JPH1050548A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、大容量化に伴って生じる、デラミネ
ーション、クラックや特性不良、さらにはピローイング
現象の発生しない、積層セラミックコンデンサを提供す
る。 【解決手段】 内部にコンデンサを形成する隣接する一
対の電極において、これらの電極の、少なくとも電極同
士が相対向する部分より、相対向しない部分を厚くなる
ように、電極を印刷して、この部分が電極同士が相対向
する部分の１．７倍から２．２倍となるようにする。こ
のことによって、積層、加圧時の圧力分布や焼成時の収
縮分布の発生がなくなるので、デラミネーション、クラ
ックや特性不良、さらには、ピローイング現象が発生し
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサに係り、特に、小型化、大容量化に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高周波化に伴
い、積層セラミックコンデンサ、多層セラミック基板等
の積層セラミック電子部品の需要がますます高まり、積
層セラミックコンデンサにおいては、回路の高密度化に
伴う、小型化、大容量化が望まれている。

【０００３】この積層セラミックコンデンサは、グリー
ンシート上に内部電極となる導電性の電極パターンを形
成した後、所要必要枚数積層する。そして、この積層体
をプレスして所定の寸法に裁断した後、加熱焼成して外
部電極を端部に形成した構成となっている。

【０００４】この積層セラミックコンデンサの従来の方
法を、図３、図４に従って、説明する。

【０００５】まず、誘電体となるセラミック粉末を、ポ
リビニルブチラール等の樹脂を溶剤に溶解して作ったビ
ヒクル中に分散させてセラミックスラリーを作成する。
次に、このスラリーをドクターブレード法やリバースコ
ータ法などにより、ベースフィルムに所定の厚さとなる
ように、塗布、乾燥させてシート状に成膜し、ベースフ
ィルムから剥離してセラミックシート１１を形成する。
その後、図４に示すように、セラミックシート１１上
に、スクリーン印刷法等により内部電極２を形成し、次
に、この内部電極２を形成したセラミックシート１１を
複数枚積層し、プレス装置により、加圧圧着し、積層体
を形成する。ここで、セラミックシート１１を積層する
ときは、内部電極２の位置が所定の位置になるように位
置合わせをして積層する。この積層体をチップ形状に切
断し、焼成して焼結体を得る。この焼結体に外部電極３
を形成し、図３に示すような積層セラミックコンデンサ
を得る。

【０００６】ところが、このような積層セラミックコン
デンサの製造方法では、積層した時に、内部電極２の形
成された部分が一層ごとに重なる部分Ａと重ならない部
分Ｂが生じ、これらの部分では、積層体の厚さが異なっ
てくるという問題があった。

【０００７】ここで、積層数が少ない場合は、加圧圧縮
される過程でセラミックシートの圧縮性によってこの積
層体の厚さの差は緩和される。しかしながら、前述の積
層セラミックコンデンサの小型化、大容量化の要求に対
応するためには、積層数を多くしてコンデンサ全体の容
量を大きくするための多層化や、誘電体となるセラミッ
クシートの厚さを薄くしてセラミックシート一層分の容
量を大きくする、セラミックシートの薄層化をおこなわ
なければならず、１００層以上の多層化や１０μｍ以下
の薄層化が通例となってきている。このような多層化、
薄層化を行うとなると、この積層体の厚さの差が問題と
なってくる。すなわち、多層化をおこなうと、この積層
体の厚さの差が大きくなって、セラミックシートの圧縮
性だけではこの差を緩和することができずに、加圧時の
圧力は内部電極が重なっている部分が高く、重なってい
ない部分には圧力が十分にかからないということが生じ
る。また、セラミックシートの薄層化を行うと、積層体
のセラミックシートの厚さが薄くなるので、積層体の内
部電極の重なっていない部分の厚さが薄くなることにな
り、結果的にやはり内部電極の重なっている部分と重な
っていない部分の積層体の厚さの差が大きくなるという
ことになり、その分加圧時の圧力差が大きくなってしま
う。

【０００８】このように加圧時の圧力差があると、セラ
ミックシートの圧着部分やセラミックシートと内部電極
の圧着部分に圧着力が弱い部分が生じ、焼成時にその部
分が剥離（デラミネーション）したり、割れ（クラッ
ク）が生じるというような、外観不良や内部構造不良が
発生する。また、セラミックシートや内部電極自体への
圧力が小さい部分も生じ、この部分が緻密に焼結しなく
なり、誘電体や電極の絶縁不良などの特性不良の原因と
なる。

【０００９】さらに、焼成時に外観不良や内部構造不良
などが発生しない場合でも、図５に示すように、内部電
極が重なっていない部分であるコンデンサの端部の厚さ
が薄くなる、いわゆるピローイング現象が発生する。こ
の場合、内部電極の端部が湾曲し、その周辺のセラミッ
ク部も湾曲するので、その部分では、図５に示すように
等電位線４の間隔が狭くなる。つまり、その部分に電界
集中が発生し、その結果、コンデンサの耐電圧性が悪く
なるという問題もおこることになる。

【００１０】このような現象は、小型化、大容量化に対
応するための、多層化、誘電体の薄層化が進むに伴って
顕著になり、積層セラミックコンデンサの小型化、大容
量化を進める上で重要な問題となっている。

【００１１】そこで、この問題を解決するために、内部
電極埋め込み式セラミックシートが提案されている（例
えば特開昭５６−１０６２４４号公報）。この方法は、
ＰＥＴフィルム等のベースフィルムの上に内部電極をス
クリーン印刷法により印刷して形成し、この上にセラミ
ックスラリーをドクターブレード法により塗布後乾燥し
てセラミックシートを形成する方法である。また、この
方法において、薄膜形成法によって内部電極を形成する
方法も提案されている（例えば特開昭６４−４２８０９
号公報）。これらの方法によれば、セラミックシートに
内部電極が埋め込まれて形成されているので、従来の内
部電極による積層体の厚さの差は生じないことになる。
また、セラミックシートの内部電極を形成した残余の部
分にセラミックスラリーを塗布する方法も提案されてい
る（例えば特開昭５２−１３５０５１号公報）。この方
法によれば、セラミックシート上の内部電極が形成され
ていない部分にセラミックスラリーを塗布、乾燥してそ
の後に積層、加圧をするので、内部電極の形成されてい
ない部分にセラミックが存在することになり、内部電極
の重なっている部分と重なっていない部分の積層体の厚
さの差はなく、したがって、加圧時の圧力差が生じない
ことになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内部電
極埋め込み式セラミックシートにおいても、セラミック
シートを薄くしていくとやはり、セラミックシート内に
内部電極を埋め込みきれずに、内部電極が形成されてい
るところが厚くなるということが発生した。また、この
場合に、内部電極をスクリーン印刷法で形成する場合
は、内部電極に含まれる樹脂の一部がセラミックスラリ
ーに溶解し、その際に内部電極中の金属粉末がセラミッ
クスラリーに混入して、コンデンサの初期ショート不良
や信頼性の低下を引き起こすという問題も発生した。さ
らに、内部電極を薄膜形成法で形成する場合は、セラミ
ックシートを薄くしていくと強度が低下して、ベースフ
ィルムから内部電極を埋め込んだセラミックシートを剥
離する際にセラミックシートが破損を起こしやすという
問題も生じた。また、セラミックシートの内部電極が形
成されていない部分にセラミックスラリーを塗布する方
法では、工程が複雑化するうえに、やはり、内部電極に
含まれる樹脂の一部がセラミックスラリーに溶解し、そ
の際に内部電極中の金属粉末がセラミックスラリーに混
入して、コンデンサの初期ショート不良や信頼性の低下
を引き起こすという問題が発生した。

【００１３】そこで、本発明は、以上のようなデラミネ
ーション、クラックや特性不良、さらには、ピローイン
ク現象の発生しない、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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】セラミックシートに電極
を印刷し、このセラミックシートを複数枚、積層する。
この時、複数の電極がセラミックシートを介して厚さ方
向に重なりあい、これらの電極を介して内部にコンデン
サが並設された構造を有する積層セラミックコンデンサ
となる。このような積層セラミックコンデンサの、内部
に並設されたコンデンサを形成する隣接する一対の電
極、すなわちセラミックを介して対向する電極におい
て、これらの電極の、少なくとも前記電極同士が相対向
する部分より相対向しない部分が厚くなるように、電極
を印刷する。そして、この相対向する部分の厚さが前記
電極同士が相対向しない部分の厚さの１．７倍から２．
２倍ととなるような積層セラミックコンデンサとする。

【００１５】

【発明の実施の形態】誘電体となるセラミック粉末を、
合成樹脂を有機溶剤に溶解して作ったビヒクル中に分散
させてセラミックスラリーを作成する。次に、このスラ
リーをドクターブレード法などにより、ベースフィルム
に所定の厚さとなるように、塗布、乾燥させてシート状
に成膜し、ベースフィルムから剥離してセラミックシー
ト１１を形成する。その後、図２に示すように、セラミ
ックシート１１上に、スクリーン印刷法等により内部電
極２を形成する。この時、内部電極２のセラミックシー
ト１１を介して対向する内部電極と相対向する部分（以
下対向部という）２２の厚さより、同じく内部電極２の
セラミックシート１１を介して対向する内部電極と相対
向しない部分（以下非対向部という）２１が厚くなるよ
うに、電極を印刷し、非対向部２１の厚さが対向部２２
の厚さの１．７倍から２．２倍となるようにする。この
時、厚さを１．７倍から２．２倍とする部分は、少なく
とも非対向部２１の全てであって、この部分を含む、こ
の部分より広い部分であってもよい。次に、この内部電
極２を形成したセラミックシート１１を複数枚積層し、
プレス装置により、加圧圧着し、積層体を形成する。こ
こで、セラミックシート１１を積層するときは、内部電
極２の位置が所定の位置になるように位置合わせをして
積層する。この積層体をチップ形状に切断し、焼成して
焼結体を得る。この焼結体に外部電極３を形成し、図１
に示すような、内部にコンデンサを形成する隣接する一
対の内部電極において、非対向部２１の厚さが対向部２
２の厚さの１．７倍から２．２倍となる積層セラミック
コンデンサを得る。

【００１６】このような積層セラミックコンデンサにお
いては、従来のように、積層後の積層体の厚さに差が生
じるというようなことがない。すなわち、図２に示すよ
うに、内部電極の非対向部２１の厚さを対向部２２の厚
さの１．７倍から２．２倍とすることによって、内部電
極が一層ごとに重ならない部分Ｂの内部電極の厚さが重
なる部分Ａの内部電極の厚さの１．７倍から２．２倍と
なる。このことによって、積層体の厚さは、内部電極が
一層ごとに重なる部分Ａと重ならない部分Ｂでほぼ一定
になる。また、ここで、内部電極２を印刷した後、厚く
した非対向部２１の角がレベリングによってなだらかと
なり、その部分の厚さが薄くなることが起こりうる。こ
の場合は、厚さを対向部２２の厚さの１．７倍から２．
２倍とする部分を、非対向部２１よりレベリングが生じ
る分だけ広い部分とする。このことによって、レベリン
グによって厚くした部分の角の部分の厚さが薄くなって
も、非対向部２１にはレベリングの影響はなく、非対向
部２１の厚さは対向部２２の１．７倍から２．２倍に保
たれ、結果として積層体の厚さが薄くなるところは生じ
ない。したがって、加圧時の圧力差が生じることがな
い。

【００１７】さらに、本発明によれば、焼成による収縮
差が生じない。すなわち、内部電極を印刷したセラミッ
クシートを積み重ねた積層体の厚さのうち、内部電極が
一層ごとに重なる部分Ａと重ならない部分Ｂでの、内部
電極のしめる厚さは一定になる。そのため、焼成収縮率
の異なるセラミックシートと内部電極を焼成しても、内
部電極がしめる厚さはそれぞれ一定であるので、内部電
極が一層ごとに重なる部分Ａと重ならない部分Ｂの焼成
による収縮差は生じない。

【００１８】このように、本発明によれば、加圧時の圧
力差もなく、焼成による収縮差もないので、デラミネー
ションやクラックのような外観不良や内部構造不良が発
生せず、緻密に焼結するので特性不良などが生じるよう
なこともない。また、ピローイング現象も発生しないの
で、セラミック部の湾曲による電界集中の発生もおこる
ことがなく、コンデンサの耐電圧性が悪くなるという問
題も発生しない。

【００１９】これに対して、内部電極埋め込み式セラミ
ックシートやセラミックシートの内部電極の形成されて
いない部分にセラミックスラリーを塗布する方法では、
積層体の厚さのうち内部電極がしめる厚さが積層体中で
一定にはならない。したがって、セラミックの収縮率と
内部電極の収縮率が異なれば、焼成中の収縮が一定には
ならない。このことによって、コンデンサ内部に応力が
生じ、デラミネーションやクラックのような外観不良や
内部構造不良が発生する。又、応力分布の発生によって
焼結の緻密性が損なわれ、そのことによって、特性不良
などが生じる。さらに、場合によっては、ピローイング
現象も発生し、セラミック部の湾曲することによる電界
集中の発生がおこって、コンデンサの耐電圧性が悪くな
るという問題も発生する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。

【００２１】まず、マグネシウムニオブ酸鉛（ＰＭＮ）
１００重量部、ポリビニルブチラール６．３重量部、メ
チルエチルケトン２０重量部、フタル酸ジブチル１．７
重量部をボールミルにて１２時間混練して、セラミック
スラリーを得た。

【００２２】次に、このスラリーを用いて、厚さ５０μ
のポリエステルフィルム上に、ドクターブレード法で、
セラミックシートを形成した。乾燥後のセラミックシー
ト１１の膜厚は１０μであった。このセラミックシート
１１を内部電極２をスクリーン印刷法などにより形成し
た。この時、内部電極２の非対向部２１を対向部２２の
１．６倍、１．７倍、１．９倍、２．０倍、２．１倍、
２．２倍、２．３倍のものを作成した。

【００２３】その後、図２に示すように、セラミックシ
ート１１を積層し、プレス装置で加圧圧着し、積層体を
得た。次に、この積層体を所望の大きさのグリーンチッ
プに切断し、焼成して焼結体を得た。その後、図１のよ
うに、この焼結体の端面に金属ペーストを塗布し、外部
電極３を形成して、チップサイズ３．２×１．６×１．
０ｍｍ、静電容量５μＦの 積層セラミックコンデンサ
を得た。

【００２４】次に、これらの積層セラミックコンデンサ
の外観不良、内部構造不良とピローイングの検査及び静
電容量の測定を行った。結果を表１に示す。表１に示す
ように、内部電極の非対向部の厚さを対向部厚さの１．
７倍から２．２倍としたものが、外観不良、内部構造不
良及びピローイングの発生がなく、静電容量も良好であ
る。これに対して、１．６倍のものでは、デラミネーシ
ョン及びクラックが発生し、ピローイングも発生し、静
電容量も小さい。また、２．３倍にしたものでは、デラ
ミネーションが発生し、静電容量も小さくなっている。

【００２５】

【表１】 電極の厚さ（倍）は、内部電極の非対向部の厚さの対向
部の厚さに対する倍数を表す。

【００２６】

【効果】セラミックシートに電極を印刷し、電極がセラ
ミックシートを介して厚さ方向に重なりあうように、セ
ラミックシートを複数枚、積層し、これらの電極を介し
て内部にコンデンサが並設された構造を有する積層セラ
ミックコンデンサであって、内部に並設されたコンデン
サを形成する隣接する一対の電極において、これらの電
極の、少なくとも前記電極同士が相対向する部分より相
対向しない部分が厚くなるように、電極を印刷し、この
部分の厚さが前記電極同士が相対向する部分の厚さの
１．７倍から２．２倍とする。このことによって、積層
後の積層体に厚さの差が生じることがなく、加圧時の圧
力差が生じない。また、積層体の厚さのうち内部電極の
しめる厚さは一定となり、焼成時の収縮は一定になる。
したがって、デラミネーションやクラックのような外観
不良や内部構造不良が発生せず、緻密に焼結して特性不
良などが生じるようなこともない。また、ピローイング
現象も発生しないので、セラミック部の湾曲による電界
集中が発生がおこることがなく、コンデンサの耐電圧性
が悪くなるという問題も発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例を示す積層体の断面図である。

【図３】従来例を示す断面図である。

【図４】従来例を示す積層体の断面図である。

【図５】従来例のピローイング現象を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ セラミック １１ セラミックシート ２ 内部電極 ２１ 非対向部 ２２ 対向部 ３ 外部電極 ４ 等電位線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックシートに電極を印刷し、前記
   電極が厚さ方向に重なりあうように、前記セラミックシ
   ートを複数枚、積層し、これらの電極を介して内部にコ
   ンデンサが並設された構造となる積層セラミックコンデ
   ンサであって、前記コンデンサを形成する隣接する一対
   の電極において、これらの電極の、少なくとも前記電極
   同士が相対向する部分より相対向しない部分が厚くなる
   ように、電極を印刷し、この部分の厚さが前記電極同士
   が相対向する部分の厚さの１．７倍から２．２倍とし
   た、積層セラミックコンデンサ。