JPH053135A - 積層セラミツクコンデンサ - Google Patents

積層セラミツクコンデンサ

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JPH053135A
JPH053135A JP3181756A JP18175691A JPH053135A JP H053135 A JPH053135 A JP H053135A JP 3181756 A JP3181756 A JP 3181756A JP 18175691 A JP18175691 A JP 18175691A JP H053135 A JPH053135 A JP H053135A
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Hiroshi Ishikawa
石川  浩
Shinichi Iwata
伸一 岩田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層セラミックコンデンサに於て、デラミネ
ーション発生率が少なく、かつ等価直列抵抗(ESR)
が従来の低抵抗金属内部電極を有する積層セラミックコ
ンデンサと同等の値の積層セラミックコンデンサとする
ことを目的とする。 【構成】 積層セラミックコンデンサの内部電極を外部
電極5に接続する外部電極取り出し口を除き、金属の内
部電極2の周囲に強誘電体セラミックス1等の無機質材
の微粉末を5%ないし75%含み、金属の内部電極の端
面に200ミクロンないし、内部電極巾に対し片側20
%巾の無機質充填材入り内部電極3を形成した内部電極
構造の積層セラミックコンデンサとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、積層セラミックコンデ
ンサに係り、特に内部電極の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、積層セラミックコンデンサ(以下
コンデンサと称す)は、小型大容量であり、半永久的な
寿命を有し、高周波に於て低抵抗であるなど、その優れ
た特性から広い範囲で使用されており、特に交換機の電
源等に多く使用されている。その製造方法は強誘電体セ
ラミックス粉末を有機バインダと溶剤を用いて混合分散
させてスラリーを得た後、ドクターブレード法等により
一定の厚さのグリーンシートを作成する。そのグリーン
シート上に金(Au)、パラジウム(Pd)、銀(A
g)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)などの低抵抗金属
粉末を有機ビヒクルに分散させた金属粉末入りペースト
を、ある一定の形状で交互に外部電極を接続する取り出
し口を得られるようスクリーン印刷を行い、そのグリー
ンシートを打ち抜き、後の外部電極成形の際、コンデン
サの並列構造を取るように積層することにより積層セラ
ミックコンデンサの生チップを得る。その後脱バインダ
した後焼成を行い、内部電極に接続する外部電極を焼付
けてコンデンサ素子を得ている。図5に従来の積層セラ
ミックコンデンサの断面図を示す。積層セラミックコン
デンサは、強誘電体セラミックス1と内部電極2aが交
互に積層された構造であり、内部電極が印刷された部分
と印刷されない部分は、内部電極の厚さ分だけ差を生じ
ること、又焼成の際に内部電極を形成する低抵抗金属と
強誘電体セラミックの収縮率が異なる故、クラックや剥
離を発生し、電気的な短絡の発生や信頼性の点で不十分
な製品となってしまう。そこでコンデンサを構成する強
誘電体セラミックス(以下セラミックスと称す)粉末と
同じセラミックス粉末などの無機質充填材を混入した内
部電極ペーストを用いてコンデンサ素子の形成を行う試
みがなされていたが、内部電極全面の中に無機質充填材
を有するため、又、セラミックスへの内部電極金属の拡
散による電極切れなどにより、等価直列抵抗(以下ES
Rと称す)が増大し、交流電圧が加えられた時リップル
電流を大きくし、コンデンサ素子そのものが発熱し、使
用上で障害を起こしやすいという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような強誘電体セラミックと内部電極の収縮差から生じ
るデラミネーションの発生を減少させ、かつ等価直列抵
抗の小さい信頼性に優れた積層セラミックコンデンサを
提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、積層セラミッ
クコンデンサ内部の内部電極の周辺を取り囲むように、
コンデンサ素子を形成する強誘電体セラミックス材と同
一組成の微細なセラミックス粉末を添加混入した内部電
極材と、銀パラジウム等からなる従来と同一の材料の金
属ペーストを、印刷塗布して形成した積層セラミックコ
ンデンサの内部電極としたことを特徴とする。
【0005】即ち本発明は、強誘電体セラミックス層と
低抵抗金属からなる内部電極層が交互に積層され、前記
内部電極層が互いに1つおきに異なる外部電極に接続さ
れてなる積層セラミックコンデンサにおいて、内部電極
層の周辺を囲むように、前記内部電極を構成する低抵抗
金属に対し、強誘電体セラミック層を構成するセラミッ
クス粉末を重量比で5%ないし75%添加混練した無機
質充填材入り内部電極を、外部電極取り出し口を除き内
部電極の周辺を囲むように、内部電極端面より200ミ
クロンないし内部電極巾に対し20%以下の巾で形成し
たことを特徴とする積層セラミックコンデンサである。
【0006】
【作用】本発明による積層セラミックコンデンサの内部
電極は、従来の積層セラミックコンデンサの金属のみの
内部電極の周囲に、外部電極への取り出し口を除き、U
字形に金属の内部電極の周囲に、コンデンサを構成して
いる強誘電体セラミックス粉末を金属電極材に対し重量
比で5%ないし75%添加した無機質充填材入り内部電
極を金属電極に接続し、成形巾は、200ミクロン以上
で最大巾は片巾で内部電極巾の20%以下とした内部電
極とすることにより、ESRの値は従来の金属の内部電
極の際の値とほぼ同じで、デラミネーションの発生率を
1/3以下とした積層セラミックコンデンサとするもの
である。本発明の積層セラミックコンデンサの内部電極
に於て、金属内部電極の部分はESRの値を低くし、金
属内部電極に接続し金属内部電極の周囲に形成するセラ
ミックス粉末を添加した無機質充填材入り内部電極部分
は、積層するセラミックス部分のセラミックス間の部分
焼結を促進し、デラミネーションの発生率を低下する作
用をする。無機質充填材入り内部電極に添加されるセラ
ミックスの量は、金属内部電極の重量に対し少なすぎる
とデラミネーションの発生率が高くなり、又添加量が多
い時はコンデンサとしての容量にばらつきの発生が大き
くなり、又ESRの値も大きくなる故、本発明の効果の
あるセラミック粉末の添加量は金属電極材に対し重量比
で5%ないし75%の範囲であり、好ましくは15%な
いし40%の範囲である。又、本発明の内部電極の金属
内部電極の周囲に形成する無機質充填材入り内部電極の
巾の値は、コンデンサの大きさにより変わるもので、容
量の小さいコンデンサでは巾200ミクロン、容量の大
きいコンデンサでは片巾の値で内部電極巾の20%もあ
ればよい。
【0007】
【実施例】本発明は、従来の積層セラミックコンデンサ
に生じていた内部電極とセラミックス間の焼結時の収縮
差を緩和するため、通常は積層セラミックコンデンサを
構成する誘電体セラミックスを充填材料として混入した
金属ペーストを、金属からなる内部電極に接続して内部
電極のまわりに、ある巾を持った無機質充填材入り内部
電極を設けることを特徴とする。
【0008】今回の実施例では、コンデンサの母材とな
る強誘電体セラミックスに、鉛(Pb)系複合ペロブス
カイト構造を持つ粒径が1ミクロン以下の粉末を使用
し、内部電極には銀(Ag)とパラジウム(Pd)が7
0:30の割合の合金粉末を用いたペーストを用い、内
部電極の周囲に印刷塗布する。無機質充填材入り内部電
極ペーストには、前記AgPd合金粉末に対して重量比
で30%の前記コンデンサの母材の誘電体セラミックス
粉末を添加混練したペーストを用いた。図2に示すよう
に作成にはドクターブレード法により厚みを20ミクロ
ンに誘電体セラミックスからなるグリーンシート4を作
成し、グリーンシート4上に、外部電極への接続部分を
除きセラミックスの端面よりほぼ巾が0.9mm内側
に、先ず内部電極2の金属ペーストを5ミクロンの厚さ
に印刷を行い、ドライヤーにて仮乾燥後、スクリーンに
設けたピンガイドを利用しもう1枚のスクリーンをつけ
かえて先に塗布された内部電極の周囲に、セラミックス
粉末を金属の内部電極の重量に対し30%添加混練して
作られた無機質充填材入り内部電極ペースト3を一部を
重ねて周囲0.5mmの巾で電極取付部分を除きU字形
に5ミクロン厚さに印刷した。形状は5mm×5mmの
チップを使用し、上下両面に強誘電体セラミックスをお
き、強誘電体セラミックスと内部電極板とを交互に50
層積層を行い、図1に示す内部電極2の周囲に無機質充
填材入り内部電極3を設けた本発明の実施例による積層
セラミックコンデンサを得た。
【0009】本実施例による積層セラミックコンデンサ
を、1000ケ用意し、先ずデラミネーション発生率と
等価直列抵抗(ESR)変化率の値を測定した。内部電
極形成条件とデラミネーション発生率の結果を図3に、
等価直列抵抗(ESR)変化率を図4に示す。図3に示
すデラミネーション発生率は、内部電極が、銀パラジウ
ム電極の場合、内部電極を銀パラジウムに誘電体セラミ
ックス粉末を重量比で30%添加した100%無機質充
填材入り内部電極を銀パラジウムのみの内部電極の場
合、本発明による銀パラジウムの内部電極の周囲に外部
電極取付口を除き、銀パラジウムセラミックス材を重量
比で30%添加した無機質充填材入り内部電極を銀パラ
ジウムのみの内部電極の周囲に帯状に取り付けた構造の
内部電極の場合の3条件の時の特性を示す。内部電極の
構造により、デラミネーションの発生率は従来の銀パラ
ジウムのみの内部電極の場合4.4%、100%無機質
充填材入り内部電極の場合0.8%、本発明の実施例の
内部電極の場合には1.4%であり、デラミネーション
の発生率は本発明の内部電極の場合、銀パラジウム内部
電極に対して、1/3、100%無機質充填材入り内部
電極の場合の1.75倍である。
【0010】デラミネーションの発生率の計測は、超音
波深傷を応用し、デラミネーション部分が画像として表
示されるデラミネーション検出装置を用い、画像上に表
示された剥がれ、ひび割れ等の発生により測定した。
【0011】又等価直列抵抗(ESR)の値と内部電極
の構造との関係の特性図を図4に示すが、従来の銀パラ
ジウムのみの内部電極の場合の等価直列抵抗平均値をE
SR変化率0%とし、それぞれ内部電極構造の異なる積
層セラミックコンデンサを用い測定した時のESRの平
均値を銀パラジウムの内部電極の時の値を基準に変化率
として求めた。ESRの平均値の変化率で比較した時、
銀パラジウムにセラミックス粉末を重量比で30%添加
した内部電極では、銀パラジウム100%の内部電極の
時に対しESRが14%の増加を示し、本発明の実施例
では2%の増加であり、ほとんど銀パラジウムの内部電
極の時の値に比べ変化は認められなかった。
【0012】なほ等価直列抵抗の測定はインピーダンス
メータを用い周波数10KHZで測定した。なほ銀パラ
ジウムの内部電極の場合のESRの値は本実施例の条件
の時ほぼ40mΩである。図3、図4に示す結果によ
り、本発明による積層セラミックコンデンサの内部電極
の構造とすることにより、デラミネーションの発生率
は、銀パラジウムのみの内部電極の場合の1/3とな
る。又ESRの値は銀パラジウムのみの内部電極の場合
とほぼ同等であり、又100%無機質充填材入り内部電
極の場合に比べてESR変化率で比較した時1/7の値
であり、従って本発明によりデラミネーション発生率の
少ない、しかもESRの値が従来の銀パラジウム内部電
極と同一の積層セラミックコンデンサが得られるように
なった。
【0013】本発明の実施例で銀パラジウムのみの内部
電極の周囲に形成する無機質充填材入り内部電極に添加
するセラミックスの添加割合は、重量比で銀パラジウム
のみの内部電極の時の値に対し、5%ないし75%の値
が適当であり、好ましくは15%ないし40%の範囲で
ある。セラミックスの添加量が5%以下ではデラミネー
ションの発生率が大きくなり、又75%以上では電極切
れが多くなり、積層セラミックコンデンサの容量のばら
つきが大きくなる。
【0013】一方、銀パラジウム内部電極の周囲に設け
る無機質充填材入り内部電極の巾は積層セラミックコン
デンサの内部電極を印刷する面積により変り、巾は20
0ミクロン以上、内部電極の面積が大きい時は最大巾は
内部電極の片側に於て内部電極巾の20%以下が好まし
い。
【0014】又本発明の実施例の内部電極材料は、重量
比で銀が70%、パラジウムが30%の銀パラジウム合
金粉末を用いた例で説明したが、他の内部電極として使
用される、ニッケル、銅、金の粉末を用い、本発明の積
層セラミックコンデンサの内部電極の構造内容を適用し
得ることは当然である。
【0015】なほ本発明の実施例は積層セラミックコン
デンサの例につき説明したが、本発明の内部電極構造と
同様な構造を持つ圧電アクチュエータにも適用すること
により、従来の金属のみの内部電極とした圧電アクチュ
エータに比べてデラミネーション発生率を低減し得るこ
とは当然である。
【0015】
【発明の効果】本発明による積層セラミックコンデンサ
は、内部電極を金属内部電極の周囲に強誘電体セラミッ
クス粉末を添加充填した無機質充填材入り内部電極を形
成することにより、等価直列抵抗は金属内部電極を用い
た場合とほぼ同じ値で、しかもデラミネーション発生率
が金属内部電極の場合に比べて1/3の値となる積層セ
ラミックコンデンサとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による積層セラミックコンデンサの部分
破砕断面斜視図。
【図2】本発明による積層セラミックコンデンサの製造
工程を示し、図2の(a)は強誘電体セラミックスから
なるグリーンシートの平面図、図2の(b)はグリーン
シート上に金属の内部電極ペーストを印刷した平面図、
図2の(c)はグリーンシート上に金属の内部電極の周
囲に強誘電セラミックス粉末を添加した無機質充填材入
り内部電極を印刷した平面図。
【図3】夫々の内部電極の構造とデラミネーション発生
率との関係を示す特性図。
【図4】夫々の内部電極構造と等価直列抵抗変化率との
関係を示す特性図。
【図5】従来の積層セラミックコンデンサを示す図で、
図5の(a)は正面断面図、図5の(b)は横断面図。
【符号の説明】
1 強誘電体セラミックス 2,2a 内部電極 3 無機質充填材入り内部電極 4 グリーンシート 5 外部電極

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 強誘電体セラミックス層と低抵抗金属か
    らなる内部電極層が交互に積層され、前記内部電極層が
    互いに1つおきに異なる外部電極に接続されてなる積層
    セラミックコンデンサにおいて、前記内部電極を構成す
    る低抵抗金属に対し、強誘電体セラミック層を構成する
    セラミックス粉末を重量比で5%ないし75%添加混練
    した無機質充填材入り内部電極を、外部電極取り出し口
    を除き内部電極の周辺を囲むように、内部電極端面に接
    続して200ミクロンないし内部電極巾に対し20%以
    下の巾で形成したことを特徴とする積層セラミックコン
    デンサ。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5613999A (en) * 1992-09-11 1997-03-25 Nippon Kinzoku Co., Ltd. Method for producing magnesium
JP2000223348A (ja) * 1998-11-26 2000-08-11 Tokin Corp 積層セラミックコンデンサ
JP2008085041A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Kyocera Corp 積層セラミックコンデンサおよびその製法
JP2008535274A (ja) * 2005-03-31 2008-08-28 インテル・コーポレーション 最適化された温度特性を有する集積薄膜キャパシタ
JP2013093522A (ja) * 2011-10-27 2013-05-16 Kyocera Corp 電子部品
JP2021518993A (ja) * 2018-06-22 2021-08-05 ティーディーケイ・エレクトロニクス・アクチェンゲゼルシャフトTdk Electronics Ag セラミック多層部品及びセラミック多層部品の製造方法

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