JPS621214A - 積層型セラミツクコンデンサ素子 - 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】 産業上の利用分野 本発明は積層型セラミックコンデンサ素子の構成に関し
、特に高温高湿度下でのバイアス電圧印加時の特性劣化
の少々いものに関する。

従来の技術 積層型セラミックコンデンサ素子は数百〜数十μｍ程度
のセラミック誘電体層を介して内部電極を積層した構造
を有しておシ、２５〜１ｏ、ｏｖ４での直流バイアス電
圧下での使用が可能であることが要求されている。

しかしセラミック誘電体層に上下内部電極層を結ぶ気孔
や亀裂等の空隙が存在し、かつ内部電極層付近に水分が
存在し、さらに内部電極間に直流バイアス電圧が印加さ
れる、３つの条件が満たされると、内部電極の金属材料
がマイグレーションを発生し、特に高温高湿度下ではマ
イグレーションが進行し、上下の内部電極間が短絡して
しまう問題点があった。

これに対し、セラミックス誘電体を緻密に焼結して、上
下内部電極を結ぶ気孔や亀裂等の空隙をへらし、水分の
浸入を防ぐ方法が、材料的、工法的両面から提案されて
いるほか、素子の外側から樹脂を被覆して水分の浸入を
防ぐ方法などが提案されている。

発明が解決しようとする問題点 ところが、セラミックス誘電体を完全にマイグレーショ
ン経路がないように緻密に焼結するのは難しく、特にセ
ラミック誘電体の膜厚が薄くなるほど問題が多くなる。

また樹脂の被覆をほどこすことは、素子体積の増大と、
素子の基板上への実装にさまざまな制限を与えておシ、
問題があった。

本発明は以上の問題点に鑑み、内部電極のマイグレーシ
ョンを防止し、高温高湿度下でのバイアス電圧印加時の
特性劣化の少ない積層型セラミックコンデンサ素子を与
えることを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明では焼成後の積層型セラミックコンデンサ素子の
内部電極層とセラミック誘電体層の間の少くとも一部に
無機質ガラス層を形成する。

作用 すなわち、発明者らは積層型コンデンサ素子への水分の
浸入状態を調査した結果、内部電極層とセラミック誘電
体層の間は通常０．１μｍ程度以下のすき間を有してお
シ、このすき間を通して水分が容易に浸入する。また焼
成後の積層型コンデンサ素子の内部電極層とセラミック
誘電体層の間にガラス層を形成すると、水分の進入はほ
ぼ完全に遮断されることが判明した。

また、ガラス層形成前の素子中への水分の浸入量の大半
はこの内部電極層とセラミック誘電体層の間への水の浸
入量であることが判明した。

本発明の作用は、ガラス層を内部電極層とセラミック誘
電体層の間に形成することによシ、素子中への水分の浸
入の大半を占める、この部分への水分の浸入を遮断し、
このため内部電極のマイグレーションの必要条件の一つ
である内部電極付近での水分の存在が大きく減少して、
マイグレーションが防止されるものである。

実施例 以下に図を用い本発明の詳細な説明する。

実施例（１） セラミック誘電体の主成分はＰｂ（Ｆｅ％Ｗ％）０３３
０モに％　　Ｐｂ（Ｍｇ１４Ｎｂ％）Ｏｓ　３０モに９
１ｒ　　Ｐｂ（Ｚｎ％Ｈｂｆ４ｔ、）０５４０モル％と
し、副成分にＭｎＯ２を０．１重量％添加したものを選
んだ。

出発原料として、化学的に高純度なＰｂＯ，Ｗｂ２０５
゜ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＷＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ２を使
用し、ボールミルを用い混合した後、８００℃で仮焼し
是。これをさらにボールミルを用い粉砕しセラミック粉
末とした。この粉末に有機バインダとアルコール系溶剤
を加え、ボールミルを用いスラリー化し、ドクターブレ
ード法で厚さ２６μｍのグリーンシートを作成した。

内部電極の成分はムｇ９５ｗｔ％　Ｐｂ　５ｗｔ％とし
、いずれも１μｍ以下の粒径の金属粉末を混合し、有機
バインダとエステル系溶剤を加え、フーバマーラを用い
ペースト化した。

次に塗付電極面積が９＋１ｆｌｌＸ１１０となるような
スクリーンを用いて、前記グリーンシート上に前記内部
電極ペーストを印刷した。このとき内部電極の厚みが焼
付後２．０μｍとなるよう調節した。

印刷したグリーンシートは所定の寸法に打抜いた後、電
極がグリーンシートを介して交互に重なるよう１１枚積
層し、上下に電極が印刷されていないグリーンシートを
１０枚ずつ積層し、これを熱プレスで圧着した。次にこ
れを電極を中心に１２．８ＭＮ×１２．８１Ｗの形状に
ナイフで切断した。

次にこの積層体をアルミナ質さやにジルコニア粒を敷粉
にし並べ、電気炉中、空気雰囲気下で、まず３５０℃ま
で８時間で昇温した後６時間保持し、バインダーを焼却
した後、その後９２５℃まで３時間で昇温し、２時間焼
結した。

焼結後、内部電極を引出した端面をＳＯＯ番エメリーペ
ーパで研磨し、この面にＰｂＯ、Ｂ２Ｏ５を主成分とす
る無機バインダと銀からなる外部電極を印刷法によシ塗
付し、７００℃で１時間焼成した。

焼成後の素子の形状は外形１０．ＯＸ　１０．０１１Ｍ
１厚さ８．２　ＭＭで、内部電極の重なり寸法は７．０
×７．０Ｈ端面での内部電極の引出し部は７．０ｊｆｆ
の長さである。

次に、ジェトキシ鉛とトリエトキシボロンの１＝１（モ
ル比）混合物の１０ｗｔ％　１ｓｏ−プロピルアルコー
ル溶液を作成し、前記外部電極焼付後の素子をこの中に
沈め減圧下で１０分間放置し、常圧にもどした後溶液を
５０℃に加熱し、さらに１０分後素子をとシ出した。と
シ出した素子はエタノール中で振とうして外部に付着し
たアルコキシド溶液を除却した後１００℃水蒸気中に°
１０分間放置し、その後７ｏｏｔで１時間加熱し、ガラ
ス層を一担熔融し、その後徐冷した。

作製した積層型セラミックコンデンサ素子の２ｏ″Ｃに
おける容量とｔａｎδ、直流抵抗値を表１に示す。ガラ
ス層を設けていない試料についても比較データを示す。

表−１ 第１図に作製した素子の断面の拡大図を第２図に素子の
全体の概要を示す。１はセラミック誘電体層、２は内部
電極層、３は外部電極層、４はガラス層である。ガラス
層４はセラミック誘電体層１と内部電極層２０間に断続
的に存在している。

第１図はガラス層４の存在状態を模式的に示したもので
、セラミック誘電体層１と内部電極層２０間隔は誇張し
て大きく書かれており、また外部電極層３とセラミック
誘電体層１の間は実際には無機バインダーを介して密着
している部分もあるが、密着していない部分にガラス層
４が形成されることがあるので、すべて密着していない
ように示した。また外部電極層３は多孔質である。

作製した積層型セラミックコンデンサ素子をエポキシ基
板上の電極に５ｏｏｔ：：のパンダ浴にディップしてハ
ンダ付し、直流バイアス電圧６０ｖを印加し、８６℃Ｂ
”５％水蒸気中で１０００時間の寿命試験をおこなった
。表２に寿命試験の結果を示す。ガラス層を設けていな
い試料についても比較データを示す。

表−２ 絶縁不良は直流抵抗値がｌＸ１０’Ω以下のものを数え
た。ガラス層なしのものの不良はいずれもショート状態
でアシ、電極のマイグレーションが原因であると考えら
れる。

実施例（２） セラミック誘電体の主成分はＢａＴｉＯ３７０モル％。

ＢａＺｒＯ３３０モに％とし、副成分としてＭｎＯ２を
０．２重量％添加したものを選んだ。出発原料として化
学的に高純度なりＩＬＣＯ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２を使
用し、実施例（１）と同様の方法で厚さ３６μｍのグリ
ーンシートを作成した。

ただし原料の仮焼温度は１０６０℃とした。

内部電極の成分はｐａ　１ｏｏ％とし、実施例（１）と
同様にペースト化した。

次に塗付電極面積が１．５ａＸ３．４ｆｆｊｆとなるよ
うなスクリーンを用い実施例（１）と同様にグリーンシ
ート上に内部電極ペーストを印刷した。

印刷したグリーンシートは所定の寸法に打抜いた後、電
極がグリーンシートを介して交互に重なるように１１枚
積層し、上下に電極が印刷されて１４ナイグリーンシー
トを３枚ずつ積層し、これを熱プレスで圧着した。次に
これを電極を中心に３．６朋Ｘ２−４ｆｆｆｆの形状に
ナイフで切断した。

これを実施例１と同様の方法で焼成し、外部電極を焼、
付けた。ただし素子の焼結温度は１３２６℃とした。

焼成後の素子の形状は外形２．ＯＸ３．０Ｊｆｆ　　厚
さ６．２ｆｆで内部電極の重なり寸法は１．２ｆｆＪＩ
Ｘ２．５１ｊｆで端面での内部電極引出し部は１．２騎
の長さである。

次に、シリカゲルを５０ｆｔ　％アンモニア水に１５ｗ
ｔ％溶解した溶液を作成し、前記外部電極焼付後の素子
をこの中に沈め減圧下で１０分間放置し、常圧にもどし
た後とシ出し、水中で振とうして外部を洗浄し１ｓｏｔ
：で５時間乾燥した。次に実施例１と同様のアルコキシ
ド溶液を同様の方法でしみ込ませ、１００℃水蒸気中に
１０分間放置し、その後５ｓｏｔで１時間加熱しガラス
層を一担熔融し、その後冷却した。

作製した積層型セラミックコンデンサ素子の２（ｌにお
ける容量とｔａｎδ、直流抵抗値を表３に示す。ガラス
層を設けていない試料についても比較データを示す。

表−３ 次に作製した積層型セラミックコンデンサ素子をエポキ
シ基板上の電極に３ｏｏ℃のパンダ浴中にディップして
ハンダ付し、４．５　ｗｔ％　ＮａＣＪ水溶液を噴霧し
た後１日放置し、よく洗浄乾燥した後直流バイアス電圧
１．６ｖを印加し８５℃８５チ水蒸気中で３０００時間
の寿命試験をおこなった。

表４に寿命試験の結果を示す。ガラス層を設けていない
試料についても、比較データを示す。

表−４ 絶縁不良は直流抵抗値がＩ　Ｘ　１０’Ω以下のものを
数えた。不良はいずれもショート状態であシ、電極のマ
イグレーションが原因と考えられる。

発明の効果 本発明の積層型セラミックコンデンサ素子は、高温高湿
度下におけるバイアス電圧印加時の特性劣化の少ない優
れた特性を示し、工業上の利用価値の大きいものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における積層型セラミックコ
ンデンサ素子の要部の拡大断面図、第２図は全体の断面
図を示す。 １・・・・・・セラミック誘電体層、２・・・・・・内
部電極層、３・・・・・・外部電極層、４・・・・・・
ガラス層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック誘電体層と内部電極とが交互に積層された
   構造を有し、前記内部電極の層と前記セラミック誘電体
   層の間の少くとも一部に、無機質ガラス層が介存してい
   ることを特徴とする積層型セラミックコンデンサ素子。