JPH073809B2 - 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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- JPH073809B2 JPH073809B2 JP60269768A JP26976885A JPH073809B2 JP H073809 B2 JPH073809 B2 JP H073809B2 JP 60269768 A JP60269768 A JP 60269768A JP 26976885 A JP26976885 A JP 26976885A JP H073809 B2 JPH073809 B2 JP H073809B2
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- Japan
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- multilayer capacitor
- capacitor element
- copper
- dielectric
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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Pt,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Pt,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。
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 銅もしくは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。
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（Ni1/3Nb2/3)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 ‐0.8＋（3T/500）≦‐log10Po2≦19.33-（2T/300）な
る範囲で焼成を行う。
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 ‐0.8＋（3T/500）≦‐log10Po2≦19.33-（2T/300）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:（Pb1.00Ca0.05）（Ni1/3Nb2/3）0.68 Ti0.25（Mg1/2W1/2）0.025O3.05 B:（Pb0.96Sr0.07）（Ni1/3Nb2/3）0.62 Ti0.38O3.03 C:（Pb1.00Ba0.05）（Ni1/3Nb2/3）0.55 Ti0.35（Zn1/2W1/2）0.10O3.05 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
器ボート内に組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。
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
器ボート内に組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ZrO2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26内に挿入し、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N2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Po
2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ZrO2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26内に挿入し、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N2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Po
2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クーロン,Rはガス定数
8.3144J/deg・mol,Tは絶対温度である。
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。
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800℃、１×10-3気
圧、900℃で１×10-4気圧、1000℃で１×10-5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820℃で１×10-5気圧、9
20℃で１×10-5気圧、1020℃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＝−0.8＋（3T/500）
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920℃で１×10-14気圧、1040℃で１
×10-13気圧、1100℃、１×10-13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℃、１×10-13気圧、1040℃、１×10
-12気圧、1080℃、１×10-12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＝19.33−（2T/300）が境界とな
った。
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800℃、１×10-3気
圧、900℃で１×10-4気圧、1000℃で１×10-5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820℃で１×10-5気圧、9
20℃で１×10-5気圧、1020℃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＝−0.8＋（3T/500）
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920℃で１×10-14気圧、1040℃で１
×10-13気圧、1100℃、１×10-13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℃、１×10-13気圧、1040℃、１×10
-12気圧、1080℃、１×10-12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＝19.33−（2T/300）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
るように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。
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
るように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（Ni1/3Nb2/3)O3を主成分とする
材料を誘電体として用い、銅もしくは銅を主成分とする
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（Ni1/3Nb2/3)O3を主成分とする
材料を誘電体として用い、銅もしくは銅を主成分とする
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……組粒
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……組粒
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（Ni1/3Nb2/3)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 ‐0.8＋（3T/500）≦‐log10Po2≦19.33-（2T/300）な
る範囲の条件下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 |
|---|---|---|---|
| JP60269768A JPH073809B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP60269768A JPH073809B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 積層コンデンサ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62128513A JPS62128513A (ja) | 1987-06-10 |
| JPH073809B2 true JPH073809B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=17476874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60269768A Expired - Lifetime JPH073809B2 (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 積層コンデンサ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073809B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003007561A (ja) * | 2001-06-26 | 2003-01-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モールド型積層セラミック電子部品 |
-
1985
- 1985-11-29 JP JP60269768A patent/JPH073809B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62128513A (ja) | 1987-06-10 |
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