JPH084053B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，セラミック薄板を用いた積層セラミックコ
ンデンサ及びその製法に関する。更に，詳しくは，ガラ
ス層と導体層を含む接着層を介在させ，多数のセラミッ
ク薄板を多層に構成した積層セラミックコンデンサ及び
その製法に関する。

［従来の技術］ 最近，電子機器の小型化に伴い，積層コンデンサの小
型化が進んでいるために，多くの技法により積層セラミ
ックコンデンサが作製されている。

従来の積層セラミックコンデンサは，主に，次の２つ
の方法で積層体を作製していた。即ち，第１のものは，
微細化したセラミック粉末を有機バインダと混練しペー
スト状にした誘電体材料ペーストと，同じように金属粉
末を有機バインダと混練しペースト状にした導体ペース
トと相互にスクリーン印刷法により順次積層していき積
層体を形成する方法である。また，第２の方法は，誘電
体材料ペーストをドクターブレード法等により形成した
セラミックグリーンシートを所望の形状，寸法に切断し
た薄層に，スクリーン印刷法等により，導体ペーストを
被着し，乾燥した薄層を複数枚積み重ねた後に，熱圧着
することにより，積層を作成する方法である。このよう
にして，誘電体材料と導体の薄層を積み重ねた積層体を
作製し，次にそれを焼成することにより積層セラミック
コンデンサを製造するものであった。

然し乍ら，このような作製方法では，誘電体セラミッ
ク材料を金属と一緒に1200〜1400℃程度の高温で焼成す
るために，内部電極材料としては,1200〜1400℃の高温
においても誘電体セラミック材料と反応せずに，また高
温においても酸化しない金属であることが要求され，こ
の要件を満足するためにパラジウム，白金等の貴金属ペ
ーストを用いなければならず，積層セラミックコンデン
サを経済的に製造するに一種のネックになってい，その
低価格化のためには大きな障害であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は，以上の従来の積層セラミックコンデ
ンサの作成法の欠点を解消することである。即ち，本発
明は，貴金属を内部電極に用いなければならないという
問題を解消した積層セラミックコンデンサ及びその製法
を提供することを目的とする。即ち，本発明は，焼成し
たセラミック薄板を厚膜法により形成した導体層（導体
ペースト或いは導体接着剤で形成）或いはガラス層で接
着接合した積層セラミックコンデンサを提供することを
目的とする。また，本発明は，各層のセラミック薄板の
間に空隙を設けることなく，ガラス層をセラミック薄板
間に形成し，比較的に低温で溶着できる材料により，セ
ラミック薄板を多層化して重ね接合することにより，セ
ラミック薄板の表面に設けた接着性導体層によりセラミ
ック薄板を接合することにより，精度のすぐれた積層セ
ラミックコンデンサ及びその製法を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 本発明の要旨とするものは、セラミック薄板を積層し
た積層セラミックコンデンサにおいて、該セラミック薄
板は個別に予め焼成製造したものであり、そのセラミッ
ク薄板の間には、ガラス層及び所望電極パターンを構成
する導体層を有し、そのガラス層、導体層の両方或いは
導体層のみが、それを挟んでいるセラミック薄板を接合
する役目をしており、更に、その導体層は、導電性ペー
スト或いは導電性接着層により形成されていることを特
徴とする前記積層セラミックコンデンサである。

そして、その導体層は、端部を除いて、セラミック薄
板層とガラス層の両方により外部と遮断する構造が好適
である。また、セラミック薄板層は、誘電損失0.01以下
で、厚さ200μｍ以下であるものが好適である。そし
て、そのセラミックコンデンサの製法は、各々の個別に
焼成したセラミック薄板の両面に、厚膜スクリーン印刷
法により、導電性ペーストを用いて、各々の所望の導体
層パターンを形成し、更に、ガラス層を形成し、そのよ
うな導体層パターン並びにガラス層の形成したセラミッ
ク薄板層を多数積み重ね、その得られた積層物の最上面
及び最下面として更に焼成済みセラミック薄板を重ね、
導電性ペースト及びガラス層に含有されているガラス質
を溶融し、接合を確保するためにその構成物を低温で熱
処理することによる。

本発明の積層セラミックコンデンサの構造は，セラミ
ック薄板層，接着層で構成され，即ち，接着層を介在さ
せて，セラミック薄板層を積層し，組立てたもので，こ
の接着層は，ガラス層と導体層よりなる一定の電極パタ
ーンを構成しているものである。

接着層はガラス層パターンと導体層パターンとを有し
ており，そのガラス層，導体層の一方或いは両方がセラ
ミック薄板同志を接合接着する役目をしているものであ
る。そのときに，ガラス層を接合接着の役目にする場合
は，ガラス層を介在させて組立ててガラスを溶融せしめ
接合することによりできる。また，導体パターンを接合
の役目に構成する場合は，導体ペースト或いは導体接着
剤を用いて，即ち，セラミック薄板上に導体ベースト或
いは導体接着剤を塗布し，次にセラミック薄板を合わせ
て接合することができる。

本発明では，焼成後のセラミック薄板を用いるため
に，介在する接着層の導体パターン，介在ガラス層等を
形成するためにペースト印刷後に加熱処理するときに
も，基板の収縮が生じない。従って，あらかじめ収縮率
を考慮にいれてパターン設計する必要がなく，従来のグ
リーンシート積層法に比較して電極パターン形成が正確
にでき，また，ペースト焼成によるセラミック薄板の反
りも生じることが少ない。

更に，導体パターン，即ち，電極は外部に露出してい
ないために，貴金属ペーストなどの高価な金属を用いず
に電極を形成できる。

セラミック薄板を多層化するために，ガラス層を接合
層とした場合，セラミック薄板を積み重ねたものを比較
的に低温で焼成処理し，融着させる。接着層には，空隙
を設けずにガラス層，導体層が形成されているため，セ
ラミック薄板相互の接着が良好に行なわれ，機械的強度
が強い積層セラミックコンデンサが得られる。

接合層としてガラスを用いる結果，より耐熱性にすぐ
れ，気密封止性が良好になり，特性がよく，使用しやす
い積層セラミックコンデサが得られる。また，ガラス層
は，すぐれた電気的絶縁性をもつために，ガラス層を挾
んで上下のセラミック薄板に印刷された導体層は，良好
な絶縁性を保持でき，同時に気密性が優れたものとな
る。接合層としてガラス層を用いずに，単に充填層とし
て，導体層を接合層として用いる場合でも，導体層パタ
ーンの間をガラスが埋めるために，電極の気密性が容易
に保持される。

更に，焼成後のセラミック薄板を使用しているため
に，積層セラミック薄板上に形成された電極パターンの
位置合わせのためのマージンを小さくとることができる
（小さくてもよい）。従って，パターン精度の優れた積
層コンデンサが可能である。また積層セラミックコンデ
ンサとしては，その総計厚さを抑えるために,1つのセラ
ミック薄板の厚さ200μｍ以下が好適である。また，こ
のような焼成セラミック薄板を用いると，容易に誘電損
失の小さい誘電体が得られ，また，同時に，複数のセラ
ミック薄板を積層する際に薄板が薄く透光性になるため
に下層の薄板に印刷されたパターンに対して位置合わせ
が容易にでき，高精度の位置合わせが可能である。更
に，積層時に個々の薄板の反りを容易に補正でき，平面
性の高い積層コンデンサが容易に作製できる。以上の理
由から200μｍ以下の厚さのセラミック基板が好適であ
り，製造上からはセラミック基板厚さの下限が約20μｍ
とされる。

本発明の積層セラミックコンデンサは，多数のセラミ
ック薄板を，それらの表面をガラス層を介在させ，積み
重ね，即ち，セラミック薄板両表面上に，電極パターン
を形成し，この電極パターン形成したセラミック薄板を
重ね接合した構造である。

本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法を，次
に説明する。個々のセラミック薄板は，個別に焼成され
た誘電損失値の低い誘電体薄板であり，そのようなセラ
ミック薄板の少なくとも一方の面にスクリーン印刷法な
どにより金属導体層パターン（電極パターン）を形成し
たものを少なくとも１枚と，個別に焼成したセラミック
薄板の両面に導体層パターンを導電性ペーストでを形成
し，その上にガラス層をスクリーン印刷法で形成し，こ
のようなセラミック薄板を多数積み重ね，その積層体の
最上面及び最下面に２つのセラミック薄板を付す。この
ようなガラス層，導体層のうち少なくとも１つを接合層
とする，即ち，ガラス層を接合層とする場合は，積層体
を低温焼成処理し，熔融接合する。導体層を接合層とす
る場合は，導体ペースト或いは／及び導電性接着剤を用
い，接合する。

本発明に用いられセラミック薄板は，誘電損失が小さ
いものがよく，好適には，誘電損失0.01以下の材料が望
ましい。具体的には，誘電体材料としては，アルミナ，
ムライト，ステアライト，フォルステライト，ベリリ
ア，チタニア，窒化アルミニウム，チタン酸バリウムに
代表されるフェロブスカイト構造を有する物質などを用
いる。

本発明に用いるセラミック薄板は，金属アルコキシド
を出発原料として，ゾル−ゲル法により製造できる。特
に，このようにして作られたアルミナ薄板が好適であ
る。

用いるセラミック薄板の厚さは，薄ければ薄いほど，
大きい容量のコンデンサが得られる。高周波特性のすぐ
れた積層セラミックコンデンサを作るためには，高周波
領域で誘電損失が小さいことが必要であり，導体層金属
材料の導電性が非常に良好なものでなければならない。

また，導体層パターン（電極パターン）を作成する方
法としては，印刷法により，説明したが，その中で，特
に，スクリーン印刷を用いた厚膜法が有用である。その
他に，導体層を接合層として用いない場合は，ホトエッ
チング技術も利用でき，ホトエッチングによる薄膜作成
法を用いることができる。また，その両方の技法を用い
ることもできる。

導体層パターン形成に用いる材料としては，金，銀，
銅，ニッケル，白金，パラジウム又はその組合わせなど
導電性金属であり，そのペーストをスクリーン印刷法な
どによりセラミック基板表面上に印刷し，導体パターン
即ち，電極パターンとすることができる。また，本発明
に用いる導体層形成の材料は，特に，高周波用には，
銀，金，銅，パラジウム或いはその組合わせを用いるこ
とが好適である。また，本発明の積層セラミックコンデ
ンサの構造では，前記以外にニッケルなどの比較的に酸
化され易い金属でも用いることができる。

ガラス層の作成法は，上記のようにスクリーン印刷に
よる厚膜作成法でよく，有効である。

セラミック薄板各層を互いに接合するためのガラス層
形成には，比較的に低温で溶融するガラス，例えば，硼
珪酸ガラス，結晶化ガラスなどを使用できる。比較的低
温の融点を有し，取り扱い易いものがよい。この加熱処
理のときに，電極パターンを含むセラミック薄板に障害
を与えないためになるべく低温で接合できる材料を使用
する。ガラス溶融接合のための処理温度は好適には500
℃〜900℃程度であり，さらに好適には,800〜850℃であ
る。

実施例では，アルミナ基板を例として示すが，セラミ
ック薄板としては，他に，誘電率の低い薄板材料が公適
であり,BaO−TiO₂等の誘電体基板，チタニア（TiO₂）系
の基板材料等が好適である。

本発明により得られる積層セラミックコンデンサは，
例えば，電子機器等に使用される混成集積回路用などに
使用され得る。

次に，本発明の積層セラミックコンデンサについて実
施例により説明するが，本発明は，次の実施例のものに
限定されるものではない。

［実施例］ 金属アルコキシド法により形成し，焼成した厚さ30〜
120μｍの範囲の極薄のアルミナ薄板１の両表面に，第
１図に示すように，銀ペーストをスクリーン印刷法によ
り被着し，乾燥し，焼成し，導体層（導体層パターン）
２を形成した後，更に，その面に低融点ガラスペースト
をスクリーン印刷法により同様にガラス層３を形成し
た。このように第１図に示す構造のセラミック薄板を，
少なくとも１枚（通常数枚）を積み重ねたものに，片面
にのみガラス層を形成したカバー用薄板４を２枚用い
て，積層コンデンサ構造体の最上面及び最下面に付し，
第２図の説明断面図に示す構造の積層物を得る。次に，
その積層物の多層セラミック薄板を接着接合できるよう
に加圧しながら約800〜850℃でリフロー炉に入れて加熱
処理した。ガラス層３は溶けて，アルミナ薄板を互いに
接合接着され，多数のアルミナ薄板１は，図示のような
構成で互いに強固に結合され，第２図に示す断面の本発
明の積層物が得られた。この積層焼成物を個々のチップ
に切断し，端子電極を形成して，積層セラミックコンデ
ンサを製造した。

［発明の効果］ 本発明の積層セラミックコンデンサは，上記のような
構成をとることにより， 第１に，焼成後のアルミナ薄板を用いることにより，
即ち，セラミック材料の焼成収縮などによる基板寸法精
度の低下がなく，低温焼成で作られるために比較的に高
い精度の電極を有するコンデンサが可能で，寸法精度及
び積層パターンの位置合わせ精度にすぐれた積層セラミ
ックコンデンサが製造できること， 第２に，接着層内にガラス層に囲まれた導体層を形成
する構成により，内部電極材料として，従来のパラジウ
ム，白金などの高価な貴金属を用いる必要がなく，銀，
ニッケルなどの安価な金属を用いることができる積層セ
ラミックコンデンサの製造が可能になったこと， 第３に，更に，内部電極材料として用いことのできる
金属材料の種類が広くなったことにより，非常に良好な
金属電極を形成し，例えば，高周波コンデンサにおい
て，高周波特性のすぐれた積層セラミックコンデンサが
可能になったこと， 第４に，従って，用途に合った電極材料の選択が可能
になるという効果も期待できること， などの技術的効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明の積層セラミックコンデンサの構成に
用いる１つのセラミック薄板の構成を示す説明断面図で
ある。 第２図は，本発明の積層セラミックコンデンサの組み立
てた状態を示す説明断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １……セラミック薄板 ２……導体層（電極パターン層） ３……ガラス層 ４……表面カバー用セラミック薄板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 疋田 和康 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬1019番地 (56)参考文献 特開 昭59−3909（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−34203（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック薄板を積層した積層セラミック
   コンデンサにおいて、 該セラミック薄板は個別に予め焼成製造したものであ
   り、 そのセラミック薄板の間には、ガラス層及び所望電極パ
   ターンを構成する導体層を有し、 そのガラス層、導体層の両方或いは導体層のみが、それ
   を挾んでいるセラミック薄板を接合する役目をしてお
   り、更に、 その導体層は、導電性ペースト或いは導電性接着層によ
   り形成されていることを特徴とする前記積層セラミック
   コンデンサ。
2. 【請求項２】前記導体層は、端部を除いて、セラミック
   薄板層とガラス層の両方により外部と遮断する構造であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の積層セ
   ラミックコンデンサ。
3. 【請求項３】該セラミック薄板層は、誘電損失0.01以下
   で、厚さ200μｍ以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の積層セラミックコンデンサ。
4. 【請求項４】各々の個別に焼成したセラミック薄板の両
   面に、厚膜スクリーン印刷法により、導電性ペーストを
   用いて、各々の所望の導体層パターンを形成し、更に、
   ガラス層を形成し； そのような導体層パターン並びにガラス層の形成したセ
   ラミック薄板層を多数積み重ね； その得られた積層物の最上面及び最下面として更に焼成
   済みセラミック薄板を重ね、導電性ペースト及びガラス
   層に含有されているガラス質を溶融し、接合を確保する
   ためにその構成物を低温で熱処理することを特徴とする
   積層セラミックコンデンサの製法。