JPH08273970A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厳格な雰囲気制御を必要とすることなく、卑
金属からなる内部電極を用いて所望どおりの絶縁抵抗及
び静電容量を実現し得る積層セラミック電子部品を得
る。 【構成】 誘電体セラミックスよりなる焼結体１２内に
おいて、複数の内部電極１３ａ〜１３ｆがセラミック層
を介して重なり合わされており、該内部電極１３ａ〜１
３ｆが積層されている領域の外側において、セラミック
焼結体１２を構成しているセラミックスよりも緻密な無
機材料よりなる遮蔽層１６，１７が形成されている、積
層セラミック電子部品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、積層コンデンサやコン
デンサ内蔵セラミック多層基板のような積層セラミック
電子部品に関し、特に、内部電極をニッケルなどの卑金
属により構成してなる積層セラミック電子部品に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】積層コンデンサのような積層セラミック
電子部品のコストを低減するために、内部電極を、Ｎｉ
やＣｕのような安価な卑金属により構成することが試み
られている。この種の積層セラミック電子部品の製造方
法の一例を、積層コンデンサを例にとり説明する。ま
ず、セラミックグリーンシート上にＮｉ含有導電ペース
トを印刷し、Ｎｉ含有導電ペーストが印刷されたセラミ
ックグリーンシートを複数枚積層し、上下に無地のセラ
ミックグリーンシートを適宜の枚数積層し、厚み方向に
加圧することによりセラミック成形体を得る。得られた
セラミック成形体を非酸化性雰囲気中において焼成し、
焼結体を得る。得られた焼結体の両端面に外部電極を形
成する。このようにして、図１に示す積層コンデンサが
得られる。積層コンデンサ１では、焼結体２内に内部電
極３ａ〜３ｆがセラミック層を介して重なり合うように
配置されている。また、焼結体２の両端面には外部電極
４，５が形成されている。

【０００３】ところで、上記焼結体２を得るにあたり、
セラミック成形体を非酸化性雰囲気で焼成するのは、Ｎ
ｉよりなる内部電極３ａ〜３ｆの酸化を防止するためで
ある。内部電極３ａ〜３ｆはＮｉからなるため、容易に
酸化され、酸化物となる。内部電極が酸化物化すると、
導電性が低下し、取得静電容量が大幅に低下する。よっ
て、焼結体２を得るにあたっては、上記のように非酸化
性雰囲気下において焼成することが必要であった。

【０００４】しかしながら、非酸化性雰囲気でセラミッ
ク成形体を焼成すると、焼成後に焼結体２において、特
に、焼結体２の外表面に近い部分に、多くの酸素欠陥が
生じることがあった。その結果、セラミックスの酸素欠
陥により、絶縁抵抗が劣化するなどの問題が生じてい
た。

【０００５】そこで、従来、卑金属からなる内部電極３
ａ〜３ｆを有するセラミック成形体の焼成に際しては、
内部電極３ａ〜３ｆの酸化をほとんど生じさせることな
く、かつセラミック焼結体２における過度の酸素欠陥を
生じさせないように雰囲気を厳格に制御し焼成を行う必
要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多数の
積層コンデンサを量産するにあたり、上記のように雰囲
気を高精度に制御することは非常に困難であった。すな
わち、場合によっては内部電極３ａ〜３ｆにおける酸化
が進行して取得静電容量が低下したり、別の場合には、
セラミックスの酸素欠陥の増大により絶縁抵抗の劣化が
生じたりすることがあった。

【０００７】また、未だ公知ではないが、非酸化性雰囲
気で焼成した後に、酸素欠陥を補うために、ＰＯ₂ の若
干高い雰囲気中で焼結体を加熱する方法が提案されてい
る。しかしながら、この方法では、酸素欠陥を補い得る
ものの、酸素の内部電極への供給により、内部電極が酸
化して、静電容量が低下しがちであった。すなわち、こ
の方法においても、酸素欠陥を補う加熱処理に際して、
厳格な雰囲気制御が必要であった。

【０００８】本発明の目的は、焼成に際しての雰囲気を
厳格に制御せずとも、取得静電容量のばらつきや絶縁抵
抗の劣化が生じ難い、特性の安定な積層セラミック電子
部品を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体セラミ
ックよりなる焼結体と、前記焼結体内において、静電容
量取り出しのためにセラミック層を介して重なり合うよ
うに配置されており、かつ卑金属よりなる複数の内部電
極と、前記焼結体の外表面に形成されており、いずれか
の前記内部電極と電気的に接続された複数の外部電極
と、前記内部電極が重なり合っている部分の外側におい
て、焼結体の内部または外表面に形成されており、かつ
前記焼結体を構成しているセラミックスよりも緻密な無
機材料よりなる遮蔽層とを備える、積層セラミック電子
部品である。

【００１０】上記遮蔽層は、焼結体を構成しているセラ
ミックスより緻密な無機材料であれば、適宜の無機材料
により構成することができる。このような無機材料とし
ては、金属、ガラス、セラミックスなどを挙げることが
できる。もっとも、金属により遮蔽層を構成する場合に
は、外部電極と遮蔽層との電気的接続を防止するため
に、遮蔽層は外部電極に電気的に接続されないように形
成される必要がある。また、好ましくは、上記遮蔽層
は、内部電極と同一の卑金属材料により構成され、それ
によって、積層セラミック電子部品を製造するための材
料の種類を増加させることなく、かつ内部電極形成工程
と同一の工程により、上記遮蔽層を形成することができ
る。

【００１１】

【作用】本発明の積層セラミック電子部品では、コンデ
ンサを構成するための内部電極が重なり合っている部分
の外側において、焼結体内または焼結体外表面に上記遮
蔽層が形成されている。この遮蔽層は、焼結体を構成し
ているセラミックスよりも緻密な無機材料により構成さ
れているため、酸素の焼結体内への侵入、特にコンデン
サを構成している部分への過剰な侵入を効果的に抑制す
ることができる。そのため、非酸化性雰囲気において焼
結体を得た後に、該雰囲気よりも酸素が豊富な雰囲気で
熱処理してセラミックスの酸素欠陥を修正しようとした
場合、内部電極への酸素の供給が上記遮蔽層の存在によ
り効果的に抑制される。よって、卑金属からなる内部電
極の酸化を確実に防止することができ、かつセラミック
スの酸素欠陥については上記熱処理により確実に修復す
ることができる。

【００１２】

【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例を説
明することにより、本発明を明らかにする。

【００１３】図２は、本発明の一実施例の積層セラミッ
ク電子部品としての積層コンデンサを示す断面図であ
る。積層コンデンサ１１は、誘電体セラミックスよりな
る焼結体１２を用いて構成されている。この誘電体セラ
ミックスとしては、チタン酸バリウム系誘電体セラミッ
クスのような従来より周知の適宜の誘電体セラミックス
を用いることができる。

【００１４】焼結体１２内には、Ｎｉのような卑金属よ
りなる複数の内部電極１３ａ〜１３ｆがセラミック層を
介して厚み方向に重なり合うように配置されている。内
部電極１３ａ，１３ｃ，１３ｅは焼結体１２の一方端面
１２ａに引き出されている。他方、内部電極１３ｂ，１
３ｄ，１３ｆは焼結体１２の他方端面１２ｂに引き出さ
れている。焼結体１２の両端面１２ａ，１２ｂには、そ
れぞれ、外部電極１４，１５が形成されている。

【００１５】上記内部電極１３ａ〜１３ｆは、静電容量
を取得するために焼結体１２内に配置されている。本実
施例の特徴は、上記内部電極１３ａ〜１３ｆが重なり合
っている部分、すなわちコンデンサを構成している部分
の外側において、焼結体２内に遮蔽層１６，１７が形成
されていることにある。

【００１６】遮蔽層１６，１７は、卑金属よりなる内部
電極１３ａ〜１３ｆと同一の材料で構成されている。も
っとも、遮蔽層１６，１７は、図示のように焼結体１２
の両端面１２ａ，１２ｂには至らないように形成されて
おり、従って外部電極１４，１５には電気的に接続され
ていない。

【００１７】また、遮蔽層１６，１７は、内部電極１３
ａ〜１３ｆが重なり合っている領域を上方または下方に
投影した形状を有するように構成されている。すなわ
ち、遮蔽層１６，１７は、複数の内部電極１３ａ〜１３
ｆが重なり合っている領域の上下に配置されている。も
っとも、好ましくは、遮蔽層１６，１７は、内部電極１
３ａ〜１３ｆが重なり合っている領域を上方または下方
に投影した形状を包含するように、該形状よりも大きな
面積を有するように構成される。

【００１８】本実施例の積層コンデンサ１１では、遮蔽
層１６，１７は以下のような作用を発揮する。すなわ
ち、焼結体１２を得るにあたっての焼成工程において
は、内部電極１３ａ〜１３ｆが卑金属よりなるため、未
焼成のセラミック成形体を非酸化性雰囲気中で焼成す
る。しかしながら、非酸化性雰囲気中で焼成すると、焼
結体１２に、特に焼結体１２の外表面に近い部分に多く
の酸素欠陥が発生する。そこで、焼成後に、焼結体１２
を焼成雰囲気に比べて酸素が豊富な雰囲気中で、加熱
し、酸素を供給するための熱処理を行う。この場合、本
実施例では、遮蔽層１６，１７が配置されているため、
過剰な酸素のコンデンサ構成部分への侵入を効果的に抑
制することができる。すなわち、内部電極１３ａ〜１３
ｆの酸化を抑制することができ、それによって静電容量
の低下を確実に防止することができる。よって、本実施
例によれば、上記焼成に際しての雰囲気及び酸素を供給
するための熱処理に際しての雰囲気を厳格に制御せずと
も、絶縁抵抗の劣化や静電容量の低下の生じ難い、特性
の安定な積層コンデンサ１１を確実に供給することが可
能となる。

【００１９】なお、上記実施例では、遮蔽層１６，１７
は、内部電極１３ａ〜１３ｆと同一の金属材料で構成さ
れていたが、異なる金属で構成されていてもよい。ま
た、遮蔽層１６，１７は、金属以外のガラス、もしくは
絶縁性セラミックスにより構成されていもよい。

【００２０】さらに、遮蔽層１６，１７は焼結体１２の
上面及び下面に形成されていてもよい。もっとも、遮蔽
層１６，１７を金属で構成する場合には、外部電極１
４，１５との導通を防止するために、遮蔽層１６，１７
は焼結体１２の内部に形成される必要がある。

【００２１】また、本実施例は積層コンデンサに適用し
たものであるが、積層コンデンサ以外のコンデンサが内
蔵された積層セラミック電子部品、例えばセラミック多
層基板にも本発明を適用することができる。

【００２２】なお、酸素欠陥を補うための上記熱処理に
際しての雰囲気は、焼成雰囲気よりも酸素濃度が高い雰
囲気であればよいが、例えば０．５×１０^-3〜１０×１
０^-3ＭＰａ程度のＰＯ₂ の雰囲気が採用でき、加熱温度
については、約７００℃から焼成温度までの範囲の適宜
の温度とされる。

【００２３】次に、具体的に実施例につき説明する。以
下の工程により、２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×厚み１．
２５ｍｍの寸法を有し、目的とする静電容量が１０００
ｎＦの積層コンデンサを作製した。

【００２４】まず、チタン酸バリウム系誘電体セラミッ
ク粉末を主体とするセラミックスラリーをドクターブレ
ード法によりシート成形し、セラミックグリーンシート
を得た。得られたセラミックグリーンシートを、矩形形
状に打ち抜き、矩形のセラミックグリーンシートを得
た。上記矩形のセラミックグリーンシート上に、Ｎｉ導
電ペーストを印刷し、該Ｎｉ導電ペーストが印刷された
セラミックグリーンシートを複数枚積層した。また、上
下に、遮蔽層を形成するためのＮｉ導電ペーストが印刷
されたセラミックグリーンシートを重ね、さらに上下に
複数枚の無地のセラミックグリーンシートを積層し、マ
ザーのセラミック成形体を得た。得られたマザーのセラ
ミック成形体を上記寸法の積層コンデンサを得るための
個々のセラミック成形体となるように厚み方向に切断し
た。

【００２５】上記のようにして得た個々の積層コンデン
サ単位のセラミック成形体を、１３００℃の温度で酸素
分圧１×１０^-11 ＭＰａにて１時間維持し、焼成した。
上記のようにして得られた焼結体の酸素欠陥部分に酸素
を補うために、下記の表１に示す種々の条件にて熱処理
を行った。

【００２６】なお、下記の表１に示す実施例１〜４にお
いて、８００℃の温度に維持した時間は全て１０分であ
る。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記のようにして熱処理された焼結体の両
端面にＣｕペーストを塗布し、焼き付けることにより、
積層コンデンサを得た。また、比較のために、上述した
遮蔽層が形成されていないことを除いては上記と同様に
して構成された比較例の積層コンデンサを上記と同様に
して作製した。すなわち、上記実施例１〜４と同様に、
焼成し、かつ上記熱処理を行った。この比較例の積層コ
ンデンサのための焼結体についても、表１に示す実施例
１〜４の種々の酸素分圧で熱処理を行ない、それぞれを
比較例１〜４とした。

【００２９】上記のようにして得た実施例１〜４の積層
コンデンサと、比較例１〜４の積層コンデンサについ
て、静電容量及び絶縁耐圧を測定した。結果を下記の表
２に示す。なお、表２における静電容量及び絶縁耐圧
は、それぞれ５０個の積層コンデンサの平均値である。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、比較例１〜４に
比べて、それぞれ対応の実施例１〜４では、静電容量が
高められることがわかり、特に、焼成後の酸素供給のた
めの熱処理に際しての雰囲気のＰＯ₂ を１０×１０^-3Ｍ
Ｐａとした場合であっても、実施例４では十分な静電容
量が得られていたのに対し、比較例４では静電容量はか
なり低下することがわかる。すなわち、実施例では、上
記遮蔽層が設けられているためか、酸素供給のための熱
処理を行ったとしても、内部電極の酸化が生じ難いため
か、静電容量が十分な値とされていることがわかる。従
って、卑金属からなる内部電極の酸化を抑制しつつセラ
ミックスの酸素欠陥を確実に補い得ることがわかる。

【００３２】上記実施例及び比較例の積層コンデンサ内
における一対の内部電極が重なり合っている部分による
静電容量取得率と、該内部電極が重なり合っているセラ
ミック層の位置との関係を図３及び図４に示す。

【００３３】すなわち、図２に示す積層コンデンサ１１
では、焼結体１２内において、内部電極１３ａ〜１３ｆ
で挟まれているセラミック層の静電容量が取り出される
が、この各セラミック層のうち、もっとも上部すなわち
外表面に近い側のセラミック層Ａで取り出される静電容
量を測定し、順次、下方のセラミック層Ｂ、Ｃ…の静電
容量を測定した。

【００３４】このようにして、焼結体１２の上面に近い
側から１層目のセラミック層Ａ、２層目のセラミック層
Ｂ…から取り出された静電容量を、理論的に計算される
静電容量（内部電極対向面積、セラミック層の厚み、及
びその誘電率から算出される静電容量）に対する割合を
静電容量取得率とし、該静電容量取得率と各セラミック
層の位置との関係を図３に示した。

【００３５】同様にして、比較例の積層コンデンサにつ
いても上記静電容量取得率とセラミック層の位置との関
係を図４に示した。なお、図３における実線、破線、一
点鎖線及び二点鎖線は、それぞれ、実施例１、実施例
２、実施例３及び実施例４における結果を示し、図４に
おける実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線は、それぞ
れ、比較例１〜４における結果を示す。

【００３６】図３及び図４から明らかなように、比較例
１〜４の積層コンデンサでは、焼結体の上部に位置する
セラミック層、すなわち外表面に近いセラミック層ほど
静電容量取得率が低いことがわかる。これに対して、実
施例１〜４の積層コンデンサでは、いずれの場合におい
ても、外表面に近い側におけるセラミック層から取り出
される静電容量がさほど低下しないことがわかる。図３
及び図４の比較から明らかなように、比較例では、遮蔽
層が設けられていないせいか、焼結体の外表面に近い側
の内部電極において酸化が進行し、静電容量取得率が低
下しているものと思われる。これに対して、実施例で
は、上記遮蔽層の作用により、酸素のコンデンサ構成部
分への過剰な侵入が抑制され、それによって静電容量の
低下があまりみられないと考えられる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明では、卑金属から
なる内部電極が重なり合っているコンデンサ部分の外側
において、上記遮蔽層が構成されているため、焼成後に
セラミックスの酸素欠陥を行うための熱処理を行ったと
しても、内部電極部分への酸素の過剰な侵入が生じ難
い。従って、上記のような酸素欠陥を補うための熱処理
を行ない絶縁抵抗の劣化を防止することができるだけで
なく、卑金属からなる内部電極の酸化が生じ難いため、
取得静電容量の低下も生じ難い。よって、厳格な雰囲気
制御を必要とすることなく、所望どおりの特性を有する
積層セラミック電子部品を安定に提供することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサを示す断面図。

【図２】実施例の積層コンデンサを説明するための断面
図。

【図３】実施例１〜４の積層コンデンサにおけるセラミ
ック層の位置と、静電容量取得率との関係を示す図。

【図４】比較例１〜４の積層コンデンサにおけるセラミ
ック層の位置と、静電容量取得率との関係を示す図。

【符号の説明】

１１…積層コンデンサ １２…焼結体 １２ａ，１２ｂ…端面 １３ａ〜１３ｆ…内部電極 １４，１５…外部電極 １６，１７…遮蔽層

フロントページの続き (72)発明者 山田 健一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体セラミックよりなる焼結体と、 前記焼結体内において、静電容量取り出しのためにセラ
   ミック層を介して重なり合うように配置されており、か
   つ卑金属よりなる複数の内部電極と、 前記焼結体の外表面に形成されており、いずれかの前記
   内部電極と電気的に接続された複数の外部電極と、 前記内部電極が重なり合っている部分の外側において、
   焼結体の内部または外表面に形成されており、かつ前記
   焼結体を構成しているセラミックスよりも緻密な無機材
   料よりなる遮蔽層とを備える、積層セラミック電子部
   品。
2. 【請求項２】 前記遮蔽層が、内部電極と同一の金属材
   料により構成されており、前記外部電極と電気的に接続
   されないように焼結体内に配置されている、請求項１に
   記載の積層セラミック電子部品。