JPS6057212B2 - 単一焼結セラミック体およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、積層磁器コンデンサを製造するための単一
焼結セラミック体およびその製造方法に関するものであ
る。

この単一焼結セラミック体を使用した積層磁器コンデン
サおよびその製造方法は、本出願人に係る特願昭５８−
３６７７３号の主題である。セラミック材料から成る積
層電気部品、たとえは積層磁器コンデンサは、電気回路
に広範に使用されている。

一般にこれらのコンデンサは、複数の交互に重なる誘電
薄層と導電薄層とから成り、後者は内部電極として使用
される。これらのコンデンサは、単位体積当りの容量が
極めて大きい強固な単一体として形成される。これらの
一般的な製造法は、仮結合剤として樹脂を使用し、所望
の微粉砕誘電体のセラミック組成物の薄板を注型するも
のである。次いで、金属含有電極用ペーストをしばしば
シルクスクリーン法によつて複数の薄板上の所定区域に
塗布し、夫々の薄板上に多数の電極区域を作成する。こ
のように塗布した薄板を適当に方向を合せて重畳した後
に加圧して固着させる。固着した薄板の未焼成セラミッ
クブロックを適当に切断して個々の単一体を得る。これ
らの単一体を加熱焼成して薄板および電極薄層中の結合
剤を焼却し、かつセラミック材料を焼結し、これによつ
て一体化して緻密なセラミックー金属構造体を得る。こ
のように薄板に適切に塗布し、方向を合わせ積層しかつ
切断すると、夫々の単一体、中の複数の電極薄層が適当
に配列されて夫々の薄層は単一体の１端面にのみ露出し
、直接に隣接する電極薄層は単一体の対向端面に露出す
る。このようにして、絶縁された２組の内部電極が形成
される。次いで、端子電極を電極が露出する端面に！取
付けて交互に内部電極を電気接続する。上述した方法で
は、セラミックおよび内部電極は一緒に焼成されるので
、内部電極の金属とセラミックとは、例えは旧００℃の
高温に耐える必要がある。

また、セラミックの最適誘電特性は焼成を４酸化雰囲気
中で行つた場合に得られるので、金属はこのような温度
における酸化に耐える必要がある。従つて、高融点の貴
金属、例えばパラジウム、白金およびこれらと金の合金
を内部電極に使用するため、この種の積層コンデンサの
製造コストは高い。米国特許第２９１９４８３号明細書
には、セラミックを焼成してこれを硬化させる際に内部
金属電極の存在を必要としない積層磁器コンデンサの製
造方法が開示されている。

また、米国特許第３６７９９５０号明細書には、比較的
廉価な金属を内部電極用に使用する積層磁器コンデンサ
および積層磁器回路板の製造方法が開示されている。こ
の米国特許第フ３６７９９５鰻明細書に記載の方法によ
れば、誘電薄層と交互に重畳する有孔性内部薄層（すな
わち薄膜）とを有する焼結したセラミック単一体を形成
し、この有孔性積層体は従来技術の貴金属電極と同一寸
法かつ同一形状であつて、同一に方向付け・られる（す
なわち、直接隣接する有孔性積層体はチップの対向面に
開放端部を有する）。次いで、金属を有孔性セラミック
積層体内に導入し、端面電極を対向面に取付けて積層コ
ンデンサを形成する。この方法によれば、内部電極用に
鉛、錫、銀”のような金属が使用可能である。同様な方
法が、内部電極を有する積層磁器回路板の製造に使用さ
れる。米国特許第３６７９９５吟明細書に記載の方法で
製造されたセラミック単一体の有孔性薄層内に金属を導
入して内部電極を形成するのに特に便利な方法は、金属
を加圧下に導入することてある。

しかしながら、溶融金属浴からの金属が冷却されて２個
以上のセラミック単一体が接着されるという問題がしば
しば発生する。従つて、金属を導入する際このセラミッ
ク単一体を分離保持しておくのが望ましいが、現在まで
のところこれを達成するのに充分満足できる方法はない
。さらに、従来知られている方法による積層磁器素子（
例えばコンデンサ）の製造において、端面電極の取付け
はさらに焼成を必要としかつ使用される電極組成物が高
価である。上記に鑑み、本発明の主たる目的は、セラミ
ック体内部へ金属を容易に導入して内部電極を廉価にか
つ一層効果的に形成しうる単一焼結セラミック体を提供
することてある。

この目的は重畳された多数の緻密なセラミック誘電体の
薄層と、これら薄層間に存在する薄い空間領域と、これ
ら空間領域の全外周部を覆つた誘電性セラミック外壁と
、前記多数の緻密なセラミツク誘電体の薄層を貫通しか
つ前記空間領域を１つおきに貫通するが残余の１つおき
の空間領域には連通しない第一の縦孔と、前記多数の緻
密なセラミック誘電体の薄層を貫通しかつ前記残余の１
つおきの空間領域を貫通するが前記最初の１つおきの空
間領域には連通しない第二の縦孔とからなる単一焼結セ
ラミック体により達成される。

この単一焼結セラミック体は、微粉砕された焼結可能な
誘電性セラミック材により複数の薄板を形成し、これら
薄板にこれより小さい面積で熱焼却性の材料を塗布し、
これら塗布薄板をそれぞれ隣接するセラミック薄板間に
熱焼却性材料層が挾持されるよう重畳すると共にこれら
熱焼却性材料層の全外周部を誘電性セラミック材で密封
して生のセラミック積層体を形成し、前記セラミック積
層体を上下に貫通する一対の離間した孔部を、その第一
の孔部が前記熱焼却性材料層を１つおきに貫通するが残
余の１つおきの熱焼却性材料層からは離間しかつ第二の
孔部が前記残余の１つおきの熱焼却性材料層を貫通する
が前記最初の１つおきの熱焼却性材料層から離間するよ
う穿設し、次いで１１００℃以上の酸化雰囲気中で、焼
成して前記熱焼却性材料を焼却除去することにより空間
領域を形成せしめることにより製造される。積層磁器コ
ンデンサを精造するために挿通する線状または俸状の金
属導線すなわちリード線の断面積は孔部より多少小さく
して、ある程度の力で孔部から抜き得るようにすると共
に、リード線と孔部との間隙を介して溶融金属を注入し
得るようにする。

明白な通り、金属浴の金属は米国特許第 ３６７９９５吋明細書に記載されるように誘電薄層間の
空間領域を充愼して内部電極を形成するだけでなく、孔
部内のリード線の周囲の間隙もまた充填する。

その結果、前記孔部に挿入された導線は金属を充填した
セラミック単一体のリード線として桟能する。その理由
は、夫々の導線は２組の内部金属電極の一方のみと電気
的に接続するからである。本発明による上述したセラミ
ック単一体を使用すれば、孔部を介して誘電薄層間の電
極領域の連通が可能となるので、この単一体は従来のよ
うに単一体の端面で開放する領域を設けることなく形成
可能である（第６図において、電極用領域３３は積層単
一体の左手側端部の少し手前で終端している）。

すなわち、孔部のみによつて溶融金属は前記電極領域に
導入される。しかしながら、所望に応じて単一体の端面
まで電極領域が達するようなセラミック単一体にリード
線用の孔部を設けることも可能である（第７図において
、電極領域は積層単一体の左手端部で終端している）。
本明細書における１電極領域ョという用語は広義のもの
であつて、セラミック構造体の内部に電極を形成した領
域のみならず、将来そこに電極を形成しうる空間領域を
も意味し、積層磁器コンデンサの技術分野において電極
を形成したまたは電極を形成しうる領域として知られる
任意の形状および寸法の領域を意味する。

本発明の目的および利点は、添付図面を参照する以下の
詳細から明らかになるであろう。

添付図面は、実施例につき図面の縮尺を変化させた拡大
図である。

第１図は、この発明の単一焼結セラミック体を使用した
一実施例の積層磁器コンデンサを示す。

これは垂直方向に離間した水平な金属薄層（すなわち内
部電極）２１と２２を有する焼結されたセラミック構造
体より成る。電極２１と電極２２とは交互に存在し、第
１図において電極２１は電極２２よりも左側端面の方向
へ長く延びているのに対し、電極２２は電極２１よりも
右側端面の方向へ長く延びている。かくして、第４図に
示すように、リード線２５は端面２３に対し近接平行し
て垂直に整列した孔部を貫通し、一方の電極２１の”み
と電気接続する。同様にリード線２６は端面２４に対し
近接平行して垂直に整列孔部を貫通し、他方の電極２２
のみと電気接続する。コンデンサのリード線として機能
する導線２５と２６は、後述の通りコンデンサ内に内部
電極を設ける前に、リード線がセラミック積層体の上側
面から出る位置て屈曲部２８によつて適正位置に保持さ
れ、リード線はセラミック積層体の下側面から出る位置
でリード線の端部で同様な屈曲部を備える。あるいは、
導線の自由下端部に、第５図に示す通り結ノび目２９を
設けてもよい。第５図は第４図と本質的に同様であるが
、より小型のコンデンサの部分断面を示している。必要
に応じて、セラミック積層体の上側面位置でリード線を
保持するため屈曲部の代りに結び目を使用してもよい。
第１図に示すコンデンサの製造には、米国特許第３６７
９９（資）号明細書に記載の方法と実質的に同一の方法
を使用して、電極領域が介在する多数の重畳したセラミ
ック誘電材料の薄層を有する単一焼結構造体、すなわち
セラミック単一体もしくは小ブロックを形成する。

上記特許においては、電極領域は有孔性セラミック誘電
薄層であり、夫々の薄層は相互に連通した空腔部の網状
組識を有する。また、この米国特許においては、一方の
電極領域が一方の端面まで達し、かつ他方の電極領域が
他方の端面まて達している。本発明においては、このよ
うに電極領域が端面に達して開放させる必要がないため
、上記米国特許の方法を若干変更する。この変更は誘電
性セラミック材料の薄板に熱焼却性材料よりなる仮導電
体の薄層を塗布して電極領域を形成し、これら塗布した
薄板を重ね合せて１つおきの電極領域を一方の端面の方
向に、残余の１つおきの電極領域を他方の端面の方向よ
り長く延ひるよう配置するが、これら電極領域を外部へ
露出させないようこれら両端面を含め全外周を誘電性セ
ラミック材料で密封することからなつている。従つて、
本発明においてはセラミック構造体を焼成すると、内部
に２組の薄い電極領域を含む完全密封された焼結セラミ
ック単一体が得られ、これら２組の電極領域中へ後に導
電材料たとえは金属を導入して金属電極を形成する。上
記の焼結セラミック単一体内部の電極領域へ金属を導入
するには、次のようにしてこのセラミック単一体に一対
の孔部を設ける。すなわち、一方の孔部が電極領域を１
つおきに貫通する残余の．１つおきの電極領域からは離
間するようかつ他方の孔部が前記残余の１つおきの電極
領域を貫通するが前記最初の１つおきの電極領域からは
離間するように、一対の孔部をセラミック単一体に穿設
してその頂面と底面とを連通させる。これを第６図に断
面図で示す。垂直孔部３１が互違いの電極領域３３と連
通するセラミック構造体（すなわちセラミック単一体）
の一部を示し、他の残余の電極領域３５はもう１つの垂
直孔部（図示せず）によつてチップの・対向端部（図示
せず）に近接して連通される。

電極領域を連通するセラミック単一体内の孔部は、穿孔
または打抜きで形成してもよい。セラミック単一体を焼
成してセラミックを焼結した後に孔部をこの単一体内に
作成してもよいが、未焼成の焼成しないセラミック単一
体に孔部を設けるのが好適である。金属を焼成したセラ
ミック単一体の電極領域内へ導入する前に、リード線（
例えば導線か棒材）を孔部内へ挿通し、すなわち孔部を
貫通させ、前に記載の通り適正な位置に適当に固定する
。使用する導線または棒材の直径は、挿入する孔部より
幾分小さくして導線の周囲に融解金属がセラミック単一
体の電極領域内へ侵入し所定″の内部電極を形成する十
分な間隙を設ける。焼結したセラミック単一体の薄い電
極領域内へ金属を導入して内部電極を成形する際に、い
かなる適当な方法を使用してもよい。例えば、前に記載
したように、リード線を取付けた焼結したセラミック単
一体を、適当な容器内で温度約３５０℃乃至５００′Ｃ
に保つた融解鉛浴中に浸漬してもよい。この容器は、圧
力可変な密閉体中に位置させるのが好適である。その理
由は、セラミック単一体の電極領域内に溶融金属を導線
の周囲から導入させるのは、密閉体内部の圧力を先ず、
例えは約７６．５Ｔｒ＄ＴＨｇへ減圧し、次にでこの単
一体を溶融金属に浸漬した後に圧力を上げることにより
容易になるからである。従つて、金属はセラミック単一
体中へ圧入される。このためには、約１４ｋ９／Ｃｄの
圧力が適当であることが知られている。金属導入後、セ
ラミック単一体を金属浴から取出して冷却し、圧力を元
へ戻す。従つて第１図に示すリード線を取付けたコンデ
ンサは、端面電極を必要とせず、かつこのようなリード
線を取付けるための半田付け工程を必要とせずに得るこ
とが可能である。鉛以外の多数の金属を使用して、本発
明によるセラミック単一体内に内部電極を形成すること
もできる。例えば、必要に応じて錫、アルミニウム、銅
およびそれらの合金を使用してもよい。明らかに、使用
金属または合金は、融点が低くセラミック単一体中への
導入を適度な温度で行ないうるような低融点のものとし
、かつ使用温度で実質上気化せず、セラミック誘電材料
に悪影響を有さないのが好適である。溶融金属をセラミ
ック単一体中内へ注入する最低温度は、孔部および電極
領域の寸法、溶融金属の粘度、焼結したセラミック材料
に対する溶融金属の表面エネルギによつて明らかに異な
る。一般に、焼結したセラミ゛ソク単一体の電極領域内
へ導入される金属の融点は、この単一体の焼結温度より
低いことが必要である。内部電極と充填される孔部内の
リード線以外の金属とは、溶融金属が凝固したものであ
り、鋳造金属の特性を有する。第１１図は参考例として
、金属内部電極を製造する多数の方法のうち１つを概略
的に示す。

この図において、参照符号３９は適当な容器すなわち密
閉体を示す。この中に適当な材料でできた、使用溶融金
属浴を有する容器４０を設置する。金属浴を図示しない
適当な方法で加熱して金属を適当な温度に維持する。同
じく密閉体内部に運搬具を備える。運搬具の構造は多種
多様であるが、垂直方向に往復動する支持棒部４２を有
するのが好適てある。この棒部４２の下側端にスプリン
グクリップ４３を取付け、これによつて前に記載した焼
結セラミック構造体、すなわちセラミック単一体４５に
付属したリード線４４の片方または両方を着脱自在に保
持する。従つて、セラミック単一体４５を密閉体３９内
部に懸吊した後に、適当に接続する真空ポンプ（図示せ
す）によつて密閉体内部を減圧し、次いて単一体を棒部
４２によつて溶融金属浴内へ降下させる。

次いて密閉体内部の圧力を適当な手段（図示せず）によ
つて上昇させて、リード線４４の周囲の溶融金属をセラ
ミック単一体内の電極領域内へ圧入する。適当な発生源
からの圧縮ガスを圧力媒体に使用してもよい。次いで、
棒部４２を上昇させてセラミック単一体４５を金属浴か
ら取出し、これを十分に冷却してその中の金属を凝固さ
せ、その後に圧力を除去する。次いで、製造されたコン
デンサを取り外し、他のセラミック単一体と交換して金
属圧人工程を繰返す。焼結したセラミック単一体内へ溶
融金属を導入するため、他の方法および装置を使用して
もよい。例えは、ある条件下で密閉体の排気を、セラミ
ック単一体の溶融金属浴内への浸漬以後に行つてもよい
。同じく多数の運搬具を備えてもよく、２個以上のセラ
ミック単一体を金属浴内へ同時に浸漬してもよい。必要
に応じ、金属導入装置を自動化して、完成したコンデン
サを連続的に生産してもよい。第８図は誘電薄層間の電
極領域内への金属導入前に本発明にかかる単一焼結セラ
ミック体にリード線を設けるための配置の具体例を示す
。第８図は第６図に対し垂直関係にある断面図であつて
、誘電薄層５１間の２組の電極領域４９と５０を夫々貫
通するセラミック単一体における孔部４７および４８は
大きめであり、垂直ではなく傾斜させる。従つてリード
線用の導線または棒材（図示せず）を孔部４７と４８に
挿入し、溶融金属を領域４９と５０にリード線の周囲の
孔部を介して導入した後には、導線または棒材と電極領
域内に金属によつて形成された内部電極との接触面積が
幾分大きくなる。第９図および第１０図も参考例を示し
ている。

ここにおいてセラミック単一体を焼成しその中の電極領
域に金属を充填する前に、未焼成セラミック単一体の側
部に空腔部を設ける。焼結したセラミック単一体５２内
のこのような空腔部の夫々は（空腔部５４の１つを第１
０図に示す）誘電セラミック薄層５３間に位置する電極
領域５５と５６の１組と連通する。従つて、空腔部５４
は電極領域５５と連通し結合するが、セラミック単一体
の対向端部の同様な空腔部（図示せず）は互違いの電極
領域５６と連通する。焼成後かつ溶融金属の電極領域５
５と５６への導入前に、棒材または導線５８の偏平端部
５７を略矩形空腔５４へ挿入し、同様な偏平棒材ままた
は導線（図示せず）をセラミック単一体の対向端部の対
応する空腔部（図示せず）内へ挿入する。導線または棒
材の端部が空腔部内で十分に嵌着して、摩擦力のため保
持され多少の力ては脱落しないようにする。しかしなが
ら同時に、この嵌着は、セラミック単一体が溶融金属浴
内に浸漬される際に、溶融金属が偏”平端部の周りの空
腔部内へかつそれを連通する夫々の電極領域内へ侵入す
るのを妨げるほどには緊密にしない。金属を導入した単
一体を金属浴から取出し冷却した後に、偏平導線または
棒材端部は空腔部内に強固に保持され、リード線と内部
金・属電極とは電気的に良好に接続される。第２図と第
３図は本発明にかかる焼結セラミック体を使用したもう
１つの実施例を示す。

この実施例において積層磁器コンデンサ５９は、１つお
きに存在する２組の内部金属電極６０と６１とをノ備え
る。電極６０の夫々はコンデンサの前端方向へ電極６１
を越えて延び、電極６１の夫々はコンデンサの後端方向
に電極６０を越えて延びるが、これら電極はいずれもコ
ンデンサの外部へは露出しない。コンデンサ５９の前端
部近傍において（第２図）、リード線６２を離間孔部に
挿通して焼結セラミック薄層と電極６０とに貫通させか
つコンデンサの底面に沿つて配置する。かくして、この
コンデンサはその頂部面から突出するリード線の自由端
を有する。図示の通り、リード線６２用の孔部は、リー
ド線が電極６０と接続しかつ電極６１とは接続しないよ
うに配置される。リード線６２と同様なリード線６４を
コンデンサの後端部近傍に設け、セラミック薄層６３内
の中心線を同じくする孔部に貫通させる。この孔部は、
リード線６４が内部電極６１と接続しかつ電極６０とは
接続しないように配置される。リード線６２と６４はセ
ラミック単一体に金属が注入される前にこの単一体内へ
挿入され、第５図と同様に屈曲部６６または結び目をリ
ード線の自由端部に設けて、注入前の脱落を防止する。
第２図と第３図で示すコンデンサの製造において、前記
米国特許明細書と極めて類似の方法を使用する。

未焼成セラミック単一体は、仮結合された誘電性セラミ
ック材料の薄層とこれにより小さい面積の仮導電体の薄
層とを交互に重畳して作成する。次いで、孔部を穿孔な
どの方法でこれら薄層を貫通して所定の位置に設けた後
、セラミック単一体を焼成してセラミック誘電材料の薄
層を焼結し、かつ仮導電体の薄層を焼却して誘電薄層間
に薄い電極用空間領域を形成する。

仮導電体薄層は誘電性セラミック材料によりその外縁部
が密封されて外部に露出しないようにされ、しかも１つ
おきの仮導電体層と残余の１つおきの仮導電体層とが互
いに反対端面の方向へより長く延ひて、焼成時に２組の
電極用空間がセラミック積層体内部に形成されるように
する。第２図および第３図の実施例においてリード線用
孔部を、積層体の対向端部近傍てそれぞれ整列した対と
して設け、１対の．孔部を１組の電極領域に貫通させて
それを連通させ、他の１対は第２組の電極領域を貫通さ
せてそれを連通させる。明らかに、いずれの孔部も隣接
する両組の電極領域を貫通することはない。何故なら、
これはコンデンサの短絡を意味するからで・ある。セラ
ミック単一体を焼成した後に、孔部の直径より多少小さ
い導線を、夫々の孔部に通し夫々の導綿の自由端部を焼
成した積層体の頂部面から突出させ、かつ夫々の導線の
一部を積層体の底部面に沿つて夫々の対の片方の孔部か
らその対の他方の孔部へ延びるよう配置する。一方また
は両方の導線の一方または両方の端部を使用してセラミ
ック単一体を支承運搬し、次いでこの単一体に前に記載
の通り金属を注入して電極領域内に内部電極を形成する
。夫々の導線は内部電極の一方の組と電気的に接続する
から導線は完成したコンデンサのリード線として機能す
る。第２図と第３図に示すコンデンサ構造体は、コａン
デンサを回路板もしくは基板に半田によつて取付ける際
に極めて有用である。

このような使用例を第１２図と第１３図に示すが、適当
な絶縁材料の基板６９の片面上に離間した金属性半田７
０と７１を設け、この半田を夫々導体７２と７３に接続
する。第２図および第３図のコンデンサと実質上同様に
構成したコンデンサ７４を、コンデンサの底面から突出
する夫々のリード線７５と７６の端面によつて、半田７
０と７１に結合させる。このようにして堅固な安定した
接触面が得られる。第１４図は、この発明の焼結セラミ
ック体を使用したコンデンサ、例えば第１図に示すよう
なコンデンサからのリード線の種々の使用例の１つを示
す。図示の通り、コンデンサ内で交互の内部電極（図示
せず）に夫々接続するコンデンサ８１のリード線８３と
８４は、適当な絶縁材料の回路板８２に設けた夫々の孔
部８５と８６を貫通し、かつ回路板の下側面上に設けた
導体８７と８８の対応する孔部を貫通する。リード線は
コンデンサ８１を適正な位置に保持し、リード線を参照
符号８９で示す通り導体に半田付けすることによりリー
ド線と導体８７および８８の良好な電気的接続が達成さ
れる。この発明にかかる単一焼．桔セラミック体を使用
したコンデンサは、焼結したセラミック材料内に封入さ
れることおよびリード線用孔部内の導線の周りの間隙に
金属を充填することにより実質上密封されるが、必要に
応じてさらに密封することもできる。

たとえば、第１５図において、適当な密封用組成物９１
をコンデンサ９３のリード線９２の突出部の周りに塗布
する。同様に第１６図においてコンデンサ９５全体を適
当な材料の被覆９６によつてカプセル状に収容し、かつ
リード線９７と９８の周りを密封することができる。電
気部品をカプセル状に収容するために設計された既知の
ポリエチレンまたはエポキシ樹脂を使用してもよい。こ
れらの適当な密封用およびカプセル化用材料が市販され
ている。第１図、第２図、第５図および第１８図の示す
形式のコンデンサや、第６図および第８図に示す形式の
セラミック積層体内に内部金属電極を設けて製造したも
のも、同様に密封可能である。前に記載の通り、本発明
の焼結セラミック体を使用したコンデンサは端面電極が
不要である。

その理由は、内部電極を形成する金属が焼結セラミック
単一体中に設けられた導線または棒材リード線用孔部を
介して導入されるからである。従つて、リード線自体が
２組の内部電極と電気的に接続する。このため、セラミ
ック薄層間の電極領域はセラミック単一体の外側表面へ
露出させる必要がない。しかしながら、必要に応じて、
これらを次に記載する通り露出させて端面電極を取付け
た後、このような領域への開口部を単一体の外側表面か
ら被覆しかつ閉鎖してもよい。第７図は参考例であつて
、第６図に示す構造体と類似したセラミック構造体１０
３を示し、ここにおいて誘電体の焼結セラミック薄層１
０４とこれより小面積のかつ金属が導入される電極用空
間領域１０５および１０６とが交互に存在する。

領域１０５は、構造体の端部面１０７まで延びている。
領域１０６は、同様に構造体１０３の対向端部面（図示
せず）まで延びている。電極領域の両組とも構造体によ
り３方側で囲撓される。端面部材１０９を面１０７全体
を覆うように設ける。端面部材１０９はセラミック材料
、例えば低融点の．ガラスで形成するのが便利であり、
かつ密封絶縁性のものである。その理由は、空間領域１
０５と１０６内て電極を形成する金属が、この領域に垂
直に構造体を貫通するリード線（図示せず）を有する孔
部を介して、構造体１０３内へ導入される．からである
。構造体１０３の端面１０７に近傍の１つのこのような
孔部１１１により電極空間領域１０５は外部を連通し、
他の実質的に同一の孔部（図示せず）を構造体１０３の
対向端面の近傍に設けて、電極空間領域１０６と外部と
の連通を達・成する。第１７図乃至第１９図に本発明の
焼結セラミック体を使用したもう１つの実施例を示す。

第１８図と第１９図とに示す構造において、参照符号１
１９は、垂直孔部１２０を貫通する垂直リード線または
リード棒１２１および１２２を備えた積層コンデンサを
示し、リード線は参照符号１２３で示す通りコンデンサ
の上側および下側で折曲され容易に脱落するのを防止す
る。第１７図の展開図から、この構造体の製造方法は容
易に判明するであろう。

参照符号１２５は、熱板結合材料、例えば樹脂で仮結合
された微粉砕誘電性セラミック材料、例えばチタン酸バ
リウム・で形成された薄板を示す。下側４枚の薄板１２
５の夫々の上に、完全熱焼却性の材料より成る（または
このような材料に無機粒子を混合含有させた）仮電極薄
膜１２６を付着させる。薄層１２６も、同じく熱板結合
材料で仮結合させるのが好適である。仮導電体、すなわ
ち仮電極薄層１２６と誘電性セラミック薄板１２５とを
、前記米国特許または本発明に記載した通りに組立る。

しかしながら、この実施例においては、夫々の仮導電体
薄層をセラミック薄板の端部まで延ばさず、また全仮導
電体薄層を両端部に対し同距離まて存在させていること
に注目すべきである。これは夫々の仮導電体薄膜１２６
内に比較的大きな開口部１２７の空間区域を設けた結果
である。隣接する薄膜１２６内の開口部１２７を互いに
片寄らせ、かつ１つ置きの薄層１２６内の開口部が垂直
方向に整列するようにし、加圧固着させて第１７図に示
す複数の薄板１２５と薄膜１２６とを組立てると、隣接
する薄板１２５の材料が開口部１２７内へ押出されてそ
こに絶縁領域を形成する。この固着体を焼結温度で加熱
焼成すると、仮導電体薄膜１２６の熱焼却性材料が焼却
されかつ薄板１２５内のセラミック材料が焼結されて単
一セラミック構造体を形成する。これは、第１８図と第
１９図とに示す通り、端部の周囲でかつ開口部１２７内
へ突出したセラミック材料によつて合体された複数の誘
電セラミック積層体１２９より成る。焼成後、このよう
な突出セラミック材料は、誘電薄層１２９間に介在する
電極空間領域内に夫々絶縁領域、すなわち絶縁性の島部
を形成する。薄膜１２６内の開口部１２７の寸法を変え
てもよい。

一般に、その機能を達成するに必要な大きさより大きく
すべきではなく、この機能とは開口部の上側と下側のセ
ラミック薄板を焼結時に一体化して絶縁領域を電極領域
内に設け、これら絶縁領域にリード線を貫通させること
である。この絶縁領域が必要以上に大きいと容量の低下
を招く。電極１３０および１３１は金属であるのが好適
であり、加熱して仮導電体薄膜１２６の熱焼却性材料を
焼却して得られる電極領域内へ、リード線１２１と１２
２の周囲の孔部１２０を介して溶融金属を導入する。こ
のような電極領域内への溶融金属の導入は、例えば第１
１図に示す方法て達成される。従つて、コンデンサ１１
９は、内部電極を形成する金属の介在薄膜、すなわち薄
層１３０と１３１を有する複数の緻密な焼結したセラミ
ック誘電薄層から成る。

図示の通り、電極１３０内の不連続な絶縁領域、すなわ
ち区域１３２は垂直方向に中心線を同じくし、電極１３
１内の絶縁領域も同じく中心線を同じくするが、電極１
３０内の絶縁領域とは互いに横方向に離間する。従つて
、孔部１２０に挿通したリード線１２１は、コンデンサ
内て電極１３０と電気的に接続するが、電極１３０と交
互に重なる電極１３１とは接続しない。同様に、リード
線１２２は電極１３１とのみ内部で電気的に接続する。
孔部１２０は、焼成前に穿孔または打抜きによつて未焼
成体内に形成するのが好適であるが、セラミック体の焼
成後に穿孔してもよい。通常、孔部は組立合体前に薄板
１２５および薄膜１２６内に存在しないが、図示の便宜
上孔部位置を第１７図において参照符号１２０ａで示す
。単一体コンデンサの寸法は、広範囲にわたつて変化さ
せてもよい。

コンデンサの寸法を変化させるだけてなく、誘電薄層と
その中の電極との数および厚さも同じく変化させてもよ
い。多くの場合、誘電薄層を導電性薄膜、すなわち電極
より厚くするのが好適であるが、これは必要に応じて変
化させてよい。厚さ約０．０３＝の誘電薄層２敗と厚さ
約０．００２５Ｗ０１Ｌの内部電極１敗とを有する２．
『×３．０×０．９ｗ０ｎのコンデンサの製作は容易で
あり、大寸法のものももちろん可能である。所定の容量
を有するコンデンサは、誘電材料、薄層および電極の寸
法、厚さおよび数を適当に選択して得られる。コンデン
サの厚さおよび付加的機械的強度は、未焼成セラミック
構造体の頂部または底部上に薄層または薄膜を付加して
調節してもよい。誘電セラミック組成物の未印刷薄膜を
この目的のため使用してもよい。しかしながら、このよ
うな積層体の頂部誘電薄膜または薄膜上に熱焼却性付着
物が存在しても通常有害ではない。一般に、誘電薄層お
よび電極は可能な限り薄くするのが好ましい。

その理由は、高価な誘電材料の使用量が少なくコンデン
サの単位体積当りの容量が大きく、従つて回路内での所
要空間が減少するからである。誘電薄層の厚さは、この
ような薄層を緻密かつ非多孔性にしかつ印加電圧に耐え
うるように決定される。誘電材料の薄膜の表面もしくは
厚さに不規則性があると、極めて薄い仮導電体の薄膜を
使用するコンデンサの形成に問題が生ずる。その理由は
、このような不規則部が焼成後詰つてしまうためである
が、電極すなわち導電性薄膜を誘電薄層より薄く作るの
が一般に好適である。本発明にかかる単一焼結セラミッ
ク体の孔部に挿通するリード線の寸法は、極めて広範囲
に変化させてもよい。

一般に、リード線には直径が約０．２５Ｗ０ｆＬ乃至約
０．６５Ｔｓｎの導線を使用するのが好適である。しか
しながら、便宜上または必要に応じて太いまたは細い導
線を使用してもよい。従つて、第９図と第１０図に示す
セラミック構造体で作成するコンデンサにおいて、リー
ド線は一般に低い。その理由はその端部が偏平化されて
コンデンサ内の金属薄膜と実質的に接続するからである
。大寸法のコンデンサにおいてリード線は必要に応じて
棒材等でもよい。焼成セラミック単一体内のリード線用
孔部の直径は、リード線より若干大きくする。一般に、
リード線と内部電極を形成する金属との接続を確実にす
るため、リード線を溶融電極金属て覆うのが好ましい。
銅が多くの場合良好であるが、他の金属も使用可能であ
る。これまで記載、図示したコンデンサは矩形であつた
。

しかしながら、他の形状のコンデンサの製造も可能てあ
る。従つて、複数組の独立した電極を有し、夫々の組が
その電極と電気的に接続する２本以上の突出するリード
線を備えていれば、必要に応じて三角形、六角形、楕円
形もしくはいかなる他の所望の形状でもよい。本発明に
かかる単一焼結セラミック体は、前に記載した米国特許
明細書に記載したこのような薄層の製造に適したいかな
るセラミック組成物を誘電薄層の形状に使用してもよく
、かつその内の電極領域（空間領域）は前記特許に記載
のいかなる適当な組成物を使用して製造してもよい。

しかしながら、必要に応じて他の適当な組成物を使用し
てもよい。誘電薄膜を形成する組成物が焼結可能な密実
なセラミック体を形成する微粉砕セラミック材料より成
るのが好適である。それらは同じく熱焼却性仮結合剤を
含有するのが好適てある。未焼成体内の仮導電体を形成
するため使用する薄膜は、前に記載した通り、前記米国
特許明細書に記載のいかなる組成物または他の適当な組
成物で形成してもよい。このような仮導電体薄膜は、熱
焼却性材料からなるのが好適である。いかなる場合も、
仮導電体で占有される空間は、セラミック体の焼成後、
空間領域を形成するものであり、少なくとも約４０％の
空間を有し溶融金属が充填されて電極を形成する。ここ
で使用するｒ緻密なョという用語は、材料が水中に浸漬
される際実際的に水を吸収しないことでありＪ薄いョは
相対的な術語であり、例えはセラミック薄層に関しては
０．５ｗ０ｎまたはそれ以下を示す。

しかしながら、このような薄層も特定目的のためにはも
つと厚くてもよい。１熱焼却性ョとは、ここに記載した
条件下で気化するか、または酸化されもしくは酸化され
ることなく気化する物質に変化するものを包含する。

本発明の焼結セラミック体を使用して積層磁器コンデン
サを形成する方法は、積層セラミック回路板の製造にも
容易に使用できる。

第２０図と第２１図は、参考としてそのような積層セラ
ミック回路板を示す。

回路板１３５は一体的に焼結されて、セラミック構造体
を形成する３枚の誘電性すなわち絶縁性セラミック薄層
１３６から成る。この構造体内に、金属で形成するのが
好適な３つの内部導体１３７，１３８，１３９が存在す
る。リード線１４０，１４１，１４２，１４３および１
４４が回路板の外部から１またはそれ以上の内部導体ま
で延びるよう配置され（図示した例ては内部電極１３７
および１３８の２層てある）、内部導体の上側下側にセ
ラミック薄層を有する。薄層１３６はその端縁部の周囲
のみならず、導体の周囲および間で一体に焼結される。
回路板１３５の形成において、前記のコンデンサ形成と
本質的に同一な方法を使用することができる。例えば、
樹脂で仮結合した微粉砕の誘電性すなわち絶縁性セラミ
ック材料の３枚の薄板を、内部導体が必要とされる位置
のこの薄板間の仮導電体薄膜と共に組立てて固着する。
このような仮導電体、すなわち仮導電薄層は、第１７図
乃至第１９図に示すコンデンサ製造法を使用して形成し
てもよく、熱焼却性材料より成るのが好適である。形成
した未焼成体内にリード線用および金属導入用孔部を、
例えば穿孔または打抜きて設ける。このような孔部は頂
部と底部セラミック薄層１３６を貫通し、１またはそれ
以上の仮導電体へ連通もしくは貫通する。焼成に際し、
仮導電体薄層が焼却されかつ薄板のセラミック材料が焼
結されて単一セラミック構造体を形成し、ここに溶融金
属を導入して内部電極を形成する。溶融金属は、前に記
載したのと同じ方法でこのような領域内へ、頂部または
底部セラミック薄層を貫通する孔部を介して導入される
。前記コンデンサ製造法と同じく棒材もしくは導線てあ
るリード線を孔部内へ溶融金属導入前に挿入し、この導
入は第１１図に示す装置で行なつてもよい。リード線の
形状は種々でよく、かつリード線は１またはそれ以上の
内部電極内へまたはそれを貫通して配置してもよい。リ
ード線は折曲しても、または参照符号１４６て示す通り
回路板内で細くしてもよい。コンデンサ製造と同じく、
リード線用導線または棒材の断面は挿入する孔部より若
干小さくし、このようにしてその周囲から溶融金属を注
入して内部電極を形成する。種々の金属および合金を使
用してｉもよいが、構造体の焼結温度およびリード線の
融点より低い融点を有するものを使用する必要がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる単一焼結セラミック体・を使用
した積層磁器コンデンサの斜視図、第２図は同様な積層
磁器コンデンサの一改変例の頂部平面図、第３図は第２
図の３−３線垂直断面図、第４図は第１図の４−４線部
分垂直断面図、第５図は改変したリード線配置を示す第
４図と同様な部ノ分垂直断面図、第６図はセラミック体
内へのリード線の挿入および金属の導入前の積層コンデ
ンサ形成用セラミック体の部分垂直断面図、第７図は端
面部材を使用する参考例を示す第６図と類似した部分垂
直断面図、第８図はリード線用孔部の改変した配置を示
す第６図と同様な部分垂直断面図、第９図はリード線の
焼結セラミック体に取付けるための配置の参考例を示す
部分垂直断面図、第１０図はリード線を除去した第９図
の１０−１０線部分側面図、第１１図はセラミック体を
支承してその電極領域内へ金属を導入する方法を示す概
略図、第１２図は回路板（断面で示す）の半田上に載置
した積層コンデンサの側面図、第１３図は第１２図に示
す構造体の頂部平面図、第１４図は回路板（断面て示す
）内の孔部を貫通するリード線によつて載置される積層
コンデンサの側面図、第１５図はコンデンサのリード線
を密封する方法を示す部分断面図、第１６図は全面的に
カプセルで包んだ積層コンデンサを示す部分断面図、第
１７図は本発明の焼結セラミック体を使用するもう１つ
の改変例を示す拡大斜視図、第１８図は第１７図に示す
素子で製造した積層コンデンサの第１７図の１８−１８
線垂直断面図、第１９図は第１８図の１９−１９線垂直
断面図、第２０図は本発明の技術を使用しうる積層回路
板の第２１図の２０−２０線垂直断面図、第２１図は第
２０図の２１−２１線垂直断面図である。 ２１，２２・・・電極（金属薄層）２３・・・側面、２
４・・・コンデンサの他側面、２５，２６・・・リード
線、２８・・・屈曲部、２９・・・結び目、３１・・・
垂直孔部、３３，３５・・・電極領域、３９・・・容器
（密閉体）、４０・・・容器、４２・・・支持棒部、４
３・・・スプリングクリップ、４４・・・リード線、４
７，４８・・孔部、４９，５０・・・電極領域、５２・
・・焼結セラミック単一体、５３・・・薄層、５４・・
・空腔部、５５，５６・・・電極領域、５７・・・偏平
端部、５８・・・棒材（導線）、５９・・・コンデンサ
、６０，６１・・・電極、６２，６４・・・リード線、
６３・・・薄層、６９・・・基板、７０，７１・・・半
田、７２，７３・・・導体、７４・・コンデンサ、７５
，７６・・・リード線、８１・・・コンデンサ、８２・
・・回路板、８３，８４・・・リード線、８５，８６・
・・孔部、８７，８８・・・導体、９１・・密閉用組成
物、９２・・・リード線、９３・・・コンデンサ、９５
・・・コンデンサ、９６・・・被覆、９７，９８・・・
リード線、１０３・・・セラミック構造体、１０４・・
・薄層、１０５，１０６・・・空間領域、１０７・・・
構造体端面、１０９・・・端面部材、１１１・・・孔部
、１１９・・・積層コンデンサ、１２０・・・垂直孔部
、１２１，１２２・・・リード線（リード棒材）、１２
５・・・薄板、１２６・・・仮導電体薄膜、１２７・・
・開口部、１２９・・・誘電性セラミック薄層、１３０
，１３１・・・電極、１３５・・・回路板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重畳された多数の緻密なセラミック誘電体の薄層と
   、これら薄層間に存在する薄い空間領域と、これら空間
   領域の全外周部を覆つた誘電性セラミック外壁と、前記
   多数の緻密なセラミック誘電体の薄層を貫通しかつ前記
   空間領域を１つおきに貫通するが残余の１つおきの空間
   領域には連通しない第一の縦孔と、前記多数の緻密なセ
   ラミック誘電体の薄層を貫通しかつ前記残余の１つおき
   の空間領域を貫通するが前記最初の１つおきの空間領域
   には連通しない第二の縦孔とからなる積層磁器コンデン
   サ用の単一焼結セラミック体。 ２ 空間領域がそれに隣接するセラミック薄層より薄い
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単一焼結
   セラミック体。 ３ 空間領域の厚さが０．００２５４ｍｍであることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の単一焼結セラミ
   ック体。 ４ 各空間領域内に、これと隣接するセラミック薄層に
   一体の緻密なセラミック材料よりなる絶縁領域１３２が
   存在し、一対の孔部の一方が１つおきの絶縁領域１３２
   を貫通し、他方が残余の１つおきの絶縁領域１３２を貫
   通することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単
   一焼結セラミック体。 ５ 微粉砕された焼結可能な誘電性、セラミック材によ
   り複数の薄板を成形し、これら薄板にこれより小さい面
   積で熱焼却性の材料を塗布し、これら塗布薄板をそれぞ
   れ隣接するセラミック薄板間に熱焼却性材料層が挾持さ
   れるよう重畳すると共にこれら熱焼却性材料層の全外周
   部を誘電性セラミック材で密封して生のセラミック積層
   体を形成し、前記セラミツク積層体を上下に貫通する一
   対の離間した孔部を、その第一の孔部が前記熱焼却性材
   料層を１つおきに貫通するが残余の１つおきの熱焼却性
   材料層からは離間しかつ第二の孔部が前記残余の１つお
   きの熱焼却性材料層を貫通するが前記最初の１つおきの
   熱焼却性材料層から離間するよう穿設し、次いて１１０
   ０゜Ｃ以上の酸化雰囲気中で、焼成して前記熱焼却性材
   料層を焼却除去することにより空間領域を形成せしめる
   ことを特徴とする積層磁器コンデンサ用単一焼結セラミ
   ック体の製造方法。 ６ 熱焼却性材料を、薄板上に薄板よりも薄い厚さに塗
   布することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方
   法。 ７ 各熱焼却性材料層に薄板と同一の材料よりなる絶縁
   領域１３２を設け、一対の孔部をその一方が１つおきの
   絶縁領域１３２を貫通し他方が残余の１つおきの絶縁領
   域１３２を貫通するよう穿設することを特徴とする特許
   請求の範囲第５項記載の方法。