JP3160855B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

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及びその製造方
法に関し、より特定的には、外部電極が形成される部分
の構造及び外部電極形成工程が改良されたものに関す
る。

〔従来の技術〕

積層セラミックコンデンサでは、誘電体セラミックス
内にセラミック層を介して重なり合うように複数の内部
電極が配置されており、該内部電極が、誘電体セラミッ
クスの第1,第２の側面に引出されており、かつ第1,第２
の側面に形成された外部電極に電気的に接続されている
構造を有する。

積層セラミックコンデンサの一般的な製造方法は、以
下のとおりである。すなわち、ドクターブレード法等の
成形方法により形成されたセラミックグリーンシートを
用意し、セラミックグリーンシート上に内部電極を形成
するための導電ペーストを印刷・塗布し、これを複数枚
積層・圧着したものを焼成することにより焼結体を得
る。しかる後、焼結体の内部電極が引出されている第1,
第２の側面に、導電ペーストを塗布・焼付けることによ
り外部電極を形成する。

よって、従来の積層セラミックコンデンサでは、セラ
ミックグリーンシートの積層体の磁器化のための焼成工
程と、外部電極を焼付けるための焼付け工程の二度の焼
成工程を実施する必要があり、コストダウンの妨げとな
っていた。

さらに、磁器化された誘電体セラミックスは、焼成に
より反り等の変形を生じがちでり、外部電極を塗布する
工程において、自動機にかからないものが生じがちであ
った。のみならず、外部電極材料を塗布するに当たりチ
ップを整列させた場合、自動機によって欠けや割れが生
じることがあり、この点からも量産コストの低減が困難
であった。

近年、上記の問題を解決するために、誘電体セラミッ
クグリーンシートと同一組成のセラミック粉末を、金属
粉末を主体とするペースト中に含有させた外部電極ペー
ストを使用し、セラミックグリーンシートの積層体の磁
器化と、外部電極の焼付けとを一度の焼成により同時に
達成する方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかしながら、誘電体セラミックスを構成するための
セラミックグリーンシートと同一組成のセラミック粉末
を、外部電極を形成するための導電ペースト中に含有さ
せた場合、積層体の磁器化と外部電極の焼付けを一度の
焼成工程で行うことはできるが、外部電極の誘電体セラ
ミックスへの固着力にばらつきが生じたり、外部電極の
電極抵抗が高くなって周波数特性が劣化したり、めっき
やはんだ付け性が低下するという問題があった。

すなわち、外部電極の塗布に際してはディップ法を用
いるが、外部電極を形成するための導電ペースト中にセ
ラミック粉末がかなりの割合で含有されている場合に
は、外部電極の電極抵抗が高くなる。同時に、外部電極
の外表面に露出している部分にセラミック粉末が存在す
ることになり、はんだとのぬれ性が低下し、はんだ付け
の不良が生じがちとなる。

他方、セラミック粉末の含有量が少ない場合には、誘
電体セラミックスの側面と外部電極との接合界面にセラ
ミック粉末が存在する箇所が多数発生し、誘電体セラミ
ックスと外部電極との密着強度を高めることができず、
外部電極の付着力が低下することになる。

さらに、セラミック粉末の含有量が適切な量であった
としても、セラミック粉末と金属粉末との比重差によ
り、ペーストの保管中に沈降分離が生じ、両者を均一に
分散させることが困難となる。その結果、誘電体セラミ
ックスの側面と外部電極との接合界面にセラミック粉末
が存在しない部分が生じたり、外部電極の外表面にセラ
ミック粉末が存在したりし、セラミック粉末量及び分散
状態にばらつきが生じ、電気抵抗やはんだ付け性がばら
ついたり、外部電極付着力がばらついていた。

本発明の目的は、セラミック積層体の磁器化と外部電
極の形成とを一度の焼成で行うことができる構造を備え
たものにおいて、部電極の誘電体セラミックスへの付着
力が強く、外部電極の電気抵抗が充分に低く、かつ特定
のばらつきの少ない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にある。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明は、誘電体セラミックス内にセラミック層を介
して重なり合うように複数の内部電極が配置されてお
り、この誘電体セラミックスの厚み方向において複数の
内部電極が交互に誘電体セラミックスの第1,第２の側面
に引出されており、第1,第２の側面に第1,第２の外部電
極がそれぞれ形成された積層セラミックコンデンサにお
いて、下記の構成を備えることを特徴とする。

すなわち、誘電体セラミック層の第1,第２の側面に、
誘電体セラミック層を構成している誘電体組成物の内少
なくとも一種から成るセラミック粉末が分散された状態
で誘電体セラミックスの焼成に伴って該第1,第２の側面
に固定されており、該セラミック粉末を間に介して、上
記第1,第２の側面に第1,第２の外部電極がそれぞれ形成
されていることを特徴とするものである。

本発明の製造方法は、誘電体材料を主体とする複数枚
のセラミックグリーンシートを内部電極用導電ペースト
層を介して積層して成る積層体を用意する工程と、前記
積層体の内部電極用導電ペースト層の引出されている第
1,第２の側面に、前記誘電体材料を構成している組成物
の少なくとも一種から成るセラミック粉末とバインダと
を含む中間層を形成する工程と、前記中間層上に外部電
極用導電ペーストを付与する工程と、前記積層体を焼成
して積層体の磁器化と外部電極の焼付けを同時に行うと
ともに前記バインダを飛散させて前記セラミックス粉末
を分散させた状態で前記側面に固定する工程とを備え
る。

〔作用〕

内部電極が引出されている誘電体セラミックスの第1,
第２の側面にセラミック粉末が分散されている。このセ
ラミック粉末は、誘電体セラミックスの構成組成物の少
なくとも一種類からなる組成物であるため、誘電体セラ
ミックスの焼成に伴って、誘電体セラミックスと強固に
接合されており、しかも誘電体セラミックスの第1,第２
の側面と外部電極の接触面積を拡大するものであるた
め、外部電極の密着性が効果的に高められる。

なお、セラミック粉末は第1,第２の側面に分散されて
いるものであるため、該セラミック粉末が存在していた
としても、第1,第２の側面に露出している内部電極と外
部電極との電気的な接続は確保される。

また、外部電極を形成するための材料自体にセラミッ
ク粉末が均一に分散されているものではないため、外部
電極自体の電極抵抗が高くなることもなく、また内部電
極の外表面にセラミック粉末が露出することもないた
め、はんだ付け性やめっき性が低下することもない。

また、本発明の製造方法では、積層体の磁器化と、外
部電極の焼付けが、一度の焼成工程により同時に行われ
るため、焼成コストも低減される。

〔実施例の説明〕

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例につき説明す
る。

第１図は、本発明の一実施例の積層セラミックコンデ
ンサの断面図である。この積層セラミックコンデンサ１
では、誘電体セラミックス２内に、複数の内部電極３〜
６が誘電体セラミック層2a〜2cを介して重なり合うよう
に配置されている。内部電極３〜６は、誘電体セラミッ
クス２の厚み方向において、交互に、第1,第２の側面2
d,2eに引出されている。

本実施例の特徴は、第1,第２の側面2d,2eに、誘電体
セラミックス２を構成する誘電体組成物のうち少なくと
も一種からなるセラミック粉末7,8が分散されているこ
とにある。このセラミック粉末7,8は、第１図では１つ
の層を構成するように図示されているが、第２図に側面
2dを代表して示すように、セラミック粉末７は側面2d上
に分散されて配置されている。

セラミック粉末7,8は、誘電体セラミックス２の焼成
前に側面7,8に付与され、誘電体セラミックス２の焼成
により誘電体セラミックス２と一体化されてる。

9,10は、第1,第２の外部電極を示す。第1,第２の外部
電極9,10は、それぞれ、第1,第２の側面2d,2eに引出さ
れている内部電極３〜６に電気的に接続されている。

次に、積層セラミックコンデンサ１の製造方法を説明
する。まず、誘電体セラミックスよりなる粉末をスラリ
ー化し、誘電体材料を主体とするセラミックグリーンシ
ートを成形する。複数枚のセラミックグリーンシートを
用意し、その一方主面に内部電極用導電ペーストを塗布
・乾燥することにより、内部電極用導電ペースト層を形
成する。なお、内部電極用導電ペースト層は、次に述べ
る焼成工程により焼付けられて第１図の内部電極３〜６
として完成されるものである。

次に、導電ペースト層が形成された複数枚のセラミッ
クグリーンシートを積層し、最上部及び最下部に内部電
極用導電ペーストの塗布されていない誘電体セラミック
グリーンシートを積層し、厚み方向に圧着することによ
り積層体を得る。

次に、積層体の第1,第２の側面（第１図の第1,第２の
側面2d,2eに対応する側面）に、セラミックグリーンシ
ートを構成するのに用いた誘電体セラミック組成物の少
なくとも一種からなるセラミック粉末を、例えばバイン
ダを混合してペースト化して塗布し、中間層を形成す
る。この中間層を乾燥させた後、外部電極9,10を構成す
るための外部電極用導電ペーストをディップ法により塗
布する。

次に、上記積層体を所定の温度で焼成することによ
り、積層体の磁器化と、外部電極9,10の焼付けが同時に
行われ、チップ型の積層セラミックコンデンサ１が得ら
れる。この焼成に際しては、上述した中間層のセラミッ
ク粉末7,8が、誘電体セラミックス２と一体化するよう
に焼付けられている。従って、セラミック粉末7,8は、
誘電体セラミックス２の第1,第２の側面2d,2eに分散し
た状態で強固に接合される。

そして、セラミック粉末7,8が第1,第２の側面2d,2eに
分散されているので、第1,第２の外部電極9,10と誘電体
セラミックス２の第1,第２の側面2d,2eとの接合面積が
拡大されているために、外部電極9,10の密着力が効果的
に高められている。

なお、セラミック粉末7,8は、第２図に示したよう
に、第1,第２の側面2d,2eに分散配置されているため、
第1,第２の側面2d,2eに露出している内部電極３〜６と
の電気的な接続は充分に確保される。

しかも、外部電極9,10自体は、通常の導電ペーストで
構成されているために、すなち前述した従来例のように
外部電極を形成するためにペースト中にセラミック粉末
を混入するものでないため、電極抵抗が高くなるおそれ
もない。のみならず、外部電極9,10の外表面側にセラミ
ック粉末が露出することもないため、外部との接合に際
してのはんだ付け性が低下することもない。

以下、本発明の具体的な実施例につき説明する。

実施例１ まず、誘電体セラミックスを構成する材料として、純
度99％以上のBaCO₃、CaCO₃、ZrO₂及びTiO₂を、組成式
｛（Ba_0.90Ca_0.10Ｏ｝_1.01（Ti_0.80Zr_0.20）O₂となるよ
うに秤量した。

秤量した粉末を混合・仮焼し、誘電体セラミックス用
原料粉末を得た。

上記原料粉末に、有機質バインダ、分散剤及び消泡剤
からなる混合水溶液を15重量％添加し、50重量％の水と
共にボールミルにより混合・粉砕し、スラリーを調製し
た。

つぎに、スラリーをドクターブレード法によりシート
状に成形し、厚み35μｍのセラミックグリーンシートを
得た。このセラミックグリーンシート上に、ニッケル粉
末を主体とする内部電極用導電ペーストを印刷し、内部
電極を構成するための内部電極用導電ペースト層を形成
した。

内部電極用導電ペースト層が形成されたセラミックグ
リーンシートを、内部電極用導電ペースト層の引出され
ている側が互い違いとなるように複数枚積層し、積層体
を得た。

次に、下記の第１表に示すセラミックス粉末を粉砕
し、エチルセルロース樹脂及びブチルセロソルブ溶剤か
らなる有機質バインダを加え、混練し、セラミック粉末
ペーストを得た。このペーストを、内部電極が露出して
いる上記積層体の第1,第２の側面に塗布し、乾燥させて
中間層を形成した後、この中間層上にニッケル粉末を主
体とする外部電極用導電ペーストを塗布し、乾燥した。

上記のようにして得られた積層体を、N₂雰囲気中にお
いて500℃の温度に加熱し、有機質バインダを焼成・飛
散させた後、酸素分圧10^-1〜10^-12MPaのH₂−N₂及びH₂O
混合ガスを用いた還元雰囲気下において、1300℃の温度
で２時間焼成し、積層体の磁器化及び外部電極の焼付け
を同時に行った。このようにして、誘電体セラミックス
の内部電極が露出している第1,第２の側面と、外部電極
との間に上記セラミック粉末が分散した状態で介在され
た積層セラミックコンデンサを得た。

上記のようにして得た積層セラミックコンデンサの仕
様を下記に示す。

外形寸法は、幅:3.2mm、長さ;1.6mm、厚み;1.2mmであ
り、内部電極間のセラミック層の厚みは20μｍであり、
有効誘電体層の数は19であり、一層あたりの対向電極面
積は1.3mm²である。

第１表の各セラミック粉末ペーストを塗布した試料番
号１〜５の各積層セラミックコンデンサにつき、自動ブ
リッジ式測定器を用いて、1KHz、1V_rmsの電圧を印加
し、静電容量Ｃ及び誘電損失tnaδを測定した。また、
絶縁抵抗Ｒを、絶縁計を用いて、直流電圧50Vを２分間
印加して測定した。

さらに、外部電極に対するはんだのぬれ性を評価する
ために、230℃のはんだに２秒間浸漬し、はんだ付け試
験を行った。はんだ付け試験の評価としては、外部電極
面にはんだが3/4以上切れ目なく付着している場合を良
として、下記の第２表において○印で示し、そうでない
場合を下記の第２表に×印で示した。

また、銀−パラジウムを配線したガラスエポキシ基板
に上記各試料の積層セラミックコンデンサをはんだ付け
し、基板の裏側を押圧し、破壊した際の強度（すなわち
外部電極固着力）を測定した。

以上の各測定結果を、下記の第２表に併せて示す。

第２表から明らかなように、本発明の範囲に入る試料
番号１〜３のセラミック粉末を塗布した場合には、容
量、誘電損失及び絶縁抵抗等の特性が低下せず、または
んだ付け性に優れており、かつ外部電極固着力が高めら
れていることがわかる。

これに対して、ガラスフリットを利用した試料番号４
の積層セラミックコンデンサでは、すべての特性が大き
く劣化することがわかる。また、セラミック粉末を誘電
体セラミックスの側面に塗布していない通常の積層セラ
ミックコンデンサ（試料番号５）に対応）では、容量、
誘電損失及び絶縁抵抗が本発明に比べて低下しており、
はんだ付け性こそ良好であるものの、外部電極固着力も
充分でないことがわかる。

実施例２ 誘電体セラミックスを構成する組成物材料として、8
2.5Pb（Mg_1/3Nb_2/3）O₃＋5.0PbTiO₃＋12.5Pb（Mo_1/2Ｗ
_1/2）O₃を100重量％に対し、Pb（Mn_2/3Ｗ_1/3）O₃を0.5
重量％の割合で添加してなる混合粉末を用いた。なお、
上記組成物において数字はモル％を示す。

上記原料粉末に、ポリビニルブチラール系のバインダ
及びエタノール等の有機溶媒を加えてスラリーを得た。
このスラリーをドクターブレード法によりシート状に成
形し、厚み35μｍのセラミックグリーンシートを形成し
た。

上記セラミックグリーンシート上に、70Ag−30Pd（数
字は重量％）を主体とする内部電極用導電ペーストを印
刷し、内部電極用導電ペースト層を形成した。次に、実
施例１と同様の工程を経て、内部電極用導電ペースト層
が第1,第２の側面に露出している積層体を得た。

他方、下記の第３表に示す組成を有する、粉砕された
各セラミック粉末に、エチルセルロース樹脂、α−テレ
ピネオール溶剤からなる有機質バインダを加えて混練
し、セラミック粉末ペーストを得た。このセラミック粉
末ペーストを積層体の内部電極が露出している第1,第２
の側面に塗布し、乾燥させて中間層を形成した。しかる
後、該セラミック粉末ペースト上に、70Ag−30Pd（数字
は重量％）を主体とする外部電極用導電ペーストを塗布
し、乾燥した。

得られた積層体を空気中において、1000℃の温度で２
時間焼成し、積層体の磁器化及び外部電極の焼付けを同
時に行い、誘電体セラミックスの内部電極が露出してい
る第1,第２の側面と外部電極との間に、セラミック粉末
が分散した状態で介在した積層セラミックコンデンサを
得た。

上記のようにして形成された積層セラミックコンデン
サの外形寸法その他の仕様は、実施例１の場合と同様で
ある。

また、電気的特性を調べるために、実施例１と同一の
条件で、同一の各種測定試験を行った。測定結果を、下
記の第４表に併せて示す。

第４表から明らかなように、本発明の範囲内にある試
料番号６〜８のセラミック粉末ペーストを塗布した実施
例２の積層セラミックコンデンサでは、容量Ｃ、誘電損
失tanδ及び絶縁抵抗Ｒの何れもが優れており、はんだ
付け性及び外部電極固着力も優れていることがわかる。
これに対して、試料番号９のガラスフリットを第1,第２
の側面に介在させた積層セラミックコンデンサでは、容
量が低く、誘電損失が大きく、絶縁抵抗が小さかった。
また、はんだ付け性も充分でなく、外部電極固着力も劣
っていた。同様に、試料番号10、すなわちセラミック粉
末ペーストを塗布していない従来品においも、電気的な
特性は、実施例の積層セラミックコンデンサよりも劣
り、はんだ付け性こそ優れているものの、外部電極固着
力も充分でないことがわかる。

なお、上記実施例1,2では、セラミック粉末ペースト
を塗布することによりセラミック粉末を第1,第２の側面
に分散させていたが、これに限定されるものではなく、
セラミック粉末を含むペーストをシート上に成形し、こ
れを積層体の第1,第２の側面に圧着したり、蒸着等によ
りセラミック粉末を含む層を形成しても同様の効果が得
られる。

また、外部電極の形成方法についても、導電ペースト
の塗布による方法の他、樹脂フイルム上に導電性粉末層
を形成した後、これを熱転写により積層体に付与した
り、蒸着やスパッタリング等による成膜法により外部電
極を形成してもよい。

さらに、シート成形されたセラミック粉末ペースト層
上に、予め導電膜を積層成形し、これを積層体の第1,第
２の側面に接着してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、内部電極が露出して
いる誘電体セラミックスの第1,第２の側面と外部電極と
の間に誘電体セラミックスを構成している組成物の少な
くとも一種からなるセラミックス粉末が分散した状態で
介在されると共に、セラミック粉末が誘電体セラミック
スと強固に一体化されているため、誘電体セラミックス
と外部電極との密着強度が高められている。しかも、セ
ラミック粉末が第1,第２の側面に分散配置されているこ
とから、内部電極と外部電極との電気的な接続も確保さ
れている。

また、外部電極材料自体にはセラミック粉末を混練し
ていないため、外部電極の電極抵抗が高くなることもな
く、また外部電極のはんだ付け性が劣化することもな
い。

さらに、本発明の製造方法では、誘電体セラミックス
を構成している組成物の少なくとも一種からなるセラミ
ック粉末を第1,第２の側面上に配置し、外部電極の焼付
けを誘電体セラミックスの焼成と同時に行うため、すな
わち磁器化の前に外部電極材を付与するため、焼成コス
トを低減し得るだけでなく、自動機にかけた際のチップ
の変形や欠けや割れの発生を効果的に防止することがで
きる。よって、製品の歩留を大幅に改善することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の積層セラミックコンデンサ
の断面図、第２図は第１図実施例における誘電体セラミ
ックスの側面に分散・固定されたセラミック粉末を説明
するための模式的側面図である。 図において、１は積層セラミックコンデンサ、２は誘電
体セラミックス、2a〜2cはセラミック層、2d,2eは第1,
第２の側面、３〜６は内部電極、7,8はセラミック粉
末、9,10は外部電極を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−86414（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−40843（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電体セラミックスと、 前記誘電体セラミックス内において、セラミック層を介
   して重なり合うように配置されており、セラミックスの
   厚み方向において交互にセラミックスの第1,第２の側面
   に引出された複数の内部電極と、 前記誘電体セラミックスの第1,第２の側面に形成された
   第1,第２の外部電極とを備える積層セラミックコンデン
   サにおいて、 前記誘電体セラミックスの第1,第２の側面に、誘電体セ
   ラミックスを構成している誘電体組成物の内少なくとも
   一種から成るセラミック粉末が分散された状態で誘電体
   セラミックスの焼成により該第1,第２の側面に固定され
   ており、該セラミック粉末を間に介在させた状態で、第
   1,第２の側面に前記第1,第２の外部電極が形成されてい
   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】誘電体材料を主体とする複数枚のセラミッ
   クグリーンシートを内部電極用導電ペースト層を介して
   積層して成る積層体を用意する工程と、 前記積層体の内部電極用導電ペースト層の引出されてい
   る第1,第２の側面に、前記誘電体材料を構成している組
   成物の少なくとも一種から成るセラミック粉末とバイン
   ダとを含む中間層を形成する工程と、 前記中間層上に外部電極用導電ペーストを付与する工程
   と、 前記積層体を焼成して積層体の磁器化と外部電極の焼付
   けを同時に行うとともに前記バインダを飛散させて前記
   セラミック粉末を分散させた状態で前記側面に固定する
   工程とを備える、積層セラミックコンデンサの製造方
   法。