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JP2002265261A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

積層セラミックコンデンサ

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Publication number
JP2002265261A
JP2002265261A JP2001063837A JP2001063837A JP2002265261A JP 2002265261 A JP2002265261 A JP 2002265261A JP 2001063837 A JP2001063837 A JP 2001063837A JP 2001063837 A JP2001063837 A JP 2001063837A JP 2002265261 A JP2002265261 A JP 2002265261A
Authority
JP
Japan
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ceramic capacitor
multilayer ceramic
secondary phase
ceramic
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001063837A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Nishino
敬之 西野
Toshiki Nishiyama
俊樹 西山
Yasunobu Yoneda
康信 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to TW090133472A priority patent/TW548665B/zh
Priority to CNB021028729A priority patent/CN1212629C/zh
Priority to US10/086,369 priority patent/US6487065B1/en
Priority to KR10-2002-0012128A priority patent/KR100417303B1/ko
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】Tiの含有割合が高められたとしても、高温負
荷試験における短絡不良や絶縁抵抗の劣化が生じ難い、
CaTiO3 /CaZrO3 系セラミックスを用いた積
層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】CaTiO3 /CaZrO3 を主成分と
し、副成分としてMnO及びSiOを含む組成を有
するセラミック焼結体を用いた積層セラミックコンデン
サであって、Ca及びSiを主成分とする二次相中のC
a含有率が30モル%以下とされている、積層セラミッ
クコンデンサ。

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
ンデンサの製造方法に関し、より詳細には、CaTiO
3 /CaZrO3 系セラミックスを用いた中性または還
元性雰囲気化で焼成され得るセラミックスを用いた積層
セラミックコンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、積層コンデンサなどの積層セラミ
ック電子部品では、コストダウンを図るために、内部電
極としてNiやCuなどの卑金属が用いられている。卑
金属は酸化されやすいため、卑金属を内部電極として用
いた積層コンデンサの製造に際しては、セラミックスの
焼成は中性または還元性雰囲気で行われる必要がある。
【0003】そこで、例えば特開昭63−126117
号公報には、中性または還元性雰囲気下で焼成され得る
温度補償用誘電体磁器組成物が開示されている。ここで
は、主成分を一般式(Ca1-x Srx m (Zr1-y
y )O3 で表したとき、x,y及びmの値が、0≦x
≦0.6、0≦y≦0.6及び0.85≦m≦1.30
とされている。また、上記主成分100重量部に対し、
MnO2を0.5〜8重量部と、TiO2 やSiO2
どを含むガラス成分0.5〜8重量部とが配合されてい
る。
【0004】特開昭63−126117号公報では、上
記誘電体磁器組成物において、Ti/Zr比をコントロ
ールすることにより、積層セラミックコンデンサの温度
特性を多岐にわたり調整し得ることが開示されている。
なお、積層セラミックコンデンサの温度特性とは、静電
容量の温度による変化率を意味し、一般に温度係数と称
されており、0ppm/℃で表されている。上記温度係
数は次の式で与えられる。
【0005】温度係数=(Ci −C0 )×106 /(T
i −T0 )なお、Ci 及びC0 は、それぞれ、温度
i ,T0 における静電容量を示す。温度補償用セラミ
ックコンデンサの温度特性は、上記温度係数と、温度係
数許容差を組み合わせ、アルファベット2文字で表され
ている。特開昭63−126117号公報に記載の誘電
体磁器組成物を用いた場合、積層セラミックコンデンサ
の温度特性を、CG特性からSL特性までの範囲で調整
し得ることができる。
【0006】なお、上記CG特性及びSL特性の意味
は、下記の表1,表2から明らかなように、それぞれ、
温度係数が0ppm/℃かつ温度係数許容差が±30p
pm/℃であること、並びに温度係数が+350〜−1
000の範囲であることを示す。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】また、特開昭63−126117号公報に
は、Tiの含有割合を上げれば、温度特性が改善される
ことが示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CaT
iO3 /CaZrO3 系セラミックスを用いて積層セラ
ミックコンデンサを得た場合、Tiの含有比率が高いセ
ラミックス領域では、高温負荷試験において短絡不良や
IR(絶縁抵抗)劣化が生じるという問題があった。
【0011】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、Tiの含有割合が高められたとしても、高温
負荷試験における短絡不良や絶縁抵抗の劣化が生じ難
い、信頼性に優れたCaTiO3 /CaZrO3 系セラ
ミックスを用いた積層セラミックコンデンサ及びその製
造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、CaTiO3 及びCaZrO3 を主成分とする主結
晶相と、Ca及びSiを主成分とする二次相とを有する
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体内に配置さ
れた内部電極とを備える積層セラミックコンデンサにお
いて、前記二次相中のCa含有率が30モル%以下であ
ることを特徴とする、積層セラミックコンデンサが提供
される。
【0013】本発明の他の特定の局面においては、上記
内部電極が、CuやNiなどの卑金属からなり、それに
よって積層セラミックコンデンサのコストを低減するこ
とができる。
【0014】本発明にかかる積層セラミックコンデンサ
の製造方法は、本発明になる積層セラミックコンデンサ
の製造方法であって、CaTiO3 及びCaZrO3
主成分とし、副成分としてMnO2 及びSiO2 を含む
組成を有し、複数の内部電極が設けられている未焼成の
セラミック積層体を用意する工程と、前記未焼成のセラ
ミック積層体を、最高温度までを5℃/分以上の昇温速
度で焼成を行う焼成工程とを備えることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
本発明にかける積層セラミックコンデンサでは、セラミ
ック焼結体が、CaTiO3 及びCaZrO3 を主成分
とする主結晶相と、Ca及びSiを主成分とする二次相
とを有する。このような主結晶相及び二次相を有するセ
ラミック焼結体は、特に限定されるわけではないが、例
えば、特開昭63−126117号公報に記載のよう
に、一般式(Ca1-x Srx m (Zr1-y Tiy )O
2 [以下、一般式(1)とする。]で表される主成分1
00重量部に対し、MnO2 を0.5〜8重量部とTi
2 及びSiO2 を有するガラス成分0.5〜8重量部
とを含む組成物を焼成することによって得られる。
【0016】なお、上記一般式(1)において、x、y
及びmは、それぞれ、0≦x≦0.6、0≦y≦0.6
及び0.85≦m≦1.30とされる。ただし、x,y
がともに0となる場合を除く。
【0017】また、上記ガラス成分としては、TiO2
及びSiO2 を合計で30〜70モル%を含み、その
他、Li2 O、RO(ただし、RはBa、Sr、Ca及
びMgのうち少なくとも1種)並びにAl2 3 を含む
ものが用いられる。
【0018】本発明は、上記セラミック焼結体におい
て、二次相中のCa含有率が30モル%以下であること
を特徴とし、それによって、高温負荷試験における信頼
性が高められる。これを具体的な実験例に基づき説明す
る。
【0019】長さ2.0mm×幅1.2mm×厚み1.
2mmの寸法の積層セラミックコンデンサを以下のよう
にして作成した。まず、CaZrO3 及びCaTiO3
の仮焼物、MnO2 粉末及びSiO2 微粉末を、下記の
割合となるように配合し、有機バインダー及び溶剤を加
えてセラミックスラリーを得た。
【0020】セラミックスラリーの配合は、CaZrO
3 及びCaTiO3 の仮焼物100重量%に対し、Si
−Li系焼結助剤1.0重量%、MnO2 1.4重量
%、バインダー10重量%、可塑剤1.4重量%であ
る。
【0021】上記のようにして得られたセラミックスラ
リーから、焼き上げ後の厚みが5.0μmに相当する厚
みのセラミックグリーンシートを成形した。上記セラミ
ックグリーンシート上に、Niペーストを印刷し、内部
電極パターンを形成した。このようにして内部電極パタ
ーンが印刷されたマザーのセラミックグリーンシートを
複数枚積層し、上下に無地のマザーのセラミックグリー
ンシートを積層する。得られたマザーの積層体を厚み方
向に加圧した後、個々の積層セラミックコンデンサ単位
に切断した。なお、内部電極間に挟まれているセラミッ
ク層の数は10、すなわち内部電極の積層数は11とし
た。
【0022】上記のようにして得られた個々の積層セラ
ミックコンデンサ単位の積層体を下記の5種類の昇温速
度条件でそれぞれ焼成し、セラミック焼結体を得た。な
お、焼成最高温度は1300℃とした。
【0023】昇温速度…1.0℃/分 昇温速度…3.0℃/分 昇温速度…5.0℃/分 昇温速度…10.0℃/分 昇温速度…20.0℃/分 上記のようにして種々の昇温速度で焼成された各セラミ
ック焼結体をバレル研磨し、しかる後両端面にCu導電
ペーストを塗布し、焼付け、外部電極を形成した。この
ようにして形成された外部電極表面に、Niメッキ膜及
びSnメッキ膜をそれぞれ形成し、図1に示す積層セラ
ミックコンデンサ1を得た。
【0024】積層セラミックコンデンサ1は、セラミッ
ク焼結体2と、セラミック焼結体2内に配置された内部
電極3〜6とを有する。また、セラミック焼結体2の対
向しあう端面2a,2bには、外部電極7,8が形成さ
れている。
【0025】上記のようにして得られた積層セラミック
コンデンサについて、高温負荷試験及び組成分析を
以下のようにして行った。 高温負荷試験…150℃の温度条件下において100
Vの電圧を引加し、200時間放置し、高温負荷後の短
絡不良及び絶縁抵抗劣化不良を調べた。
【0026】組成分析…SEM(走査型電子顕微鏡)
/EDX(エネルギー分散型X線分光器)により二次相
の定性分析を行った。下記の表3に定性分析結果を示
す。
【0027】
【表3】
【0028】表3から明らかなように、昇温速度及び
で作成された積層セラミックコンデンサでは、高温負
荷試験において短絡不良及び絶縁抵抗の劣化が発生し
た。これに対して、昇温速度〜では、これらの不良
は生じなかった。従って、昇温速度を5℃/分以上とす
ることにより、高温負荷試験における不良が生じ難い、
信頼性に優れた積層セラミックコンデンサが得られるこ
とがわかる。
【0029】また、二次相の組成分析結果から明らかな
ように、昇温速度〜で焼成された場合、二次相にお
けるCa含有量が30モル%以下と低くなっていること
がわかる。すなわち、二次相中のCaの割合が30モル
%以下であれば、高温負荷試験における上記不良が発生
していないことがわかる。
【0030】上記昇温速度で得られた積層セラミック
コンデンサの二次相の状態を図2に模式的拡大断面図で
示す。図2において、内部電極3〜5間のセラミック層
は、そのほとんどが主結晶層Aで構成されているが、主
結晶層A内に、二次相Bが析出している。この二次相B
のCa含有率が、本発明では30モル%以下とされてい
る。
【0031】従って、表3の結果から、昇温速度を5℃
/分以上とすれば、Caの二次相における含有率を30
モル%以下とし得ることがわかる。よって、本発明に従
って、二次相中のCa含有率を30モル%以下とするこ
とにより、CaTiO3 及びCaZrO3 を主成分とす
る主結晶相と、Ca,Siを主成分とする二次相とを有
するセラミック焼結体を用いた積層セラミックコンデン
サにおいて、高温負荷時の短絡不良や絶縁抵抗の劣化を
確実に抑制し得ることがわかる。
【0032】なお、上記実施例では、内部電極としてN
iを用いたが、Cuなどの他の卑金属を用いてもよく、
同様に積層セラミックコンデンサのコストを低減するこ
とができる。もっとも、本発明においては、卑金属以外
の貴金属、例えば、Ag、Pd、Ag−Pd等により内
部電極を形成してもよく、その場合においても、本発明
に従って、高温負荷試験における短絡不良や絶縁抵抗の
劣化を抑制することができる。
【0033】もっとも、卑金属からなる内部電極の場合
には、中性または還元性雰囲気で焼成しなければなら
ず、従って、本発明にかかるセラミック焼結体を好適に
用いることができる。
【0034】
【発明の効果】本発明にかかる積層セラミックコンデン
では、CaTiO3 及びCaZrO3からなる主成分に
より構成される主結晶相と、Ca及びSiを主成分とす
る二次相とが析出しているセラミック焼結体を用いてお
り、該二次相におけるCa含有率が30モル%以下とさ
れているので、高温負荷試験における短絡不良や絶縁抵
抗の劣化を抑制することができる。これは、本願発明者
により実験的に見出されたものである。
【0035】従って、本発明によれば、中性または還元
雰囲気で焼成し得るCaTiO3 /CaZrO3 系セラ
ミックスからなるセラミック焼結体を用いた積層セラミ
ックコンデンサにおいて、所望とする温度特性を実現す
るためにTi含有率を高めた場合であっても、高温負荷
試験による不良が生じ難い、信頼性に優れた積層セラミ
ックコンデンサを提供することができる。よって、様々
な用途に応じた温度特性を有する積層セラミックコンデ
ンサを安定に提供することが可能となる。
【0036】特に、内部電極として卑金属からなるもの
を用いた場合には、卑金属からなる内部電極が中性また
は還元性雰囲気下で焼成されるセラミックスを必要とす
るため、本発明を好適に用いることができる。
【0037】本発明にかかる積層セラミックコンデンサ
の製造方法では、CaTiO3 /CaZrO3 系セラミ
ックスからなる積層セラミックコンデンサを得るにあた
り、5℃/分以上の昇温速度で最高温度まで昇温するこ
とによって焼成が行われるので、二次相中のCa含有率
を30モル%以下とすることができ、従って、本発明に
従って構成された高温負荷試験における信頼性に優れた
積層セラミック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】本発明の実施例にかかる積層セラミックコンデ
ンサを説明するための模式的断面図。
【図2】図1に示した積層セラミックコンデンサにおけ
る主結晶相と二次相とを説明するための部分拡大断面
図。
【符号の説明】
1…積層セラミックコンデンサ 2…セラミック焼結体 3〜6…内部電極 7,8…外部電極 A…主結晶相 B…二次相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 康信 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 4G031 AA04 AA11 AA12 AA19 AA30 BA09 CA03 GA07 5E001 AB03 AC09 AE00 AE03 AE04 AH09 AJ01 AJ02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaTiO3 及びCaZrO3 を主成分
    とする主結晶相と、Ca及びSiを主成分とする二次相
    とを有するセラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体内に配置された内部電極とを備え
    る積層セラミックコンデンサにおいて、 前記二次相中のCa含有率が30モル%以下であること
    を特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
  2. 【請求項2】 前記内部電極が卑金属からなる、請求項
    1に記載の積層セラミックコンデンサ。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の積層セラミッ
    クコンデンサの製造方法であって、 CaTiO3 及びCaZrO3 を主成分とし、副成分と
    してMnO2 及びSiO2 を含む組成を有し、複数の内
    部電極が設けられている未焼成のセラミック積層体を用
    意する工程と、 前記未焼成のセラミック積層体を、最高温度までを5℃
    /分以上の昇温速度で焼成を行う焼成工程とを備えるこ
    とを特徴とする、積層セラミックコンデンサの製造方
    法。
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