JPH0380334B2 - - Google Patents

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JPH0380334B2
JPH0380334B2 JP59281815A JP28181584A JPH0380334B2 JP H0380334 B2 JPH0380334 B2 JP H0380334B2 JP 59281815 A JP59281815 A JP 59281815A JP 28181584 A JP28181584 A JP 28181584A JP H0380334 B2 JPH0380334 B2 JP H0380334B2
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JP
Japan
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ceramic
dielectric ceramic
external connection
connection electrode
tin oxide
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JP59281815A
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Atsuo Senda
Sotoshi Numata
Takuji Nakagawa
Yoshifumi Ogiso
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to US06/782,217 priority patent/US4604676A/en
Priority to DE19853535059 priority patent/DE3535059A1/de
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明はセラミツクコンデンサ、特に高温時
における絶縁抵抗の劣化を防止した高信頼性のセ
ラミツクコンデンサに関する。
(従来の技術) 近年、電子部品の小型化、軽量化に伴ない、セ
ラミツクコンデンサについても小型化、軽量化の
追求が行われている。特に、セラミツクコンデン
サについては、小型化が進められるのと並行して
大容量化の検討が行われており、その手段として
薄膜化が試みられている。
セラミツクコンデンサの薄膜化の手段として
は、次のような改良手段が考えられる。
スパツタリング法、真空蒸着法、イオンプレ
ーテイング法、気相蒸着法などの真空薄膜形成
手段により薄膜状の誘電体セラミツク層を形成
する方法。
誘電体セラミツク材料の微結晶化を図つて誘
電体セラミツク層の膜厚をできるだけ薄膜状と
する方法。
薄膜状の半導体セラミツク層の結晶粒界に絶
縁層を形成して粒界絶縁型の誘電体セラミツク
層を得る方法。
上記〜の方法において、複数の誘電体セ
ラミツク層の間に内部電極を形成し、積層型の
セラミツクコンデンサを構成して、さらに大容
量化を図る方法などがある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記の方法により誘電体セラミ
ツク層を薄膜化した上で、容量取出のための電極
を、スパツタリング法、真空蒸着法、イオンプレ
ーテイング法、あるいは気相蒸着法により形成し
てセラミツクコンデンサを構成した場合、種々の
トラブルの発生が見られる。特に顕著に現われる
のは高温使用時での絶縁抵抗の劣化である。
このトラブルの最も大きな原因となつているの
は、誘電体セラミツクが金属酸化物からなるこ
と、一方、電極が金属からなることによるもので
ある。すなわち、このような組み合わせによる
と、誘電体セラミツクを構成する金属酸化物と電
極を構成する金属とが接触する界面において、酸
素の授受が不可避的な現象として起こることが考
えられる。この酸素の授受は常温においては認め
られにくいが、温度が高くなるにつれて酸素の授
受が行われるようになる。
たとえば、誘電体セラミツクがTiO2、電極が
Cuからなるセラミツクコンデンサを例にして説
明すると、高温状態、たとえば150℃において、
TiO2およびCuは次のように変化する。
TiO2還元 ―――→ TiO2−x Cu酸化 ―――→ CuOx (0<x<2) このように誘電体セラミツクと電極との間で酸
素の授受が起ると、誘電体セラミツクの誘電率
(ε)が変化するのはもちろんのこと、絶縁抵抗
(IR)が大きく変化し、その値は概ね2桁以上低
下する。
このような減少は誘電体セラミツク層を薄膜化
したときに特に顕著に現われ、上記したセラミツ
クコンデンサの薄膜化のための改良手段〜に
よつて得られたセラミツクコンデンサに当て嵌る
事柄である。
(発明の目的) したがつて、この発明は高温使用時において誘
電体セラミツクを還元させない構造とすることに
より、誘電率の変化や絶縁抵抗の劣化が生じない
高信頼性のセラミツクコンデンサを提供すること
を目的とする。
(発明の構成) すなわち、この発明は誘電体セラミツクと、該
誘電体セラミツクの表面に形成された外部接続用
電極との間にインジウム錫酸化物層(ITO層)を
介在せしめたことを特徴とするセラミツクコンデ
ンサである。
ここで、誘電体セラミツクとしては、たとえば
チタン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系
などの高誘電率系のもの、またたとえば酸化チタ
ン系、チタン酸マグネシウム系、酸化マグネシウ
ム−酸化チタン系、酸化硅素系、などの温度補償
系のもの、あるいは半導体セラミツクの結晶粒界
を絶縁体化した粒界絶縁型の誘電体セラミツクな
どが含まれる。
また誘電体セラミツクの厚みが50μm以下のも
のについて、インジウム錫酸化物層を誘電体セラ
ミツクと外部接続用電極の間に介在させた場合に
その効果が顕著に現われる。つまり、誘電体セラ
ミツクの厚みが50μmを越えると、高温使用時に
おいて電極による誘電体セラミツクの還元が生じ
ているとしても、誘電体セラミツクが十分な厚み
を有するため、誘電率の変化や絶縁抵抗の劣化が
顕著には現れない。したがつて、この発明におけ
る誘電体セラミツクとしては厚みが50μm以下の
ものについて特に有効である。しかしながら、
50μmを越える厚みの誘電体セラミツクについて
この発明を適用しても何ら不都合はなく、誘電体
セラミツクと外部接続用電極との間にインジウム
錫酸化物層を介在させることは任意である。
インジウム錫酸化物層の形成手段としては、た
とえばスパツタリング法、イオンプレーテイング
法、真空蒸着法、気相蒸着法、などの薄膜形成手
段が用いられる。このうちスパツタリング法でイ
ンジウム錫酸化物層を形成する場合、たとえば酸
化錫を1〜10wt%含む酸化インジウムの焼結体
をターゲツトとして用い、スパツタリング中の雰
囲気をアルゴンと酸素の混合気体とするとこによ
り実施することができる。また真空蒸着法でイン
ジウム錫酸化物層を形成する場合、たとえば酸化
錫を10〜10wt%含む酸化インジウムの焼結体を
加熱するとともに、酸素含有雰囲気中で蒸発させ
ることによつてインジウム錫酸化物層を形成する
ことができる。さらに気相蒸着法の場合には、た
とえばインジウムと錫のアセチルアセトン酸塩を
窒素キヤリアガス中で熱分解したのち、熱酸化に
よりインジウム錫酸化物層を形成することができ
る。
外部接続用電極としては、特に金属の種類を限
定するものでなく、一般に用いられる金属、たと
えば、Ag,Au,Cr,Zr,V,Ni,Zn,Cu,
Sn,Pb−Sn,Mn,Mo,W,Ti,Pd,Alなど
の一種あるいは2種以上の組み合わせがあり、ま
たこの外部接続用電極は多層構造としてもよく、
その例としてはCr−Cu,Cr−Ni−Agなどがあ
る。
またこの発明にかかるセラミツクコンデンサの
構造例としては、単一層の誘電体セラミツクから
なるセラミツクコンデンサ、積層型のセラミツク
コンデンサなどがある。また上記した各種のセラ
ミツクコンデンサを粒界絶縁型とした場合にもこ
の発明が適用される。
(実施例) 以下、この発明を実施例にしたがつて詳細に説
明する。
実施例 1 セラミツク誘電体原料粉末として次に示す組成
のものを準備した。
Nd2Ti2O7:63モル%、BaTiO3:14モル%、
TiO2:23モル% この原料粉末をバインダであるポリビニルアル
コール、界面活性剤、分散剤、水とともに混合し
てスラリーを作成した。次いでこのスラリーを用
いてドクターブレード法により厚み35μmのセラ
ミツクグリーンシートを作成した。
このセラミツクグリーンシートを長さ7.0mm、
幅5.0mmの大きさに切断し、このシート上に
Ag70wt%、Pd30wt%のAg−Pdペーストを印刷
した。このように内部電極を形成したセラミツク
グリーンシートを11枚積み重ね、その積層体の端
面に内部電極が露出するようにした。この積層体
を空気中1250℃で焼成して焼結ユニツトを得た。
得られた積層体の各誘電体層の厚みは20μmであ
つた。
次に、この積層焼結ユニツトの内部電極が露出
する端面にスパツタリング法によりまずインジウ
ム錫酸化物層を形成した。
このインジウム錫酸化物層の形成は次の条件に
より行つた。
スパツタ雰囲気:10%の酸素を含有するアルゴ
ン 圧 力 :2×10-3Torr ターゲツト :直径5インチ、厚み10mmのイ
ンジウム錫酸化物焼結体 電 圧 :400VD.C. 電 流 :0.5A スパツタ時間 :5分 インジウム錫酸化物層の膜厚:3500Å 続いて、インジウム錫酸化物層の上に第1層の
外部接続用電極として、まず半田耐熱層としての
Ni層をスパツタリング法により形成した。
このNi層の形成は次のような条件により行つ
た。
スパツタ雰囲気:アルゴン 圧 力 :2×10-3Torr ターゲツト :直径5インチ、厚み2mmのニ
ツケル板 電 圧 :480VD.C. 電 流 :2.0A 時 間 :15分 膜 厚 :5000Å さらに、Ni層の上に第2層の外部接続用電極
としてAg層をスパツタリング法により形成した。
このAg層は半田付け可能な層としての役割を果
たすものである。
Ag層の形成は次のような条件により行つた。
スパツタ雰囲気:アルゴン 圧 力 :2×10-3Torr ターゲツト :直径5インチ、厚み5mmの
Ag板 電 圧 :540VD.C. 電 流 :2.0A 時 間 :6分 膜 厚 :1μm 上記した工程を経て得られた積層コンデンサに
つき次の条件で高温加速負荷寿命試験を行つた。
つまり、このコンデンサを150℃の温度雰囲気に
設置し、定格電圧(50V)の6倍の電圧である
300Vを印加し、100時間後の絶縁抵抗(IR)を測
定したところ1011Ωであつた。ちなみに、この積
層コンデンサの絶縁抵抗(IR)の初期値は1011Ω
であつた。また、温度45℃相対温度95%の雰囲気
に設置し、定格電圧50Vを印加し、500時間後の
絶縁抵抗(IR)を測定したところ1011Ωであり、
初期値のそれにくらべて変化が見られなかつた。
比較例 1 実施例1で得られた積層焼結ユニツトにインジ
ウム錫酸化物層を形成せずに、実施例1と同じ条
件で第1層の外部接続用電極であるNi層および
第2層の外部接続用電極であるAg層を形成し、
積層コンデンサを作成した。
この積層コンデンサについて実施例1と同様に
試験を行つたところ、絶縁抵抗(IR)は10時間
後に109Ωに低下し、25時間後には106Ωにまで劣
化した。
実施例 2 SrTiO3:99.3モル%、Y2O3:0.3モル%、
SiO2:0.2モル%、Al2O3:0.2モル%の組成とな
るように、各成分を秤量し、この秤量原料に有機
バインダを10重量%加え、ボールミルにて16時間
回転し、十分に混合、粉砕を行つた。これを造粒
後、1000Kg/cm2の圧力で成形して円板状の成形
体を得た。この成形体を1350℃、2時間の条件で
焼成した。得られた磁器の表面にPb,Biなどの
金属酸化物を塗布し、1000〜1200℃の温度で熱処
理を行い、磁器の結晶粒界を絶縁体化し、粒界絶
縁型半導体磁器素体を作成した。
この半導体磁器素体を用い、実施例1と同様の
方法によりその表面にインジウム錫酸化物層、第
1層の外部接続用電極および第2層の外部接続用
電極を形成し、粒界絶縁型半導体磁器コンデンサ
を作成した。
このコンデンサについて、実施例1に記載の高
温加速負荷寿命試験を行つた。その結果、初期値
の絶縁抵抗(IR)が1010Ωであつたのに対し、
100時間後のそれは1010Ωであり、ほとんど絶縁
抵抗(IR)の劣化がないことが確認できた。
比較例 2 実施例2で得られた粒界絶縁型半導体磁器素体
を用い、この磁器素体の表面にインジウム錫酸化
物層を形成せずに、実施例1と同じ条件で第1層
の外部接続用電極であるNi層および第2層の外
部接続用電極であるAg層を形成し、粒界絶縁型
半導体磁器コンデンサを作成した。
このコンデンサについて実施例1と同様に試験
を行つたところ、絶縁抵抗(IR)は10時間後に
107Ωに低下し、25時間後には105Ωにまで劣化し
た。
実施例 3 アルミナ基板上に、まず下部電極としてAg層、
Ni層を実施例1と同様の方法により順次形成し、
さらにインジウム錫酸化物層をこれも実施例1と
同様の方法により形成した。
次いで、インジウム錫酸化物層の上に誘電体セ
ラミツクであるSiO2膜を高周波スパツタリング
法により5000Åの厚みに形成した。
なお、SiO2膜を高周波スパツタリング法によ
り形成する条件は次のとおりである。
スパツタ雰囲気:5%の酸素を含有するアルゴ
ン 圧 力 :5×10-3Torr ターゲツト :直径5インチ、厚み5mmの石
英板 投入電力 :500W 時 間 :100分 SiO2膜厚 :5000Å そののち、SiO2膜の上にインジウム錫酸化物
層を実施例1と同様の方法により形成し、さらに
その上にNi層、Ag層を実施例1と同様の方法に
より順次形成し、SiO2からなる薄膜コンデンサ
を作成した。
このコンデンサについて実施例1に記載の高温
加速負荷寿命試験を行つた。その結果、初期値の
絶縁抵抗(IR)が1013Ωであつたのに対し、100
時間後のそれは1013Ωであつた。
比較例 3 実施例3による薄膜コンデンサを作成する際に
おいて、インジウム錫、酸化物層を形成せずに、
その他については実施例3に記載の方法を実施す
ることによつて薄膜コンデンサを作成した。
このコンデンサについて実施例1と同様に試験
を行つたところ、絶縁抵抗は108Ωまで低下した。
(効 果) 以上のようにこの発明によれば、誘電体セラミ
ツクと外部接続用電極との間にインジウム錫酸化
物層を介在させることにより、高温使用時におい
て見られる電極による誘電体セラミツクの還元を
防止することができ、その結果電気特性の劣化、
特に絶縁抵抗の劣化を生じさせないという効果を
もたらすものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 誘電体セラミツクと、該誘電体セラミツクの
    表面に形成された外部接続用電極とを含むセラミ
    ツクコンデンサにおいて、前記誘電体セラミツク
    と前記外部接続用電極との間にインジウム錫酸化
    物層が形成されていることを特徴とするセラミツ
    クコンデンサ。 2 基板上に第1の外部接続用電極が形成され、
    該第1の外部接続用電極の上に誘電体セラミツク
    が形成され、該誘電体セラミツクの上に第2の外
    部接続用電極が形成されてなるセラミツクコンデ
    ンサにおいて、前記誘電体セラミツクと第1の外
    部接続用電極および第2の外部接続用電極との間
    にインジウム錫酸化物層が形成されている特許請
    求の範囲第1項記載のセラミツクコンデンサ。 3 複数層の誘電体セラミツクと、該誘電体セラ
    ミツクを介して互いに積層された状態で配置され
    静電容量を形成するための複数層の内部電極とか
    らなる積層型の誘電体セラミツク素体に、前記内
    部電極の所定のものに接続される静電容量取出の
    ための1対の外部接続用電極が形成された積層型
    のセラミツクコンデンサにおいて、前記誘電体セ
    ラミツク素体と前記外部接続用電極との間にイン
    ジウム錫酸化物層が形成されている特許請求の範
    囲第1項記載のセラミツクコンデンサ。 4 前記誘電体セラミツクの厚みは50μm以下で
    ある特許請求の範囲第1項〜第3項記載のセラミ
    ツクコンデンサ。 5 前記インジウム錫酸化物層はスパツタリング
    法、真空蒸着法、イオンプレーテイング法、ある
    いは気相蒸着法、のいずれかにより形成されたも
    のである特許請求の範囲第1項〜第3項記載のセ
    ラミツクコンデンサ。
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DE19853535059 DE3535059A1 (de) 1984-10-02 1985-10-01 Keramikkondensator

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JP4038621B2 (ja) * 2004-08-27 2008-01-30 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法
WO2006022060A1 (ja) * 2004-08-27 2006-03-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサおよびその等価直列抵抗調整方法

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