JPH01273305A - セラミック多層コンデンサおよびその製造方法 - 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、誘電体酸化物系セラミック材料と電極材料の
交互の層より成り、導電性金属酸化物の中間層を経て前
記の電極材料の層の部分と誘電接触する金属の端接点を
有し、この金属の端接点は銀を含む多層コンデンサに関
するものである。

本発明は更にこのような多層コンデンサの製造方法に関
するものである。

（従来の技術） 米国特許明細書第４６０４６７６号にはこのような多層
コンデンサが記載されている。この米国特許明細書では
、中間層は２μｍを越えてはならないＩＶさを有する均
質な薄い層で、実施例によれば厚さは０．３５μｍを越
えない。この中間層は、スパッタ、蒸着または化学的沈
着のような薄膜付着法によって気相から施される。次い
で、はんだ付け可能な端接点を得るように蒸着またはス
パッタによって例えばＮｉ−Ｃｒ、　　ＮｉおよびＡｇ
の層が設けられる。

中間金属酸化物層は、セラミック材料の還元を避けるた
めに設けられる。この還元は、高い温度においてセラミ
ック材料から金属の端接点への酸素の拡散の結果として
起きることがあり、そのためセラミック材料の絶縁抵抗
を著しく減少させる。

金属の端接点をつくる別の方法では、銀と例えばパラジ
ウムまたはその他の貴金属の混合物とガラスカヘースト
の形で使用される。このペーストは浸漬によって容易に
加えられることができ、多層コンデンサの内側電極層と
一緒に焼かれることができる。このようにして得られた
金属の端接点は多量のガラス粒子を含む。けれども、こ
の方法では多くの問題が生じる。

（発明が解決しようとする課題） 一般的に多量生産される多層コンデンサの製造において
は、クラックが多数の製品に形成され、端接点近くのセ
ラミック材料に離層が起きる。これ等のクラックがコン
デンサの活性部分に達すると、漏洩電流の増加、電界の
影響下における銀の移行および内部電極間の短絡を誘起
することがある。その上、端接点近くに空洞が形成され
、セラミック材料への端接点材料の結合が不完全になる
。

本発明をもたらした実験において、端接点から内部電極
への銀の拡散は主に焼成時に起きることがわかった。内
部電極は、銀に対して大きな親和力を有するパラジウム
で普通の様にしてつくられる。内部電極の容積と厚さは
局部的に増加し、離層とクラックを生じることがある。

拡散または内部電極の圧力増加によるパラジウムの外側
への移行も、僅かな程度ではあるが起きる。このため、
端接点の材料が局部的にセラミック材料より離れ、空洞
が形成されることがある。この空洞の形成は、高いガラ
ス成分を有する銀ペーストを用いることによって防ぐこ
とができるが、このような端接点にはんだ付け可能な層
を設けるのが難かしいという問題が起きる。その上、銀
の拡散は続く。

本発明の目的は、不良品の数を少なくするために内部電
極への銀の拡散を有効に妨げるようにしたセラミック多
層コンデンサおよびその製造方法を得ることにある。本
発明の別の目的は、端接点の近くにクラックや空洞がな
く、電気的な故障が無い製品を得ることにある。本発明
の付加的な目的は、端接点を、所望に応じて、容易に考
えられる方法でつくることのできる多層コンデンサを得
ることにある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的は、本発明により、中間層が導電性金属酸化
物のほかにガラス粒子を含み、少なくとも１μｍの厚さ
を有する異質（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ）層である
ことを特徴とする冒頭に記載したような多層コンデンサ
により達成される。極めて有効であるためには、中間層
は少なくとも５μｍの厚さを有するのが好ましい。多層
コンデンサの等価直列抵抗が不当に大きくなるのを避け
るために、中間層が２０μｍ１好ましくは１２μｍより
小さい厚さを有するのが有効であった。

昭和５９年特許願第６９９０７号に、端接点が異なるガ
ラス成分を有するＡｇ−Ｐｄペーストの２つの層よりつ
くられた多層コンデンサが記載されていることは注目に
値する。この場合、端接点から内部電極への銀の拡散は
相変わらず可能である。

本発明のセラミック多層コンデンサの非常に適当な実施
態様では、ガラス粒子は酸化鉛を有するガラス組成物よ
り成る。ペーストの焼成時、酸化鉛の一部がパラジウム
に対して十分な親和力を有する金属鉛に還元されてパラ
ジウム内部電極と銀金有端接点間に付加的な保護層を形
成し、前記の金属鉛が銀の拡散に対して極めて有効なバ
リヤーを形成する。

本願発のセラミック多層コンデンサの好ましい一実施態
様では、導電性金属酸化物は、特に、焼成時のような高
い温度においてガラスと反応しない金属酸化物から選ば
れる。この点で、例えば酸化錫は余り適当でない。

温度が上った時にガラスと反応しない、したがってペー
ストの形で加えられるのに適した導電性金属酸化物は、
例えば、酸化ルテニウムＲｕＯ□。

ルテニウム酸鉛Ｐｂ２Ｒｕ２０ｔ　、　　二酸化マンガ
ンＭｎＯ２，および重量で３０％迄の二酸化マンガンを
有する酸化ルテニウムと二酸化マンガンの混合物である
。実験では酸化ルテニウムが極めて適当であった。

本願発のセラミック多層コンデンサの特定の一実施態様
では、端接点は、カラス粒子と貴金属、好ましくは銀お
よび銀とパラジウムの混合物から選ばれた貴金属の層よ
り成る。

多層コンデンサの適切なはんだ付け可能性を得、はんだ
材料への金属の拡散を抑止するため、端接点は普通のは
んだ付け被覆、例えば錫または鉛−錫の層が後に施され
るニッケル層で覆うのが有効である。

若し所望なば、パラジウムを含む内部電極は、銀のよう
な他の金属を付加的に含むことができる。

少量の鉛を内部電極に例えば金属鉛または酸化鉛粒子の
形で入れることも可能で、この鉛は、内部電極への銀の
拡散を抑止するのを助ける。

誘電体酸化物系セラミック材料と電極材料の交互の層よ
り成り、導電性金属酸化物の中間層を経て前記の電極材
料の層の部分と導電接触する金属の端接点が設けられ、
この金属の端接点が銀を含む多層コンデンサの製造方法
を得る目的は、中間層を、導電性金属酸化物のほかに一
時的なバインダーとガラス粒子とを有するペーストより
つくることを特徴とする方法によって達成される。

ガラス粒子は、酸化鉛を有するガラス組成物よりつくる
のが好ましい。

本願発明の方法は、金属の端接点が金属粒子とガラスと
一時的なバインダーを有するペーストよりつくられまた
前記の金属粒子は銀および銀とパラジウムの混合物から
選ばれた多層コンデンサの製造に特に好適に使用するこ
とができる。

端接点を、金属粒子例えば銀粒子を有するがガラス粒子
を有しないペーストよりつくられることも可能である。

このようにして、はんだ付け可能な層を電着によってま
ったく適切に施すことができる極めて緻密な銀層を設け
ることができる。

唯一の付加的な工程が導電性金属酸化物を含むペースト
を与えるための浸漬工程である本発明の方法の特に有効
な実施態様では、−時的なバインダーは、両ペーストが
設けられた後焼成によって除かれる。

けれども、銀とパラジウムの間に極めて有効なバリヤー
を得るために、各ペーストを異なる時期に焼くこと、す
なわち、導電性金属酸化物を含むペーストを、銀含有ペ
ーストを設ける前に、この銀含有ペーストを焼く温度よ
りも少なくとも５０℃高い温度で焼くのが有効である。

（実施例） 以下に本発明を図面を参照して実施例で更に詳しく説明
する。

例　　１ 例えばＢａＴｉＯ３よりつくられた細かく粉砕されたセ
ラミック透電体粉末が、ポリビニールアルコールのよう
なバインダー、分散剤および水を混合されてスラリーを
形成する。このスラリーは、箔を得るために例えば５０
μｍの厚さを有する薄い層に沈積され、乾燥され、次い
で、例えばパラジウムのような金属ペーストを用いてス
クリーン印刷により電極が設けられる。これ等の箔は例
えば１０層に積層され、圧縮され、例えば３　ｘｌ、５
　ｍｍ２の寸法を有する個々のコンデンサ体に分けられ
る。

これ等のコンデンサ体は、セラミック材料の組成に応じ
て１２００−１４００℃の間の温度、この例では１２５
０℃の温度で焼結される。セラミック材料は焼結中収縮
し、緻密な多結晶構造に密度を高められる。セラミック
層の厚さは略々２５μｍになる。金属ペーストの粉末粒
子は、誘電体層と密着した単一体を形成する金属の電極
層に同時に焼結される。

金属酸化物ペーストは、重量で６０％の　Ｒｕｎ２と重
量で４０％のガラス粒子よりつくられ、この場合適当な
粘性を得るためにバインダーとしてエチルセルローズを
また溶媒として２−エトキシ−エチルアセテートが用い
られる。このペーストの固体成分は７０−８０％、バイ
ンダーの量は重量で２−３％で、残りは溶媒である。１
−２μｍの寸法を有するガラス粒子の組成は、例えば、
重量で３７％のｐｂｏ　、　　重量で１８％の８２０３
．　　重量で２２％のＳｉｎ。、　　重量で１１％のＺ
ｎＯ、重量で３％のＡβ２０３２重量で１．５％のＮａ
２Ｏおよび重量で７．５％のＢａｎ　　である。

端接点をつくる前に、コンデンサ体は部分的に金属酸化
物ペーストに浸漬されて８５０℃で焼かれ、略々１５μ
ｍの厚さを有する層が両側に形成される。形成されたこ
れ等の層の抵抗率は略々０．０１ΩＣｍになる。

次いで、端接点が、重量で９５％の銀粒子と例えば前述
の組成を有する重量で５％のガラス粒子とより成る金属
ペーストよりつくられる。使用されるバインダーと溶媒
はやはり金属酸化物ペーストにおけると同じである。こ
の金属ペーストは７５０℃の温度で焼かれる。所望に応
じて、Ｎｉおよび／またはＳｎ／Ｐｂのはんだ付け可能
な層を電解的に或は電着または真空蒸着によって付加的
に設けることができる。

第１図は本発明によるセラミックコンデンサの略断面図
で、セラミック層１と内側電極層または内部電極２を有
し、導電性中間層３を有する金属の端接点４が設けられ
ている。

第１図の線■−■に沿って、巳ＰＭＡ　（Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｉｓ）装置
をそなえた電子顕微鏡により銀とパラジウムの量の分析
がなされた。

第２図はこの結果を示したもので、内部電極は左側に、
端接点は右側に表されている。その間に、銀に対する有
効拡散バリヤを形成する導電性金属酸化物がある。水平
の目盛りはμｍで測った線■−ｍに沿った距離を表し、
垂直の目盛りは重量％の相対量を表わす。

顕微鏡による観察は、クラックや離層が最早や殆んど起
きないことを示した。中間層を有する端接点はコンデン
サ体に強固に結合され、端接点近くの多数の空洞は大幅
に減少される。

例２ セラミック多層コンデンサは例１に示したようにつくら
れ、唯一の相違は、ＲｕＯ２の代りにＰｂ２Ｒｕ２０．
が用いられたことである。中間層３は略々１０μｍの厚
さを有する。端接点の製造に用いられた金属ペーストは
重量で７０％のＡｇ粒子と重量で３０％のＰｄ粒子を含
む。

このペーストは、端接点と中間層の製造に対して別々に
焼かれない。浸漬と短時間の乾燥工程によって金属酸化
物ペーストを設けた後、金属ペーストが設けられ、しか
る後両ペーストは同時に７５０℃で焼かれる。

結果は満足すべきもので、中間層のないセラミック多層
コンデンサの場合よりも良いが、例１で得られた結果程
良くない。

本発明によらない例３ セラミック多層コンデンサは例１に示したようにつくら
れるが、導電性金属酸化物ペーストの中間層は設けられ
ていない。

第３図は銀とパラジウムの量の分析を示したもので、内
部電極は左側に表され、端接点は右側に表わされている
。この図面は、この場合銀の拡散が大幅に起き、パラジ
ウムの拡散がそれよりは少なく起きていることをはっき
り示している。

本発明は、品質が改良され且つ不良品が著しく減少され
たセラミック多層コンデンサおよびその製法を供するも
のである。比較試験は、内部電極への銀の拡散ならびに
このような拡散の悪影響を有効に抑止できることを示し
た。

【図面の簡単な説明】

第１１は本発明の多層コンデンサの略断面図、第２図は
第１図の本発明の多層コンデンサの線ＩＩ−［に沿って
測定した銀とパラジウムの量の変化を示すグラフ、 第３図は従来の多層コンデンサの同様な線に沿って測定
した銀とパラジウムの量の変化を示すグラフである。 １・・・セラミック層　　　　２・・・内部電極３・・
・導電性中間層　　　　４・・・端接点。 特許出願人　　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイ
ランペンファブリケン

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．誘電体酸化物系セラミック材料と電極材料の交互の
   層より成り、導電性金属酸化物の中間層を経て前記の電
   極材料の層の部分と導電接触する金属の端接点を有し、
   この金属の端接点は銀を含む多層コンデンサにおいて、
   中間層は、導電性金属酸化物のほかにガラス粒子を含み
   、少なくとも１μｍの厚さを有する異質層であることを
   特徴とする多層コンデンサ。
2. ２．ガラス粒子は、酸化鉛を有するガラス組成物よりな
   る請求項１記載の多層コンデンサ。
3. ３．中間層は少なくとも５μｍの厚さを有する請求項１
   または２記載の多層コンデンサ。
4. ４．中間層は２０μｍよりも小さく、好ましくは１２μ
   ｍよりも小さい厚さを有する請求項１乃至３の何れか１
   項記載の多層コンデンサ。
5. ５．導電性金属酸化物は、ガラスと反応しない金属酸化
   物より選ばれた請求項１乃至４の何れか１項記載の多層
   コンデンサ。
6. ６．導電性金属酸化物は酸化ルテニウムである請求項５
   記載の多層コンデンサ。
7. ７．端接点は、ガラス粒子と貴金属、好ましくは銀およ
   び銀とパラジウムの混合物より選ばれた貴金属の層より
   成る請求項１乃至６記載の多層コンデンサ。
8. ８．端接点は普通のはんだ付け被覆で覆われた請求項７
   記載の多層コンデンサ。
9. ９．誘電体酸化物系セラミック材料と電極材料の交互の
   層よりつくられ、導電性金属酸化物の中間層を経て前記
   の電極材料の層の部分と導電接触する金属の端接点が設
   けられ、この金属の端接点は銀を含む多層コンデンサの
   製造方法において、中間層を、導電性金属酸化物のほか
   に一時的なバインダーとガラス粒子とを有するペースト
   よりつくることを特徴とする多層コンデンサの製造方法
   。
10. １０．ガラス粒子を、酸化鉛を有するガラス組成物より
    つくる請求項９記載の多層コンデンサの製造方法。
11. １１．金属の端接点を、金属粒子、ガラス粒子および一
    時的なバインダーを有するペーストよりつくり、前記の
    金属粒子は、銀および銀とパラジウムの混合物から選ば
    れた貴金属より成る請求項９または１０記載の多層コン
    デンサの製造方法。
12. １２．両ペーストを加えた後に一時的なバインダーを焼
    成によって除く請求項１１記載の多層コンデンサの製造
    方法。
13. １３．銀含有ペーストを設ける前に、導電性金属酸化物
    を有するペーストを、前記の銀含有ペーストを焼く温度
    よりも少なくとも５０℃高い温度で焼く請求項１１記載
    の多層コンデンサの製造方法。