JPS6184810A - 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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JPS6184810A
JPS6184810A JP20736484A JP20736484A JPS6184810A JP S6184810 A JPS6184810 A JP S6184810A JP 20736484 A JP20736484 A JP 20736484A JP 20736484 A JP20736484 A JP 20736484A JP S6184810 A JPS6184810 A JP S6184810A
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ceramic
external connection
dielectric ceramic
connection electrode
layer
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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止し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。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色化の検討が行われてお
り、その手段として薄膜化が試みられている。
けラミックコンデンナの薄膜化の手段としては、次のよ
うな改良手段が考えられる。
■スパッタリング法、真空蒸着法、イオンブレーティン
グ法、気相蒸着法なとの真空薄膜形成手段により簿膜状
の誘電体セラミック層を形成する方法。
■誘電体口ラミック材料の微結晶化を図って誘電体セラ
ミック層の膜厚をできるだ(プ薄膜状とする方法。
■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1ける方法。
■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、さらに大容色化を図る方法などがある
(発明が解決しようとづ゛る問題点) しかしながら、上記の方法により誘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コンデンサを構
成した場合、種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
体セラミックが金属酸化物からなること、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、温
度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Cll
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、rio2および
CIJは次のように変化する。
T i Q 2 」L(→1− i 02− XC1j
−R二に→CII OX (Q(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)か変化する
のはもちろんのこと、絶縁抵抗復 (IR)が大きく変化し、その(ii’tは概数2指以
上低下する。
このような減少は誘電体セラミック層を薄膜化したとき
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■〜■によって得られたセラミ
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ζ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〉 すなわら、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酸
化マンガン層を介在けじ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との高誘電率
系のもの、またたとえば酸化ヂタ系のもの、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、酸化マンガン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強く現われる。
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50tlI11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
との間に酸化マンガン層を介在させることは任意である
酸化マンガン層の形成手段としては、たとえばスパッタ
リング法、イオンブレーティング法、真空魚右法、気相
蒸着法なとの薄膜形成手段が用いられる。このうちスパ
ッタリング法で酸化マンカン層を形成する場合、たとえ
ば金属マンガン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miの混合気体とすることに
より実施することができる。また貞空蒸肴法で酸化マン
ガン層を形成する場合、たとえば合成マンガンまたは金
属マンガン粉末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酸化マンガン層を形成するこ
とができる。
この酸化マンガン層の膜厚としては2μm以下の範囲で
形成することが好ましい。これは2μmを越えるとE、
S、Rが高くなるからである。
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、A(1
、八。、C6、Zl、J、j’、 Ni 、 Zn、C
u、Sn、Pb−8n、Mn、Mo、W、Ti、Pd、
ANなとの一種あるいは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Cr−Cu 、Cr−Ni−1t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iM 造
piとしては、単一層の誘電体セラミックからなるぎラ
ミックコンデンナ、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■1に説
明する。
実施例1゜ セラミック誘′電佐原料粉末として次に示す組成のちの
を準鼎した。
Nd 2 Ti 207  :63モル%、Ba Ti
  03  :14モル%、1iQ2:23モル% この原料ワ)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、水とともに温合してスラリーを
作成した。次いでこのスラリーを用いて1〜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1
〜を作成した。
このセラミックグリーンシートを5さ7.Omm、幅5
.0 m mの大きさに切断し、このシート上に八g7
0wt%、P d30wt%のA!ll−Pdペースト
を印刷した。このように内部ff1ffl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
の端面に内部霜囲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V4層体の各誘電体層の厚みは20μmでめった。
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酸化マンガン層を形成し
た。
この酸化マンガン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      :  2x10 3 Torrターゲ
ット  :直径5インチ、厚み6mmのマンガン仮 電圧     :  5oovo、 c。
電流     :2.OA。
スパッタ時間 : 5分 h受化マンガンVA: 2000A の膜厚 続いて、rlu化マンガン層の上に第1層の外部接続用
電極として、まず半田耐熱層としてのN1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つlこ 。
スパッタ雰囲気:アルゴン 圧カニ  2x10−3 Torr ターゲット  :直径5インチ、厚み2mmのニッケル
仮 mff      :  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八
g1Mをスパッタリング法により形成した。
この第0層は半田付は可能な)苫としての役割を果たす
ものである。
△(lffi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5mll1のA9 仮 電圧     :  540VD、 C。
電流       −2,0へ 時間     −6分 膜♂    : 1μm 上記した工程を経て得られた積層コンデンサ(こつき次
の条件で7S濡加速負荷寿命試験を行った。
つまり、このコンデンサを150°Cの温度雰囲気に設
置し、定格電圧(50V)の5(gの電圧である300
Vを印勢し、100時間後の絶縁抵抗(IR)を測定し
たところ101フ  Ωであった。ちなみ【こ、この積
層コンデンサの絶縁抵抗(IR)の初期l11i uま
1011  Ωであった。また、温度45℃相対温度9
5%の雰囲気に設置し、定格電圧50Vを印加し、50
0時間後の絶縁抵抗(IR)を測定したところ1011
・Ω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19られた積層焼結ユニットに酸化マ、 ン
ガン層を形成せずに、実施例1と同じ条件で第1囮の外
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Aq層を形成し、積層コンデンサを作成した。
この積層コンデンサについて実施例1と同様に試躾を行
ったところ、絶縁抵抗(IR)は10時間後に1090
に低下し、25時間後には106Ωにまで劣化した。
実施 1列  2 3r −ri  03  : 99.3モル%、Y20
3  :  0.3モル%、Si 02 :  0,2
モル%、AQ200 :  0.2モル%の組成となる
ように、各成分を秤量し、この秤rf〜原料に有量バイ
ンダを10車号%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、100
0K(J /cm2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。(4られた磁器の表面にpb、Biなとの金属酸化
物をΦイlし、1000〜1200°Cの温度ぷ熱処理
を行い、磁器の結晶粒界を絶縁体化し、粒界絶縁型半導
体ト1器素体を作成した。
イ2ト; この半導体磁器素隊を用い、実1M例1と同様の方法に
よりその表面に酸化マンカン層、第1層の外部接続用電
極および第2層の外部接続用電極を形成し、粒界絶縁型
半導体を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に記載の高温力0速
負荷寿命試験を行った。その結果、初1■1尚の絶縁抵
抗(IR)が1010  Ωであったのに対し、100
時間後のそれは1010  Ωであり、はとんど絶縁抵
抗(IR〉の劣化がlよいことが確認できた。
比較例2゜ 実施例2で1q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酸化マンガン層を形成せずに、
実施例1と同じ条(牛で第1層の外部接続用電極である
Ni層および第2層の外部接続用型)々であるA41層
を形成し、粒界絶縁型半導体Kl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107Ω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、下部電極としてA(1層、N1層を
実施例1と同様の方法により順次形成し、ざらに酸化マ
ンガン層をこれも実施例1と同様の方法により形成した
次いで、酸化マンガン層の上に誘電体セラミックである
SiO2膜を高周波スパッタリング法により5000A
の厚みに形成した。
なお、SiO2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 圧ハ      :  5x10−3 Torrターゲ
ット  :直径5インチ゛、厚み5mmの石英板 投入電力   :  500W 時間      二 100分 SiO2膜厚 : 5000A そののち、5102膜の上に酸化マンガン層を実施例1
と同様の方法により形成し、さらにその上にN1層、A
(1層を実施例1と同様の方法により順次形成し、5i
C)+からなる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1013  Ω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、
酸化マンガン層を形成せずに、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l!1111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酸化マンガン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性による誘電体
セラミックの還元を防止づることができ、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 (6)

    【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
    電極との間に酸化マンガン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酸化マンガン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
    酸化マンガン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)前記酸化マンガン層の厚みは2μm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。
  6. (6)前記外部接続用電極はスパッタリング法、真空蒸
    着法、イオンプレティング法、気相蒸着法あるいは無電
    解メッキ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。
JP20736484A 1984-10-02 1984-10-02 セラミツクコンデンサ Granted JPS6184810A (ja)

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JP20736484A JPS6184810A (ja) 1984-10-02 1984-10-02 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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JPH038574B2 JPH038574B2 (ja) 1991-02-06

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1070244C (zh) * 1995-09-05 2001-08-29 可乐丽股份有限公司 耐热水性优良的聚乙烯醇系纤维及其制法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5319606A (en) * 1976-08-06 1978-02-23 Giken Kougiyou Kk Block for retaining wall

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