JP2003068560A - 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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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 外部電極のシール性およびメッキ付け性のど
ちらの特性も良好な積層セラミックコンデンサを構成す
る。 【解決手段】 複数の内部電極3を形成した誘電体層2
を積層し、焼結したセラミック焼結体1の外部に、内部
電極3に導通した外部電極4を形成して積層セラミック
コンデンサを構成する。ここで、Ba−Sr−Si−B
系のガラスフリットとZn−Si−B系のガラスフリッ
トとCuを含有した導電ペーストの焼成により外部電極
4を構成する。この際、焼成後における外部電極4の外
周部の表層付近のガラスフリットの成分として、少なく
ともBa,Si,Bの各酸化物を含有し、かつSiO2
の構成比率が、全体の50mol%以下となるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、積層セラミック
コンデンサ、特に外部電極を構成するガラスフリットの
焼き付け後の組成を最適化した積層セラミックコンデン
サに関するものである。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、内部電極
を形成した誘電体セラミックス焼結体と、内部電極に導
通し誘電体セラミックス焼結体の側面に形成され焼き付
けられた外部電極とから構成されている。誘電体セラミ
ック焼結体は、Ni等の内部電極を備えた誘電体層が積
層形成されている。外部電極は導電ペーストの焼付けに
より形成されている。外部電極表面には金属メッキが施
されており、外部電極の腐食の防止および実装基板への
半田付け性を向上させている。
【0003】このような積層セラミックコンデンサの外
部電極において、ガラスフリットに要求される重要な特
性としては、外部電極の焼結を促す焼結助剤としての機
能と、焼結後に外部電極に行うメッキのメッキ液に対す
るシール性を確保する機能との二つが存在する。
【0004】これまで、これらの機能を有するために、
外部電極用のガラスフリットとしては、Ba−Si−B
系フリットおよびZn−Si−B系フリットを通常使用
していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の積層セ
ラミックコンデンサの外部電極の構成においては、以下
に説明する解決すべき課題があった。
【0006】近年、積層セラミックコンデンサの薄層化
および多層化が進行する中、外部電極のメッキ液に対す
るシール性の確保がさらに要求されるようになってき
た。しかし、シール性を確保するために外部電極の焼結
性を向上した場合、シール性は確保できるものの、外部
電極中のガラスフリットが外部電極の焼結とともに外部
電極表面部に析出する。これは、外部電極の焼結が促進
されると外部電極内の金属粒子同士の焼結が率先して行
われ、外部電極内部で金属粒子間に存在したガラスフリ
ットが外部に押し出されることによる。このように、ガ
ラスフリットが外部電極表面に析出すると、メッキ付け
性が低下し、場合によっては、メッキされなくなってし
まう。この結果、実装基板に積層セラミックコンデンサ
を実装する際に、濡れ性が悪くなる等の不具合が発生す
る。
【0007】また、一方で、メッキ付け性を確保するた
めに外部電極の焼結度を低下させたり、ガラスフリット
の添加量を減じた場合には、メッキ液に対するシール性
が低下し、積層セラミックコンデンサの信頼性を悪化さ
せる可能性がある。
【0008】この発明の目的は、外部電極のシール性お
よびメッキ付け性のどちらの特性も良好な積層セラミッ
クコンデンサを構成することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、外部電極の
エッジ部付近におけるガラスフリットの成分として、少
なくともBa,Si,Bの各酸化物を含有し、かつSi
2 の構成比率が全体の50mol%以下となるような
積層セラミックコンデンサを構成する。
【0010】また、この発明は、ガラスフリットがガラ
ス転移点の異なる二種類のガラスフリットからなり、こ
れに含有されたアルカリ土類金属酸化物をエッジ部付近
に析出させることにより、該エッジ部付近のガラスフリ
ット成分に対するSiO2 の構成比率を50mol%以
下にした積層セラミックコンデンサを構成する。
【0011】また、この発明は、ガラス転移点の異なる
二種類のガラスフリットにおけるガラス転移点の低い側
のガラスフリットを、Zn−Si−B系、Bi−Si−
B系またはPb−Si−B系のガラスフリットのいずれ
か一つを含有して積層セラミックコンデンサを構成す
る。
【0012】また、この発明は、ガラス転移点の異なる
二種類のガラスフリットにおけるガラス転移点の高い側
の前記ガラスフリットを、Ba−Si−B系、Sr−S
i−B系またはCa−Si−B系のガラスフリットのい
ずれか一つを含有して積層セラミックコンデンサを構成
する。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明に係る積層セラミックコン
デンサの構成について、図1を参照して説明する。
【0014】図1の(a)は積層セラミックコンデンサ
の側面断面図であり、(b)はその外部電極からみた正
面図である。
【0015】図1において、1はセラミック焼結体、2
はセラミック焼結体1を構成する複数の誘電体層、3は
複数の誘電体層2間に配置される内部電極、4はセラミ
ック焼結体1の両端に形成された外部電極であり、41
は外部電極中央部、42は外部電極外周部である。
【0016】積層セラミックコンデンサにおいては、内
部電極3がそれぞれ形成された複数の誘電体層2が積層
され、焼成されたセラミック焼結体1の外面の内部電極
3の端部となる面に外部電極4が形成されている。
【0017】外部電極4は、焼結されたセラミック焼結
体1にバレル研磨等を行った後、導電ペーストを塗布し
て乾燥させた後、N2 とH2 Oとからなる所定の雰囲気
と所定の温度条件に制御した焼成炉で焼付することによ
り形成される。この外部電極にメッキを行い、半田との
なじみ性および信頼性を向上する。
【0018】内部電極はNiで、誘電体層はBaTiO
3 を主成分とするセラミックスで構成されており、外部
電極はBa−Sr−Si−B系のガラスフリット、Zn
−Si−B系のガラスフリット、およびCuを含有した
導電ペーストの焼成物より構成されている。これら二種
類のガラスフリットは、その構成により、ガラス転移点
が異なり、Zn−Si−B系のガラスフリットは転移点
が低く、濡れ性を向上させる。一方、Ba−Sr−Si
−B系のガラスフリットは拡散しにくいため、Cuとと
もに焼成され、外部電極の形状が構成される。
【0019】このように、二種類の組成の異なるガラス
フリットを混合することにより、内部電極およびセラミ
ック焼結体への外部電極の濡れ性と、外部電極の形状形
成とを容易にすることができる。
【0020】ここで、外部電極の焼成条件を変更するこ
とにより、焼成後の外部電極表面の組成が変化する。す
なわち、焼成温度および、焼成雰囲気のO2 濃度を変更
することにより、外部電極の表面に析出するガラスフリ
ット内の組成が異なる。
【0021】次に、複数の条件下で焼成を行った場合の
外部電極表面のガラスフリットの組成について、表1、
表2を用いて説明する。
【0022】表1は焼成後の外部電極中央部41での組
成を示したものであり、表2は外部電極外周部42での
組成を示したものである。なお、組成については、走査
型オージェ電子顕微鏡、および波長分散型X線マイクロ
アナライザを用いて、外部電極の表面および、表面から
2μm以内の内部について分析を行っている。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】表1に示すように、焼成条件を変化させて
も、外部電極中央部に存在するガラスフリットの組成
は、ZnO−SiO2 −B2 3 を主体とするフリット
で構成されている。よって、焼成条件による影響は殆ど
ない。
【0026】一方、表2に示すように、外部電極外周部
に存在するガラスフリットの組成は、ZnO−SiO2
−B2 3 を主体とするフリットではあるが、焼成条件
により、それぞれ比率が変化し、全体としてのZnO−
SiO2 −B2 3 の比率が減少するかわりに、Ba
O,SrOの析出量が増加する。このように、外部電極
の中央部と外周部とではガラスフリットの組成が異な
る。
【0027】なお、検出されたTiO2におけるTi
は、ガラスフリットに含まれておらず、セラミック焼結
体から拡散して析出したものである。
【0028】これらの複数の組成からなるコンデンサの
メッキ付き性試験および耐湿負荷(シール性)試験の結
果を表3、表4にそれぞれ示す。
【0029】表3に示すメッキ付き性試験は、各焼成条
件で形成された外部電極に、Ni、Snを順次メッキし
ていき、目視観察によりメッキが形成されているか(C
u外部電極が露出していないか)により判断した。
【0030】一方、表4に示す耐湿負荷試験は、温度が
70℃、湿度が95%Rhで10V通電を2000時間
実施した後の絶縁抵抗不良で判断した。
【0031】
【表3】
【0032】
【表4】
【0033】表3に示すように、焼成条件,の外部
電極構造を有する積層セラミックコンデンサには不良が
発生し、他の焼成条件では発生しなかった。
【0034】この結果から、メッキ付き性の確保には、
外部電極外周部のガラスフリット内における、BaO,
SrOの含有量、およびBaO,SrOを含有した状態
でのSiO2 の含有量に影響を受け、SiO2 の含有量
が多ければ(ガラスフリット全体の50mol%を超え
て存在すれば)、メッキ付き性が低下する。
【0035】また、表4に示すように、焼成条件,
,,,の外部電極構造を有する積層セラミック
コンデンサには不良の発生はなかった。
【0036】この結果から、BaO,SrOを含有する
ことは、シール性を確保するための必須条件であり、特
に、外部電極外周部で含有していることが不可欠であ
る。
【0037】これらの結果から、焼成条件,,,
の外部電極構造を有する積層セラミックコンデンサ
は、メッキ付き性、耐湿負荷(シール性)ともに問題は
ない。すなわち、外部電極表面にBaO,SrOを含有
し、かつ外部電極外周部におけるガラスフリット全体に
占めるSiO2 の含有比率が50mol%以下となるよ
うな外部電極の構成であれば、良好な半田なじみ性(実
装しやすさ)を有し、信頼性の高い積層セラミックコン
デンサを構成することができる。
【0038】なお、本実施形態では、内部電極をNi、
BaTiO3 とし、導電ペーストのガラスフリットをB
a−Sr−Si−B系およびZn−Si−B系とし、外
部電極をCuとしてた積層セラミックコンデンサを示し
たが、内部電極、セラミック焼結体、および外部電極の
構成はこれに限るものではない。
【0039】また、本実施形態では、導電ペースト内の
ガラスフリットの組成を変更せず、焼成条件を複数種用
いて、外部電極表面に析出するガラスフリットの組成を
設定した。しかし、導電ペーストに混ぜるガラスフリッ
トの組成を変更したり、ガラスフリットの組成変更と焼
成条件の設定により、析出するガラスフリットの組成を
定めるようにしてもよい。
【0040】例えば、Ba−Sr−Si−B系のガラス
フリットの代わりに、Ba−Si−B系、Sr−Si−
B系、Ca−Si−B系、またはBa−Ca−Si−B
系のガラスフリットを用いてもよく、Zn−Si−B系
のガラスフリットの代わりに、Bi−Si−B系、Pb
−Si−B系の低ガラス転移点を有するガラスフリット
を用いてもよい。
【0041】
【発明の効果】この発明によれば、外部電極のエッジ部
付近におけるガラスフリットの成分として、少なくとも
Ba,Si,Bの各酸化物を含有し、かつSiO2 の構
成比率が全体の50mol%以下となるようにすること
で、メッキ付け性が良好で、実装性が良好な、信頼性の
高い積層セラミックコンデンサを構成することができ
る。
【0042】また、この発明によれば、ガラスフリット
がガラス転移点の異なる二種類のガラスフリットからな
り、これに含有されたアルカリ土類金属がエッジ部付近
に拡散することにより、BaO等のアルカリ土類金属酸
化物が外部電極の表面に析出し、実装性が良好で、信頼
性の高い積層セラミックコンデンサを容易に構成するこ
とができる。
【0043】また、この発明によれば、ガラス転移点の
異なる二種類のガラスフリットにおけるガラス転移点の
低い側のガラスフリットを、Zn−Si−B系、Bi−
Si−B系またはPb−Si−B系のガラスフリットの
いずれか一つを含有することにより、内部電極およびセ
ラミック焼結体への濡れ性が向上し、実装性が良好で、
信頼性の高い積層セラミックコンデンサを構成すること
ができる。
【0044】また、この発明によれば、ガラス転移点の
異なる二種類のガラスフリットにおけるガラス転移点の
高い側の前記ガラスフリットを、Ba−Si−B系、S
r−Si−B系またはCa−Si−B系のガラスフリッ
トのいずれか一つを含有することにより、アルカリ土類
金属酸化物が外部電極の表面に析出しやすく、実装性が
良好で、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを構成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】積層セラミックコンデンサの側面断面図および
正面図
【符号の説明】
1−セラミック焼結体 2−誘電体層 3−内部電極 4−外部電極 41−外部電極中央部 42−外部電極外周部
フロントページの続き (72)発明者 山田 健一 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5E001 AB03 AF06 AH01 AH07 AJ03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層セラミックコンデンサの端面外周部
    となる前記外部電極のエッジ部付近の表層部における前
    記ガラスフリットの成分として、少なくともBa,S
    i,Bの各酸化物を含有し、かつSiO2 の構成比率
    が、全体の50mol%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. 【請求項2】 前記ガラスフリットがガラス転移点の異
    なる二種類のガラスフリットからなり、該ガラスフリッ
    トに含有されたアルカリ土類金属酸化物が前記エッジ部
    付近に析出している請求項1に記載の積層セラミックコ
    ンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記ガラス転移点の異なる二種類のガラ
    スフリットにおけるガラス転移点の低い側の前記ガラス
    フリットが、Zn−Si−B系、Bi−Si−B系また
    はPb−Si−B系のガラスフリットのいずれか一つで
    ある請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記ガラス転移点の異なる二種類のガラ
    スフリットにおけるガラス転移点の高い側の前記ガラス
    フリットが、Ba−Si−B系、Sr−Si−B系また
    はCa−Si−B系のガラスフリットのいずれか一つで
    ある請求項2または請求項3に記載の積層セラミックコ
    ンデンサ。
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