JPH01161709A - 積層型セラミック部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、積層セラミックコンデンサ、積層圧電アクチ
ュエータ等の、内部電極を有する積層型セラミック部品
に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の積層型セラミック部品は、内部電極材料
として、一般に、銀−パラジウム系合金が使用されてい
た。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述した従来の積層型セラミック部品は、内部電極用材
料として使用されている銀−パラジウム系合金がパラジ
ウムを含んでいるので、コスト高となる一方、技術的に
は銀のマイグレーションによる絶縁抵抗の劣化という信
頼性上の欠点がある。

積層型セラミック部品の中でも、特に全面電極タイプの
積層圧電アクチュエータの場合には、銀−パラジウム合
金電極の一部がセラミック素子外部に露出する構造とな
っているため、直流バイアス下での耐湿特性に関し、今
−歩信頼性に欠ける面があるのを否めない状況にある。

本発明の目的は、従来から使用されている銀−パラジウ
ム合金電極のこのような問題点を除き、安定でかつ低コ
ストの内部電極材料を使用した積層型セラミック部品を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の積層型セラミック部品は、導電性電極ペースト
用材料として窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）粉末が使用さ
れている。

［作用］ 積層セラミック部品のセラミック材料は通常酸化物系セ
ラミックスが主体であり、焼結は酸素を含む雰囲気で行
われることが多い。したがって、使用する内部電極材料
としては、白金あるいは銀−パラジウム等のように、空
気中で１０００℃以上の温度で焼結しても酸化が進まず
、金属としての電気伝導性を確保できる材料でなくては
ならない。

窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）は、融点２９８０℃で、純
金属ジルコニウムなみの電気抵抗率２×１０°５Ωｃｍ
を有する物質である。

この窒化ジルコニウム粉末を積層型セラミック部品の内
部電極に用いると、焼結時にセラミック部材との界面で
の結合が進みやすく、白金あるいは銀−パラジウム合金
を内部電極とじた焼結素子よりも道かに大きな引張強度
が得られる。

一方、窒化ジルコニウム中の窒素（Ｎ）成分が焼結時の
酸化、すなわち、窒化ジルコニウム粒子中への酸素の拡
散に対するバリヤとなり、窒化ジルコニウム粒子が完全
に酸化して電気伝導性を失うのを防ぐ効果を有するため
、焼結後も内部電極としての機能を確保できることにな
る。

また、この窒化ジルコニウム粉末は、白金はもちろん、
銀−パラジウム粉末よりもはるかに安価（銀−３０ｗｔ
％パラジウムの１／１ｏ以下）であり、銀−パラジウム
のような２元系であるが故の製造上の不安定性（例えば
、銀金量の多い組成の場合、混合不充分による液相の発
生、合金組成の不均一）の問題もなく、銀のマイグレー
ションの問題もないので、積層型セラミック部品用の優
れたー内部電極材料として使用できる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の積層型セラミック部品（電極印刷層）
の一実施例の積層構造図、第２図は積層型セラミック部
品（電歪効果素子）の断面図である。

この積層型セラミック部品（電極印刷層）は、グリーン
・シート１ａと内部電極印刷層２ａを積層したものであ
る。

グリーン・シート１ａは、ペロブスカイト結晶榛造を有
する多成分系固溶体セラミックの粉末（例えばｐｚｒ）
ｅ有機バインダ材（例えばｐｖＢ）および有機溶剤を含
むビヒクルと混合、充分攪拌して泥漿とし、これをスリ
ップキャスティング成膜法により＠厚約１３０μｍに製
作したものである。

内部電極印刷層２ａは、粒子径約０゜５μｍの窒化ジル
コニウム粉末を有機バインダおよび有機溶剤からなるビ
ヒクルと混合、充分混線を繰り返して、内部電極用導電
性ペースト（粘度約３０．０００ｃｐｓ程度）を製造し
、これをグリーン・シートｌａ上に印刷したものである
。

グリーン・シートｌａ上に窒化ジルコニウム・ペースト
を、膜厚（１）５μｍ、（２）１０μｍ、（３）１５μ
ｍで印刷した後、各印刷膜厚水準ごとに、第１図に示す
ように、電極印刷層を６０枚、その上下に電極印刷がさ
れていないシートを各２〜３枚積層し、温度１２０℃、
圧力２１０ｋｇ／ｃｍ　’　、時間３０分の条件でプレ
スして積層体を形成する。次に、これらの積層体を４５
０℃で脱バインダーを行った後、１１２０℃に２時間保
持して焼結体とする。この焼結体を適当な寸法に切断し
第２図に示すような全面電極構造の電歪効果素子の焼結
体ができる。次に、内部電極層２の露出した４つの側面
のうち１対の相対する２側面に内部電極層２の１層毎、
交互に絶縁物３（ガラス等）を形成し、さらにそれらの
両側面の上から外部電極４を形成する。次に、その両側
面の外部電極４にリード線５をはんだで接続し、上下面
を除く４側面をエポキシ樹脂等の外装樹脂６で外装して
電歪効果素子ができあがる。

次に、本実施例の積層型セラミック部品を使用した電歪
効果素子の耐湿試験結果を述べる。

素子寸法を２ｍｍＸ３ｍｍＸ　１０ｍｍ　（シート積層
方向；１０ｍｍ）に選び、窒化ジルコニウム・ペースト
の印刷膜厚の異なる３水準の素子釜２０個について、１
ｋＨｚで測定した静電容量（Ｃｌｋ）および損失（ｔａ
ｎδ）の平均値を第１表に示す。また、積層方向への素
子の引張強度を各水準２０個づつ測定した結果（平均値
）を第１表中にあわせて記す。

次に、各水準５０個について、直流１５０ｖを印加し、
４０℃、９５ＲＨ％の環境で５００時間まで耐湿試験を
行い、絶縁抵抗（ＩＲ）の変化を調べた結果を第３図に
示す。なお、比較のため、銀−パラジウム合金を内部電
極とする同一構造の素子を製作し、あわせて耐湿試験を
行った。その結果を同じく第１表および第３図に記す。

第１表かられかるように、本実施例の窒化ジルコニウム
を内部電極導体とした電歪効果素子は、従来の銀−パラ
ジウム合金を内部電極導体とした場合に比べて、素子の
引張強度が著しく大きくなっている。これは焼結時に内
部電極層と電歪セラミック層界面での反応が進むためで
ある。損失（ｔａｎδ）については、（１）窒化ジルコ
ニウムの素材としての電気抵抗率が銀−パラジウム合金
に比べて大きいこと、（２）内部電極〜セラミック界面
での反応が進むことの２つの理由により、銀−パラジウ
ム合金電極の場合（試料番号４）に比べて大きな値を示
しているが、実用上問題にならない範囲の値である。

第１表 試料番号１のｔａｎδが大きいのは、電極〜セラミック
層界面の反応が進むと、印刷膜厚が薄い程、窒化ジルコ
ニウムとして残る実質層が薄くなるためである。

第３図に示した直流電圧印加下での耐湿特性を見ると、
従来の銀−パラジウム合金を内部電極とする素子（試料
番号４）のＩＲ劣化が著しく大きい（銀のマイグレーシ
ョンによると考えられる）。これに対し、本実施例の素
子（試料番号１．２．３）は、いずれの場合もＩＲ劣化
がほとんどなく、耐湿特性の改善効果が極めて大きいこ
とがわかる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、積層型セラミック部品に
内部電極用材料として窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）粉末
を使用することにより、次のような優れた利点を有する
積層型セラミック部品が得られる効果がある。

（１）従来の銀−パラジウム合金を内部電極とする場合
に比べてはるかに安価となる。

（２）耐湿性に優れている。

（３）引張強度が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層型セラミック部品（電極印刷層）
の一実施例の積層構造図、第２図は積層型セラミック部
品（電歪効果素子）の断面図、第３図は本実施例の窒化
ジルコニウムを内部電極とする電歪効果素子および従来
の銀−パラジウム合金を内部電極とする同一構造の電歪
効果素子の直流電圧印加下での耐湿試験の絶縁抵抗（Ｉ
Ｒ）特性を示すグラフである。 １　、、、、電歪効果素子、２　、、、、内部電極層、
ｌａ、、、、グリーン・シート、 ２　ａ　、、、、内部電極印刷層、 ３　、、、、絶縁物、４．、、、外部電極、５、、、、
’、リード線、６．、、、外層樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　導電性電極ペーストが印刷されたセラミックシートを
   積層、プレス、焼結して得られる積層型セラミック部品
   において、前記導電性電極ペースト用材料として窒化ジ
   ルコニウム（ＺｒＮ）粉末が使用されていることを特徴
   とする積層型セラミック部品。