JP3528749B2 - 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
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
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- H01G4/232—Terminals electrically connecting two or more layers of a stacked or rolled capacitor
-
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- H01G4/30—Stacked capacitors
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサに関し、特に、耐回路基板伸縮性ならびに耐回
路基板曲げ性に優れる積層セラミックコンデンサに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来より積層セラミックコンデンサは、
例えばセラミック積層体と、内部電極と、外部電極とか
らなる。セラミック積層体は、例えば誘電体材料からな
る生のセラミック層が複数積層された生の積層体が焼成
されてなる。内部電極は、セラミック積層体内のセラミ
ック層間にあって、複数の生のセラミック層上に導電性
ペーストが印刷され、生のセラミック積層体と同時焼成
されてなり、内部電極のそれぞれの端縁は、上述のセラ
ミック層の何れかの端面に露出するように形成されてい
る。外部電極は、セラミック積層体の端面に露出した内
部電極の一端と接続されるように、導電性ペーストがセ
ラミック積層体の端面に塗布され焼付けられてなる。 【０００３】外部電極形成用の導電性ペーストは、主に
導電成分と無機結合剤と有機ビヒクルとからなる。特
に、導電成分としてＣｕやＮｉ等の卑金属を用いる場
合、導電成分の酸化を防止するためにＮ2雰囲気中で焼
付けが行われるが、このようにＮ2雰囲気中で焼付けを
行なうための無機結合剤として、実公昭５８−１４６０
０号公報によればＢａＯ系ガラスが、特公平４−１５６
０６号公報によればＺｎＯ系ガラスが提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機結
合剤として上述の公報に記載のガラスを用いた導電性ペ
ーストは、Ｎ2雰囲気中で焼付けが可能であるがセラミ
ック素体との接着力が小さく、このような導電性ペース
トを用いて外部電極を形成した積層セラミックコンデン
サを回路基板上に実装すると、周囲の温度が急激に変化
したりあるいは熱衝撃が加えられた場合に、回路基板の
伸縮応力あるいは外力による回路基板のたわみに起因す
る応力によって、積層セラミックコンデンサの内部にク
ラックが生じる恐れがある。近年、積層セラミックコン
デンサは厚みが０．３〜２．０ｍｍ前後まで薄形化し、
これに伴ってセラミック層の厚みは数μｍ〜３０μｍ前
後、内部電極の厚みは０．５〜２．０μｍ前後まで薄く
なっている。このような積層セラミックコンデンサにと
って、内部クラックの発生は致命的な欠陥となる。 【０００５】本発明の目的は、上述の問題点を解消すべ
くなされたもので、耐回路基板伸縮性ならびに耐回路基
板曲げ性に優れ、特に回路基板に実装する際の熱衝撃に
よる回路基板の伸縮や、外力による回路基板のたわみに
起因する応力に耐え得る機械的強度を備える積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の積層セラミックコンデンサは、複数のセラ
ミック層が積層されてなる積層体と、それぞれの端縁が
セラミック層の何れかの端面に露出するようにセラミッ
ク層間に形成された複数の内部電極と、露出した内部電
極に接続されるように設けられた外部電極とを備え、外
部電極は、導電成分と、Ｐ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガ
ラスからなる無機結合剤を含有することを特徴とする。 【０００７】 【発明の実施の形態】外部電極形成に用いられる導電性
ペーストに適用可能な無機結合剤としては、表１に示す
ようなガラスフリットが挙げられるが、本発明は、外部
電極形成用の導電性ペーストを構成する無機結合材とし
て、ヤング率の低いリン酸ガラス（より具体的には、Ｐ
2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラス）を用いることに特徴
がある。 【０００８】 【表１】 【０００９】また、導電成分は、特に限定はしないが、
例えばＡｇ，Ｐｄ等の貴金属ならびにその合金、あるい
はＮｉ，Ｃｕ等の卑金属ならびにその合金を適宜用いる
ことができる。 【００１０】本発明の積層セラミックコンデンサの一つ
の実施形態について、図１に基づいて詳細に説明する。
積層セラミックコンデンサ１は、セラミック積層体２
と、内部電極３，３と、外部電極４，４とから主にな
る。セラミック積層体２は、ＢａＴｉＯ3を主成分とす
る誘電体材料からなるセラミック層２ａが複数積層され
た生のセラミック積層体が焼成されてなる。内部電極
３，３は、セラミック積層体２内のセラミック層２ａ間
にあって、複数の生のセラミック層２ａ上に導電性ペー
ストが印刷され、生のセラミック積層体と同時焼成され
てなり、内部電極３，３のそれぞれの端縁は、セラミッ
ク層２の何れかの端面に露出するように形成されてい
る。外部電極４，４は、セラミック積層体２の端面に露
出した内部電極３，３の一端と接続されるように、導電
性ペーストがセラミック積層体２の端面に塗布され焼付
けられてなる。 【００１１】なお、上述の実施形態において、セラミッ
ク積層体２の材料はＢａＴｉＯ3を用いたが、本発明は
これに限定されることなく、例えばＰｂＴｉＯ3やＰｂ
ＺｒＯ3等を適宜用いることができる。 【００１２】また、内部電極３，３の積層枚数ならびに
外部電極４，４に電気的かつ機械的に接続される数につ
いても図１に示した実施形態に限定されることなく、ま
た、セラミック積層体２の外部に導出されない内部電極
を備えても構わない。 【００１３】また、内部電極３，３の形成に用いる導電
性ペーストの導電成分は、特に限定はしないが、例えば
Ａｇ，Ｐｄ等の貴金属ならびにその合金、あるいはＮ
ｉ，Ｃｕ等の卑金属ならびにその合金を適宜用いること
ができる。 【００１４】 【実施例】まず、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミッ
ク粉末とバインダと可塑剤を混合し、これをボールミル
で分散させたセラミックスラリーを用いてドクターブレ
ード法によりセラミックグリーンシートを作製した。次
いで、セラミックグリーンシートを所定形状にカットし
た複数の生のセラミック層のうち所定枚数の表面に、Ｎ
ｉを導電成分とする導電性ペーストを塗布して電極膜を
形成し、電極膜を形成していない生のセラミック層とと
もに複数積層して複数の生のセラミック積層体を作製し
た。次いで、複数の生のセラミック積層体をＮ2雰囲気
中において１３００℃で焼成して、複数のセラミック積
層体を作製した。 【００１５】次いで、Ｃｕ粉末７０重量％に対して、表
２に示したガラスフリット４．５重量％と、エチルセル
ロースとブチルカルビトールとテルピネオールを含有す
る有機ビヒクル２５．５重量％を準備し、これらを混合
して混練して実施例１、２ならびに比較例１〜４の導電
性ペーストを作製した。 【００１６】次いで、生のセラミック積層体の両端面に
実施例１、２ならびに比較例１〜４の導電性ペーストを
浸漬塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させた後、Ｎ2雰
囲気中で６００℃、１０分ピークの条件で焼付けし、内
部電極に接続された一対の外部電極を形成した。次に、
この一対の外部電極上にＮｉめっき膜を電界めっき処理
により形成し、さらにＮｉめっき膜上にＳｉめっき膜を
電解めっき処理により形成して、実施例１、２ならびに
比較例１〜４の積層セラミックコンデンサを作製した。 【００１７】そこで、実施例１、２ならびに比較例１〜
４の積層セラミックコンデンサの外部電極にリード線を
半田付けし実施例１、２ならびに比較例１〜４の引張り
試験試料を作製し、半田付けされたリード線を１００ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で引張り、セラミック積層体の界面か
ら外部電極が剥離破壊した時点の荷重を測定して、これ
を引張り強度として表２にまとめた。 【００１８】また、実施例１、２ならびに比較例１〜４
の積層セラミックコンデンサを、長さ１００ｍｍ×幅４
０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ基板の中央部
にあるランド上にＳｎ／Ｐｂ共晶半田を用いて実装し
て、実施例１、２ならびに比較例１〜４のたわみ試験試
料を作製し、たわみ強度を測定してこれを表２にまとめ
た。なお、たわみ強度は、ＥＩＡＪ評価法に準拠して、
ガラスエポキシ基板の両端を支持し、ガラスエポキシ基
板の中央部裏面より押し棒を用いて表面方向に押圧する
ことで基板を撓ませ、ガラスエポキシ基板に実装された
実施例１、２ならびに比較例１〜４の積層セラミックコ
ンデンサにクラックが発生した時点での押し棒の移動距
離を測定するものである。 【００１９】 【表２】 【００２０】表２から明らかであるように、無機結合材
としてＰ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラスを用いた実施
例１、２の積層セラミックコンデンサは、引張り強度が
１６．０〜１８．６Ｎであり、たわみ強度が３．８８〜
３．９６ｍｍで高く優れた。 【００２１】これに対して、無機結合剤として硼珪酸バ
リウムまたは硼珪酸亜鉛ガラスを用いた比較例１〜４の
積層セラミックコンデンサは、引張り強度が８．０〜１
５．０Ｎであり、たわみ強度が１．５３〜２．１６ｍｍ
であり、何れも実施例１、２の積層セラミックコンデン
サよりも劣る結果となった。 【００２２】 【発明の効果】以上のように本発明の積層セラミックコ
ンデンサによれば、複数のセラミック層が積層されてな
る積層体と、それぞれの端縁が前記セラミック層の何れ
かの端面に露出するように前記セラミック層間に形成さ
れた複数の内部電極と、露出した前記内部電極に接続さ
れるように設けられた外部電極とを備え、前記外部電極
は、導電成分と、Ｐ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラスか
らなる無機結合剤を含有することを特徴とすることによ
り、耐回路基板伸縮性ならびに耐回路基板曲げ性に優
れ、特に回路基板に実装する際の熱衝撃による回路基板
の伸縮や、外力による回路基板のたわみに起因する応力
に耐え得る機械的強度を備えるという優れた効果を享受
することができる。
ンデンサに関し、特に、耐回路基板伸縮性ならびに耐回
路基板曲げ性に優れる積層セラミックコンデンサに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来より積層セラミックコンデンサは、
例えばセラミック積層体と、内部電極と、外部電極とか
らなる。セラミック積層体は、例えば誘電体材料からな
る生のセラミック層が複数積層された生の積層体が焼成
されてなる。内部電極は、セラミック積層体内のセラミ
ック層間にあって、複数の生のセラミック層上に導電性
ペーストが印刷され、生のセラミック積層体と同時焼成
されてなり、内部電極のそれぞれの端縁は、上述のセラ
ミック層の何れかの端面に露出するように形成されてい
る。外部電極は、セラミック積層体の端面に露出した内
部電極の一端と接続されるように、導電性ペーストがセ
ラミック積層体の端面に塗布され焼付けられてなる。 【０００３】外部電極形成用の導電性ペーストは、主に
導電成分と無機結合剤と有機ビヒクルとからなる。特
に、導電成分としてＣｕやＮｉ等の卑金属を用いる場
合、導電成分の酸化を防止するためにＮ2雰囲気中で焼
付けが行われるが、このようにＮ2雰囲気中で焼付けを
行なうための無機結合剤として、実公昭５８−１４６０
０号公報によればＢａＯ系ガラスが、特公平４−１５６
０６号公報によればＺｎＯ系ガラスが提案されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機結
合剤として上述の公報に記載のガラスを用いた導電性ペ
ーストは、Ｎ2雰囲気中で焼付けが可能であるがセラミ
ック素体との接着力が小さく、このような導電性ペース
トを用いて外部電極を形成した積層セラミックコンデン
サを回路基板上に実装すると、周囲の温度が急激に変化
したりあるいは熱衝撃が加えられた場合に、回路基板の
伸縮応力あるいは外力による回路基板のたわみに起因す
る応力によって、積層セラミックコンデンサの内部にク
ラックが生じる恐れがある。近年、積層セラミックコン
デンサは厚みが０．３〜２．０ｍｍ前後まで薄形化し、
これに伴ってセラミック層の厚みは数μｍ〜３０μｍ前
後、内部電極の厚みは０．５〜２．０μｍ前後まで薄く
なっている。このような積層セラミックコンデンサにと
って、内部クラックの発生は致命的な欠陥となる。 【０００５】本発明の目的は、上述の問題点を解消すべ
くなされたもので、耐回路基板伸縮性ならびに耐回路基
板曲げ性に優れ、特に回路基板に実装する際の熱衝撃に
よる回路基板の伸縮や、外力による回路基板のたわみに
起因する応力に耐え得る機械的強度を備える積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の積層セラミックコンデンサは、複数のセラ
ミック層が積層されてなる積層体と、それぞれの端縁が
セラミック層の何れかの端面に露出するようにセラミッ
ク層間に形成された複数の内部電極と、露出した内部電
極に接続されるように設けられた外部電極とを備え、外
部電極は、導電成分と、Ｐ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガ
ラスからなる無機結合剤を含有することを特徴とする。 【０００７】 【発明の実施の形態】外部電極形成に用いられる導電性
ペーストに適用可能な無機結合剤としては、表１に示す
ようなガラスフリットが挙げられるが、本発明は、外部
電極形成用の導電性ペーストを構成する無機結合材とし
て、ヤング率の低いリン酸ガラス（より具体的には、Ｐ
2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラス）を用いることに特徴
がある。 【０００８】 【表１】 【０００９】また、導電成分は、特に限定はしないが、
例えばＡｇ，Ｐｄ等の貴金属ならびにその合金、あるい
はＮｉ，Ｃｕ等の卑金属ならびにその合金を適宜用いる
ことができる。 【００１０】本発明の積層セラミックコンデンサの一つ
の実施形態について、図１に基づいて詳細に説明する。
積層セラミックコンデンサ１は、セラミック積層体２
と、内部電極３，３と、外部電極４，４とから主にな
る。セラミック積層体２は、ＢａＴｉＯ3を主成分とす
る誘電体材料からなるセラミック層２ａが複数積層され
た生のセラミック積層体が焼成されてなる。内部電極
３，３は、セラミック積層体２内のセラミック層２ａ間
にあって、複数の生のセラミック層２ａ上に導電性ペー
ストが印刷され、生のセラミック積層体と同時焼成され
てなり、内部電極３，３のそれぞれの端縁は、セラミッ
ク層２の何れかの端面に露出するように形成されてい
る。外部電極４，４は、セラミック積層体２の端面に露
出した内部電極３，３の一端と接続されるように、導電
性ペーストがセラミック積層体２の端面に塗布され焼付
けられてなる。 【００１１】なお、上述の実施形態において、セラミッ
ク積層体２の材料はＢａＴｉＯ3を用いたが、本発明は
これに限定されることなく、例えばＰｂＴｉＯ3やＰｂ
ＺｒＯ3等を適宜用いることができる。 【００１２】また、内部電極３，３の積層枚数ならびに
外部電極４，４に電気的かつ機械的に接続される数につ
いても図１に示した実施形態に限定されることなく、ま
た、セラミック積層体２の外部に導出されない内部電極
を備えても構わない。 【００１３】また、内部電極３，３の形成に用いる導電
性ペーストの導電成分は、特に限定はしないが、例えば
Ａｇ，Ｐｄ等の貴金属ならびにその合金、あるいはＮ
ｉ，Ｃｕ等の卑金属ならびにその合金を適宜用いること
ができる。 【００１４】 【実施例】まず、ＢａＴｉＯ3を主成分とするセラミッ
ク粉末とバインダと可塑剤を混合し、これをボールミル
で分散させたセラミックスラリーを用いてドクターブレ
ード法によりセラミックグリーンシートを作製した。次
いで、セラミックグリーンシートを所定形状にカットし
た複数の生のセラミック層のうち所定枚数の表面に、Ｎ
ｉを導電成分とする導電性ペーストを塗布して電極膜を
形成し、電極膜を形成していない生のセラミック層とと
もに複数積層して複数の生のセラミック積層体を作製し
た。次いで、複数の生のセラミック積層体をＮ2雰囲気
中において１３００℃で焼成して、複数のセラミック積
層体を作製した。 【００１５】次いで、Ｃｕ粉末７０重量％に対して、表
２に示したガラスフリット４．５重量％と、エチルセル
ロースとブチルカルビトールとテルピネオールを含有す
る有機ビヒクル２５．５重量％を準備し、これらを混合
して混練して実施例１、２ならびに比較例１〜４の導電
性ペーストを作製した。 【００１６】次いで、生のセラミック積層体の両端面に
実施例１、２ならびに比較例１〜４の導電性ペーストを
浸漬塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させた後、Ｎ2雰
囲気中で６００℃、１０分ピークの条件で焼付けし、内
部電極に接続された一対の外部電極を形成した。次に、
この一対の外部電極上にＮｉめっき膜を電界めっき処理
により形成し、さらにＮｉめっき膜上にＳｉめっき膜を
電解めっき処理により形成して、実施例１、２ならびに
比較例１〜４の積層セラミックコンデンサを作製した。 【００１７】そこで、実施例１、２ならびに比較例１〜
４の積層セラミックコンデンサの外部電極にリード線を
半田付けし実施例１、２ならびに比較例１〜４の引張り
試験試料を作製し、半田付けされたリード線を１００ｍ
ｍ／ｍｉｎの速度で引張り、セラミック積層体の界面か
ら外部電極が剥離破壊した時点の荷重を測定して、これ
を引張り強度として表２にまとめた。 【００１８】また、実施例１、２ならびに比較例１〜４
の積層セラミックコンデンサを、長さ１００ｍｍ×幅４
０ｍｍ×厚さ１．６ｍｍのガラスエポキシ基板の中央部
にあるランド上にＳｎ／Ｐｂ共晶半田を用いて実装し
て、実施例１、２ならびに比較例１〜４のたわみ試験試
料を作製し、たわみ強度を測定してこれを表２にまとめ
た。なお、たわみ強度は、ＥＩＡＪ評価法に準拠して、
ガラスエポキシ基板の両端を支持し、ガラスエポキシ基
板の中央部裏面より押し棒を用いて表面方向に押圧する
ことで基板を撓ませ、ガラスエポキシ基板に実装された
実施例１、２ならびに比較例１〜４の積層セラミックコ
ンデンサにクラックが発生した時点での押し棒の移動距
離を測定するものである。 【００１９】 【表２】 【００２０】表２から明らかであるように、無機結合材
としてＰ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラスを用いた実施
例１、２の積層セラミックコンデンサは、引張り強度が
１６．０〜１８．６Ｎであり、たわみ強度が３．８８〜
３．９６ｍｍで高く優れた。 【００２１】これに対して、無機結合剤として硼珪酸バ
リウムまたは硼珪酸亜鉛ガラスを用いた比較例１〜４の
積層セラミックコンデンサは、引張り強度が８．０〜１
５．０Ｎであり、たわみ強度が１．５３〜２．１６ｍｍ
であり、何れも実施例１、２の積層セラミックコンデン
サよりも劣る結果となった。 【００２２】 【発明の効果】以上のように本発明の積層セラミックコ
ンデンサによれば、複数のセラミック層が積層されてな
る積層体と、それぞれの端縁が前記セラミック層の何れ
かの端面に露出するように前記セラミック層間に形成さ
れた複数の内部電極と、露出した前記内部電極に接続さ
れるように設けられた外部電極とを備え、前記外部電極
は、導電成分と、Ｐ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラスか
らなる無機結合剤を含有することを特徴とすることによ
り、耐回路基板伸縮性ならびに耐回路基板曲げ性に優
れ、特に回路基板に実装する際の熱衝撃による回路基板
の伸縮や、外力による回路基板のたわみに起因する応力
に耐え得る機械的強度を備えるという優れた効果を享受
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一つの実施の形態の積層セラミッ
クコンデンサの断面図である。 【符号の説明】 １ 積層セラミックコンデンサ ２ セラミック積層体 ３ 内部電極 ４ 外部電極
クコンデンサの断面図である。 【符号の説明】 １ 積層セラミックコンデンサ ２ セラミック積層体 ３ 内部電極 ４ 外部電極
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フロントページの続き
(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】 【請求項１】 複数のセラミック層が積層されてなる積
層体と、それぞれの端縁が前記セラミック層の何れかの
端面に露出するように前記セラミック層間に形成された
複数の内部電極と、露出した前記内部電極に接続される
ように設けられた外部電極とを備え、前記外部電極は、
導電成分と、Ｐ 2Ｏ5−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏガラスからな
る無機結合剤を含有することを特徴とする、積層セラミ
ックコンデンサ。
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