JPS61116813A - 積層セラミツクコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の分野） 本発明は単金九内部電極を有する積層セラミックコンテ
ンサζこ関するものである。

（従来技術とその問題点） 従来チタン酸バリウム、チタン酸ストロンシュウム、チ
タン酸カルシウムなどチタン酸塩、ジルコン酸塩などを
主成分とする誘電体を用いた、小型、大容量でしかも信
頼性の高い積層セラミックコンデンサが実用化されてお
り、工業用、民生用として、広く使用されている。

積層セラミックコンデンサの製造方法は一般に誘電体粉
末と有機ビヒクルを混合してスラリー状にし、これをト
ラクターブレード法などの方法によって、クリーンシー
トを作成し、この上に内部１３００〜１４００’Ｏ程度
の温度で焼結し、その後外部電極を焼付ける工程が採用
されている。

このような製造方法では、空気中でしかも１３００℃〜
１４００”Ｏの高温で誘電体と同時に焼結できる内部電
極材料が必要なため、内部電極としては、白金、パラジ
ウム、金などの貴金属あるいはこれらの合金を使用せざ
るを得なかった。

従って、積層セラミックコンテンサでは、内部電極の製
造コストに占める割合３０〜８ｏチ程度になり、大量生
産を行ってもコストタウンはむずかしく、特に容量の太
きいものは内部電極のコストに占める割合か大幅に多く
なるため、現実的なコストとはならなかった。

このような問題を解決するため、電極材料にコストの安
いコバルト、ニッケルなどの卑金属を内部電極として使
用する試みがなされるようになった。このような卑金属
を内部電極として使用するためには、高温における卑金
属の酸化を防止するため、中性又は還元雰囲気中で焼結
する必要かあるため、誘電体が中性又は還元雰囲気で還
元されないようｔこ、種々の試みが行われていた。

中性又は還元性雰囲気で焼結できる内部電極材料として
はコバルト、ニッケルなどがあるが、コスト、耐酸化性
などの点からニッケルが主として用いられている。

積層セラミックコンデンサの内部電極は金属粉末を有機
ビヒクル中に分散した内部電極ペースト）　　　　　　
　を印刷、焼結することで形成される。

く 従って、内部電＠（ｉセラミックと同時に焼結するため
、内部電極とセラミックの焼結温度が同じ温度である必
要があった。このため、チタン酸バリウムを主成分とす
るＭｔ　Ａｊセラミックコンデンサでは卑金屈内部電極
として、ニッケル、コバルトが用いられていた。

これらの金私の融点はニッケルが１４５５°０．コバル
トが１４９２’０であり、チタン酸バリウムの焼結温度
である１３００Ｃ〜１４００’Ｏで焼結することが可能
である。

しかしながら、積層セラミックコンデンサでは小型、大
容量化、製造プロセスでの省エネルギーなどの点から、
セラミックの焼結温度を低くすることが要求されている
。

従来の空気中で焼結する積層セラミックコンデンサでは
銀−パラジウム合金を用いることでセラミックスの低温
焼結化に対応してきた。

卑金属内部電極積層セラミックコンデンサについても同
様の要求があるが、ニッケルを合金化して焼結温度の低
温化を計ると、合金化１こよって内部電極の抵抗値か著
しく上昇し、コンデンサの誘［損失を著しく劣化させて
しまう欠点があった。

さらに１０００°０付近で焼結できる金属として銅が知
られているが、銅はニッケルに比らべ酸化反応か進み易
く、中性又は還元雰囲気中で焼結しなければならず、セ
ラミック誘電体材料として、使用できるものがなかった
。

また銅は非常番こ小さい比抵抗を示すため、積層コンデ
ンサの電極材料としては有望であるが、銅の融点が１０
８３’Ｏであるため、セラミック誘電体材料は少なくと
も１０００°Ｃ以下の温度で焼結できる必要がある。

１０００”Ｏ以下の温度で焼結可能なセラミック誘電体
材料として、鉛を含む複合ペロブスカイト化合物が知ら
れている。しかし、鉛を含む複せペロブスカイト化合物
は主成分として、ｐｂｏ、ｗｏ、。

Ｎｂ２０ｑなどの元素で構成されているため、中性又は
弱還元性雰囲気で焼結するお著しい絶縁抵抗の低下銅、
ニッケルなどの卑金属を内部電極として使用する枳層コ
ンナンサに適用することは不可能であった。

（発明の目的） 本発明は以上のような欠点を全て除去せしめる卑金属内
部電極積層セラミックコンデンサを提供することにある
。

（発明の構成） 本発明はセラミック部分が鉛を含有する複合ペロブスカ
イト化合物と０．０５５モル％〜２０モルチの範囲のマ
ンガンを含有する複合ベロフスカイト化合物とを含む誘
電体セラミックであり、内部電極が卑金属であることを
特徴とする積層セラミックコンデンサである。

（構成の詳細な説明） 本発明は上述の構成をとることにより従来技術の問題点
を全て解決した。

すなわち、本発明（こよれば鉛を含む複合ペロブスカイ
ト化合物を含み、誘電体セラミックスにマンガンを含む
複合ペロブスカイト化合物を０．０５モルチ以上２０モ
ルチ以下含有させたセラミックは、中性あるいは還元雰
囲気中で焼結しても、誘電体の特性劣化がないことを見
出し、その結果、内部電極として銅、ニッケル等を使用
した卑金属内部ＩＷＪＪｔｊ、積心コンデンサを１００
０°０以下の低温で焼結することが可能となった。

８！層セラミックコンデンサは通常グリーンシート法と
呼はれる方法によって作られるが、この方法では有機バ
インターとセラミック粉末を混合して泥漿を作る。

この泥漿せドクターグレードを用いたギヤスティング法
によってセ・ラミックグリーンシー、トζこ作り、これ
の上１こスクリーン印刷法などによって内部電極を印刷
し、積層・圧着工程を経て生チップを作り、これを焼結
して、積層セラミックコンデンサにする。

このような工程ではグリーンシートの中に５〜２０’Ｍ
ｆ６％程度の有機バインダーを含むため、焼結前に充分
有機バインダーを分解し、カーボンなどの残渣が残らな
いような脱バインダ一工程をとへ １　　　　　　る必要がある。

通常の積層セラミックコンデンサでは白金、パラジウム
、銀などの貴金属を内部電極として使用するため、空気
中で脱バインダーを行い、完全ｌこバインターを分解す
ることが可能である。

しかしながら内部電極として銅、ニッケル等の卑金属を
使用すると、空気中で脱バインターを行うと内部電極が
酸化反応を起し、内部電極として機能しなくなってしま
う。

これを防止するためＩこ中性雰囲気中で脱バインダー可
能なバインターなどが検討されているがいずれもグリー
ンシート化工程が不可能であったり脱バインダ一時に中
性又は還元雰囲気中ではカーボンなどの残渣が残り、脱
バインタ一時には若干の酸素雰−気がどうしても必要で
ある。

この場合、内部電極に銅、ニッケルなどの卑金属を用い
ると金側表面が酸化されて内部電極の機能を失うため、
焼結の工程で中性又は還元雰囲気にすることによって、
金属酸化物を還元することが必要である。

このような雰囲気で鉛を含む複合ペロブスカイト化合物
を主成分とする誘電体セラミックを焼結すると絶縁抵抗
の値が著しく劣化してしまい積層コンデンサとしての電
気的特性を維持することが不可能であった。

本発明によって鉛を含む複合ペロブスカイト化合物を主
成分とする誘電体セラミックスにマンガンを含む複仕ペ
ロブスカイト化合物を０．０５モルチ以上２０モルチ以
下置換させることによって、中性又は還元雰囲気中で焼
結しても、誘電体セラミックスの絶縁抵抗の劣化を防止
することが可能となり、低温焼結材料を用いた卑金属内
部型ｆｆ１ｆｆ１層コンデンサが実現可能となった。

第１図Ｉこ鉛を含む複合ペロブスカイト化合物のマンガ
ン含有量と酸素分圧５ｘｌＯ””ａｉｍの窒素中で焼結
した時の絶縁抵抗の関係を、第２図には焼結時の酸素分
圧と誘電体セラミックスの絶縁抵抗の関係を示したもの
である。

第２図の実線はマンガンを含む複合ペロブスカイト化合
物を０．０２モルチ置換したセラミックス、破線は置換
していないセラミックス材料の特性を示す。

いずれもマンガンを含む複合ペロブスカイト化合物の置
換量が０．０５モルチ以上になると、絶縁抵抗が著しく
高くなり、しかも酸素分圧の低い雰囲気で焼結しても、
絶縁抵抗の劣化が少ない。

以下本実施例について詳細に説明する。

（実　施　例） 鉛を含む複合ペロブスカイト化合物を主成分とする誘電
体セラミックスにマンガンを添加したセラミック粉末を
有機バインターと混合し、泥漿を作る。この泥漿をドク
ターブレードを用いたキャスティング法によって、厚さ
４０μｍのセラミックグリーンシートを作る。このグリ
ーンシート上に銅、ニッケル、コバルト単体あるいはこ
れらの合金粉末を用いた内部電極ペーストを通常のｆＲ
層セラミックコンデンサを製造する方法によってスクリ
ーン印刷した。

内部電極を印刷したグリーンシートをｍ層数が１０層に
なるように積み重ね、熱プレスを用いて一体化した。一
体化したプレス積層体を所定の寸法にナイフを用いて切
断し、生チップとした。

この積増生チップを空気中又は酸素分圧をコントロール
した雰囲気中で５００　’０の温度で２時間保持して、
有機バインダーを完全に分解し、脱バインターを行った
。

この脱バインダーを行った生チップを、酸素分圧をコン
トロールした雰囲気の中で所定の温度で焼結した。この
焼結チップに外部電極を付けて、電気特性を測定した。

なお内部電極の面積は５ｍ＋＋ＩＸ　５ｕである。

本発明による積層セラミックコンデンサの製造条件およ
び電気特性を第１表に示す。

表より、いずれの試料についても電気的特性の良好な実
用に充分供しつる積層セラミックコンデ第１表で示した
鉛を含む複合ペロブスカイト化合物系以外でも、Ｐｂ　
（Ｆ”ｅ　１／２Ｎｂ　Ｌ／２）　０．　、　）’ｂ（
Ｆｅ　２／３Ｗ１／３）　Ｏｊ、Ｐｂ　（Ｚｎ　１／３
Ｎｂ　２／３）　Ｏｓ　、　Ｐｂ（八・ｔ　ｇ　　１／
３Ｎｂ　２／３）　　Ｏｓ　　、Ｐ　ｂ　　（Ｎ　＋　
　１／３Ｎ　ｂ　２７’３）　　Ｏｓ　　。

ＰｂＴｉＯｓ、ｐｂｚｒｏ３．ｐｂ（ＭｇＶ２Ｗし’２
）Ｏｊ、ＰｂＣ（？ （＠、１／’３Ｎｂ　２／３）　　０３　　、Ｐｂ　　
（Ｖｊｏ　　１／２Ｗ］／２ン　０．ｔ、Ｐｂ（Ｍｎ　
　１／３Ｎｂ　２／３ン　０３．Ｐｂ　　（１％ｉｎ　
　１／３　Ｓ　ｂ　２／３）　　Ｏｓ　　。

ｐｂωｉｎ　Ｉ／３．　Ｔａ　２／３）　Ｏｓ　、Ｐ　
ｔ）　（Ｉ　ｎ　ｖ２Ｎｂ　１／２）０、、Ｐｂ　　（
Ｍｎ　１／２Ｗ１／２）Ｏ，、Ｐｂ　　ＣＮｊ　１／２
ＷＬ／２）０３、などを２成分以上含む複合ペロブスカ
イト系セラミックスに対しても本発明の効果を得ること
ができる。

なおマンガンを含む複合ペロブスカイト化合物の置換量
が０．０５モルチ未満では絶縁抵抗が小さくなり、２０
モルチを越えるとセラミックスの誘電率が低下したり、
誘電損失が大きくなったりするため実用的でなくなる。

（発明の効果） 以上実２Ｉｉ！Ｉし１」と図面で詳細に述べたように、
鉛を含む複合ベロフスカイト化合物を主成分とする誘電
体セラミックスをマンガンを含有する複合ペロブスカイ
ト化合物によって００５モルチ以上、２０モルチ以下置
換することによって、銅、ニッケルコバルト、鉄および
これらの合金などのよう（こ卑金属を内部電極とする積
層セラミソクコンテンサが実現できた。この結果、積層
セラミックコンデンサのコストを著しく低下させること
が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図はマンガンを含む複合ベロフスカイト化金物の置
換量とセラミックスの絶縁抵抗の関係を示した図である
。 第２図は焼結時の酸素分圧と訪電体セラミックスの絶縁
抵抗の関係をマンガンを含む複合ペロブスカイト化合物
の置換の有無をパラメータとして示した図である。　　
　　　　　　　　　　　　　　　メーｆ””’−’ 代理人２１、四、内反　　−晋、Ｉ：１７１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック部分が鉛を含有する複合ペロブスカイト化合
   物と０．０５モル％〜２０モル％の範囲のマンガンを含
   有する複合ペロブスカイト化合物とを含む誘電体セラミ
   ックであり、内部電極が卑金属であることを特徴とする
   積層セラミックコンデンサ。