JPH1126285A

JPH1126285A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH1126285A
Application number: JP17485997A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Fujioka; 芳博藤岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】有効電極面積を大きくして静電容量を向上さ
せることができるとともに、誘電体層を薄層化、高積層
化しても、マージン領域がないために厚み差によるひず
みが全く発生せず、焼成時の有効層と非有効層との収縮
差が緩和される、非常に優れた積層セラミックコンデン
サを提供すること。【解決手段】誘電体層１１と第１〜第３導体層１２〜
１４とが交互に積層されたコンデンサ本体Ｃの両端部
に、第１及び第２導体層１２，１３が電気的に接続され
る外部電極１６を配設してなる積層セラミックコンデン
サＣ１であって、コンデンサ本体Ｃは、誘電体層１１と
導体層の外周部の一部が酸化された内部電極層１２，１
３とが交互に積層された有効積層体Ａと、該有効積層体
Ａの少なくとも一主面側に配設され、誘電体層１１と外
周部が酸化され外部電極と電気的に絶縁されている第３
導体層１４とが交互に積層された非有効積層体Ｂとから
なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層セラミックコン
デンサに関し、特に、外部電極と電気的に接続される部
分を除く内部電極の外周部が内部電極を構成する金属の
酸化物によって電気的に絶縁された積層セラミックコン
デンサに関する。

【０００２】

【従来技術】従来、積層セラミックコンデンサとして
は、誘電体層と、１種類の内部電極層とを交互に積層
し、内部電極層の一部分を交互に積層体表面の異なる場
所に露出させ、この露出部分に端子電極を形成した構造
としていた。

【０００３】以下に、このような積層セラミックコンデ
ンサの一般的な製造方法について説明する。まず、誘電
体セラミック粉末を有機バインダーに分散させたセラミ
ックスラリーを、シート状に成形してセラミックグリー
ンシートを作製し、スクリーン印刷法などにより、この
セラミックグリーンシート上に導電ペーストの内部電極
パターンを印刷する。そして、この内部電極パターンが
印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、さらに
その両側に内部電極パターンが印刷されていないセラミ
ックグリーンシートを複数枚積み重ねる。

【０００４】こうして得られた積層体を内部電極が端面
に露出するようにしてチップ状に切断し、これを焼成す
る。そして、この焼結された積層体を研磨することで、
その端面に内部電極を露出させ、さらにこの端面に導電
ペーストを塗布し、これを焼き付けて外部電極を形成す
ることにより、所望の積層チップコンデンサが作製され
ていた。

【０００５】また、他の積層セラミックコンデンサの製
造方法として、セラミックの積層体を焼成する前に、そ
の端部に予め導電ペーストを焼き付けるという製造方法
もある。さらに、積層体を得る方法も、セラミックグリ
ーンシートを使用する、いわゆるシート法の他に、セラ
ミックペーストと導電ペーストとを交互に印刷してい
く、いわゆる印刷法も採用されている。

【０００６】ところで、このような積層コンデンサは、
近年においては小型化と共に大容量化が要求されてい
る。この要求に応えるため、誘電体セラミック層を薄層
化することにより高積層化を可能にしている。

【０００７】しかし、積層数が多くなると、内部電極の
厚みにより、積層体内部でセラミック層を介して内部電
極が重なり合っている部分と、それ以外のマージン部分
との積層厚みの差が大きくなる。大きな容量を得るため
にサイドマージンを狭めた場合には、内部電極の上下に
位置するセラミックス同士の接着が損なわれ、デラミネ
ーションと呼ばれる層剥離が生じがちであった。

【０００８】このような問題点を解決する手段として、
例えば特開平３−８２００５号公報には、内部電極の側
端部が酸化された積層セラミックコンデンサが提案され
ている。この積層セラミックコンデンサの内部電極層の
各層（奇数層，偶数層）における断面図を図５に示す。
このコンデンサの構造によれば、内部電極層１の側端部
が酸化されて酸化物２が形成されているため、内部電極
層１とこの上下に位置する誘電体層との結合が強く、デ
ラミネーションが抑制され、高容量コンデンサが得られ
る。なお、図中、符号６は外部電極を示し、符号８はエ
ンドマージン領域を示す。

【０００９】さらに、例えば特開平８−１８１０３２号
公報には、外部電極とは電気的に接続しない内部電極層
と同一組成の金属層を形成した非有効層を備えた積層セ
ラミックコンデンサが開示されている。これによれば、
内部電極層を積層している有効層とそれ以外の非有効層
の焼成収縮差を緩和し、デラミネーションの発生が抑制
され、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られ
るとされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】積層セラミックコンデ
ンサでは、内部電極層の一端は外部電極と接続されてお
り、その他端は外部電極と絶縁されているが、上記特開
平３−８２００５号公報に開示された積層セラミックコ
ンデンサでは、図５に示すように、内部電極層１の他端
が外部電極６と接続しないように、内部電極形成面積を
印刷パターンによって制御し、いわゆるエンドマージン
領域８を形成させている。このため、印刷精度による短
絡及びデラミネーションを防止するには、大きなエンド
マージン領域８を形成する必要があり、従って有効電極
面積を大きくするには限界があった。

【００１１】また、この技術を用いて誘電体層を薄層
化、高積層化した場合、内部電極１が重なり合っている
部分と、それ以外のエンドマージン領域８との積層厚み
の差が大きくなり、未だ厚み差によるひずみが大きいと
いう問題があった。

【００１２】また、上記特開平８−１８１０３２号公報
に開示された積層セラミックコンデンサでは、非有効層
内部に導体層を形成している。このため、印刷精度によ
る導体層の露出を防止するには、大きなエンドマージン
領域及びサイドマージン領域を形成する必要があり、導
体層が重なり合っている部分と、それ以外のエンドマー
ジン領域及びサイドマージン領域との積層厚みの差が、
導体層を形成しないものに比べて大きくなり、厚み差に
よるひずみが大きいという問題があった。

【００１３】そこで本発明は、上述の従来の諸問題を解
消するとともに、有効電極面積を大きくして静電容量を
向上させることができるとともに、誘電体層を薄層化、
高積層化しても、マージン領域がないために厚み差によ
るひずみが全く発生せず、焼成時の有効層と非有効層と
の収縮差が緩和される、非常に優れた積層セラミックコ
ンデンサを提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
について鋭意検討した結果、積層セラミックコンデンサ
の有効積層体における内部電極層を、異なる金属を主成
分とする２種類の内部電極層ペーストを用いて全面に形
成し、内部電極層の外部電極に接する部分を一層おきに
内部電極層を構成する金属の酸化物によって電気的に絶
縁すると、有効電極面積を大きくすることができると同
時に、全面に内部電極領域が形成されるためにコンデン
サの場所による厚み差が生じないことを知見し、さらに
内部電極層の形成されていない非有効積層体内に、内部
電極層の卑金属部と同一組成の導体層を全面に形成する
ことにより、焼成時の有効積層体と非有効積層体の収縮
差も緩和できることを見いだし本発明に至った。

【００１５】即ち、本発明の積層セラミックコンデンサ
は、コンデンサ本体と該コンデンサ本体の両端部に配設
された一対の外部電極とからなる積層セラミックコンデ
ンサであって、コンデンサ本体は、一端側に酸化領域を
有する内部電極層を構成する第１導体層と、他端側に酸
化領域を有する内部電極層を構成する第２導体層とを間
に誘電体層を挟んで交互に積層されてなる有効積層体
と、該有効積層体の少なくとも一主面上に配置され、両
端に酸化領域を有する第３導体層と誘電体層とを交互に
積層されてなる非有効積層体とからなり、かつ有効積層
体内の各第１導体層は一方の外部電極に、各第２導体層
は他方の外部電極に接続されていることを特徴とする。

【００１６】また、前記有効積層体内の第１及び第２導
体層が、貴金属を主成分とする貴金属部と、貴金属以外
の金属を主成分とする卑金属部とから構成されているこ
とを特徴とする。

【００１７】また、貴金属部がパラジウムを主成分と
し、前記卑金属部がニッケルを主成分と望ましい。ま
た、非有効層内の導体層が前記卑金属部と同一組成から
なると望ましい。なお、導体層は１層以上とする。

【００１８】

【作用】本発明の積層セラミックコンデンサは、内部電
極層の第１導体層と第２導体層とが間に誘電体層を介し
て形成され、かつ、外部電極と電気的に接続される内部
電極層の一端部分を除き、内部電極層の外周部が酸化さ
れ、酸化物が形成されているため、外部と電気的に絶縁
できるとともに、内部電極の他端と外部電極との間の絶
縁するための距離を最小にすることができ、これにより
有効電極面積を大きくすることができ、静電容量を大き
くすることができる。

【００１９】即ち、上記特開平３−８２００５号公報に
開示された積層セラミックコンデンサでは、内部電極の
他端が外部電極と接続しないように、内部電極形成面積
を印刷パターンによって制御していたため、大きなエン
ドマージン領域を形成せざるを得なかったが、本発明で
は、内部電極層を形成するための印刷パターンを制御す
ることなく、内部電極層の端部を酸化することにより外
部電極と絶縁できるため、有効電極面積を大きくするこ
とができるのである。

【００２０】さらに、上記特開平８−１８１０３２号公
報に開示された積層セラミックコンデンサでは、非有効
積層体内部に導体層を形成するため、印刷精度による導
体層の露出を防止するために、大きなエンド及びサイド
マージン領域を形成する必要があったが、本発明では、
内部電極層を形成するための印刷パターンを制御するこ
となく、内部電極層の端部を酸化することにより外部電
極と絶縁できるため、有効積層体と非有効積層体の焼結
時の収縮差をより小さくすることができる。

【００２１】また、誘電体層の間に形成される内部電極
及び導体層の面積は、誘電体層と同じ面積であるため、
コンデンサの場所による厚み差が生じることはない。こ
れにより、厚み差に起因する内部応力からデラミネーシ
ョンが発生することを防止できる。

【００２２】さらに、内部電極層が、外部電極と電気的
に接続される側に形成されたパラジウムを主成分とする
領域と、その他のニッケルを主成分とする領域から構成
することにより、コンデンサ本体を作製する際におい
て、内部電極層の一端部に、外部電極と電気的に接続で
きるようにパラジウム主成分の領域が形成され、その他
の部分にニッケルを主成分とする領域が形成される。

【００２３】従って、コンデンサ本体を酸化処理するこ
とにより、ニッケルを主成分とする領域の外周部が酸化
され、酸化ニッケルが形成され、コンデンサ本体に外部
電極を形成した時、内部電極層の一端部と外部電極とが
電気的に接続されるとともに、内部電極層の他端部と外
部電極とが絶縁され、さらに、内部電極層の側面部が酸
化されるために外部と絶縁されることになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の積層セ
ラミックコンデンサＣ１の一例を示す断面図である。図
１に示すように、積層セラミックコンデンサＣ１は、誘
電体層１１と内部電極層（第１導体層１２，第２導体層
１３）とが交互に積層され、さらに誘電体層１１と第３
導体層１４とが交互に積層されたコンデンサ本体Ｃの両
端部に、一部の導体層（一端側に酸化領域を有する第１
導体層１２，一端側に酸化領域を有する第２導体層１
３）が電気的に接続される外部電極１６を配設してなる
ものであり、コンデンサ本体Ｃは、誘電体層１１と内部
電極層（第１導体層１２，第２導体層１３）とが交互に
積層された有効積層体Ａと、この有効積層体Ａの少なく
とも一主面側に配設され、誘電体層１１と両端１４ａに
酸化領域を有する第３導体層１４とが交互に積層された
非有効積層体Ｂとから構成されている。

【００２５】図２は、内部電極層の各層（第１導体層１
２，第２導体層１３）の断面図を示すものであり、図２
（ａ）は有効積層体Ａの下側から数えて奇数層（第１導
体層１２）の断面を、図２（ｂ）は偶数層（第２導体
層）の断面をそれぞれ示す。

【００２６】図２（ａ）（ｂ）に示すように、有効積層
体Ａにおいては、第１及び第２導体層１２，１３の一方
の外部電極１６に位置する一端部１２ａ，１３ａを貴
金属（金，銀，および白金族（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，Ｉｒ，Ｐｔ））を主成分とする貴金属部とし、それ
以外の外周部１２ｂ，１３ｂ，内側領域１２ｃ，１３ｃ
を貴金属以外の金属（貴金属よりイオン化傾向の小さい
金属）を主成分とする卑金属部とし、例えば図１に示す
ように外周部１２ｂ，１３ｂを酸化領域としている。こ
こで、卑金属部を構成する金属としては、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｆｅ、Ｃｕ等が好適であるが、貴金属部としてはパラジ
ウムを、卑金属部としてニッケルを主成分とするのが望
ましい。これは、パラジウムやニッケルが安価である
上、互いに融点が近似しており、共晶等の低融点の化合
物をつくらない組み合わせとして最適であるからであ
る。

【００２７】また、非有効積層体Ｂ内の第３導体層１４
は上記内部電極層の卑金属部と同一組成とすると作製上
好ましく、第３導体層１４の外周部１４ａは酸化されて
いる。

【００２８】また、第１〜第３導体層１２〜１４は金属
を主成分とするものであれば良く、金属の他に金属の酸
化物やガラス等を含有していても良いが、金属のみから
なる場合が静電容量のばらつきを最小化するので最も望
ましい。

【００２９】本発明の積層セラミックコンデンサＣ１
は、例えば、まず、誘電体層となるグリーンシートを作
製することにより得られる。グリーンシートは、例え
ば、チタン酸バリウムを主成分とし、酸化イットリウ
ム、炭酸マンガン及び酸化マグネシウムを加えた誘電体
粉末に、水及び分散剤を加え、ボールミルにて混合粉砕
した後、有機バインダーを混合し、得られたスラリーを
所定厚みのテープ状に成形することにより得られる。

【００３０】誘電体層の材料としては、チタン酸バリウ
ムを主成分とし、この主成分１００モル部に対して、酸
化マグネシウムを０．５〜８モル部、炭酸マンガンを
０．０５〜０．５モル部、酸化イットリウムを０．３〜
４モル部添加含有したものを用いることが誘電率などの
特性を向上するという点から望ましい。

【００３１】導体ペーストは、例えば、ニッケル粉末に
有機可塑剤を加えたペースト、及びパラジウム粉末に有
機可塑剤を加えたペーストを作製する。なお、ニッケル
やパラジウムはペースト中に例えば４０〜６０重量％程
度含有するものとする。

【００３２】そして、図３に示すように、上記誘電体層
のグリーンシート３１の上面に、例えば、スクリーン印
刷法によりニッケルの導体ペースト及びパラジウムの導
体ペーストを塗布し、ニッケル内部電極領域３３とパラ
ジウム内部電極領域３５が交互に並ぶように、導体ペー
ストを塗布したグリーンシート３１を積層し有効積層体
を形成する。

【００３３】一方、有効積層体の上面にスクリーン印刷
法により内部電極層と同一のニッケルの導体ペーストを
塗布した誘電体グリーンシートを複数枚積層し非有効積
層体を形成する。

【００３４】そして、得られた積層成形体を所定寸法に
切断したのち、例えば、酸素分圧３×１０^-8〜３×１０
^-3Ｐａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼
成し、この後、大気中において温度８００〜１１５０℃
で３０分〜５時間熱処理することにより、焼結体表面に
露出したニッケルを酸化させ、コンデンサ本体を作製す
る。このコンデンサ本体の斜視図を図４に示す。

【００３５】次に、銅粉末に有機可塑剤を加えたペース
トを作製し、このペーストを内部電極層と交互に電気的
に接続するようにコンデンサ本体の両端に焼き付けて所
望の積層セラミックコンデンサを作製する。

【００３６】なお、上記例では、ニッケルとパラジウム
の組み合わせからなる内部電極を形成したが、本発明は
上記例に限定されるものではない。さらに、例えばスパ
ッタ法等の薄膜形成手法を用いて、外部電極を前記内部
電極層と交互に電気的に接続するように焼結体に形成す
れば有効電極面積を更に大きくすることができる。

【００３７】

【実施例】まず、チタン酸バリウムを主成分とし、この
主成分１００モル部に対して、酸化イットリウムを１モ
ル部、酸化マグネシウムを２モル部、酸化マンガンを
０．１モル部を添加した誘電体粉末に、水及び分散剤を
加え、ＺｒＯ₂ボールを用いたボールミルにて混合粉砕
した後、有機バインダーを混合し、得られたスラリーを
厚み８μｍのテープ状に成形した。

【００３８】一方、内部電極層として、ニッケル粉末に
有機可塑剤を加えたペースト、及びパラジウム粉末に有
機可塑剤を加えたペーストを用意し、各々上記テープ上
に図３に示すようにニッケルとパラジウムが交互に並ぶ
ようにスクリーン印刷法にて形成し、テープを積層し
た。

【００３９】また、従来の図６に示すような一般的なコ
ンデンサを作製するため、内部電極層としてニッケルを
用い、スクリーン印刷によりエンド及びサイドマージン
領域を形成した成形体を用意するとともに、図５に示し
たようなコンデンサを作製するため、内部電極層として
ニッケルを使用し、スクリーン印刷によりエンドマージ
ン部のみを形成した成形体も用意した。なお、図６にお
いて符号１は内部電極、符号６は外部電極、符号８はエ
ンドマージン領域、符号９はサイドマージン領域であ
る。

【００４０】さらに、図１に示したようなコンデンサを
作製するため、非有効積層体内の金属層にニッケルを使
用し、スクリーン印刷によりにエンドマージン領域及び
サイドマージン領域を形成した成形体を用意した。

【００４１】得られた成形体を切断したのち、酸素分圧
１×１０^-6Ｐａ、温度１２６０℃で２時間焼成し、次
に、酸素分圧１×１０¹Ｐａ、温度１０００℃で１時間
熱処理を行った。この後、焼結体に、スパッタ法を用い
て金からなる外部電極を形成し、誘電体層厚み５μｍ、
有効誘電体層数１１０層、外形寸法１．６ｍｍ×０．８
ｍｍ×０．８ｍｍ、有効電極面積１．１９（１．５６×
０．７６）ｍｍ²の積層コンデンサを得た。

【００４２】次にこれらの試料を、ＬＣＲメーター４２
８４Ａを用いて周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル
１．０Ｖｒｍｓにて＋２５℃における静電容量を測定し
た。

【００４３】この結果、従来の一般的な図６のコンデン
サの場合、静電容量は５６０ｎＦであり、図５に示した
ようなコンデンサの場合７００ｎＦであったのに対し
て、内部電極層としてニッケルとパラジウムを交互に並
ぶように形成し、内部電極層の外部電極に接する部分を
一層おきに内部電極を構成する金属の酸化物によって電
気的に絶縁した本発明の場合、静電容量は８００ｎＦで
あった。これにより静電容量の大きい積層セラミックコ
ンデンサを作製できることがわかる。

【００４４】次にこれらのコンデンサのデラミネーショ
ン発生状況を確認した。この結果、従来のコンデンサで
は、５０個中４５個にデラミネーションまたはクラック
が発生した。また、非有効積層体に金属を設けない場合
は、５０個中３０個にデラミネーションが発生した。ま
た、有効積層体内に金属層を形成した場合は、５０個中
５個にデラミネーションが発生した。

【００４５】一方、本発明の有効積層体内に外周部が露
出するように金属層を形成した場合は、クラック、デラ
ミネーションの発生は無かった。これにより、本発明の
積層セラミックコンデンサは、従来の積層セラミックコ
ンデンサと比較して、デラミネーションおよびクラック
がみられず、非常に高い信頼性が得られることが判明し
た。

【００４６】

【発明の効果】本発明の積層セラミックコンデンサは、
第１及び第２導体層からなる内部電極層が誘電体層を間
に挟んで積層され、かつ、外部電極と電気的に接続され
る内部電極層の一端部分を除き、内部電極層の外周部が
酸化され、酸化物が形成されているため、以下に述べる
作用効果の顕著な優れた積層セラミックコンデンサを提
供できる。

【００４７】すなわち、外部と完全に絶縁することがで
きるとともに、内部電極層の他端と外部電極との間の絶
縁するための距離を最小に、かつ有効電極面積を大きく
することができ、ひいては静電容量を大きくすることが
できる。

【００４８】また、非有効積層体にその外周部が酸化さ
れ外部と絶縁されている金属層を形成しているため、有
効積層体と非有効積層体の焼結収縮による応力が緩和さ
れ、デラミネーションの発生が極力抑制できる。

【００４９】さらに、誘電体層の間に形成される内部電
極層の面積は、誘電体層とほぼ同じ面積であるため、コ
ンデンサの場所による厚み差が生じることはなく、これ
により、厚み差に起因する内部応力からデラミネーショ
ンが発生することを極力防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサを説明する
縦断面図である。

【図２】図１における横断面図であり、（ａ）および
（ｂ）はそれぞれ内部電極層の各層の横断面図である。

【図３】グリーンシートにニッケル内部電極ペーストと
パラジウム内部電極ペーストを塗布し、積層する状態を
模式的に説明する斜視図である。

【図４】コンデンサ本体を説明する斜視図である。

【図５】従来の内部電極の側端部を酸化して形成された
積層セラミックコンデンサの横断面図である。

【図６】従来の一般的な積層セラミックコンデンサの横
断面図である。

【符号の説明】

１１・・・誘電体層１２・・・第１導体層（内部電極層）１３・・・第２導体層（内部電極層）１４・・・第３導体層１６・・・外部電極１２ａ，１３ａ・・・貴金属部１２ｂ，１３ｂ，１３ｃ，１４ａ・・・卑金属部Ａ・・・有効積層体Ｂ・・・非有効積層体Ｃ・・・コンデンサ本体Ｃ１・・・積層セラミックコンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンデンサ本体と該コンデンサ本体の両
端部に配設された一対の外部電極とからなる積層セラミ
ックコンデンサであって、前記コンデンサ本体は、一端
側に酸化領域を有する第１導体層と、他端側に酸化領域
を有する第２導体層とを間に誘電体層を挟んで交互に積
層されてなる有効積層体と、該有効積層体の少なくとも
一主面上に配置され、両端に酸化領域を有する第３導体
層と誘電体層とを交互に積層されてなる非有効積層体と
からなり、かつ前記有効積層体内の各第１導体層は一方
の外部電極に、各第２導体層は他方の外部電極に接続さ
れていることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】前記有効積層体内の第１及び第２導体層
が、貴金属を主成分とする貴金属部と、貴金属以外の金
属を主成分とする卑金属部とから構成されていることを
特徴とする請求項１に記載の積層セラミックコンデン
サ。
【請求項３】前記貴金属部がパラジウムを主成分と
し、前記卑金属部がニッケルを主成分とすることを特徴
とする請求項２に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】前記非有効積層体内の第３導体層が、前
記卑金属部と同一組成であることを特徴とする請求項２
乃至３に記載の積層セラミックコンデンサ。