JPH02206108A - 積層セラミックコンデンサ - 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） この発明は積層セラミックコンデンサに関するものであ
る。

（従来技術） 積層セラミックコンデンサは、複数の誘電体セラミック
層と、各誘電体セラミック層間に形成される複数の内部
電極と、誘電体セラミック層の両端面においてこれらの
内部電極と接続される外部電極とを含む。

従来、誘電体セラミック層は、誘電体材料を１２５０℃
以上の温度で焼成することによって形成されていた。ま
た、誘電体材料がこのような高温で焼成されるため、内
部電極用材料としては、融点が高くかつ高温で酸化しに
くい銀−パラジウム合金またはパラジウムなどが使用さ
れていた。そして、誘電体セラミック層と内部電極とが
形成された後、たとえば銀などを焼き付けることに外部
電極が形成されていた。

（従来技術の問題点） しかしながら、従来の積層セラミックコンデンサでは、
誘電体セラミック層の焼成温度が１２５０℃以上と高温
であるため、その焼成コストが大きくなってしまう。ま
た、内部電極材料として酸化しやすい銅などを使用する
ために誘電体材料を還元性雰囲気中で焼成すると、誘電
体セラミックが還元されて絶縁抵抗が低下してしまうた
め、還元性雰囲気中で焼成することができなかった。そ
のため、内部電極・用材料として、融点が高くかつ高温
で酸化し１（′ぐい銀−パラジウム合、ｌζ献）パラジ
ウムなどが使用されるが、これらの材料は高価であるた
め、積層セラミックコンデンサのコストアップの原因に
なっていた。また、銀−パラジウム合金で形成された内
部電極では、銀のマイクレージョンにより特性が劣化す
ることがあり、パラジウムで形成された内部電極では、
導電率が小さいために等個直列抵抗が大きくなってしま
う。

それゆえに、この発明の主たる目的は、製造時に特性が
劣化せず、かつ低コストの積層セラミックコンデンサを
提供することである。

（問題点を解決するための手段） この発明は、複数の誘電体セラミック層と、それぞれの
＠ｉ縁が誘電体セラミック層の両端面に交互に露出する
ように誘電体セラミック層間に形成された複数の内部電
極と、誘電体セラミック層の両端面において、露出した
内部電極に接続される外部電極を含み、誘電体セラミッ
ク層は、非還元性誘電体粉末と低温焼結助剤とを含む材
料で構成され、内部電極は銅または銅合金を用いて形成
された、積層セラミックコンデンサである。

また、この発明によれば、内部電極として、ガラスフリ
ットを添加した銅またはガラスフリットを添加した銅合
金、あるいは誘電体粉末および低温焼結助剤の少なくと
も一方を添加した銅または誘電体粉末および低温焼結助
剤の少なくとも一方を添加した銅合金を用いることによ
り、耐デラミネーション性を付与した積層セラミックコ
ンデンサを提供することも可能である。

（作　用） 本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体セラミッ
ク層の材料として、非還元性誘電体粉末と低温焼結助剤
とを含む材料を用いることによって、還元性雰囲気中に
おいても、その特性を劣化させることなく低温で焼成す
ることができる。

また、誘電体セラミック層が還元性雰囲気中において低
温で焼成することができるため、内部電極の材料として
、融点が低く酸化されやすい銅や銅合金等を使用するこ
とができる。

（実施例） 以下に、本発明の積層セラミックコンデンサの一実施例
を添付図面に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の積層セラミックコンデンサの側断面図
である。この積層セラミックコンデンサ１０は誘電体１
２を含み、誘電体１２は、複数の誘電体セラミック層１
４を積層することによって形成されている。誘電体セラ
ミック層１４としては、非還元性誘電体粉末と低温焼結
助剤とを含む材料が用いられる。

本発明の非還元性誘電体粉末として、たとえば、一般式 ％式％）） ［式中、Ｘ、ｙ、２２ｍ、ｕは定数コ 等により示される組成を有する非還元性誘電体粉末であ
り、通常、所定量のＩＩａＣＯ３，ＳｒＣＯ３，ＣａＣ
Ｏ３゜ＭｇＣＯ３，Ｔ　ｉ　０２およびＺｒＯ２等をボ
ールミル中で湿式混合し、蒸発、乾燥して混合粉末を得
、該粉末をさらに焼成し、粉砕、篩分して得られたもの
であるが、特にこの組成に限定するものではなく、前記
誘電体粉末として、 （（Ｂａ−Ｃａ）・（Ｔｉ−Ｚｒ））０３　　（特開昭
５３−２４６００号公報）（Ｂａ−Ｃａ）・ＺｒＯ３＋
ＭｎＯ２（特開昭５３−９８１００号公報）（（Ｂａ−
Ｃａ−３ｒ）−Ｔｉ）０３　　　（特開昭５５−６７５
６７号公報）（（Ｂａ−Ｃａ−３ｒ）・（Ｔｉ−Ｚｒ）
）０３（特開昭５５−６７５６８号公報）等を用いても
よい。

本発明における低温焼結剤とは、例えば、一般式、 ａ（Ｔｅ０２）＋ｂ（Ｌｉ　２０）＋ｃ（Ｂ２０３）＋
ｄ（Ｓｉ０２）＋（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）（ＲＯ） ［式中、ＲＯはＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ，およびＢａＯ
からなる群から選ばれる少なくとも１種以上の成分、ａ
、　ｂ、　ｃおよびｄは定数］ 等により示される組成を有する材料をいい、通常、所定
量の各成分の酸化物、炭酸塩または水酸化物をボールミ
ル中で湿式混合、粉砕し、蒸発、乾燥して粉末を得、該
粉末をアルミツボ中で保持した後、急冷してガラス化し
、粉砕、篩分して得られるものであるが、特に、この組
成に限定するものではなく、前記低温焼結助剤として、 Ｌｉ２Ｏ＋ＲＯ＋ＴｉＯ２＋５ｉ０２　（特開昭６２−
２８８１６０号公報）ＭｎＯ＋ＲＯ＋ＴｉＯ２＋５ｉ０
２　（特開昭６３−１５１６５５号公報）ＺｎＯ＋ＲＯ
＋ＴｉＯ２＋５ｉ０２　（特開昭６３−１５１６５６号
公報）Ｌｉ２Ｏ＋ＲＯ＋ＴｉＯ２＋５ｉ０２　（特開昭
６３−１５１６５８号公報）［式中、ＲＯはＢａｄ、　
ＳｒＯ、ＣａＯおよび１１１ｇ０の少なくとも一種類以
上である。］ 等を用いてもよい。

本発明の誘電体セラミック層は、非還元性誘電体粉末に
前記低温焼結剤を所定の割合で添加し、これにポリビニ
ルブチラール系のバインダーおよびエタノールのような
有機溶媒を加え、ボールミル中で湿式混合した後、公知
のドクターブレード法により成形し、乾燥することによ
り得られる適当な形状寸法を有するセラミックグリーン
シートを準備し、このシートの上に内部電極となる金属
ペーストを公知のスクリーン印刷法で印刷し、これを何
層か積み重ねて、さらに焼成することによって得られる
。

これらの複数の誘電体セラミック層１４間に形成された
内部電極１６は、誘電体１２の両端面に交互に露出して
いる。さらに、誘電体１２の両端面には、内部電極１６
と接続されるように、２つの外部電極１８が形成される
。

内部電極１６の材料としては、ホウケイ酸鉛、ホウケイ
酸ビスマスのようなガラスフリットを添加した銅または
銅合金、さらに誘電体粉末、低温焼結助剤あるいは誘電
体粉末、低温焼結助剤の両者を添加した銅または銅合金
を用いることもできるが、これらの添加量は積層セラミ
ックコンデンサの特性を損なわない範囲の量であればよ
い。

外部電極１８は、内層１８ａと外層１８ｂとを含み、内
層１８ａが内部電極１６に接続されている。外部電極１
８の内層１８ａの材料としては、銅または銅合金、ガラ
スフリットを添加した銅または銅合金、・誘電体粉末、
低温焼結助剤あるいは誘電体粉末と低温焼結助剤の両者
を添加した銅または銅合金、銀、パラジウム、銀−パラ
ジウム合金等が挙げられるが、積層セラミックコンデン
サの使用用途、使用場所により適宜の材料を用いること
ができる。また、外部電極１８の外層１８ｂの材料とし
ては、鉛や錫等が用いられるが、この外層１８ｂは形成
されなくてもよい。この外部電極１８の外層１８ｂは、
積層セラミックコンデンサ１０をプリント基板などにと
りつけるとき、半田付けしやすくするためのものである
。そして、外部電極１８としては、積層セラミックコン
デンサ１０の使用用途および使用場所などにより、適当
な材料が選択される。

また、内部電極１６および外部電極１８の材料となる金
属ペーストは、たとえば、約０．１〜５μｍの金属粉末
にフェス分としてエチルセルロースを加え、α−テルピ
ネオールなどの溶媒中に分散されたものである。これら
の内部電極１６および外部電極１８の厚みはコンデンサ
の容量によっても異なるが、好ましくは内部電極１６の
厚みは約０．５〜５μｍ、外部電極１８の厚みは約１０
〜８０μｍである。

この積層セラミックコンデンサ１０を製造するには、非
還元性誘電体粉末と低温焼結助剤とで形成されたセラミ
ックグリーンシートが準備される。

このセラミックグリーンシートに、内部電極１６となる
金属ペーストがスクリーン印刷法などによって印刷され
る。これらの金属ペーストは、セラミックグリーンシー
トの両端縁に交互に露出するように印刷される。そして
、これらのセラミックグリーンシートが熱圧着されて積
層体が得られる。この積層体の両端面に外部電極１８と
なる金属ペーストが塗布される。そして、この積層体は
、内部電極１６および外部電極１８となる金属ペースト
が酸化しない還元雰囲気下において焼成され、積層セラ
ミックコンデンサ１０が形成される。

実施例１ まず、（（Ｂａｉ−ｘ−ｙ−ｚ・Ｓｒｘ−Ｃａｙ−Ｍｇ
ｚ）（Ｔｌｌ−ｕ−Ｚｒｕ））０３（ただし、Ｘ＋ＬＺ
ｙｍおよびＵは定数）で表される非還元性誘電体粉末を
得るために、ＢａＣＯ３，５ｒＣ０３，ＣａＣＯ３，Ｍ
ｇＣＯ３，ＴｉＯ２およびＺｒＯ２を準備した。これら
の材料を所定の割合になるようにボールミルで１６時時
間式混合した。この混合物を蒸発乾燥して粉末とし、こ
の粉末をジルコニア質の匣中において１１５０〜１２０
０℃で２時間焼成し、２００メツシユの篩を通過するよ
うに粉砕した。

また、ａ（ＴｅＧ２）＋ｂ（Ｌｉ　２０）＋Ｃ（Ｂ２０
３）＋ｄ（Ｓｉ０２）＋（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ）　（Ｒ
Ｏ）　（ただし、ＲＯはＭｇｏ、　Ｃａｂ、　ＳｒＯお
よびＢａＯの中から選ばれる少なぐとも一種類、ａ、ｂ
、ｃおよびｄは定数）で表される低温焼結助剤を得るた
めに、各成分の酸化物、炭酸塩および水酸化物を準備し
た。そして、所定の割合でこれらを混合粉砕し、蒸発乾
燥して粉末を得た。この粉末を電気炉中において１１０
０℃で１時間保持した後、急冷してガラス化し、２００
メツシユの篩を通過するように粉砕した。

これらの非還元性誘電体粉末と低温焼結助剤とを第１表
および第２表に示す割合で混合し、ポリビニルブチラー
ル系のバインダーとエタノールとを加えてボールミル中
で１６時時間式混合し、混合粉末を得た。

この混合粉末をドクターブレード法によってシート状に
成型し、乾燥後に適当な大きさに切断してセラミックグ
リーンシートを得た。得られたセラミックグリーンシー
トの片面にスクリーン印刷法によって銅ペーストを印刷
して内部電極を形成し、次いでこれを前記第１図に示す
ような構成で積層した後、熱圧着して積層体を得た。未
焼成の該積層体をＮ２．Ｂ２およびＢ２０からなる混合
ガスなどの還元雰囲気下、７８０〜１０５０℃で２時間
焼成した。焼成後に積層体の両端面に銀ペーストを塗布
し、窒素雰囲気中、６００℃で焼き付け、内部電極と電
気的に接続された外部電極を形成した。このようにして
、積層セラミックコンデンサを得た。この積層セラミッ
クコンデンサの寸法は以下に示す通りである。

（コンデンサの寸法） 外観寸法 幅：４．８ｍｍ 長さ：　５．６ｍｍ 厚さ：　１．２ｍｍ 有効誘電体層の厚さ：３２μｍ 誘電体層数：１７枚 内部電極層の厚さ：３μｍ 内部電極面積：　２１．５ｍｍ２ 外部電極層の厚さ：　６０．ｕｎ 得られた焼成体について、ふくしん液に漬けて焼結度の
試験を行い、最適焼成温度を決定した。

また、得られた積層セラミックコンデンサの試料につい
て、温度２５℃におけるＩＫＨ，、ＩＶ、、での誘電率
（ε）、誘電損失（ｔａｎδ）および＋２０℃を基準と
する一２５〜＋８５℃の温度範囲での誘電率の温度特性
を測定して、第１表および第２表に示した。

なお、温度特性に関して記載したＢ、Ｃ，Ｄ。

Ｅ、Ｆなる記号はＪＩＳ規格による温度特性を意味する
。各特性について詳細に説明すれば、以下の通りである
。

Ｂ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一１０〜＋１０％を
越えない。

Ｃ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一２０〜＋２０χを
越えない。

Ｄ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一３０〜＋２０％を
越えない。

Ｅ特性：２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一５５〜＋２０％を
越えないＯ Ｆ特性＝２０℃における静電容量を基準として、−２５
℃〜＋８５℃における容量変化率が一８０〜＋３０％を
越えない。

ここで、第１表中の本発明の実施例（試料番号１−１２
　）は、一定の成分組成（（Ｂａｏ、　７６”ｓｒｏ、
　１８’ＣａＯ１０５°Ｍｇｏ、　ｏ＋）　１．００５
（Ｔｉｅ、　ｅｅ°Ｚｒ□、１４）　）０３（モル比）
の非還元性誘電体粉末に、それぞれ成分比率を変えた低
温焼結助剤を添加して、誘電体セラミックを形成し、電
気的特性を測定した。また、第２表では、それぞれ成分
比率を変えた非還元性誘電体粉末に、一定の成分組成２
０Ｔｅ０２＋１０Ｌｉ２０＋２０２ＢＯ２＋２５ＳｉＯ
□＋２５８ａＯ（モル％）の低温焼結助剤を添加して誘
電体セラミックを形成し、電気的特性を測定した。

なお、第１表および第２表に前記実施例１の比較例もあ
わせて示している。この比較例の積層セラミックコンデ
ンサは前記実施例１と同一の方法で作製し、実施例１と
同一の方法で電気的特性を測定した。

実施例２ 内部電極および外部電極となる金属ペーストとして、銅
ペーストの代わりに、５Ｐｔ−９５Ｃｕ　（原子％）組
成の銅合金ペーストを用いる以外は実施例１と同一の方
法で積層セラミックコンデンサを作製し、実施例１と同
一の方法で電気的特性を測定した。

その結果を銅合金ペーストを用いた場合も銅ペーストを
用いた場合と同じ特性が得られた。

なお、銅合金ペーストを用いる場合、銅基外の金属の種
類および添加量により銅合金の導電率や融点が変化する
ことがあり、純粋な銅に比べて特性が大きく損なわれな
いように選ばれる。このため、銅合金ペーストの組成は
、積層セラミックコンデンサの使用用途や非還元性誘電
体粉末および低温焼結助剤の組成により規定される。

実施例８ 内部電極および外部電極となる金属ペーストとして、銅
ペーストの代わりに、銅ペーストまたは５Ｐｔ−９５Ｃ
ｕ（原子％）組成の銅合金ペーストに５重量％の３０２
ｒＯ＋３０Ｂ２０３＋４０Ｓｉ０２（モル％）組成のガ
ラスフリットを添加したペースト、５重量％の（（Ｂａ
ｏ、　７１３・Ｓｒ、）、　ｔａｏＣａＯ，ｏ５’Ｍｇ
ｏ、　ｏｌ）　１．　ｏｏａ（Ｔｉｏ、　８６’ｚｒ０
．１４）０３）（モル比）組成の非還元性誘電体粉末を
添加したペースト、５重量％の２０Ｔｅ０２＋１０Ｌ４
２０＋２０Ｂ２０３＋２５Ｓｉ０２＋２５ＢａＯ（モル
％）組成の低温焼結助剤を添加したペースト、あるいは
３重量％の上述の非還元性誘電体粉末および２重量％の
上述の低温焼結助剤を添加したペーストを用いる以外は
、実施例１と同一の方法で積層セラミックコンデンサを
作製し、実施例１と同一の方法で電気的特性を測定した
。その結果、これらの添加物を含むペーストを用いた場
合も、純粋な銅ペーストを用いた場合と同じ特性が得ら
れた。

なお、銅ペーストまたは銅合金ペーストに対するガラス
フリット、非還元性誘電体粉末、低温焼結助剤あるいは
非還元性誘電体粉末と低温焼結助剤との混合物の添加量
は、積層セラミックコンデンサの特性が大きく損なわれ
ないように選ばれるが、その添加量はほぼ４０重量％以
下である。

（以下、余白） 第１表および第２表から明らかなように、本発明の積層
セラミックコンデンサは、１０１°Ωｅｍ以上の良好な
絶縁抵抗を有することがわかった。

また、本発明の積層セラミックコンデンサでは、非還元
性雰囲気中において低温で夢電体セラミックを焼成でき
るので、内部電極として銅や銅合金を主体とした材料を
用いることができる。そのため、内部電極にマイクレー
ジョンなどの心配がなく、かつ導電率の大きい積層セラ
ミックコンデンサを低コストで製造することができる。

さらに、還元雰囲気中で比較的誘電率が大きく、１０１
０Ωｅｍ以上の良好な絶縁抵抗を有する積層セラミック
コンデンサを得ることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の積層セラミックコンデン
サによれば、還元雰囲気中で焼成しても誘電体セラミッ
ク層が還元されないため、絶縁抵抗が低下しない。さら
に、従来と比べて低温で焼成することができるため、焼
成コストを下げることができる。

また、内部電極の材料として、安価な銅や銅合金を使用
することができるため、従来に比べて材料コストを下げ
ることができる。また、内部電極用材料として銅や銅合
金等を用いると、マイクレージョンによる特性の劣化が
なく、かつ導電率が大きいため等個直列抵抗を小さくす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層セラミックコンデンサの一実施例
を示す側断面図である。 １０・・・積層セラミックコンデンサ １２・・・誘電体 １４・・・誘電体セラミック層 １６・・・内部電極 １８・・・外部電極 １８ａ・・・内層 １８ｂ・・・外層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の誘電体セラミック層、 それぞれの端縁が前記誘電体セラミック層の両端面に交
   互に露出するように前記誘電体セラミック層間に形成さ
   れた複数の内部電極、および前記誘電体セラミック層の
   両端面において、露出した前記内部電極に接続される外
   部電極を含み、前記誘電体セラミック層は、非還元性誘
   電体粉末と低温焼結助剤とを含む材料で構成され、前記
   内部電極は銅または銅合金を用いて形成された、積層セ
   ラミックコンデンサ。
2. （２）前記内部電極は、ガラスフリットを添加した銅ま
   たはガラスフリットを添加した銅合金を用いて形成され
   た、特許請求の範囲第１項記載の積層セラミックコンデ
   ンサ。
3. （３）前記内部電極は、誘電体粉末および低温焼結助剤
   の少なくとも一方を添加した銅または誘電体粉末および
   低温焼結助剤の少なくとも一方を添加した銅合金を用い
   て形成された、特許請求の範囲第１項記載の積層セラミ
   ックコンデンサ。