JPH05250913A - 導電性ペ−スト及びこれを使用した積層磁器コンデンサの製造方法 - Google Patents

導電性ペ−スト及びこれを使用した積層磁器コンデンサの製造方法

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JPH05250913A
JPH05250913A JP6128191A JP6128191A JPH05250913A JP H05250913 A JPH05250913 A JP H05250913A JP 6128191 A JP6128191 A JP 6128191A JP 6128191 A JP6128191 A JP 6128191A JP H05250913 A JPH05250913 A JP H05250913A
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JP
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porcelain
layer
palladium
conductive paste
base metal
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JP6128191A
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Takafumi Tanaka
貴文 田中
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 積層磁器コンデンサの静電容量を大きくす
る。 【構成】 内部電極層1、2を形成するための導電ペー
ストはPd(パラジウム)とAg(銀)と卑金属とを含
んでいる。焼成過程でPdはPdOになった後に再びP
dに戻る。PdOの酸化作用によって電極層1、2に隣
接する薄い誘電体磁器層6、7が生じる。誘電体磁器層
6、7の間にはPdと卑金属の還元作用によって半導体
化された半導体磁器層8が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大容量化が可能な積層
磁器コンデンサ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体磁器コンデンサの1種として表面
再酸化型半導体磁器コンデンサが知られている。この表
面再酸化型半導体磁器コンデンサを製造する時には、例
えば、BaTiO3 (チタン酸バリウム)から成る主成
分に、原子価制御材料としての希土類元素(La、C
e、Pr、Nd、Sm、Y等)の酸化物と、Mn化合物
と、CaZrO3 とを添加した磁器材料組成物の成形体
を形成し、この成形体を1300〜1320℃、大気中
(酸化性雰囲気)で焼成して磁器焼結体を得る。次に、
焼結体を水素と窒素とから成る還元性雰囲気中で102
0〜1100℃で熱処理を施して半導体磁器に変える。
次に、半導体磁器に大気中(酸化性雰囲気)で1000
〜1040℃の熱処理(再酸化処理)を施して半導体磁
器の表面に酸化層から成る誘電体磁器層(膜)を形成す
る。しかる後、誘電体磁器層の上に銀ペーストを塗布し
て焼付けることによって一対の電極を形成する。
【0003】この表面再酸化型半導体磁器コンデンサに
おいては、半導体磁器層がコンデンサの電極として働
き、半導体磁器層と電極との間の10〜20μm程度の
極めて薄い誘電体磁器層がコンデンサの誘電体層として
働く。従って、等価的な(見かけ上の)比誘電率が大き
くなり、大容量化が可能になる。
【0004】上記の説明では一対の電極を銀にしたの
で、一対の電極の間に2つの誘電体磁器層が介在し、等
価的に2つのコンデンサが直列接続される。この結果、
大容量が阻害される。この問題を解決するために、誘電
体磁器の一部を除去して半導体磁器層を露出させ、ここ
に一方の電極をオーミックコンタクトさせることがあ
る。また、一方の電極材料をZn等の卑金属とし、電極
を焼付ける時に卑金属で誘電体磁器層を還元し、半導体
磁器層にオーミックコンタクトして電極を形成すること
がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように種々の大
容量化が試みられているにも拘らず、表面再酸化型半導
体磁器コンデンサは、積層化が不可能であるために、更
に小型化及び大容量化することが不可能であった。
【0006】そこで、本発明の目的は、積層磁器コンデ
ンサの小型化及び大容量化が可能な内部電極用導電性ペ
−スト及びこれを使用した積層磁器コンデンサの製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、パラジウム粒子と卑金属粒子と銀粒子とを
含むことを特徴とする積層磁器コンデンサの内部電極用
の導電性ペ−ストに係わるものである。
【0008】本発明に係わる表面再酸化型積層磁器コン
デンサの製造方法は、半導体磁器材料から成る未焼結シ
ートにパラジウム(Pd)と卑金属と銀とを含む導電性
ペーストを所定パターンに塗布して導電層を形成する工
程と、前記導電層が塗布された前記シートを複数枚積層
して積層体を得る工程と、パラジウムが酸化パラジウム
になり、しかる後酸化パラジウムが再びパラジウムに戻
るような昇温過程を有して前記積層体を酸化雰囲気中で
焼成する工程とを有する。
【0009】
【作用】パラジウム(Pd)は560℃程度に加熱され
ることによって酸化パラジウム(PdO)になり、更に
昇温して約820℃にすると、酸化パラジウム(Pd
O)は酸素を放出してパラジウム(Pd)に戻る。即
ち、パラジウム(Pd)は560℃近傍で還元剤として
機能し、820℃近傍で酸化剤として機能する。一方、
卑金属は200〜700℃程度の低温領域において、酸
化物に変化し、還元剤として機能する。その後、卑金属
の酸化物は磁器層の中に拡散して焼結助材として機能す
る。パラジウム及び卑金属が磁器材料から酸素を奪うこ
とによって磁器材料が還元されたことになり、磁器材料
が半導体化される。その後、酸化パラジウム(PdO)
が酸素を半導体磁器層に与えることにより、半導体磁器
層のパラジウム電極に接触している領域が酸化され、こ
こが誘電体磁器層(膜)になる。銀は高価なパラジウム
の量を低減させる効果を有する。
【0010】
【実施例1】次に、図1及び図2を参照して本発明の実
施例に係わる積層磁器コンデンサ及びその製造方法を説
明する。
【0011】図1は新規な積層磁器コンデンサを原理的
に示す。この磁器コンデンサは内部電極としての第1及
び第2の電極層1、2を含む長方体の磁器基体3と、一
対の外部電極4、5とから成る。磁器基体3の一方の側
面に設けられた一方の外部電極4は第1の電極層1に接
続され、他方の側面に設けられた他方の外部電極5は第
2の電極層2に接続されている。
【0012】磁器基体3は、電極層1、2に接触してい
る第1及び第2の誘電体磁器層6、7と、誘電体磁器層
6、7の相互間に配置された第1の半導体磁器層と、第
1の電極層1と、第1の電極層1の上側に生じた第2の
半導体磁器層9と、第2の電極層2の下側に生じた第4
の半導体磁器層10と、この磁器基体3の表面領域の誘
電体磁器層11とから成る。
【0013】図1の構造の積層磁器コンデンサは以下の
ように製造した。まず、BaTiO3 (チタン酸バリウ
ム)94.5モル%、La2 3 (酸化ランタ)をLa
に換算して2.0モル%、CeO2 (酸化セリウム)を
Ceに換算して1.0モル%、Nd2 3 (酸化ネオジ
ム)をNdに換算して1.0モル%、CaZrO3 (ジ
ルコン酸カルシウム)を1.0モル%、MnO2 (酸化
マンガン)をMnに換算して0.5モル%とから成る磁
器原料粉末を用意した。
【0014】次に、原料組成物に有機バインダ及び可塑
剤を添加してスラリー状になし、ドクターブレード法に
よって25μmのグリーンシート(未焼結シート)を得
た。
【0015】次に、平均粒径約0.2μmのPd(パラ
ジウム)粒子(粉末)95重量%と、Ag(銀)粒子
(粉末)5重量%とから成る貴金属を100重量部用意
し、この100重量部の貴金属に卑金属としての平均粒
径約1.0μmの球形Zn粒子(粉末)10重量部及び
適当量の有機バインダを添加して導電性ペーストを形成
した。次に、グリーンシート上にこの導電性ペーストを
所定パターンに印刷し、乾燥して導電層を得た。なお、
導電ペーストの印刷厚さは約2.5μmである。また、
導電ペーストに基づく導電層を有するグリーンシートを
複数枚用意し、更に導電層を有さない補強用グリーンシ
ートも複数枚用意した。
【0016】次に、図2に原理的に示すように第1の導
電層1aを有する第1のグリーンシート8aと、第2の
導電層2aを有する第2のグリーンシート10aと、上
下の補強用シート11a、11bとを重ね合せて加圧
し、成形体12を得た。
【0017】次に、図2の成形体12をN2 雰囲気(中
性雰囲気)中で350℃、2時間加熱し、グリーンシー
ト8a、10a、11a、11b及び導電層1a、2a
中の有機バインダを排出した。次に、大気雰囲気(酸化
性雰囲気)中で、成形体12の加熱温度を1時間当り1
50℃の割合で1300℃まで上昇させ、1300℃を
2時間保持して成形体20を焼成し、焼結体を得た。
【0018】この焼成において、成形体12が560℃
位いに加熱されると、第1及び第2の導電層1a、2a
の中に含まれているPdが磁器材料中の酸化物から酸素
を奪い、磁器材料を還元し、PdはPdOになる。これ
と同時にZnも磁器材料中の酸化物から酸素を奪い、磁
器材料を還元し、ZnOになる。更に焼成温度が820
℃位いまで上昇すると、PdOは酸化剤として機能し、
PdOの酸素が磁器材料に奪われ、Pdに戻り、図1に
示す第1及び第2の電極層1、2となる。PdOから分
離した酸素は、電極層1、2に隣接する領域を酸化して
図1に示す厚さ約3μmの誘電体磁器層7、8を形成す
る。Znは200〜700℃でZnOになり、その後、
成形体中に拡散して焼結助材として機能する。
【0019】この積層磁器コンデンサの静電容量C(p
F)と誘電体損失tan δ(%)と絶縁破壊電圧Vbd(ボ
ルト)を測定したところ、Cは10000pF、tan δは
2.5%、Vbdは280ボルトであった。なお、C及び
tan δは、測定電圧0.1V、測定周波数1kHz の条件
で測定した。またVbdは直流昇圧破壊方法で測定した。
【0020】
【比較例1】導電性ペーストに添加したZnのような卑
金属の効果を調べるために、導電ペーストに卑金属を含
まず且つAg(銀)を含まない導電ペーストに基づいて
第1及び第2の電極層1、2を形成した他は実施例1と
同一の方法で積層磁器コンデンサを作り、実施例1と同
一の方法で、C、tan δ、Vbdを測定したところ、33
00pF、1.5%、1100Vであった。
【0021】
【比較例2】貴金属としてPdのみを使用した場合のコ
ンデンサの特性を調べるために、実施例1における貴金
属の全部をPdに変えた他は実施例1と同一の方法でコ
ンデンサを作り、この特性を調べたところ、Cは950
0pF、tan δは2.5%、Vbdは300Vであった。
【0022】実施例1の静電容量Cは9500pFである
のに対して比較例のCは3300pFであり、実施例1の
静電容量Cが大幅に高くなっている。このようにCが高
くなる理由は、第1の電極層1と第2の電極層2との間
が誘電体層のみではなく、第1の誘電体磁器層6と半導
体磁器層8と第2の誘電体磁器層7とから成るためであ
る。即ち、半導体磁器層8がコンデンサの電極として働
き、極めて薄い第1及び第2の誘電体磁器層6、7のみ
がコンデンサの誘電体層として働くためである。 ま
た、実施例1と比較例2との対比から明かなように、A
gの添加によってPdが減少した分だけ酸化作用が弱く
なり、誘電体磁器層6、7が薄くなり、静電容量Cが大
きくなり、反対に破壊電圧Vbdは低くなる。
【0023】
【実施例2】第1及び第2の電極層1、2を作るための
導電ペーストにおける貴金属としてのAgの割合の変化
によるコンデンサの特性の変化を調べるために、Pdに
対してAgの割合を10重量%と20量部%との2段階
に変えた他は実施例1と同一の方法でコンデンサを作
り、その特性を測定したところ、次の結果が得られた。
【0024】Ag 10重量%の場合 C 13000pF tan δ 3.5% Vbd 210V Ag 20重量%の場合 C 18000pF tan δ 5.5% Vbd 140V
【0025】
【実施例3】電極層1、2を形成するための導電ペース
トの卑金属としてZnの割合を5重量部及び50重量部
に変えること、更にZnの代りに銅(Cu)、ニッケル
(Ni)及びアルミニウム(Al)を使用することがで
きることを確かめるために、95重量%のPdと5重量
%のAgとから成る貴金属100重量部に対してZnを
5及び50重量部添加した2種類の導電ペースト、及び
Znの代わりにCu、Ni、Alをそれぞれ10重量部
添加した3種類の導電性のペ−ストを使用した他は実施
例1と同一の方法で5種類のコンデンサを作り、特性を
測定したところ、次の結果が得られた。 Zn 5重量部の場合 C 6200pF tan δ 2.5% Vbd 600V Zn 50重量部の場合 C 4000pF tan δ 8.5% Vbd 100V Cu 10重量部の場合 C 10000pF tan δ 3.5% Vbd 270V Ni 10重量部の場合 C 9500pF tan δ 3.0% Vbd 300V Ni 10重量部の場合 C 10000pF tan δ 4.0% Vbd 270V
【0026】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。
【0027】本発明のコンデンサの製造のために、周知
の表面再酸化型磁器コンデンサで使用されているあらゆ
る磁器材料を使用することができる。例えば、希土類元
素としてLa、Ce、Pr、Nd、Sm、Y等の1種又
は複数種を使用することができる。また、更にTiO2
(酸化チタン)を1〜10モル%程度加えることができ
る。
【0028】MnO2 の代りにMnCO3 を使用するこ
とができる。また、BaTiO3 の代りに、BaC
3 、TiO2 を出発材料とすることができる。
【0029】Pdに混合する卑金属は、約200〜70
0℃で酸化する金属であれば実施例で示した金属以外の
例えばSn等であってもよい。また、卑金属の2種又は
これ以外の種々の組み合せをPdとAgを含む貴金属に
添加することができる。
【0030】静電容量Cと破壊電圧Vbdとを考慮してA
gの量を好ましくは50重量%以下の範囲で種々変える
ことができる。
【0031】焼成時の最高温度は約1400℃以下の種
々の温度に設定することができる。
【0032】図1では2つの電極層1、2のみが設けら
れているが、勿論、一般の積層コンデンサのように更に
多くの内部電極を設けることができる。
【0033】2つの誘電体磁器層6、7の間の全部が半
導体磁器層8とならずに、半導体磁器層8の中に誘電体
磁器層が残ったとしても、本発明の作用効果が得られ
る。また、2つの電極層1、2の一方のみをPdとし、
一方のみに誘電体磁器層を形成することができる。
【0034】
【発明の効果】上述から明らかなように本発明によれば
大きな静電容量を有する積層磁器コンデンサを提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる積層磁器コンデンサを
原理的に示す断面図である。
【図2】図1の磁器コンデンサを作るための成形体を原
理的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 電極層 2 〃 6 誘電体磁器層 7 〃 8 半導体磁器層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パラジウム粒子と卑金属粒子と銀粒子と
    を含むことを特徴とする積層磁器コンデンサの内部電極
    用の導電性ペ−スト。
  2. 【請求項2】 半導体磁器材料から成る未焼結シートに
    パラジウム(Pd)粒子と卑金属粒子と銀粒子とを含む
    導電性ペーストを所定パターンに塗布して導電層を形成
    する工程と、 前記導電層が塗布された前記シートを複数枚積層して積
    層体を得る工程と、 パラジウムが酸化パラジウムになり、しかる後酸化パラ
    ジウムが再びパラジウムに戻るような昇温過程を有して
    前記積層体を酸化雰囲気中で焼成する工程とを有するこ
    とを特徴とする積層磁器コンデンサの製造方法。
JP6128191A 1991-02-28 1991-02-28 導電性ペ−スト及びこれを使用した積層磁器コンデンサの製造方法 Pending JPH05250913A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4916893A (ja) * 1972-04-20 1974-02-14
JPS56142617A (en) * 1980-04-09 1981-11-07 Mitsubishi Electric Corp Laminated ceramic capacitor
JPS6057912A (ja) * 1983-09-09 1985-04-03 昭栄化学工業株式会社 積層コンデンサ内部電極用導電性組成物

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Effective date: 19960903