度の温度で熱処理して
誘電体層を再酸化させ、内部電極の酸化を防止しつつ誘
電体層の絶縁抵抗を回復させ、所望の電気的特性が得ら
れるようにしている。
として使用する場合、誘電体層の材料として耐還元性の
高い材料を用いるとともに、焼成は還元性雰囲気中で行
ない、その後、酸素を少し含む雰囲気中において、焼成
温度より低い６００〜９００℃程度の温度で熱処理して
誘電体層を再酸化させ、内部電極の酸化を防止しつつ誘
電体層の絶縁抵抗を回復させ、所望の電気的特性が得ら
れるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る電子回路の小型化、高密度化の流れに伴い、積層セラ
ミックコンデンサについても小型大容量化が求められ、
小型大容量化のために誘電体層の積層数の更なる増加
と、誘電体層の薄層化が進んでいる。
る電子回路の小型化、高密度化の流れに伴い、積層セラ
ミックコンデンサについても小型大容量化が求められ、
小型大容量化のために誘電体層の積層数の更なる増加
と、誘電体層の薄層化が進んでいる。
【０００９】積層数の増加と薄層化により、積層セラミ
ックコンデンサの取得できる静電容量は向上するもの
の、絶縁抵抗は低下する。これは、絶縁抵抗Ｒが、Ｒ＝
ρ×ｄ／Ｓ（Ｒ；抵抗、ρ；抵抗率、Ｓ；電極面積、
ｄ；誘電体厚）で記述されるからである。
ックコンデンサの取得できる静電容量は向上するもの
の、絶縁抵抗は低下する。これは、絶縁抵抗Ｒが、Ｒ＝
ρ×ｄ／Ｓ（Ｒ；抵抗、ρ；抵抗率、Ｓ；電極面積、
ｄ；誘電体厚）で記述されるからである。
【００１０】コンデンサの特性の一つにＣＲ積という項
目がある。これは静電容量Ｃと絶縁抵抗Ｒの積であり、
Ｃ＝ε０ ×εｒ ×Ｓ／ｄ（ε０ ；真空誘電率、ε
ｒ ；比誘電率）で与えられるため、Ｃ×Ｒ＝ρ×ε０
×εｒ となり、誘電体厚みや層数には関係ない値とな
る。
目がある。これは静電容量Ｃと絶縁抵抗Ｒの積であり、
Ｃ＝ε０ ×εｒ ×Ｓ／ｄ（ε０ ；真空誘電率、ε
ｒ ；比誘電率）で与えられるため、Ｃ×Ｒ＝ρ×ε０
×εｒ となり、誘電体厚みや層数には関係ない値とな
る。
【００１１】しかしながら、５μｍ以下の誘電体厚みに
なると、このＣＲ積は一般に低下する傾向にある。これ
は、誘電体厚みが薄くなることで、絶縁抵抗がオーミッ
ク則から外れるためと考えられる。即ち、セラミックコ
ンデンサの薄層化ではＣＲ積が低下するという問題があ
った。
なると、このＣＲ積は一般に低下する傾向にある。これ
は、誘電体厚みが薄くなることで、絶縁抵抗がオーミッ
ク則から外れるためと考えられる。即ち、セラミックコ
ンデンサの薄層化ではＣＲ積が低下するという問題があ
った。
【００１２】この発明は誘電体層を薄層化しても、所望
のＣＲ積が得られる小型大容量の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。
のＣＲ積が得られる小型大容量の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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る積層セラ
ミックコンデンサは、誘電体層と内部電極とが交互に積
層されている積層セラミックコンデンサにおいて、該誘
電体層一層中に一のセラミック粒子で形成されている一
層一粒子の部分の割合が２０％以上であることを特徴と
するものである。
ミックコンデンサは、誘電体層と内部電極とが交互に積
層されている積層セラミックコンデンサにおいて、該誘
電体層一層中に一のセラミック粒子で形成されている一
層一粒子の部分の割合が２０％以上であることを特徴と
するものである。
【００１４】ここで、前記誘電体層は５μｍ以上の厚さ
を有していてもよいが、５μｍ以下の厚さを有し、誘電
体層を形成しているセラミック粒子は３．５μｍ以上の
平均粒径を有している場合が好ましい。５μｍ以下とし
たのは、誘電体層が５μｍ以下の厚さになると積層セラ
ミックコンデンサのＣＲ積低下が顕著になるからであ
る。
を有していてもよいが、５μｍ以下の厚さを有し、誘電
体層を形成しているセラミック粒子は３．５μｍ以上の
平均粒径を有している場合が好ましい。５μｍ以下とし
たのは、誘電体層が５μｍ以下の厚さになると積層セラ
ミックコンデンサのＣＲ積低下が顕著になるからであ
る。
【００１５】また、前記内部電極はＮｉ粉末を主成分と
する導電ペーストを焼成して形成することができるが、
これ以外の卑金属粉末を主成分とする導電ペーストを焼
成して形成してもよい。また、前記誘電体層は例えばＢ
ａＴｉＯ３ 系の材料により形成することができるが、
これ以外の誘電体材料を用いて形成してもよい。
する導電ペーストを焼成して形成することができるが、
これ以外の卑金属粉末を主成分とする導電ペーストを焼
成して形成してもよい。また、前記誘電体層は例えばＢ
ａＴｉＯ３ 系の材料により形成することができるが、
これ以外の誘電体材料を用いて形成してもよい。
【００１６】なお、一層一粒子の割合は次のようにして
求める。すなわち、積層セラミックコンデンサを内部電
極に垂直な面で切断し、この面について、誘電体層を形
成しているセラミック粒子の粒径を測定し、その平均粒
径を算出し、内部電極に対して垂直な線を平均粒径の間
隔で引き、一粒子がかかっている線の数を全部の線に対
する割合で求める。
求める。すなわち、積層セラミックコンデンサを内部電
極に垂直な面で切断し、この面について、誘電体層を形
成しているセラミック粒子の粒径を測定し、その平均粒
径を算出し、内部電極に対して垂直な線を平均粒径の間
隔で引き、一粒子がかかっている線の数を全部の線に対
する割合で求める。
【００１７】
【実施例】通常の方法でセラミックグリーンシートを作
製し、得られたセラミックグリーンシートに導電パター
ンを印刷し、このセラミックグリーンシートを積層・圧
着させ、これを導電パターン毎にチップ状に裁断してチ
ップ状の積層体を形成した。
製し、得られたセラミックグリーンシートに導電パター
ンを印刷し、このセラミックグリーンシートを積層・圧
着させ、これを導電パターン毎にチップ状に裁断してチ
ップ状の積層体を形成した。
【００１８】ここで、セラミックグリーンシートはＢａ
ＴｉＯ３ 系のセラミック粉末を用いて形成し、導電パ
ターンはＮｉ粉末を主成分とする導電ペーストを用いて
形成した。また、セラミックグリーンシートは焼成後で
５μｍの厚さとなる厚さのものを使用した。
ＴｉＯ３ 系のセラミック粉末を用いて形成し、導電パ
ターンはＮｉ粉末を主成分とする導電ペーストを用いて
形成した。また、セラミックグリーンシートは焼成後で
５μｍの厚さとなる厚さのものを使用した。
【００１９】このチップ状の積層体を、図１に示すよう
に、空気中において６００℃まで昇温させながら加熱し
て脱バインダし、続いて、２．０体積％のＨ２ を含む
窒素ガスからなる非酸化性雰囲気に変え、１２００〜１
３００℃まで昇温させ、その温度で１〜５時間焼成し、
その後、６００℃まで降温し、２００ｐｐｍの酸素を含
む窒素ガス雰囲気に変え、この温度で１時間熱処理し、
誘電体層を再酸化させ、その後、常温まで冷却した。粒
径は焼成温度と保持時間を変えて変化させた。
に、空気中において６００℃まで昇温させながら加熱し
て脱バインダし、続いて、２．０体積％のＨ２ を含む
窒素ガスからなる非酸化性雰囲気に変え、１２００〜１
３００℃まで昇温させ、その温度で１〜５時間焼成し、
その後、６００℃まで降温し、２００ｐｐｍの酸素を含
む窒素ガス雰囲気に変え、この温度で１時間熱処理し、
誘電体層を再酸化させ、その後、常温まで冷却した。粒
径は焼成温度と保持時間を変えて変化させた。
【００２０】次に、焼成後のこれらの積層体を研磨し、
これを１１５０〜１２００℃に加熱して熱エッチング
し、研磨面のＳＥＭ写真を２０００倍で撮影した。そし
て、内部電極に対し平行に直径法を用いて、２００個の
粒子の粒径を測定し、その平均値を求めた。結果は表１
に示す通りであった。
これを１１５０〜１２００℃に加熱して熱エッチング
し、研磨面のＳＥＭ写真を２０００倍で撮影した。そし
て、内部電極に対し平行に直径法を用いて、２００個の
粒子の粒径を測定し、その平均値を求めた。結果は表１
に示す通りであった。
【００２１】次に、上記顕微鏡写真に線を、内部電極に
直角に、上記で求めた粒径（平均値）の間隔で１００本
描き、その線上に１個の粒子しかないところの数を数
え、全ての線、すなわち１００本の線に対するこの数の
割合を、一層一粒子の占める割合として求めた。なお、
一層一粒子とは図３の部分Ａ，Ｂに示すように、内部電
極１０，１０の間の誘電体層１２が１つのセラミック粒
子Ａ，Ｂからなることをいう。
直角に、上記で求めた粒径（平均値）の間隔で１００本
描き、その線上に１個の粒子しかないところの数を数
え、全ての線、すなわち１００本の線に対するこの数の
割合を、一層一粒子の占める割合として求めた。なお、
一層一粒子とは図３の部分Ａ，Ｂに示すように、内部電
極１０，１０の間の誘電体層１２が１つのセラミック粒
子Ａ，Ｂからなることをいう。
【００２２】次に、上記焼成により焼結した積層対の両
端部に外部電極を焼付け、積層セラミックコンデンサを
形成した。そして、恒温槽で２０℃に保ち、ＬＣＲメー
ターで静電容量を測定した。測定条件は１ｋＨｚ、１Ｖ
ｒｍｓである。静電容量の測定後、ＤＣ５０Ｖを１分間
印加して絶縁抵抗を測定した。静電容量と絶縁抵抗の積
を計算し、ＣＲ積（μＦ・ＭΩ）を算出した。結果を表
１に示す。
端部に外部電極を焼付け、積層セラミックコンデンサを
形成した。そして、恒温槽で２０℃に保ち、ＬＣＲメー
ターで静電容量を測定した。測定条件は１ｋＨｚ、１Ｖ
ｒｍｓである。静電容量の測定後、ＤＣ５０Ｖを１分間
印加して絶縁抵抗を測定した。静電容量と絶縁抵抗の積
を計算し、ＣＲ積（μＦ・ＭΩ）を算出した。結果を表
１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示す結果から、一層一粒子の割合が
２０％以上であると、ＣＲ積で１５０００μＦ・ＭΩ以
上を達成できることがわかる。
２０％以上であると、ＣＲ積で１５０００μＦ・ＭΩ以
上を達成できることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】この発明によれば、誘電体層を形成して
いるセラミック粒子の表面積が少なくなるので、焼成段
階での還元性が抑えられる。また、薄層化により、再酸
化段階において酸素が内部電極−セラミック粒子の界面
を拡散後、さらに粒界に拡散し易くなり、オーミックな
抵抗特性が維持されたものと考えられる。つまり、薄層
化において、有効であると言える。
いるセラミック粒子の表面積が少なくなるので、焼成段
階での還元性が抑えられる。また、薄層化により、再酸
化段階において酸素が内部電極−セラミック粒子の界面
を拡散後、さらに粒界に拡散し易くなり、オーミックな
抵抗特性が維持されたものと考えられる。つまり、薄層
化において、有効であると言える。
【００２６】従って、誘電体層が薄くとも、通常のＣＲ
積が低下する領域でも、ＣＲ積低下のない小型大容量の
積層セラミックコンデンサを得ることができるという効
果がある。
積が低下する領域でも、ＣＲ積低下のない小型大容量の
積層セラミックコンデンサを得ることができるという効
果がある。
【図１】この発明の実施例に係る焼成パターンの例を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２】この発明の実施例に係る誘電体層の断面におけ
るセラミック粒子の配列を示す拡大説明図である。
るセラミック粒子の配列を示す拡大説明図である。
１０ 内部電極
１２ 誘電体層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−129152（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−35985（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−22209（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−297561（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01G 4/00 - 4/42
Claims (3)
- 【請求項１】 誘電体層と内部電極とが交互に積層され
ている積層セラミックコンデンサにおいて、該誘電体層
は５μｍ以下の厚さを有し、該誘電体層一層中に一のセ
ラミック粒子で形成されている一層一粒子の部分を備
え、該内部電極に対して垂直な面で切断した面に存在す
るセラミック粒子の平均粒径の間隔で内部電極に対して
垂直な線を引いたときの全部の線の数に対する該一層一
粒子の部分にかかっている線の数の割合が２０％以上で
あり、前記内部電極がＮｉ粉末を主成分とする導電ペー
ストを焼成したものからなることを特徴とする積層セラ
ミックコンデンサ。 - 【請求項２】 前記誘電体層が５μｍ以下の厚さを有
し、該誘電体層を形成しているセラミック粒子が３．５
μｍ以上の平均粒径を有している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。 - 【請求項３】 前記誘電体層がＢａＴｉＯ３系のセラミ
ック粒子からなることを特徴とする請求項１又は２に記
載の積層セラミックコンデンサ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12199798A JP3370933B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 積層セラミックコンデンサ |
| TW088106180A TW430831B (en) | 1998-05-01 | 1999-04-17 | Multilayer ceramic capacitor |
| US09/293,950 US6205014B1 (en) | 1998-05-01 | 1999-04-19 | Multilayer ceramic capacitor |
| KR1019990014976A KR100556327B1 (ko) | 1998-05-01 | 1999-04-27 | 적층 세라믹 콘덴서 |
| MYPI99001732A MY120803A (en) | 1998-05-01 | 1999-04-30 | Multilayer ceramic capacitor |
| CNB991076044A CN1161803C (zh) | 1998-05-01 | 1999-05-01 | 多层陶瓷电容器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12199798A JP3370933B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 積層セラミックコンデンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317322A JPH11317322A (ja) | 1999-11-16 |
| JP3370933B2 true JP3370933B2 (ja) | 2003-01-27 |
Family
ID=14825012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12199798A Expired - Lifetime JP3370933B2 (ja) | 1998-05-01 | 1998-05-01 | 積層セラミックコンデンサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6205014B1 (ja) |
| JP (1) | JP3370933B2 (ja) |
| KR (1) | KR100556327B1 (ja) |
| CN (1) | CN1161803C (ja) |
| MY (1) | MY120803A (ja) |
| TW (1) | TW430831B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7259957B2 (en) | 2004-07-29 | 2007-08-21 | Tdk Corporation | Laminated ceramic capacitor |
| US7304830B2 (en) | 2004-07-29 | 2007-12-04 | Tdk Corporation | Laminated ceramic capacitor |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6018448A (en) * | 1997-04-08 | 2000-01-25 | X2Y Attenuators, L.L.C. | Paired multi-layered dielectric independent passive component architecture resulting in differential and common mode filtering with surge protection in one integrated package |
| US7321485B2 (en) | 1997-04-08 | 2008-01-22 | X2Y Attenuators, Llc | Arrangement for energy conditioning |
| US9054094B2 (en) | 1997-04-08 | 2015-06-09 | X2Y Attenuators, Llc | Energy conditioning circuit arrangement for integrated circuit |
| US7336468B2 (en) | 1997-04-08 | 2008-02-26 | X2Y Attenuators, Llc | Arrangement for energy conditioning |
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