JPWO2014024527A1 - 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

高温負荷試験における絶縁抵抗の経時変化が小さく、絶縁性劣化耐性に優れた信頼性の高い積層セラミックコンデンサおよびその製造方法を提供する。積層体が、Sr、Ba、Zr、Tiを含み、Caを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Si、Mn、Al、およびVを含有し、ZrとTiの合計含有量を100モル部としたときに、(a)Sr、Ba、Caの合計含有量mが、100≦m≦105、(b)Siの含有量aが、0.1≦a≦4.0、(c)Mnの含有量bが、0.1≦b≦4.0、(d)Alの含有量cが、0.01≦c≦3.0、(e)Vの含有量dが、0.01≦d≦0.3、(f)Srと、Sr、Ba、Caの合計のモル比wが、0.60≦w≦0.95、(g)Caと、Sr、Ba、Caの合計のモル比yが、0≦y≦0.35、(h)Zrと、ZrとTiの合計のモル比zが、0.92≦z≦0.98、前記wの値と前記yの値の合計が、0.6≦w+y≦0.95、の関係を満たし、かつ、前記結晶粒子の平均粒径が1.2μｍ以下という要件を満たすようにする。

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサおよびその製造方法に関し、詳しくは、積層されている複数の誘電体セラミック層と、誘電体セラミック層間の複数の界面に配設されている複数の内部電極とを有する積層体と、積層体の外表面に形成され、内部電極と電気的に接続されている外部電極とを備える積層セラミックコンデンサとその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型・軽量化にともない、小型で、大容量を取得することが可能な積層セラミックコンデンサが広く用いられている。この積層セラミックコンデンサは、例えば、図２に示すように、積層されている複数の誘電体セラミック層１１と、誘電体セラミック層１１間の複数の界面に配設されている複数の内部電極１２とを有する積層体１０と、積層体１０の両端面に、交互に逆側の端面に露出した内部電極１２と導通するように配設された一対の外部電極１３ａ，１３ｂとを備えた構造を有している。

そして、このような積層セラミックコンデンサにおいては、誘電体セラミック層を構成する材料として、高い誘電率を有する、ＢａやＴｉなどを含むペロブスカイト型化合物を主たる成分とする誘電体セラミック材料が広く用いられている。

そして、そのような誘電体セラミック材料として、 特許文献１に記載されているような誘電体磁器組成物が提案されている。
この誘電体磁器組成物は、一般式としてｎ（ＢａＯ_x−ＳｒＯ_y−ＣａＯ_z）（Ｚｒ_mＴｉ_1-m）Ｏ₂（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｘ、ｙ、ｚ、ｍ、ｎはモル比）で表わされる組成系において、ｘ、ｙ、ｚが、引用文献１の表１に示されているａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを直線で囲むモル比の組成範囲で、ｍ≧０．９５、０．８≦ｎ≦１．０４となる範囲の組成物を主成分として、この主成分１００ｗｔ％に対し、添加物としてＭｎ₃Ｏ₄を０．１〜０．７ｗｔ％、ＢａＳｉＯ₃を０．５〜３．０ｗｔ％、Ｖ₂Ｏ₅を０．０１〜０．０７ｗｔ％、さらにＡｌ₂Ｏ₃を０．０５〜０．３０ｗｔ％添加した誘電体磁器組成物である。

しかしながら、上記従来の誘電体磁器組成物の場合、焼成による結晶粒子の粒成長が急激に進みやすくなるため、特に素子厚（容量形成用の内部電極に挟まれた誘電体セラミック層の厚み）が３μｍ以下というような薄層領域において、素子厚に対する結晶粒子の粒径（グレイン粒径）が大きくなり過ぎて、初期ショート率が高くなるばかりでなく、高温負荷試験における絶縁抵抗の経時劣化が大きくなり、高温負荷寿命が短くなるという問題点がある。

特開２００１−２９４４８１号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、高温負荷試験における絶縁抵抗の経時変化が小さく、絶縁性劣化耐性に優れた信頼性の高い積層セラミックコンデンサおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の積層セラミックコンデンサは、
積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記積層体が、
Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
（ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
（ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
（ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
（ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
（ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
（ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
（ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
の関係を満たし、かつ、
複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
を特徴としている。
なお、積層セラミックコンデンサを構成する誘電体セラミックとして、上記のような一般式ＡＢＯ₃で表されるペロブスカイト型化合物のＡサイトのＳｒ、Ｂａ（特にＳｒ）が多く、かつ、Ｃａ量の含有量が少ないか、あるいは、含まれていない組成領域の誘電体磁器組成物を用いた場合、焼結後の誘電体セラミック層の線膨張係数が大きくなりやすく、内部電極の線膨張係数に近くなることから、例えばＮｉ内部電極を有する積層セラミックコンデンサに供した場合に内部応力が抑制され、特に耐湿負荷寿命（耐湿負荷試験における絶縁劣化寿命）が改善される傾向にある。

また、本発明の積層セラミックコンデンサは、
積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記積層体が、
Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
前記積層体を溶解処理して溶液とした場合において、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
（ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
（ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
（ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
（ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
（ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
（ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
（ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
の関係を満たし、かつ、
複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
を特徴としている。

なお、本発明において、「積層体を溶解処理して溶液とした場合」とは、積層体を酸により溶解して溶液とした場合や、積層体をアルカリ融解した後、酸などに溶かして溶液とした場合などを意味する概念であり、溶解処理して溶液とする方法に特別の制約はない。

また、本発明の積層セラミックコンデンサは、
積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記誘電体セラミック層が、
Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
（ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
（ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
（ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
（ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
（ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
（ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
（ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
の関係を満たし、かつ、
複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
を特徴としている。

本発明の積層セラミックコンデンサにおいては、前記結晶粒子の平均粒径が１．０μｍ以下であることが好ましい。
結晶粒子の平均粒径を１．０μｍ以下にすることにより、さらに、初期ショート率が低く、優れた絶縁劣化寿命と耐湿負荷寿命を有する積層セラミックコンデンサを得ることができる。

また、前記内部電極がＮｉまたはＮｉ合金を含むものであることが好ましい。
内部電極として、ＮｉまたはＮｉ合金を含む内部電極を用いることにより、材料コストを抑えつつ、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることが可能になる。

また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、
（１）Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物を含む粉末と、Ｓｉ化合物と、Ｍｎ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｖ化合物とを混合してスラリー化することにより、セラミックスラリーを調製する工程であって、
前記セラミックスラリーにおいて、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
の要件を満たすセラミックスラリーを調製する工程と、
（２）前記セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程と、
（３）前記セラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成する工程と、
（４）前記未焼成の積層体を焼成して、積層された複数の誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に内部電極が配設された構造を有し、かつ、前記誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得る工程と、
を備えることを特徴としている。

また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、
（１）Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物を含む粉末と、Ｓｉ化合物と、Ｍｎ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｖ化合物とを秤量し、混合した混合物をスラリー化することにより、セラミックスラリーを調製する工程であって、
前記混合物において、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０ ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
の要件を満たすセラミックスラリーを調製する工程と、
（２）前記セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程と、
（３）前記セラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成する工程と、
（４）前記未焼成の積層体を焼成して、積層された複数の誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に内部電極が配設された構造を有し、かつ、前記誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得る工程と、
を備えることを特徴としている。

また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法の発明においては、前記粉末が、Ｓｒ化合物と、Ｂａ化合物と、Ｔｉ化合物と、Ｚｒ化合物とを含む材料を仮焼し、解砕することにより作製された粉末であり、粉末Ｘ線回折による（２０２）回折ピークの積分幅が０．４°以下の粉末であることが好ましい。

上記構成とすることにより、結晶粒子の平均粒径を１．２μｍ以下に抑えることが可能になり、素子厚（容量形成用の内部電極に挟まれた誘電体セラミック層の厚み）を３．０μｍ以下にした場合にも、初期ショート率を低く抑えることが可能になるとともに、優れた高温負荷寿命と耐湿負荷寿命を得ることが可能になる。

また、前記積分幅が０．３°以下であることがより好ましい。
積分幅を０．３°以下にすることにより、結晶粒子の平均粒径を１．０μｍ以下まで抑えることが可能になり、素子厚（容量形成用の内部電極に挟まれた誘電体セラミック層の厚み）を１．５μｍ以下にした場合にも、初期ショート率を低く抑えることが可能になるとともに、優れた高温負荷寿命と耐湿負荷寿命を得ることが可能になる。

本発明の積層セラミックコンデンサは、積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する「積層体」が、
Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
（ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
（ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
（ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
（ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
（ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
（ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
（ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
という条件を満たし、かつ、
前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である
という要件を備えていることから、初期ショート率が低く、優れた耐湿負荷寿命、高温負荷寿命を有する、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができる。

すなわち、本発明によれば、素子厚を３．０μｍ以下にまで薄くした場合にも、初期ショート率を低く抑えることが可能で、優れた高温負荷寿命と耐湿負荷寿命を有する積層セラミックコンデンサを提供することができるようになる。

また、前記積層体を構成する「誘電体セラミック層」が、上述の組成領域にあり、かつ、結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下という要件を満たすように構成した場合にも、初期ショート率が低く、優れた耐湿負荷寿命、高温負荷寿命を有する信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができる。

また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、上述のような組成要件を備えたセラミックスラリーを調製し、該セラミックスラリーを成形して得られるセラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成した後、未焼成の積層体を焼成して、誘電体セラミック層間に内部電極が配設された構造を有し、誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得るようにしているので、上述の本発明の要件を備えた積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。

また、各原料を秤量して得られる秤量物を混合した混合物（秤量物混合体）の段階で、上述のような所定の組成要件を備えるようにし、該秤量物混合体からセラミックスラリーを調製し、このセラミックスラリーを成形して得られるセラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成した後、未焼成の積層体を焼成して、誘電体セラミック層間に内部電極が配設された構造を有し、誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得るようにした場合にも、上述の本発明の要件を備えた積層セラミックコンデンサを効率よく製造することができる。

本発明の実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの斜視図である。 本発明の実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの正面断面図である。 本発明の実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層の厚みの測定方法を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの誘電体セラミック層１層あたりの結晶粒子の平均粒径を測定する方法を説明するための図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

＜積層セラミックコンデンサの作製＞
積層セラミックコンデンサを作製するために、まず、誘電体セラミック層を構成する素材として、純度９９重量％以上のＣａＣＯ₃、ＳｒＣＯ₃、ＢａＣＯ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂の各粉末を準備した。
そして、上記の各粉末（主成分素材）を、ＺｒとＴｉの合計含有量１００モル部に対するＳｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量がｍモル部、Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ）がｗ、Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ）がｙ、Ｚｒと、Ｚｒ、Ｔｉの合計のモル比Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ）がｚとなるように秤量した後、ボールミルにより湿式混合し、乾燥した後、解砕した。表１Ａ、表１Ｂに、各試料における、ｍ、ｗ、ｙ、ｚ、ｗ＋ｙの値を示す。

この粉末を大気中で１１００〜１３００℃で２ｈ仮焼して、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物を合成した後、解砕して、誘電体セラミック層を構成する主要な成分である粉末（主成分粉末）を得た。なお、この粉末（主成分粉末）の製造方法（合成方法）に特別の制約はなく、固相法、水熱法、その他の公知の種々の方法を用いることが可能である。また、素材にも特に制約はなく、炭酸塩、酸化物、水酸化物、塩化物など種々の形態のものを用いることが可能である。また、ＨｆＯ₂などの不可避的不純物を含有していても構わない。

そして、この粉末（主成分粉末）について、ＸＲＤにより（２０２）回折ピークの積分幅を測定した。なお、積分幅は、ピーク形状を表す曲線が囲む面積をピーク頂点の高さで割った値である。上記積分幅の測定結果を表１Ａ、表１Ｂに併せて示す。
なお、この実施形態では、積層セラミックコンデンサを構成する誘電体セラミック層の結晶粒子の平均粒径は、主にこの主成分粉末の上記積分幅で制御するようにした。

次に、添加物素材として、ＳｉＯ₂、ＭｎＣＯ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｖ₂Ｏ₅の各粉末を準備した。これらの粉末を主成分粉末中のＺｒ、Ｔｉの合計含有量１００モル部に対するＳｉの含有量がａモル部、Ｍｎの含有量がｂモル部、Ａｌの含有量がｃモル部、Ｖの含有量がｄモル部となるように秤量した後、主成分粉末と調合することにより調合物を得た。それからこの調合物をボールミルにより湿式混合した後、乾燥、解砕して誘電体原料粉末を得た。表１Ａ、表１Ｂに、各試料における、ａ、ｂ、ｃ、ｄの値を示す。
なお、ＣａＣＯ₃、ＳｒＣＯ₃、ＢａＣＯ₃、ＴｉＯ₂、ＺｒＯ₂などの素材を、モル比調整のため、この添加物素材を添加する段階で添加することも可能である。

また、上記湿式混合の過程においてＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）ボールをメディアとして用いる場合など、秤量した素材以外からジルコニアが混入することがあるが、その場合には、混入量を含めて表１Ａ、表１Ｂの組成となるように、素材の配合割合を調整する。

それから、上述のようにして得た誘電体原料粉末に、ポリビニルブチラール系バインダーと、エタノールなどの有機溶媒を加えて、ボールミルにより湿式混合し、セラミックスラリーを作製した。
作製したセラミックスラリー中の誘電体原料粉末を酸により溶解し、ＩＣＰ発光分光分析を行ったところ、表１Ａ、表１Ｂに示した組成とほぼ同じ組成を有していることが確認された。

なお、表１Ａ、表１Ｂにおいて試料番号に＊を付した試料は、本発明の要件を満たさない試料であり、他の試料は本発明の要件を示す試料である。

それから、このセラミックスラリーをドクターブレード法によりシート成形し、カットすることにより、平面寸法が、１５ｃｍ×１５ｃｍの矩形のセラミックグリーンシートを得た。次に、上記セラミックグリーンシート上に、Ｎｉを導電成分とする導電ペーストを印刷し、焼成後に内部電極となる導体パターン（内部電極パターン）を形成した。なお、この実施形態では、導電ペーストとして、金属粉末としてのＮｉ粉末１００重量部と、有機ビヒクルとしてエチルセルロースを７重量部と、溶剤としてテルピネオールとを含むものを用いた。

次に、導体パターン（内部電極パターン）が形成されたセラミックグリーンシートを導体パターンの引き出されている側が交互に逆側になるように複数枚積層し、未焼成の積層体を得た。そして、この未焼成の積層体を大気中で２５０℃に加熱してバインダーを除去した。

それから、バインダーが除去された後の積層体を、昇温速度３．３３℃／ｍｉｎ、最高温度１２００〜１３００℃、酸素分圧（ｌｏｇＰＯ₂）＝−１０．０ＭＰａの条件で焼成することにより、焼結済みの積層体を得た。

次に、得られた焼結済みの積層体をバレル研磨して、端面から内部電極を露出させ、外部電極形成用のＣｕ電極ペーストを、内部電極が露出した積層体の端面に塗布し、乾燥させた後、還元雰囲気中、最高温度８００℃で焼き付けて外部電極を形成した。
その後、バレルめっきにより、外部電極の表面にＮｉめっき層を形成し、さらにＮｉめっき層上にＳｎめっき層を形成した。これにより、図１に斜視図、図２に正面断面図を示すような積層セラミックコンデンサ（試料）を得た。

図１、図２に示すように、この積層セラミックコンデンサは、積層されている複数の誘電体セラミック層１１と、誘電体セラミック層１１間の複数の界面に配設されている複数の内部電極１２とを有する積層体（積層セラミック素子）１０の両端面に、交互に逆側の端面に露出した内部電極１２と導通するように一対の外部電極（Ｃｕ電極））１３ａ，１３ｂが配設された構造を有している。

なお、上記のようにして作製した積層セラミックコンデンサの寸法は、幅（Ｗ）１．２ｍｍ、長さ（Ｌ）２．０ｍｍ、厚さ（Ｔ）０．６ｍｍであり、内部電極間に介在する誘電体セラミック層１１の厚さは３．０μｍ、もしくは１．５μｍであった。また、外層部を除いた有効誘電体セラミック層の総数は８０層とした。

＜誘電体セラミック層の厚みについて＞
（１）試料の準備
上述のようにして作製した試料番号１〜４４の試料（積層セラミックコンデンサ）をそれぞれ３個準備した。

（２）ＬＴ断面の観察
１）研磨
各試料を幅（Ｗ）方向が垂直方向に沿うような姿勢で保持し、試料の周りを樹脂で固め、試料の長さ（Ｌ）と、厚さ（Ｔ）により規定されるＬＴ面を樹脂から露出させた。
それから、研磨機により、各試料のＬＴ面を研磨し、各試料の幅（Ｗ）方向の１／２程度の深さまで研磨を行った。そして、研磨による内部電極のダレをなくすために、研磨終了後に、イオンミリングにより、研磨表面を加工した。

２）誘電体セラミック層の厚みの測定
それから、図３に示すように、ＬＴ断面のＬ方向１／２程度の位置において、内部電極１２と直交する線（直交線）Ｌを引いた。次に、試料の内部電極１２が積層されている領域を厚さ（Ｔ）方向に３等分に分割し、上部領域、中央領域、下部領域の３つの領域に分けた。そして、最外の誘電体セラミックス層、および、内部電極が欠損していることにより２層以上の誘電体セラミックス層が繋がって観察される部分を除き、各領域中央部で、上記の直交線Ｌ上の誘電体セラミックス層の厚みをそれぞれ１０層ずつ測定して平均値を求めた（データ数：１０層×３領域×３（試料数）＝９０データ）。
なお、誘電体セラミック層の厚みは、走査型電子顕微鏡を用いて測定した。

＜積層体の組成の確認＞
作製した各試料（積層セラミックコンデンサ）の外部電極を除去した後の積層体（セラミック焼結体）を酸により溶解し、ＩＣＰ発光分光分析を行った。その結果、内部電極成分のＮｉを除いては、表１Ａ、表１Ｂに示した組成とほぼ同じ組成を有していることが確認された。

＜各試料の特性の評価＞
上述のようにして作製した各試料（積層セラミックコンデンサ）について、以下の評価を行った。

（１）平均粒径
各試料（積層セラミックコンデンサ）の長さ（Ｌ）方向の１／２程度の深さにおけるＷＴ断面が露出するように試料を破断した。次に、誘電体セラミック層の結晶粒子間の境界（粒界）を明確にするために、上記試料を熱処理した。熱処理の温度は、グレイン成長しない温度で、かつ、粒界が明確になる温度とし、この実施形態では、１０００℃で処理した。

そして、図４に示すように、上述のようにして破断した積層体１０の破断面（ＷＴ断面）における、Ｗ、Ｔ方向それぞれ１／２程度の位置近傍領域（すなわち破断面の略中央領域）を測定領域（図４）として、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により、１００００倍で観察した。

そして、得られたＳＥＭ像からから、４０個の結晶粒子を無作為に抽出し、画像解析により、各結晶粒子の粒界の内側部分の面積を求めて円相当径を算出し、それを各結晶粒子の粒径とした。この各結晶粒子の粒径の測定を、各条件の試料３個について行った（データ数：４０個の結晶粒子×３（試料数）＝１２０データ）。

また、各結晶粒子の形状を、上述のようにして求めた粒径を直径とする球と仮定し、各結晶粒子の体積を、球の体積として算出した。そして、上述のようにして求めた粒径と体積より、各条件の試料の体積平均粒径を算出し、これを各条件の平均粒径とした。このようにして求めた平均粒径を表１Ａ、表１Ｂに併せて示す。

（２）初期ショート率
試料番号１〜４４の各試料の、それぞれ１００個（ｎ＝１００）について初期ショート率を調べた。このとき、初期のｌｏｇＩＲの値が６以下となった試料については、ショート不良がある試料としてカウントした。その結果を表２Ａ、表２Ｂに示す。

（３）加速耐湿負荷試験（ＰＣＢＴ）
温度１２０℃、湿度１００％ＲＨ、気圧０．１２２ＭＰａ（１．２ａｔｍ）、印加電圧５０Ｖ、試料数１００個（初期ショートが認められない試料）の条件で加速耐湿負荷試験（ＰＣＢＴ）を行い、２５０ｈ経過後にｌｏｇＩＲの値が６以下となった試料の数をカウントした。その結果を表２Ａ、表２Ｂに併せて示す。

（４）高温負荷寿命 （ａ）素子厚（容量形成用の内部電極に挟まれた誘電体セラミック層の厚み）３．０μｍでは、１７０℃、２００Ｖ（電界強度では２００／３ｋＶ／ｍｍ）、
（ｂ）素子厚１．５μｍでは１５０℃、１００Ｖ（電界強度では１００／１．５ｋＶ／ｍｍ）
の条件でｎ＝１００（初期ショートが認められない試料）の測定を行い、２５０ｈ経過後にＩＲが１０⁶Ωを下回った試料数をカウントした。その結果を表２Ａ、表２Ｂに併せて示す。
なお、表２Ａ、表２Ｂにおいて、初期ショート率が１００／１００の試料（試料番号９の素子厚１．５μｍの試料、試料番号２２の素子厚１．５μｍの試料、試料番号３８の素子厚３．０μｍおよび１．５μｍの試料）については、加速耐湿負荷試験および高温負荷寿命試験を行う意義のある試料、すなわち、初期ショートが認められない試料を得ることができないので、加速耐湿負荷試験および高温負荷寿命試験を行っていない。

なお、表２Ａ、表２Ｂにおいて試料番号に＊を付した試料は、本発明の要件を満たさない試料であり、他の試料は本発明の要件を示す試料である。

表２Ａ、表２Ｂに示すように、本発明が規定する組成に関する要件を満たすとともに、結晶粒子の平均粒径に関する要件（１．２μｍ以下）を満たす各試料においては、素子厚が３．０μｍである場合における初期ショート率が低く、良好な絶縁劣化寿命と耐湿負荷寿命を有する積層セラミックコンデンサが得られることが確認された。
また、本発明が規定する組成に関する要件を満たすとともに、結晶粒子の平均粒径が１．０μｍ以下の試料においては、素子厚を１．５μｍとした場合にも、初期ショート率が低く、優れた絶縁劣化寿命と耐湿負荷寿命を有する積層セラミックコンデンサが得られることが確認された。

これに対し、本発明が規定する組成に関する要件および結晶粒子の平均粒径に関する要件のいずれか一方でも満たさない試料においては、初期ショート、耐湿負荷寿命、高温負荷寿命の、少なくともいずれにかにおいて好ましくない結果となることが確認された。

上記実施形態では、セラミックスラリー中の誘電体原料粉末を酸により溶解してＩＣＰ発光分光分析を行い、また、積層セラミックコンデンサ（試料）の外部電極を除去した後の積層体（セラミック焼結体）を酸により溶解し、ＩＣＰ発光分光分析を行ったが、積層体を構成する誘電体セラミック層について、組成の分析を行うようにすることも可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、積層体を構成する誘電体セラミック層や内部電極の層数、誘電体セラミック層の組成などに関し、発明の範囲内において種々の応用、変形を加えることが可能である。

１０ 積層体（積層セラミック素子）
１１ 誘電体セラミック層
１２ 内部電極
１３ａ，１３ｂ 外部電極
Ｌ 長さ
Ｔ 厚さ
Ｗ 幅

Claims (9)

1. 積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
   前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
   を備える積層セラミックコンデンサであって、
   前記積層体が、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
   ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
   （ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
   （ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
   （ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
   （ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
   （ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
   （ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
   （ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
   前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
   の関係を満たし、かつ、
   複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
   を特徴とする積層セラミックコンデンサ。
2. 積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
   前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
   を備える積層セラミックコンデンサであって、
   前記積層体が、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
   前記積層体を溶解処理して溶液とした場合において、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
   （ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
   （ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
   （ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
   （ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
   （ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
   （ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
   （ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
   前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
   の関係を満たし、かつ、
   複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
   を特徴とする積層セラミックコンデンサ。
3. 積層された複数の誘電体セラミック層と、前記誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に配設された複数の内部電極とを有する積層体と、
   前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極と電気的に接続されている外部電極と、
   を備える積層セラミックコンデンサであって、
   前記誘電体セラミック層が、
   Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物と、Ｓｉと、Ｍｎと、Ａｌと、Ｖとを含有し、
   ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
   （ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
   （ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
   （ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
   （ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
   （ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
   （ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ （ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
   （ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
   前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
   の関係を満たし、かつ、
   複数の前記誘電体セラミック層のそれぞれが結晶粒子を有するとともに、前記結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であること
   を特徴とする積層セラミックコンデンサ。
4. 前記結晶粒子の平均粒径が１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
5. 前記内部電極がＮｉまたはＮｉ合金を含むものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
6. （１）Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物を含む粉末と、Ｓｉ化合物と、Ｍｎ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｖ化合物とを混合してスラリー化することにより、セラミックスラリーを調製する工程であって、
   前記セラミックスラリーにおいて、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
   ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
   ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
   ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０
   ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
   ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
   ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
   ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
   前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
   の要件を満たすセラミックスラリーを調製する工程と、
   （２）前記セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程と、
   （３）前記セラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成する工程と、
   （４）前記未焼成の積層体を焼成して、積層された複数の誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に内部電極が配設された構造を有し、かつ、前記誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得る工程と、
   を備えることを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。
7. （１）Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｒ、Ｔｉを含み、Ｃａを任意で含むペロブスカイト型化合物を含む粉末と、Ｓｉ化合物と、Ｍｎ化合物と、Ａｌ化合物と、Ｖ化合物とを秤量し、混合した混合物をスラリー化することにより、セラミックスラリーを調製する工程であって、
   前記混合物において、ＺｒとＴｉの合計含有量を１００モル部としたときに、
   ａ）Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計含有量ｍ（モル部）が、１００≦ｍ≦１０５
   ｂ）Ｓｉの含有量ａ（モル部）が、０．１≦ａ≦４．０
   ｃ）Ｍｎの含有量ｂ（モル部）が、０．１≦ｂ≦４．０ ｄ）Ａｌの含有量ｃ（モル部）が、０．０１≦ｃ≦３．０
   ｅ）Ｖの含有量ｄ（モル部）が、０．０１≦ｄ≦０．３
   ｆ）Ｓｒと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｗ（Ｓｒ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０．６０≦ｗ≦０．９５ ｇ）Ｃａと、Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａの合計のモル比ｙ（Ｃａ／（Ｓｒ＋Ｂａ＋Ｃａ））が、０≦ｙ≦０．３５
   ｈ）Ｚｒと、ＺｒとＴｉの合計のモル比ｚ（Ｚｒ／（Ｚｒ＋Ｔｉ））が、０．９２≦ｚ≦０．９８
   前記ｗの値と前記ｙの値の合計が、０．６≦ｗ＋ｙ≦０．９５
   の要件を満たすセラミックスラリーを調製する工程と、
   （２）前記セラミックスラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシートを得る工程と、
   （３）前記セラミックグリーンシートと、焼成後に内部電極となる導体パターンとが積み重ねられた未焼成の積層体を形成する工程と、
   （４）前記未焼成の積層体を焼成して、積層された複数の誘電体セラミック層どうしの界面のうちの複数の界面に内部電極が配設された構造を有し、かつ、前記誘電体セラミック層に含まれる結晶粒子の平均粒径が１．２μｍ以下である積層体を得る工程と、
   を備えることを特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。
8. 前記粉末が、Ｓｒ化合物と、Ｂａ化合物と、Ｔｉ化合物と、Ｚｒ化合物とを含む材料を仮焼し、解砕することにより作製された粉末であり、粉末Ｘ線回折による（２０２）回折ピークの積分幅が０．４°以下の粉末であることを特徴とする請求項６または７記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
9. 前記積分幅が０．３°以下であることを特徴とする請求項８記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。

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