JP7169069B2 - Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、積層セラミックコンデンサおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor and its manufacturing method.

近年、スマートフォンや携帯電話などの電子機器の小型化に伴い、搭載される電子部品の小型化が急速に進んでいる。例えば、積層セラミックコンデンサにおいては、所定の特性を確保しつつ、チップサイズを小さくするために、誘電体層及び内部電極層の薄層化が求められている。 In recent years, along with the miniaturization of electronic devices such as smart phones and mobile phones, the miniaturization of electronic components mounted therein has progressed rapidly. For example, in multilayer ceramic capacitors, there is a demand for thinner dielectric layers and internal electrode layers in order to reduce the chip size while ensuring predetermined characteristics.

しかしながら、内部電極層の金属と誘電体層のセラミックとの焼結温度が異なることで、焼結後の内部電極層の連続率が低下する課題がある。内部電極層を薄層化するとさらなる連続率の低下が懸念される。そこで、収縮遅延効果をもたらすために、内部電極層にセラミックの共材を添加することが知られている(例えば、特許文献1参照)。 However, there is a problem that the sintering temperature of the metal of the internal electrode layers and the ceramic of the dielectric layers are different, and the continuity rate of the internal electrode layers after sintering is lowered. If the thickness of the internal electrode layer is reduced, there is concern that the continuity rate will further decrease. Therefore, it is known to add a ceramic co-material to the internal electrode layers in order to provide a shrinkage retarding effect (see, for example, Patent Document 1).

特開2014-082435号公報JP 2014-082435 A

しかしながら、共材は、焼結過程で誘電体層に拡散する傾向にあるため、内部電極層の連続率低下を十分に抑制することは困難である。 However, since the common material tends to diffuse into the dielectric layers during the sintering process, it is difficult to sufficiently suppress the decrease in continuity of the internal electrode layers.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、内部電極層の連続率低下を抑制することができる積層セラミックコンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a multilayer ceramic capacitor capable of suppressing a decrease in the continuity of internal electrode layers, and a method of manufacturing the same.

本発明に係る積層セラミックコンデンサは、セラミックを主成分とする誘電体層と、金属を主成分とする内部電極層と、が交互に積層された積層構造を備え、前記内部電極層の厚みは、0.3μm以下であり、前記内部電極層に、セラミックを主成分とする粒子が存在し、前記誘電体層と前記内部電極層との積層方向における前記内部電極層の断面において、前記粒子が存在する面積比率が10%以上であり、前記内部電極層において前記粒子が存在する前記面積比率が10%以上となる領域において、隣接するいずれの誘電体層とも接触する金属結晶粒子が少なくとも2個存在し、前記2個の金属結晶粒子が前記内部電極層の延伸方向に接触して並んでおり、前記2個の金属結晶粒子によって、隣接する誘電体層間にわたって延びる結晶粒界が形成され、前記粒子が前記結晶粒界に配置されており、前記粒子は、前記内部電極層の厚み方向において、上下5%ずつの領域には存在しないことを特徴とする。 A multilayer ceramic capacitor according to the present invention has a laminated structure in which dielectric layers containing ceramic as a main component and internal electrode layers containing a metal as a main component are alternately laminated, and the thickness of the internal electrode layer is 0.3 μm or less, particles containing ceramic as a main component are present in the internal electrode layers, and the particles are present in the cross section of the internal electrode layers in the lamination direction of the dielectric layers and the internal electrode layers. At least two metal crystal grains are present in contact with any adjacent dielectric layer in the area ratio of 10% or more where the particles are present in the internal electrode layers. and the two metal crystal grains are arranged in contact with each other in the extending direction of the internal electrode layer, and the two metal crystal grains form a crystal grain boundary extending between the adjacent dielectric layers, and are arranged at the crystal grain boundary, and the grains are not present in each of the upper and lower 5% regions in the thickness direction of the internal electrode layer.

上記積層セラミックコンデンサにおいて、前記内部電極層の主成分金属をニッケルとしてもよい。 In the laminated ceramic capacitor described above, the main component metal of the internal electrode layers may be nickel.

上記積層セラミックコンデンサにおいて、前記粒子の主成分セラミックをチタン酸バリウムとしてもよい。 In the above laminated ceramic capacitor, the main component ceramic of the particles may be barium titanate.

上記積層セラミックコンデンサにおいて、前記誘電体層の主成分セラミックをチタン酸バリウムとしてもよい。 In the above laminated ceramic capacitor, the dielectric layers may be made of barium titanate as a main component ceramic.

上記積層セラミックコンデンサにおいて、前記面積比率は、内部電極層の断面のSEM画像を用いて任意に選択した10層の内部電極層の全体の面積と、前記10層の内部電極層中の前記粒子の全体の面積とから、求めてもよい。 In the above laminated ceramic capacitor, the area ratio is defined by the total area of ten internal electrode layers arbitrarily selected using a cross-sectional SEM image of the internal electrode layers, and the total area of the particles in the ten internal electrode layers. It can also be obtained from the total area.

本発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、セラミック粉末を含むグリーンシート上に、平均粒径が100nm以下で粒度分布の標準偏差が15以下の金属粉末を主成分とし、平均粒径が10nm以下で粒度分布の標準偏差が5以下のセラミック粉末を共材として含む金属導電ペーストのパターンを配置する第1工程と、前記第1工程によって得られた積層単位を複数積層して得られたセラミック積層体を焼成することで、前記金属粉末の焼結によって内部電極層を形成し、前記グリーンシートのセラミック粉末の焼結によって誘電体層を形成する第2工程と、を含み、前記内部電極層の厚みは、0.3μm以下であり、前記内部電極層と前記誘電体層との積層方向における前記内部電極層の断面において、セラミックを主成分とする粒子が存在する面積比率が10%以上であり、前記内部電極層において前記粒子が存在する前記面積比率が10%以上となる領域において、隣接するいずれの誘電体層とも接触する金属結晶粒子が少なくとも2個存在し、前記2個の金属結晶粒子が前記内部電極層の延伸方向に接触して並んでおり、前記2個の金属結晶粒子によって、隣接する誘電体層間にわたって延びる結晶粒界が形成され、前記粒子が前記結晶粒界に配置されるように前記第2工程を行い、前記粒子は、前記内部電極層の厚み方向において、上下5%ずつの領域には存在しないことを特徴とする。 In the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to the present invention, a metal powder having an average particle diameter of 100 nm or less and a standard deviation of the particle size distribution of 15 or less is placed as a main component on a green sheet containing ceramic powder, and the average particle diameter is 10 nm or less. A first step of arranging a pattern of a metal conductive paste containing a ceramic powder having a standard deviation of particle size distribution of 5 or less as a common material, and a ceramic laminate obtained by laminating a plurality of lamination units obtained in the first step. a second step of sintering the body to form internal electrode layers by sintering the metal powder, and forming dielectric layers by sintering the ceramic powder of the green sheets; The thickness is 0.3 μm or less, and the area ratio of particles containing ceramic as a main component is 10% or more in the cross section of the internal electrode layer in the stacking direction of the internal electrode layer and the dielectric layer. wherein at least two metal crystal grains are present in contact with any adjacent dielectric layer in the area ratio of 10% or more where the grains are present in the internal electrode layers, and the two metal crystal grains are are arranged in contact with each other in the extending direction of the internal electrode layers, the two metal crystal particles form a crystal grain boundary extending between the adjacent dielectric layers, and the particles are arranged in the crystal grain boundary. The second step is performed as described above, and the particles are not present in the upper and lower 5% regions in the thickness direction of the internal electrode layer.

上記積層セラミックコンデンサの製造方法において、前記第2工程において、室温から最高温度までの平均昇温速度を30℃/分以上80℃/分以下としてもよい。 In the method for manufacturing a laminated ceramic capacitor described above, in the second step, the average temperature increase rate from room temperature to the maximum temperature may be 30° C./min or more and 80° C./min or less.

上記積層セラミックコンデンサの製造方法において、前記金属粉末は、ニッケルを主成分としてもよい。 In the above method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor, the metal powder may contain nickel as a main component.

上記積層セラミックコンデンサの製造方法において、前記共材は、チタン酸バリウムを主成分としてもよい。 In the above method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor, the common material may contain barium titanate as a main component.

上記積層セラミックコンデンサの製造方法において、前記グリーンシートのセラミック粉末は、チタン酸バリウムを主成分としてもよい。 In the above method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor, the ceramic powder of the green sheets may contain barium titanate as a main component.

上記積層セラミックコンデンサの製造方法において、前記面積比率は、内部電極層の断面のSEM画像を用いて任意に選択した10層の内部電極層の全体の面積と、前記10層の内部電極層中の前記粒子の全体の面積とから、求めてもよい。 In the above method for manufacturing a laminated ceramic capacitor, the area ratio is defined as the total area of the ten internal electrode layers arbitrarily selected using a cross-sectional SEM image of the internal electrode layers, and the total area of the ten internal electrode layers. It may be determined from the total area of the particles.

本発明によれば、内部電極層の連続率低下を抑制することができる積層セラミックコンデンサおよびその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the laminated ceramic capacitor which can suppress the continuity rate fall of an internal electrode layer, and its manufacturing method can be provided.

積層セラミックコンデンサの部分断面斜視図である。1 is a partial cross-sectional perspective view of a laminated ceramic capacitor; FIG. 連続率を表す図である。It is a figure showing a continuity rate. (a)は結晶粒径が大きい場合の内部電極層を例示する図であり、(b)は結晶粒径が小さい場合の内部電極層を例示する図である。(a) is a diagram illustrating an internal electrode layer with a large crystal grain size, and (b) is a diagram illustrating an internal electrode layer with a small crystal grain size. 積層セラミックコンデンサの製造方法のフローを例示する図である。It is a figure which illustrates the flow of the manufacturing method of a laminated ceramic capacitor. (a)は実施例および比較例における内部電極形成用導電ペーストの主成分金属の粒度分布を示す図であり、(b)は実施例および比較例における内部電極形成用導電ペーストの共材の粒度分布を示す図である。(a) is a diagram showing the particle size distribution of the main component metal of the conductive paste for forming internal electrodes in Examples and Comparative Examples, and (b) is the particle size of the common material of the conductive pastes for forming internal electrodes in Examples and Comparative Examples. FIG. 4 is a diagram showing distribution; (a)および(b)は誘電体層と内部電極層との積層方向における断面のSEM写真を描いた図であり、(c)はセラミックを主成分とする粒子の面積比率を示す図である。(a) and (b) are diagrams showing SEM photographs of cross sections in the stacking direction of dielectric layers and internal electrode layers, and (c) is a diagram showing the area ratio of particles containing ceramic as a main component. . 実施例および比較例の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of an Example and a comparative example. 誘電率の評価結果を示すグラフである。4 is a graph showing evaluation results of permittivity;

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

(実施形態)
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。
(embodiment)
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a laminated ceramic capacitor 100 according to an embodiment. As illustrated in FIG. 1, a multilayer ceramic capacitor 100 includes a rectangular parallelepiped multilayer chip 10 and external electrodes 20a and 20b provided on two opposing end surfaces of the multilayer chip 10. As shown in FIG. Of the four surfaces of the laminated chip 10 other than the two end surfaces, two surfaces other than the top surface and the bottom surface in the stacking direction are referred to as side surfaces. The external electrodes 20a and 20b extend on the upper surface, lower surface and two side surfaces of the laminated chip 10 in the lamination direction. However, the external electrodes 20a and 20b are separated from each other.

積層チップ10は、誘電体として機能するセラミック材料を主成分とする誘電体層11と、卑金属材料等の金属材料を主成分とする内部電極層12とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層12の端縁は、積層チップ10の外部電極20aが設けられた端面と、外部電極20bが設けられた端面とに、交互に露出している。それにより、各内部電極層12は、外部電極20aと外部電極20bとに、交互に導通している。その結果、積層セラミックコンデンサ100は、複数の誘電体層11が内部電極層12を介して積層された構成を有する。また、誘電体層11と内部電極層12との積層体において、積層方向の最外層には内部電極層12が配置され、当該積層体の上面および下面は、カバー層13によって覆われている。カバー層13は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層13の材料は、誘電体層11とセラミック材料の主成分が同じである。 The laminated chip 10 has a structure in which dielectric layers 11 mainly composed of a ceramic material functioning as a dielectric and internal electrode layers 12 mainly composed of a metal material such as a base metal material are alternately laminated. The edge of each internal electrode layer 12 is alternately exposed to the end face provided with the external electrode 20a of the laminated chip 10 and the end face provided with the external electrode 20b. Thereby, each internal electrode layer 12 is alternately connected to the external electrode 20a and the external electrode 20b. As a result, the multilayer ceramic capacitor 100 has a configuration in which a plurality of dielectric layers 11 are laminated with internal electrode layers 12 interposed therebetween. In the laminated body of the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12 , the internal electrode layer 12 is arranged as the outermost layer in the lamination direction, and the upper and lower surfaces of the laminated body are covered with the cover layer 13 . The cover layer 13 is mainly composed of a ceramic material. For example, the material of the cover layer 13 is the same as the main component of the dielectric layer 11 and the ceramic material.

積層セラミックコンデンサ100のサイズは、例えば、長さ0.2mm、幅0.125mm、高さ0.125mmであり、または長さ0.4mm、幅0.2mm、高さ0.2mm、または長さ0.6mm、幅0.3mm、高さ0.3mmであり、または長さ1.0mm、幅0.5mm、高さ0.5mmであり、または長さ3.2mm、幅1.6mm、高さ1.6mmであり、または長さ4.5mm、幅3.2mm、高さ2.5mmであるが、これらのサイズに限定されるものではない。 The size of the multilayer ceramic capacitor 100 is, for example, length 0.2 mm, width 0.125 mm, and height 0.125 mm, or length 0.4 mm, width 0.2 mm, height 0.2 mm, or length 0.6 mm, 0.3 mm wide and 0.3 mm high; or 1.0 mm long, 0.5 mm wide and 0.5 mm high; or 3.2 mm long, 1.6 mm wide and 0.5 mm high. 1.6 mm in height, or 4.5 mm in length, 3.2 mm in width and 2.5 mm in height, but are not limited to these sizes.

内部電極層12は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Sn(スズ)等の卑金属を主成分とする。内部電極層12として、Pt(白金),Pd(パラジウム),Ag(銀),Au(金)などの貴金属やこれらを含む合金を主成分として用いてもよい。内部電極層12の厚さは、例えば、0.5μm以下であり、0.3μm以下とすることが好ましい。誘電体層11は、例えば、一般式ABOで表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。例えば、当該セラミック材料として、BaTiO(チタン酸バリウム),CaZrO(ジルコン酸カルシウム),CaTiO(チタン酸カルシウム),SrTiO(チタン酸ストロンチウム),ペロブスカイト構造を形成するBa1-x-yCaSrTi1-zZr(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)等を用いることができる。 The internal electrode layers 12 are mainly composed of base metals such as Ni (nickel), Cu (copper), and Sn (tin). As the internal electrode layer 12, noble metals such as Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), and Au (gold) or alloys containing these may be used as the main component. The thickness of the internal electrode layer 12 is, for example, 0.5 μm or less, preferably 0.3 μm or less. The dielectric layer 11 is mainly composed of, for example, a ceramic material having a perovskite structure represented by the general formula ABO3 . Note that the perovskite structure contains ABO 3-α deviating from the stoichiometric composition. For example, the ceramic materials include BaTiO 3 (barium titanate), CaZrO 3 (calcium zirconate), CaTiO 3 (calcium titanate), SrTiO 3 (strontium titanate), and Ba 1-xy forming a perovskite structure. Ca x Sr y Ti 1-z Zr z O 3 (0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦z≦1) and the like can be used.

積層セラミックコンデンサ100の小型大容量化のために、誘電体層11および内部電極層12の薄層化が求められている。しかしながら、内部電極層12を薄層化しようとすると、高連続率を維持することが困難となる。これは、以下の理由による。内部電極層12を金属粉末の焼成によって得る場合、焼結が進むと表面エネルギーを最小にしようとするために球状化する。誘電体層11の主成分セラミックよりも内部電極層12の金属成分の焼結が進みやすいため、誘電体層11の主成分セラミックが焼結するまで温度を上げると、内部電極層12の金属成分は過焼結となり、球状化しようとする。この場合、切れるキッカケ(欠陥)があれば、当該欠陥を基点に内部電極層12が切れ、連続率が低下する。誘電体層11および内部電極層12の薄層化が進むと、連続率はさらに低下するおそれがある。 In order to reduce the size and increase the capacity of the multilayer ceramic capacitor 100, thinning of the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12 is required. However, when it is attempted to thin the internal electrode layers 12, it becomes difficult to maintain a high degree of continuity. This is for the following reasons. When the internal electrode layer 12 is obtained by sintering metal powder, it becomes spherical as sintering progresses in an attempt to minimize the surface energy. Since the sintering of the metal components of the internal electrode layers 12 proceeds more easily than the main component ceramic of the dielectric layers 11, if the temperature is raised until the main component ceramic of the dielectric layers 11 is sintered, the metal components of the internal electrode layers 12 will be sintered. becomes oversintered and tends to be spheroidized. In this case, if there is a breakage (defect), the internal electrode layer 12 is cut from the defect, and the continuity rate is lowered. As the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12 become thinner, the continuity rate may further decrease.

そこで、セラミックを主成分とする共材を内部電極層12に添加することで、内部電極層12の収縮を遅延させることが考えられる。しかしながら、焼結過程における拡散によって共材が誘電体層11側に吐き出されると、連続率低下を抑制することが困難である。また、共材が誘電体層11に吸収されることで誘電体層11中の材料のA/B比(ペロブスカイトのAサイトとBサイトの比率)や組成のズレ、誘電率εが設計値と異なる値となり、狙った容量値が得られないおそれがある。 Therefore, it is conceivable to delay the shrinkage of the internal electrode layers 12 by adding a common material containing ceramic as a main component to the internal electrode layers 12 . However, if the common material is discharged to the dielectric layer 11 side due to diffusion during the sintering process, it is difficult to suppress the decrease in the continuity rate. In addition, since the common material is absorbed by the dielectric layer 11, the A/B ratio of the material in the dielectric layer 11 (the ratio of the A site and the B site of perovskite), the deviation of the composition, and the dielectric constant ε are different from the design values. A different value may result, and the target capacitance value may not be obtained.

図2は、連続率を表す図である。図2で例示するように、ある内部電極層12における長さL0の観察領域において、その金属部分の長さL1,L2,・・・,Lnを測定して合計し、金属部分の割合であるΣLn/L0をその層の連続率と定義することができる。 FIG. 2 is a diagram showing the continuity rate. As exemplified in FIG. 2, in an observation region of length L0 in a certain internal electrode layer 12, the lengths L1, L2, . ΣLn/L0 can be defined as the continuity of the layer.

そこで、本実施形態においては、内部電極層12の結晶粒径を小さくする。図3(a)は、結晶粒径が大きい場合の内部電極層12を例示する図である。図3(b)は、結晶粒径が小さい場合の内部電極層12を例示する図である。図3(a)および図3(b)で例示するように、結晶粒14が小さくなると、内部電極層12に共材が残存しやすくなる。例えば、結晶粒14が小さくなるにつれて結晶粒界16の数が多くなり、当該結晶粒界16に共材が残存することで、内部電極層12全体におけるセラミックを主成分とする粒子15が多く存在すると考えられる。具体的には、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における内部電極層12の断面において、粒子15が存在する面積比率を10%以上とする。例えば、当該断面は、誘電体層11と内部電極層12との積層方向と、外部電極20aと外部電極20bとの対向方向とがなす平面での断面である。この構成では、共材の残存量が多くなる。それにより、焼結時における内部電極層12の金属成分の過焼結が抑制され、内部電極層12の切れが抑制される。その結果、内部電極層12の連続率低下を抑制することができる。また、誘電体層11への共材の拡散が抑制され、誘電体層11中の材料のA/B比や組成のズレ、誘電率εの低下が抑制され、所望の誘電特性を確保することができる。その結果、バイアス特性の悪化が抑制され、高容量が得られる。なお、上記面積比率は、12%以上とすることが好ましく、14%以上とすることがより好ましい。なお、上記の面積比率は、内部電極層12の断面のSEM画像などを用いて、例えば任意に選択した10層の内部電極層12の全体の面積と、当該10層の内部電極層12中のセラミックを主成分とする粒子15の全体の面積とから求めることができる。製造誤差などに起因して、異なる2層の内部電極層12で当該面積比率にバラツキが生じるおそれはあるが、任意に選択した10層の内部電極層12を用いて当該面積比率を算出することで、バラツキを抑えることができる。このような面積は、画像解析ソフトを用いて算出してもよい。 Therefore, in the present embodiment, the crystal grain size of the internal electrode layers 12 is reduced. FIG. 3A is a diagram illustrating the internal electrode layer 12 when the crystal grain size is large. FIG. 3B is a diagram illustrating the internal electrode layer 12 when the crystal grain size is small. As illustrated in FIGS. 3A and 3B, when the crystal grains 14 become smaller, the common material tends to remain in the internal electrode layers 12 . For example, as the crystal grains 14 become smaller, the number of crystal grain boundaries 16 increases, and the common material remains in the crystal grain boundaries 16, so that many particles 15 containing ceramic as a main component exist in the entire internal electrode layer 12. It is thought that Specifically, in the cross section of the internal electrode layer 12 in the stacking direction of the dielectric layer 11 and the internal electrode layer 12, the area ratio of the particles 15 is set to 10% or more. For example, the cross section is taken along a plane defined by the lamination direction of the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12 and the facing direction of the external electrodes 20a and 20b. In this configuration, the residual amount of the common material increases. As a result, oversintering of the metal components of the internal electrode layers 12 during sintering is suppressed, and breakage of the internal electrode layers 12 is suppressed. As a result, a decrease in the continuity rate of the internal electrode layers 12 can be suppressed. In addition, the diffusion of the common material into the dielectric layer 11 is suppressed, the deviation of the A/B ratio and composition of the material in the dielectric layer 11 and the decrease of the dielectric constant ε are suppressed, and the desired dielectric characteristics are secured. can be done. As a result, deterioration of bias characteristics is suppressed, and high capacity is obtained. The area ratio is preferably 12% or more, more preferably 14% or more. Note that the above area ratio is obtained by using a cross-sectional SEM image of the internal electrode layer 12, for example, the total area of the arbitrarily selected 10 internal electrode layers 12, and the total area of the 10 internal electrode layers 12. It can be obtained from the total area of the particles 15 whose main component is ceramic. Although the area ratio may vary between two different internal electrode layers 12 due to manufacturing errors, etc., the area ratio can be calculated using 10 arbitrarily selected internal electrode layers 12. In this way, variation can be suppressed. Such areas may be calculated using image analysis software.

なお、共材が誘電体層11に拡散せずに内部電極層12に十分に残存する場合、内部電極層12内で共材が集まるようになる。より具体的には、内部電極層12の中央部付近の共材が周囲の共材を集めて粒成長していくと考えられる。その結果、内部電極層12の厚み方向の中央部分に残存するようになる。この場合、内部電極層12の厚み方向において、上下5%ずつに粒子15が存在しなくなる。したがって、内部電極層12の厚み方向において、上下5%ずつの領域に粒子15が存在しないことが好ましい。 When the common material does not diffuse into the dielectric layers 11 and remains sufficiently in the internal electrode layers 12 , the common material gathers in the internal electrode layers 12 . More specifically, it is considered that the common material near the central portion of the internal electrode layer 12 gathers the surrounding common material and grains grow. As a result, it remains in the central portion of the internal electrode layer 12 in the thickness direction. In this case, in the thickness direction of the internal electrode layer 12, the particles 15 do not exist in 5% of the upper and lower portions. Therefore, in the thickness direction of the internal electrode layer 12, it is preferable that the particles 15 do not exist in the upper and lower 5% regions.

続いて、積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図4は、積層セラミックコンデンサ100の製造方法のフローを例示する図である。 Next, a method for manufacturing the laminated ceramic capacitor 100 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating the flow of the manufacturing method of the multilayer ceramic capacitor 100. As shown in FIG.

(原料粉末作製工程)
まず、図4で例示するように、誘電体層11を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層11に含まれるAサイト元素およびBサイト元素は、通常はABOの粒子の焼結体の形で誘電体層11に含まれる。例えば、BaTiOは、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このBaTiOは、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層11を構成するセラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル-ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
(Raw material powder preparation process)
First, as illustrated in FIG. 4, a dielectric material for forming the dielectric layer 11 is prepared. The A-site and B-site elements contained in the dielectric layer 11 are usually contained in the dielectric layer 11 in the form of sintered particles of ABO3 . For example, BaTiO 3 is a tetragonal compound with a perovskite structure and exhibits a high dielectric constant. This BaTiO 3 can generally be obtained by reacting a titanium raw material such as titanium dioxide with a barium raw material such as barium carbonate to synthesize barium titanate. As methods for synthesizing the ceramic constituting the dielectric layer 11, various methods are conventionally known, such as a solid phase method, a sol-gel method, a hydrothermal method, and the like. Any of these can be employed in the present embodiment.

得られたセラミック粉末に、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、Mn(マンガン),V(バナジウム),Cr(クロム),希土類元素(Y(イットリウム),Dy(ジスプロシウム),Tm(ツリウム),Ho(ホロミウム),Tb(テルピウム),Yb(イッテルビウム),Sm(サマリウム),Eu(ユウロビウム),Gd(ガドリニウム),およびEr(エルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト),Ni(ニッケル),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。 A predetermined additive compound is added to the obtained ceramic powder according to the purpose. Additive compounds include Mn (manganese), V (vanadium), Cr (chromium), rare earth elements (Y (yttrium), Dy (dysprosium), Tm (thulium), Ho (holmium), Tb (terpium), Yb ( ytterbium), Sm (samarium), Eu (eurobium), Gd (gadolinium), and Er (erbium)) oxides, as well as Co (cobalt), Ni (nickel), Li (lithium), B (boron), Na (sodium), K (potassium) and Si (silicon) oxides or glasses are included.

本実施形態においては、好ましくは、まず誘電体層11を構成するセラミックの粒子に添加化合物を含む化合物を混合して820~1150℃で仮焼を行う。続いて、得られたセラミック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粉末を調製する。例えば、セラミック粉末の平均粒径は、誘電体層11の薄層化の観点から、好ましくは50~300nmである。例えば、上記のようにして得られたセラミック粉末について、必要に応じて粉砕処理して粒径を調節し、あるいは分級処理と組み合わせることで粒径を整えてもよい。 In this embodiment, preferably, a compound containing an additive compound is first mixed with ceramic particles forming the dielectric layer 11 and calcined at 820 to 1150.degree. The resulting ceramic particles are then wet mixed with additive compounds, dried and ground to prepare a ceramic powder. For example, the average particle size of the ceramic powder is preferably 50 to 300 nm from the viewpoint of thinning the dielectric layer 11 . For example, the ceramic powder obtained as described above may be pulverized to adjust the particle size, or combined with a classification process to adjust the particle size.

(積層工程)
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、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。
(Lamination process)
Next, a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer such as dioctyl phthalate (DOP) are added to the obtained dielectric material and wet-mixed. Using the obtained slurry, for example, a strip-shaped dielectric green sheet having a thickness of 0.8 μm or less is coated on a base material by, for example, a die coater method or a doctor blade method, and dried.

次に、誘電体グリーンシートの表面に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属導電ペーストをスクリーン印刷、グラビア印刷等により印刷することで、極性の異なる一対の外部電極に交互に引き出される内部電極層パターンを配置する。金属導電ペーストの金属材料には、例えば、平均粒径が100nm以下のものを用いる。また、粒径の標準偏差は、15以下とする。これにより、シャープな粒度分布が得られる。平均粒径は、100nm以下であることが好ましく、70nm以下であることがより好ましい。粒径の標準偏差は、15以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましい。また、累積粒度分布の傾きは、8以上であることが好ましい。なお、累積粒度分布の傾きは、累積粒度分布を対数プロットしD20とD80間の傾き(=1/(logD80-logD20)と定義することができる。 Next, by printing a metal conductive paste for forming internal electrodes containing an organic binder on the surface of the dielectric green sheet by screen printing, gravure printing, etc., the internal electrodes are alternately led out to a pair of external electrodes having different polarities. Lay out the layer pattern. For the metal material of the metal conductive paste, for example, one having an average particle size of 100 nm or less is used. Also, the standard deviation of the particle size is 15 or less. This gives a sharp particle size distribution. The average particle size is preferably 100 nm or less, more preferably 70 nm or less. The standard deviation of the particle size is preferably 15 or less, more preferably 12 or less. Also, the slope of the cumulative particle size distribution is preferably 8 or more. The slope of the cumulative particle size distribution can be defined as the slope between D20 and D80 (=1/(logD80-logD20) by logarithmically plotting the cumulative particle size distribution.

また、金属導電ペーストには、共材としてセラミック粒子を添加する。セラミック粒子の主成分セラミックは、特に限定するものではないが、誘電体層11の主成分セラミックと同じであることが好ましい。例えば、チタン酸バリウムを均一に分散させてもよい。共材には、例えば平均粒径が10nm以下のものを用いる。また、粒径の標準偏差は、5以下とする。これにより、シャープな粒度分布が得られる。平均粒径は、15nm以下であることが好ましく、10nm以下であることがより好ましい。粒径の標準偏差は、5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましい。また、累積粒度分布の傾きは、7以上であることが好ましい。なお、累積粒度分布の傾きは、累積粒度分布を対数プロットしD20とD80間の傾き(=1/(logD80-logD20)と定義することができる。 In addition, ceramic particles are added to the metal conductive paste as a common material. Although the main component ceramic of the ceramic particles is not particularly limited, it is preferably the same as the main component ceramic of the dielectric layer 11 . For example, barium titanate may be uniformly dispersed. For the common material, for example, one having an average particle size of 10 nm or less is used. Also, the standard deviation of the particle size is set to 5 or less. This gives a sharp particle size distribution. The average particle size is preferably 15 nm or less, more preferably 10 nm or less. The standard deviation of the particle size is preferably 5 or less, more preferably 3 or less. Moreover, the slope of the cumulative particle size distribution is preferably 7 or more. The slope of the cumulative particle size distribution can be defined as the slope between D20 and D80 (=1/(logD80-logD20) by logarithmically plotting the cumulative particle size distribution.

その後、内部電極層パターンが印刷された誘電体グリーンシートを所定の大きさに打ち抜いて、打ち抜かれた誘電体グリーンシートを、基材を剥離した状態で、内部電極層12と誘電体層11とが互い違いになるように、かつ内部電極層12が誘電体層11の長さ方向両端面に端縁が交互に露出して極性の異なる一対の外部電極20a,20bに交互に引き出されるように、所定層数(例えば100~500層)だけ積層する。積層した誘電体グリーンシートの上下にカバー層13となるカバーシートを圧着させ、所定チップ寸法(例えば1.0mm×0.5mm)にカットし、その後に外部電極20a,20bの下地層となる金属導電ペーストを、カットした積層体の両端面にディップ法等で塗布して乾燥させる。これにより、積層セラミックコンデンサ100の成型体が得られる。 After that, the dielectric green sheet on which the internal electrode layer pattern is printed is punched into a predetermined size, and the punched dielectric green sheet is separated into the internal electrode layer 12 and the dielectric layer 11 in a state where the substrate is peeled off. are alternately arranged, and the edges of the internal electrode layers 12 are alternately exposed on both end surfaces in the length direction of the dielectric layer 11, and are alternately led out to a pair of external electrodes 20a and 20b having different polarities. A predetermined number of layers (for example, 100 to 500 layers) are laminated. A cover sheet to be the cover layer 13 is crimped to the top and bottom of the laminated dielectric green sheets, cut into a predetermined chip size (for example, 1.0 mm x 0.5 mm), and then a metal to be the underlying layer of the external electrodes 20a and 20b. A conductive paste is applied to both end surfaces of the cut laminate by a dipping method or the like and dried. Thereby, a molded body of the laminated ceramic capacitor 100 is obtained.

(焼成工程)
このようにして得られた成型体を、250~500℃のN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、積層セラミックコンデンサ100が得られる。なお、焼成条件を調整することで、内部電極層12に残存する共材の残存量を調整することができる。具体的には、焼成工程において昇温速度を大きくすることで、共材が金属導電ペーストから吐き出される前に主成分金属が焼結するため、共材が内部電極層12に残存しやすくなる。例えば、内部電極層12における共材の残存量を多くする観点から、焼成工程において室温から最高温度までの平均昇温速度は、30℃/分以上とすることが好ましく、45℃/分以上とすることがより好ましい。なお、平均昇温速度が大きすぎると、成型体に残留する有機成分の排出が十分に行われず、焼成工程中にクラックが発生するなどの不具合が生じるおそれがある。あるいは、成型体の焼結に内外差が発生することで緻密化が不十分となり、静電容量が低下するなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、平均昇温速度を、80℃/分以下とすることが好ましく、65℃/分以下とすることがより好ましい。
(Baking process)
The molded body thus obtained is subjected to binder removal treatment in an N 2 atmosphere at 250 to 500° C., and then in a reducing atmosphere with an oxygen partial pressure of 10 −5 to 10 −8 atm at 1100 to 1300° C. for 10 minutes. By firing for ~2 hours, each compound is sintered and grains grow. Thus, the laminated ceramic capacitor 100 is obtained. By adjusting the firing conditions, the residual amount of the common material remaining in the internal electrode layers 12 can be adjusted. Specifically, by increasing the rate of temperature rise in the firing step, the main component metal is sintered before the common material is discharged from the metal conductive paste, so the common material tends to remain in the internal electrode layers 12 . For example, from the viewpoint of increasing the residual amount of the common material in the internal electrode layers 12, the average temperature increase rate from room temperature to the maximum temperature in the firing step is preferably 30° C./min or more, and 45° C./min or more. is more preferable. If the average heating rate is too high, the organic components remaining in the compact cannot be sufficiently discharged, and problems such as cracks may occur during the firing process. Alternatively, the sintering of the compact may result in a difference between the inside and the outside, resulting in insufficient densification, which may cause problems such as a decrease in capacitance. Therefore, the average heating rate is preferably 80° C./min or less, more preferably 65° C./min or less.

(再酸化処理工程)
その後、Nガス雰囲気中で600℃~1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
(めっき処理工程)
その後、めっき処理により、外部電極20a,20bの下地層に、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行う。
(Reoxidation treatment step)
After that, reoxidation treatment may be performed at 600° C. to 1000° C. in an N 2 gas atmosphere.
(Plating process)
After that, metal coating such as Cu, Ni, and Sn is applied to the underlying layers of the external electrodes 20a and 20b by plating.

本実施形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、内部電極層12を構成する主成分金属および共材として粒度分布のシャープな小径材料を用いることで、高分散な金属導電ペーストが作製される。また、部分的に大きい材料が混入することが抑制される。このような金属導電ペーストを用いることで、焼結過程において誘電体層11への共材の拡散が抑制され、共材が内部電極層12内に残存するようになる。具体的には、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における内部電極層12の断面において、セラミックを主成分とする粒子15が存在する面積比率を10%以上とする。 According to the method for manufacturing a laminated ceramic capacitor according to the present embodiment, a highly dispersed metal conductive paste is produced by using a small-diameter material with a sharp particle size distribution as the main component metal and co-material constituting the internal electrode layers 12. be. In addition, it is possible to suppress the mixing of partially large materials. By using such a metal conductive paste, diffusion of the common material into the dielectric layer 11 is suppressed during the sintering process, and the common material remains in the internal electrode layers 12 . Specifically, in the cross section of the internal electrode layer 12 in the stacking direction of the dielectric layer 11 and the internal electrode layer 12, the area ratio of particles 15 containing ceramic as a main component is set to 10% or more.

内部電極層12内に共材が残存すると、焼結時における内部電極層12の金属成分の過焼結が抑制され、内部電極層12の切れが抑制される。その結果、内部電極層12の連続率低下を抑制することができる。また、誘電体層11への共材の拡散が抑制され、誘電体層11の誘電率εの低下が抑制され、所望の誘電特性を確保することができる。なお、上記面積比率は、12%以上とすることが好ましく、14%以上とすることがより好ましい。また、内部電極層12の厚み方向において、上下5%ずつの領域にセラミックを主成分とする粒子15が存在しないことが好ましい。 When the common material remains in the internal electrode layers 12, oversintering of the metal components of the internal electrode layers 12 during sintering is suppressed, and breakage of the internal electrode layers 12 is suppressed. As a result, a decrease in the continuity rate of the internal electrode layers 12 can be suppressed. Moreover, the diffusion of the common material into the dielectric layer 11 is suppressed, the decrease in the dielectric constant ε of the dielectric layer 11 is suppressed, and desired dielectric properties can be secured. The area ratio is preferably 12% or more, more preferably 14% or more. In addition, it is preferable that the particles 15 containing ceramic as a main component do not exist in the upper and lower 5% regions in the thickness direction of the internal electrode layer 12 .

以下、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製し、特性について調べた。 Hereinafter, multilayer ceramic capacitors according to the embodiments were produced and their characteristics were examined.

(実施例1~5)
平均粒径が100nm(比表面積10m/g)のチタン酸バリウム粉末に必要な添加物を添加し、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。誘電体グリーンシートの塗工厚みを0.8μmとし、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。
(Examples 1 to 5)
Necessary additives were added to barium titanate powder having an average particle size of 100 nm (specific surface area of 10 m 2 /g), and the mixture was thoroughly wet-mixed and pulverized in a ball mill to obtain a dielectric material. A dielectric green sheet was prepared by adding an organic binder and a solvent to a dielectric material and using a doctor blade method. The coating thickness of the dielectric green sheet was 0.8 μm, polyvinyl butyral (PVB) or the like was used as the organic binder, and ethanol, toluic acid, or the like was added as the solvent. In addition, a plasticizer and the like were added.

次に、内部電極層12の主成分金属(Ni)の粉末を(Ni固形分で50wt%)と、共材(チタン酸バリウム)を10部と、バインダ(エチルセルロース)を5部と、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遊星ボールミルで作製した。表1に示すように、主成分金属の粉末には、平均粒径が70nm(比表面積10m/g)、粒径の標準偏差が12、累積粒度分布の傾きが8のものを用いた。共材には、平均粒径が8.6nm(比表面積110m/g)、粒径の標準偏差が2.7、累積粒度分布の傾きが7のものを用いた。

Figure 0007169069000001
Next, powder of the main component metal (Ni) of the internal electrode layer 12 (Ni solid content is 50 wt %), 10 parts of the common material (barium titanate), 5 parts of the binder (ethyl cellulose), and a solvent. A conductive paste for forming an internal electrode containing other auxiliary agents as required was prepared by a planetary ball mill. As shown in Table 1, the main component metal powder used had an average particle size of 70 nm (specific surface area of 10 m 2 /g), a standard deviation of particle size of 12, and a cumulative particle size distribution slope of 8. The common material used had an average particle size of 8.6 nm (specific surface area of 110 m 2 /g), a standard deviation of particle size of 2.7, and a cumulative particle size distribution slope of 7.
Figure 0007169069000001

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250枚重ね、その上下にカバーシートをそれぞれ積層した。その後、熱圧着によりセラミック積層体を得て、所定の形状に切断した。 A conductive paste for forming internal electrodes was screen-printed on the dielectric sheet. 250 sheets on which the conductive paste for forming internal electrodes was printed were stacked, and cover sheets were laminated on the upper and lower sides thereof. After that, a ceramic laminate was obtained by thermocompression bonding and cut into a predetermined shape.

得られたセラミック積層体をN雰囲気中で脱バインダした後に、セラミック積層体の両端面から各側面にかけて、Niを主成分とする金属フィラー、共材、バインダ、溶剤などを含む金属ペーストを塗布し、乾燥させた。その後、還元雰囲気中で1100℃~1300℃で10分~2時間、金属ペーストをセラミック積層体と同時に焼成して焼結体を得た。室温から最高温度までの平均昇温速度は、実施例1では30℃/分とし、実施例2では45℃/分とし、実施例3では55℃/分とし、実施例4では65℃/分とし、実施例5では80℃/分とした。 After removing the binder from the obtained ceramic laminate in an N2 atmosphere, a metal paste containing a metal filler containing Ni as a main component, a common material, a binder, a solvent, etc. is applied from both end surfaces to each side surface of the ceramic laminate. and dried. After that, the metal paste was sintered simultaneously with the ceramic laminate at 1100° C. to 1300° C. for 10 minutes to 2 hours in a reducing atmosphere to obtain a sintered body. The average heating rate from room temperature to the maximum temperature was 30°C/min in Example 1, 45°C/min in Example 2, 55°C/min in Example 3, and 65°C/min in Example 4. and 80° C./min in Example 5.

得られた焼結体の形状寸法は、長さ0.6mm、幅0.3mm、高さ0.3mmであった。焼結体をN雰囲気下800℃の条件で再酸化処理を行った後、メッキ処理して下地層の表面にCuめっき層、Niめっき層およびSnめっき層を形成し、積層セラミックコンデンサ100を得た。 The shape and dimensions of the obtained sintered body were 0.6 mm long, 0.3 mm wide and 0.3 mm high. After re-oxidizing the sintered body under N2 atmosphere at 800° C., plating is performed to form a Cu-plated layer, a Ni-plated layer and an Sn-plated layer on the surface of the base layer, and the multilayer ceramic capacitor 100 is formed. Obtained.

(比較例1~3)
比較例1~3においては、表1に示すように、内部電極形成用導電ペーストの主成分金属(Ni)の粉末に、平均粒径が120nm、粒径の標準偏差が33、累積粒度分布の傾きが6のものを用いた。共材には、平均粒径が29nm、粒径の標準偏差が8.7、累積粒度分布の傾きが5のものを用いた。室温から最高温度までの平均昇温速度は、比較例1では45℃/分とし、比較例2では55℃/分とし、比較例3では65℃/分とした。その他の条件は、実施例と同様とした。
(Comparative Examples 1 to 3)
In Comparative Examples 1 to 3, as shown in Table 1, the powder of the main component metal (Ni) of the conductive paste for forming the internal electrodes had an average particle size of 120 nm, a standard deviation of the particle size of 33, and a cumulative particle size distribution of A slope of 6 was used. The common material used had an average grain size of 29 nm, a grain size standard deviation of 8.7, and a cumulative grain size distribution slope of 5. The average heating rate from room temperature to the maximum temperature was 45° C./min in Comparative Example 1, 55° C./min in Comparative Example 2, and 65° C./min in Comparative Example 3. Other conditions were the same as in the example.

図5(a)は、実施例1~5および比較例1~3における内部電極形成用導電ペーストの主成分金属の粒度分布を示す図である。図5(a)に示すように、実施例1~5においては、平均粒径が小さく、粒度分布がシャープな金属粉末を用いていることがわかる。また、比較例1~3においては、平均粒径が大きく、粒度分布がブロードな金属粉末を用いていることがわかる。図5(b)は、実施例1~5および比較例1~3における内部電極形成用導電ペーストの共材の粒度分布を示す図である。図5(b)に示すように、実施例1~5においては、平均粒径が小さく、粒度分布がシャープな共材を用いていることがわかる。また、比較例1~3においては、平均粒径が大きく、粒度分布がブロードな共材を用いていることがわかる。 FIG. 5(a) is a view showing the particle size distribution of the main component metals of the conductive pastes for forming internal electrodes in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3. FIG. As shown in FIG. 5(a), in Examples 1 to 5, metal powders having a small average particle size and a sharp particle size distribution are used. Moreover, in Comparative Examples 1 to 3, metal powders having a large average particle size and a broad particle size distribution are used. FIG. 5(b) is a diagram showing the particle size distribution of the common material of the conductive pastes for forming internal electrodes in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3. FIG. As shown in FIG. 5(b), in Examples 1 to 5, co-materials having a small average particle size and a sharp particle size distribution are used. In addition, in Comparative Examples 1 to 3, it can be seen that a common material having a large average particle size and a broad particle size distribution is used.

(分析)
図6(a)および図6(b)は、幅方向中央部での、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における断面のSEM(走査型電子顕微鏡)写真を描いた図である。図6(a)は実施例3のSEM写真であり、図6(b)は比較例2のSEM写真である。図6(a)および図6(b)の結果から、誘電体層11と内部電極層12との積層方向における内部電極層12の断面において、セラミックを主成分とする粒子15が存在する面積比率を計測した。具体的には、SEM画像から粒子15の個数をカウントし、それぞれの粒子径を計測し、内部電極層12の総面積(粒子15を含む)に対する粒子15の面積を算出することで、面積比率を算出した。SEM写真の視野は12.6μm×8.35μmとした。図6(c)および図7に示すように、実施例1では面積比率が12.0であり、実施例2では14.5であり、実施例3では16.2であり、実施例4では17.3であり、実施例5では18.0であった。比較例1では7.0であり、比較例2では8.7であり、比較例3では9.0であった。
(analysis)
FIGS. 6(a) and 6(b) are SEM (scanning electron microscope) photographs of cross sections in the stacking direction of the dielectric layers 11 and the internal electrode layers 12 at the center in the width direction. . 6(a) is an SEM photograph of Example 3, and FIG. 6(b) is an SEM photograph of Comparative Example 2. FIG. From the results of FIGS. 6A and 6B, in the cross section of the internal electrode layer 12 in the stacking direction of the dielectric layer 11 and the internal electrode layer 12, the area ratio of particles 15 containing ceramic as a main component is was measured. Specifically, by counting the number of particles 15 from the SEM image, measuring the diameter of each particle, and calculating the area of the particles 15 with respect to the total area of the internal electrode layer 12 (including the particles 15), the area ratio was calculated. The field of view of the SEM photograph was 12.6 μm×8.35 μm. As shown in FIGS. 6(c) and 7, the area ratio is 12.0 in Example 1, 14.5 in Example 2, 16.2 in Example 3, and 16.2 in Example 4. 17.3, and in Example 5 it was 18.0. Comparative Example 1 was 7.0, Comparative Example 2 was 8.7, and Comparative Example 3 was 9.0.

また、得られたSEM写真を用いて、図2で説明した連続率を測定した。実施例1~5においては連続率が100%となった。比較例1~3では連続率が94~96%となった。連続率については、数枚のSEM写真に写っている全内部電極層の連続率を測定することで平均値を求めた。 Moreover, the continuous rate explained in FIG. 2 was measured using the obtained SEM photograph. In Examples 1 to 5, the continuity rate was 100%. In Comparative Examples 1-3, the continuous rate was 94-96%. As for the continuity rate, an average value was obtained by measuring the continuity rate of all the internal electrode layers shown in several SEM photographs.

次に、実施例1~5及び比較例1~3に係る積層セラミックコンデンサのサンプルについて誘電率の評価を行った。具体的には、静電容量をヒューレットパッカード社のLCRメータ4284Aを用いて測定した。この測定値と、サンプルとなる積層コンデンサの内部電極の交差面積、誘電体セラミック層厚み、および積層枚数から、見かけ誘電率を計算した。サンプル数は100個とした。 Next, the dielectric constants of the multilayer ceramic capacitor samples according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated. Specifically, the capacitance was measured using a Hewlett-Packard LCR meter 4284A. The apparent dielectric constant was calculated from this measured value, the intersecting area of the internal electrodes of the sample multilayer capacitor, the dielectric ceramic layer thickness, and the number of laminated layers. The number of samples was 100.

実施例1~5および比較例1~3についてそれぞれ100個のサンプルに対し、誘電率の評価を行った。図8は、誘電率の評価結果を示すグラフである。図8の縦軸は、各サンプルの誘電率を示している。なお、図8では、実施例3に係るサンプルの誘電率の平均を100%として規格化した誘電率を示している。 100 samples of each of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were evaluated for dielectric constant. FIG. 8 is a graph showing evaluation results of permittivity. The vertical axis in FIG. 8 indicates the dielectric constant of each sample. It should be noted that FIG. 8 shows the dielectric constant normalized by setting the average dielectric constant of the samples according to Example 3 to 100%.

図8の結果から、実施例1~5においては、比較例1~3に対して同じ昇温速度での誘電率が20%以上向上したことがわかる。これは、内部電極形成用の金属導電ペーストの金属材料として粒度分布のシャープな小径材料を用いたことで焼結過程において共材が内部電極層12内に残存して誘電体層11への拡散が抑制され、誘電体層11中の材料のA/B比や組成のズレなどが抑制されたからであると考えられる。 From the results of FIG. 8, it can be seen that in Examples 1 to 5, the permittivity at the same heating rate was improved by 20% or more as compared to Comparative Examples 1 to 3. This is because a small-diameter material with a sharp particle size distribution is used as the metal material of the metal conductive paste for forming the internal electrodes, so that the common material remains in the internal electrode layers 12 during the sintering process and diffuses into the dielectric layers 11. is suppressed, and the A/B ratio and composition deviation of the material in the dielectric layer 11 are suppressed.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of claims. Change is possible.

10 積層チップ
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
20a,20b 外部電極
100 積層セラミックコンデンサ
REFERENCE SIGNS LIST 10 laminated chip 11 dielectric layer 12 internal electrode layer 13 cover layer 20a, 20b external electrode 100 laminated ceramic capacitor

Claims (11)

セラミックを主成分とする誘電体層と、金属を主成分とする内部電極層と、が交互に積層された積層構造を備え、
前記内部電極層の厚みは、0.3μm以下であり、
前記内部電極層に、セラミックを主成分とする粒子
が存在し、
前記誘電体層と前記内部電極層との積層方向における前記内部電極層の断面において、前記粒子が存在する面積比率が10%以上であり、
前記内部電極層において前記粒子が存在する前記面積比率が10%以上となる領域において、隣接するいずれの誘電体層とも接触する金属結晶粒子が少なくとも2個存在し、前記2個の金属結晶粒子が前記内部電極層の延伸方向に接触して並んでおり、前記2個の金属結晶粒子によって、隣接する誘電体層間にわたって延びる結晶粒界が形成され、前記粒子が前記結晶粒界に配置されており、
前記粒子は、前記内部電極層の厚み方向において、上下5%ずつの領域には存在しないことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
A laminated structure in which dielectric layers mainly composed of ceramic and internal electrode layers mainly composed of metal are alternately laminated,
The thickness of the internal electrode layer is 0.3 μm or less,
Particles containing ceramic as a main component are present in the internal electrode layers,
In the cross section of the internal electrode layer in the stacking direction of the dielectric layer and the internal electrode layer, the area ratio of the particles is 10% or more,
In the area ratio of 10% or more where the particles are present in the internal electrode layers, there are at least two metal crystal grains that are in contact with any adjacent dielectric layer, and the two metal crystal grains are in contact with each other. The two metal crystal particles are arranged in contact with each other in the extending direction of the internal electrode layers, and the two metal crystal particles form a crystal grain boundary extending between the adjacent dielectric layers, and the particles are arranged at the crystal grain boundary. ,
A multilayer ceramic capacitor, wherein the particles are not present in 5% of the upper and lower regions in the thickness direction of the internal electrode layers.
前記内部電極層の主成分金属は、ニッケル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。 2. A multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the main component metal of said internal electrode layers is nickel. 前記粒子の主成分セラミックは、チタン酸バリウムであ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。 3. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the main component ceramic of said particles is barium titanate. 前記誘電体層の主成分セラミックは、チタン酸バリウム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。 4. The multilayer ceramic capacitor according to claim 1, wherein the main component ceramic of said dielectric layers is barium titanate. 前記面積比率は、内部電極層の断面のSEM画像を用いて任意に選択した10層の内部電極層の全体の面積と、前記10層の内部電極層中の前記粒子の全体の面積とから、求ま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。 The area ratio is obtained from the total area of 10 internal electrode layers arbitrarily selected using a cross-sectional SEM image of the internal electrode layers and the total area of the particles in the 10 internal electrode layers, 5. The multilayer ceramic capacitor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: セラミック粉末を含むグリーンシート上に、平均粒径が100nm以下で粒度分布の標準偏差が15以下の金属粉末を主成分とし、平均粒径が10nm以下で粒度分布の標準偏差が5以下のセラミック粉末を共材として含む金属導電ペーストのパターンを配置する第1工程と、
前記第1工程によって得られた積層単位を複数積層して得られたセラミック積層体を焼成することで、前記金属粉末の焼結によって内部電極層を形成し、前記グリーンシートのセラミック粉末の焼結によって誘電体層を形成する第2工程と、を含み、
前記内部電極層の厚みは、0.3μm以下であり、
前記内部電極層と前記誘電体層との積層方向における前記内部電極層の断面において、セラミックを主成分とする粒子が存在する面積比率が10%以上であり、
前記内部電極層において前記粒子が存在する前記面積比率が10%以上となる領域において、隣接するいずれの誘電体層とも接触する金属結晶粒子が少なくとも2個存在し、前記2個の金属結晶粒子が前記内部電極層の延伸方向に接触して並んでおり、前記2個の金属結晶粒子によって、隣接する誘電体層間にわたって延びる結晶粒界が形成され、前記粒子が前記結晶粒界に配置されるように前記第2工程を行い、
前記粒子は、前記内部電極層の厚み方向において、上下5%ずつの領域には存在しない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。
Ceramic powder having an average particle size of 10 nm or less and a standard deviation of particle size distribution of 5 or less, which is mainly composed of metal powder having an average particle size of 100 nm or less and a standard deviation of particle size distribution of 5 or less, is placed on a green sheet containing ceramic powder. A first step of arranging a pattern of a metal conductive paste containing as a common material;
By sintering the ceramic laminate obtained by laminating a plurality of lamination units obtained in the first step, the metal powder is sintered to form internal electrode layers, and the ceramic powder of the green sheet is sintered. a second step of forming a dielectric layer by
The thickness of the internal electrode layer is 0.3 μm or less,
In the cross section of the internal electrode layer in the stacking direction of the internal electrode layer and the dielectric layer, the area ratio of particles containing ceramic as a main component is 10% or more,
In the area ratio of 10% or more where the particles are present in the internal electrode layers, there are at least two metal crystal grains that are in contact with any adjacent dielectric layer, and the two metal crystal grains are in contact with each other. The two metal crystal particles are arranged in contact with each other in the extending direction of the internal electrode layers, and the two metal crystal particles form a crystal grain boundary extending between the adjacent dielectric layers, and the particles are arranged at the crystal grain boundary. performing the second step on
A method of manufacturing a laminated ceramic capacitor, wherein the particles are not present in 5% of the upper and lower regions in the thickness direction of the internal electrode layers.
前記第2工程において、室温から最高温度までの平均昇温速度を30℃/分以上80℃/分以下とすることを特徴とする請求項6記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。 7. The method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to claim 6, wherein in said second step, the average temperature increase rate from room temperature to the maximum temperature is 30[deg.] C./min or more and 80[deg.] C./min or less. 前記金属粉末は、ニッケルを主成分とすることを特徴とする請求項6または7に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。 8. The method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to claim 6, wherein the metal powder contains nickel as a main component. 前記共材は、チタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とする請求項6~8のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。 9. The method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to claim 6, wherein the common material contains barium titanate as a main component. 前記グリーンシートのセラミック粉末は、チタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とする請求項6~9のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。 10. The method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to claim 6, wherein the ceramic powder of the green sheets contains barium titanate as a main component. 前記面積比率は、内部電極層の断面のSEM画像を用いて任意に選択した10層の内部電極層の全体の面積と、前記10層の内部電極層中の前記粒子の全体の面積とから、求まることを特徴とする請求項6~10のいずれか一項に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。 The area ratio is obtained from the total area of 10 internal electrode layers arbitrarily selected using a cross-sectional SEM image of the internal electrode layers and the total area of the particles in the 10 internal electrode layers, 11. The method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to any one of claims 6 to 10, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7186014B2 (en) * 2017-08-10 2022-12-08 太陽誘電株式会社 Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311985A (en) 2003-03-27 2004-11-04 Tdk Corp Laminated chip capacitor and method of manufacturing the same
JP2004323866A (en) 2003-04-21 2004-11-18 Murata Mfg Co Ltd Method for manufacturing nickel powder, and nickel powder
JP2009081033A (en) 2007-09-26 2009-04-16 Noritake Co Ltd Conductive paste for high-speed calcination
JP2013055314A (en) 2011-08-31 2013-03-21 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Ceramic electronic component and method of manufacturing the same
JP2014105365A (en) 2012-11-28 2014-06-09 Dowa Electronics Materials Co Ltd Nickel nanoparticles, its manufacturing method and nickel paste
WO2016139967A1 (en) 2015-03-04 2016-09-09 新日鉄住金化学株式会社 Nickel particles and method for producing same, and electrically conductive paste
JP2018107413A (en) 2016-12-28 2018-07-05 Tdk株式会社 Multilayer ceramic electronic part
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5151877B2 (en) * 2008-09-30 2013-02-27 Tdk株式会社 Conductive paste and method for manufacturing electronic component
KR101922867B1 (en) 2012-10-12 2018-11-28 삼성전기 주식회사 Multi-layered ceramic electronic component and method for manufacturing the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004311985A (en) 2003-03-27 2004-11-04 Tdk Corp Laminated chip capacitor and method of manufacturing the same
JP2004323866A (en) 2003-04-21 2004-11-18 Murata Mfg Co Ltd Method for manufacturing nickel powder, and nickel powder
JP2009081033A (en) 2007-09-26 2009-04-16 Noritake Co Ltd Conductive paste for high-speed calcination
JP2013055314A (en) 2011-08-31 2013-03-21 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Ceramic electronic component and method of manufacturing the same
JP2014105365A (en) 2012-11-28 2014-06-09 Dowa Electronics Materials Co Ltd Nickel nanoparticles, its manufacturing method and nickel paste
WO2016139967A1 (en) 2015-03-04 2016-09-09 新日鉄住金化学株式会社 Nickel particles and method for producing same, and electrically conductive paste
JP2018107413A (en) 2016-12-28 2018-07-05 Tdk株式会社 Multilayer ceramic electronic part
JP2018181940A (en) 2017-04-05 2018-11-15 太陽誘電株式会社 Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof
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