JPH0646619B2 - 積層コンデンサ素子の製造方法 - Google Patents
積層コンデンサ素子の製造方法Info
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- JPH0646619B2 JPH0646619B2 JP60256956A JP25695685A JPH0646619B2 JP H0646619 B2 JPH0646619 B2 JP H0646619B2 JP 60256956 A JP60256956 A JP 60256956A JP 25695685 A JP25695685 A JP 25695685A JP H0646619 B2 JPH0646619 B2 JP H0646619B2
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- multilayer capacitor
- capacitor element
- copper
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
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の製造方法に関し特に、鉛
を含有する複合ペロブスカイト型固溶体を主成分とした
セラミックを誘電体として用い、内部電極に銅もしくは
銅を主成分とする合金を用いた積層コンデンサ素子の製
造方法に関する。
を含有する複合ペロブスカイト型固溶体を主成分とした
セラミックを誘電体として用い、内部電極に銅もしくは
銅を主成分とする合金を用いた積層コンデンサ素子の製
造方法に関する。
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。積層型セラミックコンデンサは内部電極とセ
ラミックを一体焼成する工程によって通常製造される。
従来より高誘電率系のセラミックコンデンサ材料にはチ
タン酸バリウム系の材料が用いられてきたが、焼成温度
が１３００℃程度と高いため、内部電極材料としてはP
t,Pdなどの高価な金属を用いる必要があった。
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。積層型セラミックコンデンサは内部電極とセ
ラミックを一体焼成する工程によって通常製造される。
従来より高誘電率系のセラミックコンデンサ材料にはチ
タン酸バリウム系の材料が用いられてきたが、焼成温度
が１３００℃程度と高いため、内部電極材料としてはP
t,Pdなどの高価な金属を用いる必要があった。
これに対し低酸素分圧雰囲気中で焼成できるチタン酸化
バリウム系材料を用いNiなどの卑金属材料を内部電極と
して使用した積層コンデンサ素子が提案されており、そ
の製造条件についてはジャパニーズ、ジャーナル、オ
ブ、アプライド、フィジクス、サプリメント．20-4(198
1)P147〜150などに報告されている。
バリウム系材料を用いNiなどの卑金属材料を内部電極と
して使用した積層コンデンサ素子が提案されており、そ
の製造条件についてはジャパニーズ、ジャーナル、オ
ブ、アプライド、フィジクス、サプリメント．20-4(198
1)P147〜150などに報告されている。
いっぽう低酸素分圧雰囲気で焼成でき高い抵抗率を有す
る鉛複合ペロブスカイト系の材料を発明者らはすでに提
案している。
る鉛複合ペロブスカイト系の材料を発明者らはすでに提
案している。
発明が解決しようとする問題点 銅および銅を主成分とする合金を内部電極として用い、
鉛を含有する複合ペロブスカイト型固溶体を主成分とし
たセラミックを誘電体として用いた積層コンデンサ素子
はその製造工程中、素子の焼成工程において銅電極が酸
化して素子の容量が低下したり、酸化した銅成分が誘電
体セラミックと反応し素子の絶縁抵抗値が低下するなど
の問題点や、誘電率セラミックが還元され素子の絶縁抵
抗値が低下したり誘電損失が増大するなどの問題点があ
った。本発明は銅電極の酸化と誘電体の還元を防ぐ積層
コンデンサ素子の製造方法を提供するものである。
鉛を含有する複合ペロブスカイト型固溶体を主成分とし
たセラミックを誘電体として用いた積層コンデンサ素子
はその製造工程中、素子の焼成工程において銅電極が酸
化して素子の容量が低下したり、酸化した銅成分が誘電
体セラミックと反応し素子の絶縁抵抗値が低下するなど
の問題点や、誘電率セラミックが還元され素子の絶縁抵
抗値が低下したり誘電損失が増大するなどの問題点があ
った。本発明は銅電極の酸化と誘電体の還元を防ぐ積層
コンデンサ素子の製造方法を提供するものである。
問題点を解決するための手段 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3を主成分とし，Ca,Sr,Baからなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の成分の酸化物を含む組成の
セラミックを誘電体として用い、銅もしくは銅を主成分
とする合金を内部電極として、素子の焼成温度をＴ℃、
焼成時の雰囲気酸素分圧をＰｏ２気圧としたとき 800≦Ｔ≦1100,-2.33+(2T/300)≦-log10Ｐｏ２≦26-(T/
100)なる範囲で焼成を行う。
ら選ばれた少なくとも一種の成分の酸化物を含む組成の
セラミックを誘電体として用い、銅もしくは銅を主成分
とする合金を内部電極として、素子の焼成温度をＴ℃、
焼成時の雰囲気酸素分圧をＰｏ２気圧としたとき 800≦Ｔ≦1100,-2.33+(2T/300)≦-log10Ｐｏ２≦26-(T/
100)なる範囲で焼成を行う。
作用 本発明の製造方法によれば、銅電極が酸化して素子の容
量が低下したり、酸化した銅成分が誘電体セラミックを
反応し素子の絶縁抵抗値が低下するなどの問題点や、誘
電体セラミックが還元され素子の絶縁抵抗値が低下した
り誘電損失が増大するなどの問題点が発生せず、絶縁抵
抗が高く、素子の容量が低下しない積層コンデンサ素子
が得られる。
量が低下したり、酸化した銅成分が誘電体セラミックを
反応し素子の絶縁抵抗値が低下するなどの問題点や、誘
電体セラミックが還元され素子の絶縁抵抗値が低下した
り誘電損失が増大するなどの問題点が発生せず、絶縁抵
抗が高く、素子の容量が低下しない積層コンデンサ素子
が得られる。
実施例 誘電体として次に示す組成式で表される材料を用いた。
Ａ：(Pb1.00Ca0.025)(Mg1/3Nb2/3)0.70Ti0.25(Ni1/2W
1/2)0.05O3.025 Ｂ：(Pb0.96Sr0.07)(Mg1/3Nb2/3)0.85Ti0.15O3.03 Ｃ：(Pb1.00Ba0.05)(Mg1/3Nb2/3)0.40Ti0.30(Zn
1/2W1/2)0.30O3.05 誘電体粉末は通常のセラミック製造方法に従い製造し
た。仮焼条件は８００℃，２時間とした。粉砕した仮焼
粉末はアクリル樹脂、溶剤と混合しドクターブレードを
用い厚さ４２μｍにシート化した。シート上に金属銅粉
末とアクリル樹脂溶剤を混合した電極ペーストを印刷し
電極が交互に引き出されるように積層し切断した。積層
体は磁器ボート内に粗粒ジルコニアを敷きその上に載
せ，１％O2-N2ガスを流し３５０℃でバインダーをバー
ンアウトした。
1/2)0.05O3.025 Ｂ：(Pb0.96Sr0.07)(Mg1/3Nb2/3)0.85Ti0.15O3.03 Ｃ：(Pb1.00Ba0.05)(Mg1/3Nb2/3)0.40Ti0.30(Zn
1/2W1/2)0.30O3.05 誘電体粉末は通常のセラミック製造方法に従い製造し
た。仮焼条件は８００℃，２時間とした。粉砕した仮焼
粉末はアクリル樹脂、溶剤と混合しドクターブレードを
用い厚さ４２μｍにシート化した。シート上に金属銅粉
末とアクリル樹脂溶剤を混合した電極ペーストを印刷し
電極が交互に引き出されるように積層し切断した。積層
体は磁器ボート内に粗粒ジルコニアを敷きその上に載
せ，１％O2-N2ガスを流し３５０℃でバインダーをバー
ンアウトした。
第２図に焼成時の積層体を入れるマグネシア磁器容器の
断面を、第３図に焼成炉炉心管の断面示す。マグネシア
磁器容器２１内には上述の仮焼粉２２を体積の１／３程
度敷きつめた上に２００メッシュZrO3粉２３を約１mm敷
き、そのうえにバーンアウトした積層体２５を置いた。
マグネシア磁器の蓋２４をし、管状電気炉の炉心管内２
６に挿入し、炉心管内をロータリーポンプで脱気したの
ちN2-H2混合ガスで置換し、所定の酸素分圧になるようN
2とH2ガスの混合比を調節しながら混合ガスを流し、所
定温度まで４００℃／ｈｒで昇温し２時間保持後４００
℃／ｈｒで降温した。炉心管内のＰｏ２は挿入した安定
化ジルコニア酸素センサー２７の大気側と炉内部側に構
成した白金電極から引き出した電極間の電圧Ｅ（Ｖ）よ
り次式より求めた。
断面を、第３図に焼成炉炉心管の断面示す。マグネシア
磁器容器２１内には上述の仮焼粉２２を体積の１／３程
度敷きつめた上に２００メッシュZrO3粉２３を約１mm敷
き、そのうえにバーンアウトした積層体２５を置いた。
マグネシア磁器の蓋２４をし、管状電気炉の炉心管内２
６に挿入し、炉心管内をロータリーポンプで脱気したの
ちN2-H2混合ガスで置換し、所定の酸素分圧になるようN
2とH2ガスの混合比を調節しながら混合ガスを流し、所
定温度まで４００℃／ｈｒで昇温し２時間保持後４００
℃／ｈｒで降温した。炉心管内のＰｏ２は挿入した安定
化ジルコニア酸素センサー２７の大気側と炉内部側に構
成した白金電極から引き出した電極間の電圧Ｅ（Ｖ）よ
り次式より求めた。
Po2＝0.2・exp（４ＦＥ／ＲＴ） ここでＦはファラデー定数96489クローン，Ｒはガス定
数8.3144J/deg・mol，Ｔは絶対温度である。
数8.3144J/deg・mol，Ｔは絶対温度である。
焼成した積層コンデンサ素子は、外部電極として銅電極
（無機バインダー入り）を印刷法により形成し前述の焼
成方法と同様の方法で７００℃Po2＝１×１０-6で焼き
付けた。
（無機バインダー入り）を印刷法により形成し前述の焼
成方法と同様の方法で７００℃Po2＝１×１０-6で焼き
付けた。
積層コンデンサ素子の外形は7.0×5.0×1.0mmで有効電
極面積は一層当たり18mm2(5.0×3.6mm)，電極層の厚み
は2.0μｍ，誘電体層は一層当たり30μｍで有効層は30
層，上下に無効層を一層ずつ設けた。
極面積は一層当たり18mm2(5.0×3.6mm)，電極層の厚み
は2.0μｍ，誘電体層は一層当たり30μｍで有効層は30
層，上下に無効層を一層ずつ設けた。
積層コンデンサ素子は、容量、ｔａｎδを１kHz，１Ｖ
／mmの電界下で測定した。また抵抗率は１ｋＶ／mmの電
圧を印加後１分値から求めた。
／mmの電界下で測定した。また抵抗率は１ｋＶ／mmの電
圧を印加後１分値から求めた。
表１に、用いた誘電体の組成、電極組成、焼成時の酸素
分圧、焼成温度、誘電率、ｔａｎδ、抵抗率、を示し
た。
分圧、焼成温度、誘電率、ｔａｎδ、抵抗率、を示し
た。
第１図は縦軸に酸素分圧、横軸に焼成温度をとったもの
で斜線の範囲が発明の範囲である。
で斜線の範囲が発明の範囲である。
本発明において使用される条件は、下記の理由により限
定される。まず焼成時の酸素分圧の上限については、表
１および第１図の試料番号１１、１、６にあるように、
おのおの焼成温度と焼成雰囲気酸素分圧が８３０℃で１
×１０-3気圧、９６０℃で１×１０-3気圧、１０３０℃
で１×１０-4気圧では素子の抵抗値が１×１０+9Ω以下
となり、試料番号１２、２、７にあるように、おのおの
８６０℃で１×１０-4気圧、９８０℃で１×１０-5気
圧、１０３０℃で１×１０-6気圧では素子の抵抗値が１
×１０+9Ω以上となることから、第１図でこれらの２つ
の群の間を通る−logPo2＝2.33+(2T/300)が境界となっ
た。下限については試料番号１５、５、１０にあるよう
におのおの９００℃で１×１０-18気圧、１０５０℃で
１×１０-7気圧、１１００℃で１×１０-16気圧、では
素子の抵抗値がやはり１×１０+9Ω以下となり、試料番
号１４、４、９にあるように、９００℃で１×１０-16
気圧、１０５０℃で１×１０-15気圧、１０８０℃で１
×１０-14気圧では素子の抵抗値が１×１０+9Ω以上と
なることから、第１図でこれらの２つの群の間を通る−
logPo2＝26-(T/100)が境界となった。
定される。まず焼成時の酸素分圧の上限については、表
１および第１図の試料番号１１、１、６にあるように、
おのおの焼成温度と焼成雰囲気酸素分圧が８３０℃で１
×１０-3気圧、９６０℃で１×１０-3気圧、１０３０℃
で１×１０-4気圧では素子の抵抗値が１×１０+9Ω以下
となり、試料番号１２、２、７にあるように、おのおの
８６０℃で１×１０-4気圧、９８０℃で１×１０-5気
圧、１０３０℃で１×１０-6気圧では素子の抵抗値が１
×１０+9Ω以上となることから、第１図でこれらの２つ
の群の間を通る−logPo2＝2.33+(2T/300)が境界となっ
た。下限については試料番号１５、５、１０にあるよう
におのおの９００℃で１×１０-18気圧、１０５０℃で
１×１０-7気圧、１１００℃で１×１０-16気圧、では
素子の抵抗値がやはり１×１０+9Ω以下となり、試料番
号１４、４、９にあるように、９００℃で１×１０-16
気圧、１０５０℃で１×１０-15気圧、１０８０℃で１
×１０-14気圧では素子の抵抗値が１×１０+9Ω以上と
なることから、第１図でこれらの２つの群の間を通る−
logPo2＝26-(T/100)が境界となった。
また焼成温度が１１００℃以上では試料番号１６にある
ように焼成中に銅が溶融し層状に電極が形成されず島状
に偏在するため容量が低下し、８００℃以下では試料番
号１７にあるような誘電体がチ密化せずやはり容量が低
下するので発明の範囲外とした。
ように焼成中に銅が溶融し層状に電極が形成されず島状
に偏在するため容量が低下し、８００℃以下では試料番
号１７にあるような誘電体がチ密化せずやはり容量が低
下するので発明の範囲外とした。
発明の効果 本発明の範囲の積層コンデンサ素子の製造法によると、
高い誘電率を有するPb(Mg1/3Nb2/3)O3を主成分とする材
料を誘電体として用い、銅および銅を主成分とする電極
材料をもちいた、小型大容量低コストでかつ高信頼性の
積層コンデンサ素子が得られる。
高い誘電率を有するPb(Mg1/3Nb2/3)O3を主成分とする材
料を誘電体として用い、銅および銅を主成分とする電極
材料をもちいた、小型大容量低コストでかつ高信頼性の
積層コンデンサ素子が得られる。
第１図は本発明に係る積層コンデンサ素子の製造法にお
ける焼成温度と焼成時の酸素分圧雰囲気の範囲を示すグ
ラフ、第２図は焼成時のマグネシア容器の断面図、第３
図は焼成炉炉心管断面図である。 ２１：マグネシア磁器容器、２２：仮焼粉、２３：粗粒
ジルコニア、２４：マグネシア容器蓋、２５：積層体試
料、２６：炉心管、２７：安定化ジルコニア酸素センサ
ー。
ける焼成温度と焼成時の酸素分圧雰囲気の範囲を示すグ
ラフ、第２図は焼成時のマグネシア容器の断面図、第３
図は焼成炉炉心管断面図である。 ２１：マグネシア磁器容器、２２：仮焼粉、２３：粗粒
ジルコニア、２４：マグネシア容器蓋、２５：積層体試
料、２６：炉心管、２７：安定化ジルコニア酸素センサ
ー。
Claims (1)
- 【請求項１】Pb(Mg1/3Nb2/3)O3を主成分とし，Ca,Sr,Ba
からなる群の少なくとも一つの成分の酸化物を含む組成
からなるセラミックを誘電体として用い、内部電極に銅
もしくは銅を主成分とする合金を用いて、素子の焼成温
度をＴ℃、焼成時の雰囲気酸素分圧をＰｏ２気圧とした
とき 800≦Ｔ≦1100 -2.33+(2T/300)≦-log10Ｐｏ２≦26-(T/100)なる範囲の
条件で焼成することを特徴とする積層コンデンサ素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256956A JPH0646619B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 積層コンデンサ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60256956A JPH0646619B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 積層コンデンサ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62115817A JPS62115817A (ja) | 1987-05-27 |
| JPH0646619B2 true JPH0646619B2 (ja) | 1994-06-15 |
Family
ID=17299700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60256956A Expired - Fee Related JPH0646619B2 (ja) | 1985-11-15 | 1985-11-15 | 積層コンデンサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646619B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902102A (en) * | 1974-04-01 | 1975-08-26 | Sprague Electric Co | Ceramic capacitor with base metal electrodes |
| JPH0329019A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Fujitsu Ltd | 仮想プリンタ制御方式 |
| JPH05262556A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-15 JP JP60256956A patent/JPH0646619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902102A (en) * | 1974-04-01 | 1975-08-26 | Sprague Electric Co | Ceramic capacitor with base metal electrodes |
| JPH0329019A (ja) * | 1989-06-27 | 1991-02-07 | Fujitsu Ltd | 仮想プリンタ制御方式 |
| JPH05262556A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 誘電体磁器の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62115817A (ja) | 1987-05-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |