JPS61158128A - セラミツクコンデンサ - Google Patents

セラミツクコンデンサ

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JPS61158128A
JPS61158128A JP28181584A JP28181584A JPS61158128A JP S61158128 A JPS61158128 A JP S61158128A JP 28181584 A JP28181584 A JP 28181584A JP 28181584 A JP28181584 A JP 28181584A JP S61158128 A JPS61158128 A JP S61158128A
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JP
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ceramic
dielectric ceramic
external connection
tin oxide
connection electrode
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厚生 千田
沼田 外志
卓二 中川
美文 小木曽
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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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】 (産業上の利用分野) この発明はセラミックコンデンサ、特に高温時における
絶縁抵抗の劣化を防1トシた高信頼性のセラミックコン
デンサに関する。
(従来の技術) 近年、電子部品の小型化、軽量化に伴ない、セラミック
コンデンサについても小型化、軽量化の追求が行われて
いるう特に、セラミックコンデンサについては、小型化
が進められるのと並行して大容量化の検討が行われてお
り、その手段としてu膜化が試みられている。
セラミックコンデンサの薄膜化の手段としては、次のよ
うな改良手段が考えら机る。
■スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティン
グ法、気相蒸着法などの真空i1膜形成手段により薄膜
状の誘電体セラミック層を形成する方法。
■誘電体セラミック材料の微結晶化を図って誘電体セラ
ミック嚇の喚厚をできるだけ薄Ilφ状とする方法。
■薄膜状の半導体セラミック層の結晶粒界に絶縁層を形
成して粒界絶縁型の誘電体セラミック層を得る方法。
■上記■〜■の方法において、複数の誘電体セラミック
層の間に内部電極を形成し、積層型のセラミックコンデ
ンサを構成して、さらに大容量化を図る方法などがある
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記の方法によりVA電体セラミック層
を薄膜化した上で、容量取出のための電極を、スパッタ
リング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ある
いは気相蒸着法により形成してセラミックコンデンサを
構成した場合、神々のトラブルの発生が見られる。特に
顕著に現われるのは高温使用時での絶縁抵抗の劣化であ
る。
このトラブルの最も大きな原因となっているのは、誘電
体セラミックが金am化物からなること、一方、電極が
金属からなることによるものである。
すなわち、このような組み合わせによると、誘電体セラ
ミックを構成する金属酸化物と電極を構成する金属とが
接触する界面において、酸素の授受が不可避的な現象と
して起こることが考えられる。
この酸素の授受は常温においては認められにくいが、濡
喰が高くなるにつれて酸素の授受が行われるようになる
たとえば、誘電体セラミックがTiO2,電極がCuか
らなるセラミックコンデンサを例にして説明すると、高
温状態、たとえば150℃において、TiO2およびC
uは次のように変化する。
■・02 i&−T i Q2−x Cu]那−CuO× (0<x   <   2) このように誘電体セラミックと電極との間で酸素の授受
が起ると、誘電体セラミックの誘電率(ε)が変化する
のはもちろんのこと、絶縁抵抗(IR)が大きく変化し
、その値は概ね2桁以上低下する。
このような減少は誘電体セラミック層を7allIl化
したときに特に顕著に現われ、上記したセラミックコン
デンサの薄膜化のための改良手段■〜■によって1qら
れたセラミックコンデンサに当て嵌る事柄である。
(発明の目的) したがって、この発明は高温使用時において誘電体セラ
ミックを還元させない構造とすることにより、誘電率の
変化や絶縁抵抗の劣化が生じない高信頼性のセラミック
コンデンサを提供することを目的とする。
(発明の構成) すなわち、この発明は誘電体セラミックと、該誘電体セ
ラミックの表面に形成された外部接続用電極との間にイ
ンジウム錫酸化物層(ITO層)を介在せしめたことを
特徴とするセラミックコンデンサである。
ここで、誘電体セラミックとしては、たとえばチタン酸
バリウム系、チタン酸ストロンチウム系などの高誘電率
系のもの、またたとえば酸化チタン系、チタン酸マグネ
シウム系、酸化マグネシウム−酸化チタン系、酸化硅素
系、などの温度補償系のもの、あるいは半導体セラミッ
クの結晶粒界を絶縁体化した粒界絶縁型の誘電体セラミ
ックなどが含まれる。
また誘電体セラミックの厚みが50μm以下のものにつ
いて、インジウム錫酸化物層を誘電体セラミックと外部
接続用電極の間に介在させた場合にその効果が顕著に現
われる。つまり、誘電体セラミックの厚みが50μmを
越えると、高温使用時において電極による誘電体セラミ
ックの還元が生じているとしても、誘電体セラミックが
十分な厚みを有するため、誘電率の変化や絶縁抵抗の劣
化が顕著には現れない。したがって、この発明における
誘電体セラミックとしては厚みが50μm以下のものに
ついて特に有効である。しかしながら、50μmを越え
る厚みの誘電体セラミックについてこの発明を適用して
も何ら不都合はなく、誘電体セラミックと外部接続用電
極との間にインジウム錫酸化物層を介在させることは任
意である。
インジウム錫酸化物層の形成手段としては、たとえばス
パッタリング法、イオンプレーティング法、真空蒸着法
、気相蒸着法、などの薄膜形成手段が用いられる。この
うらスパッタリング法でインジウム錫酸化物層を形成す
る場合、たとえば酸化錫を1〜10wt%含む酸化イン
ジウムの焼結体をターゲットとして用い、スパッタリン
グ中の雰囲気をアルゴンと酸素の混合気体とすることに
より実施することができる。また真空蒸着法でインジウ
ム錫酸化物層を形成する場合、たとえば酸化錫を1〜1
owt%含む酸化インジウムの焼結体を加熱するととも
に、酸素含有雰囲気中で蒸発させることによってインジ
ウム錫酸化物層を形成することができる。さらに気相蒸
着法の場合には、たとえばインジウムと錫のアセチルア
セトン酸塩を窒素キャリアガス中で熱分解したのち、熱
酸化によりインジウム錫酸化物層を形成することができ
る。
外部接続用電極としては、特に金属の種類を限定するも
のではなく、一般に用いられる金属、たとえば、Ag、
Au、Cr、Zr、V、Ni、Zn 、 Cu 、 S
n 、 Pb −3n 、 Mn 、 Mo 、 W、
Ti、Pd、Affiなどの一種あるいは2種以上の組
み合わせがあり、またこの外部接続用電極は多層構造と
してもよく、その例としては0r−Cu、Cr −Ni
−Agなどがある。
またこの発明にかかるセラミックコンデンサの構造例と
しては、単−一の誘電体セラミックからなるセラミック
コンデンサ、積層型のセラミックコンデンサなどがある
。また上記した各種のセラミックコンデンサを粒界絶縁
型とした場合にもこの発明が適用される。
(実施例) 以下、この発明を実施例にしたがって詳細に説明する。
実施例1゜ セラミック誘電体原料粉末として次に示す組成のものを
準備した。
N+j 2 Ti 207  :63モル%、3aTi
O3:14モル%、TiO2:23モル% この原料粉末をバインダであるポリビニルアルコール、
界面活性剤、分散剤、水とともに混合してスラリーを作
成した。次いでこのスラリーを用いてドクターブレード
法により厚み35μmのセラミックグリーンシートを作
成した。
このセラミックグリーンシートを長さ 7.On+n+
、幅5.Ommの大きさに切断し、このシート上にA(
100wt%、P 630wt%のA(1−Pdペース
トを印刷した。このように内部電極を形成したセラミッ
クグリーンシートを11枚積み重ね、その積層体の端面
に内部電極が露出するようにした。この積層体を空気中
1250℃で焼成して焼結ユニットを得た。
得られた積層体の各誘電体層の厚みは20μmであった
次に、この積層焼結ユニットの内部電極が露出する端面
にスパッタリング法によりまずインジウム錫酸化物層を
形成した。
−このインジウム錫酸化物層の形成は次の条件により行
った。
スパッタ雰囲気:10%の酸素を含有するアルゴン 圧力     +  2xlO−37orrターゲツト
  :直径5インチ、厚み10mmのインジウム錫酸化
物焼結体 電圧     :  400VD、 C。
電流     :  0.5A スパッタ時間 : 5分 インジウム錫酸化物鳴の膜厚: 3sooA。
続いて、インジウム錫酸化物層の上に第1層の外部接続
用電極として、まず半田耐熱層としてのNi層をスパッ
タリング法により形成した。
このN1層の形成は次のような条件により行った。
スパッタ雰囲気:アルゴン 圧力     :  2xlO−3Torrターゲット
  :直径5インチ、厚み2mmのニッケル板 電圧     :  480VD、 C。
電流     :  2.OA 時間     :15分 膜厚     : 5000A さらに、Ni層の上に第2層の外部接続用電極としてA
(]層をスパッタリング法により形成した。
このAgmは半田付は可能な層としての役割を果たすも
のである。
A(1層の形成は次のような条件により行った。
スパッタ雰囲気:アルゴン 圧力     :  2x10−3 Torrターゲッ
ト  :直径5インチ、厚み5mmのAO板 電圧     :  540VD、 C。
電流     :  2.OA 時間      二 6分 膜厚     : 1μm 上記した工程を経て得られた積層コンデンサにつき次の
条件で高温加速負荷寿命試験を行った。
つまり、このコンデンサを150℃の温度雰囲気に設置
し、定格電圧(50V)の6倍の電圧である300■を
印加し、100時間後の絶縁抵抗(IR)を測定したと
ころ101イΩであった。ちなみに、この積層コンデン
サの絶縁抵抗(IR)の初期値は10″Ωであった。ま
た、温度45℃相対温度95%の雰囲気に設置し、定格
電圧50Vを印加し、500時間後の絶縁抵抗(IR)
を測定したところ1011Ωであり、初期値のそれにく
らべて変化が見られなかった。
比較例1 実施例1で得られた積層焼結ユニットにインジウム錫酸
化物層を形成せずに、実施例1と同じ条件で第1層の外
部接続用電極であるNi層および第2層の外部接続用電
極であるA(]lを形成し、積層コンデンサを作成した
この積層コーンデンサについて実施例1と同様に試験を
行ったところ、絶縁抵抗(IR)は10時間後に108
0に低下し、25時間後には106Ωにまで劣化した。
実施例2 Sr T!  03  :99,3モル%、Y203 
 :  0.3モル%、3i Q2 :  0,2モル
%、A楚203 :  0.2モル%の組成となるよう
に、各成分を秤早し、この秤量原料に何間バインダを1
0重量%加え、ボールミルにて16時間回転し、十分に
混合、粉砕を行った。これを造粒後、1000K(+ 
/am2の圧力で成形して円板状の成形体を得た。この
成形体を1350℃、2時間の条件で焼成した。1尋ら
れた磁器の表面にPb 、Biなどの金属酸化物を塗布
し、1000〜1200℃の温度で熱処理を行い、磁器
の結晶粒界を絶縁体化し、粒界絶縁型半導体磁器素体を
作成した。
この半導体磁器素体を用い、実施例1と同様の方法によ
りその表面にインジウム錫酸化物層、第1層の外部接続
用電極および第2Rの外部接続用電極を形成し、粒界絶
縁型半導体磁器コンデンサを作成した。
このコンデンサについて、実施例1に記載の高温加速負
荷寿命試験を行った。その結果、初期値の絶縁抵抗(I
R)が1010Ωであったのに対し、100時間後のそ
れは1010Ωであり、はとんど絶縁抵抗(IR)の劣
化がないことが確認できた。
比較例2゜ 実施例2で得られた粒界絶縁型半導体磁器素体を用い、
この磁器素体の表面にインジウム錫酸化物層を形成せず
に、実施例1と同じ条件で第1層の外部IJE用電極電
極るN1層および第2喘の外部接続用電極であるAQl
tを形成し、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサを作成し
た。
このコンデンサについて実施例1と同様に試験を行った
ところ、絶縁抵抗(IR)は10時間後に1070に低
下し、25時間後には105Ωにまで劣化した。
実施例3゜ アルミナ基板上に、まず下部電極としてA(1層、Ni
層を実施例1と同様の方法により順次形成し、さらにイ
ンジウム錫酸化物層をこれも実施例1と同様の方法によ
り形成した。
次いで、インジウム錫酸化物層の上に誘電体セラミック
である5iO211を高周波スパッタリング法により5
000Aの厚みに形成した。
なお、5102膜を高周波スパッタリング法により形成
する条件は次のとおりである。
スパッタ雰囲気: 5%の酸素を含有するアルゴン 圧力      :  5xlO−3Torrターゲッ
ト  :直径5インチ、厚み5Iの石英板 投入電力   :  soow 時間     :100分 S i 02 MtAN  : 5000八そののち、
5102膜の上にインジウム錫酸化物層を実施例1と同
様の方法により形成し、さらにその上にNi膿、Al1
1層を実施例1と同様の方法により順次形成し、SiO
2からなる簿喚コンデンサを作成した。
このコンデンサについて実施例1に記載の高温加速負荷
寿命試験を行った。その結果、初期値の絶縁抵抗(IR
)が1013Ωであったのに対し、100時間後のそれ
は1013  Ωであった。
比較例3゜ 実施例3による薄膜コンデンサを作成する際において、
インジウム錫、酸化物層を形成せずに、その他について
は実施例3に記載の方法を実施することによって薄膜コ
ンデンサを作成した。
このコンデンサについて実施例1と同様に試験を行った
ところ、絶縁抵抗は108Ωにまで低下した。
(効果) 以上のようにこの発明によれば、誘電体セラミックと外
部接続用電極との間にインジウム錫酸化物層を介在させ
ることにより、高温使用時において見られる電極による
誘電体セラミックの還元を防止することができ、その結
果電気特性の劣化、特に絶縁抵抗の劣化を生じさせない
という効果をもたらすものである。
特  許  出  願  人 株式会社村田製作所

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誘電体セラミックと、該誘電体セラミックの表面
    に形成された外部接続用電極とを含むセラミックコンデ
    ンサにおいて、前記誘電体セラミックと前記外部接続用
    電極との間にインジウム錫酸化物層が形成されているこ
    とを特徴とするセラミックコンデンサ。
  2. (2)基板上に第1の外部接続用電極が形成され、該第
    1の外部接続用電極の上に誘電体セラミックが形成され
    、該誘電体セラミックの上に第2の外部接続用電極が形
    成されてなるセラミックコンデンサにおいて、前記誘電
    体セラミックと第1の外部接続用電極および第2の外部
    接続用電極との間にインジウム錫酸化物層が形成されて
    いる特許請求の範囲第(1)項記載のセラミックコンデ
    ンサ。
  3. (3)複数層の誘電体セラミックと、該誘電体セラミッ
    クを介して互いに積層された状態で配置され静電容量を
    形成するための複数層の内部電極とからなる積層型の誘
    電体セラミック素体に、前記内部電極の所定のものに接
    続される静電容量取出のための1対の外部接続用電極が
    形成された積層型のセラミックコンデンサにおいて、前
    記誘電体セラミック素体と前記外部接続用電極との間に
    インジウム錫酸化物層が形成されている特許請求の範囲
    第(1)項記載のセラミックコンデンサ。
  4. (4)前記誘電体セラミックの厚みは50μm以下であ
    る特許請求の範囲第(1)項〜第(3)項記載のセラミ
    ックコンデンサ。
  5. (5)前記インジウム錫酸化物層はスパッタリング法、
    真空蒸着法、イオンプレーティング法、あるいは気相蒸
    着法、のいずれかにより形成されたものである特許請求
    の範囲第(1)項〜第(3)項記載のセラミックコンデ
    ンサ。
JP28181584A 1984-10-02 1984-12-28 セラミツクコンデンサ Granted JPS61158128A (ja)

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JP28181584A JPS61158128A (ja) 1984-12-28 1984-12-28 セラミツクコンデンサ
US06/782,217 US4604676A (en) 1984-10-02 1985-09-30 Ceramic capacitor
DE19853535059 DE3535059A1 (de) 1984-10-02 1985-10-01 Keramikkondensator

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006022060A1 (ja) * 2004-08-27 2006-03-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法
WO2006022258A1 (ja) * 2004-08-27 2006-03-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法

Cited By (4)

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WO2006022060A1 (ja) * 2004-08-27 2006-03-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法
WO2006022258A1 (ja) * 2004-08-27 2006-03-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法
JPWO2006022258A1 (ja) * 2004-08-27 2008-05-08 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法
US7659568B2 (en) 2004-08-27 2010-02-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Monolithic ceramic capacitor and method for adjusting equivalent series resistance thereof

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JPH0380334B2 (ja) 1991-12-24

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