JP2000277367A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

積層セラミックコンデンサ

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JP2000277367A
JP2000277367A JP11080702A JP8070299A JP2000277367A JP 2000277367 A JP2000277367 A JP 2000277367A JP 11080702 A JP11080702 A JP 11080702A JP 8070299 A JP8070299 A JP 8070299A JP 2000277367 A JP2000277367 A JP 2000277367A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】残留応力を低減することにより、デラミネーシ
ョン等の構造欠陥の発生を抑制できるとともに、静電容
量の温度特性を向上できる積層セラミックコンデンサを
提供する。 【解決手段】誘電体層3と内部電極層4とを交互に積層
してなるコンデンサ本体1の両端に外部電極2を設けた
積層セラミックコンデンサであって、誘電体層3に、積
層方向に突出する複数の突出部7を所定間隔を置いて形
成したもので、突出部7の積層方向への突出高さhは
0.5〜10.0μmであることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体層と内部電
極層とを交互に積層してなる積層セラミックコンデンサ
に関する。
【0002】
【従来技術】従来、積層セラミックコンデンサは、誘電
体層と内部電極層とを交互に積層してコンデンサ本体を
形成し、内部電極層の一部分を交互に積層体の対向する
側面に露出させ、コンデンサ本体の両端に外部電極を形
成して構成されていた。
【0003】このような積層セラミックコンデンサの一
般的な製造方法は、先ず、例えば、誘電体セラミック粉
末を有機バインダーに分散させた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作製
し、スクリーン印刷法などにより、このセラミックグリ
ーンシートの上に導電ペーストで内部電極パターンを印
刷する。
【0004】そして、この内部電極パターンが印刷され
たセラミックグリーンシートを複数積層し、この積層体
の両側に内部電極パターンが印刷されていないセラミッ
クグリーンシートを複数枚それぞれ積層する。こうして
得られた積層成形体を内部電極層が端面に露出するよう
にチップ状に切断し、これを焼成する。
【0005】そして、この焼結された積層体を研磨する
ことで、その端面に内部電極層を露出させ、この端面に
導電ペーストを塗布し、これを焼き付けて外部電極を形
成することにより、積層チップコンデンサを作製してい
た。
【0006】コンデンサ本体11は、図5に示すよう
に、誘電体層12と内部電極層13とを交互に積層して
構成されている。
【0007】また、他の積層セラミックコンデンサの製
造方法として、セラミックの積層体を焼成する前に、そ
の端部に予め導電ペーストを塗布し、積層体と導電ペー
ストを同時焼成するという製造方法もある。
【0008】さらに、積層体を得る方法も、セラミック
グリーンシートを使用する、いわゆるシート法の他に、
セラミックペーストと導電ペーストとを交互に印刷して
いく、いわゆる印刷法も採用されている。
【0009】このような積層セラミックコンデンサで
は、上記積層方法により所望の容量を得ることができ
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の積層セラミックコンデンサでは、内部電極層と誘電
体層との焼成収縮率、熱膨張率の違いによって発生する
内部応力が大きく、積層数が増すにつれて内部応力が大
きくなり、デラミネーション等の構造欠陥が発生しやす
く、また、静電容量の温度特性が悪化するという問題が
あった。
【0011】即ち、内部電極層は金属から構成されてお
り、誘電体層はセラミックスから構成されており、その
焼成段階では内部電極層が誘電体層よりも早い時期に収
縮しようとするため、内部電極層の収縮により誘電体層
の表皮部分が圧縮応力を受ける。
【0012】また、焼結後の冷却工程では、内部電極層
の熱膨張係数は誘電体層よりも大きいため、内部電極層
は誘電体層よりも早い時期に収縮しようとするため、や
はり、内部電極層の収縮により誘電体層の表皮部分が圧
縮応力を受ける。
【0013】そして、従来の積層セラミックコンデンサ
では、図5に示すように、誘電体層12は平坦であった
ため、誘電体層12の表皮部分(内部電極層13との境
界部分)に生じた圧縮応力が重畳されて残留し、このよ
うな残留応力は積層数が増加するほど大きくなり、構造
欠陥が発生したり、静電容量の温度特性が悪化するとい
う問題があった。
【0014】本発明は、残留応力を低減することによ
り、デラミネーション等の構造欠陥の発生を抑制できる
とともに、静電容量の温度特性を向上できる積層セラミ
ックコンデンサを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題に
ついて鋭意検討した結果、積層セラミックコンデンサの
誘電体層に複数の突起状変形領域を形成すると、この変
形領域において内部応力の一部が解放され、積層セラミ
ックコンデンサの残留応力を小さくすることができるこ
とを見出し、本発明に至った。
【0016】即ち、本発明の積層セラミックコンデンサ
は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなるコン
デンサ本体の両端に外部電極を設けた積層セラミックコ
ンデンサであって、前記誘電体層に、積層方向に突出す
る複数の突出部を所定間隔を置いて形成したものであ
る。
【0017】ここで、突出部の積層方向への突出高さh
が0.5〜10.0μmであることが望ましい。また、
複数の突出部は、10〜300μmの間隔xを置いて形
成されていることが望ましい。
【0018】
【作用】本発明の積層セラミックコンデンサは、内部電
極層は金属から構成されており、誘電体層はセラミック
スから構成されているため、焼成段階および焼結後の冷
却工程では、内部電極層の収縮により誘電体層の表皮部
分が圧縮応力を受けるが、本発明の積層セラミックコン
デンサでは、誘電体層に、積層方向に突出する複数の突
出部を所定間隔を置いて形成したので、誘電体層の表皮
部分に生じた圧縮応力が突出部で各方向に分散され、残
留応力が低下する。これにより、デラミネーション等の
構造欠陥が抑制され、さらに静電容量の温度特性を向上
できる。
【0019】また、突出部の積層方向への突出高さhを
0.5〜10.0μmとすることにより、あるいは複数
の突出部を10〜300μmの間隔xを置いて形成する
ことにより、残留応力をさらに有効に低減できる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の積層セラミックコンデン
サは、図1に示すように、コンデンサ本体1の両端に外
部電極2を形成して構成されており、コンデンサ本体1
は、図2に示すように、誘電体層3と内部電極層4とを
交互に積層して構成されている。
【0021】そして、誘電体層3には、図2乃至図4に
示すように、積層方向に突出する複数の突出部7が所定
間隔xを置いて形成されている。この突出部7は半球面
形状とされ、突出部7の積層方向への突出高さhは0.
5〜10.0μmとされており、この突出部7の誘電体
層平面方向の最大幅Lは、5〜100μmとされてい
る。また、複数の突出部7は、誘電体層3に10〜30
0μmの間隔xを置いて形成されている。
【0022】ここで、突出部7の積層方向への突出高さ
hを0.5〜10.0μmとしたのは、この範囲ならば
内部応力を充分に低減できるからである。つまり、突出
高さhが0.5μm以下の場合、内部応力が十分に緩和
されず、静電容量の温度特性変化率の向上効果が小さい
からである。一方、10.0μmを越えると、グリーン
シートの破損によるショート故障が発生しやすくなるか
らである。突出部7の積層方向への突出高さhは、2.
0〜5.0μmであることが望ましい。
【0023】また、複数の突出部7を10〜300μm
の間隔xを置いて形成したのは、間隔Xが10μmより
も小さい場合にはグリーンシートの破損によるショート
故障が発生しやすくなり、一方、300μmを越えると
内部応力が十分に緩和されず、静電容量の温度特性変化
率が大きくなりやすいからである。間隔xは、20〜1
00μmであることが望ましい。
【0024】さらに、突出部7の誘電体層平面方向の最
大幅Lを5〜100μmとしたのは、最大幅Lが5μm
よりも小さい場合には、グリーンシートの破損によるシ
ョート故障が発生しやすく、100μmを越えると内部
応力が十分に緩和されず、静電容量の温度特性変化率が
大きくなりやすいからである。最大幅Lは10〜50μ
mが望ましい。
【0025】本発明の積層セラミックコンデンサは、例
えば、先ず、誘電体層となるグリーンシートを作製す
る。グリーンシートは、例えば、チタン酸バリウムを主
成分とし、酸化イットリウム、炭酸マンガン及び酸化マ
グネシウムを加えた誘電体粉末に、水及び分散剤を加
え、ボールミルにて混合粉砕した後、有機バインダーを
混合し、得られたスラリーを所定厚みのテープ状に成形
することで得られる。
【0026】誘電体層の材料としては、チタン酸バリウ
ムを主成分とし、この主成分100モル部に対して、酸
化マグネシウムを0.5〜8モル部、炭酸マンガンを
0.05〜0.5モル部、酸化イットリウムを0.3〜
4モル部添加含有したものを用いることが誘電率などの
特性を向上する点から望ましい。
【0027】導体ペーストは、例えば、ニッケル粉末に
有機可塑剤を加えたペーストを作製する。
【0028】そして、上記誘電体層のグリーンシートの
上面に、例えば、スクリーン印刷法によりニッケルの導
体ペーストを塗布する。次に、規則的な凸部(半球面形
状)を持った第1圧子と、この第1圧子の凸部に対応す
る凹部を持った第2圧子とにより、導体ペーストを塗布
したグリーンシートを挟持し、グリーンシート表面に突
出部を所定間隔で形成する。次に、この突出部を重ねる
ようにして、突出部が形成されたグリーンシートを積層
する。
【0029】そして、得られた積層成形体を所定寸法に
切断した後、酸素分圧3×10-8〜3×10-3Pa、温
度1150〜1300℃で0.5〜3時間焼成し、次
に、酸素分圧1×10-2〜2×104 Pa、温度900
〜1150℃で1〜5時間熱処理する。
【0030】次に、銅粉末に有機可塑剤を加えたペース
トを作製し、このペーストを、前記内部電極層と交互に
電気的に接続するように焼結体に焼き付けて積層セラミ
ックコンデンサを作製する。
【0031】尚、上記例では、グリーンシートに、規則
的な凸部を持った第1圧子と、この第1圧子の凸部に対
応する凹部を持った第2圧子とにより、突出部を形成し
たが、突出部が形成できる方法であれば、どのような方
法を採用しても良い。
【0032】また、上記例では、突出部7を半球面形状
とした例について説明したが、本発明では、積層方向に
突出するものであれば、例えば、円錐形状、四角錘形状
々、どのような形状であっても良い。
【0033】
【実施例】先ず、チタン酸バリウムを主成分とし、この
主成分100モル部に対して、酸化イットリウムを1モ
ル部、酸化マグネシウムを2モル部、炭酸マンガンを
0.1モル部添加した誘電体粉末に、水及び分散剤を加
え、ZrO2 ボールを用いたボールミルにて混合粉砕し
た後、有機バインダーを混合し、得られたスラリーを厚
み13μmのテープ状に成形した。
【0034】一方、内部電極として、ニッケル粉末に有
機可塑剤を加えたペーストを用意し、上記テープ上にス
クリーン印刷法にて形成した。次に、100μm間隔の
規則的な直径20μmの半球形状の凸部を持った第1圧
子と、この第1圧子の凸部に対応する凹部を持った第2
圧子とにより、導体ペーストを塗布したテープを挟持
し、テープ表面に半球面状の突出部を形成した。
【0035】次に、この突出部を重ねるようにして突出
部の形成されたテープを積層した。
【0036】このとき各々の層にわたって突出部が重な
るようにして積層成形体を形成した。
【0037】比較のため、突出部を形成しないテープを
積層した積層成形体も用意した。
【0038】得られた成形体を切断した後、酸素分圧1
×10-6Pa、温度1260℃で2時間焼成し、次に、
酸素分圧1×10Pa、温度1000℃で1時間熱処理
を行った。次に、焼結体の両端面に銅ペーストを800
℃で焼き付け、内部電極と電気的に接続する外部電極を
形成し、誘電体層厚み9μm、有効誘電体層数100
層、外形寸法2mm×1.2mm×1.2mm、有効電
極面積0.78mm2 の積層コンデンサを得た。尚、突
出部の積層方向への突出高さh、誘電体層平面方向の最
大幅L、複数の突出部間の間隔xを種々変化させ、積層
コンデンサを作製した。
【0039】次にこれらの試料を、LCRメーター42
84Aを用いて、周波数1.0kHz、入力信号レベル
1.0Vrmsにて+25℃及び+125℃における静
電容量を測定した。また、外観検査によりデラミネーシ
ョンの発生の有無を観察した。その結果を表1に記載し
た。
【0040】
【表1】
【0041】この表1から、誘電体層が平面状に形成さ
れた、つまり突出部が形成されていない比較例の場合
(試料No.1)、+25℃の静電容量に対する125℃
の静電容量の変化率は平均−16%であったのに対し
て、本発明の試料では、−14%以下で静電容量の温度
変化率が小さいものであった。さらに、比較例の試料で
は試料300個のうち3個にデラミネーションが発生し
ていたのに対して、本発明の試料ではデラミネーション
の発生はなかった。
【0042】
【発明の効果】本発明の積層セラミックコンデンサは、
誘電体層に、積層方向に突出する複数の突出部を所定間
隔を置いて形成したので、誘電体層の表皮部分に生じた
圧縮応力が突出部で各方向に分散され、残留応力が低下
し、これにより、デラミネーション等の構造欠陥が抑制
され、さらに静電容量の温度特性を向上できる。
【0043】また、突出部の積層方向への突出高さhを
0.5〜10.0μmとすることにより、あるいは複数
の突出部を、10〜300μmの間隔xを置いて形成す
ることにより、残留応力をさらに有効に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層セラミックコンデンサを示す側面
図である。
【図2】図1のコンデンサ本体の断面図である。
【図3】図2の横断面図である。
【図4】突出部およびその近傍を示す斜視図である。
【図5】従来の積層セラミックコンデンサのコンデンサ
本体の断面図である。
【符号の説明】
1・・・コンデンサ本体 2・・・外部電極 3・・・誘電体層 4・・・内部電極層 7・・・突出部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘電体層と内部電極層とを交互に積層して
    なるコンデンサ本体の両端に外部電極を設けた積層セラ
    ミックコンデンサであって、前記誘電体層に、積層方向
    に突出する複数の突出部を所定間隔を置いて形成したこ
    とを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
  2. 【請求項2】突出部の積層方向への突出高さhが0.5
    〜10.0μmであることを特徴とする請求項1記載の
    積層セラミックコンデンサ。
  3. 【請求項3】複数の突出部は、10〜300μmの間隔
    xを置いて形成されていることを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の積層セラミックコンデンサ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7505247B2 (en) * 2005-03-30 2009-03-17 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multi-layer ceramic capacitor and production method thereof
JPWO2013175945A1 (ja) * 2012-05-24 2016-01-12 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
US9922767B2 (en) 2014-09-30 2018-03-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Ceramic electronic component and manufacturing method therefor
CN109119247A (zh) * 2017-06-26 2019-01-01 太阳诱电株式会社 层叠陶瓷电容器
JP2019029379A (ja) * 2017-07-25 2019-02-21 Tdk株式会社 電子部品及びその製造方法

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