JP3827901B2

JP3827901B2 - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP3827901B2
Application number: JP36689099A
Authority: JP
Inventors: 洋一水野
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: CN1189901C; JP2001185436A; US6404616B2; CN1304146A; HK1036145A1; US20010010616A1; MY121500A; TW498371B; KR20010067396A; KR100393304B1

Description

【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、特にその積層構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の積層セラミックコンデンサは、セラミック誘電体層と導体層とを交互に積層した積層体と、積層体の両端部に形成され前記導体層と接続する外部電極とを備えている。ここで、導体層は、両端の外部電極に対して交互に接続している。すなわち、一方の外部電極は導体層と一層おきに接続し、他方の外部電極は前記一方の外部電極と接続していない導体層と接続している。
【０００３】
このような積層セラミックコンデンサは、例えば外形寸法が３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍであるいわゆる３２１６タイプで静電容量が１０Ｆの場合には、導体層の積層数が３５０枚、セラミック誘電体層の厚みが３．０μｍ、導体層の厚みが１．５μｍである。すなわち、セラミック誘電体層の厚みは、導体層の厚みの２倍程度となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで一般に積層セラミックコンデンサでは、熱衝撃に対して高い耐性を有するものが求められる場合がある。また、近年小型且つ大容量な積層セラミックが求められている。しかしながら、従来の積層セラミックコンデンサでは十分な耐熱衝撃性を有するには至らない場合があった。特に、積層数の増加により小型且つ大容量化を図ろうとすると十分な耐熱衝撃性を得られない場合があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐熱衝撃性に優れた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、請求項１の発明では、導体層とセラミック誘電体層とを交互に積層してなる積層セラミックコンデンサにおいて、前記セラミック誘電体層の厚みが前記導体層の厚みより小さく且つ導体層の厚みが不均一であり、前記導体層は途切れた部位を有し、該途切れた部位は、前記セラミック誘電体層に含まれる二次相が充填されていることを特徴とするものを提案する。
【０００７】
積層セラミックコンデンサにおいては、一般に、導体層はセラミック誘電体層よりも熱衝撃に対して比較的柔軟性を有している。したがって、本発明では、セラミック誘電体層の厚みが導体層の厚みより小さいので、全体として導体層の占める割合が大きくなり、これにより熱衝撃に対する耐性が向上する。また、導体層は途切れた部位を有し、この途切れた部位には二次相が充填されている。積層セラミックコンデンサにおいては、一般に、セラミック誘電体層を構成するセラミック粒子よりも該セラミック粒子間に介在する二次相の方が熱衝撃に対して比較的柔軟性を有している。したがって、本発明によれば、前記二次相の充填された部位が熱衝撃を緩和するので、熱衝撃に対する耐性が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサについて図面を参照して説明する。図１は積層セラミックコンデンサの一部切り欠き斜視図、図２は積層セラミックコンデンサの拡大断面図である。
【００１２】
図１に示すように、この積層セラミックコンデンサ１０は、セラミック誘電体層１１と導体層１２とを交互に積層した略直方体形状の積層体１３と、積層体１３の両端部に形成され前記導体層１２と接続する外部電極１４とを備えている。ここで、導体層１２は、両端の外部電極１４に対して交互に接続している。すなわち、一方の外部電極１４は導体層１２と一層おきに接続し、他方の外部電極１４は前記一方の外部電極１４と接続していない導体層１２と接続している。
【００１３】
セラミック誘電体層１１は、例えばＢａＴｉＯ₃系の強誘電性を有するセラミック焼結体からなる。また、導体層１２は、例えばＰｄ，Ｎｉ，Ａｇなどの金属材料からなる。積層体１３は、導電性ペーストを印刷したセラミックグリーンシートを複数積層し、これを焼結して形成される。これにより、セラミックグリーンシートが焼結してセラミック誘電体層１１が形成され、導電性ペーストが焼結して導体層１２が形成される。外部電極１４は、例えばＮｉ，Ａｇなどの金属材料からなる。
【００１４】
この積層セラミックコンデンサ１０の特徴的な点は、図２に示すように、セラミック誘電体層１１の厚みＤｄが導体層１２の厚みＤｅ以下である点である。具体的には、セラミック誘電体層１１の厚みＤｄは、導体層１２の厚みＤｅの７０％〜１００％程度が好ましく、さらに好ましくは８５％〜１００％程度である。ここで、セラミック誘電体層１１と導体層１２とを比較すると、導体層１２の方が熱衝撃に対して柔軟性を有している。
【００１５】
なお、図２では導体層１２が途切れたように図示されているが、これは導体層１２を形成する導電性ペーストに含まれる金属粒子が凝集するなどして導体層１２の厚みが不均一となり、結果として導体が形成されない部位が生じたものである。導体層１２が途切れた部位には、セラミック誘電体層１１に含まれる二次相１５が充填されている。
【００１６】
次に、この積層セラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。まず、例えばＢａＴｉＯ₃などを主原料とし添加物としてＳｉＯ₂などを混合した誘電体セラミック材料に、有機バインダ、有機溶剤又は水を所定量混合・撹拌してセラミックスラリーを得る。次に、このセラミックスラリーをドクターブレード法等のテープ成型法によりセラミックグリーンシートを形成する。
【００１７】
次に、このセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法などにより所定形状で導電性ペーストを印刷する。ここで導電性ペーストは、焼結後の導体層の厚みがセラミック誘電体層の厚みよりも厚くなるように塗布する。
【００１８】
次いで、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートをプレス装置を用いて積層及び圧着してセラミック積層体を得る。次に、セラミック積層体を部品単位あたりの大きさに裁断して積層チップを得る。次に、この積層チップを、所定の温度条件及び雰囲気条件で焼成して焼結体を得る。最後に、焼結体の両端部にディップ法などで外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得る。
【００１９】
本実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサ１０では、熱衝撃に対して比較的柔軟性を有する導体層１２がセラミック誘電体層１１よりも厚く形成されているので、全体として耐熱衝撃性に優れたものとなる。特に、各層を薄層化するとともに積層数を増加させ小型化及び大容量化を図る場合において、この積層セラミックコンデンサ１０は優れた耐熱衝撃性を有する。
【００２０】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサについて図面を参照して説明する。図３は積層セラミックコンデンサの拡大断面図である。
【００２１】
この積層セラミックコンデンサは、前記第１の実施の形態と同様に、セラミック誘電体層２１と導体層２２とを交互に積層した略直方体形状の積層体と、積層体の両端部に形成され前記導体層２２と接続する外部電極とを備えている。ここで、導体層２２は、両端の外部電極に対して交互に接続している。すなわち、一方の外部電極は導体層２２と一層おきに接続し、他方の外部電極は前記一方の外部電極と接続していない導体層２２と接続している。
【００２２】
セラミック誘電体層２１は、例えばＢａＴｉＯ₃系の強誘電性を有するセラミック焼結体からなる。また、導体層２２は、例えばＰｄ，Ｎｉ，Ａｇなどの金属材料からなる。積層体は、導電性ペーストを印刷したセラミックグリーンシートを複数積層し、これを焼結して形成される。これにより、セラミックグリーンシートが焼結してセラミック誘電体層２１が形成され、導電性ペーストが焼結して導体層２２が形成される。外部電極は、例えばＮｉ，Ａｇなどの金属材料からなる。
【００２３】
この積層セラミックコンデンサの特徴的な点は、セラミック誘電体層２１の構造にある。一般に、セラミック誘電体層は、セラミック粒子と該セラミック粒子間に介在する二次相からなる。ここで、二次相とは、セラミックの焼成時に原料とともに添加された添加物或いは添加物とセラミック粒子との反応生成物である。この二次相は、セラミック粒子と比較して熱衝撃性に対して柔軟性を有している。なお、セラミック誘電体層は、一般的には、全域に亘り各セラミック粒子が密に結合した状態となっている。
【００２４】
本実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサは、図３に示すように、セラミック誘電体層２１が、対向する導体層２２間に亘ってセラミック粒子３１が存在せず二次相３２のみで構成された部位２１ａを含んでいることを特徴としている。ここで、二次相３２のみで構成された部位２１ａの大きさ、すなわち、対向するセラミック粒子３１の間隔は、セラミック誘電体層の厚み以上である。また、二次相３２のみで構成された部位２１ａは、一のセラミック誘電体層２１において、０％〜１５％程度含まれているのが好ましく、さらに好ましくは０％〜５％程度である。さらに、二次相３２のみで構成された部位２１ａを有するセラミック誘電体層２１は、全セラミック誘電体層２１に対して１０％〜９０％程度であるのが好ましく、さらに好ましくは１５％〜３０％程度である。
【００２５】
なお、図３では導体層２２が途切れたように図示されているが、これは導体層２２を形成する導電性ペーストに含まれる金属粒子が凝集するなどして導体層２２の厚みが不均一となり、結果として導体が形成されない部位が生じたものである。導体層２２が途切れた部位には、セラミック誘電体層２１に含まれる二次相３２が充填されている。
【００２６】
次に、この積層セラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。まず、誘電体セラミック材料に、有機バインダ、有機溶剤又は水を所定量混合・撹拌してセラミックスラリーを得る。ここで、誘電体セラミック材料は、例えばＢａＴｉＯ₃などのチタン酸バリウム系の主原料に、ＳｉＯ₂などの添加物を混合したものである。この添加物が後述する焼成時に二次相を形成することになる。この添加物は、主原料に対して１％〜１０％程度混合することが好ましく、さらに好ましくは３％〜７％程度である。
【００２７】
次に、このセラミックスラリーをドクターブレード法等のテープ成型法によりセラミックグリーンシートを形成する。次に、このセラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷法、凹版印刷法、凸版印刷法などにより所定形状で導電性ペーストを印刷する。次いで、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートをプレス装置を用いて積層及び圧着してセラミック積層体を得る。
【００２８】
次に、セラミック積層体を部品単位あたりの大きさに裁断して積層チップを得る。次に、この積層チップを、所定の温度条件及び雰囲気条件で焼成して焼結体を得る。最後に、焼結体の両端部にディップ法などで外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得る。
【００２９】
本実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサでは、セラミック誘電体２１が、熱衝撃に対して比較的柔軟な二次相のみで構成された部位２１ａを含んでいるので、全体として耐熱衝撃性に優れたものとなる。すなわち、この二次相のみで構成された部位２１ａが応力緩和の働きをするものである。特に、各層を薄層化するとともに積層数を増加させ小型化及び大容量化を図る場合において、この積層セラミックコンデンサは優れた耐熱衝撃性を有する。
【００３０】
なお、上述した第１及び第２の実施形態では、セラミック誘電体層の材料として、主原料がＢａＴｉＯ₃で添加物がＳｉＯ₂であるセラミック材料粉を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、主原料として、ＢａＴｉＯ₃、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＴｉＯ₃、（Ｂａ，Ｃａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃、Ｂａ（Ｔｉ，Ｓｎ）Ｏ₃などを用いてもよい。また、添加物として、ＭｇＯ、Ｍｎ₃Ｏ₄、Ｌｉ系ガラス、Ｂ系ガラスなどを用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、セラミック誘電体層の厚みが導体層の厚みより小さいので、全体として熱衝撃に対して比較的柔軟性を有している導体層の占める割合が大きくなり、これにより熱衝撃に対する耐性が向上する。また、前記二次相の充填された部位が熱衝撃を緩和するので、熱衝撃に対する耐性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層セラミックコンデンサの一部切り欠き斜視図
【図２】積層セラミックコンデンサの拡大断面図
【図３】積層セラミックコンデンサの拡大断面図
【符号の説明】
１０…積層セラミックコンデンサ、１１，２１…セラミック誘電体層、１２，２２…導体層、１３…積層体、１４…外部電極、３１…セラミック粒子、１５，３２…二次相

Claims

導体層とセラミック誘電体層とを交互に積層してなる積層セラミックコンデンサにおいて、
前記セラミック誘電体層の厚みが前記導体層の厚みより小さく且つ導体層の厚みが不均一であり、前記導体層は途切れた部位を有し、該途切れた部位は、前記セラミック誘電体層に含まれる二次相が充填されている
ことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。