JPH0437011A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、温度特性が優れた積層セラミックコンデンサ
に関する。

（従来の技術） 以前より、セラミック誘電体と電極とが交互に多数積層
されてなる積層セラミックコンデンサは広く知られてい
る。このような積層セラミックコンデンサに対しては、
誘電率等の電気的特性が優れていることが求められるの
は言うまでもないが、さらには広範囲な温度領域にわた
って安定な温度特性を要求される場合が多い。例えばＥ
ＩＡ（米国電子工業会）規格の１７Ｒ規格では、−５５
℃〜＋１２５℃の温度領域における容量の変化率が±２
２％以内と規定されている。

このような要求に対して、温度特性の異なる誘電体材料
からなるセラミック誘電体を積層することにより、積層
セラミックコンデンサの容量温度係数を平坦化せしめる
技術が報告されている。例えば特開昭４８−６５４４６
号公報には、温度特性の異なる誘電体材料からなる複数
種の誘電体生シートを別個に用意し、前記誘電体生シー
ト上に内部電極となる金属層を印刷した後、積層、一体
焼成を行なうことにより得られる積層セラミックコンデ
ンサが開示されている。しかしながら係る積層セラミッ
クコンデンサでは、前述したように異なる誘電体材料か
らなるセラミック誘電体が積層されているため、係るセ
ラミック誘電体間の熱膨張係数の相違に起因して、焼成
時や実装の際の加熱時にクラックを生じやすいという問
題があった。また、クラックを生じないまでも積層セラ
ミックコンデンサ内に大きな応力が残留するため、電気
的特性や機械的強度が低下するおそれがあり信頼性が乏
しかった。さらには、焼成時等に温度特性の異なる誘電
体材料からなるセラミック誘電体間で材料の拡散が発生
して、目的とする容量温度係数の平坦化が達成されない
場合も多かった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、積層セラミックコンデンサにおいては
温度特性が良好であることが求められているが、電気的
特性、機械的強度等を低下させることなく温度特性を向
上せしめる技術は、従来知られてはいなかった。

本発明はこのような問題点に鑑みて、平坦な容量温度係
数を有して温度特性が良好であり、且つ電気的特性、機
械的強度も十分な信頼性の高い積層セラミックコンデン
サを提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、基板の上面及び下面にセラミック誘電体と前
記セラミック誘電体を介して対向する一対の内部電極と
が積層され、さらに前記一対の内部電極とそれぞれ電気
的に接続する一対の外部電極が積層体の両端部に形成さ
れてなる積層セラミックコンデンサにおいて、前記セラ
ミック誘電体の材料として温度特性の異なる誘電体材料
が基板の上面及び下面でそれぞれ用いられている積層セ
ラミックコンデンサである。すなわち本発明の積層セラ
ミックコンデンサは、温度特性の異なる誘電体材料から
なるセラミック誘電体間に基板が介在していることを特
徴としている。

このような本発明の積層セラミックコンデンサの縦断面
図を第１図に示す。第１図に示されたように本発明の積
層セラミックコンデンサでは、基板■の上面及び下面に
内部電極■とセラミック誘電体（３−１，３−２）が交
互に積層され、基板■の上面に積層された第１のセラミ
ック誘電体（３−１）と基板■の下面に積層された第２
のセラミック誘電体（３−２）について、温度特性の異
なる誘電体材料が用いられる。さらに積層体の両端部に
は、セラミック誘電体（３−１，３−２）を介して対向
する内部電極■のいずれか一方と電気的に接続する一対
の外部電極に）が形成される。

さらに本発明では、基板■の上面及び下面で内部電極■
及びセラミック誘電体（３−１，３−２）を３層以上積
層して、積層セラミックコンデンサを多層化することも
できる。第２図に、このような積層セラミックコンデン
サの縦断面図を示した。

なお、第１図及び第２図に示した本発明の積層セラミッ
クコンデンサでは、第１のセラミック誘電体（３−１）
と第２のセラミック誘電体（３−２）の厚さ及び積層数
が等しくなっているが１本発明においては第１のセラミ
ック誘電体（３−１）と第２のセラミック誘電体（３−
２）の厚さ及び積層数が異なっていてもよい。本発明で
は、第１のセラミック誘電体と第２のセラミック誘電体
の厚さ、積層数を適宜変えることにより、積層セラミッ
クコンデンサの容量、容量温度係数等ｔｉ−調整するこ
とが可能であり、所望の特性を有する積層セラミックコ
ンデンサ登容易に得ることができる。

本発明では、基板の厚さは２００Ｉｎａ以上１０００ｔ
Ｕ以下であることが好ましい。すなわち、本発明の積層
セラミックコンデンサにおいては、前記第１のセラミッ
ク誘電体と第２のセラミック誘電体との熱膨張係数の相
違に起因して、焼成時や実装時に発生する内部応力は、
基板に吸収される。従って。

従来の積層セラミックコンデンサのように内部応力がセ
ラミック誘電体に残存して、積層セラミックコンデンサ
の電気的特性を著しく低下させるおそれがない。しかし
ながらこのとき基板が薄すぎると、基板に前述したよう
な内部応力が吸収されたときに、基板自体の強度が小さ
いため基板においてクラックが発生するおそれがあり、
積層セラミックコンデンサの信頼性が低下してしまう。

逆に、基板が上記したような範囲を越えて厚いと、小型
で大容量の積層セラミックコンデンサを得ることが困難
となる。また係る基板には、前記第１のセラミック誘電
体及び第２のセラミック誘電体のいずれか一方と同一の
誘電体材料が用いられることが望ましい。この理由は、
基板とその上面又は下面に積層されたセラミック誘電体
とが同一材料からなれば、前述したように基板に吸収さ
れる内部応力が低減されるからである。このような本発
明で用いることのできる誘電体材料としては。

Ｐ　ｂｃＭｇｘ／ａ　Ｎｂｚｔｚ＞Ｏｓ、Ｐｂ（Ｚｎｘ
／１Ｎｂｚｚａ）Ｏａ、Ｐｂ（ＦｅｚｚａＷｘｚ３）Ｏ
ａ、ＰｂＺｒＯ３等の鉛含有ヘロブスカイト型組成物や
ＢａＴｉ０．．５ｒＴｉＯ，、Ｎ　ｄ　Ｔ　ｉ　Ｏ３等
のチタン酸塩、さらにはこれらの置換体、複合体等が挙
げられる。さらに本発明では。

第１のセラミック誘電体及び第２のセラミック誘電体に
構成元素は同じで組成の異なる誘電体材料を用いれば、
積層体の層間の整合性が良好となりより好ましい。

本発明において、基板上に内部電極及びセラミック誘電
体を積層する方法としては、厚膜形成法、薄膜形成法の
いずれを利用することもできるが、より好ましくは、各
層の厚さを５−以下程度とすることが可能な薄膜形成法
を利用することが望ま積層されるセラミック誘電体の熱
処理を同時に一括して行なっても良いし、各層を形成す
る際に逐次熱処理を行なっても良い。さらにまず２枚の
基板を用意して、一方の基板には内部電極と第１のセラ
ミック誘電体とを交互に積層し、他方の基板には内部電
極と第２のセラミック誘電体とを交互に積層した後、こ
れらの基板を張り合わせても本Ｙ発明の積層セラミック
コンデンサを得ることができる。

（作用） 本発明の積層セラミックコンデンサにおいては、温度特
性の異なる誘電体材料からなる第１のセラミック誘電体
と第２のセラミック誘電体との間に基板が介在している
ために、第１のセラミック誘電体と第２のセラミック誘
電体との熱膨張係的特性が劣化することがなく、また積
層セラミックコンデンサの機械的強度が低下してクラッ
クが生じるおそれも少ない。さらに本発明の積層セラミ
ックコンデンサでは、前記第１のセラミック誘電体と第
２のセラミック誘電体との間で材料の拡散が起こるおそ
れがなく、容量温度係数の平坦化が有効に達成される。

すなわち第３図は、本発明の積層セラミックコンデンサ
の温度特性を模式的に示す特性図であり、図中のＡ、Ｂ
、Ｃはそれぞれ第１のセラミック誘電体、第２のセラミ
ック誘電体及び得られる積層セラミックコンデンサの容
量変化率を示している。第３図に示されるように、本発
明の積層セラミックコンデンサでは、広い温度領域にわ
たって容量変化率の値が非常に小さく。

極めて安定した温度特性が得られている。

（実施例） 以下に、本発明の実施例を示す。

実施例１ まず所定量のＰｂＯ，ＣａＣＯ３、ＴｊＯ，。

Ｍ　ｎ　Ｏ２を秤量し、ボールミル等を用いて湿式にて
混合粉砕した。次いで、１５０°Ｃ１１７時間の乾燥を
行ない乾式にて粉砕した後、アルミナ製のサヤに入れ９
００℃で２時間仮焼した。仮焼した粉体をボールミルを
用いて湿式にて粒径０．５〜３ＩＩＪｒ１程度にまで粉
砕し、得られた粉体に対して５ｔｉｔ％のポリビニルア
ルコール水溶液を加えた後、５０ＩφＸ１５Ｉの成形体
とした。この成形体を通常のホットプレス法により１１
００℃、２時間焼成し、焼成体より２０ｍｎ　Ｘ　２０
ｍａ　Ｘ　０．５ｍｍの角板を切り出した。　さらに前
記角板の両面を鏡面まで研磨することにより、（Ｐ　ｂ
ａ、ｔｓ　Ｃａｏ、ｚｓ）（Ｔｌａ、ｓｑ　Ｍｎ０．。

、）０３なる組成を有するセラミック基板が得られた。

次いで、係る基板の両面の所定の位置にスパッタリング
法により内部電極となる厚さ２０００人のｐｔ層を形成
した後、片面に基板と同一組成を有する厚さ約１趣の第
１のセラミック誘電体を以下に示Ｐト す方法により形成した。まず、’ｆ、＆、Ｃａ、Ｍｎの
各酢酸塩及びＴｉイソプロポキシドを所定のモル比で秤
量、混合した後、混合物の２−メトキシエタノール溶液
を調製した。２時間の還流操作の後、係る溶液を基板上
にスピンコーティングし、続いて７５０℃、３０分間の
熱処理を行ない、結晶化したセラミックとした。その後
セラミック誘電体が所望の厚さになるまで、前述したよ
うな塗布及び熱処理の工程を繰り返した。次いで、得ら
れた第１のセラミック誘電体上の所定の位置にスパッタ
リング法により内部電極となる厚さ２０００人の　ｐｔ
層を形成した。さらにこの上に、厚さ１．０陣の第１の
セラミック誘電体を前述したような方法と同様にして形
成した。

次に、基板の反対側の面に（Ｐ　ｂａ、４ｓ　Ｃａｏ、
、、）（Ｔｌｏ、＊ｓＭｎｏ、ｏｘ）０３からなる厚さ
１．０μｓの第２セラミック誘電体、厚さ２０００人の
ｐｔ層及び厚さ１、ＯＩｓの第２のセラミック誘電体を
同様にして順次形成した。さらに得られた積層体の両端
部をダイヤモンド・ソープで切断した後、この面にｐｔ
−Ａｇペーストを７００℃で焼き付は一対の外部電極を
形成して、本発明の積層セラミックコンデンサを得た。

得られた積層セラミックコンデンサの電気的特性を測定
したところ、容量０．０５μＦ、誘電損失１．１％であ
り、容量変化率は一５５〜＋１２５℃の温度範囲で±２
％以内であった。さらに機械的強度も充分であり、係る
積層セラミックコンデンサが優れた特性を有しているこ
とが確認された。

実施例２ 基板の材料として Ｐ　ｂ［（Ｍｇｉｚａ　Ｎｂ２ｚｉ　）ｏ　、　ｓ　Ｔ
　１０　、　ｘ　１０　ａ＋０．Ｅｖ＋ｏｆｆｉ％Ｍｎ
　Ｏ１第１のセラミック誘電体の材料として Ｐｂ［（Ｍｇｚｚａ　Ｎｂｚ／ｘ）ｏ、ｔｓ　Ｔｉｏ、
ｚＪＯｉ　十〇−５１１０４％ＭｎＯ，第２のセラミッ
ク誘電体の材料として（Ｐ　ｂｏ、ｓｓ　Ｂ　ａｏ　、
ｏｓ）［（Ｍｇｚｚａ　Ｎｂ２／３）Ｏ、ｓ　Ｔ　ｌｏ
　、ｘ　］　Ｏａ＋０．１ｍａｉ１％Ｍ　ｎ　Ｏを用い
て、実施例１と同様の方法で本発明の積層セラミックコ
ンデンサを得た。

得られた積層セラミックコンデンサの電気的特性は、容
量１．０μＦ、誘電損失１．９％で、容量変化率は一２
５〜＋８５℃の温度範囲で±１０％以内であった。

さらに機械的強度も充分であり、係る積層セラミックコ
ンデンサは優れた特性を有していることが確認された。

実施例３ まず、実施例１と同様の基板両面の所定の位置に、ＲＦ
マグネトロンスパッタリング法により内部電極として厚
さ５０００人のｐｔ層を形成した。次いで前記Ｐｔ層の
形成された基板の両面に、ＰｂＴｉ０．、Ｐｂ０．Ｃａ
ｏ、ＭｎＯの混合粉体をターゲットとして、Ａｒ：　Ｏ
，＝９６：　４の混合ガス雰囲気、エネルギー１．５Ｗ
／ｄ、基板温度６００℃、成膜速度４０人／分、圧力Ｉ
Ｐａの条件で、ＲＦマグネトロンスパッタリング法によ
り厚さ１．Ｏｔｍの第１のセラミック誘電体及び第２の
セラミック誘電体を形成した。このとき、それぞれター
ゲットの組成を変えることにより、第１のセラミック誘
電体の組成を（Ｐ　ｂｏ、ｔｚ　Ｃａｏ、ｚｓ）（Ｔｌ
ｏ、ｉｉＭｎｏ、ａｔ）Ｏａ、第２のセラミック誘電体
の組成を （Ｐｂ（１，５［１ｃａａ、５ｏ）（Ｔｉｏ、ｓｓＭｎ
ａ、ａ、）ｏａとした。

この後上述したような内部電極及びセラミック誘電体の
形成を繰り返して、本発明の積層セラミックコンデンサ
を得た。ただし、セラミック誘電体の積層数は、第１の
セラミック誘電体、第２のセラミック誘電体とも、最上
層及び最下層に形成されたカバーシートとなるセラミッ
ク誘電体を除いて、各４層とした。

得られた積層セラミックコンデンサの電気的特性は、容
量０．０１μＦ、誘電損失２．０％で、容量変化率は一
３０〜＋８５℃の温度範囲で±５％以内であった。さら
に機械的特性も充分であり、係る積層セラミックコンデ
ンサは優れた特性を有していることが確認された。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば温度特性が優れ、
しかも電気的特性、機械的強度も良好で極めて信頼性の
高い積層セラミックコンデンサを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層セラミックコンデンサの一態様を
示す縦断面図、第２図は本発明の積層セラミックコンデ
ンサの他の態様を示す縦断面図、第３図は本発明の積層
セラミックコンデンサの温度特性を示す特性図である。 １・・・基板 ２・・・内部電極 ３−１゜ ３−２・・・セラミック誘電体 ４・・・外部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の上面及び下面にセラミック誘電体と前記セ
   ラミック誘電体を介して対向する一対の内部電極とが積
   層され、さらに前記一対の内部電極とそれぞれ電気的に
   接続する一対の外部電極が形成されてなる積層セラミッ
   クコンデンサにおいて、前記セラミック誘電体の材料と
   して温度特性の異なる誘電体材料が基板の上面及び下面
   でそれぞれ用いられていることを特徴とする積層セラミ
   ックコンデンサ。