JP5091082B2 - 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体層と内部電極層とを交互に積み重ねた構造を有する積層セラミックコンデンサとその製造方法に関するものである。

誘電体層と内部電極層とを交互に積み重ねた構造を有する積層セラミックコンデンサでは、誘電体部分と内部電極部分において、焼成時の収縮開始温度の違いからクラックが発生することがある。このような現象を改善する手段として、例えば、下記特許文献１に示すように、セラミック粉末を含む内部電極ペーストを利用する技術がある。
特開２００５−１３５８２１号公報

しかしながら、以上のような背景技術には次のような不都合がある。すなわち、通常の焼成では、内部電極ペースト中に含まれるセラミック粉末（共材）が内部電極部から吐き出されて誘電体層へ拡散してしまい、焼結後の内部電極中に導電体以外の物質が存在しない。このような構造では、吐き出された共材の粒成長に伴い内部電極の連続性が低下して取得容量が低下したり、誘電体層への拡散によって電気特性が劣化したりする不都合がある。更に、平面方向（積層方向と直交する方向）への連続性を失った分は、垂直方向（積層方向）へ膨張するため、内部電極の薄層化を阻害してしまう。これらの理由から、ＭＬＣＣ（積層セラミックコンデンサ）の薄層大容量化を達成することが困難になると考えられている。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、内部電極の連続性が高く、薄層化にも適した積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の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た構造を有する積層セラミックコンデンサであって、前記内部電極層は、焼結後の断面において、セラミック粒子を面積比で０．０５％〜０．３％含むことを特徴とする。

前記セラミックコンデンサの製造方法は、セラミックシート上に、前記セラミック粒子を含まない内部電極ペーストを塗布する工程，該工程で塗布された内部電極ペースト上に、前記セラミック粒子を含む内部電極ペーストを塗布する工程，該工程で塗布されたセラミック粒子を含む内部電極ペースト上に、前記セラミック粒子を含まない内部電極ペーストを塗布する工程，前記セラミックシートを積層して焼成する工程，を含むことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明は、焼結後の内部電極中に、断面においてセラミック粒子を面積比で０．０５％〜０．３％含むことによって、内部電極の連続性低下，積層方向への膨張，誘電体層への拡散による電気特性の劣化を抑制し、薄層大容量化を図ることができるという効果が得られる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１及び図２を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)は、本実施例の積層セラミックコンデンサの主要断面図，図１(B)は前記積層セラミックコンデンサの内部構造（研磨面）の模式図である。図２は、本実施例の積層セラミックコンデンサの内部電極の形成工程を示す断面図である。図１(A)に示すように、本実施例の積層セラミックコンデンサ１０は、誘電体層１４と内部電極１６を交互に積み重ねた積層体１２の端面に外部電極２０，２２を設けた構造となっており、前記内部電極１６は、一層おきに前記外部電極２０と２２に接続されている。

前記誘電体層１４としては、例えば、チタン酸バリウムベースの誘電体セラミックが用いられる。内部電極１６は、図１(B)に示すように、導電性材料中にセラミックス粒子を含むものが用いられ、例えば、本実施例では、チタン酸バリウムベースのセラミック粒子１８を含むＮｉが内部電極１６として用いられている。前記セラミック粒子１８は、焼成過程において内部電極１６中に取り残された誘電体セラミックス（共材）であって、取り残されずに吐き出された共材は、誘電体層１４へ拡散し、内部電極１６の切れている部分や凹んでいる部分に配置されていると考えられる。また、前記外部電極２０，２２としては、例えば、ＮｉやＣｕなどが用いられる。

ここで、焼結後の内部電極１６中のセラミック粒子１８は、断面において、面積比で０．０５％〜０．３％含まれるようにすると都合がよい。ここでいう断面とは、どの方向の断面のことであってもよいが、図１(B)には、一例として内部電極１６と垂直方向（積層方向）の断面が示されている。前記セラミック粒子１８が内部電極１６中に存在することにより、セラミック粒子１８が熱衝撃のバッファーとなり、半田耐熱性が向上する。しかしながら、０．０５％に満たないと、熱衝撃を吸収する効果が十分に得られず、また、０．３％を超えると、内部電極１６の連続性が低下して容量低下につながってしまう。このため、容量を低下させずに半田耐熱でのクラックを防止するためには、セラミックス粒子１８の含有量を上記範囲内に設定するとよい。なお、本実施例における前記セラミック粒子１８の平均粒径は、例えば３０ｎｍ程度であるが、１ｎｍ程度以上あれば同様の効果が得られると考えられる。

次に、図２も参照して、本実施例の製造方法を説明する。まず、公知のセラミックグリーンシート作製方法によって、例えば、チタン酸バリウムをベースとするセラミックシートＬを作製する。次に、図２(A)に示すように、前記セラミックシートＬに、セラミック粒子を含まない導体ペースト（例えば、Ｎｉペースト）３０を塗布する。続いて、前記導体ペースト３０上に、図２(B)に示すように、セラミック粒子１８を含有する導体ペースト３２を塗布し、更に、図２(C)に示すように、前記導体ペースト３２上に、セラミック粒子を含まない導体ペースト３０を塗布する。すなわち、本実施例では、３回の塗付でセラミック粒子１８を含む導体ペースト３２を、セラミック粒子を含まない導体ペースト３０で挟むように内部電極材料の塗付を行う。

そして、内部電極材料が塗布されたセラミックシートＬを積層したのち焼成する。焼成の過程で、前記導体ペースト３２に含まれるセラミック粒子１８の一部は、誘電体層１４に拡散するが、セラミック粒子１８を含む導体ペースト３２のセラミックシートＬへの塗付方法や焼成条件等を制御することで、共材（セラミック粒子１８）の内部電極１６中の残存量を制御できる。特に、本実施例では、内部電極材料を３層に塗布しているため、前記セラミック粒子１８を吐き出しにくくすることができる。断面においてのセラミック粒子１８の面積比率は、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：ＳＥＭ）にて算出した。

このように、実施例１によれば、次のような効果がある。
(1)焼結後の内部電極１６中に、断面においてセラミック粒子１８を面積比で０．０５％〜０．３％含むこととしたので、内部電極１６の連続性低下，積層方向への膨張，誘電体層１４へのセラミック粒子１８の拡散による電気特性の劣化を抑制するとともに、薄膜大容量化を図ることができる。
(2)前記内部電極１６を、セラミック粒子を含まない導体ペースト３０の塗付，セラミック粒子１８を含む導体ペースト３２の塗付，セラミック粒子を含まない導体ペースト３０の塗付の手順によって形成することとしたので、焼成中にセラミック粒子１８が誘電体層１４へ吐き出されにくくなる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例で示した形状，寸法は一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。
(2)前記実施例に示した誘電体層１４や内部電極１６の積層数も一例であり、必要に応じて適宜増減してよい。
(3)上述した製造方法も一例であり、同様の効果を奏するように適宜変更してよい。
(4)前記実施例では、内部電極１６を一層おきに外部電極２０，２２に接続することとしたが、これも一例であり、必要に応じて適宜変更してよい。

本発明によれば、焼結後の内部電極中に、断面においてセラミック粒子を面積比で０．０５％〜０．３％含むことによって、内部電極の連続性低下，積層方向への膨張，誘電体層への拡散による電気特性の劣化を抑制し、薄層大容量化を図ることとしたので、積層セラミックコンデンサの用途に適用できる。

図１(A)は実施例１の積層セラミックコンデンサの主要断面図，図１(B)は前記積層セラミックコンデンサの内部構造（研磨面）を示す模式図である。 前記実施例１の積層セラミックコンデンサの内部電極の形成工程を示す断面図である。

符号の説明

１０：積層セラミックコンデンサ
１２：積層体
１４：誘電体層
１６：内部電極
１８：セラミック粒子（共材）
２０，２２：外部電極
３０，３２：導体ペースト
Ｌ：セラミックシート

Claims (2)

1. 誘電体層と内部電極層とを交互に積層した構造を有する積層セラミックコンデンサであって、
   前記内部電極層は、焼結後の断面において、セラミック粒子を面積比で０．０５％〜０．３％含むことを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
2. 請求項１記載の積層セラミックコンデンサの製造方法であって、
   セラミックシート上に、前記セラミック粒子を含まない内部電極ペーストを塗布する工程，
   該工程で塗布された内部電極ペースト上に、前記セラミック粒子を含む内部電極ペーストを塗布する工程，
   該工程で塗布されたセラミック粒子を含む内部電極ペースト上に、前記セラミック粒子を含まない内部電極ペーストを塗布する工程，
   前記セラミックシートを積層して焼成する工程，
   を含む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。

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