JPH05101970A - 積層磁器コンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超小型，薄型軽量電子機器の回路素子として
使用される積層磁器コンデンサにおいて、耐電圧性を向
上させるとともにデラミネーションの発生を抑制した積
層磁器コンデンサを提供する。 【構成】 支持体１１面上に電極層１２を設け、この面
上に平均粒子径の異なる誘電体粉末を用いて２層の誘電
体薄層１３ａ，１３ｂを形成したグリーンシートを作製
する。次に熱プレスによりグリーンシートの誘電体層１
３および電極層１２を加熱転写して積層し、積層磁器コ
ンデンサを作製する。この場合、誘電体薄層１３ｂには
平均粒子径の大きいものを使用することにより加熱転写
に必要な有機結合剤の量が少なくて済むことから脱有機
結合剤が容易となり、デラミネーションの発生を抑制で
きる。一方平均粒子径の小さな誘電体薄層１３ａは焼結
性に優れていることから緻密に焼結され耐電圧性に優れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ラジオ，マイクロカセ
ットレコーダ，電子チューナ，ビデオカメラ等に使用さ
れる積層磁器コンデンサおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層磁器コンデンサの製造方法
は、まず誘電体粉末，有機結合剤，可塑剤および有機溶
剤からなるスラリーを用いてドクターブレード法等によ
り、有機フィルム等の支持体上に厚さ十数μｍのセラミ
ックの誘電体層を形成してグリーンシートを作製する。
次にこのグリーンシート上に内部電極を印刷したものを
複数枚積み重ねた後、圧着により積層成形体を作製し、
その後チップ状に切断して焼成する。そして、これに外
部電極を形成して作製するのが一般的である。

【０００３】一方積層磁器コンデンサの小型，大容量化
の要求は最近さらに強く、そのためには複層数の増大と
ともに誘電体層の薄層化が必要不可欠である。しかし誘
電体層の薄層化が進むと従来のように有機フィルム上に
形成された誘電体層を一枚一枚有機フィルムから剥がし
て積層することは、ハンドリングの点から見てほとんど
不可能となる。

【０００４】そこで図２のグリーンシートの構成概要図
に示すように、有機フィルムからなる支持体１上に所望
の内部電極２ａの配置となるよう電極層２を印刷して設
けた後、その内部電極２ａを被覆するようにさらに誘電
体粉末，有機結合剤，可塑剤からなる誘電体層３を形成
してグリーンシートを作製する。さらに、図３の加熱転
写による積層方法の説明図に示すように、このグリーン
シートの支持体１側から熱プレスの金型４により熱圧着
して支持体１上の誘電体層３および電極層２を支え台５
上の被写物６に転写し、その後支持体１を剥離する工程
を繰り返して積層する熱転写方式が提案されている（特
開平１−２２６１３０号公報）。この方法で積層する
と、誘電体層３と電極層２とが支持体１と一体となって
加熱圧着するためハンドリングでは不可能なほど誘電体
層３が薄くても、容易に誘電体層３と電極層２とを支持
体１から被写物６に転写して積層することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、小型，
大容量化を達成するために誘電体層の厚みを薄くする
と、焼成後の耐電圧性が問題となり、信頼性の点から見
れば焼成後の電極層間の誘電体層の粒子径は小さく、か
つ緻密になっていることが望ましい。そのためには出発
原料となる誘電体粉末の粒子径が小さいものを使用する
ことが考えられるが、この場合、粒子径が小さいと誘電
体粉末の比表面積が大きくなり、熱転写するに必要な有
機結合剤も多量に含有させねばならない。しかし、有機
結合剤が多くなると積層後の脱有機結合剤時に一時的に
熱分解によるガスが発生し、これが原因となって電極層
と誘電体層との間で剥離する現象、いわゆるデラミネー
ションが発生する等の問題があった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み、電極層間の誘
電体粒子の微細化による緻密性の向上を図り耐電圧性を
向上させるとともに、かつデラミネーションの発生を抑
えた積層磁器コンデンサおよびその製造方法を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の積層磁器コンデンサは、電極層と誘電体層と
が交互に複数層積層され、かつ隣接する前記電極層の間
に挟まれた前記誘電体層を誘電体の平均粒子径が互いに
異なる２層以上の誘電体薄層により構成したものであ
る。

【０００８】また、その製造方法は、支持体上に電極層
を形成した後この電極層を覆うように主成分の誘電体粉
末の平均粒子径が互いに異なる誘電体薄層を２層以上複
数層積み重ねることにより誘電体層を形成してグリーン
シートを作製し、このグリーンシートをその支持体側の
面から加熱圧着した後前記支持体を剥離する工程を繰り
返して前記誘電体層と前記電極層とを交互に積層し、そ
の後焼成する構成としたものである。

【０００９】

【作用】この構成により、平均粒子径の小さい誘電体薄
層の部分が緻密に焼結されて耐電圧性に優れたものとな
り、また、平均粒子径の大きい誘電体薄層の部分では、
加熱転写に必要な有機結合剤が少ないために積層後の脱
有機結合剤時におけるガス発生が抑えられてデラミネー
ションがなくなり、信頼性に優れた積層磁器コンデンサ
が得られる。

【００１０】

【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例における積層
磁器コンデンサ用のグリーンシートの構成を示したもの
である。図１において、１１はポリエステルフィルムか
らなる支持体、１２は市販のパラジウムペーストをスク
リーン印刷法により印刷，乾燥して所望の形状に形成し
た電極層、１３はチタン酸バリウムを主成分とする誘電
体粉末，フタル酸エステル系の可塑剤およびブチラール
樹脂を主成分とする有機結合剤からなる２層構造の誘電
体層であり、１３ａは使用する誘電体粉末の平均粒子径
が０．５μｍの第１の誘電体薄層、１３ｂは使用する誘
電体粉末の平均粒子径が１．０μｍの第２の誘電体薄層
である。なお熱転写に必要な有機結合剤量は誘電体粉末
１００重量部に対し平均粒子径が１．０μｍの場合、１
６重量部必要であり、平均粒子径が０．５μｍの場合、
２５重量部必要となる。したがって本実施例におけるグ
リーンシートでは、熱転写面でない誘電体薄層１３ａす
なわち支持体に近い誘電体薄層１３ａは熱転写を必要と
しないため、前述のように多量の有機結合剤を必要とせ
ず、例えば平均粒子径１．０μｍの場合と同じ配合比、
すなわち誘電体粉末１００重量部に対し、１６重量部の
有機結合剤でも誘電体層１３の形成には何ら問題がな
い。

【００１２】一方、従来の積層磁器コンデンサ用のグリ
ーンシートは、図２に示したように、ポリエステルフィ
ルムからなる支持体１の上に電極層２を形成し、その上
に誘電体粉末，フタル酸エステル系の可塑剤およびブチ
ラール樹脂を主成分とする有機結合剤からなる誘電体層
３を形成したものである。従来のグリーンシートは同じ
粒子径の誘電体粉末からなる単層からなる。したがっ
て、例えば誘電体粉末の平均粒子径が１．０μｍの場
合、熱転写に必要な有機結合剤量は誘電体粉末１００重
量部に対し１６重量部必要であり、平均粒子径が０．５
μｍの場合、２５重量部必要となる。

【００１３】本実施例では、上記の本発明および従来の
積層磁器コンデンサ用のグリーンシートを用いて、加熱
転写により積層磁器コンデンサを作製し、その特性を評
価した。その作製方法は次の通りである。まず、チタン
酸バリウムを主成分とする誘電体粉末の作製に必要な各
構成原料を混合した後、１１００℃で２時間仮焼した。
その仮焼粉をボールミルの粉砕時間を変えることにより
平均粒子径が１．０μｍおよび０．５μｍの２種類の誘
電体粉末を作製し、この誘電体粉末１００重量部に対
し、（表１）に示すような割合の有機結合剤を配合した
誘電体スラリーを作製した。

【００１４】

【表１】

【００１５】次に、あらかじめポリエステルフィルムか
らなる支持体１および１１上に印刷したパラジウムから
なる電極層２および１２の上に、スクリーン印刷法で前
述の誘電体スラリーを印刷し、図１および図２に示すよ
うな構成の本発明および従来のグリーンシートを作製し
た。なお、本発明のグリーンシートにおける誘電体層１
３の形成は、まず平均粒子径が０．５μｍの誘電体スラ
リーを印刷して第１の誘電体薄層１３ａを形成し、その
上に平均粒子径が１．０μｍの誘電体スラリーを印刷し
て第２の誘電体薄層１３ｂを形成した。

【００１６】これらの積層磁器コンデンサ用のグリーン
シートを、図３に示したような加熱転写方式で積層し
た。すなわち誘電体層３（１３）を形成していない支持
体１（１１）の面から熱プレスの金型４により１１０℃
で加熱圧着して被写物５に誘電体層３（１３）と電極層
２（１２）を転写した後、支持体１（１１）のみを剥離
して積層し、これを繰り返して積層数８０層からなる積
層成形体を作製した。これをチップに切断後、１３００
℃で２時間焼成した。その後、通常の方法にしたがい外
部電極を形成し、積層磁器コンデンサを作製した。

【００１７】積層時におけるグリーンシートの転写性お
よび焼成後の試料の内部を走査型電子顕微鏡で観察して
デラミネーションの発生率を調べた結果を上記の（表
１）に示す。さらに高温高湿化（８５℃，８５％RH）で
定格電圧を印加し、５００時間経過後の各試料の絶縁抵
抗値を調べ、規格外となった試料数を求めた。その結果
も（表１）に併せて示す。

【００１８】（表１）の結果から明らかなように、本発
明のグリーンシートのように誘電体粉末の平均粒子径の
異なる２層構造の誘電体層１３を支持体１１の面上に形
成し、すなわち、転写面側の誘電体薄層１３ｂには平均
粒子径の大きいものを、また支持体面側に近い誘電体薄
層１３ａには平均粒子径の小さい誘電体粉末を使用する
と、有機結合剤の量が少なくても転写ができ、かつ平均
粒子径の小さい誘電体薄層１３ａは焼結性に優れている
ことから緻密でデラミネーションがなく、また絶縁抵抗
不良のない信頼性の高い積層磁器コンデンサが作製でき
た。しかしながら、誘電体層３が単層から構成されてい
る従来のグリーンシートでは、平均粒子径が大きい場
合、焼結性に乏しくポアがあちこちに見られて耐電圧性
の信頼性に問題がみられ、絶縁抵抗不良が多く発生し
た。また焼結性に優れる平均粒子径の小さいものを使用
した場合、有機結合剤が少ないと転写ができず、転写性
を改善するためには多くの有機結合剤が必要となる。こ
の場合には脱有機結合剤が困難となりデラミネーション
が多発した。

【００１９】このように、各電極層の間に挟まれる誘電
体層を平均粒子径が小さい誘電体薄層とそれが大きい誘
電体薄層との２層構造としたことにより、耐電圧性に優
れかつデラミネーションの発生を抑えた積層磁器コンデ
ンサが実現できた。

【００２０】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について以下に説明する。まず、チタン酸バリウムを主
成分とする誘電体粉末の作製に必要な各構成原料を混合
した後、９５０℃および１１５０℃の温度で仮焼し、仮
焼温度が異なる２種類の誘電体粉末を作製した。得られ
た誘電体粉末の平均粒子径は、９５０℃のものは０．３
μｍ、１１５０℃のものは０．９μｍであった。これら
の平均粒子径の誘電体粉末１００重量部に対して必要な
有機結合剤量は、０．３μｍの場合は２８重量部、０．
９μｍの場合は１７重量部である。

【００２１】これらの誘電体粉末にフタル酸エステル系
の可塑剤およびブチラール樹脂を主成分とする有機結合
剤を加えて誘電体スラリーを作製し、実施例１と同様の
方法で本発明の２層構造の誘電体層および従来の単層構
造の誘電体層を形成したグリーンシートをそれぞれ作製
した。なお、本発明のグリーンシートにおける誘電体層
の形成は、まず仮焼温度が９５０℃の誘電体粉末を用い
た誘電体スラリーを印刷して第１の誘電体薄層を形成
し、さらにその上に仮焼温度が１１５０℃の誘電体粉末
を用いた誘電体スラリーを印刷して第２の誘電体薄層を
形成した。

【００２２】そして、これらのグリーンシートを用い
て、実施例１と同様の加熱転写，積層，切断，焼成，外
部電極形成の方法で積層磁器コンデンサを作製し、グリ
ーンシートの転写性、焼成後の試料のデラミネーション
の発生率、絶縁抵抗値の測定の各種評価を行った。ただ
し上記作製方法において、積層数は８５層とし、また焼
成温度を１３２０℃としてこれらの条件のみ実施例１の
作製方法とは変えた。このようにして作製した積層磁器
コンデンサの各種試料について、グリーンシートの構造
および誘電体層の厚み、誘電体粉末の仮焼温度、有機結
合剤量の作製条件と、転写性、デラミネーションの発生
率、絶縁抵抗の不良率の評価結果とを（表２）にまとめ
て示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】（表２）の結果から明らかなように、本発
明のグリーンシートのように誘電体粉末作製時の仮焼温
度の異なる誘電体粉末からなる２層構造の誘電体層を支
持体の面上に形成し、すなわち、転写面側の第２の誘電
体薄層には仮焼温度の高いものを、また支持体面側に近
い第１の誘電体薄層には仮焼温度の低い誘電体粉末を使
用して形成すると、有機結合剤の量が少なくても転写が
でき、かつ仮焼温度の低い誘電体粉末を使用した第１の
誘電体薄層は焼結性に優れていることから緻密でデラミ
ネーションがなく、また絶縁抵抗不良のない信頼性の高
い積層磁器コンデンサが作製できた。しかしながら、誘
電体層が単層から構成されている従来のグリーンシート
では、仮焼温度が高い場合は焼結性に乏しく、ポアがあ
ちこちに見られて耐電圧性の信頼性に問題がみられた。
また焼結性に優れる仮焼温度の低いものを使用した場合
は有機結合剤量が少ないと転写ができず、転写性を改善
するためには多くの有機結合剤が必要となる。この場合
には脱有機結合剤が困難となり、デラミネーションが多
発した。

【００２５】このように、仮焼温度の異なる誘電体粉末
を用いて２層構造の誘電体層を形成したグリーンシート
を使用することにより、耐電圧性に優れかつデラミネー
ションの発生のない信頼性の高い積層磁器コンデンサが
作製できた。

【００２６】なお、上記実施例１および実施例２ではグ
リーンシートの誘電体層が２層構造の例を示したが、た
とえば平均粒子径が異なる３層構造の誘電体層でも上記
実施例と同様の効果が得られるものであり、本発明は３
層以上の複数層の場合にも適用できるものである。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明は、誘電体粉末の平
均粒子径が互いに異なる複数層の誘電体層を形成した積
層磁器コンデンサ用のグリーンシートを積層して積層磁
器コンデンサを作製することにより、有機結合剤が少な
くても加熱転写ができるため脱有機結合剤が容易となっ
てデラミネーションの発生が抑制されるとともに、部分
的に微細粒子を使用した誘電体層を形成したため緻密に
焼結されて耐電圧性にも優れる積層磁器コンデンサを実
現できるもので、その工業的価値は極めて大きいもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層磁器コンデンサ用のグリーンシー
トの構成を説明する断面図

【図２】従来の積層磁器コンデンサ用のグリーンシート
の構成を説明する断面図

【図３】熱転写による積層方法の説明図

【符号の説明】

１１ 支持体 １２ 電極層 １３ 誘電体層 １３ａ 第１の誘電体薄層 １３ｂ 第２の誘電体薄層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 淳夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極層と誘電体層とが交互に複数層積層さ
   れ、かつ隣接する前記電極層の間に挟まれる前記誘電体
   層を誘電体の平均粒子径が互いに異なる２層以上の誘電
   体薄層により構成した積層磁器コンデンサ。
2. 【請求項２】支持体上に電極層を形成した後この電極層
   を覆うように主成分の誘電体粉末の平均粒子径が互いに
   異なる誘電体薄層を２層以上複数層積み重ねることによ
   り誘電体層を形成してグリーンシートを作製し、このグ
   リーンシートをその支持体側の面から加熱圧着した後前
   記支持体を剥離する工程を繰り返して前記誘電体層と前
   記電極層とを交互に積層し、その後焼成する積層磁器コ
   ンデンサの製造方法。
3. 【請求項３】グリーンシートを作製する工程において、
   仮焼温度を変えて作製した誘電体粉末を用いる請求項２
   記載の積層磁器コンデンサの製造方法。