JPH11135355A

JPH11135355A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH11135355A
Application number: JP9298538A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Iwasaki; 健一岩崎; Yoshihiro Fujioka; 芳博藤岡; Shinichi Osawa; 真一大沢
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JP3720550B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】外部電極が非ボーラス状態の緻密状態となり、
内部電極と外部電極との間で良好な金属的接合が確保で
き、また、内部電極の酸化によるクラックが発生しなく
なった積層セラミックコンデンサを提供する。【解決手段】誘電体層と卑金属からなる内部電極４とが
交互に積層されてなるセラミックス体の側面に外部電極
を設けて、内部電極４と導電させ、さらに内部電極４の
本体８の幅ｃに対し、外部電極と通じる導出部分９の端
部ａの幅ｂを狭くした積層セラミックコンデンサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンデンサ体内に内
部電極を配設し、この内部電極を外部電極に電気的に接
続した積層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサは誘電体層と
内部電極とが交互に積層され、各誘電体層が内部電極に
よって挟持される構造であって、この誘電体層は未焼成
のセラミックグリーンシートを高温で焼結させ、内部電
極は導電性ペーストを高温で焼成して導電性の金属薄膜
となしている。

【０００３】近年、各種電子部品に対し軽量かつ小型化
が求められ、その要求度合いが厳しくなっている。その
ため、積層セラミックコンデンサにおいても、より小型
化かつ大容量化を実現するために比誘電率の高い誘電体
材料を用いて、さらにシート厚みを薄くすることがおこ
なわれている。

【０００４】ところで、上記内部電極をＰｄ等の貴金属
を主成分とする内部電極用導電性ペーストで形成した場
合、積層数の増加にともなって電極形成コストが著しく
上昇していた。そこで、Ｎｉ等の卑金属を主成分とする
内部電極用導電性ペーストが開発されている。

【０００５】このような卑金属で内部電極を形成した場
合、卑金属自体低い平衡酸素分圧を有するため、高温に
て焼成すると酸化物が形成され、導電性が低下するとい
う問題がある。そこで、この焼成をＮｉが酸化されない
非酸化性雰囲気でおこなわねばならず、さらに誘電体材
料に対しても耐還元性が要求されていた。

【０００６】つぎに卑金属を主成分とする内部電極から
なる積層セラミックコンデンサの作製方法を述べる。表
面に内部電極用のＮｉ導電性ペーストが塗布されたセラ
ミックグリーンシートを複数枚用意して、これらを積層
した未焼結積層体を、内部電極が酸化されない程度のき
わめて酸素分圧の低い窒素雰囲気下や非酸化性雰囲気で
焼結一体化し、そして、この焼結体（セラミックス体）
に対し、外部電極用の導電性ペースト（たとえばＣｕ）
を付与し、この導電性ペーストを５００〜９００℃の温
度で焼成し、これによって内部電極との金属的接合が図
られる。

【０００７】しかしながら、後者の外部電極用焼成によ
って、内部電極のセラミックス体からの露出部が酸化さ
れやすく、そのために内部電極と外部電極との金属的接
合が阻害されていた。内部電極の露出部のなかでも、と
くにサイドマージン側にて阻害が顕著であった。しか
も、酸素濃度の高い焼成雰囲気下ではクラックが発生す
ることがあり、そのために窒素ガス雰囲気下で焼成して
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒素ガ
ス雰囲気下で焼成をおこなうと、外部電極のための導電
性ペーストに含まれるバインダー等の有機物の燃焼が不
完全であったり、導電性ペーストに含まれる金属とガラ
スとの濡れ性が悪くなり、導電性ペースト中の金属の焼
結が進まなくなり、これによって外部電極がポーラスに
なっていた。

【０００９】したがって本発明は上記事情に鑑みて完成
されたものであり、その目的は卑金属からなる内部電極
を設けたセラミック体に対し、外部電極を焼成形成する
場合に、その焼成雰囲気が２０ｐｐｍ以上の濃度で微量
の酸素を含有させ、これによって内部電極と外部電極と
の間で良好な金属的接合を確保し、内部電極の酸化によ
るクラックが発生させないで、しかも、非ポ−ラス状態
の緻密な外部電極を形成した積層セラミックコンデンサ
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
コンデンサは、セラミックス誘電体層間に卑金属を主成
分とする内部電極をそれぞれ交互に複数積層してなるセ
ラミックス体の両端面に外部電極を設け、内部電極の端
部に外部電極を接続せしめた積層セラミックコンデンサ
であって、上記内部電極の一端を幅狭に形成し、該幅狭
にした部位を外部電極に接続したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の積層セラミックコ
ンデンサ１の断面図、図２は図１の積層セラミックコン
デンサ１のセラミックス体において矢印Ａ方向から見た
側面図、図３は本発明の積層セラミックコンデンサ１を
なす誘電体層上の内部電極のパタ−ン形状を示す平面図
である。また、図４は従来の積層セラミックコンデンサ
２をなすセラミックス体の側面図、図５は従来の積層セ
ラミックコンデンサ２をなす誘電体層上の内部電極のパ
タ−ン形状を示す平面図である。

【００１２】図１の積層セラミックコンデンサ１におい
て、３はＢａＴｉＯ₃とＣａＺｒＯ₃を主成分とする誘
電体層、４は内部電極、５、６はＣｕ、Ｓｎ、Ｎｉなど
からなる外部電極であり、誘電体層３と内部電極４とが
交互に積層され、セラミックス体７をなす。さらに内部
電極４の順序において、交互に外部電極５と外部電極６
に接続されている。これら外部電極５、６はたとえばセ
ラミックス体７に焼き付けられたＣｕ層と、Ｓｎメッキ
層と、Ｎｉメッキ層とを順次積層した３層構造である。

【００１３】また、図３に示す内部電極４のパタ−ン形
状によれば、本体８と、外部電極５、６と接続する前記
幅狭の部位としての導出部分９とからなり、この導出部
分９の端部ａが図２に示すセラミックス体７の端面に露
出される。比較例である従来の積層セラミックコンデン
サ２をなすセラミックス体１０においては、図４および
図５に示すように端部ｄ（幅ｃ）が露出される。

【００１４】本発明の積層セラミックコンデンサ１にお
いて、導出部分９の端部ａの幅ｂを内部電極４の本体８
の幅ｃに対し、０．６３〜０．９２の比率で狭くすると
よい。これによって外部電極用の焼成雰囲気の酸素濃度
をたとえば２０〜１５０ｐｐｍにして、内部電極４の端
部ａの幅ｂを狭くすることで、その面からのＮｉの酸化
を抑えることができ、しかも、Ｎｉの酸化によるクラッ
クの発生を抑制できる。

【００１５】上記比率ｂ／ｃが０．６３未満の場合に
は、外部電極５、６のＣｕと内部電極４のＮｉとの相互
拡散において、ＣｕからＮｉへの拡散量が多くなり、双
方の間での界面近傍のＣｕ濃度が低下し、これによって
内部電極４と外部電極５、６との間で接触不良が発生
し、その結果、容量低下が生じる。また、その比率が
０．９２を越えると内部電極４の露出部の端面が酸化さ
れ、酸化膨張による応力が生じ、セラミックス体７にク
ラックが発生する。

【００１６】ちなみに、酸素濃度が２０ｐｐｍ未満の場
合にはバインダー等の有機物の燃焼が不完全となり、カ
ーボンが外部電極５、６に残存し、これによって外部電
極５、６がポーラスとなり、その結果、耐湿試験にて不
良が発生する。他方、酸素濃度が１５０ｐｐｍを越える
とＮｉの酸化膨張によりクラックが発生する。

【００１７】内部電極用の導電性ペーストは卑金属から
なり、たとえばＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕまたはそれらの合金が
ある。そして、これらの卑金属は球状、フレーク状、突
起状あるいは不定形の粒子形状で使用する。

【００１８】また、この導電性ペーストにセラミックグ
リーンシートとの密着性を向上させるために、共材とし
てセラミックグリーンシートに使用したものと同様の原
料粉末を所定量添加してもよい。

【００１９】さらに、これらの原料に対し、粒子の凝集
や分散不良による電極間の短絡の発生を防止するため、
十分に分散させる。そのため、有機樹脂系の分散剤等が
種々組み合わされて使用され、これら樹脂を単独もしく
は複数で用いる。たとえばセルロース系樹脂が他の樹脂
や溶媒との相溶性という点で望ましい。また、この分散
剤に界面活性剤を用いてもよく、高分子界面活性剤がペ
ーストの安定化という点でよい。

【００２０】また、溶媒には他の有機性添加物と相溶す
るものであれば、種々用いることができる。たとえばエ
タノール、カルビトール、トルエン、酢酸エステル、キ
シレン等のアルコール類、炭化水素類、エステル類、エ
ーテルアルコール類、ケトン類、塩化炭化水素類等が使
用できる。

【００２１】さらに、所望の有機添加物と溶媒との均一
溶液を調製する際、必要に応じて助剤を添加してもよ
い。この助材には界面活性剤、可塑剤、静電気防止剤、
消泡剤、酸化防止剤、滑剤、硬化剤等がある。

【００２２】つぎにセラミックス体７の作製方法を述べ
る。まず、セラミックグリーンシートを引き上げ法、ド
クターブレード法、リバースロールコータ法、グラビア
コータ法、スクリーン印刷法、グラビア印刷などで作成
する。このグリーンシートの厚みは小型、大容量化とい
う点で０．５〜５０μｍが望ましい。

【００２３】ついで導電性ペーストをセラミックグリー
ンシートの上に塗布形成する。この形成にはスクリーン
印刷法、押し出し法、グラビア印刷、オフセット印刷法
を用いて、その厚みは、小型、高信頼性化という点で２
μｍ以下、好適には１μｍ以下がよい。

【００２４】そして、内部電極用のペーストが塗布され
たグリーンシートを複数積層し、この積層成形体を大気
中３００〜４５０℃の温度で脱バインダし、その後に１
１００〜１３５０℃の非酸化性雰囲気で２〜３時間焼成
し、これによってセラミックス体７が得られる。

【００２５】かくして本発明の積層セラミックコンデン
サ１によれば、上記セラミックス体７を上述のとおりに
作製し、そして、このセラミックス体７の対向端面にそ
れぞれ外部電極５、６のためのＣｕ等の導電性ペースト
を塗布形成し、ついで焼成雰囲気の酸素濃度をたとえば
２０〜１５０ｐｐｍにした窒素ガス雰囲気下で焼成する
と、導電性ペーストに含まれるバインダー等の有機物の
燃焼が完全におこなわれ、しかも、導電性ペーストに含
まれる金属とガラスとの濡れ性が良好となって導電性ペ
ースト中の金属の焼結が進行し、これによって外部電極
５、６が非ポ−ラス状態の緻密状態となった。そして、
内部電極４と外部電極５、６との間で良好な金属的接合
が確保でき、また、内部電極４の酸化によるクラックが
発生しなくなった。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳述する。卑金属粉
末４５重量％、ならびにエチルセルロース５．５重量％
とα−テルピネオール９４．５重量％からなるビヒクル
５５重量％とを３本ロールで混練し、内部電極用のペー
ストを作製した。

【００２７】つぎにＢａＴｉＯ₃９７．５モル％とＣａ
ＺｒＯ₃２．０モル％とＭｎＯ０．５モル％とからなる
主成分１００モル部に対して、Ｙ₂Ｏ₃を０．５モル部
添加した組成のセラミックスラリーを、ポリエステルま
たはポリプロピレン等の合成樹脂よりなる帯状のキャリ
アフィルム上に、ドクターブレード法で成膜し、乾燥さ
せ、これによって厚み１０μｍの帯状のセラミックグリ
ーンシートを得た。そして、このセラミックグリーンシ
ートをキャリアフィルムから剥離し、縦２００ｍｍ、横
２００ｍｍのサイズに打ち抜いた。

【００２８】つぎに上記セラミックグリーンシートの一
方主面に、スクリーン印刷装置を用いて、導電性ペース
トを印刷した。この塗布膜が形成されたセラミックグリ
ーンシートを３６枚積層し積層成形体を得た。なお、１
００個の積層成形体の外観を双眼顕微鏡にて観察し、ク
ラックの有無を調べ、いずれにもクラックが発生してい
ないことを確かめた。

【００２９】しかる後に、この積層成形体を大気中４０
０℃の温度で加熱し、バインダーを燃焼させ、さらに還
元雰囲気中にて１２５０℃で２時間焼成し、つづけて窒
素雰囲気中にて９００℃で再酸化処理をおこない、これ
によって幅１．６ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、厚さ１．２ｍ
ｍのセラミックス体７が得られた。また、各誘電体層３
の厚みは８μｍであり、さらにその有効積層数は３６層
であり、一層当たりの対向内部電極４の面積は２．１ｍ
ｍ²である。また、セラミックス体７端面の内部電極の
幅は１．０ｍｍ、０．９ｍｍ、０．７５ｍｍの３種類と
し、さらに内部電極４の本体８の幅ｃが１．２ｍｍであ
る。

【００３０】その後、各セラミックス体７の端面にＣｕ
を主成分とする外部電極用ペーストを塗布し、９００
℃、窒素雰囲気下で酸素ガスを濃度２０〜１５０ｐｐｍ
で導入し、内部電極４と電気的に接続した外部電極５、
６を形成した。

【００３１】かくしてｂ／ｃ比率と、窒素雰囲気中の酸
素濃度を幾とおりにも変えて、９種類の試料を作製し、
それぞれの各種積層セラミックコンデンサに対し、試料
１００個ずつを樹脂で固めてセラミックス体７の端面が
みえるまで研磨し、倍率２００倍の金属顕微鏡観察をお
こない、Ｎｉの酸化によるクラックの有無を検査した。
また、測定周波数１ｋＨｚ、印加電圧１Ｖｒｍｓを印加
し、温度２５℃の条件にて静電容量を測定したところ、
表１に示すような結果が得られた。

【００３２】

【表１】

【００３３】比較例として、内部電極の導出部分９の端
部ａの幅ｂを１．２ｍｍとし、これによってｂ／ｃが１
である試料Ｎｏ．１０を作製し、同様の評価をおこなっ
た。

【００３４】この表から明らかなとおり、外部電極形成
のための焼成工程において、焼成雰囲気の酸素濃度を２
０〜１５０ｐｐｍとしたとき、セラミックス体端面にお
ける内部電極４の端部ａの幅ｂとセラミックス体７の本
体８の幅ｃとの比率ｂ／ｃを０．６３〜０．９２にする
と、Ｎｉの酸化膨張によるクラックの発生もなく、容量
の低下もみられなかった。しかるに試料Ｎｏ．１０の従
来の構成では、酸素濃度が２０ｐｐｍであってもＮｉの
酸化によりクラックが発生した。

【００３５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更や改良等は何ら差し支えない。たとえば、上記
の例では内部電極４の導出部分９を方形状にしたが、内
部電極４の本体８の幅ｃに対し、内部電極の端部ａの幅
ｂを狭くするような他の形状（台形状、湾曲状など）に
なしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の積層セラミック
コンデンサによれば、誘電体層と卑金属からなる内部電
極とが交互に積層されてなるセラミックス体の側面に外
部電極を設け、さらに内部電極の一端に幅狭の部位を形
成し、この幅狭の部位を外部電極に接続させたことで、
外部電極のための焼成雰囲気の酸素濃度をたとえば２０
〜１５０ｐｐｍにしても、外部電極が非ポ−ラス状態の
緻密状態となり、そして、内部電極と外部電極との間で
良好な金属的接合が確保でき、また、内部電極の酸化に
よるクラックが発生しなくなり、その結果、容量抜けが
発生しない高品質かつ高信頼性の積層セラミックコンデ
ンサが提供できた。

【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の断面図で
ある。

【図２】本発明の積層セラミックコンデンサをなすセラ
ミックス体の側面図である。

【図３】本発明の積層セラミックコンデンサをなす誘電
体層上の内部電極のパタ−ン形状を示す平面図である。

【図４】従来の積層セラミックコンデンサをなすセラミ
ックス体の側面図である。

【図５】従来の積層セラミックコンデンサをなす誘電体
層上の内部電極のパタ−ン形状を示す平面図である。

【符号の説明】

１、２積層セラミックコンデンサ３誘電体層４内部電極５、６外部電極７、１０セラミックス体８内部電極の本体９内部電極の導出部分ａ、ｄ導出部分の端部ｂ導出部分の端部の幅ｃ本体の幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス誘電体層間に卑金属を主成分
とする内部電極をそれぞれ交互に複数積層してなるセラ
ミックス体の両端面に外部電極を設け、内部電極の端部
に外部電極を接続せしめた積層セラミックコンデンサで
あって、上記内部電極の一端を幅狭に形成し、該幅狭に
した部位を外部電極に接続したことを特徴とする積層セ
ラミックコンデンサ。