JP7221718B2 - 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
上記第1領域は、粒内ポアを含まない結晶粒子を主成分とする多結晶体として構成される。
上記第2領域は、粒内ポアを含む結晶粒子を主成分とする多結晶体として構成され、上記第1領域よりもケイ素の含有量が多い。
上記容量形成部は、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複数の内部電極と、を有する。
上記保護部は、上記容量形成部を被覆し、上記第1方向を向いた主面を構成するカバー部と、上記第1方向と直交する第2方向を向いた側面を構成するサイドマージン部と、上記主面と上記側面とを接続する接続部を構成する稜部と、を有する。
上記複数のセラミック層が上記第1領域を構成し、上記稜部が上記第2領域を構成する。
上記第2領域のケイ素の含有量が0.5mol%以上であってもよい。
第2領域は、粒内ポア及び過剰なケイ素を含む構成により、クラックの進展を抑制することができる。このため、保護部において特に外部からの衝撃を受けやすい稜部を第2領域として構成することにより、保護部に発生するクラックが容量形成部に到達することによる絶縁不良を抑制することができる。
より詳細に、過剰なケイ素を含む第2領域では、ケイ素が粒界に偏析することにより、結晶粒子間の粒界における機械的強度が向上する。このため、第2領域では、一般的な多結晶体において発生しやすい結晶粒界に沿ったクラックの進展が生じにくくなる。
これにより、第2領域では、粒内ポアを伝う経路でクラックを進展させることができる。その過程において、クラックが粒内ポアに到達する度に、クラックの推進力となる先端部の応力が弱められる。したがって、第2領域では、粒内ポアがクラックの進展を妨げるため、クラックの進展が抑制される。
以上のように、上記の構成では、容量の低下を伴うことなく絶縁不良を抑制することができる。また、上記の構成では、保護部に発生したクラックの進展が抑制されるため、保護部をより薄く形成することが可能となる。これにより、積層セラミックコンデンサの更なる小型化及び大容量化を実現可能である。
上記サイドマージン部の上記第2方向の寸法が30μm以下であってもよい。
これらの構成の保護部では、稜部のみならずサイドマージン部におけるクラックの進展も抑制することができる。したがって、この積層セラミックコンデンサでは、より高い耐久性を確保することができる。このため、サイドマージン部の厚さを30μm以下に薄くした場合にも、絶縁不良を防ぐことができる。
この構成の保護部では、その全体にわたってクラックの進展を抑制することができる。したがって、この積層セラミックコンデンサでは、更に高い耐久性を確保することができる。
この構成の保護部では、稜部のみならずカバー部におけるクラックの進展も抑制することができる。したがって、この積層セラミックコンデンサでは、より高い耐久性を確保することができる。
軸比c/aが1.008以下のペロブスカイト構造を有し、粒内ポアを含むセラミック粒子を主成分とする第2粉末が用意される。
第1方向に沿って積層され、上記第1粉末を主成分とする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複数の内部電極と、を含む容量形成部と、上記容量形成部を上記第1方向から被覆するカバー部と、を有する未焼成の積層体が作製される。
上記第1方向と直交する第2方向を向いた上記積層体の側面に、上記第2粉末を主成分とし、上記複数のセラミック層よりもケイ素の含有量が多いサイドマージン部を形成することにより未焼成のセラミック素体が作製される。
上記セラミック素体が焼成される。
上記第2粉末を主成分とするセラミックシートを上記側面に貼り付けることにより上記サイドマージン部が形成されてもよい。
この構成では、保護部の稜部及びサイドマージン部におけるクラックの進展を抑制可能な積層セラミックコンデンサを製造可能である。
軸比c/aが1.008以下のペロブスカイト構造を有し、粒内ポアを含むセラミック粒子を主成分とする第2粉末が用意される。
第1方向に沿って積層され、上記第1粉末を主成分とする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複数の内部電極と、上記複数の内部電極を上記第1方向と直交する第2方向から被覆するサイドマージン部と、を含む積層部と、上記積層部を上記第1方向から被覆し、上記第2粉末を主成分とし、上記複数のセラミック層よりもケイ素の含有量が多いカバー部と、を有する未焼成のセラミック素体が作製される。
上記セラミック素体が焼成される。
この構成では、保護部の稜部及びカバー部におけるクラックの進展を抑制可能な積層セラミックコンデンサを製造可能である。
上記第2粉末の平均粒径が5nm以上500nm以下であってもよい。
これらの構成では、積層セラミックコンデンサにおける粒内ポアを含む結晶粒子を主成分とする第2領域を良好に形成可能である。
この構成の積層セラミックコンデンサでは、大容量が得られやすくなる。
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。
[概略構成]
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。
セラミック素体11における内部電極22,23以外の誘電体セラミックスで形成された領域は、相互に異なる微細構造を有する第1領域R1及び第2領域R2を含む。図4は、第1領域R1の微細組織を模式的に示す部分断面図である。図5は、第2領域R2の微細組織を模式的に示す部分断面図である。
[全体構成]
図8は、上記実施形態の第1構成例に係る積層セラミックコンデンサ10aを示す図である。積層セラミックコンデンサ10aは、容量形成部20とカバー部31とから構成される積層体16のY軸方向を向いた側面に、稜部33と一連に形成されたサイドマージン部32が設けられた構成を有する。
図9は、積層セラミックコンデンサ10aの製造方法を示すフローチャートである。図10~14は、積層セラミックコンデンサ10a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10aの製造方法について、図9に沿って、図10~14を適宜参照しながら説明する。
ステップS11では、積層体16を形成するためのセラミック粉末である第1粉末を準備する。第1粉末は、水熱法以外の方法で作製され、本実施形態では固相法で作製された固相粉である。例えば、チタン酸バリウムの固相粉は、酸化チタン及び炭酸バリウムの混合粉を加熱して固相反応させることにより得られる。
ステップS12では、保護部30のサイドマージン部32及び稜部33を形成するためのセラミック粉末である第2粉末を準備する。第2粉末は、水熱法で作製された水熱粉である。水熱法で作製された水熱粉は、粒内ポアPを含むセラミック粒子を主成分として得られる。
ステップS13では、容量形成部20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31を形成するための第3セラミックシート103と、サイドマージン部32及び稜部33を形成するための第4セラミックシート104(図示省略)と、を作製する。
ステップS14は、ステップS13で作製したセラミックシート101,102,103を、図11に示すように積層することにより積層シート105を作製する。積層シート105では、容量形成部20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。
ステップS15では、ステップS14で得られた積層シート105を、図12に示すように切断線Lx,Lyに沿って切断することにより、未焼成の積層体116を作製する。積層体116は、焼成後の積層体16に対応する。積層シート105の切断には、例えば、回転刃や押し切り刃などを用いることができる。
ステップS16では、ステップS15で得られた積層体116に、ステップS13で準備された第4セラミックシート104を貼り付けることにより、未焼成のサイドマージン部132及び稜部133を形成する。これにより、図14に示す未焼成のセラミック素体111が得られる。
ステップS17では、ステップS16で得られた未焼成のセラミック素体111を焼結させることにより、図8に示す積層セラミックコンデンサ10aのセラミック素体11を作製する。つまり、ステップS17により、積層体116が積層体16になり、サイドマージン部132がサイドマージン部32になり、稜部133が稜部33になる。
ステップS18では、ステップS17で得られたセラミック素体11に外部電極12,13を形成することにより、図8に示す積層セラミックコンデンサ10aを作製する。ステップS18では、例えば、セラミック素体11のX軸方向端面に、外部電極12,13を構成する下地膜、中間膜、及び表面膜を形成する。
以下、第1構成例に係る積層セラミックコンデンサ10aの実施例について説明する。本実施例では、上記の製造方法を用いて、積層セラミックコンデンサ10aのサンプルを1000個作製した。各サンプルでは、X軸方向の寸法を1mmとし、Y軸及びZ軸方向の寸法を0.5mmとした。
[全体構成]
図15は、上記実施形態の第2構成例に係る積層セラミックコンデンサ10bを示す図である。積層セラミックコンデンサ10bは、容量形成部20とサイドマージン部32とから構成される積層部17のZ軸方向上下に、稜部33と一連に形成されたカバー部31が設けられた構成を有する。
図16は、積層セラミックコンデンサ10bの製造方法を示すフローチャートである。図17~19は、積層セラミックコンデンサ10b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10bの製造方法について、図16に沿って、図17~19を適宜参照しながら説明する。
ステップS21(第1粉末準備)及びステップS22(第2粉末準備)では、上記の第1構成例に係るステップS11(第1粉末準備)及びステップS12(第2粉末準備)と同様に、第1領域R1を形成するための第1粉末と、第2領域R2を形成するための第2粉末と、を準備する。
ステップS23では、積層部17を形成するための第1セラミックシート201及び第2セラミックシート202と、カバー部31及び稜部33を形成するための第3セラミックシート203と、を作製する。各セラミックシート201,202,203は、第1構成例に係るセラミックシート101~104と同様に成形可能である。
ステップS24は、ステップS23で作製したセラミックシート201,202,203を、図18に示すように積層することにより積層シート205を作製する。積層シート205では、積層部17に対応する第1セラミックシート201及び第2セラミックシート202がZ軸方向に交互に積層されている。
ステップS25では、ステップS24で得られた積層シート205を切断することにより、図19に示す未焼成のセラミック素体111を作製する。これにより、未焼成のセラミック素体111には、積層部17に対応する積層部117と、カバー部31に対応するカバー部131と、稜部33に対応する稜部133と、が形成される。
ステップS26では、ステップS25で得られた未焼成のセラミック素体111を焼結させることにより、図15に示す積層セラミックコンデンサ10bのセラミック素体11を作製する。第2構成例に係るセラミック素体111の焼成は、第1構成例のステップS17と同様に実施することができる。
ステップS27では、ステップS26で得られたセラミック素体11に外部電極12,13を形成することにより、図15に示す積層セラミックコンデンサ10bを作製する。第2構成例に係る外部電極12,13の形成は、第1構成例のステップS18と同様に実施することができる。
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。
11…セラミック素体
12,13…外部電極
16…積層体
17…積層部
20…容量形成部
21…セラミック層
22,23…内部電極
30…保護部
31…カバー部
32…サイドマージン部
33…稜部
R1…第1領域
R2…第2領域
P…粒内ポア
M…主面
S…側面
Q…接続部
Claims (13)
- 粒内ポアを含まない結晶粒子を主成分とする多結晶体として構成された第1領域と、
粒内ポアを含む結晶粒子を主成分とする多結晶体として構成され、前記第1領域よりもケイ素の含有量が多い第2領域と、
第1方向に沿って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複数の内部電極と、を有する容量形成部と、
前記容量形成部を被覆し、前記第1方向を向いた主面を構成するカバー部と、前記第1方向と直交する第2方向を向いた側面を構成するサイドマージン部と、前記主面と前記側面とを接続する接続部を構成する稜部と、を有する保護部と、
を具備し、
前記複数のセラミック層が前記第1領域を構成し、前記稜部が前記第2領域を構成する
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記第2領域のケイ素の含有量が0.5mol%以上である
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記サイドマージン部が前記第2領域を構成する
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項3に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記サイドマージン部の前記第2方向の寸法が30μm以下である
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項3又は4に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記保護部がその全体にわたって前記第2領域を構成する
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記カバー部が前記第2領域を構成する
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記第1領域及び前記第2領域がいずれも、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として構成される
積層セラミックコンデンサ。 - 粒内ポアを含まないセラミック粒子を主成分とする第1粉末を用意し、
軸比c/aが1.008以下のペロブスカイト構造を有し、粒内ポアを含むセラミック粒子を主成分とする第2粉末を用意し、
第1方向に沿って積層され、前記第1粉末を主成分とする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複数の内部電極と、を含む容量形成部と、前記容量形成部を前記第1方向から被覆するカバー部と、を有する未焼成の積層体を作製し、
前記第1方向と直交する第2方向を向いた前記積層体の側面に、前記第2粉末を主成分とし、前記複数のセラミック層よりもケイ素の含有量が多いサイドマージン部を形成することにより未焼成のセラミック素体を作製し、
前記セラミック素体を焼成する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 請求項8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、
セラミックシートを前記側面に貼り付けることにより前記サイドマージン部を形成する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 粒内ポアを含まないセラミック粒子を主成分とする第1粉末を用意し、
軸比c/aが1.008以下のペロブスカイト構造を有し、粒内ポアを含むセラミック粒子を主成分とする第2粉末を用意し、
第1方向に沿って積層され、前記第1粉末を主成分とする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複数の内部電極と、前記複数の内部電極を前記第1方向と直交する第2方向から被覆するサイドマージン部と、を含む積層部と、前記積層部を前記第1方向から被覆し、前記第2粉末を主成分とし、前記複数のセラミック層よりもケイ素の含有量が多いカバー部と、を有する未焼成のセラミック素体を作製し、
前記セラミック素体を焼成する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 請求項8から10のいずれか1項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、
前記第2粉末が水熱法で作製されている
積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 請求項8から11のいずれか1項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、
前記第2粉末の平均粒径が5nm以上500nm以下である
積層セラミックコンデンサの製造方法。 - 請求項8から12のいずれか1項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、
前記第1粉末が固相法で作製されている
積層セラミックコンデンサの製造方法。
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