JPS63249320A - 積層セラミツクコンデンサ - 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、積層セラミック：コンデンサに関する。更に
、詳しくは１個別に焼成された極薄のセラミック薄板を
ガラス層で接合接着した積層セラミックコンデンサに関
する。特に１本発明は、高周波特性のすぐれた積層セラ
ミックコンデンサの構造に関する。

［従来の技術］ 最近、電子ｍ器の小型化に伴い、積層セラミック：１ン
デンサの小型化が進み、更に、高周波回路のためにも積
属セラミックコンデンサの作製が望まれている。

従来、積層セラミックコンデンサに用いられる誘電体材
料としては、チタン酸バリウム、酸化チタンを主成分と
するセラミック材料が、一般であるが、数十ＭＨｚ〜数
ＧＨｚという高周波帯域で用いるためには、その高周波
帯域における等個直列抵抗が数十ｍΩ程度であることが
要求され、その条件を満足する材料としては、薄Ｊｌ［
電体材料としてマイカ（雲母）を用いたマイカコンデン
サが多く用いられている。

然し乍ら、マイカコンデンサはその原料であるマイカが
天然のものであるために物性値のバラツキが大きく、ま
た、その駿が限られているために、チタン酸バリウムや
酸化チタンを主成分とする積層セラミックコンデンサで
、高周波帯域での等価直列抵抗値が数十ｍΩ程度である
ものの開発が望まれていたが、これらの材料は誘電損失
が大きく、また、誘電体と金属導体を一緒に焼成するた
めに、内部電極に用いる金属は、１２００〜１４００℃
の温度範囲でも誘電体と反応することなく、かつ、酸化
もしないものでなければならないという制約があり、こ
れらの条件を満足する特性をもつものは得られていない
。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は１以上の従来の積層セラミックコンデン
サの欠点を解消することである。即ち。

本発明は、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波帯域における
等個直列抵抗が）」１さい積層セラミックコンデンサを
提供することを目的とする。従って１本明細書において
、［高周波領域］とは、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚの高周波
範囲をいい１本発明の積層上ラミック：１ンデンサが特
に使用されるに適する周波数である。また１本発明は１
寸法精度及び機械的強度にすぐれた積層セラミックコン
デンサを提供することを目的とする。誘電体層として高
周波領ｔＢおける等個直列抵抗が非常に小さいものより
なる積層セラミックコンデンサを提供することを１的と
する。また１本発明は、各層のセラミック層の間に空隙
を設けることなく、ガラス層をセラミック層間に形成し
、比較的に低温で溶着し、セラミック層を多層化して重
ね接合Ｃることにより、非常に薄いセラミック薄板でも
実用でき、積層構成できる積層セラミックコンデンサを
提供することを目的とする。また９本発明は、電極形成
用に金属導体層をガラス層を挾んで形成するが、そのガ
ラス層を挾んで形成された２つの導体層は等しい電位に
し、高周波領域における等個直列抵抗の小さい積層セラ
ミンクコンデンサを提供することを目的とする。

［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 本発明の要旨とするものは、誘電体層と導体層を互いに
積層してなる積層セラミックコンデンサにおいて、導体
層をその両表面或いは片面に形成した極薄のせラミック
薄板をガラス接着層で接合積層した構造よりなることを
特徴とする積層セラミックコンデンサである。前記ガラ
ス層を挾んでその両面にある導体層はその電位を等しく
なるように構成することができる。また、前記導体層は
、銀、銅、パラジウム及びその組合わせより選択きれた
金属よりなることが好適である０個別に焼成したセラミ
ック薄板上に厚膜スクリーン印刷法により、導体パター
ンを形成し、その上にガラスペーストを同様にスクリー
ン印刷法により塗布し、そのように導体層を有するセラ
ミック薄板を、ガラス層を介在させて積み重ね、熱処理
し。

積層セラミック薄板を溶融接合することを特徴とする積
層セラミックコンデンサの製法である。

本発明の積層セラミックコンデンサの構造は。

セラミック薄板層、その上に所定パターンで配置された
電極導体パターンを有し、そのようなセラミック薄板を
多層にガラス層を介在させて組立ててガラスを溶融せし
め接着接合したものである。

本発明では、焼成後のセラミック薄板を用いるために、
上記の電極導体層パターン、介在ガラス層等を形成する
ためにペースト印刷後に加熱処理するときにも、セラミ
ック薄板の収縮が生じなく、積層して接合Ｖることが容
易なものである。

従って、従来のグリーンシート積層法に比較して、非常
に薄いセラミック薄板でも多層形成でき、加熱処理によ
るセラミック薄板の反りも生じることが少ない、更に、
電極導体層形成もガラス層が介在して、電極導体層が外
部に露出していないために、貴金属以外の金属材料で形
成された電極も利用できる。

セラミック薄板を多層化するために、ガラス層をスクリ
ーン印刷法により形成し、セラミック薄板間の接合層と
する。このようにしたセラミック薄板を積層して焼成す
る。ガラス層は全面にわたり、空隙を設けずに印刷され
ているために、セラミック薄板相互の接着が良好に行な
われ９機械的強度が強い積層セラミックコンデンサが得
られる。

更に、接合層としてガラスを用いたことにより耐熱性に
すぐれ、多層セラミック薄板の気密封止性が良好になり
、絶縁特性がよく、使用しやすい積層セラミックコンデ
ンサが得られた。また、ガラス層は、すぐれた電気的絶
縁性をもつために。

ガラス層を挾んで上下のセラミック薄板に印刷された電
極導体層は、良好な絶縁性を保持することができる。更
に、焼成後の非常に薄いセラミック薄板を使用している
ために、多層の電極パターン、端を部の位置合わせのた
めのマージンを小さくとることかでさる（ノドさくｔも
よい）、従って、高精度の電極パターンの実装が可能で
ある。

誘電体層としては、一般に酸化チタン、チタン酸バリウ
ム、アルミナなどが用いられていた１本発明の積層セラ
ミックコンデンサでは、高周波領域回路に利用する場合
は、高周波領域での誘電損失が１０−４のオーダーと小
さいが、一方、酸化チタン、チタン酸バリウムを主成分
としたものは。

誘電率が数十〜数千と大きいのに対して、アルミナを主
成分では、高周波領域での誘電率が、１０程度と小さく
、そのために、同様の容量を得ようとすると、アルミナ
層では、その厚さを薄くする必要がある。従って９本発
明の積層コンデンナで、高周波領域用のものは、誘電体
層の材料は。

高周波領域での誘電損失が小さいことが必要であり、ア
ルミナ（Ａｌｔｏｓ）を主成分として、　５ｉｎｓ　、
　ＭｇＯなどを微量含んでいてもよい、従って１本発明
での高周波領域用コンデンサは、誘電体層の厚さは１３
０μｍ以下が好適である。

極薄のセラミック薄板を用いると、複数のセラミック薄
板を積層する際に薄板が薄く透光性になるために下層の
薄板に印刷されたパターンに対して位置合わせが容易に
でき、高精度の位置合わせが可能である。更に、積層時
に個々の薄板の反りを容易に補正でき、平面性の高い積
層セラミックコンデンサが容易に作製できる。

本発明の積層セラミックコンデンサは、内部電極を有す
る多数のセラミック薄板を、それらの表面をガラス層で
接合することにより重ね接合した構造である。従って９
本発明の積層セラミックコンデンサは２例えば、第１図
の如き構造を持つものセラミック薄板、即ち、セラミッ
ク薄板１０両表面に図示のごとく導体層２を形成し、そ
の上に図示の如くガラスＲ３を設けたものである。この
ような構造のセラミック薄板を多数に積層し、その積層
体の上下にあるガラス層３をカバーするために最上面と
最下面に２枚のセラミック薄板を付着する。従って、第
２図の示すような構造のものである。

本発明の積層セラミックコンデンサは、特に。

ガラス層で導体層パターンが外部に露出しないために、
導体層を形成する金属材料の種類に比較的に自由度があ
り９選択が自由である。そのために、高周波領域用の積
層コンデンサのためには。

抵抗率の極小きい金属、電導率の良好な金属、請えば、
ｆｆｉ、ｆｉＪパラジウム、銅等を用いる。即ち。

本発明の積層コンデンサの構造において、謳電体層材料
として、アルミナを主成分とするセラミックスを、極薄
の薄板にしたものを用い、導体層材料として、電導率の
良好な金属を用いると、高周波領域ですぐれた性能、特
性を有する積層コンデンサが＃すられる。

本発明に用いられるセラミック薄板は、高周波特性のす
ぐれたものを得るため１Ｍ誘電損失低い方がよい、好適
には、誘電損失０．１以下の誘電体材料が望ましい、ま
た、セラミック薄板の厚さは、絶縁性が保持されれば、
小さい程高周波特性のすぐれたものが得られる。実用上
、高周波特性のすぐれた積層セラミックコンデンサを得
るためには、セラミック薄板の厚さは、約１３０１ｍ以
、下が望ましい。

このような電気絶縁性のすぐれ、極薄のセラミック薄板
を作るためには、金属アルコキシドを出発原料として、
ゾル−ゲル法により製造することが好適である。特に、
このようにして作られたアルミナ基板が好適である。

用いるセラミック薄板の厚さは、上記のように薄ければ
薄いほど、高周波領域における特性がよりよくなり、又
、その出来Ｆがった積層セラミックコンデンサを、薄く
することができる。

また、上記の電極導体パターンを作成する方法としては
、印刷法により、説明したが、その中で、特に、スクリ
ーン印刷を用いた厚膜法が有用である。その他に、ホト
エツチング技術も利用でき、ホトエツチングによる薄膜
作成法を用いることができる。また、その両方の技法を
用いることもできる。

導体パターン層形成に用いる材料としては。

金、銀９ｇ４．パラジウムなど高い導電性を持つ金属で
あり、そのペーストをスクリーン印刷法などによりセラ
ミック薄板表面上に印刷し、電極導体パターンとするこ
とができる。

ガ・ラス層の作成法は、上記のようにスクリーン印刷に
よる厚膜作成法でよく、有効である。

セラミック薄板各層を互いに接合するためのガラス層形
成には、゛比較的に低温で溶融するガラス、例えば、硼
珪酸ガラス、結晶化ガラスなどを使用できる。比較的低
温の融点を有し、取り扱い易いものがよい、この加熱処
理のときに、電極パターンを含むセラミック薄板に障害
を４えないためになるべく低温で接合できる材料を使用
する。

ガラス溶融接合のための処理温度は好適には５００℃〜
９００℃程度であり、更に、好適には約８００〜８５０
℃である。

実施例では、アルミナ基板を例として示したが、セラミ
ック基板としては、他に、高周波領域用以外には、　Ｂ
ａｄ−Ｔｉｅｓ等の誘電体基板、チタニア（Ｔｉｅｓ＞
系の誘電体材料等をも利用できる。

本発明により得られる積層セラミックコンデンサは９例
えば、電子機器等に使用される高周波回路用のコンデン
サなどに使用され得る。

次に１本発明の積層セラミックコンデンサについて実施
例により説明するが１本発明は９次の実施例のものに限
定されるものではない。

［実施例］ 金属アル：１キシド法等により成形され、焼成された厚
さ３０〜１２０μｍの範囲の非常に薄く。

アルミナ純度９７％以上のアルミナ薄板１を得る。第１
図に示すように、アルミナ薄板１の両表面に電極形成の
ための金属導体ペーストを印刷法により塗布し、乾燥し
、焼成して電極導体層２を形成した。この導体層形成の
ための金属は、銀。

銀パラジウム、銅などを用いる。高周波領域において、
抵抗率の小さい金属を用い、高周波特性のすぐれた積層
セラミックコンデンサを作製できる。

この両面に金属導体層を形成したアルミナ薄板１に全体
にスクリーン印刷法により、ガラスペーストを塗布し、
第１図の構造のものを作製する。

次に、このような構造の薄板を少なくとも１枚を積層し
たものと、導体層を形成せずに９片面にガラスペースト
を塗布したものを２枚、ｖｔ層したものの最上面及び最
下面に重ねることにより、第２図に示すような積層構造
体を作製した。

この積層構造体を加圧しながら約８００〜８５０℃で焼
成した６次に、この焼成構造体を１個々のチップに切断
し、端子電極を形成して積層セラミックコンデンサを作
製した。

このように作製された積層セラミックコンデンナは０例
えば、ＩＧＨｚにおける等価直列抵抗の値が３０〜６０
ｍΩの範囲の測定値であった。

即ち、数十ＭＨｚ〜数ＧＨｚのような高周波領域におけ
る等個直列抵抗値が非常に小さい積層セラミックコンデ
ンサが実現でさた。

［発明の効果］ 本発明の積層セラミックコンデンサは、上記のような構
成をとることにより。

第１に１個別に焼成したセラミック薄板を用いることに
より、即ち、セラミック材料の焼成収縮などによる寸法
精度の低下がなく、低温焼成で作られるために比較的に
高い精度が可能で１寸法精度及び多層電極パターンの位
置合わせ精度にすぐれた積層セラミックコンデンサが製
造できること。

第２に、非常に薄い焼成セラミック薄板を用いることに
より、特に、高周波領域における誂電体の等価直列抵抗
値が非常に低くできるために、高周波特性のすぐれた積
層セラミックコンデンサが製造可能になったこと。

第３に、電極形成のための金属材料に、ｍ、銅。

ニッケルなどの安価な材料を使用できるために。

比較的に安価（こ積層セラミックコンデンサの作製が可
能になったこと。

第４に、接合層としてガラスを用いたことにより耐熱性
１機械的強度、気密封止性及び層間の絶縁性にすぐれた
積層セラミ７クコンデンサが製造可能になったことなど
の技術的効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の積層セラミックコンデンサに用いる
１つのセラミック薄板の構成を示す説明断面図である。 第２図は１本発明の積層セラミックコンデンサの構成を
示す説明断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １、、、、セラミック薄板 ２、、、、電極導体層 ３、、、、ガラス層 ０９０．パ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘電体層と導体層を互いに積層してなる積層セラ
   ミックコンデンサにおいて、 誘電体層は極薄セラミック薄板よりなり、導体層をその
   両表面或いは片面に形成したセラミック薄板をガラス接
   着層で接合積層した構造よりなることを特徴とする積層
   セラミックコンデンサ。
2. （２）前記ガラス層を挾んである２つの導体層はその電
   位を等しくなるように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の積層セラミックコンデンサ
   。
3. （３）前記導体層は、銀、銅、パラジウム及びその組合
   わせより選択された金属よりなる特許請求の範囲第１項
   記載の積層セラミックコンデンサ。
4. （４）個別に焼成したセラミック薄板上に厚膜スクリー
   ン印刷法により、導体パターンを形成し、その上にガラ
   スペーストを同様にスクリーン印刷法により塗布し、そ
   のように導体層を有するセラミック薄板を、ガラス層を
   介在させて積み重ね、熱処理し、積層セラミック薄板を
   溶融接合することを特徴とする積層セラミックコンデン
   サの製法。