JPS6184813A - 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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JPS6184813A
JPS6184813A JP20736784A JP20736784A JPS6184813A JP S6184813 A JPS6184813 A JP S6184813A JP 20736784 A JP20736784 A JP 20736784A JP 20736784 A JP20736784 A JP 20736784A JP S6184813 A JPS6184813 A JP S6184813A
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JP
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ceramic
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dielectric ceramic
connection electrode
ceramic capacitor
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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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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量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。
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、気相蒸着法などの真空薄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
ミック層の膜厚をできるだけ薄膜状とする方法。
■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
層の間に内部電唄を形成し、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セラミックコン
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札る。
このQa M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CIJ
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
Cuは次のように変化する。
Ti C2−8」二→Ti 02−X C1二g−亘ヨCu OX (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mM 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惨との間に窒
化ニッケル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I’15化チタフチタン系ン酸
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、窒化ニッケル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宋が強く現われる。
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
ラミックとしてば厚みが50μm以下のものについて待
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
に窒化ニッケル層を介在させることは任意である。
窒化ニッケル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、真空蒸着法などの
7fJ膜形成手段が用いられる。このうちスパッタリン
グ法で窒化ニッケル層を形成する場合、たとえば金属ニ
ッケルをターゲットとして用い、スパッタリング中の雰
囲気をアルゴンと窒素の混合気体とすることにより実施
することができる。またイオンブレーティング法で窒化
ニッケル層を形成する場合、たとえば金属ニッケルまた
は金属ニッケル粉末を加熱するとともに、窒素含有雰囲
気中で蒸発させることによって窒化ニッケル層を形成す
ることができる。
この窒化ニッケル層の膜厚としては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
のではなり、一般に用いられる合成、たとえば、Ag、
Au、Cr、Zr、dv、Ni 、Zn、Cu、Sn、
Pb−8n、Mn、Mo、W、Ti、Pd、A1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
Cr−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、単一層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しのを
準備した。
Nd 2 Ti 207  :63モル%、Ba Ti
  Oa  :14モル%、TiQ2:23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.Omm<幅5
、Olの大きさに切断し、このシート上にA Bowt
%、p d30wt%のA(]−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窒化ニッケル層を形成し
た。
この窒化ニッケル層の形成は次の条件により行った。
スパッタ雰囲気:10%の窒素を含イ1づるアルゴン 圧力      :  3x10−3 Torrターゲ
ット  :直径5インチ、厚み2mmのニッケル仮 電圧     :  470VD、 C。
電流     :’0.5A スパッタ時間 :60分 窒化ニッケル層の膜厚: GOOOA 続いて、窒化ニッケル図の上に第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。
口のNi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  二直径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、N1層の上に第2層の外部接続用電極としてA
qllをスパッタリング法により形成した。
このACI層は半田付は可能な層としての役割を果たす
ものである。
△(IRJ)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 圧カニ  2xlO−3Torr ターゲット  ;直径5インチ、厚み5n+mのAQ 
 根 電圧     、  540VD、 C。
電流     :  2.OA 時間     : 6分 II圧ル    : 1μm 上記した工程を経て得られた積層コンデン憬すにつき次
の条件で高温加速角vJ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
中細し、100時間後の絶縁抵抗(IR)を測定したと
ころ1011Ω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(よ1011Ω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(I
R)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窒化ニッケル層
を形成せずに、実施例1と同じ条件で第1vJ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(1層を形成し、積層コンデンサを作成した。
このfI¥1層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1
09Ωに低下し、25時間後には106Ωにまで劣化し
た。
実施例2 SrT103:99,3モル%、X2O3:  0,3
モJL/%、Si 02 :  0.2モル%、AU2
03 :  0.2モル%の組成となるように、各成分
を秤量し、この秤Q原料に有はバインダを10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、1000Kg/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135
0℃、2時間の条件で焼成した。11られた磁器の表面
にPb、Biなどの金属酸化物を塗布し、10て・ 00〜1200℃の温度が熱処理を行い、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
杏 この半導体磁器素隊を用い、実施例1と同様の方法によ
りその表面に窒化ニッケル層、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(I
R)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窒化ニッケル層を形成せずに、実
施例1と同じ条件で第1層の外部接続用電極であるN1
層および第2層の外部接続用電極であるACl層を形成
し、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサを作成した。
口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AC1層、N1層を
実施例1と同様の方法により順次形成し、さらに窒化ニ
ッケル層をこれも実施例1と同様の方法により形成した
次いで、窒化ニッケル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5000人
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 圧力      :  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     =100分 SiO2膜厚 : 5000A そののち、SiO2膜の上に窒化ニッケル層を実施例1
と同様の方法により形成し、ざらにその上にNi層、A
<1層を実施例1と同様の方法により順次形成し、Si
O2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5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、
窒化ニッケル層を形成せずに、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窒化ニッケル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 (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窒
    化ニッケル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窒化ニッケル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
    に窒化ニッケル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)前記窒化ニッケル層の厚みは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。
JP20736784A 1984-10-02 1984-10-02 セラミツクコンデンサ Granted JPS6184813A (ja)

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JPH0332903B2 JPH0332903B2 (ja) 1991-05-15

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5115573A (en) * 1974-07-31 1976-02-07 Hitachi Ltd Sentakukiniokeru itokuzuhoshufuirutaa
JPS57203537U (ja) * 1982-05-17 1982-12-24

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5115573A (en) * 1974-07-31 1976-02-07 Hitachi Ltd Sentakukiniokeru itokuzuhoshufuirutaa
JPS57203537U (ja) * 1982-05-17 1982-12-24

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