JPH0648666B2 - 積層セラミックコンデンサ及びその製法 - Google Patents
積層セラミックコンデンサ及びその製法Info
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- JPH0648666B2 JPH0648666B2 JP62242764A JP24276487A JPH0648666B2 JP H0648666 B2 JPH0648666 B2 JP H0648666B2 JP 62242764 A JP62242764 A JP 62242764A JP 24276487 A JP24276487 A JP 24276487A JP H0648666 B2 JPH0648666 B2 JP H0648666B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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- Ceramic Capacitors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，積層セラミックコンデンサに関する。更に，
詳しくは，ガラス材料ペースト層と導体層を含む接着層
を介在させ，２種類以上の誘電特性の異なるセラミック
誘電体層を多層に構成した積層セラミックコンデンサに
関する。
詳しくは，ガラス材料ペースト層と導体層を含む接着層
を介在させ，２種類以上の誘電特性の異なるセラミック
誘電体層を多層に構成した積層セラミックコンデンサに
関する。
［従来の技術］ 最近，電子機器の小型化に伴い，積層コンデンサの小型
化が進んでいるために，多くの技法により積層セラミッ
クコンデンサが作製されている。
化が進んでいるために，多くの技法により積層セラミッ
クコンデンサが作製されている。
従来の積層セラミックコンデンサは，主に，次の２つの
方法で積層体を作製していた。即ち，第１のものは，微
細化したセラミック粉末を有機バインダと混練しペース
ト状にした誘電体材料ペーストと，同じように金属粉末
を有機バインダと混練しペースト状にした導体ペースト
と相互にスクリーン印刷法により順次積層していき積層
体を形成する方法である。また，第２の方法は，誘電体
材料ペーストをドクターブレード法等により形成したセ
ラミックグリーンシートに，スクリーン印刷法等によ
り，導体ペーストを被着し，乾燥したグリーンシートを
複数重ねた後に，所望の形状，寸法に切断し，熱圧着す
ることにより，積層体を形成する方法である。このよう
にして，誘電体材料と導体の薄層を積み重ねた積層体を
作製し，次にそれを焼成することにより積層セラミック
コンデンサを製造するものであった。
方法で積層体を作製していた。即ち，第１のものは，微
細化したセラミック粉末を有機バインダと混練しペース
ト状にした誘電体材料ペーストと，同じように金属粉末
を有機バインダと混練しペースト状にした導体ペースト
と相互にスクリーン印刷法により順次積層していき積層
体を形成する方法である。また，第２の方法は，誘電体
材料ペーストをドクターブレード法等により形成したセ
ラミックグリーンシートに，スクリーン印刷法等によ
り，導体ペーストを被着し，乾燥したグリーンシートを
複数重ねた後に，所望の形状，寸法に切断し，熱圧着す
ることにより，積層体を形成する方法である。このよう
にして，誘電体材料と導体の薄層を積み重ねた積層体を
作製し，次にそれを焼成することにより積層セラミック
コンデンサを製造するものであった。
然し乍ら，このような作製方法では，誘電体セラミック
材料を金属と一緒に１２００〜１４００℃程度の高温で
焼成するために，内部電極材料としては，１２００〜１
４００℃の高温においても誘電体セラミック材料と反応
せずに，また高温においても酸化しない金属であること
が要求され，この要件を満足するためにパラジウム，白
金等の貴金属ペーストを用いなければならず，積層セラ
ミックコンデンサを経済的に製造するに一種のネックに
なってい，その低価格化のためには大きな障害であっ
た。
材料を金属と一緒に１２００〜１４００℃程度の高温で
焼成するために，内部電極材料としては，１２００〜１
４００℃の高温においても誘電体セラミック材料と反応
せずに，また高温においても酸化しない金属であること
が要求され，この要件を満足するためにパラジウム，白
金等の貴金属ペーストを用いなければならず，積層セラ
ミックコンデンサを経済的に製造するに一種のネックに
なってい，その低価格化のためには大きな障害であっ
た。
また，積層誘電体セラミック層の誘電率やその温度係数
等の誘電特性は，そのセラミック粉末の化学組成を変化
させることや，微量の添加物を添加すること等により制
御されてきた（例えば，特開昭６０−２０５９０６
号）。
等の誘電特性は，そのセラミック粉末の化学組成を変化
させることや，微量の添加物を添加すること等により制
御されてきた（例えば，特開昭６０−２０５９０６
号）。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は，以上の従来の積層セラミックコンデン
サの作成法の欠点を解消することである。即ち，化学組
成により，或いは添加物により，誘電特性，誘電率を制
御する前記の方法では，制御の幅に限定を受け，添加物
もその化学的性質により制約される。また，微量の添加
物を加えた時，化学組成の均一なセラミック粉末を得る
ことは，非常に困難である。更に，目的の誘電特性を得
るために添加物として，高価な材料や毒性のある材料を
用いなければならない場合もあり，経済的に不利な場合
もある。添加物使用でも，製造中に反応してしまい，他
の化合物になってしまうので，目的の誘電特性のものが
得られなくなる場合もある。
サの作成法の欠点を解消することである。即ち，化学組
成により，或いは添加物により，誘電特性，誘電率を制
御する前記の方法では，制御の幅に限定を受け，添加物
もその化学的性質により制約される。また，微量の添加
物を加えた時，化学組成の均一なセラミック粉末を得る
ことは，非常に困難である。更に，目的の誘電特性を得
るために添加物として，高価な材料や毒性のある材料を
用いなければならない場合もあり，経済的に不利な場合
もある。添加物使用でも，製造中に反応してしまい，他
の化合物になってしまうので，目的の誘電特性のものが
得られなくなる場合もある。
従って，従来の積層コンデンサでは，誘電率やその温度
係数を任意に制御できる積層体を得ることが困難であっ
た。
係数を任意に制御できる積層体を得ることが困難であっ
た。
従って，本発明は，互いに補完しあう特性を有する材料
の誘電体セラミック焼成薄板を２種類以上組合せること
により，誘電容量及び静電容量の温度係数を容易に且つ
任意に制御した積層コンデンサを提供することを目的と
する。更に，本発明は，各層のセラミック薄板の間に空
隙を設けることなく，ガラス層をセラミック薄板間に形
成し，比較的に低温で溶着できる材料により，誘電特性
の異なる２種類以上の誘電体セラミック焼成薄板を適宜
組合せて，多層化して重ね接合することにより，精度に
すぐれ，かつ，静電容量温度係数を制御できる積層セラ
ミックコンデンサ及びその製法を提供することを目的と
する。
の誘電体セラミック焼成薄板を２種類以上組合せること
により，誘電容量及び静電容量の温度係数を容易に且つ
任意に制御した積層コンデンサを提供することを目的と
する。更に，本発明は，各層のセラミック薄板の間に空
隙を設けることなく，ガラス層をセラミック薄板間に形
成し，比較的に低温で溶着できる材料により，誘電特性
の異なる２種類以上の誘電体セラミック焼成薄板を適宜
組合せて，多層化して重ね接合することにより，精度に
すぐれ，かつ，静電容量温度係数を制御できる積層セラ
ミックコンデンサ及びその製法を提供することを目的と
する。
［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 本発明は，誘電体層と導体層を互いに積層してなる積層
セラミックコンデンサの個々誘電体層の少なくとも一方
の面に導体層を設け，その導体層上に，ガラス材料ペー
スト層を設け，該接着層は，ガラス材料ペースト層，導
体層で一定のパターンを構成するもので，その時，ガラ
ス材料ペースト層，導体層の一方または，両方がそれを
挾んでいるセラミック薄板を接着して形成されてい，更
に，該導体層は導体ペースト或いは導電性接着剤よりな
り，該誘電体層は，個別に焼成された，誘電特性の異な
る２種類以上の誘電体セラミック薄板を各々少なくとも
１枚づつ用い，積層されたものよりなることを特徴とす
る積層セラミックコンデンサである。
セラミックコンデンサの個々誘電体層の少なくとも一方
の面に導体層を設け，その導体層上に，ガラス材料ペー
スト層を設け，該接着層は，ガラス材料ペースト層，導
体層で一定のパターンを構成するもので，その時，ガラ
ス材料ペースト層，導体層の一方または，両方がそれを
挾んでいるセラミック薄板を接着して形成されてい，更
に，該導体層は導体ペースト或いは導電性接着剤よりな
り，該誘電体層は，個別に焼成された，誘電特性の異な
る２種類以上の誘電体セラミック薄板を各々少なくとも
１枚づつ用い，積層されたものよりなることを特徴とす
る積層セラミックコンデンサである。
その誘電体層は，２種類の誘電特性の異なる誘電体セラ
ミック材料を用い，その一方は，正の静電容量の温度係
数を有し，他方は，負の静電容量の温度係数を有するも
のが好適である。この正の温度係数を有する誘電体セラ
ミック薄板は，アルミナ，ムライト，ステアタイト，フ
ォルステライト或いはチタン酸マグネシウム或いはチタ
ン酸鉛等を主成分とする誘電体セラミック材料から選択
され，前記の負の温度係数を有する誘電体セラミック薄
板は，チタニア，チタン酸カルシウム，チタン酸ストロ
ンチウム等を主成分とする誘電体セラミック材料から選
択できるものである。それらの製法は，誘電体層とし
て，予め，個別に焼成された，誘電特性の異なる２種類
以上の誘電体セラミック薄板を各々少なくとも１枚を用
いて，その各々焼成された誘電体セラミック薄板上に厚
膜スクリーン印刷法により，導体層パターン並びにガラ
ス材料ペースト層を形成し，そのように形成したセラミ
ック薄板層を多数積み重ね，その積層物の最上面及び最
下面に焼成セラミック薄板を重ね，その構成物を比較的
に低温で熱処理接合し，得られた積層体を所定の寸法に
切断し，各積層体に端子電極を形成して製作するもので
ある。
ミック材料を用い，その一方は，正の静電容量の温度係
数を有し，他方は，負の静電容量の温度係数を有するも
のが好適である。この正の温度係数を有する誘電体セラ
ミック薄板は，アルミナ，ムライト，ステアタイト，フ
ォルステライト或いはチタン酸マグネシウム或いはチタ
ン酸鉛等を主成分とする誘電体セラミック材料から選択
され，前記の負の温度係数を有する誘電体セラミック薄
板は，チタニア，チタン酸カルシウム，チタン酸ストロ
ンチウム等を主成分とする誘電体セラミック材料から選
択できるものである。それらの製法は，誘電体層とし
て，予め，個別に焼成された，誘電特性の異なる２種類
以上の誘電体セラミック薄板を各々少なくとも１枚を用
いて，その各々焼成された誘電体セラミック薄板上に厚
膜スクリーン印刷法により，導体層パターン並びにガラ
ス材料ペースト層を形成し，そのように形成したセラミ
ック薄板層を多数積み重ね，その積層物の最上面及び最
下面に焼成セラミック薄板を重ね，その構成物を比較的
に低温で熱処理接合し，得られた積層体を所定の寸法に
切断し，各積層体に端子電極を形成して製作するもので
ある。
本発明に積層セラミックコンデンサの構造は，セラミッ
ク薄板層，接着層で構成され，即ち，接着層を介在させ
て，セラミック薄板層を積層し，組立てたもので，この
接着層は，ガラス材料ペースト層と導体層よりなる一定
の電極パターンを構成しているものである。この接着層
はガラス材料ペースト層パターンと導体層パターンとを
有しており，そのガラス材料ペースト層，導体層の一方
或いは両方がセラミック薄板同志を接合接着する役目を
しているものである。そのときに，ガラス材料ペースト
層を接合接着の役目にする場合は，ガラス材料ペースト
層を介在させて組立ててガラスを溶融せしめ接合する。
また，導体パターンを接合の役目に構成する場合は，導
体ペースト或いは導体接着剤を用いて，即ち，セラミッ
ク薄板上に導体ペースト或いは導体接着剤を塗布し，次
にセラミック薄板を合わせて接合する。
ク薄板層，接着層で構成され，即ち，接着層を介在させ
て，セラミック薄板層を積層し，組立てたもので，この
接着層は，ガラス材料ペースト層と導体層よりなる一定
の電極パターンを構成しているものである。この接着層
はガラス材料ペースト層パターンと導体層パターンとを
有しており，そのガラス材料ペースト層，導体層の一方
或いは両方がセラミック薄板同志を接合接着する役目を
しているものである。そのときに，ガラス材料ペースト
層を接合接着の役目にする場合は，ガラス材料ペースト
層を介在させて組立ててガラスを溶融せしめ接合する。
また，導体パターンを接合の役目に構成する場合は，導
体ペースト或いは導体接着剤を用いて，即ち，セラミッ
ク薄板上に導体ペースト或いは導体接着剤を塗布し，次
にセラミック薄板を合わせて接合する。
更に，本発明は，予め互いに誘電特性などの特性，その
温度係数を相殺し，よりよい特性が得られる２種以上の
誘電体の組合せを適宜選択して用いる。
温度係数を相殺し，よりよい特性が得られる２種以上の
誘電体の組合せを適宜選択して用いる。
本発明では，焼成後の誘電特性の異なる２種類以上のセ
ラミック薄板を用いるために，介在する接着層の導体パ
ターン，介在するガラス材料ペースト層等を形成するた
めにペースト印刷後に加熱処理するときにも，基板の収
縮が生じない。従って，あらかじめ収縮率を考慮にいれ
てパターン設計する必要がなく，従来のグリーンシート
積層法に比較して電極パターン形成が正確にでき，ま
た，ペースト焼成によるセラミック薄板の反りも生じる
ことが少ない。
ラミック薄板を用いるために，介在する接着層の導体パ
ターン，介在するガラス材料ペースト層等を形成するた
めにペースト印刷後に加熱処理するときにも，基板の収
縮が生じない。従って，あらかじめ収縮率を考慮にいれ
てパターン設計する必要がなく，従来のグリーンシート
積層法に比較して電極パターン形成が正確にでき，ま
た，ペースト焼成によるセラミック薄板の反りも生じる
ことが少ない。
２種類以上の組合せセラミック薄板を多層化するため
に，ガラス材料ペースト層を接合層とした場合，該セラ
ミック薄板を積み重ねたものを比較的に低温で焼成処理
し，融着させる。接着層には，空隙を設けずにガラス材
料ペースト層，導体層が形成されているため，該セラミ
ック薄板相互の接着が良好に行なわれ，機械的強度が強
い積層セラミックコンデンサが得られる。
に，ガラス材料ペースト層を接合層とした場合，該セラ
ミック薄板を積み重ねたものを比較的に低温で焼成処理
し，融着させる。接着層には，空隙を設けずにガラス材
料ペースト層，導体層が形成されているため，該セラミ
ック薄板相互の接着が良好に行なわれ，機械的強度が強
い積層セラミックコンデンサが得られる。
接合層としてガラスを用いる結果，より耐熱性にすぐ
れ，気密封止性が良好になり，特性がよく使用しやすい
積層セラミックコンデンサが得られる。また，ガラス材
料ペースト層は，すぐれた電気的絶縁性をもつために，
該焼成ガラス層を挾んで上下のセラミック薄板に印刷さ
れた導体層は，良好な絶縁性を保持でき，同時に気密性
が優れたものとなる。接合層としてガラス層を用いず
に，単に充填層として，導体層を接合層として用いる場
合でも，導体層パターンの間をガラスが埋めるために，
電極の気密性が容易に保持される。
れ，気密封止性が良好になり，特性がよく使用しやすい
積層セラミックコンデンサが得られる。また，ガラス材
料ペースト層は，すぐれた電気的絶縁性をもつために，
該焼成ガラス層を挾んで上下のセラミック薄板に印刷さ
れた導体層は，良好な絶縁性を保持でき，同時に気密性
が優れたものとなる。接合層としてガラス層を用いず
に，単に充填層として，導体層を接合層として用いる場
合でも，導体層パターンの間をガラスが埋めるために，
電極の気密性が容易に保持される。
本発明の積層セラミックコンデンサでは，焼成後のセラ
ミック薄板を使用しているために，積層セラミック薄板
上に形成された電極パターンの位置合わせのためのマー
ジンを小さくとることができる（小さくてもよい）。従
って，パターン精度の優れた積層コンデンサが可能であ
る。
ミック薄板を使用しているために，積層セラミック薄板
上に形成された電極パターンの位置合わせのためのマー
ジンを小さくとることができる（小さくてもよい）。従
って，パターン精度の優れた積層コンデンサが可能であ
る。
同時に，複数のセラミック薄板を積層する際に薄板が薄
く透光性になるために下層の薄板に印刷されたパターン
に対して位置合わせが容易にでき，高精度の位置合わせ
が可能である。更に，積層時に個々の薄板の反りを容易
に補正でき，平面性の高い積層コンデンサが容易に作製
できる。以上の理由から２００μｍ以下の厚さのセラミ
ック薄板が好適であり，製造上からはセラミック薄板厚
さの下限が約２０μｍとされる。用いるセラミック薄板
の厚さについては，好適には，３０〜４００μｍであ
り，より好適には，３０〜２００μｍで，５０〜１５０
の範囲が更に好適である。
く透光性になるために下層の薄板に印刷されたパターン
に対して位置合わせが容易にでき，高精度の位置合わせ
が可能である。更に，積層時に個々の薄板の反りを容易
に補正でき，平面性の高い積層コンデンサが容易に作製
できる。以上の理由から２００μｍ以下の厚さのセラミ
ック薄板が好適であり，製造上からはセラミック薄板厚
さの下限が約２０μｍとされる。用いるセラミック薄板
の厚さについては，好適には，３０〜４００μｍであ
り，より好適には，３０〜２００μｍで，５０〜１５０
の範囲が更に好適である。
本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法を，次に
説明する。用いる２種類以上の誘電特性の異なるセラミ
ック薄板は，個別に焼成された誘電体薄板であり，その
ようなセラミック薄板各々の少なくとも一方の面にスク
リーン印刷法などにより金属導体層パターン（電極パタ
ーン）を形成したもの各々少なくとも１枚ずつに，ガラ
スペースト層をスクリーン印刷法で形成し，このような
セラミック薄板を多数積み重ね，その積層体の最上面及
び最下面に２つのセラミック薄板を付着する。このよう
なガラスペート層，導体層のうち少なくとも１つのを接
合層とする，即ち，ガラスペースト層を接合層とする場
合は，積層体を低温焼成処理し，熔融接合する。導体層
を接合層とする場合は，導体ペースト或いは／及び導電
性接着剤を用い，接合する。このように構成することに
より，強固な積層セラミックコンデンサが製造される。
説明する。用いる２種類以上の誘電特性の異なるセラミ
ック薄板は，個別に焼成された誘電体薄板であり，その
ようなセラミック薄板各々の少なくとも一方の面にスク
リーン印刷法などにより金属導体層パターン（電極パタ
ーン）を形成したもの各々少なくとも１枚ずつに，ガラ
スペースト層をスクリーン印刷法で形成し，このような
セラミック薄板を多数積み重ね，その積層体の最上面及
び最下面に２つのセラミック薄板を付着する。このよう
なガラスペート層，導体層のうち少なくとも１つのを接
合層とする，即ち，ガラスペースト層を接合層とする場
合は，積層体を低温焼成処理し，熔融接合する。導体層
を接合層とする場合は，導体ペースト或いは／及び導電
性接着剤を用い，接合する。このように構成することに
より，強固な積層セラミックコンデンサが製造される。
本発明に従い，以上のように２種以上の誘電体層で積層
コンデンサを作るが，その誘電率の温度変化を零になる
べく近くするためには，その誘電率の温度温度係数の正
のものと負のものを組合わせる必要がある。誘電率温度
係数の正の誘電体材料としては，アルミナ，ムライト，
ステアタイト，フォルステライト；チタン酸マグネシウ
ム，チタン酸鉛等があり，また，負の誘電体材料として
は，チタニア；チタン酸カルシウム，チタン酸ストロン
チウム等がある。これらの誘電体材料から，誘電率の温
度係数が零になるように，適宜選択して組合わせて，本
発明により２種以上の誘電体層を用いてセラミック積層
コンデンサを作る。即ち，２種以上の誘電体材料を用い
て，静電容量特性，誘電特性が互いに補完できる組合せ
を選択して，用いることが重要である。
コンデンサを作るが，その誘電率の温度変化を零になる
べく近くするためには，その誘電率の温度温度係数の正
のものと負のものを組合わせる必要がある。誘電率温度
係数の正の誘電体材料としては，アルミナ，ムライト，
ステアタイト，フォルステライト；チタン酸マグネシウ
ム，チタン酸鉛等があり，また，負の誘電体材料として
は，チタニア；チタン酸カルシウム，チタン酸ストロン
チウム等がある。これらの誘電体材料から，誘電率の温
度係数が零になるように，適宜選択して組合わせて，本
発明により２種以上の誘電体層を用いてセラミック積層
コンデンサを作る。即ち，２種以上の誘電体材料を用い
て，静電容量特性，誘電特性が互いに補完できる組合せ
を選択して，用いることが重要である。
本発明に用いる２種以上のセラミック薄板は，例えば，
金属アルコキシドを出発原料として，ゾル−ゲル法によ
り製造できる。また，酸化物を出発原料とした方法でも
製造できる。
金属アルコキシドを出発原料として，ゾル−ゲル法によ
り製造できる。また，酸化物を出発原料とした方法でも
製造できる。
また，導体層パターン（電極パターン）を作成する方法
しては，印刷法により，説明するが，特に，スクリーン
印刷を用いた厚膜法が有用である。その他に，導体層を
接合層として用いない場合は，ホトエッチング技術も利
用でき，ホトエッチングによる薄膜作成法を用いること
がきる。また，その両方の技法を用いることもできる。
しては，印刷法により，説明するが，特に，スクリーン
印刷を用いた厚膜法が有用である。その他に，導体層を
接合層として用いない場合は，ホトエッチング技術も利
用でき，ホトエッチングによる薄膜作成法を用いること
がきる。また，その両方の技法を用いることもできる。
導体層パターン形成に用いる材料としては，金，銀，
銅，ニッケル，白金，パラジウム，亜鉛又はその組合わ
せなどの導電性金属であり，そのペーストをスクリーン
印刷法などにより焼成セラミック薄板表面上に印刷し，
導体パターン即ち，電極パターンとすることができる。
また，本発明に用いる導体層形成の材料は，特に，高周
波用には，銀，金，銅，パラジウム或いはその組合わせ
を用いることが好適である。また，本発明の積層セラミ
ックコンデンサの構造では，前記以外にニッケルなどの
高温では比較的に酸化され易い金属でも用いることがで
きる。
銅，ニッケル，白金，パラジウム，亜鉛又はその組合わ
せなどの導電性金属であり，そのペーストをスクリーン
印刷法などにより焼成セラミック薄板表面上に印刷し，
導体パターン即ち，電極パターンとすることができる。
また，本発明に用いる導体層形成の材料は，特に，高周
波用には，銀，金，銅，パラジウム或いはその組合わせ
を用いることが好適である。また，本発明の積層セラミ
ックコンデンサの構造では，前記以外にニッケルなどの
高温では比較的に酸化され易い金属でも用いることがで
きる。
ガラス材料ペースト層の作成法は，上記のようにスクリ
ーン印刷による厚膜作成法が特に有効である。
ーン印刷による厚膜作成法が特に有効である。
セラミック薄板各層を互いに接合するためのガラス層形
成には，比較的に低温で溶融すガラス，例えば，硼珪酸
ガラス，結晶化ガラスなどを使用できる。比較的低温の
融点を有し，取り扱い易いものがよい。この加熱処理の
ときに，電極パターンを含むセラミック薄板に障害を与
えないためになるべく低温で接合できる材料を使用す
る。ガラス溶融接合のための処理温度は好適には５００
℃〜９００℃程度であり，さらに好適には，７００〜８
５０℃の範囲である。
成には，比較的に低温で溶融すガラス，例えば，硼珪酸
ガラス，結晶化ガラスなどを使用できる。比較的低温の
融点を有し，取り扱い易いものがよい。この加熱処理の
ときに，電極パターンを含むセラミック薄板に障害を与
えないためになるべく低温で接合できる材料を使用す
る。ガラス溶融接合のための処理温度は好適には５００
℃〜９００℃程度であり，さらに好適には，７００〜８
５０℃の範囲である。
実施例では，アルミナ薄板とチタン酸ストロンチウムを
主成分とするセラミック薄板の組合せを例として示す
が，他のセラミック薄板としては，他に，BaO-TiO2等の
誘電体基板，チタニア（TiO2）系の基板材料等が好適で
ある。
主成分とするセラミック薄板の組合せを例として示す
が，他のセラミック薄板としては，他に，BaO-TiO2等の
誘電体基板，チタニア（TiO2）系の基板材料等が好適で
ある。
［作用］ 本発明の積層誘電体コンデンサでは，特に２種類以上の
誘電体セラミック材料のうち，１つが正の温度係数を有
し，他の１つが負の温度係数を有するものを用いると，
静電容量の温度係数は，次のようにして制御する。
誘電体セラミック材料のうち，１つが正の温度係数を有
し，他の１つが負の温度係数を有するものを用いると，
静電容量の温度係数は，次のようにして制御する。
積層セラミックコンデンサでその静電容量は， Ｃ＝εＯεＳ・Ｓ／ｔ の式で決定される。
但し，Ｃは静電容量，εＯは真空中の誘電率で8.8×54
×10-12Ｆ／ｍである。εＳは比誘電率である。Ｓは電
極の重なり面積で，ｔは誘電体の厚さである。
×10-12Ｆ／ｍである。εＳは比誘電率である。Ｓは電
極の重なり面積で，ｔは誘電体の厚さである。
全体の静電容量ＣＴは，各誘電体の比誘電率εS1，
εS2，εS3・・・εSnとし，各誘電体の電極重なり有効
面積をＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・・Ｓｎとし，各有効厚
さをｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔｎとすると， ＣＴ＝ε0(εS1・S1／ｔ１＋εS2・Ｓ２／ｔ２＋εS3・Ｓ３／ｔ３・・・・＋εSn・
Ｓｎ／tn) である。
εS2，εS3・・・εSnとし，各誘電体の電極重なり有効
面積をＳ１，Ｓ２，Ｓ３，・・・・Ｓｎとし，各有効厚
さをｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・ｔｎとすると， ＣＴ＝ε0(εS1・S1／ｔ１＋εS2・Ｓ２／ｔ２＋εS3・Ｓ３／ｔ３・・・・＋εSn・
Ｓｎ／tn) である。
この式により，誘電体厚さと電極の重なり面積が静電容
量を決定し，積層コンデンサの設計を行なう。２種類以
上の誘電材料を用いる場合の静電容量の温度変化は，各
誘電体の温度係数と各誘電体の静電容量により決まる。
従って，２種以上の誘電体材料を用いる場合，各材料の
誘電率の温度係数をλ１・λ２・λ３・・・・λｎとす
ると，全体の静電容量の温度係数は， ε０（λ１εS1・Ｓ１／ｔ１＋λ２εS2・Ｓ２／ｔ２＋・・・・・＋λｎεSn・Ｓｎ ／ｔｎ）／ε０（εS1・Ｓ１／ｔ１＋εS2・Ｓ２／ｔ２＋・・・・・＋εSn・Ｓｎ／
ｔｎ） ・・・・(1) により定まる。
量を決定し，積層コンデンサの設計を行なう。２種類以
上の誘電材料を用いる場合の静電容量の温度変化は，各
誘電体の温度係数と各誘電体の静電容量により決まる。
従って，２種以上の誘電体材料を用いる場合，各材料の
誘電率の温度係数をλ１・λ２・λ３・・・・λｎとす
ると，全体の静電容量の温度係数は， ε０（λ１εS1・Ｓ１／ｔ１＋λ２εS2・Ｓ２／ｔ２＋・・・・・＋λｎεSn・Ｓｎ ／ｔｎ）／ε０（εS1・Ｓ１／ｔ１＋εS2・Ｓ２／ｔ２＋・・・・・＋εSn・Ｓｎ／
ｔｎ） ・・・・(1) により定まる。
この式(1)を０にすれば，温度特性が０に近くできる。
そのために温度係数λが正と負のものを２種以上選択
し，上記の式(1)の計算値が零になるように，電極面積
及び厚さを適宜選択すれば，全体の温度係数を零にでき
る。
そのために温度係数λが正と負のものを２種以上選択
し，上記の式(1)の計算値が零になるように，電極面積
及び厚さを適宜選択すれば，全体の温度係数を零にでき
る。
例えば，正の温度係数を有するアルミナ薄板と負の温度
係数を有するチタン酸ストロンチウム薄板を組合せた場
合の静電容量の制御について説明する。アルミナの比誘
電率の温度係数は，約＋１３０ｐｐｍ／℃であり，チタ
ン酸ストロンチウムの温度係数は，約−７００ｐｐｍ／
℃である。
係数を有するチタン酸ストロンチウム薄板を組合せた場
合の静電容量の制御について説明する。アルミナの比誘
電率の温度係数は，約＋１３０ｐｐｍ／℃であり，チタ
ン酸ストロンチウムの温度係数は，約−７００ｐｐｍ／
℃である。
従って，全体の温度計数は，アルミナの静電容量を
Ｃ１，メタン酸ストロンチウムの静電容量をＣ２とする
と｛１３０・Ｃ１＋（−７００）・Ｃ２｝／（Ｃ１＋Ｃ
２）である。
Ｃ１，メタン酸ストロンチウムの静電容量をＣ２とする
と｛１３０・Ｃ１＋（−７００）・Ｃ２｝／（Ｃ１＋Ｃ
２）である。
よって，１３０・Ｃ１＋（−７００）・Ｃ２＝０つまり
Ｃ１＝（７００／１３０）Ｃ２となるように，アルミナ
及びチタン酸ストロンチウムの静電容量を形成すれば温
度係数を０にすることが可能である。所望のコンデンサ
の容量を考慮して，決めることができる。例えば，１０
ｐＦの積層コンデンサを作る場合，比誘電率εS1，εS2
は，各々アルミナ約１０で，チタン酸ストロンチウム
は，約２８０であり，ε０＝8・854×10-12Ｆ／ｍであ
る。従って，１０ｐＦのコンデンサを得るには， Ｃ＝１０＝8.854×(10×S1／ｔ１＋280Ｓ２／ｔ２） ＝Ｃ１＋Ｃ２ εS1・Ｓ１／ｔ１＝５．４×εS2・Ｓ２／ｔ２ の式，即ち， 10・Ｓ１／ｔ１＝５．４×280・Ｓ２／ｔ２ と積層コンデンサを設計する必要があり，即ち，Ｓ２／
ｔ２＝0・00063でなければならず，これより，コンデン
サのアルミナ層中の電極層の面積と間隔及びチタン酸ス
トロンチウム層のコンデンサの電極層の面積と間隔が決
められ，コンデンサ構造を設計する。以上のような設計
により，アルミナ層コンデンサ静電容量は，８．４４ｐ
Ｆで，チタン酸ストロンチウム層のコンデンサの静電容
量は，１．５６ｐＦにすればよいことが分かる。
Ｃ１＝（７００／１３０）Ｃ２となるように，アルミナ
及びチタン酸ストロンチウムの静電容量を形成すれば温
度係数を０にすることが可能である。所望のコンデンサ
の容量を考慮して，決めることができる。例えば，１０
ｐＦの積層コンデンサを作る場合，比誘電率εS1，εS2
は，各々アルミナ約１０で，チタン酸ストロンチウム
は，約２８０であり，ε０＝8・854×10-12Ｆ／ｍであ
る。従って，１０ｐＦのコンデンサを得るには， Ｃ＝１０＝8.854×(10×S1／ｔ１＋280Ｓ２／ｔ２） ＝Ｃ１＋Ｃ２ εS1・Ｓ１／ｔ１＝５．４×εS2・Ｓ２／ｔ２ の式，即ち， 10・Ｓ１／ｔ１＝５．４×280・Ｓ２／ｔ２ と積層コンデンサを設計する必要があり，即ち，Ｓ２／
ｔ２＝0・00063でなければならず，これより，コンデン
サのアルミナ層中の電極層の面積と間隔及びチタン酸ス
トロンチウム層のコンデンサの電極層の面積と間隔が決
められ，コンデンサ構造を設計する。以上のような設計
により，アルミナ層コンデンサ静電容量は，８．４４ｐ
Ｆで，チタン酸ストロンチウム層のコンデンサの静電容
量は，１．５６ｐＦにすればよいことが分かる。
本発明により得られる積層セラミックコンデンサは，例
えば，電子機器等に使用される混成集積回路用などに使
用され得る。
えば，電子機器等に使用される混成集積回路用などに使
用され得る。
次に，本発明の積層セラミックコンデンサについて実施
例により説明するが，本発明は，次の実施例のものに限
定されるものではない。
例により説明するが，本発明は，次の実施例のものに限
定されるものではない。
［実施例］ 金属アルコキシド法により形成し，焼成した厚さ５０μ
ｍの極薄のアルミナ薄板（正の静電容量温度係数を有す
る）１，及びチタン酸ストロンチウムを主成分とし，一
部をカルシウム，ビスマス等で置換した組成の，酸化物
法等により成形，焼成した厚さ３００μｍと誘電体セラ
ミック薄板（負の静電容量温度係数を有する）２の両者
の両表面に，第１図に示すように，金属導体ペーストを
スクリーン印刷法により被着し，乾燥し，焼成し，金属
導体層（導体層パターン）３を形成した。更に，この金
属導体を形成したアルミナ薄板１及びチタン酸ストロン
チウムセラミック薄板２の両面（金属導体層のある上
も）に，低融点の硼珪酸ガラスペーストをスクリーン印
刷法により被着し，ガラスペースト層４を形成したもの
を各々１枚以上と，金属導体層の形成のないアルミナ薄
板の片面にのみガラスペースト層を形成したカバー用薄
板５を２枚用いて，積層コンデンサ構造体の最上面及び
最下面に付し，第１図の説明断面図に示す構造の積層物
を得る。次に，その積層物の多層セラミック薄板を接着
接合できるように加圧しながら約７００〜８５０℃でリ
フロー炉に入れて加熱処理した。ガラスペースト層３は
溶けて，アルミナ薄板を互いに接合接着され，多数のア
ルミナ薄板１及びチタン酸ストロンチウム薄板２は，図
示のような構成で互いに強固に結合され，第１図に示す
断面の本発明の積層物が得られた。この積層焼成物を個
々のチップに切断し，端子電極を形成して，積層セラミ
ックコンデンサを製造した。
ｍの極薄のアルミナ薄板（正の静電容量温度係数を有す
る）１，及びチタン酸ストロンチウムを主成分とし，一
部をカルシウム，ビスマス等で置換した組成の，酸化物
法等により成形，焼成した厚さ３００μｍと誘電体セラ
ミック薄板（負の静電容量温度係数を有する）２の両者
の両表面に，第１図に示すように，金属導体ペーストを
スクリーン印刷法により被着し，乾燥し，焼成し，金属
導体層（導体層パターン）３を形成した。更に，この金
属導体を形成したアルミナ薄板１及びチタン酸ストロン
チウムセラミック薄板２の両面（金属導体層のある上
も）に，低融点の硼珪酸ガラスペーストをスクリーン印
刷法により被着し，ガラスペースト層４を形成したもの
を各々１枚以上と，金属導体層の形成のないアルミナ薄
板の片面にのみガラスペースト層を形成したカバー用薄
板５を２枚用いて，積層コンデンサ構造体の最上面及び
最下面に付し，第１図の説明断面図に示す構造の積層物
を得る。次に，その積層物の多層セラミック薄板を接着
接合できるように加圧しながら約７００〜８５０℃でリ
フロー炉に入れて加熱処理した。ガラスペースト層３は
溶けて，アルミナ薄板を互いに接合接着され，多数のア
ルミナ薄板１及びチタン酸ストロンチウム薄板２は，図
示のような構成で互いに強固に結合され，第１図に示す
断面の本発明の積層物が得られた。この積層焼成物を個
々のチップに切断し，端子電極を形成して，積層セラミ
ックコンデンサを製造した。
以上のような構造の積層コンデンサについて，静電容量
を測定し，その温度特性（温度係数）を観察した結果を
第２図に示す。横軸に温度をとり，縦軸に静電容量の変
化率をとったグラフである。
を測定し，その温度特性（温度係数）を観察した結果を
第２図に示す。横軸に温度をとり，縦軸に静電容量の変
化率をとったグラフである。
アルミナ薄板は，実線で示し，静電容量温度係数TC＝１
３０ｐｐｍ／℃であり，ＣＧ特性（EIA J,Electric Ind
usry′s Association of Japan，日本電子機械工業会に
よる規格：静電容量温度係数TC＝±６０ｐｐｍ／℃以内
であることを意味する）を有しない。また，チタン酸ス
トロンチウムの静電容量の温度変化は，図示のごとく逆
傾斜のものであり，温度変化が大きいものである。これ
に対して，本発明による積層セラミックコンデンサによ
り，チタン酸ストロンチウム薄板と接合した第１図の構
造の積層コンデンサは，本発明品で示すような温度静電
特性を示した。この特性は，１点鎖線で示す範囲のＣＧ
特性（EIAJによる規格：静電容量温度係数TC＝±３０ｐ
ｐｍ／℃以内）にあることを示している。
３０ｐｐｍ／℃であり，ＣＧ特性（EIA J,Electric Ind
usry′s Association of Japan，日本電子機械工業会に
よる規格：静電容量温度係数TC＝±６０ｐｐｍ／℃以内
であることを意味する）を有しない。また，チタン酸ス
トロンチウムの静電容量の温度変化は，図示のごとく逆
傾斜のものであり，温度変化が大きいものである。これ
に対して，本発明による積層セラミックコンデンサによ
り，チタン酸ストロンチウム薄板と接合した第１図の構
造の積層コンデンサは，本発明品で示すような温度静電
特性を示した。この特性は，１点鎖線で示す範囲のＣＧ
特性（EIAJによる規格：静電容量温度係数TC＝±３０ｐ
ｐｍ／℃以内）にあることを示している。
次に，金属導体層を形成したアルミナ薄板の静電容量を
Ｃ１とし，また金属導体層を形成したチタン酸ストロン
チウム薄板の静電容量をＣ２とする。Ｃ２／Ｃ１の比率
を変化させたときの静電容量温度係数を第３図に示す。
Ｃ１とし，また金属導体層を形成したチタン酸ストロン
チウム薄板の静電容量をＣ２とする。Ｃ２／Ｃ１の比率
を変化させたときの静電容量温度係数を第３図に示す。
Ｃ２／Ｃ１の比率を変化させることにより，温度係数は
正から負へ直線的に変化することが明らかである。ま
た，Ｃ２／Ｃ１＝０・１９において，温度計数０が現実
されることが分かる。
正から負へ直線的に変化することが明らかである。ま
た，Ｃ２／Ｃ１＝０・１９において，温度計数０が現実
されることが分かる。
このように，正の温度係数を有する誘電体セラミック薄
板と負の温度係数を有する誘電体セラミック薄板を接合
した本発明の積層コンデンサでは温度係数の制御が容易
にでき，例えば，温度係数０が容易に実現できる。
板と負の温度係数を有する誘電体セラミック薄板を接合
した本発明の積層コンデンサでは温度係数の制御が容易
にでき，例えば，温度係数０が容易に実現できる。
［発明の効果］ 本発明の積層セラミックコンデンサは，上記のような構
成をとることにより， 第１に，正の温度係数を持つ誘電体セラミックと負の温
度係数を持つ誘電体を個別に成形，焼成したものを利用
して構成した積層コンデンサでは，温度計数の制御が容
易にでき，例えば温度係数０の積層セラミックコンデン
サが製造できること，第２に，より一般的に，静電特
性，誘電特性などの特性を，２種以上の誘電体材料を用
いて，特性を相殺し，よりよい特性が得られる積層セラ
ミックコンデンサが得られること，更に，静電容量の温
度係数を任意に制御できる積層セラミックコンデンサの
製造が可能になったこと，第３に，従って，安価な材料
を用いて，高価な精密制御の積層コンデンサを提供でき
ること， 第４に，内部誘電体材料として用いることのできる材料
の種類が広くなったことにより，他の特性のすぐれた積
層セラミックコンデンサが可能になったこと，などの技
術的効果が得られた。
成をとることにより， 第１に，正の温度係数を持つ誘電体セラミックと負の温
度係数を持つ誘電体を個別に成形，焼成したものを利用
して構成した積層コンデンサでは，温度計数の制御が容
易にでき，例えば温度係数０の積層セラミックコンデン
サが製造できること，第２に，より一般的に，静電特
性，誘電特性などの特性を，２種以上の誘電体材料を用
いて，特性を相殺し，よりよい特性が得られる積層セラ
ミックコンデンサが得られること，更に，静電容量の温
度係数を任意に制御できる積層セラミックコンデンサの
製造が可能になったこと，第３に，従って，安価な材料
を用いて，高価な精密制御の積層コンデンサを提供でき
ること， 第４に，内部誘電体材料として用いることのできる材料
の種類が広くなったことにより，他の特性のすぐれた積
層セラミックコンデンサが可能になったこと，などの技
術的効果が得られた。
第１図は，本発明の積層セラミックコンデンサの製造を
示す説明断面図である。 第２図は，本発明の積層セラミックコンデンサに用いる
アルミナ薄板とチタン酸ストロンチウム薄板と，本発明
の構成の積層コンデンサの静電容量の温度特性を比較し
て示すグラフである。 第３図は，本発明によるアルミナ薄板とチタン酸ストロ
ンチウム薄板とを組合せたときの静電容量の温度係数
と，アルミナ薄板の静電容量Ｃ1とチタン酸ストロンチ
ウム薄板の静電容量Ｃ2の比率Ｃ2／Ｃ1の関係を示すグ
ラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １……アルミナ薄板層 ２……チタン酸ストロンチウム薄板層 ３……導体層（電極パターン層） ４……ガラス（ペースト）層 ５……表面カバー用セラミック薄板
示す説明断面図である。 第２図は，本発明の積層セラミックコンデンサに用いる
アルミナ薄板とチタン酸ストロンチウム薄板と，本発明
の構成の積層コンデンサの静電容量の温度特性を比較し
て示すグラフである。 第３図は，本発明によるアルミナ薄板とチタン酸ストロ
ンチウム薄板とを組合せたときの静電容量の温度係数
と，アルミナ薄板の静電容量Ｃ1とチタン酸ストロンチ
ウム薄板の静電容量Ｃ2の比率Ｃ2／Ｃ1の関係を示すグ
ラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １……アルミナ薄板層 ２……チタン酸ストロンチウム薄板層 ３……導体層（電極パターン層） ４……ガラス（ペースト）層 ５……表面カバー用セラミック薄板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北原 直人 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱鉱業セメント株式会社セラミックス研究 所内 (72)発明者 篠原 義典 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱鉱業セメント株式会社セラミックス研究 所内 (72)発明者 疋田 和康 埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地 三 菱鉱業セメント株式会社セラミックス研究 所内
Claims (4)
- 【請求項１】誘電体層と導体層を互いに積層してなる積
層セラミックコンデンサの個々の誘電体層の少なくとも
一方の面に導体層を設け，その導体層上を含めた全面
に，ガラス材料ペースト層を形成し，このガラス材料ペ
ースト層及び導体層によりなるものを接着層とし，該接
着層は，導体層で一定のパターンを構成するもので，そ
の時，ガラス材料ペースト層と導体層の一方または，両
方がそれを挾んでいるセラミック薄板を接着して形成さ
れてい，更に，該導体層は導体ペースト或いは導電性接
着剤よりなり，該誘電体層は，個別に焼成された，誘電
特性の異なる２種類以上の誘電体セラミック薄板を各々
少なくとも１枚づつ用い，積層されたものよりなること
を特徴とする積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項２】前記誘電体層は，２種類の誘電特性の異な
る誘電体セラミック材料を用い，その一方は，正の静電
容量の温度係数を有し，他方は，負の静電容量の温度係
数を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項３】前記の正の温度係数を有する誘電体セラミ
ック薄板は，アルミナ，ムライト，ステアタイト，フォ
ルステライト，チタン酸マグネシウム或いはチタン酸鉛
を主成分とする誘電体セラミック材料から選択し，前記
の負の温度係数を有する誘電体セラミック薄板は，チタ
ニア，チタン酸カルシウム或いはチタン酸ストロンチウ
ムを主成分とする誘電体セラミック材料から選択したも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
積層セラミックコンデンサ。 - 【請求項４】誘電体層として，予め，個別に焼成され
た，誘電特性の異なる２種類以上の誘電体セラミック薄
板を各々少なくとも１枚を用いて，その各々焼成された
誘電体セラミック薄板上に厚膜スクリーン印刷法によ
り，導体層パターン並びにガラス材料ペースト層を形成
し，そのように形成したセラミック薄板層を多数積み重
ね，その積層物の最上面及び最下面に焼成セラミック薄
板を重ね，その構成物を比較的に低温で熱処理接合し，
得られた積層体を所定に従い切断し，各積層体に端子電
極を形成して製作することを特徴とする積層セラミック
コンデンサの製法。
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|---|---|---|---|
| JP62242764A JPH0648666B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 積層セラミックコンデンサ及びその製法 |
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| JP62242764A JPH0648666B2 (ja) | 1987-09-29 | 1987-09-29 | 積層セラミックコンデンサ及びその製法 |
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|---|---|---|---|
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