JP3376963B2 - 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
積層セラミックコンデンサ及びその製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/002—Details
- H01G4/018—Dielectrics
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- H01G4/08—Inorganic dielectrics
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミックコ
ンデンサ及びその製造方法に関し、より詳細には、卑金
属を内部電極材料として用い、良好な静電容量温度特性
と大きな静電容量とを実現し得る積層セラミックコンデ
ンサ及びその製造方法に関する。
ンデンサ及びその製造方法に関し、より詳細には、卑金
属を内部電極材料として用い、良好な静電容量温度特性
と大きな静電容量とを実現し得る積層セラミックコンデ
ンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、チタン酸バリウム系強誘電体セラ
ミックスを用いた積層セラミックコンデンサであって、
セラミックスが、コア−シェル構造を有する粒子と、組
成が均一である粒子とからなるものが知られている。コ
ア−シェル構造を有する粒子とは、コアの周囲にシェル
層が形成された構造を有し、チタン酸バリウム系誘電体
セラミックスを用いた場合、チタン酸バリウム系誘電体
セラミック粒子がコアを形成し、その周囲にチタン酸バ
リウムよりも比誘電率が低い誘電体材料によりシェル層
が構成されている。
ミックスを用いた積層セラミックコンデンサであって、
セラミックスが、コア−シェル構造を有する粒子と、組
成が均一である粒子とからなるものが知られている。コ
ア−シェル構造を有する粒子とは、コアの周囲にシェル
層が形成された構造を有し、チタン酸バリウム系誘電体
セラミックスを用いた場合、チタン酸バリウム系誘電体
セラミック粒子がコアを形成し、その周囲にチタン酸バ
リウムよりも比誘電率が低い誘電体材料によりシェル層
が構成されている。
【０００３】また、上記組成が均一である粒子とは、チ
タン酸バリウムのみからなるもの、あるいはコア−シェ
ル構造におけるシェル成分がコア部分に拡散・固溶して
均一となり、コア−シェル構造を有しないものをいう。
タン酸バリウムのみからなるもの、あるいはコア−シェ
ル構造におけるシェル成分がコア部分に拡散・固溶して
均一となり、コア−シェル構造を有しないものをいう。
【０００４】上記のような積層セラミックコンデンサの
製造に際しては、まず、コアを構成するための原料とし
て、ＴｉＯ2 及びＢａＣＯ3 などのセラミック原料を秤
量し、混合し、仮焼する。得られた仮焼物を粉砕し、仮
焼粉末を得る。しかる後、仮焼粉末に、シェル部を構成
するための材料、有機バインダ、分散剤及び水を混合
し、セラミックスラリーを得る。得られたセラミックス
ラリーをドクターブレード法などの方法によりシート成
形し、セラミックグリーンシートを得る。
製造に際しては、まず、コアを構成するための原料とし
て、ＴｉＯ2 及びＢａＣＯ3 などのセラミック原料を秤
量し、混合し、仮焼する。得られた仮焼物を粉砕し、仮
焼粉末を得る。しかる後、仮焼粉末に、シェル部を構成
するための材料、有機バインダ、分散剤及び水を混合
し、セラミックスラリーを得る。得られたセラミックス
ラリーをドクターブレード法などの方法によりシート成
形し、セラミックグリーンシートを得る。
【０００５】次に、セラミックグリーンシート上にＡ
ｇ、Ａｇ−Ｐｄ、ＮｉまたはＣｕなどの金属粉末含有導
電ペーストを印刷し、内部電極を形成する。次に、内部
電極が形成されたセラミックグリーンシートを複数枚積
層し、上下に無地の適宜の枚数のセラミックグリーンシ
ートを積層し、積層体を得る。得られた積層体を厚み方
向に加圧した後、焼成することにより、セラミック焼結
体を得る。このようにして得られた焼結体の両端面に外
部電極を形成することにより、上記積層セラミックコン
デンサが得られる。
ｇ、Ａｇ−Ｐｄ、ＮｉまたはＣｕなどの金属粉末含有導
電ペーストを印刷し、内部電極を形成する。次に、内部
電極が形成されたセラミックグリーンシートを複数枚積
層し、上下に無地の適宜の枚数のセラミックグリーンシ
ートを積層し、積層体を得る。得られた積層体を厚み方
向に加圧した後、焼成することにより、セラミック焼結
体を得る。このようにして得られた焼結体の両端面に外
部電極を形成することにより、上記積層セラミックコン
デンサが得られる。
【０００６】上記コア−シェル構造を有する粒子と、均
一系の粒子とを有する積層セラミックコンデンサでは、
良好な温度特性が得られるとされている。近年、積層セ
ラミックコンデンサにおいては、小型化、大容量化及び
低コスト化がより強く求められている。従って、上記コ
ア−シェル構造及び均一系の構造の各粒子を有する積層
セラミックコンデンサにおいても、良好な温度特性だけ
でなく、小型化、大容量化及び低コスト化を果たすこと
が強く求められている。
一系の粒子とを有する積層セラミックコンデンサでは、
良好な温度特性が得られるとされている。近年、積層セ
ラミックコンデンサにおいては、小型化、大容量化及び
低コスト化がより強く求められている。従って、上記コ
ア−シェル構造及び均一系の構造の各粒子を有する積層
セラミックコンデンサにおいても、良好な温度特性だけ
でなく、小型化、大容量化及び低コスト化を果たすこと
が強く求められている。
【０００７】小型化及び大容量化を果たすには、セラミ
ック材料として、比誘電率の高い材料を用いること、あ
るいは内部電極間のセラミック層の厚みを薄くすること
が必要である。また、低コスト化のために、卑金属、例
えばＮｉが使用されている。
ック材料として、比誘電率の高い材料を用いること、あ
るいは内部電極間のセラミック層の厚みを薄くすること
が必要である。また、低コスト化のために、卑金属、例
えばＮｉが使用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記コア−シェル構造
を有する粒子及び均一系の構造を有する粒子からなるセ
ラミック焼結体を用いた積層セラミックコンデンサにお
いて、内部電極としてＮｉを用いれば、コストを低減す
ることができる。しかしながら、チタン酸バリウム系の
上記構造の誘電体セラミックスでは、比誘電率が最大で
も４０００であるため、小型化及び大容量化を進めるこ
とは困難であった。
を有する粒子及び均一系の構造を有する粒子からなるセ
ラミック焼結体を用いた積層セラミックコンデンサにお
いて、内部電極としてＮｉを用いれば、コストを低減す
ることができる。しかしながら、チタン酸バリウム系の
上記構造の誘電体セラミックスでは、比誘電率が最大で
も４０００であるため、小型化及び大容量化を進めるこ
とは困難であった。
【０００９】他方、小型化及び大容量化を進めるため
に、比誘電率の高い鉛系ペロブスカイト構造を有するセ
ラミック材料の使用も検討されているが、鉛系ペロブス
カイト構造を有するセラミック材料は鉛を含有するた
め、環境に悪影響を及ぼすおそれがあった。
に、比誘電率の高い鉛系ペロブスカイト構造を有するセ
ラミック材料の使用も検討されているが、鉛系ペロブス
カイト構造を有するセラミック材料は鉛を含有するた
め、環境に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【００１０】本発明の目的は、コア−シェル構造を有
し、良好な静電容量温度特性を発現し得る誘電体セラミ
ックスを用い、電極材料として卑金属を用いた積層セラ
ミックコンデンサにおいて、低コスト化を実現し得るだ
けでなく、小型化及び大容量化を果たし得る積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。
し、良好な静電容量温度特性を発現し得る誘電体セラミ
ックスを用い、電極材料として卑金属を用いた積層セラ
ミックコンデンサにおいて、低コスト化を実現し得るだ
けでなく、小型化及び大容量化を果たし得る積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、耐還元性誘電
体セラミックスからなるセラミック焼結体と、前記セラ
ミック焼結体内に配置されており、セラミック層を介し
て厚み方向に重なり合うように配置された卑金属からな
る複数の内部電極と、前記セラミック焼結体の外表面に
形成されており、かついずれかの内部電極に電気的に接
続された一対の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、前記耐還元性誘電体セラミックスから
なるセラミック焼結体において、コア−シェル構造を有
する粒子と、均一系粒子とが混在しており、該セラミッ
ク焼結体の任意の断面を観察した場合、コア−シェル構
造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子とが、
２：８〜４：６の範囲の面積比で混在していることを特
徴とする。
体セラミックスからなるセラミック焼結体と、前記セラ
ミック焼結体内に配置されており、セラミック層を介し
て厚み方向に重なり合うように配置された卑金属からな
る複数の内部電極と、前記セラミック焼結体の外表面に
形成されており、かついずれかの内部電極に電気的に接
続された一対の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、前記耐還元性誘電体セラミックスから
なるセラミック焼結体において、コア−シェル構造を有
する粒子と、均一系粒子とが混在しており、該セラミッ
ク焼結体の任意の断面を観察した場合、コア−シェル構
造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子とが、
２：８〜４：６の範囲の面積比で混在していることを特
徴とする。
【００１２】本発明に係る積層セラミックコンデンサで
は、内部電極が卑金属からなるため低コスト化を果たす
ことができる。また、セラミック焼結体において、コア
−シェル構造を有する粒子と、均一系粒子とが混在して
おり、セラミック焼結体の任意の断面を観察した場合、
コア−シェル構造を有する粒子と、均一系の構造を有す
る粒子とが、２：８〜４：６の範囲の面積比で混在して
いるので、後述の実験例から明らかなように、比誘電率
が４５００以上に高められ、それによって小型化及び大
容量化が果たされる。また、コア−シェル構造を有する
ため、ＪＩＳ規格の静電容量温度特性のＤ特性を満たし
得る。
は、内部電極が卑金属からなるため低コスト化を果たす
ことができる。また、セラミック焼結体において、コア
−シェル構造を有する粒子と、均一系粒子とが混在して
おり、セラミック焼結体の任意の断面を観察した場合、
コア−シェル構造を有する粒子と、均一系の構造を有す
る粒子とが、２：８〜４：６の範囲の面積比で混在して
いるので、後述の実験例から明らかなように、比誘電率
が４５００以上に高められ、それによって小型化及び大
容量化が果たされる。また、コア−シェル構造を有する
ため、ＪＩＳ規格の静電容量温度特性のＤ特性を満たし
得る。
【００１３】すなわち、本発明に係る積層セラミックコ
ンデンサは、コア−シェル構造を有する粒子と、均一系
の構造を有する粒子との割合を上記特定の割合とするこ
とにより、静電容量温度特性を良好に維持したまま、小
型化及び大容量化を実現したことに特徴を有する。
ンデンサは、コア−シェル構造を有する粒子と、均一系
の構造を有する粒子との割合を上記特定の割合とするこ
とにより、静電容量温度特性を良好に維持したまま、小
型化及び大容量化を実現したことに特徴を有する。
【００１４】本発明においては、好ましくは、上記耐還
元性誘電体セラミックスとして、チタン酸バリウム系セ
ラミックスが用いられる。本発明に係る積層セラミック
コンデンサの製造方法は、耐還元性誘電体セラミックス
を主体とするセラミックグリーンシートを用意する工程
と、前記セラミックグリーンシートの片面に卑金属ペー
ストを印刷し、内部電極を形成する工程と、前記内部電
極が印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層
し、上下に無地の前記セラミックグリーンシートを積層
し、厚み方向に加圧することにより、積層体を得る工程
と、前記積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る工程
と、前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を付与す
る工程とを備え、前記焼成に際しての焼成温度及び焼成
時間が、得られたセラミック焼結体の任意の断面におい
て、コア−シェル構造を有する粒子と均一系の構造を有
する粒子とが、２：８〜４：６の範囲の面積比で混在す
るように選ばれていることを特徴とする。
元性誘電体セラミックスとして、チタン酸バリウム系セ
ラミックスが用いられる。本発明に係る積層セラミック
コンデンサの製造方法は、耐還元性誘電体セラミックス
を主体とするセラミックグリーンシートを用意する工程
と、前記セラミックグリーンシートの片面に卑金属ペー
ストを印刷し、内部電極を形成する工程と、前記内部電
極が印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層
し、上下に無地の前記セラミックグリーンシートを積層
し、厚み方向に加圧することにより、積層体を得る工程
と、前記積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る工程
と、前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を付与す
る工程とを備え、前記焼成に際しての焼成温度及び焼成
時間が、得られたセラミック焼結体の任意の断面におい
て、コア−シェル構造を有する粒子と均一系の構造を有
する粒子とが、２：８〜４：６の範囲の面積比で混在す
るように選ばれていることを特徴とする。
【００１５】本発明に係る積層セラミックコンデンサの
製造方法においても、好ましくは、耐還元性誘電体セラ
ミックスとしてチタン酸バリウム系セラミックスが用い
られる。
製造方法においても、好ましくは、耐還元性誘電体セラ
ミックスとしてチタン酸バリウム系セラミックスが用い
られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。
【００１７】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る積
層セラミックコンデンサの一実施例を説明するための断
面図及びセラミック焼結体の断面構造を示す模式的拡大
断面図である。
層セラミックコンデンサの一実施例を説明するための断
面図及びセラミック焼結体の断面構造を示す模式的拡大
断面図である。
【００１８】積層セラミックコンデンサ１は、コア−シ
ェル構造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子と
を有するセラミック焼結体２を用いて構成されている。
すなわち、セラミック焼結体２では、図１（ｂ）に示す
ように、誘電体セラミック粒子よりなるコア３の周囲
に、該誘電体セラミックスよりも誘電率の低い材料から
なるシェル４が形成されているコア−シェル構造を有す
る粒子と、均一成分からなる均一構造を有する粒子５と
が混在している。
ェル構造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子と
を有するセラミック焼結体２を用いて構成されている。
すなわち、セラミック焼結体２では、図１（ｂ）に示す
ように、誘電体セラミック粒子よりなるコア３の周囲
に、該誘電体セラミックスよりも誘電率の低い材料から
なるシェル４が形成されているコア−シェル構造を有す
る粒子と、均一成分からなる均一構造を有する粒子５と
が混在している。
【００１９】ここで、上記セラミック焼結体２の任意の
方向に沿う断面を見たときに、コア−シェル構造を有す
る粒子６と、均一系の構造を有する粒子５との面積比が
２：８〜４：６の範囲とされており、それによって、後
述の実験例から明らかなように、４５００以上の高い比
誘電率と、良好な温度特性とが実現される。
方向に沿う断面を見たときに、コア−シェル構造を有す
る粒子６と、均一系の構造を有する粒子５との面積比が
２：８〜４：６の範囲とされており、それによって、後
述の実験例から明らかなように、４５００以上の高い比
誘電率と、良好な温度特性とが実現される。
【００２０】図１（ａ）に示すように、セラミック焼結
体２内には、複数の内部電極７ａ〜７ｆがセラミック焼
結体層を介して厚み方向に重なり合うように配置されて
いる。内部電極７ａ〜７ｆを構成する材料については、
卑金属が用いられ、それによってコストが低減される。
卑金属としては、ＮｉやＣｕなどを例示することができ
る。
体２内には、複数の内部電極７ａ〜７ｆがセラミック焼
結体層を介して厚み方向に重なり合うように配置されて
いる。内部電極７ａ〜７ｆを構成する材料については、
卑金属が用いられ、それによってコストが低減される。
卑金属としては、ＮｉやＣｕなどを例示することができ
る。
【００２１】また、内部電極７ａ，７ｃ，７ｅは、セラ
ミック焼結体２の端面２ａに引き出されており、内部電
極７ｂ，７ｄ，７ｆは、端面２ａと対向されている他方
の端面２ｂに引き出されている。
ミック焼結体２の端面２ａに引き出されており、内部電
極７ｂ，７ｄ，７ｆは、端面２ａと対向されている他方
の端面２ｂに引き出されている。
【００２２】端面２ａ，２ｂを覆うように外部電極８，
９が形成されている。外部電極８，９は、Ａｇペースト
やＣｕペーストなどの導電ペーストの塗布・焼き付けに
より形成されている。もっとも、外部電極８，９は、導
電性材料をメッキ、蒸着もしくはスパッタリングするこ
とにより形成されてもよい。また、これらの２種以上の
方法を併用し、積層金属膜により外部電極８，９を形成
してもよい。
９が形成されている。外部電極８，９は、Ａｇペースト
やＣｕペーストなどの導電ペーストの塗布・焼き付けに
より形成されている。もっとも、外部電極８，９は、導
電性材料をメッキ、蒸着もしくはスパッタリングするこ
とにより形成されてもよい。また、これらの２種以上の
方法を併用し、積層金属膜により外部電極８，９を形成
してもよい。
【００２３】本実施例の積層セラミックコンデンサ１の
特徴は、前述したように、セラミック焼結体２におい
て、ある断面を観察した場合、コア−シェル構造を有す
る粒子の面積の合計と、均一系の構造を有する粒子の面
積の合計との比が、２：８〜４：６の範囲とされている
ことにある。従って、上記内部電極７ａ〜７ｆの平面形
状、積層数、及び外部電極８，９の構造等については特
に限定されるものではない。
特徴は、前述したように、セラミック焼結体２におい
て、ある断面を観察した場合、コア−シェル構造を有す
る粒子の面積の合計と、均一系の構造を有する粒子の面
積の合計との比が、２：８〜４：６の範囲とされている
ことにある。従って、上記内部電極７ａ〜７ｆの平面形
状、積層数、及び外部電極８，９の構造等については特
に限定されるものではない。
【００２４】次に、本実施例の積層セラミックコンデン
サによれば、良好な静電容量温度特性を維持しつつ、小
型化及び大容量化を果たし得ることを具体的な実験例に
基づいて説明する。
サによれば、良好な静電容量温度特性を維持しつつ、小
型化及び大容量化を果たし得ることを具体的な実験例に
基づいて説明する。
【００２５】出発原料としてＢａＴｉＯ3 、Ｄｙ
2 Ｏ3 、Ｃｏ2 Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｚ
ｒＯ2 及びＭｎＣＯ3 の各粉末と、酸化物ガラスとして
のＢａＯ−ＳｒＯ−ＬｉＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 を主成
分とする酸化物ガラス粉末とを用意した。これらの原料
粉末を混合し、仮焼した後、粉砕することにより、仮焼
粉末を得た。
2 Ｏ3 、Ｃｏ2 Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、ＭｇＯ、ＮｉＯ、Ｚ
ｒＯ2 及びＭｎＣＯ3 の各粉末と、酸化物ガラスとして
のＢａＯ−ＳｒＯ−ＬｉＯ−Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 を主成
分とする酸化物ガラス粉末とを用意した。これらの原料
粉末を混合し、仮焼した後、粉砕することにより、仮焼
粉末を得た。
【００２６】得られた仮焼粉末を有機ビヒクルとともに
混合し、セラミックスラリーを得た。このセラミックス
ラリーをシート成形することにより、セラミックグリー
ンシートを得た。
混合し、セラミックスラリーを得た。このセラミックス
ラリーをシート成形することにより、セラミックグリー
ンシートを得た。
【００２７】得られたセラミックグリーンシートを矩形
形状に打ち抜き、矩形のセラミックグリーンシートを得
た。矩形のセラミックグリーンシート上に、内部電極７
ａ〜７ｆを形成するために、Ｎｉペーストをスクリーン
印刷した。しかる後、Ｎｉペーストがスクリーン印刷さ
れたセラミックグリーンシートを２５０枚積層し、上下
に無地のセラミックグリーンシートをそれぞれ所定枚積
層し、セラミック積層体を得た。得られたセラミック積
層体を厚み方向に加圧した後、下記の表１に示す焼成温
度で２時間維持することによりセラミック積層体を焼成
し、セラミック焼結体を得た。
形状に打ち抜き、矩形のセラミックグリーンシートを得
た。矩形のセラミックグリーンシート上に、内部電極７
ａ〜７ｆを形成するために、Ｎｉペーストをスクリーン
印刷した。しかる後、Ｎｉペーストがスクリーン印刷さ
れたセラミックグリーンシートを２５０枚積層し、上下
に無地のセラミックグリーンシートをそれぞれ所定枚積
層し、セラミック積層体を得た。得られたセラミック積
層体を厚み方向に加圧した後、下記の表１に示す焼成温
度で２時間維持することによりセラミック積層体を焼成
し、セラミック焼結体を得た。
【００２８】得られたセラミック焼結体の両端面にＣｕ
ペーストを塗布・焼き付けることにより、外部電極８，
９を形成し、３．２×１．６×１．６ｍｍの寸法の積層
セラミックコンデンサを得た。
ペーストを塗布・焼き付けることにより、外部電極８，
９を形成し、３．２×１．６×１．６ｍｍの寸法の積層
セラミックコンデンサを得た。
【００２９】上記のようにして得られた積層セラミック
コンデンサについて、コア−シェル構造を有する粒子
と、均一系の構造を有する粒子との面積比、静電容
量、容量温度変化率ＴＣＣを測定し、かつ高温負荷
試験により評価した。評価方法は以下の通りである。
コンデンサについて、コア−シェル構造を有する粒子
と、均一系の構造を有する粒子との面積比、静電容
量、容量温度変化率ＴＣＣを測定し、かつ高温負荷
試験により評価した。評価方法は以下の通りである。
【００３０】コア−シェル構造を有する粒子と均一系
の構造を有する粒子との面積比…得られたセラミックコ
ンデンサのセラミック焼結体を長さ方向と厚み方向に切
断し、各断面を透過型電子顕微鏡ＴＥＭにより観察し、
コア−シェル構造を有する粒子の面積の合計と、均一系
の構造を有する粒子の面積の合計との比を求めた。表１
においては、２つの断面において求められた面積比の平
均値を示す。
の構造を有する粒子との面積比…得られたセラミックコ
ンデンサのセラミック焼結体を長さ方向と厚み方向に切
断し、各断面を透過型電子顕微鏡ＴＥＭにより観察し、
コア−シェル構造を有する粒子の面積の合計と、均一系
の構造を有する粒子の面積の合計との比を求めた。表１
においては、２つの断面において求められた面積比の平
均値を示す。
【００３１】容量温度変化率ＴＣＣ…積層セラミック
コンデンサの２０℃及び８５℃における静電容量Ｃ20，
Ｃ85をそれぞれ求め、静電容量変化量ΔＣ＝Ｃ85−Ｃ20
のＣ 20に対する割合（％）を求め、ＴＣＣとした。
コンデンサの２０℃及び８５℃における静電容量Ｃ20，
Ｃ85をそれぞれ求め、静電容量変化量ΔＣ＝Ｃ85−Ｃ20
のＣ 20に対する割合（％）を求め、ＴＣＣとした。
【００３２】高温負荷試験…１５０℃の温度下で２０
Ｖの電圧を印加し、積層セラミックコンデンサを加速的
に試験した。１００時間経過後の短絡不良発生数を求
め、高温負荷不良数とした。
Ｖの電圧を印加し、積層セラミックコンデンサを加速的
に試験した。１００時間経過後の短絡不良発生数を求
め、高温負荷不良数とした。
【００３３】なお、上記各評価において、容量温度変化
率ＴＣＣにおいては、サンプル数ｎ＝１０とし、１０個
の積層セラミックコンデンサの評価結果の平均値を求
め、下記の表１に示した。また、高温負荷試験において
は、ｎ＝２００とし、２００個の積層セラミックコンデ
ンサ中、高温負荷不良が発生した数を示した。
率ＴＣＣにおいては、サンプル数ｎ＝１０とし、１０個
の積層セラミックコンデンサの評価結果の平均値を求
め、下記の表１に示した。また、高温負荷試験において
は、ｎ＝２００とし、２００個の積層セラミックコンデ
ンサ中、高温負荷不良が発生した数を示した。
【００３４】また、その他の評価方法では、サンプル数
ｎ＝３０とした。
ｎ＝３０とした。
【００３５】
【表１】
【００３６】表１における試料番号１では、焼成温度が
１２４０℃であるため、コア−シェル構造を有する粒子
と均一系粒子との面積比は５：５であり、そのため、比
誘電率εは４２３０に留まった。また、高温負荷不良数
も３個と多かった。
１２４０℃であるため、コア−シェル構造を有する粒子
と均一系粒子との面積比は５：５であり、そのため、比
誘電率εは４２３０に留まった。また、高温負荷不良数
も３個と多かった。
【００３７】試料番号２では、焼成温度が１２６０℃で
あり、コア−シェル構造を有する粒子と均一系粒子との
面積比が５：５であったため、εは４３８０に留まり、
かつ高温負荷不良数が２個であった。
あり、コア−シェル構造を有する粒子と均一系粒子との
面積比が５：５であったため、εは４３８０に留まり、
かつ高温負荷不良数が２個であった。
【００３８】試料番号１，２において、高温負荷不良が
発生しているのは、焼成温度が１２６０℃以下と低いた
め、コア−シェル構造を有する粒子と均一系の構造を有
する粒子との面積比が５：５とされており、そのため、
内部電極間のセラミック層が十分に緻密に焼結されてい
ないことにより、高温負荷不良が発生したものと思われ
る。
発生しているのは、焼成温度が１２６０℃以下と低いた
め、コア−シェル構造を有する粒子と均一系の構造を有
する粒子との面積比が５：５とされており、そのため、
内部電極間のセラミック層が十分に緻密に焼結されてい
ないことにより、高温負荷不良が発生したものと思われ
る。
【００３９】他方、試料番号１０では、焼成温度が１３
５０℃と高く、そのためか上記面積比が１：９であっ
た。そのため、比誘電率εは３７６０と低く、かつ高温
負荷不良数が２個であった。
５０℃と高く、そのためか上記面積比が１：９であっ
た。そのため、比誘電率εは３７６０と低く、かつ高温
負荷不良数が２個であった。
【００４０】これは、焼成温度が高いため、セラミック
粒子の反応性が高くなり、高温により粒成長が促進し、
そのため高温負荷試験における短絡不良が発生したもの
と考えられる。
粒子の反応性が高くなり、高温により粒成長が促進し、
そのため高温負荷試験における短絡不良が発生したもの
と考えられる。
【００４１】これに対して、本発明の範囲に属する上記
面積比を有する試料番号３〜９では、いずれの場合にお
いても、比誘電率εが４５１０以上と高く、かつ高温負
荷試験における不良品は皆無であった。加えて、容量温
度変化率ＴＣＣについても、＋２０％〜−３０％の範囲
にあり、すなわちＪＩＳにおけるＤ特性を満たしている
ことがわかる。
面積比を有する試料番号３〜９では、いずれの場合にお
いても、比誘電率εが４５１０以上と高く、かつ高温負
荷試験における不良品は皆無であった。加えて、容量温
度変化率ＴＣＣについても、＋２０％〜−３０％の範囲
にあり、すなわちＪＩＳにおけるＤ特性を満たしている
ことがわかる。
【００４２】よって、本発明に従って、コア−シェル構
造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子との面積
比を２：８〜４：６の範囲とすることにより、容量温度
特性を変化させることなく、静電容量の増大及び高温負
荷試験における信頼性の向上を果たし得ることがわか
る。
造を有する粒子と、均一系の構造を有する粒子との面積
比を２：８〜４：６の範囲とすることにより、容量温度
特性を変化させることなく、静電容量の増大及び高温負
荷試験における信頼性の向上を果たし得ることがわか
る。
【００４３】特に、試料番号４，６，８のように、内部
電極間の厚みを３．０μｍと非常に薄くした場合であっ
ても、高温負荷不良が発生せず、従って上記面積比を制
御するだけで、より一層小型・大容量の信頼性に優れた
積層セラミックコンデンサを提供し得ることがわかる。
電極間の厚みを３．０μｍと非常に薄くした場合であっ
ても、高温負荷不良が発生せず、従って上記面積比を制
御するだけで、より一層小型・大容量の信頼性に優れた
積層セラミックコンデンサを提供し得ることがわかる。
【００４４】また、上記実験例から明らかなように、コ
ア−シェル構造を有する粒子の面積と、均一系の構造を
有する粒子の面積との面積比は、焼成温度を制御するこ
とにより調整することができる。すなわち、本発明は、
上記面積比が２：８〜４：６の範囲とされていることに
特徴を有するが、この面積比については、焼成温度を制
御することにより容易に調整することができる。すなわ
ち、本発明の製造方法に従って、焼成温度及び焼成時間
を、上記面積比が２：８〜４：６の割合となるように選
択することにより、容易に本発明に係る積層セラミック
コンデンサを製造することができる。
ア−シェル構造を有する粒子の面積と、均一系の構造を
有する粒子の面積との面積比は、焼成温度を制御するこ
とにより調整することができる。すなわち、本発明は、
上記面積比が２：８〜４：６の範囲とされていることに
特徴を有するが、この面積比については、焼成温度を制
御することにより容易に調整することができる。すなわ
ち、本発明の製造方法に従って、焼成温度及び焼成時間
を、上記面積比が２：８〜４：６の割合となるように選
択することにより、容易に本発明に係る積層セラミック
コンデンサを製造することができる。
【００４５】なお、上記実験例では、耐還元性誘電体セ
ラミックスとして、チタン酸バリウム系セラミックスを
用いたが、本発明においては、チタン酸バリウム系セラ
ミック粒子以外の他の誘電体セラミック粒子、例えばチ
タン酸ストロンチウム系セラミックスなどを用いてもよ
い。
ラミックスとして、チタン酸バリウム系セラミックスを
用いたが、本発明においては、チタン酸バリウム系セラ
ミック粒子以外の他の誘電体セラミック粒子、例えばチ
タン酸ストロンチウム系セラミックスなどを用いてもよ
い。
【００４６】また、シェルを構成する材料についても、
上記実験例では、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＬｉＯ−Ｂ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 を主成分とする酸化物ガラス粉末を用いたが、
特に限定されるものではなく、誘電体セラミック粒子よ
りも誘電率が低い様々な材料、例えば、ＺｎＯ、Ｐｂ
Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 などを用いることができる。
上記実験例では、ＢａＯ−ＳｒＯ−ＬｉＯ−Ｂ2 Ｏ3 −
ＳｉＯ2 を主成分とする酸化物ガラス粉末を用いたが、
特に限定されるものではなく、誘電体セラミック粒子よ
りも誘電率が低い様々な材料、例えば、ＺｎＯ、Ｐｂ
Ｏ、Ｂ2 Ｏ3 などを用いることができる。
【００４７】
【発明の効果】本発明に係る積層セラミックコンデンサ
では、セラミック焼結体の任意の方向に沿う断面を見た
ときに、コア−シェル構造を有する粒子の面積の合計
と、均一系の構造を有する粒子の面積の合計との面積比
が２：８〜４：６の範囲とされているので、コア−シェ
ル構造を有する積層セラミックコンデンサの良好な容量
温度特性を低下させることなく、静電容量の増大及び高
温負荷時における短絡不良の抑制を図ることが可能とな
る。加えて、内部電極が卑金属により構成されているの
で、積層セラミックコンデンサのコストを低減すること
ができる。
では、セラミック焼結体の任意の方向に沿う断面を見た
ときに、コア−シェル構造を有する粒子の面積の合計
と、均一系の構造を有する粒子の面積の合計との面積比
が２：８〜４：６の範囲とされているので、コア−シェ
ル構造を有する積層セラミックコンデンサの良好な容量
温度特性を低下させることなく、静電容量の増大及び高
温負荷時における短絡不良の抑制を図ることが可能とな
る。加えて、内部電極が卑金属により構成されているの
で、積層セラミックコンデンサのコストを低減すること
ができる。
【００４８】よって、良好な温度特性を有し、かつ小型
化・大容量化に適しており、信頼性に優れ、かつ安価な
積層セラミックコンデンサを提供することが可能とな
る。また、従来の大容量セラミックコンデンサでは、誘
電率の高い鉛系ペロブスカイト構造を有するセラミック
材料が用いられていたが、本発明において耐還元性誘電
体セラミックスとしてチタン酸バリウム系セラミックス
を用いた場合には、環境への悪影響を低減することがで
きる。
化・大容量化に適しており、信頼性に優れ、かつ安価な
積層セラミックコンデンサを提供することが可能とな
る。また、従来の大容量セラミックコンデンサでは、誘
電率の高い鉛系ペロブスカイト構造を有するセラミック
材料が用いられていたが、本発明において耐還元性誘電
体セラミックスとしてチタン酸バリウム系セラミックス
を用いた場合には、環境への悪影響を低減することがで
きる。
【００４９】本発明に係る積層セラミックコンデンサの
製造方法では、積層体を焼成する際の焼成温度及び焼成
時間が、上記面積比が２：８〜４：６の範囲となるよう
に選択されるので、焼成温度及び焼成時間を制御するだ
けで、容易に本発明に係る積層セラミックコンデンサを
提供することができる。
製造方法では、積層体を焼成する際の焼成温度及び焼成
時間が、上記面積比が２：８〜４：６の範囲となるよう
に選択されるので、焼成温度及び焼成時間を制御するだ
けで、容易に本発明に係る積層セラミックコンデンサを
提供することができる。
【００５０】本発明に係る積層セラミックコンデンサの
製造方法において、耐還元性誘電体セラミックスとして
チタン酸バリウム系セラミックスを用いた場合には、前
述したように、鉛系ペロブスカイト構造を有するセラミ
ック材料を用いた場合に比べて、環境に対する影響を低
減することができる。
製造方法において、耐還元性誘電体セラミックスとして
チタン酸バリウム系セラミックスを用いた場合には、前
述したように、鉛系ペロブスカイト構造を有するセラミ
ック材料を用いた場合に比べて、環境に対する影響を低
減することができる。
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
積層セラミックコンデンサの断面図及びセラミック焼結
体の断面構造を説明するための模式的拡大断面図。
積層セラミックコンデンサの断面図及びセラミック焼結
体の断面構造を説明するための模式的拡大断面図。
１…積層セラミックコンデンサ
２…セラミック焼結体
３…コア
４…シェル
５…均一系の構造を有する粒子
６…コア−シェル構造を有する粒子
７ａ〜７ｆ…内部電極
８，９…外部電極
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高木 義一
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
(72)発明者 米田 康信
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
(56)参考文献 特開 平６−60721（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01G 4/12
Claims (4)
- 【請求項１】 耐還元性誘電体セラミックスからなるセ
ラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体内に配置されており、セラミック
層を介して厚み方向に重なり合うように配置された卑金
属からなる複数の内部電極と、 前記セラミック焼結体の外表面に形成されており、かつ
いずれかの内部電極に電気的に接続された一対の外部電
極とを備える積層セラミックコンデンサであって、 前記耐還元性誘電体セラミックスからなるセラミック焼
結体において、コア−シェル構造を有する粒子と、均一
系粒子とが混在しており、該セラミック焼結体の任意の
断面を観察した場合、コア−シェル構造を有する粒子
と、均一系の構造を有する粒子とが、２：８〜４：６の
範囲の面積比で混在していることを特徴とする、積層セ
ラミックコンデンサ。 - 【請求項２】 前記耐還元性誘電体セラミックスが、チ
タン酸バリウム系セラミックスである、請求項１に記載
の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項３】 耐還元性誘電体セラミックスを主体とす
るセラミックグリーンシートを用意する工程と、 前記セラミックグリーンシートの片面に卑金属ペースト
を印刷し、内部電極を形成する工程と、 前記内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを
複数枚積層し、上下に無地の前記セラミックグリーンシ
ートを積層し、厚み方向に加圧することにより、積層体
を得る工程と、 前記積層体を焼成し、セラミック焼結体を得る工程と、 前記セラミック焼結体の外表面に外部電極を付与する工
程とを備え、 前記焼成に際しての焼成温度及び焼成時間が、得られた
セラミック焼結体の任意の断面において、コア−シェル
構造を有する粒子と均一系の構造を有する粒子とが、
２：８〜４：６の範囲の面積比で混在するように選ばれ
てい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。 - 【請求項４】 前記耐還元性誘電体セラミックスとして
チタン酸バリウム系セラミックスを用いる、請求項３に
記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18545099A JP3376963B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
| TW089112158A TW468187B (en) | 1999-06-30 | 2000-06-21 | Laminated ceramic capacitor and method for manufacturing the same |
| MYPI20002843A MY116813A (en) | 1999-06-30 | 2000-06-23 | Laminated ceramic capacitor having a reduction-resistant dielectric ceramic that includes grains |
| US09/603,043 US6292354B1 (en) | 1999-06-30 | 2000-06-26 | Laminated ceramic capacitor having a reduction-resistant dielectric ceramic that includes grains |
| KR1020000037088A KR100339306B1 (ko) | 1999-06-30 | 2000-06-30 | 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18545099A JP3376963B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015374A JP2001015374A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3376963B2 true JP3376963B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=16171021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18545099A Expired - Lifetime JP3376963B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6292354B1 (ja) |
| JP (1) | JP3376963B2 (ja) |
| KR (1) | KR100339306B1 (ja) |
| MY (1) | MY116813A (ja) |
| TW (1) | TW468187B (ja) |
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| JP4992918B2 (ja) | 2009-01-30 | 2012-08-08 | 株式会社村田製作所 | 誘電体セラミックおよび積層セラミックコンデンサ |
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| KR20240054987A (ko) * | 2021-09-30 | 2024-04-26 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 적층 세라믹 콘덴서 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR970008754B1 (en) * | 1994-12-23 | 1997-05-28 | Korea Inst Sci & Tech | Multilayer ceramic capacitor and production thereof |
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