JPH08148372A - 磁器コンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

磁器コンデンサ及びその製造方法

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JPH08148372A
JPH08148372A JP6306957A JP30695794A JPH08148372A JP H08148372 A JPH08148372 A JP H08148372A JP 6306957 A JP6306957 A JP 6306957A JP 30695794 A JP30695794 A JP 30695794A JP H08148372 A JPH08148372 A JP H08148372A
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JP
Japan
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porcelain
dielectric
transition metal
layer
ceramic
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JP6306957A
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English (en)
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Hisamitsu Shizuno
寿光 静野
Shinya Kusumi
真也 久住
Shinichi Abe
紳一 阿部
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Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部電極と誘電体磁器層との間にデラミネー
ションが生じない磁器コンデンサ及びその製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】 誘電体磁器組成物からなる1又は2以上の誘
電体磁器層と、この誘電体磁器層を挟持している少なく
とも2以上の内部電極とを備えた磁器コンデンサにおい
て、前記内部電極の近傍に遷移金属の濃度の高い層を設
けた。ここで、誘電体磁器層はチタン酸バリウム系の誘
電体磁器組成物で、内部電極はニッケルを主成分とする
材料で形成することができる。遷移金属としてはCu,
Co又はFeを使用することができる。遷移金属の濃度
の高い層は導電性ペースト中に遷移金属を含有させてお
いて、焼成により誘電体層中に拡散させる方法により形
成させることができる。導電性ペースト中の遷移金属の
濃度は5〜25mol%が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は少なくとも1以上の誘
電体磁器層を複数の内部電極で各々挟持させてなる単層
又は積層構造の磁器コンデンサ及びその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】積層磁器コンデンサは、例えば、誘電体
磁器を形成させるための原料粉末を主成分とする未焼結
磁器シート(グリーンシート)に導電性ペーストを所望
パターンで印刷し、この未焼結磁器シートを複数枚積み
重ねて圧着し、1140〜1250℃程度の温度で焼成
させることにより製造されている。
【0003】ここで、誘電体磁器を形成させるための原
料粉末としては、例えばチタン酸バリウムを主成分とす
るものが使用されている。未焼結磁器シートのシート厚
は例えば20μm(焼成後は12μm)程度である。導
電性ペーストとしては、Pt,Pd等の貴金属を主成分
とするものが使用されていたが、最近は、コストダウン
のために、Ni等の卑金属を主成分とするものが使用さ
れてきている。
【0004】未焼結磁器シートは前記焼成により焼結し
て誘電体磁器層となり、導電性ペーストは前記焼成によ
り焼結して内部電極となる。なお、導電性ペーストとし
てNi等の卑金属を主成分とするものが使用される場合
は、その酸化を防止するために、焼成は非酸化性雰囲気
で行なわれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る電子回路の小型化、高密度化への更なる追求にともな
い、磁器コンデンサの小型大容量化が更に求められ、誘
電体磁器層(グリーンシート)の薄膜化及び積層数の増
加によりこれを解決することが試みられている。
【0006】しかしながら、未焼結磁器シートを例えば
10μm程度に薄膜化して、誘電体磁器層を薄層化(焼
成により6μm程度)すると、内部電極の厚さに対する
誘電体磁器層の厚さの比率が小さくなり、内部電極の厚
さに起因する内部応力が誘電体磁器層に吸収され難くな
り、内部電極と誘電体磁器層との間にデラミネーション
が生じ易くなるという問題がある。
【0007】本願各発明は、内部電極と誘電体磁器層と
の間にデラミネーションが生じない磁器コンデンサ及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1〜6記載の発明は、誘電体磁器組成物からなる1又
は2以上の誘電体磁器層と、この誘電体磁器層を挟持し
ている少なくとも2以上の内部電極とを備えた磁器コン
デンサにおいて、前記内部電極の近傍に遷移金属の濃度
の高い層を設けたことを特徴とするものである。
【0009】ここで、誘電体磁器層の材料としてはチタ
ン酸バリウム系の誘電体磁器組成物を挙げることができ
るが、これ以外の誘電体磁器組成物でもよい。内部電極
としては白金、パラジウム等の貴金属を主成分とするも
のや、ニッケル等の卑金属を主成分とするものを挙げる
ことができる。
【0010】遷移金属としては、例えばCo,Cu,F
e等を挙げることができる。
【0011】また、上記課題を解決する請求項7〜12
記載の発明は、未焼結の磁器粉末からなる混合物を調製
する工程と、前記混合物からなる未焼結磁器シートを形
成する工程と、前記未焼結磁器シートを少なくとも2以
上の導電性ペースト膜で挟持させた積層物を形成する工
程と、前記積層物を焼成する工程とを備えた磁器コンデ
ンサの製造方法において、前記導電性ペースト膜中に遷
移金属を含有させたことを特徴とするものである。
【0012】ここで、誘電体磁器層の材料としてはチタ
ン酸バリウム系の誘電体磁器組成物を挙げることができ
るが、これ以外の誘電体磁器組成物でもよい。内部電極
としては白金、パラジウム等の貴金属を主成分とするも
のや、ニッケル等の卑金属を主成分とするものを挙げる
ことができる。
【0013】導電性ペースト膜中に含有させる遷移金属
としては、Co,Cu,Feが好ましい。導電性ペース
ト膜中に含有させる遷移金属の濃度は5〜25mol%
が好ましい。遷移金属の濃度が5mol%未満では接着
効果が小さく、デラミネーションを生じてしまい、遷移
金属の濃度が25mol%を超えると磁器コンデンサの
IRが悪くなるからである。
【0014】
【作用】本願発明によれば、導電性ペースト中に含有さ
れている遷移金属が焼成により誘電体磁器層側に拡散し
て、内部電極と誘電体磁器層の両方に親和性を有する層
が内部電極と誘電体磁器層との間に形成され、内部電極
と誘電体磁器層との接着強度が高まると考えられる。
【0015】ここで、遷移金属がCuの場合は、Cuの
融点が1083℃と焼成温度より低いために、誘電体磁
器層側に拡散し易いと考えられ、また、遷移金属がC
o,Feの場合は、Co,Feの平衡酸素分圧がNiに
比べて低いため、酸化され易く、誘電体磁器層側に拡散
し易いと考えられる。ちなみに、Ni,Co,Feの平
衡酸素分圧は表1に示す通りである。
【0016】
【表1】
【0017】
【実施例】基本成分の調製 表2に示す化合物を各々秤量し、これらの化合物を、複
数個のアルミナボール及び2.5リットルの水ととも
に、ポットミルに入れ、15時間攪拌混合して、混合物
を得た。
【0018】
【表2】
【0019】ここで、表2の各化合物の重量(g)は、
基本成分の組成式 (1-α){(Ba1-v-w-xCavSrwMgx)O}k(Ti1-yZry)O2+α(Pr1-zDyZ)O3/2…(1) における第1項の{(Ba1-v-w-xCavSrwMgx)O}k(Ti1-yZry)
O2が {Ba0.84Ca0.07Sr0.08Mg0.01)O}1.01(Ti0.90Zr0.10)O2 となるように計算して求めた値である。
【0020】次に、この原料混合物をステンレスポット
に入れ、熱風式乾燥器を用い、150℃で4時間乾燥
し、この乾燥した混合物を粗粉砕し、この粗粉砕した混
合物をトンネル炉を用い、大気中において約1200℃
で2時間仮焼し、上記基本成分の組成式(1) における第
1項の成分(第1基本成分)の粉末を得た。
【0021】そして、1−αが0.98モル、αが0.
02モルとなるように、98モル部(984.08g)
の第1基本成分の粉末と、2モル部(15.92g、う
ち、Dy23 が11.55g,Pr23 が4.37
g)の第2基本成分(基本成分の組成式(1) における第
2項の成分)の粉末とを湿式ポットミルで撹拌混合し、
150℃で乾燥させ、1000gの基本成分粉末を得
た。
【0022】添加成分の調製 また、表3の化合物を各々秤量し、これらの化合物をポ
リエチレンポットに、複数個のアルミナボール及び30
0ミリリットルのアルコールとともに加え、10時間攪
拌混合して、混合物を得た。
【0023】
【表3】
【0024】ここで、表3の各化合物の重量(g)は、
Li2 Oが1モル%、SiO2 が80モル%、MOが1
9モル%{BaO(3.8モル%)+CaO(9.5モ
ル%)+MgO(5.7モル%)}の組成となるように
計算して求めた値である。また、MOのうちでBaO,
CaO及びMgOの占める割合は、BaOが20モル
%、CaOが50モル%、MgOが30モル%である。
【0025】次に、前記混合物を大気中において約10
00℃の温度で2時間仮焼し、これをアルミナポットに
複数個のアルミナボール及び300ミリリットルの水と
ともに入れ、15時間粉砕し、その後、150℃で4時
間乾燥させ、前記組成の添加成分の粉末を得た。
【0026】スラリーの調製 次に、100重量部(1000g)の前記基本成分と、
2重量部(20g)の前記添加成分とをボールミルに入
れ、更に、これらの基本成分と添加成分との合計重量に
対して15重量%の有機バインダーと50重量%の水を
入れ、これらを混合及び粉砕して誘電体磁器組成物の原
料となるスラリーを得た。ここで、有機バインダーとし
ては、アクリル酸エステルポリマー、グリセリン及び縮
合リン酸塩の水溶液からなるものを使用した。
【0027】未焼結磁器シートの形成 次に、上記スラリーを真空脱泡機に入れて脱泡処理し、
この脱泡処理したスラリーをポリエステルフィルム上に
リバースコータを用いて所定の厚さで塗布し、この塗布
されたスラリーをこのポリエステルフィルムとともに1
00℃で加熱して乾燥させ、厚さ約25μmの長尺な未
焼結磁器シートを得た。そして、この長尺な未焼結磁器
シートを裁断して10cm角の未焼結磁器シートを得
た。
【0028】導電性ペーストの調製と印刷 また、粒径平均1.5μmのニッケル合金粉末10g
と、エチルセルロース0.9gをブチルカルビトール
9.1gに溶解させたものとを攪拌機に入れて10時間
攪拌し、内部電極用の導電性ペーストを得た。ここで、
ニッケル合金粉末はCu,Co,Feを後述する表4に
示すような割合で含有するものを用いた。
【0029】そして、前記未焼結磁器シートの片面にこ
の導電性ペーストからなるパターン(長さ14mm、幅
7mm)を50個、スクリーン印刷法によって形成さ
せ、乾燥させた。
【0030】未焼結磁器シートの積層 次に、導電性ペーストからなるパターンが形成されてい
る印刷面を上にしてグリーンシートを150枚積層し
た。この際、隣接する上下のグリーンシート間におい
て、導電性ペーストからなるパターンが長手方向に約半
分ずれるように配置した。更に、この積層物の上下面に
印刷の施されていないグリーンシートを各々10枚ずつ
積層して積層物を得た。
【0031】積層物の圧着と裁断 次に、約50℃の温度下において、この積層物に厚さ方
向から約40トンの荷重を加えて、この積層物を構成し
ている未焼結磁器シート相互を圧着させた。そして、こ
の積層物を格子状に裁断して、50個の積層体チップを
作製し、測定必要量になるまで繰り返し作製した。
【0032】積層体チップの焼成 次に、この積層体チップを雰囲気焼成が可能な炉に入
れ、この炉内を大気雰囲気にし、100℃/hの速度で
600℃まで昇温させ、未焼結磁器シート中の有機バイ
ンダーを燃焼除去させた。
【0033】その後、炉内の雰囲気を大気雰囲気から還
元雰囲気{H2(2体積%)+N2(98体積%)}に変
え、炉内の温度を600℃から1200℃まで、100
℃/hの速度で昇温させ、1200℃の温度を3時間保
持し、その後、100℃/hの速度で降温させ、炉内の
雰囲気を大気雰囲気(酸化性雰囲気)に変え、600℃
の温度を30分間保持して酸化処理を行い、その後、室
温まで冷却して積層焼結体チップを得た。
【0034】外部電極の形成 次に、内部電極が露出する積層焼結体チップの側面に亜
鉛とガラスフリットとビヒクルとからなる導電性ペース
トを塗布して乾燥し、これを大気中で500℃の温度で
15分間焼き付けて亜鉛電極層を形成し、更にこの上に
銅層を無電解メッキで被覆させ、更にこの上に電解メッ
キ法でPb−Sn半田層を設けて、一対の外部電極を形
成した。
【0035】これにより、誘電体磁器層と内部電極とか
らなる積層磁器コンデンサが得られた。なお、この積層
磁器コンデンサの厚さは約6μm、内部電極の対向面積
は5mm×5mm=25mm2 である。
【0036】電気的特性等の測定 次に、積層磁器コンデンサの電気的特性及びデラミネー
ションの個数を求めたところ、表4に示す通りであっ
た。
【0037】
【表4】
【0038】なお、電気的特性及びデラミネーションの
発生数は次の要領で求めた。 (A) 比誘電率εs は、温度20℃、周波数1kHz、電
圧(実効値)1.0Vの条件で静電容量を測定し、この
測定値と、一対の内部電極の対向面積(25mm2 )と
一対の内部電極間の誘電体磁器層の厚さ(0.02m
m)から計算で求めた。 (B) 誘電体損失tanδ(%)は、上記した比誘電率ε
s の測定の場合と同一の条件で測定した。 (C) 抵抗率ρ(MΩ・cm)は、温度20℃においてD
C100Vを1分間印加した後に、一対の外部電極間の
抵抗値を測定し、この測定値と寸法とに基づいて計算で
求めた。 (D) デラミネーションの発生数は、100個の積層磁器
コンデンサを横方向に樹脂埋めし、積層磁器コンデンサ
を樹脂とともに2000番の紙ヤスリで削りながら、そ
の断面を光学顕微鏡で観察することにより求めた。この
観察は積層コンデンサを削り終わるまで行なった。
【0039】以上、表4に示された結果から、内部電極
の材料がNiのみの場合は多数のデラミネーションが発
生することがわかる。また、内部電極の材料にCuを含
有させた場合は、Cuが5〜35mol%の範囲でデラ
ミネーションが発生しないことが分かる。しかし、Cu
が3mol%の場合はデラミネーションが発生し、ま
た、Cuが30mol%の場合は誘電体磁器層へのCu
の拡散量が多量になり、IRが劣化することが分かる。
このことから、Cuの好ましい組成範囲は5〜25mo
l%であることが分かる。更に、Co,FeもCuと同
様の効果があることが分かる。
【0040】以上、積層構造の磁器コンデンサについて
説明したが、この発明は単層の磁器コンデンサにも適用
できることは勿論である。
【0041】
【発明の効果】本願各発明によれば、遷移金属、特にC
u,Co,Feが拡散した層が内部電極近傍に形成さ
れ、この層が内部電極と誘電体磁器層とを強固に接着す
るので、デラミネーションを有しない磁器コンデンサを
得ることができるという効果がある。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体磁器組成物からなる1又は2以上
    の誘電体磁器層と、この誘電体磁器層を挟持している少
    なくとも2以上の内部電極とを備えた磁器コンデンサに
    おいて、前記誘電体磁器層中に遷移金属の濃度の高い層
    を前記内部電極に接した状態で設けたことを特徴とする
    磁器コンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記誘電体磁器層がチタン酸バリウム系
    の誘電体磁器組成物からなることを特徴とする請求項1
    記載の磁器コンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記内部電極がニッケルを主成分とする
    材料からなることを特徴とする請求項1又は記載の磁器
    コンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記遷移金属がCuであることを特徴と
    する請求項1〜3記載の磁器コンデンサ。
  5. 【請求項5】 前記遷移金属がCo又はFeであること
    を特徴とする請求項1〜3記載の磁器コンデンサ。
  6. 【請求項6】 未焼結の磁器粉末からなる混合物を調製
    する工程と、前記混合物からなる未焼結磁器シートを形
    成する工程と、前記未焼結磁器シートを少なくとも2以
    上の導電性ペースト膜で挟持させた積層物を形成する工
    程と、前記積層物を焼成する工程とを備えた磁器コンデ
    ンサの製造方法において、前記導電性ペースト膜中に遷
    移金属を含有させたことを特徴とする磁器コンデンサの
    製造方法。
  7. 【請求項7】 前記誘電体磁器層がチタン酸バリウム系
    の誘電体磁器組成物からなることを特徴とする請求項6
    記載の磁器コンデンサの製造方法。
  8. 【請求項8】 前記内部電極がニッケルを主成分とする
    材料からなることを特徴とする請求項6又は7記載の磁
    器コンデンサの製造方法。
  9. 【請求項9】 前記遷移金属がCuであることを特徴と
    する請求項6〜8記載の磁器コンデンサの製造方法。
  10. 【請求項10】 前記遷移金属がCo又はFeであるこ
    とを特徴とする請求項6〜8記載の磁器コンデンサの製
    造方法。
  11. 【請求項11】 前記導電性ペースト膜中における前記
    遷移金属の濃度が5〜25mol%であることを特徴と
    する請求項6〜10記載の磁器コンデンサの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012120913A1 (ja) * 2011-03-10 2012-09-13 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品およびその製造方法
JP2020178114A (ja) * 2019-04-22 2020-10-29 太陽誘電株式会社 セラミック電子部品、回路基板、およびセラミック電子部品の製造方法
WO2021235238A1 (ja) * 2020-05-19 2021-11-25 京セラ株式会社 コンデンサ

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