JP4691807B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、ニッケル(Ni)を含む内部電極を備える積層セラミックコンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
BaTiO3 を主成分とする誘電体セラミック材料を積層セラミックコンデンサに用いた場合、中性または還元性の低酸素分圧下で焼成すると、誘電体セラミック材料が還元されて半導体化するという問題がある。
【0003】
したがって、積層セラミックコンデンサに備える内部電極の材料としては、誘電体セラミック材料の焼結する温度下でも溶融することがないばかりでなく、誘電体セラミック材料を半導体化させない高酸素分圧下で焼成しても酸化することのない、たとえば、パラジウム、白金等の貴金属を用いる必要があり、積層セラミックコンデンサの低コスト化の大きな妨げとなっている。
【0004】
上述の問題を解決するため、たとえばニッケル等の安価な卑金属を内部電極の材料として使用できることが望まれている。しかし、このような卑金属を内部電極の材料として用い、上述したような条件下で焼成すると、卑金属が酸化されてしまい、内部電極の機能が損なわれてしまう。
【0005】
そのため、このような卑金属を内部電極の材料として用いるためには、酸素分圧の低い中性または還元性の雰囲気において焼成しても半導体化せず、かつ優れた誘電特性を有する誘電体セラミック材料が望まれる。
【0006】
上述の条件を満たす誘電体セラミック材料の組成として、たとえば、特開昭62−256422号公報に記載されるBaTiO3 −CaZrO3 −MnO−MgO系の組成、特開昭63−103861号公報に記載されるBaTiO3 −MnO−MgO−希土類酸化物系の組成、特公昭61−14610号公報に記載されるBaTiO3 −(Mg,Zr,Sr,Ca)O−Li2 O−SiO2 −MO(MO:BaO、SrO、CaO)系の組成、あるいは、特開平3−263708号公報に記載される(Ba,Ca,Sr,Mg,Ce)(Ti,Zr)O3 系の組成が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような卑金属を含む内部電極を有する積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体セラミック層が薄層化されたり、多層化されたりすると、焼成時の内部電極と誘電体セラミック層との間の収縮の差や熱膨張率の差が大きく影響し、内部電極と誘電体セラミック層との界面に残留応力が生じ、これによって、耐熱衝撃性が悪くなるという問題がある。
【0008】
また、耐熱衝撃性や高温・高湿下における信頼性(いわゆる耐湿負荷特性)は、誘電体セラミック層を薄層化したり(たとえば厚み3μm以下)、多層化したり(たとえば100層以上)した場合には、誘電体セラミック層の欠陥部(たとえばポア)の影響によって、悪くなるという問題がある。
【0009】
これらの問題に関連して、特公平7−56850号公報には、アルミノシリケート層によって、Niを含む内部電極と誘電体セラミック層とが接合された積層セラミックコンデンサが記載されている。しかし、この積層セラミックコンデンサは、誘電体セラミック層における欠陥部の影響や、耐熱衝撃性、界面層であるアルミノシリケート層による誘電特性の劣化を考慮したものではない。
【0010】
他方、特開平3−133114号公報には、内部電極の周囲に誘電体セラミック層とは異なる組成の酸化物層を形成し、積層セラミックコンデンサの高温負荷試験における信頼性の向上を目的として、低酸素濃度化で焼成した後に熱処理を行なうことが記載されている。しかし、このようにして得られた積層セラミックコンデンサは、耐熱衝撃性や耐湿負荷特性に対しては実質的な効果を発揮し得ない。
【0011】
そこで、この発明の目的は、Niを含む内部電極を有する積層セラミックコンデンサにおける誘電体セラミック層の欠陥、ならびに界面層の組成および構造を改良することにより、耐熱衝撃性、耐湿負荷特性および誘電特性に優れた積層セラミックコンデンサを提供しようとすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の積層された誘電体セラミック層と、誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成されたNiを導電成分とする複数の内部電極とを含む、積層体を備えるとともに、この積層体の相対向する各端部上にそれぞれ形成された外部電極を備え、複数の内部電極は、いずれかの外部電極に電気的に接続されるように、各々のいずれか一方の端縁が積層体の端面にまで届く状態でそれぞれ形成されている、積層セラミックコンデンサに向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。
【0013】
すなわち、誘電体セラミック層は、断面研磨面における欠陥部の発生面積率が1%以下であり、誘電体セラミック層と内部電極との間に、誘電体セラミック層の成分と内部電極の成分とを含有する界面層が形成されていることを特徴としている。
【0014】
この発明の特徴となる界面層の組成に関して、次のような3つの実施態様がある。
【0015】
第1の実施態様では、誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極は、少なくともSiを成分元素として含み、界面層は、Ba−Ti−Si−Mgの酸化物を主成分としている。
【0016】
第2の実施態様では、誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極は、少なくともAlを成分元素として含み、界面層は、Ba−Ti−Si−Mg−Al−Niの酸化物を主成分としている。
【0017】
第3の実施態様では、誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極は、少なくともAlおよびMgを成分元素として含み、界面層は、MgAl2 O4 −NiAl2 O4 のスピネル構造の酸化物を含んでいる。
【0018】
この発明において、界面層の発生率は、断面研磨面における内部電極の長さに対する当該界面層の長さの比で5%以上かつ95%以下であることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ1を図解的に示す断面図である。
【0020】
積層セラミックコンデンサ1は、複数の積層された誘電体セラミック層2と、誘電体セラミック層2間の特定の界面に沿って形成されたNiを導電成分とする複数の内部電極3とを含む、積層体4を備えている。
【0021】
積層体4は、相対向する端面5を有し、これら端面5をそれぞれ含む積層体4の相対向する各端部上には、外部電極6が形成されている。外部電極6上には、必要に応じて、ニッケルまたは銅などからなる第1のめっき層7、その上に、半田または錫などからなる第2のめっき層8がそれぞれ形成される。
【0022】
複数の内部電極3は、いずれかの外部電極6に電気的に接続されるように、各々のいずれか一方の端縁が積層体4の端面5にまで届く状態でそれぞれ形成されている。この実施形態では、一方の外部電極6に電気的に接続される内部電極3と、他方の外部電極6に電気的に接続される内部電極3とが、積層方向に関して、交互に配置されている。
【0023】
この積層セラミックコンデンサ1は、たとえば、次のようにして製造される。
【0024】
まず、誘電体セラミック層2となる複数のセラミックグリーンシートが用意される。セラミックグリーンシートは、たとえば、BaTiO3 、またはBa1-x Cax TiO3 を主成分とし、必要に応じて、Dy、Mg、Mn、Si(ガラス)等の添加成分を含む、非還元性の誘電体セラミック材料粉末をスラリー化し、これをシート状に成形することによって作製される。
【0025】
次に、特定のセラミックグリーンシート上には、Niを導電成分として含む導電性ペーストを付与することによって、内部電極3となるペースト膜が形成される。
【0026】
次に、ペースト膜が形成された複数のセラミックグリーンシートが積層されるとともに、これを挟むように、ペースト膜が形成されていない適当数のセラミックグリーンシートが積層され、次いで、積層方向にプレスされることによって、グリーンシート積層体が得られる。
【0027】
次に、グリーンシート積層体は、必要に応じてカットされ、その後、還元性雰囲気中で焼成される。これによって、図1に示した積層体4が得られる。
【0028】
次に、積層体4の相対向する各端部上に、外部電極6がそれぞれ形成される。外部電極6の材料としては、内部電極3と同じ材料を用いることができる。また、外部電極6の材料としては、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金、銅なども使用可能であり、また、これらの金属粉末に、B2 O3 −SiO2 −BaO系ガラス、Li2 O−SiO2 −BaO系ガラスなどからなるガラスフリットを添加したものも使用可能である。
【0029】
なお、外部電極6は、上述したような金属粉末を導電成分として含む導電性ペーストを、焼結後の積層体4上に付与し、焼き付けることによって形成されるのが通常であるが、焼成前の生の積層体上に導電性ペーストを付与し、この生の積層体の焼成と同時に導電性ペーストの焼き付けを行なうようにして形成されてもよい。
【0030】
次に、外部電極6上に、たとえばニッケルまたは銅などのめっきを施し、第1のめっき層7を形成し、その後、この第1のめっき層7上に、たとえば半田または錫などのめっきを施し、第2のめっき層8を形成することによって、積層セラミックコンデンサ1が完成される。
【0031】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサ1において、誘電体セラミック層2は、断面研磨面における欠陥部(たとえばポア)の発生面積率が1%以下であり、したがって、誘電体セラミック層2は極めて緻密な構造を有している。
【0032】
また、誘電体セラミック層2と内部電極3との間には、界面層9が形成されている。界面層9は、内部電極3の図による上側に生じるものと図による下側に生じるものとがあるが、いずれも、誘電体セラミック層2の成分と内部電極3の成分とを含有する組成をもって構成されている。
【0033】
このような界面層9が形成されていると、界面層が形成されない場合に比べて、誘電体セラミック層2と内部電極3との間でより強い接合状態を得ることができ、耐熱衝撃性および耐湿負荷特性を改善することができる。
【0034】
上述した界面層9の組成は、誘電体セラミック層2の組成および内部電極3の組成に影響される。
【0035】
誘電体セラミック層2が、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極3が、少なくともSiを成分元素として含むとき、誘電体セラミック層2の成分としてのBa、TiおよびMgの各酸化物と、内部電極3および誘電体セラミック層2の双方に含まれるSi成分とが反応して、Ba−Ti−Si−Mgの酸化物を主成分とする界面層9が形成される。このような界面層9の組成は、TEM/EDX分析によって確認できている。
【0036】
また、界面層9は、Ba−Ti−Si−Mg−Al−Niの酸化物を主成分としていてもよい。この場合、誘電体セラミック層2は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極3は、少なくともAlを成分元素として含み、誘電体セラミック層2の成分としてのBa、Ti、SiおよびMgの各酸化物と、内部電極3の成分としてのNiおよびAlの各酸化物が反応して、上述のようなBa−Ti−Si−Mg−Al−Niの酸化物を主成分とする界面層9が形成される。この界面層9の組成も、TEM/EDX分析により確認できている。
【0037】
また、界面層9は、MgAl2 O4 −NiAl2 O4 のスピネル構造の酸化物を含んでいてもよい。このようなMgAl2 O4 −NiAl2 O4 のスピネル構造の酸化物は、誘電体セラミック層2が、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、内部電極3が、少なくともAlおよびMgを成分元素として含む場合に生成される。
【0038】
スピネル構造とは、化学式AB2 X4 (AおよびBは陽性元素、Xは陰性元素)で示される化合物がとり得る結晶構造の一形式であり、Xはほぼ立方最密充填配列をし、その四面体空隙をAが、また、八面体空隙をBがそれぞれ占める。このスピネル化合物を含む界面層9によれば、内部電極3と誘電セラミック層2との結合がより強くなり、積層セラミックコンデンサ2の耐熱衝撃性および耐湿負荷特性をより優れたものとすることができる。
【0039】
界面層9の発生率は、断面研磨面における内部電極3の長さに対する当該界面層9の長さの比で5%以上かつ95%以下であることが好ましい。界面層9の発生率が5%未満では、内部電極3と誘電体セラミック層2との間において、十分な結合力を得ることができない。他方、界面層9の発生率が95%を超える場合には、界面層9の影響によって、積層セラミックコンデンサ1の静電容量等の誘電特性が大きく低下する。
【0040】
なお、上述のように界面層9の発生率が高くなると、積層セラミックコンデンサ1の静電容量が低下する理由としては、界面層9の比誘電率が誘電体セラミック層2の比誘電率に比べて低いこと、および、誘電体セラミック層2中の有効添加成分が偏析層としての界面層9中に多量に取り込まれて組成のずれが大きくなることが考えられる。
【0041】
次に、この発明を、より具体的な実験例に基づいて、以下に詳細に説明する。
【0042】
【実験例1】
1.内部電極用導電性ペーストの準備
粒径0.2μmのNi粉末を用意し、このNi粉末100重量部に対して、表1に示すような重量部をもって、いくつかの種類のコーティングを施した。
【0043】
【表1】
【0044】
すなわち、表1に示すように、種類Aでは、Siの金属アルコキシドのテトラエチルオルソシリケートを加水分解処理によってコーティングし、種類Bでは、Alの金属アルコキシドのトリイソプロポキシアルミニウムを加水分解処理によってコーティングし、種類Cでは、上述のAlの金属アルコキシドと酢酸マグネシウムとをそれぞれ加水分解処理によってコーティングした。また、種類Dでは、コーティングを施さなかった。
【0045】
次に、これら種類A〜Dの各々に係るNi粉末42重量%と、エチルセルロース系バインダ6重量%をテルピネオール94重量%に溶解して作製した有機ビヒクル44重量%と、テルピネオール14重量%とを混合し、3本ロールミルによって分散混練し、内部電極用導電性ペーストを作製した。
【0046】
2.誘電体セラミック層用誘電体セラミック材料の準備
表2に示すような組成を有する、種類a〜cの各々に係る誘電体セラミック材料を用意した。
【0047】
【表2】
【0048】
表2において、チタン酸バリウム(BaTiO3 )粉末は、粒径0.2μmの加水分解法によって製造されたものであり、各添加成分は、酸化物粉末または炭酸化物粉末の形態で、チタン酸バリウム粉末に混合する方法によって添加した。
【0049】
表2において、BaTiO3 、Dy、MgおよびMnの各含有量は、それぞれ、これらの間でのモル比で示し、Siの含有量は、得られた誘電体セラミック材料における重量%で示している。
【0050】
3.積層セラミックコンデンサの作製
上述した誘電体セラミック材料粉末に、バインダおよび有機溶剤を加えて、スラリーを作製し、このスラリーをシート状に成形することによって、セラミックグリーンシートを得た。
【0051】
次に、セラミックグリーンシート上に、前述の導電性ペーストを、蛍光X線膜厚計によるNi厚が0.6μmとなるようにスクリーン印刷し、内部電極となる導電性ペースト膜を形成した。
【0052】
次いで、複数のセラミックグリーンシートを、上述の導電性ペースト膜の引き出されている側が互い違いとなるように積層し、熱プレスして一体化した。
【0053】
次いで、一体化された積層体を、所定の寸法にカットし、生の積層体チップを得た。
【0054】
次に、この生の積層体チップを、窒素雰囲気中において300℃の温度に加熱し、バインダを燃焼させた後、酸素分圧10-9〜10-12 MPaのH2 −N2 −H2 Oガスからなる還元性雰囲気中において最高焼成温度1300℃で2時間保持しながら、昇温速度と降温速度とをともに200℃/時間とする、プロファイルをもって焼成した。
【0055】
次いで、焼成後の積層体チップの両端部に銀を導電成分として含む導電性ペーストを塗布し、窒素雰囲気中において600℃の温度で焼き付け、前述の導電性ペースト膜によって与えられた内部電極と電気的に接続された外部電極を形成した。そして、この外部電極上に、ニッケルめっき膜を形成し、さらにその上に、半田めっき膜を形成した。
【0056】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅が1.6mm、長さが3.2mm、厚さが0.8mmであり、内部電極間に介在するセラミック層の厚みは3μmであり、有効誘電体セラミック層の数は150であった。
【0057】
4.評価
得られた積層セラミックコンデンサの各試料に対して、表3に示すように、誘電体セラミック層の断面研磨面における欠陥部(ポア)の発生面積率(表3において「セラミック欠陥率」)、界面層の有無および組成ならびに発生率、誘電特性としての比誘電率および誘電体損失、ならびに、信頼性としての耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験の各々についての評価を実施した。
【0058】
セラミック欠陥率については、試料となる積層セラミックコンデンサを断面研磨し、研磨面におけるポアの面積を画像解析処理に基づいて定量化することによって求めた。
【0059】
界面層の組成については、TEM/EDX分析に基づいて組成分析することによって求めた。
【0060】
界面層の有無およびその発生率については、積層セラミックコンデンサを断面研磨し、SEM観察により評価したもので、特に、界面層の発生率については、SEM観察に基づき、研磨面における内部電極側の界面層の長さと内部電極の長さ(100μm)とをそれぞれ定量化することによって求めた。
【0061】
また、静電容量(C)および誘電体損失(tanδ)を、自動ブリッジ式測定器を用いてJIS規格5102に従って測定し、得られた静電容量から比誘電率(εr )を算出した。
【0062】
耐熱衝撃試験については、各試料を50個ずつ、325℃に設定した半田槽に3秒間浸漬することによって行なった。耐熱衝撃試験後の各試料を樹脂で固めた後に研磨し、顕微鏡によってクラックの発生の有無を検査し、クラックの発生した試料を不良と判断した。
【0063】
耐湿負荷試験については、各試料を72個ずつ、2気圧(相対湿度100%)、温度121℃の条件下で、16Vの直流電圧を印加した場合において、250時間経過するまでに、絶縁抵抗値(R)が106 Ω以下になった試料を不良と判断した。
【0064】
以上の評価結果が表3に示されている。表3において、試料番号の左の欄外に「*」が付されたものは、この発明の範囲から逸脱したものである。
【0065】
【表3】
【0066】
表3を参照して、まず、試料1〜3の間で比較する。
【0067】
試料1〜3は、「セラミック種類」の欄に、それぞれ、「a」、「b」および「c」(表2参照)と記載されているように、誘電体セラミック材料に含まれるガラス(Si)の添加量を変え、それによって、誘電体セラミックの焼結状態を変えたものである。
【0068】
内部電極のための導電性ペーストには、「ペースト種類」の欄に記載されるように、いずれも、「A」(表1参照)を使用している。
【0069】
このような状況の下、試料1〜3のすべてにおいて、Ba−Ti−Si−Mgの酸化物を含有する界面層(表3において、この界面層の組成を「▲1▼」で示す。)の発生が認められた。
【0070】
しかしながら、試料1では、適正量の界面層が形成されているにもかかわらず、セラミック欠陥率(ポアの発生率)が2.3%というように1%を超え、耐熱衝撃試験で8/50個の不良、耐湿負荷試験で12/72個の不良が確認された。
【0071】
これに対して、試料2および3では、セラミック欠陥率が1%以下であり、かつ界面層の発生率も適正値であるため、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験のいずれにおいても不良は発生しなかった。
【0072】
次に、試料4では、「ペースト種類」が「D」(表1参照)であり、SiO2 、Al2 O3 およびMgOのいずれによってもコーティングされていないNi粉末を用いている。
【0073】
この場合、セラミック欠陥率については1%以下であるが、界面層が発生しておらず、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験といった信頼性試験での不良の発生が著しかった。
【0074】
次に、試料5〜7の間で比較する。
【0075】
試料5〜7は、「セラミック種類」の欄に、それぞれ、「a」、「b」および「c」と記載されているように、誘電体セラミック材料へのガラス(Si)添加量を変え、それによって、誘電体セラミックの焼結状態を変えたものである。
【0076】
内部電極のための導電性ペーストには、「ペースト種類」に記載されように「B」(表1参照)を用いている。
【0077】
このような状況の下、試料5〜7において、いずれも、Ba−Ti−Si−Mg−Al−Niの酸化物を含有する界面層(表3において、この界面層の組成を「▲2▼」で示す。)の発生が認められた。
【0078】
しかしながら、試料5では、適正量の界面層が形成されているにもかかわらず、セラミック欠陥率が2.1%と1%を超えており、耐熱衝撃試験で6/50個の不良、耐湿負荷試験で11/72個の不良が確認された。
【0079】
これに対して、試料6および7では、セラミック欠陥率が1%以下であり、かつ界面層の発生率も適正値であるため、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験のいずれにおいても不良は発生しなかった。
【0080】
次に、試料8〜10の間で比較する。
【0081】
試料8〜10は、「セラミック種類」の欄に、それぞれ、「a」、「b」および「c」と記載されているように、誘電体セラミック材料へのガラス(Si)添加量を変え、それによって誘電体セラミックの焼結状態を変えたものである。
【0082】
内部電極のための導電性ペーストには、「ペースト種類」の欄に記載されるように、「C」(表1参照)のNi粉末を用いている。
【0083】
このような状況の下、試料8〜10のすべてにおいて、MgAl2 O4 −Ni2 O4 のスピネル構造の酸化物を含む界面層(表3において、この界面層の組成を「▲3▼」で示す。)の発生が認められた。
【0084】
しかしながら、試料8では、適正量の界面層が形成されているにもかかわらず、セラミック欠陥率が2.2%と1%を越えており、耐熱衝撃試験で4/50個の不良、耐湿負荷試験で8/72個の不良が確認された。
【0085】
これに対して、試料9および10では、セラミック欠陥率が1%以下であり、かつ界面層の発生率も適正値であるため、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験のいずれにおいても不良は発生しなかった。
【0086】
【実験例2】
この実験例2では、誘電体セラミック層のための誘電体セラミック材料については、表2の「c」の組成のものを用いた。
【0087】
他方、内部電極のための導電性ペーストに含まれるNi粉末については、表4に示すような種々のコーティングを施したNi粉末を用いた。表4は、表1に相当するもので、コーティングにあたっては、実験例1と同様の方法を用いた。なお、表4において、種類「A2」、「B2」および「C2」は、それぞれ、表1における種類「A」、「B」および「C」と同様である。
【0088】
【表4】
【0089】
試料となる積層セラミックコンデンサを作製するにあたっては、表5に示すように、セラミックグリーンシート上に形成された内部電極のための導電性ペースト膜の蛍光X線膜厚計による厚みを、0.3μm、0.6μm、0.9μmおよび1.2μmと変えた各試料を作製したことを除いて、実験例1の場合と同様の方法によって、積層セラミックコンデンサを作製した。
【0090】
また、試料となる積層セラミックコンデンサの評価方法についても、実験例1の場合と同様の方法を用いた。
【0091】
【表5】
【0092】
表5において、試料番号の左の欄外に「*」が付されたものは、この発明の好ましい範囲から逸脱するものである。また、表5において、試料14、22および30は、それぞれ、表3の試料3、7および10と同様である。
【0093】
まず、セラミック欠陥率については、表5には示していないが、試料11〜34のいずれにおいても、0.1%以下となり、良好な焼結状態が得られた。
【0094】
また、表5で示すように、試料11〜34のいずれの場合にも、「ペースト種類」(A、B、C)に対応した組成(▲1▼、▲2▼、▲3▼)の界面層が発生した。
【0095】
表5を参照して、試料11〜18の間で比較する。
【0096】
試料11〜18は、「ペースト種類」として、「A1」、「A2」または「A3」というように、いずれも、SiO2 をコートしたNi粉末を含むものを使用しており、導電性ペーストの塗布厚を変えることによって、界面層の発生率を変えたものである。
【0097】
試料11および12では、界面層の発生率が5%未満であり、この場合、誘電特性は良好であるが、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験で不良がいくつか発生した。
【0098】
他方、試料18では、界面層の発生率が95%を超えており、この場合には、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験は、いずれも、良好な結果を示したが、比誘電率の低下が生じた。
【0099】
これらに対して、試料13〜17では、界面層の発生率が5%以上かつ95%以下であり、良好な誘電特性を示すとともに、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験といった信頼性試験においても良好な結果を示した。
【0100】
次に、試料19〜26の間で比較する。
【0101】
試料19〜26では、「ペースト種類」として、「B1」、「B2」または「B3」というように、いずれも、Al2 O3 をコートしたNi粉末を含むものを使用しており、導電性ペーストの塗布厚を変えることによって、界面層の発生率を変えたものである。
【0102】
試料19では、界面層の発生率が5%未満であり、この場合には、誘電特性は良好であったが、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験においていくつかの不良が発生した。
【0103】
他方、試料25および26では、界面層の発生率が95%を超えており、この場合には、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験は、いずれも、良好な結果を示したが、比誘電率の低下が生じた。
【0104】
これらに対して、試料20〜24では、界面層の発生率が5%以上かつ95%以下であり、良好な誘電特性を示すとともに、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験といった信頼性試験においても良好な結果を示した。
【0105】
次に、試料27〜34の間で比較する。
【0106】
試料27〜34では、「ペースト種類」として、「C1」、「C2」または「C3」というように、いずれも、Al2 O3 およびMgOをコートしたNi粉末を含むものを使用しており、導電性ペーストの塗布厚を変えることによって、界面層の発生率を変えたものである。
【0107】
試料27では、界面層の発生率が5%未満であり、この場合には、誘電特性は良好であったが、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験においていくつかの不良が発生した。
【0108】
他方、試料33および34では、界面層の発生率が95%を越えており、この場合には、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験は良好な結果を示したが、比誘電率の低下が生じた。
【0109】
これらに対して、試料28〜32では、界面層の発生率が5%以上かつ95%以下であり、良好な誘電特性を示すとともに、耐熱衝撃試験および耐湿負荷試験といった信頼性試験においても良好な結果を示した。
【0110】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、誘電体セラミック層の断面研磨面における欠陥部の発生面積率が1%以下であり、この誘電体セラミック層とNiを導電成分とする内部電極との間に、誘電体セラミック層の成分と内部電極の成分とを含有する界面層が形成されているので、誘電体セラミック層と内部電極とが強固に接合され、そのため、優れた耐熱衝撃性および耐湿負荷特性を示す積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【0111】
このことから、この発明は、内部電極間の誘電体セラミック層の厚みが3μm以下で、内部電極の積層数が100以上といった積層セラミックコンデンサに特に有利に適用されることができる。
【0112】
なお、前述の誘電体セラミック層の断面研磨面における欠陥部の発生面積率は、たとえば、誘電体セラミック層のための誘電体セラミック材料に添加するSiの添加量を変えることによって制御することができる。
【0113】
この発明において、界面層の発生率を、断面研磨面における内部電極の長さに対する界面層の長さに比で5%以上かつ95%以下に制御すれば、誘電体セラミック層と内部電極との間で強固な接合状態を確実に得ることができるとともに、界面層の存在による静電容量等の誘電特性の深刻な劣化を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ1を図解的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 積層セラミックコンデンサ
2 誘電体セラミック層
3 内部電極
4 積層体
5 端面
6 外部電極
9 界面層
Claims (4)
- 複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成されたNiを導電成分とする複数の内部電極とを含み、前記誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、前記内部電極は、少なくともSiを成分元素として含む、積層体を備えるとともに、
前記積層体の相対向する各端部上にそれぞれ形成された外部電極を備え、
複数の前記内部電極は、いずれかの前記外部電極に電気的に接続されるように、各々のいずれか一方の端縁が前記積層体の端面にまで届く状態でそれぞれ形成されている、積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体セラミック層は、断面研磨面における欠陥部の発生面積率が1%以下であり、前記誘電体セラミック層と前記内部電極との間に、前記誘電体セラミック層の成分と前記内部電極の成分とを含有するBa−Ti−Si−Mgの酸化物を主成分とする界面層が形成されている、積層セラミックコンデンサ。 - 複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成されたNiを導電成分とする複数の内部電極とを含み、前記誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、前記内部電極は、少なくともAlを成分元素として含む、積層体を備えるとともに、
前記積層体の相対向する各端部上にそれぞれ形成された外部電極を備え、
複数の前記内部電極は、いずれかの前記外部電極に電気的に接続されるように、各々のいずれか一方の端縁が前記積層体の端面にまで届く状態でそれぞれ形成されている、積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体セラミック層は、断面研磨面における欠陥部の発生面積率が1%以下であり、前記誘電体セラミック層と前記内部電極との間に、前記誘電体セラミック層の成分と前記内部電極の成分とを含有するBa−Ti−Si−Mg−Al−Niの酸化物を主成分とする界面層が形成されている、積層セラミックコンデンサ。 - 複数の積層された誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成されたNiを導電成分とする複数の内部電極とを含み、前記誘電体セラミック層は、少なくともBa、Ti、SiおよびMgを成分元素として含み、前記内部電極は、少なくともAlおよびMgを成分元素として含む、積層体を備えるとともに、
前記積層体の相対向する各端部上にそれぞれ形成された外部電極を備え、
複数の前記内部電極は、いずれかの前記外部電極に電気的に接続されるように、各々のいずれか一方の端縁が前記積層体の端面にまで届く状態でそれぞれ形成されている、積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体セラミック層は、断面研磨面における欠陥部の発生面積率が1%以下であり、前記誘電体セラミック層と前記内部電極との間に、前記誘電体セラミック層の成分と前記内部電極の成分とを含有するMgAl2O4−NiAl2O4のスピネル構造の酸化物を含む界面層が形成されている、積層セラミックコンデンサ。 - 前記界面層の発生率は、断面研磨面における前記内部電極の長さに対する当該界面層の長さの比で5%以上かつ95%以下である、請求項1ないし3のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
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