JPH10135065A

JPH10135065A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH10135065A
Application number: JP29039496A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Osawa; 真一大沢; Yoshihiro Fujioka; 芳博藤岡; Kenichi Iwasaki; 健一岩崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-31
Also published as: JP3273125B2

Abstract

(57)【要約】【課題】有効電極面積を大きくすることができるととも
に、静電容量の温度変化率を小さくすることができる積
層セラミックコンデンサを提供する。【解決手段】誘電体層１と内部電極層２とを交互に積層
してなるコンデンサ本体３の両端に一対の外部電極４を
設けてなり、内部電極層２の一端が外部電極４に電気的
に接続され、他端が外部電極４と電気的に絶縁された積
層セラミックコンデンサであって、内部電極層２を、外
部電極４に電気的に接続される側に形成された貴金属か
らなる外部電極接続部２ａと、外部電極４と電気的に絶
縁される側に形成された卑金属からなる外部電極非接続
部２ｂとから構成するとともに、外部電極非接続部２ｂ
の外部電極４側の端部が酸化され、外部電極４と電気的
に絶縁されている積層セラミックコンデンサである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層と、金属
を含有する内部電極層とを交互に積層してなる積層セラ
ミックコンデンサに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、積層セラミックコンデンサとして
は、誘電体層と、１種類の内部電極層とを交互に積層
し、該積層体の両端面に内部電極層の一端を露出させ、
該露出部分に外部電極を形成した構造を有している。

【０００３】このような積層セラミックコンデンサの一
般的な製造方法は、例えば、誘電体セラミック粉末を有
機バインダーに分散させたセラミックスラリーをシート
状に成形してセラミックグリーンシートを作製し、スク
リーン印刷法などにより、このセラミックグリーンシー
トの上に内部電極用の導電ペーストを塗布し、内部電極
パターンを印刷する。

【０００４】次に、この内部電極パターンが印刷された
セラミックグリーンシートを積層し、さらにその上下に
内部電極パターンが印刷されていないセラミックグリー
ンシートを複数枚積層する。こうして得られた積層体を
内部電極が積層体の両端面に露出するようにチップ状に
切断し、これを焼成する。

【０００５】そして、焼結された積層体の内部電極が露
出した部分を研磨し、その端面に内部電極の一端を露出
させ、この端面に外部電極用の導電ペーストを塗布し、
これを焼き付けて外部電極を形成し、積層セラミックコ
ンデンサを作製していた。

【０００６】また、他の積層セラミックコンデンサの製
造方法として、セラミックの積層体を焼成する前に、そ
の両端部に予め外部電極となる導電ペーストを焼き付け
る製造方法もある。

【０００７】さらに、積層体を得る方法も、セラミック
グリーンシートを使用する、いわゆるシート積層法の他
に、セラミックペーストと内部電極となる導電ペースト
とを交互に印刷していく、いわゆる印刷法も採用されて
いる。

【０００８】ところで、従来の積層セラミックコンデン
サにおける内部電極は、例えば、ニッケル、銀、銅、パ
ラジウム等の金属を含む単一種類から構成されており、
図４および図５に示すように、誘電体層１の上面に形成
された内部電極層２の一端は一層おきに外部電極４と所
定間隔を置いて離間して形成され、即ち、内部電極層２
の一端はマージン領域１０により外部電極４から電気的
に絶縁されていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、内部電極層２となる導電ペーストを外部電極
４と所定間隔をおいて印刷し、印刷パターンを制御する
ことによりマージン領域１０を確保していたため、印刷
精度の低下による外部電極４との短絡を予防するため
に、大きなマージン領域１０を形成する必要があり、つ
まり、外部電極４と内部電極層２の一端との間隔を大き
くとる必要があり、有効電極面積が小さく、従って静電
容量が小さくなるという問題があった。

【００１０】本発明は、有効電極面積を大きくすること
ができ、これにより静電容量を大きくすることができる
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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
について鋭意検討した結果、積層セラミックコンデンサ
の内部電極を、異なる金属を主成分とする複数種類の内
部電極層ペーストを用いて形成し、内部電極層の外部電
極に接する部分を一層おきに内部電極を構成する金属の
酸化物によって電気的に絶縁すると、マージン領域を小
さくして有効電極面積を大きくすることができることを
見出し、本発明に至った。

【００１２】即ち、本発明の積層セラミックコンデンサ
は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなるコン
デンサ本体の両端に一対の外部電極を設けてなり、前記
内部電極層の一端が前記外部電極に電気的に接続され、
他端が前記外部電極と電気的に絶縁された積層セラミッ
クコンデンサであって、前記内部電極層を、前記外部電
極に電気的に接続される側に形成された貴金属からなる
外部電極接続部と、前記外部電極と電気的に絶縁される
側に形成された卑金属からなる外部電極非接続部とから
構成するとともに、前記外部電極非接続部の外部電極側
の端部が酸化され、前記外部電極と電気的に絶縁されて
いるものである。ここで、外部電極接続部はパラジウム
を主成分とし、外部電極非接続部はニッケルを主成分と
することが望ましい。

【００１３】また、本発明の積層セラミックコンデンサ
は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなるコン
デンサ本体の両端に一対の外部電極を設けてなり、前記
内部電極層の一端が前記外部電極に電気的に接続され、
他端が前記外部電極と電気的に絶縁された積層セラミッ
クコンデンサであって、前記内部電極層が卑金属からな
る内部電極層と貴金属からなる内部電極層により形成さ
れるとともに、前記卑金属からなる内部電極層を一対の
外部電極を接続するように形成し、外部電極側の一端部
を酸化して前記外部電極と電気的に絶縁し、かつ前記貴
金属からなる内部電極層の一端を前記外部電極と所定隔
を置いて形成し、前記外部電極と電気的に絶縁するもの
である。ここで、貴金属からなる内部電極層はパラジウ
ムを主成分とし、卑金属からなる内部電極層はニッケル
を主成分とすることが望ましい。

【００１４】

【作用】本発明の積層セラミックコンデンサは、一層の
内部電極を、酸化されにくい貴金属からなる外部電極接
続部と、酸化されやすい卑金属からなる外部電極非接続
部とから構成し、外部電極非接続部の外部電極側の端部
を酸化し、外部電極と電気的に絶縁したので、印刷パタ
ーンの制御によってマージン領域を形成した従来の積層
セラミックコンデンサよりも有効電極面積を大きくする
ことができ、静電容量を大きくすることができる。

【００１５】また、例えばニッケルを含有する外部電極
非接続部と、パラジウムを含有する外部電極接続部を用
いることにより、ニッケルからなる内部電極層のみで形
成されたコンデンサよりも内部電極の焼成時における収
縮率が小さくなり、内部電極層と交互に形成される誘電
体層に発生する内部応力が緩和され、コンデンサの温度
に対する静電容量の変化を小さくすることができる。

【００１６】また、複数の内部電極層を、酸化されやす
い卑金属からなる内部電極層と、酸化されにくい貴金属
からなる内部電極層とから構成し、酸化されやすい卑金
属からなる内部電極層の場合には両端を外部電極まで延
設し、外部電極側の一端部を酸化して外部電極と電気的
に絶縁し、酸化されにくい貴金属からなる内部電極層の
場合には一端を外部電極と所定隔を置いて形成し、外部
電極と電気的に絶縁することによっても、印刷パターン
の制御によってマージン領域を形成した従来の積層セラ
ミックコンデンサよりも有効電極面積を大きくすること
ができ、静電容量を大きくすることができる。

【００１７】また、この場合には、有効電極面積の向上
という点においては、上記の例よりも効果は小さくもの
の、コンデンサの温度に対する静電容量の変化を抑制す
る効果が大きい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の積層セラミックコンデン
サは、図１に示すように、誘電体層１と内部電極層２と
を交互に積層してなるコンデンサ本体３の両端に一対の
外部電極４を設けてなり、内部電極層２の一端が一対の
外部電極４に交互に電気的に接続され、他端が一対の外
部電極４と交互に絶縁されて構成されている。

【００１９】そして、一層の内部電極層２が、図２に示
すように、酸化されにくい貴金属からなる外部電極接続
部２ａと、酸化されやすい卑金属からなる外部電極非接
続部２ｂとから構成され、外部電極非接続部２ｂの外部
電極４側の端部が酸化され、外部電極４と電気的に絶縁
されている。

【００２０】即ち、外部電極接続部２ａは、外部電極４
に電気的に接続される側に形成され、外部電極非接続部
２ｂは、外部電極４と電気的に絶縁される側に形成され
ており、外部電極非接続部２ｂの外部電極４側の端部は
酸化されて酸化部７が形成されている。この酸化部７を
介して外部電極非接続部２ｂが外部電極４と接続されて
いる。また、外部電極接続部２ａと外部電極非接続部２
ｂにより形成される内部電極２は、一対の外部電極４間
を接続するように形成されている。

【００２１】内部電極層に用いられる金属としては、ニ
ッケル、銀、銅、パラジウム等があるが、これらのうち
でも、安価であるという理由から、外部電極非接続部２
ｂとしてニッケルが、外部電極接続部２ａとしてパラジ
ウムを用いることが望ましい。外部電極非接続部２ｂと
してニッケルを用いる場合には、酸化部７はＮｉＯとな
っている。また、内部電極層中には、金属を主成分とす
るものであれば良く、金属の他に金属の酸化物やガラス
等を含有していても良いが、金属のみからなる場合が最
も望ましい。尚、外部電極は金や銅等を用いることがで
きる。

【００２２】上記した本発明の積層セラミックコンデン
サは以下のようにして製造される。

【００２３】例えば、先ず、誘電体層となるグリーンシ
ートを作製する。グリーンシートは、例えば、チタン酸
バリウムを主成分とし、酸化イットリウム、炭酸マンガ
ン及び酸化マグネシウムを加えた誘電体粉末に、水及び
分散剤を加え、ボールミルにて混合粉砕した後、有機バ
インダーを混合し、得られたスラリーを所定厚みのテー
プ状に成形することにより得られる。

【００２４】誘電体層の材料としては、チタン酸バリウ
ムを主成分とし、この主成分１００モル部に対して、酸
化マグネシウムを０．５〜８モル部、炭酸マンガンを
０．０５〜０．５モル部、酸化イットリウムを０．３〜
４モル部添加含有したものを用いることが誘電率などの
特性を向上するという点から望ましい。

【００２５】次に、内部電極となる導体ペーストを、例
えば、ニッケル粉末に有機可塑剤を加えたペースト、及
びパラジウム粉末に有機可塑剤を加えたペーストを作製
する。

【００２６】そして、上記グリーンシートの上面に、例
えば、スクリーン印刷法によりニッケルの導体ペースト
と、パラジウムの導体ペーストを塗布し、このようにニ
ッケルの導体ペーストとパラジウムの導体ペーストが塗
布されたグリーンシートを複数積層する。

【００２７】この後、積層成形体を所定寸法に切断し、
積層セラミックコンデンサを作製した場合には、図２に
示すように、一層の誘電体層の上面の内部電極は、下半
分にニッケル電極（外部電極非接続部）、上半分にパラ
ジウム電極（外部電極接続部）を形成して構成し、上記
誘電体層の下面の内部電極は、下半分にパラジウム電極
（外部電極接続部）、上半分にニッケル電極（外部電極
非接続部）を形成して構成されるような未焼成の積層成
形体を作製する。つまり、内部電極の両端（外部電極非
接続部の一端および外部電極接続部の他端）は積層成形
体の両端面に露出している。

【００２８】次に、酸素分圧３×１０^-8〜３×１０^-3Ｐ
ａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼成
し、この後、酸素分圧１×１０^-2〜２×１０⁴Ｐａ、温
度８００〜１１００℃で１〜５時間熱処理を行う。

【００２９】この後、外部電極接続部の他端を焼結体の
表面に露出させるため、焼結体表面を研磨する。そし
て、酸素分圧１×１０^-2〜２×１０⁴Ｐａ、温度９００
〜１１５０℃で１〜５時間熱処理することにより、焼結
体表面に露出したニッケル電極（外部電極非接続部）の
端部を酸化させる。

【００３０】次に、銅粉末に有機可塑剤を加えたペース
トを作製し、このペーストを、前記内部電極層と交互に
電気的に接続するように焼結体の一方に焼き付けて積層
セラミックコンデンサを作製する。外部電極は銅により
形成しても良いし、金により形成しても良い。

【００３１】以上のように構成された積層セラミックコ
ンデンサでは、外部電極非接続部を酸化することにより
完全に外部電極と絶縁することができるため、印刷パタ
ーンの制御によってマージン領域を形成した従来の積層
セラミックコンデンサよりも有効電極面積を大きくする
ことができ、静電容量を大きくすることができる。つま
り、内部電極となる導電ペーストを外部電極と所定間隔
をおいて離間することなく、内部電極を酸化することに
より外部電極と絶縁するため、容量を発生する内部電極
面積を大幅に向上できる。また、従来のように印刷パタ
ーンを制御する必要がないため、従来のような印刷精度
の低下による外部電極との短絡を防止できる。

【００３２】また、例えばニッケルを含有する外部電極
非接続部と、パラジウムを含有する外部電極接続部を用
いることにより、ニッケルからなる内部電極層のみで形
成されたコンデンサよりも内部電極の焼成時における収
縮率が小さくなり、内部電極層と交互に形成される誘電
体層に発生する内部応力が緩和され、コンデンサの温度
に対する静電容量の変化を小さくすることができる。

【００３３】尚、上記例では、パラジウム電極（外部電
極接続部）とニッケル電極（外部電極非接続部）の組み
合わせからなる内部電極を形成したが、本発明は上記例
に限定されるものではない。

【００３４】また、本発明の他の態様では、図３に示す
ように、内部電極層が酸化されやすい卑金属からなる内
部電極層５と、酸化されにくい貴金属からなる内部電極
層６により構成され、これらの内部電極層５、６は交互
に積層されている。

【００３５】そして、酸化されやすい卑金属からなる内
部電極層５の場合には一対の外部電極を接続するように
形成され、外部電極４側の一端部を酸化して外部電極４
と電気的に絶縁されている。また、酸化されにくい貴金
属からなる内部電極層６の場合には一端が外部電極４と
所定隔を置いて形成され、外部電極４と電気的に絶縁さ
れている。

【００３６】つまり、誘電体層１の上面には、酸化され
やすい卑金属からなる内部電極層５が一対の外部電極を
接続するように全域亘って形成されており、その一端部
は酸化されて酸化部７が形成され、誘電体層１の下面に
は、酸化されにくい貴金属からなる内部電極層６の他端
が、外部電極４と所定間隔をおいて形成され、これによ
り貴金属からなる内部電極層６の他端が外部電極４と電
気的に絶縁されている。

【００３７】この態様の積層型セラミックコンデンサ
は、上記した方法とほぼ同様に作製することができ、ほ
ぼ同様の効果を有することができる。さらに、この場合
には、コンデンサの温度に対する静電容量の変化をさら
に小さくすることができる。

【００３８】この態様の積層セラミックコンデンサで
は、外部電極として卑金属からなる内部電極と電気的に
接続される側の外部電極４ａとして、卑金属からなる内
部電極の酸化を防止し、電気的導通を確保する目的か
ら、金からなる外部電極４ａを形成する必要がある。貴
金属からなる内部電極と電気的に接続される側の外部電
極４ｂとしては、金や銅等の外部電極が用いられる。ま
た、金からなる外部電極４ａの表面に銅を積層しても良
い。

【００３９】

【実施例】

実施例１先ず、チタン酸バリウムを主成分とし、この主成分１０
０モル部に対して、酸化イットリウムを１モル部、酸化
マグネシウムを２モル部、酸化マンガンを０．１モル部
添加した誘電体粉末に、水及び分散剤を加え、ＺｒＯ₂
ボールを用いたボールミルにて混合粉砕した後、有機バ
インダーを混合し、得られたスラリーを厚み１３μｍの
テープ状に成形した。

【００４０】一方内部電極として、ニッケル粉末に有機
可塑剤を加えたペースト、及びパラジウム粉末に有機可
塑剤を加えたペーストを用意し、各々上記テープ上にス
クリーン印刷法にて形成し、このテープを、チップ形状
に切断した場合には図１および図２に示す構造となるよ
うに積層し、積層成形体を作製した。

【００４１】得られた積層成形体を所定形状に切断し、
酸素分圧１×１０^-6Ｐａ、温度１２６０℃で２時間焼成
し、次に、酸素分圧１×１０^-1Ｐａ、温度９００℃で１
時間熱処理を行った。次に、焼結体表面を研磨し、内部
電極を露出させた。

【００４２】この後、酸素分圧１×１０²Ｐａ、温度１
０００℃で３時間熱処理することにより、焼結体表面に
露出したニッケル電極（外部電極非接続部）の端部を酸
化させた。

【００４３】この焼結体の両端に、銅ペーストを塗布
し、８００℃で焼き付け、内部電極と電気的に接続する
外部電極を形成した。

【００４４】このようにして、図２に示すように、一層
の誘電体層の上面の内部電極は、下半分にニッケル電極
（外部電極非接続部）、上半分にパラジウム電極（外部
電極接続部）を形成して構成し、上記誘電体層の下面の
内部電極は、下半分にパラジウム電極（外部電極接続
部）、上半分にニッケル電極（外部電極非接続部）を形
成して構成した。

【００４５】このコンデンサは、誘電体層厚み９μｍ、
有効誘電体層数１００層、外形寸法２ｍｍ×１．２ｍｍ
×１．２ｍｍであった。

【００４６】比較のため、上記実施例と同様の誘電体材
料を用い、内部電極材料としてニッケルを用い、誘電体
層にニッケルからなる内部電極を外部電極と所定間隔を
おいて形成し、内部電極パターンの制御により外部電極
と絶縁した、図４、図５に示す従来の積層セラミックコ
ンデンサを作製した。尚、外部電極はＣｕにより構成し
た。このコンデンサは、誘電体層厚み９μｍ、有効誘電
体層数１００層、外形寸法２ｍｍ×１．２ｍｍ×１．２
ｍｍであり、有効電極面積０．７８ｍｍ²であった。

【００４７】次にこれらの試料を、ＬＣＲメーター４２
８４Ａを用いて、周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル
１．０Ｖｒｍｓにて＋２５℃における静電容量を測定し
た。

【００４８】この結果、内部電極としてニッケルのみを
用いた比較例の場合、静電容量は０．５μＦであったの
に対して、内部電極層の外部電極に接する部分を一層お
きに内部電極を構成する金属の酸化物によって電気的に
絶縁した本発明の場合、静電容量は０．６μＦであっ
た。従って、本発明のコンデンサでは、有効電極面積を
向上し、静電容量の向上できることが判る。

【００４９】また、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用い
て、周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖｒｍ
ｓにて＋２５℃と＋１２５℃での静電容量を測定し、＋
２５℃の静電容量に対する＋１２５℃の静電容量の変化
率を算出したところ−１３％であった。一方、比較例の
場合には、静電容量の変化率は、＋１２５℃で−２０％
であった。

【００５０】実施例２実施例１と同様の誘電体材料および内部電極材料を用
い、図３に示すように、ニッケル及びパラジウムからな
る内部電極が各々一層おきに交互に配置され、ニッケル
からなる内部電極の場合には外部電極側の端部が酸化さ
れ、パラジウムからなる内部電極の場合には外部電極側
の先端が外部電極と所定間隔をおいて離間され、外部電
極と絶縁された積層セラミックコンデンサを作製した。

【００５１】尚、ニッケルからなる内部電極が電気的に
導通する外部電極を、スパッタ法を用いて金からなる外
部電極を形成し、酸素分圧１×１０¹Ｐａ、温度１００
０℃で１時間熱処理を行い、ニッケルからなる内部電極
の焼結体表面に露出した端部を酸化させた。また、金か
らなる外部電極の形成されていない側に、銅ペーストを
８００℃で焼き付け、内部電極と電気的に接続する外部
電極を形成した。

【００５２】このコンデンサは、誘電体層厚み９μｍ、
有効誘電体層数１００層、外形寸法２ｍｍ×１．２ｍｍ
×１．２ｍｍであった。

【００５３】次に、実施例１と同様にして静電容量を測
定したところ、０．５４μＦであった。また、ＬＣＲメ
ーター４２８４Ａを用いて、周波数１．０ｋＨｚ、入力
信号レベル１．０Ｖｒｍｓにて＋２５℃と＋１２５℃で
の静電容量を測定し、＋２５℃の静電容量に対する＋１
２５℃の静電容量の変化率を算出したところ−１２％で
あった。

【００５４】

【発明の効果】本発明の積層型セラミックコンデンサで
は、内部電極と外部電極とを、内部電極を酸化させるこ
とにより絶縁することができるため、印刷パターンの制
御によってマージン領域を形成した従来の積層セラミッ
クコンデンサよりも有効電極面積を大きくすることがで
き、静電容量を大きくすることができる。また、静電容
量の温度変化率を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサを示す断面
図である。

【図２】内部電極の構成を説明するための説明図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例の内部電極の構成を説明す
るための説明図である。

【図４】従来の積層セラミックコンデンサを示す断面図
である。

【図５】従来の内部電極の構成を説明するための説明図
である。

【符号の説明】１・・・誘電体層２・・・内部電極層２ａ・・・外部電極接続部２ｂ・・・外部電極非接続部３・・・コンデンサ本体４、４ａ、４ｂ・・・外部電極５・・・卑金属からなる内部電極層６・・・貴金属からなる内部電極層７・・・酸化部１０・・・マージン領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層と内部電極層とを交互に積層して
なるコンデンサ本体の両端に一対の外部電極を設けてな
り、前記内部電極層の一端が前記外部電極に電気的に接
続され、他端が前記外部電極と電気的に絶縁された積層
セラミックコンデンサであって、前記内部電極層を、前
記外部電極に電気的に接続される側に形成された貴金属
からなる外部電極接続部と、前記外部電極と電気的に絶
縁される側に形成された卑金属からなる外部電極非接続
部とから構成するとともに、前記外部電極非接続部の外
部電極側の端部が酸化され、前記外部電極と電気的に絶
縁されていることを特徴とする積層セラミックコンデン
サ。
【請求項２】外部電極接続部がパラジウムを主成分と
し、外部電極非接続部がニッケルを主成分とすることを
特徴とする請求項１記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】誘電体層と内部電極層とを交互に積層して
なるコンデンサ本体の両端に一対の外部電極を設けてな
り、前記内部電極層の一端が前記外部電極に電気的に接
続され、他端が前記外部電極と電気的に絶縁された積層
セラミックコンデンサであって、前記内部電極層が卑金
属からなる内部電極層と貴金属からなる内部電極層によ
り形成されるとともに、前記卑金属からなる内部電極層
を一対の外部電極を接続するように形成し、外部電極側
の一端部を酸化して前記外部電極と電気的に絶縁し、か
つ前記貴金属からなる内部電極層の一端を前記外部電極
と所定隔を置いて形成し、前記外部電極と電気的に絶縁
することを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】貴金属からなる内部電極層はパラジウムを
主成分とし、卑金属からなる内部電極層はニッケルを主
成分とすることを特徴とする請求項３記載の積層セラミ
ックコンデンサ。