JP6416744B2 - 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、サイドマージン部が後付けされる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、電子機器に用いられる積層セラミックコンデンサに対する小型化及び大容量化の要望がますます強くなってきている。この要望に応えるためには、積層セラミックコンデンサの内部電極を拡大することが有効である。内部電極を拡大するためには、内部電極の周囲の絶縁性を確保するためのサイドマージン部を薄くする必要がある。

この一方で、一般的な積層セラミックコンデンサの製造方法では、各工程（例えば、内部電極のパターニング、積層シートの切断など）の精度により、均一な厚さのサイドマージン部を形成することが難しい。したがって、このような積層セラミックコンデンサの製造方法では、サイドマージン部を薄くするほど、内部電極の周囲の絶縁性を確保することが難しくなる。

特許文献１には、サイドマージン部を後付けする技術が開示されている。つまり、この技術では、側面に内部電極が露出した積層チップが作製され、この積層チップの側面にサイドマージン部が設けられる。これにより、均一な厚さのサイドマージン部を形成可能となるため、サイドマージン部を薄くする場合にも、内部電極の周囲の絶縁性を確保することができる。

特開２０１２−２０９５３９号公報

特許文献１に記載の技術では、積層された複数のセラミック層を静水圧加圧や一軸加圧などによって相互に圧着させることにより積層チップが得られる。この積層チップでは、内部電極が露出した側面に加わる押圧力によって、複数のセラミック層が相互に剥離しやすい。したがって、サイドマージン部は、積層チップの側面に強い押圧力が加わらないように貼り付けられる。

このため、焼成前のサイドマージン部は積層チップよりも低密度になりやすい。積層チップとサイドマージン部とで密度が異なると、積層チップとサイドマージン部とで焼結時の収縮挙動に差が生じる。これにより、積層チップとサイドマージン部との間においてクラックや剥離が発生し、信頼性、特に高温耐湿試験における耐久性が低下する場合がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、サイドマージン部の高い接合性が得られる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層セラミックコンデンサは、積層部と、サイドマージン部と、接合部と、を具備する。
上記積層部は、第１方向に積層された複数のセラミック層と、上記複数のセラミック層の間に配置された内部電極と、を有する。
上記サイドマージン部は、上記第１方向に直交する第２の方向から上記積層部を覆っている。
上記接合部は、上記積層部と上記サイドマージン部との間に配置され、上記複数のセラミック層及び上記サイドマージン部よりもケイ素の含有量が多い。

この構成では、焼成時に、ケイ素の含有量が多い接合部にケイ素を含む溶融相が生成されるため、接合部が軟化する。これにより、焼成時の接合部は、積層部とサイドマージン部との焼結時の収縮挙動の差を緩衝するように作用する。このため、積層部とサイドマージン部とが接合部を介して良好に接合される。

上記接合部の厚さが、０．５μｍ以上５μｍ以下であってもよい。
接合部を０．５μｍ以上とすることにより、積層部とサイドマージン部とが接合部を介して更に良好に接合される。接合部を５μｍ以下に抑えることにより、接合部が積層セラミックコンデンサの形状や性能に及ぼす影響を小さく留めることができる。

上記接合部では、ガラス相が偏在していてもよい。
焼成時の接合部に生成される溶融相は相互に凝集しやすい。凝集した溶融相は、凝固するとガラス相となる。このため、この積層セラミックコンデンサの接合部では、ケイ素を含むガラス相が偏在した特徴的な組織が見られる。

上記ガラス相が、バリウム、マンガン、マグネシウム、ホウ素、バナジウム、ホルミウム、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、カリウム、錫、ジルコニウムの少なくとも１つを含んでいてもよい。
この構成では、ケイ素を含むガラス相に、バリウム、マンガン、マグネシウム、ホウ素、バナジウム、ホルミウム、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、カリウム、錫、ジルコニウムの少なくとも１つの副成分が加わることにより、ガラス相の融点が低下する。このため、焼成時の接合部に溶融相が生成されやすくなる。

上記複数のセラミック層が、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の多結晶体で構成されていてもよい。
上記ガラス相が、バリウムを含んでいてもよい。
この構成では、セラミック層をチタン酸バリウム系材料で形成することにより大きい容量が得られるとともに、接合部のガラス相にセラミック層などに含まれるバリウムが加わることによって接合部のガラス相の融点が低下する。

本発明の一形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法では、第１方向に積層された複数のセラミック層と、上記複数のセラミック層の間に配置された内部電極と、を有する未焼成の積層チップが用意される。
上記第１方向に直交する第２の方向を向いた上記積層チップの側面に、サイドマージン部を、上記複数のセラミック層及び上記サイドマージン部よりもケイ素の含有量が多い接合部を介して設けることにより素体が作製される。
上記素体が焼成される。
上記素体を焼成することは、上記接合部にケイ素を含む溶融相を生成させることを含んでいてもよい。

サイドマージン部の高い接合性が得られる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの斜視図である。 上記積層セラミックコンデンサの図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 上記積層セラミックコンデンサの図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。 上記積層セラミックコンデンサの図３の領域Ｐの微細組織を模式的に示す図である。 上記積層セラミックコンデンサの製造方法を示すフローチャートである。 上記積層セラミックコンデンサの製造過程を示す平面図である。 上記積層セラミックコンデンサの製造過程を示す斜視図である。 上記積層セラミックコンデンサの製造過程を示す平面図である。 上記積層セラミックコンデンサの製造過程を示す斜視図である。 上記積層セラミックコンデンサの製造過程を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は全図において共通である。

［積層セラミックコンデンサ１０の全体構成］
図１〜３は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０を示す図である。図１は、積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１０の図１のＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。

積層セラミックコンデンサ１０は、素体１１と、第１外部電極１４と、第２外部電極１５と、を具備する。
素体１１は、典型的には、Ｙ軸方向を向いた２つの側面と、Ｚ軸方向を向いた２つの主面と、を有する。素体１１の各面を接続する稜部は面取りされている。なお、素体１１の形状はこのような形状に限定されない。例えば、素体１１の各面は曲面であってもよく、素体１１は全体として丸みを帯びた形状であってもよい。
外部電極１４，１５は、素体１１のＸ軸方向両端面を覆い、Ｘ軸方向両端面に接続する４つの面に延出している。これにより、外部電極１４，１５のいずれにおいても、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面及びＸ−Ｙ軸に平行な断面の形状がＵ字状となっている。

素体１１は、積層部１６と、サイドマージン部１７と、接合部１８と、を有する。
積層部１６は、Ｘ−Ｙ平面に沿って延びる平板状の複数のセラミック層がＺ軸方向に積層された構成を有する。
サイドマージン部１７は、積層部１６のＹ軸方向を向いた両側面の全領域をそれぞれ覆っている。接合部１８は、積層部１６と各サイドマージン部１７との間にそれぞれ設けられている。つまり、各サイドマージン部１７はそれぞれ、接合部１８を介して積層部１６の両側面に接合されている。

積層部１６は、容量形成部１９と、カバー部２０と、を有する。
容量形成部１９は、複数の第１内部電極１２と、複数の第２内部電極１３と、を有する。内部電極１２，１３は、複数のセラミック層の間に、Ｚ軸方向に沿って交互に配置されている。第１内部電極１２は、第１外部電極１４に接続され、第２外部電極１５から絶縁されている。第２内部電極１３は、第２外部電極１５に接続され、第１外部電極１４から絶縁されている。
カバー部２０は、容量形成部１９のＺ軸方向上下面をそれぞれ覆っている。カバー部２０には、内部電極１２，１３が設けられていない。

このように、素体１１において、容量形成部１９の外部電極１４，１５が設けられたＸ軸方向両端面以外の面がサイドマージン部１７及びカバー部２０によって覆われている。サイドマージン部１７及びカバー部２０は、主に、容量形成部１９の周囲を保護し、内部電極１２，１３の絶縁性を確保する機能を有する。

内部電極１２，１３は、それぞれ導電性材料からなり、積層セラミックコンデンサ１０の内部電極として機能する。当該導電性材料としては、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、又はこれらの合金を含む金属材料が用いられる。

容量形成部１９は、誘電体セラミックスによって形成されている。容量形成部１９では、第１内部電極１２と第２内部電極１３との間の各セラミック層の容量を大きくするため、セラミック層を構成する材料として高誘電率の材料が用いられる。容量形成部１９のセラミック層を構成する材料としては、例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）系材料の多結晶体、つまりバリウム（Ｂａ）及びチタン（Ｔｉ）を含むペロブスカイト構造の多結晶体を用いることができる。

サイドマージン部１７及びカバー部２０も、誘電体セラミックスによって形成されている。サイドマージン部１７及びカバー部２０を形成する材料は、絶縁性セラミックスであればよいが、容量形成部１９のセラミック層と同様の誘電体セラミックスを用いることより素体１１における内部応力が抑制される。

上記の構成により、積層セラミックコンデンサ１０では、第１外部電極１４と第２外部電極１５との間に電圧が印加されると、第１内部電極１２と第２内部電極１３との間の複数のセラミック層に電圧が加わる。これにより、積層セラミックコンデンサ１０では、第１外部電極１４と第２外部電極１５との間の電圧に応じた電荷が蓄えられる。

なお、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０は、サイドマージン部１７及び接合部１８を備えていればよく、その他の構成について適宜変更可能である。例えば、内部電極１２，１３の枚数は、積層セラミックコンデンサ１０に求められるサイズや性能に応じて、適宜決定可能である。
また、図２，３では、内部電極１２，１３の対向状態を見やすくするために、内部電極１２，１３の枚数をそれぞれ４枚に留めている。しかし、実際には、積層セラミックコンデンサ１０の容量を確保するために、より多くの内部電極１２，１３が設けられている。

［接合部１８の構成］
上記のとおり、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０では、サイドマージン部１７が、接合部１８を介して積層部１６に接合されている。
接合部１８では、積層部１６及びサイドマージン部１７よりもケイ素（Ｓｉ）の含有量が多い。接合部１８は、典型的には、積層部１６やサイドマージン部１７と同様の組成の誘電体セラミックスの多結晶体と、ケイ素を主成分とするガラス相Ｇと、により構成されている。
なお、接合部１８には、必要に応じて、誘電体セラミックス及びガラス相Ｇ以外の成分が含まれていてもよい。また、積層部１６及びサイドマージン部１７にも、接合部１８より少量のケイ素が含まれていてもよい。

図４は、積層セラミックコンデンサ１０の図３の一点鎖線で囲んだ領域Ｐの微細組織を模式的に示す図である。積層セラミックコンデンサ１０の断面の微細組織は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）によって観察することができる。

積層部１６の容量形成部１９では、実質的に均一な誘電体セラミックスの多結晶体からなるセラミック層を介して内部電極１２，１３がＺ軸方向に積層された組織が見られる。
サイドマージン部１７では、実質的に均一な誘電体セラミックスの多結晶体の組織が見られる。
接合部１８では、誘電体セラミックスの多結晶体の粒界にガラス相Ｇが偏在した組織が見られる。
なお、実際には、積層部１６のセラミック層と接合部１８との界面や、サイドマージン部１７と接合部１８との界面は、視認できない場合がある。

接合部１８のガラス相Ｇは、典型的には、図４に示すように粒状に偏在している。しかし、接合部１８のガラス相Ｇの大きさは任意である。
例えば、ガラス相Ｇが視認困難な程度に小さく、接合部１８が実質的に均一な微細組織に見えても構わない。この場合にも、接合部１８のケイ素の含有量が、積層部１６及びサイドマージン部１７のケイ素の含有量が多ければ、接合部１８におけるガラス相Ｇの存在を推認することができる。

本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１０では、焼成時における接合部１８の作用により、サイドマージン部１７の積層部１６に対する高い接合性を得ることができる。この接合部１８の作用については、以下の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法の項目において詳述する。

なお、接合部１８において上記の作用を良好に得るために、接合部１８の厚さは０．５μｍ以上であることが好ましい。また、積層セラミックコンデンサ１０の形状や性能を良好に維持するために、接合部１８の厚さは５μｍ以下であることが好ましい。
更に、接合部１８において上記の作用を良好に得るために、接合部１８のガラス相Ｇには、主成分のケイ素の他に、例えば、バリウム（Ｂａ）、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ホウ素（Ｂ）、バナジウム（Ｖ）、ホルミウム（Ｈｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、亜鉛（Ｚｎ）、カリウム（Ｋ）、錫（Ｓｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などの副成分が含まれていることが好ましい。

［積層セラミックコンデンサ１０の製造方法］
図５は、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法を示すフローチャートである。図６〜１０は、積層セラミックコンデンサ１０の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について、図５に沿って、図６〜１０を適宜参照しながら説明する。

（ステップＳ０１：セラミックシート準備工程）
ステップＳ０１では、容量形成部１９を形成するための第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２と、カバー部２０を形成するための第３セラミックシート１０３と、を準備する。セラミックシート１０１，１０２，１０３は、未焼成の誘電体グリーンシートとして構成され、例えば、ロールコーターやドクターブレードを用いてシート状に成形される。

図６は、セラミックシート１０１，１０２，１０３の平面図である。この段階では、セラミックシート１０１，１０２，１０３は各積層セラミックコンデンサ１０ごとに切り分けられていない。図６には、各積層セラミックコンデンサ１０ごとに切り分ける際の切断線Ｌｘ，Ｌｙが示されている。切断線ＬｘはＸ軸に平行であり、切断線ＬｙはＹ軸に平行である。

図６に示すように、第１セラミックシート１０１には第１内部電極１２に対応する未焼成の第１内部電極１１２が形成され、第２セラミックシート１０２には第２内部電極１３に対応する未焼成の第２内部電極１１３が形成されている。なお、カバー部２０に対応する第３セラミックシート１０３には内部電極が形成されていない。

内部電極１１２，１１３は、任意の導電性ペーストを用いて形成することができる。導電性ペーストによる内部電極１１２，１１３の形成には、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法を用いることができる。

内部電極１１２，１１３は、切断線Ｌｙによって仕切られたＸ軸方向に隣接する２つの領域にわたって配置され、Ｙ軸方向に帯状に延びている。第１内部電極１１２と第２内部電極１１３とでは、切断線Ｌｙによって仕切られた領域１列ずつＸ軸方向にずらされている。つまり、第１内部電極１１２の中央を通る切断線Ｌｙが第２内部電極１１３の間の領域を通り、第２内部電極１１３の中央を通る切断線Ｌｙが第１内部電極１１２の間の領域を通っている。

（ステップＳ０２：積層工程）
ステップＳ０２では、ステップＳ０１で準備したセラミックシート１０１，１０２，１０３を積層することにより積層シート１０４を作製する。

図７は、ステップＳ０２で得られる積層シート１０４の斜視図である。図７では、説明の便宜上、セラミックシート１０１，１０２，１０３を分解して示している。しかし、実際の積層シート１０４では、セラミックシート１０１，１０２，１０３が静水圧加圧や一軸加圧などにより圧着されて一体化される。これにより、高密度の積層シート１０４が得られる。

積層シート１０４では、容量形成部１９に対応する第１セラミックシート１０１及び第２セラミックシート１０２がＺ軸方向に交互に積層されている。
また、積層シート１０４では、交互に積層されたセラミックシート１０１，１０２のＺ軸方向上下面にカバー部２０に対応する第３セラミックシート１０３が積層される。なお、図７に示す例では、第３セラミックシート１０３がそれぞれ３枚ずつ積層されているが、第３セラミックシート１０３の枚数は適宜変更可能である。

（ステップＳ０３：切断工程）
ステップＳ０３では、ステップＳ０２で得られた積層シート１０４を回転刃や押し切り刃などによって切断することにより未焼成の積層チップ１１６を作製する。

図８は、ステップＳ０３の後の積層シート１０４の平面図である。積層シート１０４は、保持部材Ｃに固定された状態で、切断線Ｌｘ，Ｌｙに沿って切断される。これにより、積層シート１０４が個片化され、積層チップ１１６が得られる。このとき、保持部材Ｃは切断されておらず、各積層チップ１１６は保持部材Ｃによって接続されている。

図９は、ステップＳ０３で得られる積層チップ１１６の斜視図である。積層チップ１１６には、未焼成の容量形成部１１９及びカバー部１２０が形成されている。積層チップ１１６では、切断面であるＹ軸方向を向いた両側面に未焼成の内部電極１１２，１１３が露出している。

（ステップＳ０４：サイドマージン部形成工程）
ステップＳ０４では、ステップＳ０３で得られた積層チップ１１６に未焼成のサイドマージン部１１７及び接合部１１８を設けることにより、未焼成の素体１１１を作製する。

ステップＳ０４では、積層チップ１１６の両側面にサイドマージン部１１７及び接合部１１８を設けるために、テープなどの保持部材の貼り替えなどにより積層チップ１１６の向きが適宜変更される。
特に、ステップＳ０４では、ステップＳ０３における積層チップ１１６の切断面であるＹ軸方向を向いた両側面にサイドマージン部１１７及び接合部１１８が設けられる。このため、ステップＳ０４では、予め保持部材Ｃから積層チップ１１６を剥がし、積層チップ１１６の向きを９０度回転させておくことが好ましい。

図１０は、ステップＳ０４によって得られる未焼成の素体１１１の斜視図である。
サイドマージン部１１７は、セラミックシート１０１，１０２，１０３と同様の組成で、所定の厚さに成形されたシートとして用意される。セラミックシート１０１，１０２，１０３の組成は、所定の誘電体セラミックスの仕込み組成として決定される。
接合部１１８は、セラミックシート１０１，１０２，１０３の組成にケイ素成分（例えば二酸化ケイ素）を添加した組成で、所定の厚さに成形されたシートとして用意される。
そして、サイドマージン部１１７が接合部１１８を介して積層チップ１１６の側面に貼り付けられる。

ステップＳ０４では、例えば、積層チップ１１６の側面に接合部１１８を貼り付けた後に、接合部１１８上にサイドマージン部１１７を貼り付けることができる。また、サイドマージン部１１７及び接合部１１８は、例えば、ＰＥＴフィルム上で貼り合わされた後に、一体として積層チップ１１６の側面に貼り付けられてもよい。

また、ステップＳ０４では、サイドマージン部１１７及び接合部１１８をシート状に成形せずに、塗布やディップによりサイドマージン部１１７及び接合部１１８で積層チップ１１６の側面をコーティングしてもよい。つまり、積層チップ１１６の側面を接合部１１８でコーティングした後に、接合部１１８をサイドマージン部１１７でコーティングしてもよい。

更に、ステップＳ０４では、上記を組み合わせて、例えば、接合部１１８で積層チップ１１６の側面をコーティングした後に、接合部１１８上にシート状のサイドマージン部１１７を貼り付けてもよい。また、積層チップ１１６の側面にシート状の接合部１１８を貼り付けた後に、接合部１１８をサイドマージン部１１７でコーティングしてもよい。

サイドマージン部１１７及び接合部１１８が設けられた積層チップ１１６の側面では、サイドマージン部１１７及び接合部１１８から押圧力を受けることによりセラミック層の剥離が発生しやすい。このため、ステップＳ０４では、未焼成の素体１１１に静水圧加圧や一軸加圧などの高密度化のための処理を行わないことが好ましい。

（ステップＳ０５：焼成工程）
ステップＳ０５では、ステップＳ０４で得られた未焼成の素体１１１を焼成して焼結させることにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０の素体１１を作製する。つまり、ステップＳ０５により、積層チップ１１６が積層部１６になり、サイドマージン部１１７がサイドマージン部１７になり、接合部１１８が接合部１８になる。

ステップＳ０５における素体１１１の焼成温度は、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７の焼結温度に基づいて決定することができる。例えば、誘電体セラミックスとしてチタン酸バリウム系材料を用いる場合には、素体１１１の焼成温度は１０００〜１３００℃程度とすることができる。また、焼成は、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において行うことができる。

ここで、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで焼結時の収縮挙動が完全に一致している場合を想定する。この場合、積層チップ１１６に接合部１１８を設けることなく直接サイドマージン部１１７を設けても、サイドマージン部１１７の積層チップ１１６に対する高い接合性が得られる可能性が高い。

この点、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７では、相互に焼結時の収縮挙動が大きく異なることのないように、いずれにも同様の誘電体セラミックスが用いられている。
しかしながら、通常、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで、焼結時の収縮挙動を完全に一致させることは困難である。つまり、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とでは、どうしても焼結時に収縮のタイミングや収縮量に若干の差が生じてしまう。

積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで焼結時の収縮挙動に差が生じる主な原因として、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とにおける密度の差が挙げられる。
つまり、上記のとおり、積層チップ１１６はステップＳ０２の積層工程において高密度化されるのに対し、サイドマージン部１１７及び接合部１１８が設けられた素体１１１はステップＳ０４において高密度化されない。このため、サイドマージン部１１７では、積層チップ１１６よりも密度が低くなる。
これにより、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで、昇温速度に差が生じるため、収縮のタイミングにも差が生じる。また、サイドマージン部１１７では積層チップ１１６よりも空隙が多いため、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とでは収縮量にも差が生じる。

また、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで焼結時の収縮挙動に差が生じる別の原因として、内部電極１１２，１１３の有無が挙げられる。
つまり、積層チップ１１６は内部電極１１２，１１３を有するのに対し、サイドマージン部１１７は内部電極を有さない。積層チップ１１６では、誘電体セラミックスと内部電極１１２，１１３とが同時に焼結するため、誘電体セラミックスのみからなるサイドマージン部１１７とは収縮挙動が異なる。

加えて、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで焼結時の収縮挙動に差が生じる更に別の原因として、組成の違いが挙げられる。
つまり、サイドマージン部１１７では、例えば機械的強度を向上させるために、積層チップ１１６とは異なる組成が採用されることがある。より詳細に、サイドマージン部１１７では、積層チップ１１６に含まれない元素が添加されたり、積層チップ１１６とは異なる組成比とされたりする場合がある。このような場合には、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とでは、誘電体セラミックス自体の焼結温度に差が生じるため、焼結時の収縮挙動に差が生じる。

本実施形態では、このように積層チップ１１６とサイドマージン部１１７との間に生じる焼結時の収縮挙動の差を緩和するために、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７との間に接合部１１８が設けられる。
上記のとおり、接合部１１８では、誘電体セラミックスの仕込み組成にケイ素成分が添加されている。したがって、焼成時の接合部１１８では、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７と同様に、誘電体セラミックスの焼結が起こる。
この一方で、焼成時の接合部１１８では、ケイ素成分の作用によって、ケイ素を含む溶融相が生成される。接合部１１８において、溶融相は、誘電体セラミックスの多結晶体の粒界や空隙に吐き出される。典型的には、誘電体セラミックスの多結晶体の粒界や空隙に吐き出された溶融相は相互に凝集することにより粒状体を形成する。

接合部１１８におけるケイ素成分の融点が焼成温度より高い場合には、ケイ素成分が焼成温度より低融点となるように周囲の副成分を取り込みながら溶融相を生成する。一例として、ケイ素成分として融点が約１６５０℃である二酸化ケイ素を用いる場合には、ケイ素成分が１３００℃より低融点となるように副成分を取り込む。
溶融相に取り込まれる副成分は、予め接合部１１８に含まれていても、積層チップ１１６やサイドマージン部１１７から拡散により供給されてもよい。

溶融相に取り込まれる副成分としては、例えば、バリウム、マンガン、マグネシウム、ホウ素、バナジウム、ホルミウム、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、カリウム、錫、ジルコニウムが挙げられる。特に、誘電体セラミックスとしてチタン酸バリウム系材料を用いる場合には、副成分として誘電体セラミックスに豊富に含まれるバリウムを利用することができる。
なお、ケイ素成分が、例えば予め上記の副成分を含むことにより、融点が充分に低い場合には、ケイ素成分に対して更に副成分が供給される必要がない。

焼成時の接合部１１８は、誘電体セラミックスの多結晶体の粒界や空隙に溶融相が存在していることにより、柔軟に変形可能な状態となっている。
したがって、接合部１１８は、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７のそれぞれ収縮挙動に応じて自由に変形可能である。このため、焼成時において、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とで収縮の度合いに差が生じても、積層チップ１１６とサイドマージン部１１７とが相互に応力を及ぼし合わない。したがって、積層部１６とサイドマージン部１７との間においてクラックや剥離が発生することを防止することができる。

このように、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７では、接合部１１８によって相互に良好な接続が保たれつつ焼結が完了する。これにより、焼結後の素体１１では、サイドマージン部１７の積層部１６に対する高い接合性が得られる。
また、焼成時の接合部１１８において空隙が溶融相で充填されるため、焼成後の接合部１１８では空隙が少ない組織が得られる。これにより、積層セラミックコンデンサ１０では、高い耐湿性が得られる。

焼成後の素体１１では、焼成時に接合部１１８で生成された溶融相が凝固して図４に示されるガラス相Ｇとなる。
ガラス相Ｇの大きさは、焼成時の接合部１１８における溶融相の凝集の進行の度合いに応じて変化する。つまり、溶融相の凝集が進行するほどガラス相Ｇが大きく成長し、溶融相の凝集が進行しなければガラス相Ｇが小さく留まる。特に、溶融相の凝集がほとんど進行しない場合には、微細組織観察において視認困難な程度にガラス相Ｇが小さく、接合部１８が実質的に均一な微細組織に見える場合もありうる。

上記のような焼成時における接合部１１８の作用を充分に得るために、接合部１１８の厚さは、焼成後の接合部１８の厚さが０．５μｍ以上となるように設定されることが好ましい。
この一方で、ケイ素の含有量が多い接合部１１８では、積層チップ１１６及びサイドマージン部１１７と焼結時の収縮率が大きく異なるため、接合部１１８の焼結時の収縮挙動が素体１１の形状に影響を及ぼさないことが好ましい。また、ケイ素の含有量が多い接合部１１８が厚いと、積層チップ１１６へのケイ素の拡散が生じやすく、これにより積層チップ１１６の各層における容量が低下してしまう。
これらの観点から、接合部１１８の厚さは充分に薄いことが好ましく、具体的には、焼成後の接合部１８の厚さが５μｍ以下となるように設定されることが好ましい。

（ステップＳ０６：外部電極形成工程）
ステップＳ０６では、ステップＳ０５で得られた素体１１に外部電極１４，１５を形成することにより、図１〜３に示す積層セラミックコンデンサ１０を作製する。

ステップＳ０６では、まず、素体１１の一方のＸ軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布し、素体１１の他方のＸ軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布する。塗布された未焼成の電極材料を、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において焼き付け処理を行って、素体１１に下地膜を形成する。そして、素体１１に焼き付けられた下地膜の上に、中間膜及び表面膜を電界メッキなどのメッキ処理で形成して、外部電極１４，１５が完成する。

なお、上記のステップＳ０６における処理の一部を、ステップＳ０５の前に行ってもよい。例えば、ステップＳ０５の前に未焼成の素体１１１のＸ軸方向両端面に未焼成の電極材料を塗布し、ステップＳ０５において、未焼成の素体１１１を焼結させると同時に、未焼成の電極材料を焼き付けて外部電極１４，１５の下地膜を形成してもよい。

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、積層セラミックコンデンサ１０では、容量形成部１９がＺ軸方向に複数に分割して設けられていてもよい。この場合、各容量形成部１９において内部電極１２，１３がＺ軸方向に沿って交互に配置されていればよく、容量形成部１９が切り替わる部分において第１内部電極１２又は第２内部電極１３が連続して配置されていてもよい。

１０…積層セラミックコンデンサ
１１…素体
１２，１３…内部電極
１４，１５…外部電極
１６…積層部
１７…サイドマージン部
１８…接合部
１９…容量形成部
２０…カバー部

Claims (6)

1. 第１方向に積層された複数のセラミック層と、前記複数のセラミック層の間に配置された内部電極と、を有する積層部と、
   前記第１方向に直交する第２の方向から前記積層部を覆うサイドマージン部と、
   前記積層部と前記サイドマージン部との間に配置され、前記複数のセラミック層及び前記サイドマージン部よりもケイ素の含有量が多い接合部と、
   を具備し、
   前記複数のセラミック層、前記サイドマージン部、及び前記接合部が、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の多結晶体で構成され、
   前記接合部では、前記多結晶体にケイ素を含むガラス相が偏在している
   積層セラミックコンデンサ。
2. 請求項１に記載の積層セラミックコンデンサであって、
   前記接合部の厚さが、０．５μｍ以上５μｍ以下である
   積層セラミックコンデンサ。
3. 請求項２に記載の積層セラミックコンデンサであって、
   前記ガラス相が、バリウム、マンガン、マグネシウム、ホウ素、バナジウム、ホルミウム、アルミニウム、カルシウム、亜鉛、カリウム、錫、ジルコニウムの少なくとも１つを含む
   積層セラミックコンデンサ。
4. 請求項３に記載の積層セラミックコンデンサであって、
   前記ガラス相が、バリウムを含む
   積層セラミックコンデンサ。
5. 第１方向に積層された複数のセラミック層と、前記複数のセラミック層の間に配置された内部電極と、を有する未焼成の積層チップを用意し、
   前記第１方向に直交する第２の方向を向いた前記積層チップの側面に、サイドマージン部を、前記複数のセラミック層及び前記サイドマージン部よりもケイ素の含有量が多い接合部を介して設けることにより素体を作製し、
   前記素体を焼成し、
   前記複数のセラミック層、前記サイドマージン部、及び前記接合部が、バリウム及びチタンを含むペロブスカイト構造の誘電体セラミックスを主成分とする
   積層セラミックコンデンサの製造方法。
6. 請求項５に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法であって、
   前記素体を焼成することは、前記接合部にケイ素を含む溶融相を生成させることを含む
   積層セラミックコンデンサの製造方法。

Images