JP7098340B2 - 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
まず、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、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1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(セラミック本体)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面を側面と称する。外部電極20a,20bは、4つの側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、4つの側面において互いに離間している。
まず、一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造を主相とするセラミック材料を主成分とするセラミック粉末を用意する。Bサイトにドナーとして機能する元素を置換固溶させる場合には、セラミック粉末に予め置換固溶させておく。例えば、BaTiO3のBサイトにMoを置換固溶させる場合には、TiO2およびBaCO3と分散剤との混合スラリ中に、酸化モリブデン(Mo2O3)を少量の純水と馴染ませた後に添加し、撹拌してMoが溶解したスラリを得る。TiO2およびBaCO3を、狙いとするBaTiO3の径、品質等に応じたレベルまで分散し、未吸着分散剤と固形分との兼ね合いから増粘したスラリを乾燥し、生材を得る。その後、例えば約950℃で仮焼を行うことで、MoがBサイトに置換固溶したBaTiO3を得ることができる。なお、得られるセラミック粉末のペロブスカイト構造において、Aサイトの主成分元素/Bサイトの主成分元素の比率を1.001以上とすることで、後述の焼成工程における粒成長を抑制することができる。
次に、得られた誘電体材料に、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、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリを使用して、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3μm~10μm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成型体を、250~500℃のN2雰囲気中で脱バインダ処理した後に、酸素分圧10-5~10-8atmの還元雰囲気中で1100~1300℃で10分~2時間焼成することで、各化合物が焼結して粒成長する。このようにして、成型体が得られる。還元雰囲気は、例えば、N2ガスおよびH2ガスの混合ガスであり、H2濃度を0%より高く、0.2%以下とすることが好ましい。H2濃度を規定することで粒成長を抑制することができるからである。
その後、N2ガス雰囲気中で600℃~1000℃で再酸化処理を行う。この工程により、酸素欠陥が抑制される。
その後、外部電極20a,20bの下地層上に、めっき処理により、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行う。それにより、積層セラミックコンデンサ100が完成する。
得られた積層セラミックコンデンサ100に対して、各層間抵抗を測定した。図3は、各層間抵抗の測定結果を示す図である。図3において、横軸は、積層チップ10において積層方向における誘電体層11の位置(積層番号)を表す。縦軸は、各層間抵抗を表す。
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 (6)
- セラミック誘電体層と内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の前記内部電極層が交互に異なる端面に露出するように形成されたセラミック積層体と、
前記セラミック積層体の前記内部電極層が露出する端面に形成された少なくとも1対の外部電極と、を備え、
前記セラミック誘電体層の主成分は、1.001以上のA/B比のペロブスカイト構造を有し、
前記ペロブスカイト構造のBサイトに、前記Bサイトの主成分元素を100at%とした場合に、0.05atm%以上、0.3atm%以下のドナーが置換固溶しており、
積層方向で隣接する各1対の前記内部電極層間の絶縁抵抗の平均値をIRaveとし、最小値をIRminとした場合に、(IRave-IRmin)/IRave<0.50を満たすことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 - 前記セラミック誘電体層は、Ba、TiおよびMoを有するセラミック粒子を含み、
前記セラミック粒子において、Tiを100atm%とした場合のMo濃度が0.05atm%以上0.3atm%以下であ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。 - 前記セラミック誘電体層において、Ba/Tiの比率が1.001以上であることを特徴とする請求項2記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記セラミック誘電体層の平均厚みは、1μm以下であ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。
- 前記セラミック誘電体層における平均グレイン径は、0.171μm~0.199μm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。
- Aサイトの主成分元素/Bサイトの主成分元素の比率が1.001以上のチタン酸バリウム粉末の前記Bサイトに対して熱処理によって0.05at%以上、0.3at%以下のドナーを置換固溶させ、
前記ドナーが置換固溶した前記チタン酸バリウム粉末を含むスラリを塗工することで得られた誘電体グリーンシート上に内部電極層パターンを印刷し、
前記内部電極パターンが印刷された複数の前記誘電体グリーンシートを積層してセラミック積層体を形成し、
前記セラミック積層体を、水素濃度が0.05%~0.15%の還元雰囲気で焼成し、
前記内部電極パターンから形成され、積層方向で隣接する各1対の内部電極層間の絶縁抵抗の平均値をIRaveとし、最小値をIRminとした場合に、(IRave-IRmin)/IRave<0.50を満たすようにすることを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。
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