JPH02235317A

JPH02235317A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH02235317A
Application number: JP1056842A
Authority: JP
Inventors: Soji Tsuchiya; 土屋　宗次; Yoshio Watanabe; 由雄渡辺; Toshiharu Hoshi; 星　敏春; Mutsuaki Murakami; 睦明村上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-18
Anticipated expiration: 2014-05-24
Also published as: JP2893703B2

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】産業上の利用分野この発明は、内部電極層に導電性酸化物を用いた積層セ
ラミソクコンデンサに関するものである。

従来の技術大容量を目的とした積層セラミックコンデンサは、ペロ
ブスカイト構造を有するセラミック誘電体層（例えば、
Ｂ　ａ　Ｔ　ｉ　Ｏｓ　）と内部電極層が交互に積層さ
れ焼結されてなる素子である。素子は、製造の際、空気
雰囲気、１２５０℃〜１３５０℃の高温で焼成すること
で焼結されている。高温での焼成が必要な場合、Ｃｕや
Ｎｉ等の安価な金属材料は酸化するので内部電極層用に
は使えず、高価なＰｄを使うことになる。このように、
高価なＰｄをを使う従来の積層セラミックコンデンサは
どうしても高くつくという問題がある。

従来、この問題の解決策として、高温でも安定な導電性
酸化物（　Ｌａ　雪Ｎｉ　Ｏ　ａ　）の適用が提案され
ていル（ワールドコングレス　オン　ハイテク　セラミ
ックス　１９８６年６月２４〜２８日イタリー国ミラノ
市にて開催）。Ｌ　ａ　＊　Ｎ　ｓ　Ｏ　ａは固有抵抗
値が約Ｉｆｆ”Ω・罰の材料であり、これを内部電極層
に用い、セラミック誘電体層にＢａＴｉＯ　ｓを用いた
コンデンサが検討されている。このコンデンサは、１３
００℃程度の焼成温度で内部電極と誘電体層が共焼結さ
れている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このコンデンサは特性が十分でない損失
一δ（１ｋＨｚ）が非常に大きく実用的なコンデンサと
は言えないのである。これは、焼成温度が高くて、誘電
体層と内部電極層の界面におけるイオンの相互拡散層の
幅が広いからである。

この発明は、焼結が１２００℃未満の低温でなされてい
て内部電極と誘電体層の界面状態が良好であり、しかも
、低温で焼成されていても内部電極・誘電体層の接合が
強固であり、加えて、安価な高性能積層セラミックコン
デンサを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段前記課題を解決するため、請求項１〜６記載の発明は、
それぞれ、以下のような構成をとっている。

請求項１〜６記載の積層セラミックコンデンサは、ペロ
ブスカイト構造を有するセラミノク誘電体層に、Ｌａ１
−　Ｘ　ＭｘＣｕＯ　＆　（但しＭ；ＢａまたはＳｒ）
で表され０＜ｘ＜０．７である誘電性酸化物とＡｇとを
含む内部電極層が積層され、９００〜１１００℃の温度
で焼結されてなる構成をとっている。

請求項２記載の積層セラミックコンデンサは、ＣｕをＬ
ａ意一ｘ　Ｍｘ　Ｃ　ｕ　Ｏａを満たす必要量よりも５
０％以下の範囲で過剰に含んでいる。

請求項３記載の積層セラミックコンデンサは、Ａｇの含
有量が、導電性酸化物１００ｗｔ％に対し５ｗｔ％以下
となっている。

請求項４記載の積層セラミックコンデンサは、Ａｇの含
有量が、導電性酸化物１００ｗｔ％に対し５ｗｔ％を越
え８０　ｗｔ　％以下となっている。

請求項５記載の積層セラミックコンデンサは、誘電体層
が、ＢａＴｉＯｓを主成分とし、ＬｉＦおよび／または
ＢａＬｉＦａを焼結助剤としている。

請求項６記載の積層セラミックコンデンサは、誘電体層
カ、Ｐ　ｂ　　（Ｆ　ｅ　Ｉ／２〜２ＡＮ　ｂ　１４−
１／３）　Ｏｓ−Ｐｂ　（ＦｅＶｓｗｔ／３）０＠を主
成分としている。

作用請求項１〜６記載のコンデンサは、９００−｛１００℃
という１２００℃未満の低い温度で焼結されているが、
内部電極層がレａ　ｓ−ｘ　Ｍｘ　Ｃ　ｕ　Ｏａ　（Ｍ
ＯＢ　ａまたはＳｒ）で表され０　＜　Ｘ　＜　０．　
７である導電性酸化物とＡｇとを含んでいる層であるた
め、十分な導電性と強固な共焼結状態となっている。通
常Ｌ　ａ　トｚ　Ｍｘ　Ｃ　ｕ　Ｏａ系導電性酸化物は
、Ｂａ　ＴｉＯ●系ヤＰ　ｂ　　（Ｆ　ｅＶｓＮ　ｂ　
ｘ）Ｏ−　系のべロブスヵイト構造を有するセラミック
誘電体とは空気中で焼結しやすい性質を本来は持ってい
るが、誘電体中に含まれる特性改善用の微量添加物等の
ため、実際には強固な共焼結が得られる条件設定が事実
上できなかったのである。しかし、この発明のように、
Ａｇが含まれていると、その含有量が導電性酸化物１０
０　ｗｔチに対し５ｗｔ％以下の場合には導電酸化物の
結晶格子に入り、５ｗｔ％〜ｓｏ　ｗｔ　％の場合には
結晶格子間（粒界）にも存在するのであるがこのＡｇが
確りとした共焼結状態を容易に現出させるのである。

上のように、低い温度での焼結であるため、誘電体層と
内部電極層の界面における拡散層の幅が狭く、損失（−
ａ）は低く抑えられる。

内部電極層の固有抵抗値も、１６　Ω・（自）を下回り
、前記Ｌ　ａ　＠　Ｎ　ｉＯ　ａの固有抵抗値よりも遥
かに低くて、この点も低損失に寄与している。固有抵抗
値が低いと、内部電極層の厚みを薄くする場合にも有利
である。

また、過剰に含まれるＣｕは内部電極層と誘電体層の間
の共焼結性をいっそう強める働きをする。

実施例以下、この発明にかかる積層セラミソクコンデンサを、
その一例をあらわす図面を参照しながら詳しく説明する
。

図は、この発明にかかるコンデンサの一実施例をあらわ
す。

積層セラミックコンデンサは、誘電体層１と内部電極層
２が交互に積層され両層が共焼結されてなる積層体を備
えるとともに、同積層体の側面に設けられた接続電極３
、３を備えている。もちろん、焼結は９００〜１１００
℃の低い温度でなされている。各内部電極２・・・は、
図にみるように、図でみて下から１番目、３番目が右側
の接続電極３へ、２番目と４番目が左側の接続電極３へ
それぞれ接続されていて、隣合う内部電極２のあいだに
容量をもたせる構成となっている。

誘電体層１は、ペロブスカイト構造を有するセラミック
誘電体層であり、例えば、誘電体層が、Ｂ　ａ　Ｔ　ｓ
　Ｏ　ｓを主成分としＬｉＦおよび／またはＢａＬｉＦ
ａを焼結助剤としている層、あるいは、Ｐｂ　　（Ｆｅ
　Ｉ／２〜２７ｓＮｂＬ／２〜ｖ−３）Ｑｓ　−Ｐ　ｂ
　　（ＦｅｄＷ１／２〜＝）０−を主成分とする層であ
る。

内部電極層２は、Ｌａ＊−ｘＭｘＣｕＯａ　　（但しＭ
；ＢａまたはＳｒ）で表され０　＜　Ｘ　＜　０．　７
である導電性酸化物とＡｇとを含んでいて、内部電極層
２自体の固有抵抗値が低く、誘電体層１との間に強固な
共焼結状態が作り出されていて、接合抵抗が充分に低く
なってもいる。

つまり、この発明の積層セラミックコンデンサでは、内
部電極層２部分での抵抗成分Ｒが十分に小さいのである
。この抵抗成分Ｒは、積層セラミックコンデンサの（高
周波）損失一δの要因の一つである。損失は、抵抗成分
Ｒ、容量Ｃ，周波数ωとするとーδ＝ωＣＲの関係にあ
る。したがって、Ｒの小さいこの発明の積層セラミック
コンデンサは、損失が少ないのである。例えば、厚みが
同じであれば、従来のＬ　ａ　雪Ｎ　ｔ　Ｏａからなる
内部電極層のものに比べ、損失は相当に少なくなってい
る。

勿論、誘電体層ｌと内部電極層２は低い温度で焼結され
ているから、このためにも、低損失特性であることは上
に説明した通りである。

続いて、上記積層セラミックコンデンサに関し、さらに
詳しく説明する。

内部電極層２、つまり、Ｌａｇ−ｘＭｘｃｕｏａ（但し
Ｍ；ＢａまたはＳｒ）で表さｔｔｏ＜ｘ＜０．７である
導電性酸化物とＡｇとを含む層の固有抵抗値について説
明する。

まず、内部電極層２形成のだめの仮焼物粉末を作る。出
発原料ＣＩ　Ｌ　ａ　霊Ｏ　ｍ、Ｂ　ａ　Ｃ　Ｏ　ｓ、
Ｓ　ｒ　Ｃ　Ｏ　ｍＣｕＯを、下記■〜■の場合に各々
必要とする量を秤量し、エタノール中で１２時間混合し
、乾燥させたのち、８００〜１０００℃で２〜１０時間
ほど仮焼し、粉砕を数回くり返し導電性酸化物用仮焼物
を得た。

なお、Ａｇは出発原料の段階で添加してもよいし、仮焼
物を得た後の段階で添加してもよい。Ａｇ添加は、Ａｇ
Ｏ粉末のかたちでもよいし、金属Ａｇ粉末のかたちでも
よい。ここでは、仮焼物を得た後の段階でＡｇＯのかた
ちで添加している。

さらに、Ｌ　ａ　＊　−　Ｘ　Ｍ　ｘ　Ｃ　ｕ　Ｏ　ａ
を化学量論的に丁度満たす量よりもＣｕを過剰（但し５
０％以下）に添加してもよい。この場合、過剰のＣｕは
出発原料の段階で添加してもよいし、仮焼物を得た後の
段階で添加してもよい。Ｃｕ添加は、酸化銅粉末のかた
ちでもよいし、金属銅粉末のかたちでもよい。ここでは
、仮焼物を得た後の段階でＣｕＯのかたちで添加してい
る。

この仮焼物粉末を用いて焼結体を作り固有抵抗値ρを測
定評価した。焼結体は、上記粉末を直径ｌ３ＩＴｌ′Ｉ
１のべレソトに成形し、１０００℃で２時間、空気中で
焼成して得た。なお、成形の際の圧力は２ｔ／一である
。

■　Ｌａｓ．＊Ｂａ＊−重ＣｄＯａ＋ＡｇＯ　　２ｗｔ
％固有抵抗値＝３〜５Ｘ１０−”Ω・０ ■　　Ｌａｎ．ｙＳｒ＊．ａＣｕｐ４＋ＡｇＯ　　　５
ｗｔ％固有抵抗値＝３〜５Ｘ１０−’Ω・罰 ■　Ｌａ　＊．＊　Ｂａ＊１ＣｕＯ　ａ　＋　Ａｇｏ　
　２　ｗｔＴｏ　＋　ＣｕＯ２ｗ′ｔチ固有抵抗値：３〜５×１０　Ω・罰 ■　Ｌａ　ｓ−　ｓ　Ｂａ　＠１ＣｕＯ　ａ　＋　Ａｇ
ｏ　　３Ｑｗｔ％固有抵抗値＝２〜３Ｘ１０　０・（２
）比較用にＡｇを添加しない焼結体を作り、固有抵抗値
を測定した。

■　Ｌａ　ｌ＋　＠　Ｂａ＊−　Ｉ　ＣＬ！Ｏｎ固有抵
抗値：６〜８×１０　Ω・ｑ ■　Ｌａ　ｌ＋　ｔ　Ｓｒ　ａ．　ａ　ＣｕＯ　ａ固有
抵抗値：６〜８Ｘ１０　Ω・ｑＡｇを含む場合、固有抵抗値が非常に低くなっているこ
とが良く分かる。つまり、この発明のセラミックコンデ
ンサでは、内部電極層２自体の固有抵抗値が非常に低い
ことが分かるのである。

ただＡｇは導電性酸化物１００　ｗｔ％に対して８０Ｗ
ｊ％を越えて含まれるようであると、却って共焼結状態
が弱まる傾向がみられたり、あるいは、高価なＡｇを多
量に含むようになることから、コスト高となったりする
傾向がみられる。

続いて、上記の導電性酸化物用仮焼物粉末４５ｇに、メ
タノール１４．５ｇ，ポリビニルプチラール（ＰＶＢ）
２．３ｇ，ジ−　ｎ　−　７’チｋ７　タＶ　一ト２，
５ｇを加えて混合し、内部電極層形成用のスラリーを作
製した。そして、セラミック誘電体層用グリーンシ一ト
片の両面に上記スラリを塗布し内部電極用層を形成した
素子基本構成試料を作成し、これを焼結し素子特性等の
評価をした。具体的には、ｌ　ｗｔ％の焼結助剤用Ｌｉ
Ｆを添加したべロプス力イト構造を有するＢ　ａ　Ｔ　
ｉ　Ｏｓを用い公知の方法で厚み４０μｍのグリーンシ
ートを得て、これに、上記スラリを厚み４０μｍ塗布し
乾燥させた後、所定面積に分割し、白金ポート上で１０
００℃、２時間の焼成し焼結させた。その後、表面の電
極用の層にリード線を増着し、電極抵抗値およびーδ（
１ｋＨｚ）を測定した。

（１）　　仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　３〜５×ｌＯ　Ω・■ 一δ　　　　１０〜２０％（２）仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　３〜５　Ｘ　１０−”Ω・川一δ　　　　
１０〜２０チ（３）　　仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　５〜８Ｘ１０−”Ω・罰 ―δ　　　　５〜１０Ｌ％（４）　　仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　５〜８×１０−“Ω・ローδ　　　　５〜１０％比較用に仮焼物■，■を用いた場合の電極抵抗値および
損失も測定した。

（５）　　仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　７〜８×１０−“Ω・ｑ一δ　　　　２５〜３０％（６）　　仮焼物■を使用した場合電極抵抗値　６〜７　Ｘ　１０−”Ω・ｑ一δ　　　　
２０〜２５％これから分かるように、実施例相当のものは電極抵抗値
や損失が十分に低く性能が向上している。

なお、実際の積層セラミックコンデンサは誘電体層およ
び内部電極層がもっと多層であるが、評価は基本構成素
子で十分である。積層数を増すに従い、容量Ｃは増加し
、抵抗成分Ｒは低下するようになる。

また、誘電体層が、Ｐ　ｂ　　（　Ｆ　ｅ　１４　Ｎ　
ｂｖ２）　＠−　ｖａ（ＦｅｘＷい）●．１●Ｏ＄を主
成分とするようにした他は上記と同様にして電極抵抗値
および損失を調べたところ、同様の結果が得られた。

この発明は、上記実施例に限らない。例えば、ベロブス
カイト構造を有するセラミック誘電体層が上記例示以外
の材料からなる層であってもよい。

発明の効果以上に述べたように、この発明の積層セラミソクコンデ
ンサは、９００〜１１００℃の低い温度で焼結されてお
り、しかも、内部電極層は誘電体層に確りと接合してい
るとともに内部電極層自体の抵抗値が低いだめ、非常に
低損失である。また、内部電極層が誘電体層に確りと接
合していると、容量不足や接合不良による歩留まり低下
が解消され安価になる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例にかかる積層セラミックコンデ
ンサの概略断面図である。１・・・誘電体層、２・・・内部電極層、３・・・接続
電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ペロブスカイト構造を有するセラミック誘電体層
にＬａ＿２＿−＿ｘＭ＿ｘＣｕＯ＿４（但しＭ；Ｂａま
たはＳｒ）で表され０＜ｘ＜０．７である導電性酸化物
とＡｇとを含む内部電極層が積層され、１００〜１１０
０℃の温度で焼結されてなる積層セラミックコンデンサ
。
（２）ＣｕがＬａ＿２＿−＿ｘＭ＿ｘＣｕＯ＿４を満た
す必要量よりも５０％以下の範囲で過剰に含まれている
請求項１記載の積層セラミックコンデンサ。
（３）Ａｇの含有量が、導電性酸化物１００ｗｔ％に対
し５ｗｔ％以下である請求項１または２の積層セラミッ
クコンデンサ。
（４）Ａｇの含有量が、導電性酸化物１００ｗｔ％に対
し５ｗｔ％を越え８０ｗｔ％以下である請求項１または
２の積層セラミックコンデンサ。
（５）誘電体層が、ＢａＴｉＯ＿３を主成分とし、Ｌｉ
Ｆおよび／またはＢａＬｉＦ＿２を焼結助剤としている
請求項１から４までのいずれかに記載の積層セラミック
コンデンサ。
（６）誘電体層が、Ｐｂ（Ｆｅ＿１＿／＿２＿〜＿２＿
／＿３Ｎｂ＿１＿／＿２＿〜＿１＿／＿３）Ｏ＿３−Ｐ
ｂ（Ｆｅ＿２＿／＿２Ｗ＿１＿／＿３）Ｏ＿３を主成分
とする請求項１から４までのいずれかに記載の積層セラ
ミックコンデンサ。