JPS6184814A - 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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JPS6184814A
JPS6184814A JP20736884A JP20736884A JPS6184814A JP S6184814 A JPS6184814 A JP S6184814A JP 20736884 A JP20736884 A JP 20736884A JP 20736884 A JP20736884 A JP 20736884A JP S6184814 A JPS6184814 A JP S6184814A
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JP
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ceramic
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dielectric ceramic
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庵を得る方法。
■上記■〜■の方法において、少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、ざ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。
ずなわら、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C1l
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
C11は次のように変化する。
TlO2−J!i−訂i 02−x CU  4 CLI 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([R)が大きく変化し
、その値はIt!!fi 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7:JI
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50am以下のものにつ
いて、第1岡の酸化ニッケル層と第2苦の窒化ニッケル
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
て電橿による誘電体セラミックの還元が生じているとし
ても、HH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I
7みが50Ltm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ニッケル
図と窒化ニッケル層を・介在させることは任意である。
酸化ニッケル層および窒化ニッケル層の形成手段として
は、一般にスパッタリング法、イオンプ酸化ニッケル層
を形成する場合、スパッタリング法ではたとえば金属ニ
ッケルをターゲットとして用い、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
蒸着法で酸化ニッケル層を形成する場合、たとえば金属
二・ノケルまたは金属ニッケル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だの
ち、熱酸化により酸化ニッケル層を形成することができ
る。次いで、窒化ニッケルかを形成する場合、スパッタ
リング法では、金属ニッケルをターゲットとして用い、
スパッタリング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裔を形成する場合には、金
属ニッケルを窒素雰囲気中で加熱して蒸発することによ
り実施することができる。 この酸化ニッケル苦および
窒化ニッケル層の膜厚としてはそれぞれ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、Aq、
Au、Or、、Zr、l、Ni 、Zn、Cu、3n、
Pb−3n、Mn、M’0.W、Ti 、 pd 、 
八り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t?4 造としてもよく
、その例としてはcr−cu 、 cr−Ni−Aりな
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、tAG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せ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。
Nd2Ti 207 :63モル%、Ba Ti  0
3  :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7.0+nm、幅
5.0mmの大きさに切断し、このシート上にΔg70
wt%、P 630wt%のA(1−Pdペーストを印
刷した。このように内部mff1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1
250℃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でめった。
次に、この積層焼結ユニットの内部電極が露出すFる端
面に過4スパッタリング法によりまず酸化ニッ、゛ケル
層を形成した。
この酸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2mmのニッケル板 電圧     :  500V[)、 C。
電流     :  2.OA スパッタ時間 : 5分 2QoO。
酸化ニッケル層の膜厚嘗旨HA 続いて酸化ニッケル層の上に、窒化ニッケル層を下記の
条件により形成した。
スパッタ雰囲気−10%の窒素を含有するアルゴン 圧カニ  3xlO−3Torr ターゲット:直径5インチ、厚み2mmのニッケル板 電圧:  470V、 D、 C 電流:  0.5A スパッタ時間:ら0分 窒化ニッケル層の膜厚: 600OA そして、窒化ニッケル層の上に第1層の外部接続用電極
として、まず半田耐熱層としてのNi1ffiをスパッ
タリング法により形成した。
この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  :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 ざらに、Ni層の上に第2層の外部接続用電極としてA
g層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。
Ag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      :  2X1(13Torrターゲッ
ト  :直径5インチ、厚み5mmのAg板 電圧     :  540VD、 C。
電流     :  2.OA 時1!l       :6分 膜圧月、     : 1μm 上記した工程を経て15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
印瘍し、100時間後の絶縁抵抗(IR)を測定したと
Cろ1011  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1Q11 ′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酸化ニッケル層
と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AfJ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と同様に試験を行
ったところ、絶縁抵抗(IR)は10時間後に109Ω
に低下し、25時間後には106Ωにまで劣化した。
実施例2 3r Ti  03  : 99,3モル%、−;12
03  +  0.3モル%、Si 02 :  0.
2−E/L/%、AQ20:3:  0,2モル%の組
成となるように、各成分を秤量し、この秤♀原料に有機
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、1
000に!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°C12時間の条件で
焼成した。得られた磁器の表面にPb 、f3iなどの
金属酸化物を塗布し、1000〜1200°Cの温度J
i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
りその表面に酸化ニッケル層、続いて窒化ニッケル図、
さらに第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101Q’ 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酸化ニッケル層および窒化ニッケ
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、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Ag層、Ni層を実
施例1と同様の方法により順次形成し、さらに窒化ニッ
ケル層と酸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、酸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5000A
の厚みに形成した。
なお、5i02jl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、ボン 圧力      :  5X10−3 Torrターゲ
ット  ;直径5インチ、厚み5mmの石英板 役人電力   :  soow 時間     ;100分 5i02膜厚 : 5000A そののち、SiO2膜の上に酸化ニッケル層と窒化ニッ
ケル層を実施例1と同様の方法により順次形成し、さら
にその−ヒにNi層、へ〇層を実施例1と同様の方法に
より順次形成しt S ! 02からなる?JII61
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 0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、
酸化ニッケル層および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”11 III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第1層として酸化ニッケル層を、
第2層として窒化ニッケル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、
    第1層として酸化ニッケル層、第2層として窒化ニッケ
    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、第1層として酸化ニッケル層、第
    2層として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
    、第1層として酸化ニッケル層、第2層として窒化ニッ
    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)前記第1層としての酸化ニッケル層と、第2層と
    しての窒化ニッケル層の厚みはそれぞれ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。
JP20736884A 1984-10-02 1984-10-02 セラミツクコンデンサ Granted JPS6184814A (ja)

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JPH0332904B2 JPH0332904B2 (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)

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