JP6909011B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図2は、図1のA−A線断面図である。図3は、図1のB−B線断面図である。図1〜図3で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、積層チップ10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。
まず、誘電体層11の主成分であるセラミック材料の粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Mg(マグネシウム),Mn(マンガン),V,Cr(クロム),希土類元素(Y,Dy,Tm(ツリウム),Ho(ホロミウム),Tb(テルビウム),Yb(イッテルビウム),Sm,Eu(ユウロビウム),GdおよびEr(エルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト),Ni,Li(リチウム),B(ホウ素),Na(ナトリウム),K(カリウム)およびSi(シリコン)の酸化物もしくはガラスが挙げられる。例えば、まず、セラミック材料の粉末に添加化合物を含む化合物を混合して仮焼を行う。続いて、得られたセラミック材料の粒子を添加化合物とともに湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック材料の粉末を調製する。
次に、得られたセラミック材料の粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、フタル酸ジオクチル(DOP)等の可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み0.8μm以下の帯状の誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
このようにして得られた積層体を、250〜500℃のN2雰囲気中で脱バインダした後に、還元雰囲気中で1100〜1300℃で10分〜2時間焼成することで、誘電体グリーンシートを構成する各化合物が焼結して粒成長する。このようにして、内部に焼結体からなる誘電体層11と内部電極層12とが交互に積層されてなる積層チップ10と、積層方向上下の最外層として形成されるカバー層13とを有する積層セラミックコンデンサ100が得られる。
その後、N2ガス雰囲気中で600℃〜1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
次に、エンドマージン15に保護領域17を形成する場合の製造方法について説明する。なお、上述した製造方法と異なる点は積層工程だけであるため、積層工程についてのみ説明する。原料粉末作製工程において得られたセラミック材料の粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、フタル酸ジオクチル(DOP)等の可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み0.8μm以下の帯状の誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
次に、サイドマージン16に保護領域17を形成する場合の製造方法について説明する。なお、変形例1と同様に、積層工程についてのみ説明する。原料粉末作製工程において得られたセラミック材料の粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、フタル酸ジオクチル(DOP)等の可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み0.8μm以下の帯状の誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
実施例1では、誘電体層11の主成分セラミックとして、チタン酸バリウムを用いた。ドナー元素として、Moを用いた。主成分セラミック粉末にドナー元素源を混合し、主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.05atm%となるようにドナー元素源を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダおよび溶剤を加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシートを作製した。有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)等を用い、溶剤としてエタノール、トルエン酸等を加えた。その他、可塑剤などを加えた。次に、内部電極層12の主成分金属の粉末と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる内部電極形成用導電ペーストを作製した。内部電極形成用導電ペーストの有機バインダおよび溶剤には、誘電体グリーンシートとは異なるものを用いた。誘電体シートに内部電極形成用導電ペーストをスクリーン印刷した。内部電極形成用導電ペーストを印刷したシートを500枚重ね、積層体を得た。
実施例2では、焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は450nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例3では、ドナー元素としてVを用いた。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は1210nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例4では、ドナー元素としてNbを用いた。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は830nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例5では、ドナー元素としてLaを用いた。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は570nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例6では、ドナー元素としてMoおよびVを混合して用いた。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は1160nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例7では、ドナー元素としてVおよびLaを混合して用いた。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は960nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例8では、カバーシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.2atm%となるようにドナー元素源を添加した。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は590nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例9では、カバーシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.1atm%となるようにドナー元素源を添加した。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は520nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例10では、誘電体グリーンシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.1atm%となるようにドナー元素源を添加した。カバーシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.2atm%となるようにドナー元素源を添加した。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は650nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例11では、誘電体グリーンシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.2atm%となるようにドナー元素源を添加した。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は700nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例12では、焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は680nmであり、厚みは2.0μmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
実施例13では、焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は670nmであり、厚みは1.0μmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
比較例1では、焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は200nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
比較例2では、カバーシートにドナー元素を添加しなかった。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は510nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
比較例3では、カバーシートにドナー元素を添加しなかった。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は200nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
比較例4では、誘電体グリーンシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.2atm%となるようにドナー元素源を添加した。カバーシートにおいて主成分セラミック粉末のTiを100atm%とした場合にドナー元素が0.2atm%となるようにドナー元素源を添加した。焼成後の保護領域17において、主成分セラミックの平均粒径は680nmであった。その他の条件は、実施例1と同様である。
得られた積層セラミックコンデンサ100に対して、高温耐湿加速負荷試験を行った。実施例1〜13および比較例1〜4について、サンプル数を300個とした。まず、各サンプルの初期絶縁抵抗R0を測定した。次に、周囲温度85℃、相対湿度85%RH、20V/μm印加で1000時間保持した。その後、各サンプルの絶縁抵抗Rtを測定した。Rt≦0.1×R0となるサンプルを不良品と定めた。不良品数が3個以下/300個となるものを合格とした。得られた結果を図8に示す。
11 誘電体層
12 内部電極層
20a,20b 外部電極
100 積層セラミックコンデンサ
Claims (10)
- セラミックを主成分とする誘電体層と、内部電極層と、が交互に積層され、略直方体形状を有し、積層された複数の前記内部電極層が交互に対向する2端面に露出するように形成された積層構造を備え、
異なる端面に露出する内部電極層同士が対向する容量領域の周囲領域の一部は、前記容量領域の主成分セラミックの平均粒径よりも大きい平均粒径を有しかつ前記容量領域の主成分セラミックのドナー元素濃度よりも大きいドナー元素濃度を有する主成分セラミックを含み、前記容量領域と離間する保護領域を有することを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 - 前記積層構造の積層方向の上面および下面の少なくとも一方に設けられ、前記誘電体層と主成分が同じのカバー層を備え、
前記カバー層は、一部に、前記保護領域を有することを特徴とする請求項1記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記積層構造において同じ端面に露出する内部電極層同士が異なる端面に露出する内部電極層を介さずに対向するエンドマージンは、一部に、前記保護領域を有することを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記積層構造において積層された複数の前記内部電極層が前記2端面以外の2側面に延びた端部を覆うように設けられたサイドマージンは、一部に、前記保護領域を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記容量領域の主成分セラミックのドナー元素濃度は、0.2atm%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記誘電体層の厚みは、1μm以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記保護領域の主成分セラミックの平均粒径は、前記容量領域の主成分セラミックの平均粒径の2倍以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記容量領域の主成分セラミックの平均粒径は、300nm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記容量領域および前記保護領域の主成分セラミックは、ペロブスカイトであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記ドナー元素は、V,Mo,Nb,La,W,Taの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項9記載の積層セラミックコンデンサ。
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