JPH02153512A - 積層コンデンサ素子 - 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 本発明は積層コンデンサ素子に関し、特に小型大容量で
かつ電極コストの小さいものに関する。

従来の技術 近年セラミックコンデンサは素子の小型化、大容量化へ
の要求から、積層型セラミックコンデンサが、急速に普
及しつつある。また、回路の高周波化により、従来アル
ミ電解コンデンサまたはタンタル電解コンデンサが用い
られていた０、　　１μＦ以上の大容量領域に、セラミ
ック積層コンデンサを用いる必要が発生している。

素子形状を小さく保ちながら大容量のセラミック積層コ
ンデンサを得るには、高誘電率の誘電体を用いる、誘電
体層の厚さを薄くする、容１を構成する内部電極層の層
数を増やし、かつ１層当りの電極面積を増やすことが必
要となる。

しかし誘電体層の厚さを薄くすると、透電体誘電特性上
の問題点が発生するほか、素子の絶縁耐圧の低下、寿命
特性の低下などの問題点がある。

また誘電体層の厚さを薄＜シ、内部電極の層数を増すと
内部電極の入っている部分といない部分との焼成後の収
縮の相違より素子に歪がはいり、層間剥離やクラックの
発生する問題点がある。また、内部電極層数、−層当り
の電極面積の増大は、とくにパラジウムなどの貴金属電
極を使用する場合において内部電極コストによる素子価
格の増大をまねく問題点があった。

発明が解決しようとする課題 本発明では以上の問題点に鑑み、小型の形状を保ったま
ま大容量を達成しかつ電極コストの小さい積層コンデン
サ素子を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段 誘電体磁器を介して少なくとも２層以上の内部電極層を
交互に積層した積層コンデンサ素子において、誘電体層
の厚さをＸμｍ１　　電極層の厚さを７μｍとしたとき
、 ７．０　　　≧　　Ｘ　　≧　　１．００．７　　　≧
　　ｙ　　≧　　０．０７１０．０　≧　ｘ／Ｖ　　≧
　　１００．０とする。

作用 上記構成のセラミック積層コンデンサ素子においては、
誘電体層厚みを７．０μｍから１．０μｍとすることに
より、大容量を達成できる。また、内部電極層厚みを０
．　７μｍから０．０７μｍとすることにより、内部電
極の連続平板性を確保して、設計容量の達成と、電極抵
抗による素子等価直列抵抗（Ｅ、　　Ｓ、　　Ｒ）の増
大を押え、かつ−層当りの電極金属使用量を従来の２５
％以下に抑えることによる電極コストの削減がはかれる
。また誘電体厚みと、内部電極厚みの比を１０．０から
１００．０と−することにより、内部電極層の多層化、
誘電体厚みの薄層化にともなう内部電極層の入っている
ところと、入っていないところの焼成時の体積収縮の差
による歪、電極金属層と誘電体セラミック層の膨張率の
相違による歪を小さくして、素子中の層間剥離やクラッ
クを防止できる。

実施例 実施例−１ 誘電体層の出発原料の組成としては、次に示す組成式で
表わされる材料を用いた。

Ａ：　　Ｐ　　ｂ　＋、ｅ　　（Ｍ　ｇ　＋）３　Ｎ　
ｂ２／ｓ）ｓ、丁Ｔｉａ、＋＊（Ｎｉし２Ｗ＋／２）　
、、＋＋Ｏａ Ｂ：　Ｐ　ｂｉ、＠ｓｓ　ｒｓ、＋ｓ　（Ｚ　ｎ＋ｚ３
Ｎ　ｂｓ／３）　＠、ｓｓＴ　ｉａ、＋ｓｏｓ、ｓ３＋
ＭｎＯｓ　　Ｏ，３５ｗｔ％Ｃ：　　Ｐ　　ｂｉ、ａｉ
ｃ　　ａＩｌ、ａｓ　（Ｍ　ｇ＋）＊Ｎ　　ｂｚ／ｉ）
ｓ、ｓｓＺ　ｒｅ、５ｓ０３．ｉｓ Ｄ：　Ｐ　ｂ＋、ｅｓＢ　ａｓ、＠ｉ　（Ｍ　ｇ＋ｌ＊
Ｎ　ｂｓ／ｓ）　＠、＊ｓ（Ｎ　　ｉ　　Ｉ／３Ｔ　　
ａｔｚｓ）　　ｓ、＠ｓ　　（Ｃｕ　ｌ／２Ｗ＋／２）
　　＠、５ｓ０１、ａａ 誘電体粉末は通常のセラック製造方法に従い製造した。

誘電体粉末は、仮焼後直径０．６ｍｍのジルコニア質玉
石とともに媒体攪拌ミルを用い湿式粉砕し、平均粒径０
．１４μｍで粒径分布のそろった粉末とした。仮焼粉末
は仮焼粉末に対し６ｗｔ％のアクリル系樹脂、７０　ｗ
　ｔ％の溶剤および有機系分散剤と、直径３ｍｍのジル
コニア質玉石とともに、振動ミル（ペイントコンディシ
ロナー）中でスラリー化し、リバースロールコータヲ用
い有機フィルム上に所定の厚さに塗膜し乾燥した。

内部電極の出発原料には、パラジウム黒粉末を用い、５
ｗｔ％のアクリル系樹脂、６０　ｗ　ｔ％の溶剤および
を機系分散剤とともに、３本ロール混合器を用いスラリ
ー化した。この電極ペーストは、グラビア転写法を用い
、有機フィルム上に所定の厚さにあらかじめ定められた
内部電極パターンを印刷した。

次に金属製定盤上に有機フィルム上に形成した上記誘電
体シートを圧着し、有機フィルムを剥離する操作を繰り
返して所定の厚さまで積層したダミー層の上に、上記の
内部電極パターンを所定の位置に圧着しその有機フィル
ムを剥離し、そのうえに誘電体シートを圧着しその有機
フィルムを剥離する操作を、内部電極層が５１重積層さ
れるまで繰り返し、その上に再び誘電体シートのみを所
定の厚みまで積層してダミー層を形成した。積層体は所
定の位置で切断し、積層チップとした。

積層チップは磁器容器中に粗粒マグネシア粉を敷き詰め
た上にならべ、３５０℃まで１０時間かけて昇温し６時
間保持後冷却してバインダ分をバーンアウトした。冷却
後容器内の積層チップ上に、誘電体板焼粉と粗粒マグネ
シャを重量比で１：３に混合したマツフル粉を積層体が
隠れる程度かぶせ、マグネシア容器に蓋をして、再び前
記管状炉炉心管中に挿入し％　　８ｐｐｍ酸素混入窒素
ガスを毎分３００ｃｃ流しながら、誘電体材料Ａについ
ては１０００℃、Ｂ、　　Ｃ，Ｄについては８５０℃ま
で３００℃／時で昇温し、４５分間保持後室温まで降温
した。

焼成後の積層チップは、内部電極が露出した断面に焼付
は銀ペーストを塗布し、空気中７００°Ｃで１０分間焼
き付けて、外部電極とした。

作成した積層コンデンサ素子は外形３．２ｘｌ。

６ｘ１．２５ｍｍ電極−層あたりの有効面積は２゜９７
ｍｍ２である。

作成した積層コンデンサ素子は、２０°Ｃ，１ｋＨｚｚ
　信号電圧ＩＶの交流で容量とｔａｎδを測定し、５Ｖ
直直流電圧印加後置値の抵抗値を測定した。さらに、各
試料１０ケの試料について５０Ｖ直流電圧を印加し絶縁
破壊の有無を調べた。また別の各試料１０ケの試料につ
いては８５℃湿度８５％中に５Ｖの直流電圧を印加して
２００時間放置したのち、素子の絶縁抵抗値を測定して
抵抗値が１　ｘ　１０７　　以下となったものを不良と
した。

さらに別の各試料１０ケの試料については、内部電極層
を電極面に垂直に研磨して露出させ、試料中の層間剥離
、クラックの有無を確認した。

第１表に各試料番号とその誘電体の組成、誘電体層厚、
電極膜厚をしめす。電極層厚さは印刷時の固形分塗着量
より計算した。第２表に各試料の上記の各測定結果を示
す。

第１表 第２表 第１表、第２表より明かな様に、本発明の限定の範囲の
誘電体と電極の厚さおよびその比を満たすものは、容量
もほぼ計算値通り得られ、構造欠陥もほぼ無くなり、良
好な特性が得られる。誘電体厚さが１．０μｍより小さ
いものは、誘電体層の緻密性が不足し電極間に貫通孔が
あるため絶縁破壊寿命不良が発生すると考えられる。電
極層厚さが１．０μｍ以上または誘電体層厚さとの比が
１０以下のものは誘電体層と電極層の間に欠陥が発生し
絶縁破壊、寿命不良が発生する。電極層厚みが０．０７
μｍ以下のものは電極の連続性がなくなり容量が低下す
る。

実施例−２ 誘電体原料は実施例−１のＡ、　　Ｄを用い、電極原料
は実施例−１と同様とし、第１表第２表の試料ＮＯ６７
と２２を同様の方法で積層し、バインダをバーンアウト
した。冷却後容器内の積層チップ上に、誘電体板焼粉と
粗粒マグネシャを重量比で１：３に混合したマツフル粉
を積層体が隠れる程度かぶせ、マグネシア容器に蓋をし
て、今回は空気中で誘電体材料Ａについては１０００’
Ｃ１Ｂ。

Ｃ，Ｄについては８５０℃まで３００’Ｃ／時で昇温し
、４５分間保持後室温まで降温した。

焼成後の積層チップは、実施例−１と同様に内部電極が
露出した断面に焼付は銀ペーストを塗布し、空気中７０
０℃で１０分間焼き付けて、外部電極とした。作成した
素子は実施例−１同様に外形３．２ｘ１．６ｘ１．２５
ｍｍ電極−層あたりの有効面積は２．　９７ｍｍ”であ
る。

作成した積層コンデンサ素子は、２０℃、１ｋＨ２Ｎ　
信号電圧１ｖの交流で容量とｔａｎδを測定し、５ｖ直
直流電圧印加後置値の抵抗値を測定した。さらに、各試
料１０ケの試料について２５０Ｖ直流電圧を印加し絶縁
破壊の有無を調べた。

また別の各試料１０ケの試料については８５℃湿度８５
％中に１２．５Ｖの直流電圧を印加して２００時間放置
したのち、素子の絶縁抵抗値を測定して抵抗値が１ｘｌ
Ｏ７以下となったものを不良とした。さらに別の各試料
１０ケの試料については、電極層を電極面に垂直な面で
研磨して露出させ、試料中の層間剥離、クラックの有無
を確認した。

第３表に各試料の上記の各測定結果を示す。

第３表 第３表より明かな様に、素子を空気中で焼成して、電極
中にＰｂが含有され、Ｐｄ＊Ｐｂを結晶相として含むも
のは、高電圧まで絶縁破壊が起こらず寿命特性も同上す
る。

発明の効果 本発明によれば、電極部と誘電体部のあいだの焼成収縮
、熱膨張の差によって生ずる内部欠陥を少なくでき、薄
い誘電体層を用いた積層コンデンサ素子の信頼性が向上
するばかりでなく、電極層の薄層化により電極コストが
削減される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）誘電体磁器を介して少なくとも２層以上の内部電
   極層を交互に積層した積層コンデンサ素子において、誘
   電体層の厚さをｘμｍ、電極層の厚さをｙμｍとしたと
   き、 ７．０≧ｘ≧１．０ ０．７≧ｙ≧０．０７ １０．０≧ｘ／ｙ≧１００．０ であることを特徴とする積層コンデンサ素子。 （２）誘電体磁器層が、Ｐｂ，Ｃａ，Ｓｒ，およびＢａ
   からなる群Ｉから選ばれた成分Ａと、Ｍｇ，Ｎｉ，Ｚｎ
   ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，およびＷからなる群
   IIから選ばれた成分Ｂの両者の成分を含む酸化物からな
   り、Ａは少なくともＰｂを含み、Ｂは群IIの成分の少な
   くとも２種を含む組成物であり、内部電極層がパラジウ
   ム金属もしくはパラジウムを主成分とする合金からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層コンデンサ素子
   。 （３）内部電極層がＰｂを含むＰｄを主成分とし、Ｐｄ
   ＿３Ｐｂを含有することを特徴とする請求項２に記載の
   積層コンデンサ素子。