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WO2024190170A1 - 積層セラミックコンデンサ及び積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサ及び積層セラミックコンデンサの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024190170A1
WO2024190170A1 PCT/JP2024/003784 JP2024003784W WO2024190170A1 WO 2024190170 A1 WO2024190170 A1 WO 2024190170A1 JP 2024003784 W JP2024003784 W JP 2024003784W WO 2024190170 A1 WO2024190170 A1 WO 2024190170A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
internal electrode
concentration
dielectric
region
multilayer ceramic
Prior art date
Application number
PCT/JP2024/003784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
克哉 谷口
Original Assignee
太陽誘電株式会社
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 太陽誘電株式会社 filed Critical 太陽誘電株式会社
Publication of WO2024190170A1 publication Critical patent/WO2024190170A1/ja

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/30Stacked capacitors

Definitions

  • the disclosure of the present specification mainly relates to a multilayer ceramic capacitor and a method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor.
  • the disclosure of the present specification also relates to a circuit module including the multilayer ceramic capacitor and an electronic device including the circuit module.
  • Multilayer ceramic capacitors are installed in various electronic devices.
  • dielectric layers and internal electrode layers are stacked.
  • capacitance is generated in a capacitance generation region where the dielectric layers and internal electrode layers face each other in the stacking direction.
  • moisture from the external atmosphere easily penetrates into the interior from the outer edge of the dielectric layer around the capacitance generation region, so it is necessary to increase the sintering property of the outer edge of the dielectric layer to ensure moisture resistance.
  • By densifying the outer edge of the dielectric layer it is possible to suppress the penetration of moisture from the external atmosphere into the interior of the multilayer ceramic capacitor.
  • sintering aids include Mn (manganese), Mg (magnesium), Si (silicon), B (boron), Ho (holmium), Ca (calcium), V (vanadium), and oxides thereof, as well as glasses mainly composed of Si (silicon) containing any of Li (lithium), K (potassium), Na (sodium), and B (boron).
  • Multilayer ceramic capacitors are produced by firing a laminate consisting of dielectric green sheets, which are the precursors of the dielectric layers, and internal electrode patterns, which are the precursors of the internal electrode layers.
  • dielectric green sheets which are the precursors of the dielectric layers
  • internal electrode patterns which are the precursors of the internal electrode layers.
  • Ni which is contained in the internal electrode patterns as the main metal component of the internal electrode layers, diffuses into the dielectric green sheets, and this diffused Ni promotes densification of the dielectric layers.
  • Ni diffuses in large amounts into the capacitance region of the dielectric layer, but is less likely to diffuse into marginal regions where no internal electrode patterns are formed when viewed from the stacking direction.
  • the object of the invention disclosed in this specification is to solve or alleviate at least some of the problems described above.
  • One of the more specific objects of the invention disclosed in this specification is to promote densification of the dielectric layer in the margin region of a multilayer ceramic capacitor without reducing the insulation reliability.
  • a multilayer ceramic capacitor in one aspect of the present invention comprises a body, a first external electrode, and a second external electrode.
  • the body includes a first internal electrode layer, a second internal electrode layer, and a dielectric layer.
  • the dielectric layer is disposed between the first internal electrode layer and the second internal electrode layer in a first direction.
  • the first external electrode is provided on the body so as to be electrically connected to the first internal electrode layer.
  • the second external electrode is provided on the body so as to be electrically connected to the second internal electrode layer.
  • the body is partitioned into at least a capacitance region and a margin region.
  • the capacitance region refers to a region where the first internal electrode and the second internal electrode face each other in the first direction.
  • the margin region refers to a region where neither the first internal electrode layer nor the second internal electrode layer is present when viewed from the first direction.
  • the dielectric layer contains Fe at a first concentration in the capacitance region and Fe at a second concentration higher than the first concentration in the margin region.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic diagram of a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention
  • 2 is a cross-sectional view showing a schematic cross section of the multilayer ceramic capacitor of FIG. 1 taken along line II.
  • 2 is a cross-sectional view showing a schematic cross section of the multilayer ceramic capacitor of FIG. 1 taken along line II-II.
  • FIG. 2 is a plan view of the multilayer ceramic capacitor of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a flow diagram showing a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a process flow for producing a laminate.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • 5A to 5C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic diagram of a chip stack.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a modified example of the laminated unit U1.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a modified example of the laminated unit U2.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the stacked unit U201.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the stacked unit U201.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the stacked unit U201.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit U202.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit U202.
  • 11A to 11C are schematic diagrams showing a part of the manufacturing process of the laminated unit U202.
  • 1 is a cross-sectional view illustrating a laminate formed by stacking a multilayer unit U201 and a multilayer unit U202.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic diagram of a chip stack.
  • each figure may include an L axis, a W axis, and a T axis that are perpendicular to each other.
  • the dimensions, arrangement, shape, and other characteristics of each component of the multilayer ceramic capacitor 1 may be explained based on the L axis, W axis, and T axis.
  • Multilayer ceramic capacitor 1 1-1 Basic Structure of Multilayer Ceramic Capacitor 1
  • Figure 1 is a perspective view of the multilayer ceramic capacitor 1 according to one embodiment.
  • Figure 2 is a cross-sectional view that typically shows a cross section of the multilayer ceramic capacitor 1 taken along line II.
  • Figure 3 is a cross-sectional view that typically shows a cross section of the multilayer ceramic capacitor 1 taken along line II-II.
  • Figure 4 is a plan view of the multilayer ceramic capacitor 1.
  • the multilayer ceramic capacitor 1 comprises a body 10, a first external electrode 31 provided on the body 10, and a second external electrode 32.
  • the first external electrode 31 is disposed at a distance from the second external electrode 32.
  • the main body 10 includes a plurality of dielectric layers 11, a plurality of first internal electrode layers 21, and a plurality of second internal electrode layers 22.
  • first internal electrode layers 21 and the second internal electrode layers 22 may be collectively referred to as "internal electrode layers.”
  • the dielectric layers 11 are disposed between adjacent internal electrode layers.
  • the first internal electrode layers 21 are provided on the upper surface of the dielectric layers 11, and the second internal electrode layers 22 are provided on the lower surface of the dielectric layers 11.
  • the main body 10 is constructed by stacking the dielectric layers 11, the first internal electrode layers 21, and the second internal electrode layers 22 along a stacking direction.
  • the dielectric layers 11, the first internal electrode layers 21, and the second internal electrode layers 22 are stacked along the T-axis direction.
  • the stacking direction may be along the T-axis as in the illustrated embodiment, or along the L-axis or W-axis.
  • the dielectric layers 11 arranged at both ends in the stacking direction are sometimes called cover layers.
  • an upper cover layer 12 is provided at the upper end in the stacking direction
  • a lower cover layer 13 is provided at the lower end in the stacking direction.
  • the upper cover layer 12 and the lower cover layer 13 may be made of the same material as the dielectric layer 11.
  • the upper cover layer 12 and the lower cover layer 13 may be part of the main body 10.
  • the main body 10 has an upper surface 10a, a lower surface 10b, a first end surface 10c, a second end surface 10d, a first side surface 10e, and a second side surface 10f.
  • the outer surface of the main body 10 is defined by the upper surface 10a, the lower surface 10b, the first end surface 10c, the second end surface 10d, the first side surface 10e, and the second side surface 10f.
  • the upper surface 10a and the lower surface 10b each form the surfaces at both ends of the main body 10 in the height direction (T axis direction). In other words, the upper surface 10a and the lower surface 10b face each other in the T axis direction.
  • the first end surface 10c and the second end surface 10d each form the surfaces at both ends of the main body 10 in the length direction (L axis direction). In other words, the first end surface 10c and the second end surface 10d face each other in the L axis direction.
  • the first side surface 10e and the second side surface 10f each form the surfaces at both ends of the main body 10 in the width direction (W axis direction). In other words, the first side surface 10e and the second side surface 10f face each other in the W axis direction.
  • the upper surface 10a and the lower surface 10b are spaced apart by the height dimension of the main body 10
  • the first end surface 10c and the second end surface 10d are spaced apart by the length dimension of the main body
  • the first side surface 10e and the second side surface 10f are spaced apart by the width dimension of the main body 10.
  • first internal electrode layer 21 is drawn out toward the outside of the main body 10.
  • the first internal electrode layer 21 is connected to a first external electrode 31 provided on the surface of the main body 10.
  • One end of the second internal electrode layer 22 is drawn out toward the outside of the main body 10.
  • the second internal electrode layer 22 is connected to a second external electrode 32 provided on the surface of the main body 10.
  • the first internal electrode layer 21 is drawn out toward the outside of the main body 10 from the first end face 10c.
  • the first internal electrode layer 21 is connected to the first external electrode 31 at one end of the main body 10 in the L-axis direction.
  • the second internal electrode layer 22 is drawn out toward the outside of the main body 10 from the second end face 10d.
  • the second internal electrode layer 22 is connected to the second external electrode 32 at the other end of the main body 10 in the L-axis direction. 2, the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22 are respectively drawn out to the opposing first end surface 10c and second end surface 10d, but the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22 may be drawn out from various surfaces of the main body 10 depending on the arrangement and shape of the first external electrode 31 and the second external electrode 32. For example, when the first external electrode 31 and the second external electrode 32 are both arranged on the lower surface 10b, the first external electrode 31 and the second external electrode 32 are both drawn out from the lower surface.
  • the first external electrode 31 and the second external electrode 32 may be provided on any surface of the main body 10 as long as they are spaced apart from each other.
  • the multilayer ceramic capacitor 1 may be configured to have a rectangular parallelepiped shape.
  • the terms “rectangular parallelepiped” or “rectangular parallelepiped shape” do not only mean “rectangular parallelepiped” in the strict mathematical sense.
  • the corners and/or sides of the body 10 may be curved.
  • the dimensions and shape of the body 10 are not limited to those explicitly stated in this specification.
  • the dimension (length dimension) of the multilayer ceramic capacitor 1 in the L-axis direction is in the range of 0.2 mm to 2.5 mm
  • the dimension (width dimension) in the W-axis direction is in the range of 0.1 mm to 3.5 mm
  • the dimension (height dimension) in the T-axis direction is in the range of 0.1 mm to 3.0 mm.
  • the length dimension of the multilayer ceramic capacitor 1 may be greater than the width dimension.
  • the height dimension of the multilayer ceramic capacitor 1 may be greater than the width dimension.
  • the width dimension of the multilayer ceramic capacitor 1 may be greater than the length dimension.
  • the multilayer ceramic capacitor 1 can be mounted on an electronic circuit board.
  • An electronic circuit board on which the multilayer ceramic capacitor 1 is mounted is sometimes called a circuit module.
  • Various electronic components other than the multilayer ceramic capacitor 1 can also be mounted on the circuit module.
  • This circuit module can be mounted on various electronic devices. Electronic devices in which the circuit module can be mounted include smartphones, tablets, game consoles, automotive electrical equipment, servers, and various other electronic devices.
  • the main body 10 is partitioned into a plurality of regions.
  • the main body 10 is partitioned into at least a capacity region Rc, a first pull-out region Ra1, a second pull-out region Ra2, a first margin region Rm1, and a second margin region Rm2.
  • the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22 are arranged to face each other in the stacking direction via the dielectric layer 11.
  • a capacitance is generated between the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22.
  • the capacitance region Rc is a region where the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22 face each other in the stacking direction, and is a region that generates a capacitance.
  • the first pull-out region Ra1 is a region between the capacitance region Rc and the surface of the main body 10 from which the first internal electrode layer 21 is pulled out.
  • the first pull-out region Ra1 is between the capacitance region Rc and the first end face 10c.
  • the first pull-out region Ra1 is a region in which the first internal electrode layer 21 is present but the second internal electrode layer 22 is not present when viewed from the stacking direction.
  • adjacent first internal electrode layers 21 are arranged to face each other via the dielectric layer 11 in the stacking direction.
  • the second pull-out region Ra2 is a region between the capacitance region Rc and the surface of the main body 10 from which the second internal electrode layer 22 is pulled out.
  • the second internal electrode layer 22 is drawn out from the second end surface 10d, so the second lead region Ra2 is between the capacitance region Rc and the second end surface 10d.
  • the second lead region Ra2 is a region in which the second internal electrode layer 22 is present but the first internal electrode layer 21 is not present when viewed from the stacking direction.
  • adjacent second internal electrode layers 22 are arranged to face each other in the stacking direction with the dielectric layer 11 interposed therebetween.
  • the draw region Ra when it is not necessary to distinguish between the first lead region Ra1 and the second lead region Ra2, they may be collectively referred to as the "draw region Ra.”
  • the first margin region Rm1 is a region in which neither the first internal electrode layer 21 nor the second internal electrode layer 22 exists when viewed from the stacking direction.
  • the first margin region Rm1 is between the capacitance region Rc and the first side 10e and between the lead-out region Ra and the first side 10e.
  • the second margin region Rm2, like the first margin region Rm1 is a region in which neither the first internal electrode layer 21 nor the second internal electrode layer 22 exists when viewed from the stacking direction.
  • the second margin region Rm2 is between the capacitance region Rc and the second side 10f and between the lead-out region Ra and the first side 10e.
  • margin region Rm when there is no need to distinguish between the first margin region Rm1 and the second margin region Rm2, they may be collectively referred to as "margin region Rm".
  • the margin region Rm is between the capacitance region Rc and the first side surface 10e and between the capacitance region Rc and the second side surface 10f when viewed from the stacking direction, but the margin region Rm can be located in various regions around the capacitance region Rc depending on the stacking direction and the arrangement of the first external electrode 31 and the second external electrode 32.
  • the margin region Rm is the region between the capacitance region Rc and the upper surface 10a, the first side surface 10e, and the second side surface 10f.
  • a part of the region between the capacitance region Rc and the lower surface 10b (a region where neither the first internal electrode layer 21 nor the second internal electrode layer 22 exists when viewed from the L-axis direction, which is the stacking direction) can also be included in the margin region Rm.
  • the region between the capacitance region Rc and the upper surface 10a, the first end surface 10c, and the second end surface 10d becomes the margin region Rm.
  • a part of the region between the capacitance region Rc and the lower surface 10b a region where neither the first internal electrode layer 21 nor the second internal electrode layer 22 exists when viewed from the W-axis direction, which is the stacking direction
  • the dielectric layer 11 contains an oxide represented by the chemical formula ABO3 as a main component. This oxide may have a perovskite structure. A component contained in the dielectric layer 11 at 50 wt% or more based on the total mass of the dielectric layer 11 can be regarded as the main component of the dielectric layer 11.
  • the dielectric layer 11 contains an oxide represented by the chemical formula ABO3 at 50 wt% or more, it can be said that the dielectric layer 11 contains an oxide represented by the chemical formula ABO3 as a main component.
  • the dielectric layer 11 desirably contains an oxide represented by the chemical formula ABO3 at 60 wt% or more, 70 wt% or more, 80 wt% or more, or 90 wt% or more.
  • A is at least one element selected from the group consisting of Ba (barium), Sr (strontium), Ca (calcium), and Mg (magnesium).
  • B is at least one element selected from the group consisting of Ti (titanium), Zr (zirconium), and Hf (hafnium).
  • the oxide contained as the main component in the dielectric layer 11 is, for example, BaTiO 3 (barium titanate), CaZrO 3 (calcium zirconate), CaTiO 3 (calcium titanate), SrTiO 3 (strontium titanate), and MgTiO 3 (magnesium titanate).
  • the oxide contained as a main component in the dielectric layer 11 may be an oxide represented by the chemical formula Ba1 - xyCaxSryTi1 - zZrzO3 (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 1).
  • this type of oxide include barium strontium titanate, barium calcium titanate, barium zirconate, barium titanate zirconate, calcium titanate zirconate, and barium calcium titanate zirconate.
  • the dielectric layer 11 contains Fe (iron) in addition to the oxides that are the main components.
  • Fe iron
  • concentration of Fe in the dielectric layer 11 will be described later.
  • the dielectric layer 11 may contain elements derived from known sintering aids.
  • known sintering aids are Mg (magnesium) and Mn (manganese).
  • the dielectric layer 11 may contain an additive element.
  • the additive element contained in the dielectric layer 11 is at least one element selected from the group consisting of Ni (nickel), Mo (molybdenum), Nb (niobium), Ta (tantalum), W (tungsten), V (vanadium), and Cr (chromium).
  • the dielectric layer 11 may contain two or more types of the additive elements.
  • the dielectric layer 11 may contain an oxide of a rare earth element in addition to the oxide of the main component.
  • the oxide of the rare earth element contained in the dielectric layer 11 may be an oxide of at least one rare earth element selected from the group consisting of Y (yttrium), Sm (samarium), Eu (europium), Gd (gadolinium), Tb (terbium), Dy (dysprosium), Ho (holmium), Er (erbium), Tm (thulium), and Yb (ytterbium).
  • the dielectric layer 11 may contain two or more types of oxides of rare earth elements.
  • the dielectric layer 11 may further contain other types of oxides.
  • the dielectric layer 11 may contain an oxide of at least one element selected from the group consisting of Co (cobalt), Li (lithium), B (boron), Na (sodium), K (potassium), and Si (silicon).
  • the dielectric layer 11 may contain two or more types of oxides of these elements.
  • the dielectric layer 11 may contain glass containing at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Li, B, Na, K, and Si.
  • the thickness of the dielectric layer 11 (dimension in the T-axis direction) is 0.2 to 5 ⁇ m.
  • the lower limit of the thickness of the dielectric layer 11 may be 1.5 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness of the dielectric layer 11 may be 3 ⁇ m.
  • the first internal electrode layer 21 contains a base metal such as Ni (nickel), Cu (copper), or Sn (tin) as a main component. Based on the total mass of the first internal electrode layer 21, a component contained in the first internal electrode layer 21 at 50 wt% or more can be the main component of the first internal electrode layer 21.
  • the first internal electrode layer 21 desirably contains 60 wt% or more, 70 wt% or more, 80 wt% or more, or 90 wt% or more of the base metal as the main component.
  • the first internal electrode layer 21 may contain an additive metal element in addition to the main component metal.
  • the additive metal element that may be contained in the first internal electrode layer 21 is, for example, a metal more noble than the main component metal of the first internal electrode layer 21.
  • the additive metal element that may be contained in the first internal electrode layer 21 is, for example, one element or two or more elements selected from the group consisting of Au, Sn, Cr, Y, In (indium), As (arsenic), Co, Cu, Ir (iridium), Mg, Os (osmium), Pd, Pt, Re (rhenium), Rh (rhodium), Ru (ruthenium), Se (selenium), Te (tellurium), W, and Zn (zinc).
  • the explanation regarding the components of the first internal electrode layer 21 also applies to the components of the second internal electrode layer 22.
  • First external electrode 31 and second external electrode 32 are formed by applying a conductive paste to the main body 10 and heating the conductive paste.
  • the conductive paste may include at least one material selected from the group consisting of Ag (silver), Pd (palladium), Au (gold), Pt (platinum), Ni (nickel), Sn (tin), Cu (copper), W (tungsten), Ti (titanium), and alloys thereof.
  • the dielectric layer 11 contains Fe.
  • the present inventors have focused on the fact that Fe promotes sintering of the dielectric, and have confirmed that by making the Fe concentration (second concentration) in the margin region Rm of the dielectric layer 11 higher than the Fe concentration in the capacitive region Rc, the dielectric layer 11 can be densified in the margin region Rm without increasing the firing temperature, as compared to a case in which Fe is not added to the dielectric layer 11.
  • the second concentration representing the concentration of Fe in the margin region Rm of the dielectric layer 11 is higher than the first concentration representing the concentration of Fe in the capacitance region (Rc) of the dielectric layer 11. This can promote densification of the dielectric layer 11 in the margin region Rm without reducing the insulation reliability of the multilayer ceramic capacitor 1.
  • the concentration of Fe in the portion of the dielectric layer 11 included in the capacitance region Rc may be referred to as the "first concentration”
  • the concentration of Fe in the portion of the dielectric layer 11 included in the margin region Rm may be referred to as the "second concentration.”
  • the concentration of Fe in the dielectric layer 11 refers to the atomic ratio of Fe to 100 at% Ti.
  • the Fe concentration in the lead-out region Ra may be lower than the Fe concentration (second concentration) in the margin region Rm.
  • the Fe concentration in the lead-out region Ra may be higher than the Fe concentration in the capacitance region Rc.
  • the Fe concentration in the portion of the dielectric layer 11 included in the lead-out region Ra may be referred to as the "third concentration.” Firing in the lead-out region Ra progresses more slowly than in the capacitance region Rc, and more easily than in the margin region Rm. Therefore, it is desirable for the third concentration to be higher than the first concentration and lower than the second concentration.
  • the first concentration in the capacitance region Rc may refer to the concentration of Fe at a measurement position P1 included in the capacitance region Rc of the dielectric layer 11.
  • the measurement position P1 may be set, for example, on the intersection line of a first imaginary plane that is parallel to the LW plane and passes through the center of the body 10 in the T-axis direction, and a second imaginary plane that is parallel to the LT plane and passes through a position that is 1 ⁇ 4 of the dimension of the capacitance region Rc in the W-axis direction inward from the boundary between the capacitance region Rc and the second margin region Rm2.
  • the second concentration in the margin region Rm may refer to the concentration of Fe at a measurement position P2 included in the margin region Rm of the dielectric layer 11.
  • the measurement position P2 may be set, for example, on the intersection line of a first imaginary plane that is parallel to the LW plane and passes through the center of the main body 10 in the T-axis direction and a third imaginary plane that is parallel to the LT plane and passes through the center of the second margin region Rm2 in the W-axis direction.
  • the measurement position P2 may be set on the intersection line of a first imaginary plane that is parallel to the LW plane and passes through the center of the main body 10 in the T-axis direction and a fourth imaginary plane that is parallel to the LT plane and passes through the center of the first margin region Rm1 in the W-axis direction.
  • the first concentration and the second concentration can be measured by LA-ICP-MS (laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry).
  • the first concentration and the second concentration may also be quantified by STEM (scanning transmission electron microscope)-EDS (energy dispersive X-ray spectrometry) analysis, EPMA (electron probe microanalyzer) analysis, or other known analytical methods.
  • the margin region Rm If the Fe content in the margin region Rm is too low, the sintering promotion effect of Fe is not sufficiently obtained. Therefore, it is desirable for the margin region Rm to contain a sufficient concentration of Fe to obtain the sintering promotion effect.
  • the second concentration is 0.4 at% or more.
  • the Fe contained at the first concentration promotes sintering of the dielectric layer 11 not only in the margin region Rm but also in the capacitance region Rc.
  • sintering is promoted by Ni, so if the sintering of the capacitance region Rc is further promoted by Fe, the dielectric layer 11 in the capacitance region Rc may become over-sintered, resulting in a decrease in insulation reliability.
  • the difference between the second concentration and the first concentration is set to 0.3 at% or more.
  • the first concentration is set to less than 0.4 at%.
  • the concentration of Mg and Mn in the dielectric layer 11 is in a range that can achieve both the effect of promoting the sintering of the margin region Rm and the high capacitance of the multilayer ceramic capacitor 1.
  • the total concentration of Mg and Mn in the margin region Rm is 0.3 at% or more and less than 1.1 at%. In one embodiment, the total concentration of Mg and Mn in the margin region Rm is 0.3 at% or more and less than 1.02 at%.
  • Fig. 5 is a flow diagram showing the flow of a manufacturing method of a multilayer ceramic capacitor according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 6 is a flow diagram showing a method of forming a multilayer unit.
  • step S1 of FIG. 5 multiple stacked units U1 are produced.
  • the method of producing stacked units U1 will be described with reference to FIG. 6, FIG. 7a to FIG. 7c, and FIG. 8a to FIG. 8c.
  • a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer are added to the dielectric powder and wet mixed to obtain a slurry. Then, this slurry is applied to a substrate film by, for example, a die coater method or a doctor blade method, and the slurry applied to the substrate film is dried to obtain a dielectric green sheet.
  • FIG. 7a and FIG. 8a show the dielectric green sheet 11a obtained in this manner.
  • FIG. 7a and FIG. 8a show one chip's worth of the dielectric green sheet 11a formed as described above.
  • FIG. 7a shows a plan view of one chip's worth of the dielectric green sheet 11a.
  • FIG. 8a shows a side view of the green sheet 11a shown in FIG. 7a, seen from the right side of the paper.
  • the dielectric powder which is the raw material powder of the dielectric green sheet, is, for example, barium titanate (BaTiO 3 ) powder.
  • Barium titanate powder is synthesized by reacting a titanium raw material such as titanium dioxide with a barium raw material such as barium carbonate by a known method such as a solid-phase method, a sol-gel method, or a hydrothermal method.
  • an internal electrode pattern 20a is formed in a partial region of the upper surface of the dielectric green sheet 11a.
  • the internal electrode pattern 20a is a precursor of the first internal electrode layer 21.
  • Fig. 7b shows a plan view of the dielectric green sheet 11a for one chip on which the internal electrode pattern 20a is formed
  • Fig. 8b shows a side view of the green sheet 11a shown in Fig. 7b seen from the right side of the paper.
  • the internal electrode pattern 20a is formed, for example, by printing an internal electrode paste on the dielectric green sheet 11a by a known printing method such as screen printing.
  • the internal electrode paste is manufactured by kneading metal powder, binder resin, and solvent with a three-roll mill.
  • the internal electrode paste is a paste in which metal powder is dispersed in binder resin.
  • the metal powder contained in the internal electrode paste includes powder of base metals such as Ni, Cu, and Sn, which are the main components of the first internal electrode layer 21 and the second internal electrode layer 22.
  • a cellulose-based resin such as ethyl cellulose or an acrylic resin such as butyl methacrylate can be used.
  • the internal electrode pattern 20a may be formed on the dielectric green sheet by a sputtering method.
  • the method of forming the internal electrode pattern is not limited to the method specifically described in this specification.
  • the internal electrode pattern may be formed by various known methods, such as vacuum deposition, PLD (pulsed laser deposition), MO-CVD (metal organic chemical vapor deposition), MOD (metal organic decomposition), or CSD (chemical solution deposition).
  • a dielectric pattern 16a is formed in the area of the upper surface of the dielectric green sheet 11a where the internal electrode pattern 20a is not formed, to produce a laminate unit U1.
  • the dielectric pattern 16a is formed on the dielectric green sheet 11a so that the internal electrode pattern 20a has an exposed surface 20a1 that is not covered by the dielectric pattern 16a when viewed in a plane.
  • the dielectric pattern 16a is formed so that it covers the upper side, lower side, and left side of the internal electrode pattern 20a in a plane view, but does not cover the right side of the internal electrode pattern 20a.
  • the dielectric pattern 16a is formed, for example, by printing a dielectric pattern paste on the dielectric green sheet 11a by a known printing method such as screen printing.
  • the dielectric pattern 16a formed on the dielectric green sheet 11a is divided into margin regions Rma that face each other across the internal electrode pattern 20a, and end regions Raa that connect the opposing margin regions Rma.
  • the margin region Rma becomes a portion of the dielectric layer 11 that is included in the margin region Rm in the multilayer ceramic capacitor 1 after firing.
  • the end region Raa becomes a portion of the dielectric layer 11 that is included in the lead-out region Ra in the multilayer ceramic capacitor 1 after firing.
  • the dielectric pattern paste is obtained by adding a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer to a mixed powder of a dielectric powder and an Fe-containing powder , and wet mixing the mixture.
  • the Fe-containing powder is, for example, ferric oxide ( Fe2O3 ) powder.
  • the mixed powder may be produced by mixing, for example, 0.6 mol to 1.8 mol of Fe2O3 powder with 100 mol of BaTiO3 powder .
  • the mixed powder may contain at least one of magnesium oxide (MgO) powder and manganese dioxide ( MnO2 ) powder.
  • the margin region Rma and the end region Raa may be formed from different dielectric pattern pastes.
  • the margin region Rma may be formed from a first dielectric pattern paste, and the end region Raa may be formed from a second dielectric pattern paste.
  • the proportion of Fe-containing powder contained in the first dielectric pattern paste may be higher than the proportion of Fe-containing powder contained in the second dielectric pattern paste.
  • the laminate unit U1 is produced in this manner.
  • the laminate unit U1 has a dielectric green sheet 11a, an internal electrode pattern 20a formed on a portion of the upper surface of the dielectric green sheet 11a, and a dielectric pattern 16a containing Fe-containing powder formed around the internal electrode pattern 20a on the dielectric green sheet 11a.
  • FIGS. 7a to 7c and 8a to 8c show a laminate unit U1 corresponding to a single chip, but laminate units U1 for multiple chips can be produced together.
  • the laminate unit U2 is produced according to the flow chart in FIG. 6, similar to the laminate unit U1.
  • the method for producing the laminate unit U2 will be described with reference to FIG. 6, FIGS. 9a to 9c, and FIGS. 10a to 10c.
  • dielectric green sheet 11b is prepared.
  • Dielectric green sheet 11b is prepared in the same manner as dielectric green sheet 11a.
  • Dielectric green sheet 11a obtained in this manner is shown in FIG. 7a and FIG. 8a.
  • One chip's worth of dielectric green sheet 11b is shown in FIG. 9a and FIG. 10a.
  • FIG. 9a shows a plan view of one chip's worth of dielectric green sheet 11a.
  • FIG. 10a shows a side view of dielectric green sheet 11a shown in FIG. 9a, viewed from the left side of the page.
  • an internal electrode pattern 20b is formed in a partial region of the upper surface of the dielectric green sheet 11b, as shown in Figures 9b and 10b.
  • Figure 9b shows a plan view of one chip's worth of dielectric green sheet 11b on which the internal electrode pattern 20b is formed
  • Figure 10b shows a side view of the dielectric green sheet 11b shown in Figure 9b, viewed from the left side of the page.
  • the internal electrode pattern 20b is a precursor of the second internal electrode layer 22.
  • the internal electrode pattern 20b is produced in the same manner as the internal electrode pattern 20a.
  • a dielectric pattern 16b is formed in the area of the upper surface of the dielectric green sheet 11b where the internal electrode pattern 20b is not formed, to produce a laminate unit U2.
  • the dielectric pattern 16b is formed on the dielectric green sheet 11b so that the internal electrode pattern 20b has an exposed surface 20b1 that is not covered by the dielectric pattern 16b when viewed in a plane.
  • the dielectric pattern 16b is formed so as to cover the upper side, lower side, and right side of the internal electrode pattern 20b in a plane view, but not to cover the left side of the internal electrode pattern 20a.
  • the dielectric pattern 16b is formed, for example, by printing a dielectric pattern paste on the dielectric green sheet 11b by a known printing method such as screen printing.
  • the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 16b can be the same as the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 16a.
  • the dielectric pattern 16b formed on the dielectric green sheet 11b is divided into margin regions Rmb that face each other across the internal electrode pattern 20a, and end regions Rab that connect the opposing margin regions Rmb.
  • the margin regions Rmb become the portions of the dielectric layer 11 that are included in the margin regions Rm in the multilayer ceramic capacitor 1 after firing.
  • the end regions Rab become the portions of the dielectric layer 11 that are included in the lead-out regions Ra in the multilayer ceramic capacitor 1 after firing.
  • the laminate unit U2 is produced in this manner.
  • the laminate unit U2 has a dielectric green sheet 11b, an internal electrode pattern 20b formed on a portion of the upper surface of the dielectric green sheet 11b, and a dielectric pattern 16b containing Fe-containing powder formed around the internal electrode pattern 20b on the dielectric green sheet 11b.
  • FIGS. 9a to 9c and 10a to 10c show a laminate unit U1 corresponding to a single chip, but laminate units U2 for multiple chips can be produced together.
  • a laminate is obtained by alternately stacking a plurality of laminate units U1 and a plurality of laminate units U2, providing a dielectric green sheet 12a on the top layer, and providing a dielectric green sheet 13a on the bottom layer.
  • the exposed surface 20a1 of the internal electrode pattern 20a and the exposed surface 20b1 of the internal electrode pattern 20b are exposed alternately from the left and right.
  • the dielectric green sheet 12a is a precursor of the upper cover layer 12
  • the dielectric green sheet 13a is a precursor of the lower cover layer 13.
  • FIG 11 shows a cross-sectional view of the chip laminate 100 cut along the LT plane.
  • the laminate units U1 and U2 are stacked so that the exposed surface 20a1 and the exposed surface 20b1 are exposed alternately from the left and right.
  • the chip stack 100 may be degreased.
  • the degreased may be performed in an N2 atmosphere.
  • a metal paste that will become a base layer for the first external electrode 31 and the second external electrode 32 may be applied by dipping to the chip stack that has been degreased.
  • the first external electrode 31 and the second external electrode 32 may be formed by applying a metal paste to the sintered stack by dipping after performing a firing process (step S3) on the stack, which will be described later, and then performing a baking process on the metal paste.
  • step S3 the chip stack 100 obtained in step S2 is placed in a firing furnace, and the chip stack 100 is fired in the firing furnace.
  • the firing furnace is maintained in a low-oxygen atmosphere with an oxygen partial pressure of, for example, 10 -9 to 10 -11 atm.
  • the stack 100 may be preheated at a predetermined preheat temperature for 10 minutes to 1 hour.
  • the preheat temperature is, for example, 500°C.
  • the temperature in the firing furnace is raised to the firing temperature at a high heating rate, and the chip stack 100 is fired at this firing temperature for 1 minute to 5 minutes.
  • the firing temperature is, for example, in the range of 1100 to 1300°C.
  • the heating rate is, for example, 4000 to 10000°C/h.
  • step S3 fires the chip stack 100 to obtain the multilayer ceramic capacitor 1.
  • the temperature is raised at a high rate of 4,000 to 10,000°C/h, which makes it possible to suppress the diffusion of Fe contained in the dielectric pattern 16b into the capacitance region Rc.
  • the multilayer ceramic capacitor 1 obtained by the firing process in step S3 may be subjected to a reoxidation process at 600°C to 1000°C in an N2 gas atmosphere.
  • a plating layer of Cu, Ni, Sn, or the like may be provided on the surfaces of the first external electrode 31 and the second external electrode 32. This plating layer may be formed by electrolytic plating or electroless plating.
  • the laminate unit U1 constituting the laminate 100 is not limited to the aspects shown in Figures 7c and 8c.
  • Figure 12 shows a laminate unit U101 in another embodiment.
  • Figure 12 shows the laminate unit U101 seen from the same perspective as Figure 8c.
  • the laminate unit U101 has a dielectric green sheet 111a, an internal electrode pattern 120a formed on the upper surface of the dielectric green sheet 111a, and a dielectric pattern 116b formed around the dielectric green sheet 111a and the internal electrode pattern 120a.
  • the laminate unit U101 differs from the laminate unit U1 in that the dielectric pattern 116b is formed around the dielectric green sheet 111a rather than on the upper surface.
  • the description of the laminate unit U1 also applies to the laminate unit U101.
  • the laminate unit U2 constituting the laminate 100 is not limited to the aspects shown in Figures 9c and 10c.
  • Figure 13 shows a laminate unit U101 in another embodiment.
  • Figure 13 shows a laminate unit U102 seen from the same perspective as Figure 10c.
  • the laminate unit U101 has a dielectric green sheet 111b, an internal electrode pattern 120b formed on the upper surface of the dielectric green sheet 111b, and a dielectric pattern 116b formed around the dielectric green sheet 111b and the internal electrode pattern 120b.
  • the laminate unit U102 differs from the laminate unit U2 in that the dielectric pattern 116b is formed around the dielectric green sheet 111b rather than on the upper surface.
  • the description of the laminate unit U102 also applies to the laminate unit U102.
  • the chip stack 100 may include a stack unit U101 in place of some or all of the multiple stack units U1.
  • the chip stack 100 may include a stack unit U102 in place of some or all of the multiple stack units U2.
  • a dielectric green sheet 211a is prepared.
  • the dielectric green sheet 211a is prepared in the same manner as the dielectric green sheet 11a.
  • FIG. 14a shows the dielectric green sheet 211a in plan view.
  • FIG. 14b shows a plan view of one chip's worth of the dielectric green sheet 211a on which the internal electrode pattern 220a is formed.
  • the internal electrode pattern 220a is a precursor of the first internal electrode layer 21.
  • the internal electrode pattern 220a is produced in the same manner as the internal electrode pattern 20a.
  • the internal electrode pattern 220a is formed on the upper surface of the dielectric green sheet 211a so as to cover the area other than the left end of the paper surface of the dielectric green sheet 211a.
  • a dielectric pattern 212a is formed in an area of the upper surface of the dielectric green sheet 211a where the internal electrode pattern 220a is not formed, thereby producing a laminate unit U201.
  • the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 212a can be the same as the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 16a.
  • a dielectric green sheet 211b is prepared.
  • the dielectric green sheet 211b is prepared in the same manner as the dielectric green sheet 11a.
  • Figure 15a shows the dielectric green sheet 211b in plan view.
  • FIG. 15b shows a plan view of one chip's worth of the dielectric green sheet 211b on which the internal electrode pattern 220b is formed.
  • the internal electrode pattern 220b is a precursor of the second internal electrode layer 22.
  • the internal electrode pattern 220b is produced in the same manner as the internal electrode pattern 20b.
  • the internal electrode pattern 220b is formed on the upper surface of the dielectric green sheet 211b so as to cover the area other than the right end of the paper surface of the dielectric green sheet 211b.
  • a dielectric pattern 212b is formed on the upper surface of the dielectric green sheet 211b in an area where the internal electrode pattern 220b is not formed, thereby producing the laminate unit U202.
  • the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 212b can be the same as the dielectric pattern paste for the dielectric pattern 16a.
  • a plurality of laminate units U201 and a plurality of laminate units U202 are alternately laminated, with a dielectric green sheet 12a provided on the top layer and a dielectric green sheet 13a provided on the bottom layer to obtain a laminate 200a.
  • Figure 16a shows a cut surface of the laminate 200a cut on a plane parallel to the WT plane.
  • the exposed surfaces of the internal electrode patterns 220a and the exposed surfaces of the internal electrode patterns 220b are alternately exposed from both ends of the laminate 200a in the L-axis direction, similar to the laminate 100 shown in Figure 11.
  • the laminate 200b is produced by attaching the dielectric compact 216a to both ends of the laminate 200a in the W-axis direction.
  • the dielectric compact 216a is a precursor of the portion of the dielectric layer 11 corresponding to the margin region Rm.
  • the dielectric compact 216a is produced by forming the dielectric paste into a rectangular parallelepiped shape.
  • the dielectric paste that is the material of the dielectric compact 216a may be the same as the paste for the dielectric pattern 16a.
  • the dielectric paste that is the material of the dielectric compact 216a is obtained by adding a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer to a mixed powder of a dielectric powder and an Fe-containing powder, and wet mixing the mixture.
  • the Fe-containing powder is, for example, ferric oxide (Fe 2 O 3 ) powder.
  • the mixed powder may be produced, for example, by mixing 0.6 mol to 1.8 mol of Fe2O3 powder with 100 mol of BaTiO3 powder.
  • the mixed powder may contain at least one of magnesium oxide (MgO) powder and manganese dioxide ( MnO2 ) powder.
  • the dielectric compact 216a is produced, for example, by compression molding the above-mentioned dielectric paste.
  • the laminate 200b produced as described above is fired in the same manner as the firing process for the laminate 100 to obtain the multilayer ceramic capacitor 1.
  • a dielectric paste was applied to the area of the surface of the dielectric green sheet where the internal electrode pattern was not formed to form a dielectric pattern.
  • Fe2O3 powder, MgO powder, and MnO2 powder were weighed out to obtain the ratios shown in Table 1 below for 100 moles of BaTiO3 powder.
  • the amount of each powder added for each sample is shown in Table 1.
  • These weighed powders were mixed and ground with zirconia beads having a diameter of 1 mm to obtain a raw material powder for the dielectric pattern.
  • polyvinyl butyral (PVB) resin, a solvent, and a plasticizer were added to this raw material powder and wet-mixed to obtain a dielectric paste.
  • the laminate unit U1 and the laminate unit U2 have a dielectric green sheet, an internal electrode pattern formed on a portion of the surface of the dielectric green sheet, and a dielectric pattern formed in an area of the surface of the dielectric green sheet where the internal electrode pattern is not formed.
  • the chip stack had a 1005 shape (length: 1.0 mm, width: 0.5 mm, height: 0.5 mm).
  • this chip-shaped molded body was degreased in an N2 atmosphere.
  • a metal paste was applied to the molded body after the degreasing process by the dipping method, forming a base layer that would become an external electrode on each molded body.
  • the chip stack which is the precursor of each sample obtained as described above, was placed in a sintering furnace.
  • the inside of the sintering furnace was kept in a low-oxygen atmosphere with an oxygen partial pressure of 10 -9 to 10 -10 atm, and the chip stack was preheated at 500 ° C. for 30 minutes.
  • the inside of the sintering furnace was heated to the sintering temperature shown in Table 1 at the heating rate shown in Table 1, and the chip stack was sintered at this sintering temperature for 3 minutes.
  • the sintering conditions for each sample were determined so that the sintering state (degree of sintering) in the capacitance region Rc was approximately equal (specifically, so that the capacitance of each sample after sintering was approximately 10 ⁇ F).
  • the sintering state of the margin region was compared and evaluated for samples 1 to 24, which had approximately the same sintering state in the capacitance region obtained as described above.
  • Samples 1 to 24 are all multilayer ceramic capacitors having dielectric layers and internal electrode layers arranged alternately along the T-axis direction.
  • each of Samples 1 to 24 was polished so that the LT surface was the observation surface, and each sample with the observation surface exposed was transported into a laser ablation device.
  • a laser was irradiated near the measurement position P1 in the volume area of the observation surface of each sample and near the measurement position P2 in the margin area Rm, and the concentrations of Ba, Ti, Fe, Mn, and Mg at each laser irradiation site were measured.
  • the laser ablation device used was an NWR213 manufactured by Elemental Scientific Lasers, and the inductively coupled plasma mass spectrometry device used was an Agilent 7900 ICP-MS manufactured by Agilent Technologies.
  • the Fe concentration measured in this way near the measurement position P1 in the volume area was listed in the column "First Fe concentration (at%)" in Table 2.
  • the first Fe concentration in Table 2 corresponds to the first concentration representing the concentration of Fe in the capacitance region Rc.
  • the Fe concentration in the vicinity of the measurement position P2 in the margin region Rm is listed in the column of "second Fe concentration (at%)" in Table 2.
  • the second Fe concentration in Table 2 corresponds to the second concentration representing the concentration of Fe in the margin region Rm.
  • the difference between the second Fe concentration and the first Fe concentration was calculated, and this difference was listed in the column of "Fe concentration difference” in Table 2. Furthermore, the sum of the Mn concentration and the Mg concentration in the vicinity of the measurement position P2 was listed in the column of "(Mg + Mn) concentration (at%)" in Table 2.
  • the concentrations of Fe, Mn, and Mg are each expressed as an atomic ratio relative to 100 at% Ti.
  • HALT accelerated life test
  • samples not included in the present invention i.e., comparative examples
  • samples 8 and 16 are comparative examples not included in the present invention.
  • the margin region Rm can be densified without decreasing the insulation reliability compared to a sample to which Fe is not added. Note that, if the first Fe concentration is made higher than the second Fe concentration, many oxygen defects are generated in the capacitance region Rc and the firing temperature for densifying the margin region Rm becomes high, so Fe is added so that the second Fe concentration is higher than the first Fe concentration.
  • the HALT50% value of each sample is further analyzed. Comparing sample 1 and sample 2, the same amount of Fe2O3 powder is added to the raw material, but the temperature of sample 1 is increased at a higher rate than that of sample 2, so the Fe concentration difference of sample 1 is larger than that of sample 2. The HALT50% value of sample 1 is higher than that of sample 2. The reason why the HALT50% value of sample 1 is higher than that of sample 2 is that the Fe concentration difference of sample 1 is larger than that of sample 2, so the first concentration of sample 1 is lower than the first concentration of sample 2, and as a result, the generation of oxygen defects in the capacitance region Rc of sample 1 is suppressed compared to sample 2.
  • the margin region Rm can be densified without reducing the insulation reliability of the multilayer ceramic capacitor compared to a sample to which Fe is not added.
  • the firing temperature of sample 1 was lower than that of sample 2, that is, sample 1 was sintered at a lower firing temperature than sample 2.
  • the firing temperature of the multilayer ceramic capacitor is determined by the sinterability of the margin region Rm. Since sample 1 is sintered at a lower temperature than sample 2, the margin region Rm of sample 1 is sintered at a lower temperature than the margin region Rm of sample 2.
  • the margin region Rm can be densified without increasing the firing temperature compared to a sample without added Fe.
  • the CR product is reduced to 466 M ⁇ F or less.
  • the reason why the CR product is reduced in Sample 6, Sample 7, Sample 14, Sample 15, and Sample 24 is that the first Fe concentration is 0.4 at% or more in these samples, and therefore a large amount of conductive magnetite (Fe 3 O 4 ) is generated in the capacitance region Rc, resulting in a reduction in the insulation resistance between the internal electrodes. Therefore, it is desirable to set the first Fe concentration to less than 0.4 at%. By setting the first Fe concentration to less than 0.4 at%, a high CR product can be achieved in the multilayer ceramic capacitor.
  • the designations "first,” “second,” “third,” and the like are used to identify components, and do not necessarily limit the number, order, or content. Furthermore, numbers for identifying components are used in different contexts, and a number used in one context does not necessarily indicate the same configuration in another context. Furthermore, there is no prohibition on a component identified by a certain number also serving the function of a component identified by another number.
  • [Appendix 2] The difference between the second concentration and the first concentration is greater than 0.4 at% and less than 1.15 at%.
  • [Appendix 3] The second concentration is 0.4 at% or more.
  • [Appendix 4] The first concentration is less than 0.4 at%.
  • [Appendix 5] The margin region contains less than 1.2 at % of a sintering aid; The sintering aid is at least one of Mg and Mn.
  • [Appendix 6] A circuit module comprising the multilayer ceramic capacitor according to any one of [Appendix 1] to [Appendix 5].
  • [Appendix 7] An electronic device including the circuit module according to [Supplementary Note 6].
  • [Appendix 8] A step of preparing a laminated unit in which an internal electrode pattern containing a powder of a main component metal and a dielectric pattern containing an Fe-containing powder and arranged around the internal electrode pattern are formed on a dielectric green sheet; A step of stacking a plurality of the laminate units to form a laminate; a firing step of firing the laminate;
  • the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor includes the steps of: [Appendix 9] In the firing step, the temperature of the laminate is increased from a preheating temperature to a firing temperature at a rate of 4000° C./h or more. The manufacturing method described in [Appendix 8].

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Abstract

絶縁信頼性を低下させることなくサイドマージン領域における誘電体層の緻密化を促進する。本発明の一態様は、本体と、第1外部電極と、第2外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサに関する。本体は、第1内部電極層、第2内部電極層、及び誘電体層を含む。本体は、少なくとも容量領域とマージン領域とに区画される。容量領域は、第1方向において第1内部電極と第2内部電極とが対向している領域を意味する。マージン領域は、第1方向から見て第1内部電極層及び第2内部電極層がいずれも存在しない領域を意味する。一態様において、誘電体層は、容量領域においてFeを第1濃度で含有し、マージン領域においてFeを第1濃度よりも高い第2濃度で含有する。

Description

積層セラミックコンデンサ及び積層セラミックコンデンサの製造方法
 相互参照
 本出願は、日本国特許出願2023-042426(2023年3月16日出願)に基づく優先権を主張し、その内容は参照により全体として本明細書に組み込まれる。
 本明細書の開示は、主に、積層セラミックコンデンサ及び積層セラミックコンデンサの製造方法に関する。本明細書の開示は、また、積層セラミックコンデンサを備える回路モジュール、及び回路モジュールを備える電子機器に関する。
 様々な電子機器に積層セラミックコンデンサが搭載されている。積層セラミックコンデンサにおいては、誘電体層と、内部電極層とが積層されている。積層セラミックコンデンサの内部電極層に電圧が印加されると、積層方向において誘電体層と内部電極層とが対向している容量発生領域において容量が発生する。積層セラミックコンデンサにおいては、外部雰囲気の水分が、容量発生領域の周囲にある誘電体層の外縁部から内部に入り込み易いので、耐湿性を確保するために誘電体層の外縁部の焼結性を高める必要がある。誘電体層の外縁部を緻密化することにより、外部雰囲気中からの積層セラミックコンデンサ内部への水分の侵入を抑制することができる。
 誘電体層を緻密化するためには、誘電体層の原料に焼結助剤を添加することが効果的である。焼結助剤が添加された前駆体を焼成することで緻密化された誘電体層を有する積層セラミックコンデンサは、例えば、特開2010-103566号公報及び特開2022-020803号公報に記載されている。これらの先行技術文献においては、焼結助剤として、Mn(マンガン)、Mg(マグネシウム)、Si(ケイ素)、B(ホウ素)、Ho(ホルミウム)、Ca(カルシウム)、V(バナジウム)及びこれらの酸化物、並びに、Li(リチウム)、K(カリウム)、Na(ナトリウム)及びB(ホウ素)のいずれかを含むSi(ケイ素)を主成分としたガラスが挙げられている。
特開2010-103566号公報 特開2022-020803号公報
 積層セラミックコンデンサは、誘電体層の前駆体である誘電体グリーンシートと、内部電極層の前駆体である内部電極パターンと、が積層された積層体を焼成することで作製される。積層体の焼成時には、内部電極パターンに内部電極層の主成分金属として含有されているNiが誘電体グリーンシートへ拡散し、この拡散したNiが誘電体層の緻密化を促す。Niは、誘電体層のうち容量領域に多く拡散する一方、積層方向からみて内部電極パターンが形成されていないマージン領域へは拡散しにくい。
 このように、積層体の焼成時に、Niが誘電体グリーンシートへ不均一に拡散するため、誘電体層は、容量領域において焼成が進行しやすく、マージン領域において焼成が進行しにくい。マージン領域における誘電体層の緻密化を促進するために高温で焼成を行うと、容量領域において焼結が過度に進行してしまう。容量領域において誘電体層が過度に進行すると、積層セラミックコンデンサの絶縁信頼性が低下してしまうという問題がある。
 本明細書において開示される発明の目的は、上述した問題の少なくとも一部を解決または緩和することである。本明細書に開示される発明のより具体的な目的の一つは、積層セラミックコンデンサにおいて、絶縁信頼性を低下させることなくマージン領域における誘電体層の緻密化を促進することである。
 本発明の前記以外の目的は、明細書全体の記載を通じて明らかにされる。本明細書に開示される発明は、「発明を解決しようとする課題」の欄の記載以外から把握される課題を解決するものであってもよい。本明細書に、実施形態の作用効果が記載されている場合には、その作用効果から当該実施形態に対応する発明の課題を把握することができる。
 本明細書において開示される様々な発明は、「本発明」と総称されることがある。本発明の一態様における積層セラミックコンデンサは、本体と、第1外部電極と、第2外部電極と、を備える。一態様において、本体は、第1内部電極層、第2内部電極層、及び誘電体層を含む。一態様において、誘電体層は、第1方向において、第1内部電極層と第2内部電極層との間に配置されている。第1外部電極は、本体に、第1内部電極層と電気的に接続するように設けられる。第2外部電極は、本体に、第2内部電極層と電気的に接続するように設けられる。一態様において、本体は、少なくとも容量領域とマージン領域とに区画される。一態様において、容量領域は、第1方向において第1内部電極と第2内部電極とが対向している領域を意味する。一態様において、マージン領域は、第1方向から見て第1内部電極層及び第2内部電極層がいずれも存在しない領域を意味する。一態様において、誘電体層は、容量領域においてFeを第1濃度で含有し、マージン領域においてFeを第1濃度よりも高い第2濃度で含有する。
 本明細書に開示されている発明の一実施形態によれば、絶縁信頼性を低下させることなくマージン領域における誘電体層の緻密化を促進することができる。
本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサを模式的に示す斜視図である。 図1の積層セラミックコンデンサをI-I線で切断した断面を模式的に示す断面図である。 図1の積層セラミックコンデンサをII-II線で切断した断面を模式的に示す断面図である。 図1の積層セラミックコンデンサの平面図である。 本発明の一実施形態に従った積層セラミックコンデンサの製造方法を示すフロー図である。 積層体を作製する工程の流れを示すフロー図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットの作製工程の一部を示すための模式的な図である。 チップ積層体を模式的に示す断面図である。 積層ユニットU1の変形例を模式的に示す図である。 積層ユニットU2の変形例を模式的に示す図である。 積層ユニットU201の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU201の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU201の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU202の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU202の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU202の作製工程の一部を示すための模式的な図である。 積層ユニットU201及び積層ユニットU202を積層して形成された積層体を模式的に示す断面図である。 チップ積層体を模式的に示す断面図である。
 以下、適宜図面を参照し、本発明の様々な実施形態を説明する。複数の図面において共通する構成要素には当該複数の図面を通じて同一又は類似の参照符号が付されている。各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。以下で説明される実施形態は、必ずしも特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。以下の実施形態で説明されている諸要素が発明の解決手段に必須であるとは限らない。
 各図には、説明の便宜のため、互いに直交するL軸、W軸、及びT軸が記載されていることがある。本明細書において、積層セラミックコンデンサ1の各構成部材の寸法、配置、形状、及びこれら以外の特徴は、L軸、W軸、及びT軸を基準に説明されることがある。
1 積層セラミックコンデンサ1
1-1 積層セラミックコンデンサ1の基本構造
 図1ないし図4を参照して、一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の基本構造について説明する。図1は、一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ1の斜視図である。図2は、積層セラミックコンデンサ1をI-I線で切断した断面を模式的に示す断面図である。図3は、積層セラミックコンデンサ1をII-II線で切断した断面を模式的に示す断面図である。図4は、積層セラミックコンデンサ1の平面図である。
 積層セラミックコンデンサ1は、本体10と、本体10に設けられた第1外部電極31と、第2外部電極32と、を備える。図2に示されている例では、第1外部電極31は、第2外部電極32から離間して配置される。
 本体10は、複数の誘電体層11と、複数の第1内部電極層21と、複数の第2内部電極層22と、を含む。本明細書において、第1内部電極層21及び第2内部電極層22を区別する必要がない場合には、第1内部電極層21及び第2内部電極層22を総称して「内部電極層」と呼ぶことがある。本体10において、誘電体層11は、隣接する内部電極層の間に配置されている。例えば、本体10において、誘電体層11の上面には第1内部電極層21が設けられており、誘電体層11の下面には第2内部電極層22が設けられている。
 本体10は、誘電体層11、第1内部電極層21、及び第2内部電極層22を積層方向に沿って積層することで構成される。図示の実施形態では、誘電体層11、第1内部電極層21、及び第2内部電極層22がT軸方向に沿って積層されている。積層方向は、図示の実施形態のようにT軸に沿う方向であってもよいし、L軸又はW軸に沿う方向であってもよい。
 積層方向の両端に配置されている誘電体層11は、カバー層と呼ばれることがある。図2に示されている例では、積層方向の上端に上側カバー層12が設けられており、積層方向の下端に下側カバー層13が設けられている。上側カバー層12及び下側カバー層13は、誘電体層11と同じ材料から構成されてもよい。上側カバー層12及び下側カバー層13は、本体10の一部であってもよい。
 本体10は、上面10a、下面10b、第1端面10c、第2端面10d、第1側面10e、及び第2側面10fを有する。本体10は、上面10a、下面10b、第1端面10c、第2端面10d、第1側面10e、及び第2側面10fによって、その外表面が画定される。
 上面10a及び下面10bはそれぞれ本体10の高さ方向(T軸方向)両端の面を成す。言い換えると、上面10a及び下面10bは、T軸方向において相対している。第1端面10c及び第2端面10dはそれぞれ本体10の長さ方向(L軸方向)両端の面を成す。言い換えると、第1端面10c及び第2端面10dは、L軸方向において相対している。第1側面10e及び第2側面10fはそれぞれ本体10の幅方向(W軸方向)両端の面を成している。言い換えると、第1側面10e及び第2側面10fは、W軸方向において相対している。上面10aと下面10bとの間は本体10の高さ寸法だけ離間しており、第1端面10cと第2端面10dとの間は本体10の長さ寸法だけ離間しており、第1側面10eと第2側面10fとの間は本体10の幅寸法だけ離間している。
 第1内部電極層21は、その一端が本体10の外部に向かって引き出される。第1内部電極層21は、本体10の表面に設けられた第1外部電極31と接続される。第2内部電極層22は、その一端が本体10の外部に向かって引きだされる。第2内部電極層22は、本体10の表面に設けられた第2外部電極32と接続される。図2に示されている実施形態では、第1内部電極層21は、第1端面10cから本体10の外部に向かって引き出されている。第1内部電極層21は、本体10のL軸方向の一端において、第1外部電極31と接続されている。第2内部電極層22は、第2端面10dから本体10の外部に向かって引き出されている。第2内部電極層22は、本体10のL軸方向の他端において、第2外部電極32と接続されている。図2に示されている例では、第1内部電極層21及び第2内部電極層22は、相対する第1端面10c及び第2端面10dにそれぞれ引き出されているが、第1内部電極層21及び第2内部電極層22は、第1外部電極31及び第2外部電極32の配置及び形状に応じて、本体10の様々な面から引き出され得る。例えば、第1外部電極31及び第2外部電極32がいずれも下面10bに配置されている場合には、第1外部電極31及び第2外部電極32はいずれも下面から引き出される。第1外部電極31及び第2外部電極32は、互いから離間している限り、本体10のいずれの表
面に設けられてもよい。
 一態様において、積層セラミックコンデンサ1は、直方体形状を有するように構成されてもよい。本明細書において「直方体」または「直方体形状」という場合には、数学的に厳密な意味での「直方体」のみを意味するものではない。後述するように、本体10の角及び/または辺は、湾曲していてもよい。本体10の寸法及び形状は、本明細書で明示されるものには限定されない。
 一態様において、積層セラミックコンデンサ1のL軸方向における寸法(長さ寸法)は、0.2mm~2.5mmの範囲にあり、W軸方向における寸法(幅寸法)は0.1mm~3.5mmの範囲にあり、T軸方向における寸法(高さ寸法)は0.1mm~3.0mmの範囲にある。一態様において、積層セラミックコンデンサ1の長さ寸法は、幅寸法よりも大きくてもよい。一態様において、積層セラミックコンデンサ1の高さ寸法は、幅寸法よりも大きくてもよい。一態様において、積層セラミックコンデンサ1の幅寸法は、長さ寸法よりも大きくてもよい。
 積層セラミックコンデンサ1は、電子回路基板に実装され得る。積層セラミックコンデンサ1が搭載された電子回路基板は、回路モジュールと呼ばれることがある。回路モジュールには、積層セラミックコンデンサ1以外の様々な電子部品も実装され得る。この回路モジュールは、様々な電子機器に搭載され得る。回路モジュールが搭載され得る電子機器には、スマートフォン、タブレット、ゲームコンソール、自動車の電装品、サーバ及びこれら以外の様々な電子機器が含まれる。
1-2 本体10の区画
 本体10は、複数の領域に区画される。図示の実施形態においては、本体10は、少なくとも、容量領域Rcと、第1引出領域Ra1と、第2引出領域Ra2と、第1マージン領域Rm1と、第2マージン領域Rm2と、に区画されている。
 容量領域Rcにおいては、積層方向において、第1内部電極層21と第2内部電極層22とが誘電体層11を介して相対するように配置されている。第1外部電極31と第2外部電極32との間に電圧が印加されると、第1内部電極層21と第2内部電極層22との間に静電容量が生じる。つまり、容量領域Rcは、積層方向において、第1内部電極層21と第2内部電極層22とが対向している領域であり、静電容量を生じさせる領域である。
 図2及び図4に示されているように、第1引出領域Ra1は、容量領域Rcと第1内部電極層21が引き出される本体10の表面との間の領域である。図示の実施形態では、第1内部電極層21が第1端面10cから引き出されているので、第1引出領域Ra1は、容量領域Rcと第1端面10cとの間にある。図4に示されているように、第1引出領域Ra1は、積層方向から見たときに、第1内部電極層21が存在しているが、第2内部電極層22が存在していない領域である。第1引出領域Ra1においては、積層方向において、隣接する第1内部電極層21同士が、誘電体層11を介して対向するように配置されている。第2引出領域Ra2は、容量領域Rcと第2内部電極層22が引き出される本体10の表面との間の領域である。図示の実施形態では、第2内部電極層22が第2端面10dから引き出されているので、第2引出領域Ra2は、容量領域Rcと第2端面10dとの間にある。図4に示されているように、第2引出領域Ra2は、積層方向から見たときに、第2内部電極層22が存在しているが、第1内部電極層21が存在していない領域である。第2引出領域Ra2においては、積層方向において、隣接する第2内部電極層22同士が、誘電体層11を介して対向するように配置されている。本明細書において、第1引出領域Ra1と第2引出領域Ra2とを区別する必要がない場合には、両者をまとめて「引出領域Ra」と呼ぶことがある。
 図3及び図4に示されているように、第1マージン領域Rm1は、積層方向から見て第1内部電極層21及び第2内部電極層22がいずれも存在しない領域である。図示の実施形態では、第1マージン領域Rm1は、容量領域Rcと第1側面10eとの間及び引出領域Raと第1側面10eとの間にある。第2マージン領域Rm2も、第1マージン領域Rm1と同様に、積層方向から見て第1内部電極層21及び第2内部電極層22がいずれも存在しない領域である。図示の実施形態では、第2マージン領域Rm2は、容量領域Rcと第2側面10fとの間及び引出領域Raと第1側面10eとの間にある。本明細書において、第1マージン領域Rm1と第2マージン領域Rm2とを区別する必要がない場合には、両者をまとめて「マージン領域Rm」と呼ぶことがある。図示の実施形態では、積層方向から見て容量領域Rcと第1側面10eとの間及び容量領域Rcと第2側面10fとの間がマージン領域Rmであるが、積層方向や第1外部電極31及び第2外部電極32の配置に応じて、マージン領域Rmは、容量領域Rcの周囲の様々な領域に配置され得る。例えば、第1内部電極層21及び第2内部電極層22がL軸方向において積層されるとともに下面10bから引き出される場合には、容量領域Rcと上面10a、第1側面10e、及び第2側面10fとの間の領域がマージン領域Rmとなる。この場合、容量領域Rcと下面10bとの間の一部の領域(積層方向であるL軸方向から見て第1内部電極層21及び第2内部電極層22がいずれも存在していない領域)もマージン領域Rmに含めることができる。別の例として、第1内部電極層21及び第2内部電極層22がW軸方向において積層されるとともに下面10bから引き出される場合には、容量領域Rcと上面10a、第1端面10c、及び第2端面10dとの間の領域がマージン領域Rmとなる。この場合、容量領域Rcと下面10bとの間の一部の領域(積層方向であるW軸方向から見て第1内部電極層21及び第2内部電極層22がいずれも存在していない領域)もマージン領域Rmに含めることができる。
1-3 誘電体層11
 誘電体層11は、化学式ABO3で表される酸化物を主成分として含む。この酸化物は、ペロブスカイト構造を有していてもよい。誘電体層11の全質量を基準にして、誘電体層11に50wt%以上含まれている成分を、誘電体層11の主成分とすることができる。化学式ABO3で表される酸化物が誘電体層11に50wt%以上含まれている場合に、誘電体層11は、化学式ABO3で表される酸化物を主成分として含むということができる。誘電体層11は、化学式ABO3で表される酸化物を60wt%以上、70wt%以上、80wt%、又は90wt%以上含有することが望ましい。
 化学式ABO3において、「A」は、Ba(バリウム)、Sr(ストロンチウム)、Ca(カルシウム)、及びMg(マグネシウム)からなる群から選択される少なくとも1つの元素である。化学式ABO3において、「B」は、Ti(チタン)、Zr(ジルコニウム)、及びHf(ハフニウム)からなる群から選択される少なくとも1つの元素である。化学式ABO3で表される酸化物がペロブスカイト構造を有する場合には、元素「A」及び「B」はそれぞれ、ペロブスカイト構造のAサイト及びBサイトに位置する。誘電体層11に主成分として含まれる酸化物は、例えば、BaTiO3(チタン酸バリウム)、CaZrO3(ジルコン酸カルシウム)、CaTiO3(チタン酸カルシウム)、SrTiO3(チタン酸ストロンチウム)、MgTiO3(チタン酸マグネシウム)である。
 誘電体層11に主成分として含まれる酸化物は、化学式Ba1-x-yCaxSryTi1-zZrz3(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)で表される酸化物であってもよい。この種の酸化物の例には、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸カルシウム、及びチタン酸ジルコン酸バリウムカルシウムが含まれる。
 誘電体層11は、主成分の酸化物以外に、Fe(鉄)を含有する。誘電体層11におけるFeの濃度については後述する。
 誘電体層11は、主成分の酸化物以外に、公知の焼結助剤に由来する元素を含むことができる。公知の焼結助剤の例は、Mg(マグネシウム)及びMn(マンガン)である。
 誘電体層11は、添加物元素を含むことができる。一態様において、誘電体層11に含まれる添加物元素は、Ni(ニッケル)、Mo(モリブデン)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、W(タングステン)、V(バナジウム)、及びCr(クロム)から成る群より選択される少なくとも一つの元素である。誘電体層11は、上記の添加物元素を、2種類以上含有してもよい。
 誘電体層11は、主成分の酸化物以外に希土類元素の酸化物を含んでもよい。誘電体層11に含まれる希土類元素の酸化物は、Y(イットリウム)、Sm(サマリウム)、Eu(ユーロピウム)、Gd(ガドリニウム)、Tb(テルビウム)、Dy(ジスプロシウム)、Ho(ホルミウム)、Er(エルビウム)、Tm(ツリウム)、およびYb(イッテルビウム)から成る群より選択される少なくとも一つの希土類元素の酸化物であってもよい。誘電体層11は、希土類元素の酸化物を、2種類以上含有してもよい。
 誘電体層11には、さらに別の種類の酸化物が含まれてもよい。誘電体層11は、例えば、Co(コバルト)、Li(リチウム)、B(ホウ素)、Na(ナトリウム)、K(カリウム)、及びSi(ケイ素)から成る群より選択される少なくとも一つの元素の酸化物を含んでもよい。誘電体層11は、これらの元素の酸化物を、2種類以上含有してもよい。
 誘電体層11は、Co、Ni、Li、B、Na、K、及びSiから成る群より選択される少なくとも一つの元素を含むガラスを含有してもよい。
 一態様において、誘電体層11の膜厚(T軸方向における寸法)は、0.2~5μmとされる。誘電体層11の膜厚の下限は、1.5μmであってもよい。誘電体層11の膜厚の上限は、3μmであってもよい。
1-4 第1内部電極層21及び第2内部電極層22
 一態様において、第1内部電極層21は、Ni(ニッケル)、Cu(銅)、Sn(スズ)等の卑金属を主成分として含む。第1内部電極層21の全質量を基準にして、第1内部電極層21に50wt%以上含まれている成分を、第1内部電極層21の主成分とすることができる。第1内部電極層21は、主成分である卑金属を、60wt%以上、70wt%以上、80wt%、又は90wt%以上含有することが望ましい。
 第1内部電極層21は、主成分金属に加え、添加金属元素を含むことができる。第1内部電極層21に含まれ得る添加金属元素は、例えば、第1内部電極層21の主成分金属よりも貴な金属である。第1内部電極層21に含まれ得る添加金属元素は、例えば、Au、Sn、Cr、Y、In(インジウム)、As(砒素)、Co、Cu、Ir(イリジウム)、Mg、Os(オスミウム)、Pd、Pt、Re(レニウム)、Rh(ロジウム)、Ru(ルテニウム)、Se(セレン)、Te(テルル)、W、及びZn(亜鉛)から成る群より選択される一の元素又は二以上の元素である。
 第1内部電極層21の成分に関する説明は、第2内部電極層22の成分にも当てはまる。
1-5 第1外部電極31及び第2外部電極32
 一態様において、第1外部電極31及び第2外部電極32は、本体10に導電性ペーストを塗布し、この導電性ペーストを加熱することで形成される。導電性ペーストは、Ag(銀)、Pd(パラジウム)、Au(金)、Pt(白金)、Ni(ニッケル)、Sn(スズ)、Cu(銅)、W(タングステン)、Ti(チタン)、及びこれらの合金から成る群のうち少なくとも1つの物質を含むことができる。
1-6 Fe濃度
 上記のとおり、誘電体層11は、Feを含有する。本発明者は、Feが誘電体の焼結を促進することに着目し、誘電体層11のうち容量領域RcにおけるFeの濃度よりもマージン領域RmにおけるFeの濃度(第2濃度)を高くすることにより、誘電体層11にFeを添加しない場合と比べて、焼成温度を高くすることなくマージン領域Rmにおいて誘電体層11を緻密化できることを確認した。
 本発明の一態様において、誘電体層11のマージン領域RmにおけるFeの濃度を表す第2濃度は、誘電体層11の容量領域(Rc)におけるFeの濃度を表す第1濃度よりも高い。これにより、積層セラミックコンデンサ1の絶縁信頼性を低下させることなく、マージン領域Rmにおける誘電体層11の緻密化を促進することができる。本明細書においては、誘電体層11のうち容量領域Rcに含まれる部位におけるFeの濃度を「第1濃度」と呼び、誘電体層11のうちマージン領域Rmに含まれる部位におけるFeの濃度を「第2濃度」と呼ぶことがある。本明細書において、誘電体層11におけるFeの濃度は、Ti100at%に対するFeの原子数比率を意味する。
 引出領域RaにおけるFeの濃度は、マージン領域RmにおけるFeの濃度(第2濃度)よりも低くてもよい。引出領域RaにおけるFeの濃度は、容量領域RcにおけるFeの濃度より高くてもよい。本明細書においては、誘電体層11のうち引出領域Raに含まれる部位におけるFeの濃度を「第3濃度」と呼ぶことがある。引出領域Raは、容量領域Rcよりも焼成が進行しにくく、マージン領域Rmよりも焼成が進行しやすい。よって、第3濃度は、第1濃度よりも高く、第2濃度よりも低いことが望ましい。
 容量領域Rcにおける第1濃度は、誘電体層11のうち容量領域Rcに含まれる測定位置P1におけるFeの濃度を意味してもよい。測定位置P1は、例えば、LW面に平行で本体10のT軸方向における中心を通る第1仮想面と、LT面に平行で容量領域Rcと第2マージン領域Rm2との境界から容量領域RcのW軸方向における寸法の1/4だけ内側に入った位置を通る第2仮想面とが交わる交線上に設定されてもよい。
 マージン領域Rmにおける第2濃度は、誘電体層11のうちマージン領域Rmに含まれる測定位置P2におけるFeの濃度を意味してもよい。測定位置P2は、例えば、LW面に平行で本体10のT軸方向における中心を通る第1仮想面と、LT面に平行で第2マージン領域Rm2のW軸方向における中心を通る第3仮想面とが交わる交線上に設定されてもよい。測定位置P2は、LW面に平行で本体10のT軸方向における中心を通る第1仮想面と、LT面に平行で第1マージン領域Rm1のW軸方向における中心を通る第4仮想面とが交わる交線上に設定されてもよい。
 第1濃度及び第2濃度は、LA-ICP-MS(レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法)により測定することができる。第1濃度及び第2濃度は、STEM(走査型透過型電子顕微鏡)-EDS(エネルギー分散型X線分光器)分析、EPMA(電子プローブマイクロアナライザー)分析、又はこれら以外の公知の分析方法により定量されてもよい。
 本実施形態においては、第1濃度よりも高い第2濃度でマージン領域Rmに含有されるFeによりマージン領域Rmにおける焼結を促進することにより、焼結温度を高温化することなく、誘電体層11のマージン領域Rmに含まれる部位を緻密化することができる。このため、積層セラミックコンデンサ1の絶縁信頼性を低下させることなく、誘電体層11のマージン領域Rmに含まれる部位を緻密化することができる。
 マージン領域RmにおけるFeの含有量が少なすぎると、Feによる焼結の促進効果が十分に得られない。そこで、マージン領域Rmには、焼結の促進効果を得るために十分な濃度のFeが含有されることが望ましい。一態様においては、第2濃度を0.4at%以上とする。
 第1濃度が第2濃度と同程度である場合には、マージン領域Rmだけでなく、容量領域Rcにおいても第1濃度で含有されるFeにより誘電体層11の焼結が促進される。容量領域Rcにおいては、Niにより焼結が促進されるため、Feにより容量領域Rcの焼結がさらに促進されると、容量領域Rcにおいて誘電体層11が過焼結となり、絶縁信頼性が低下するおそれがある。このため、マージン領域Rmの焼結を促進する効果と積層セラミックコンデンサ1の絶縁信頼性の確保とを両立するために、第2濃度と第1濃度との差が大きいことが望ましい。そこで、一態様において、第2濃度と第1濃度との差を0.3at%以上とする。
 容量領域Rcにおいては内部電極層同士が相対しているから、容量領域Rcにおける酸素欠陥の発生を抑制することが望ましい。このため、容量領域Rcにおける酸素欠陥の発生を抑制するために、容量領域RcにおけるFeの含有量は抑制されることが望ましい。そこで、一態様において、第1濃度を0.4at%未満とする。
1-7 焼結助剤の濃度
 誘電体層11の前駆体を焼成する際に、当該前駆体には、焼結助剤としてMg及びMnの少なくとも一方を添加することができる。焼結助剤は、誘電体層11の緻密化を促進する一方、容量領域Rcに拡散したMg及びMnは、積層セラミックコンデンサ1の静電容量を低下させる原因となる。よって、誘電体層11におけるMg及びMnの濃度は、マージン領域Rmの焼結を促進する効果と積層セラミックコンデンサ1の高い静電容量とを両立できる範囲にすることが望ましい。一態様において、マージン領域RmにおけるMg及びMnの合計の濃度は、0.3at%以上1.1at%未満とされる。一態様において、マージン領域RmにおけるMg及びMnの合計の濃度は、0.3at%以上1.02at%未満とされる。
2 積層セラミックコンデンサ1の製造方法
 続いて、図5及び図6を参照して、積層セラミックコンデンサ1の製造方法の概要について説明する。図5は、本発明の一実施形態に従った積層セラミックコンデンサの製造方法の流れを示すフロー図である。図6は、積層ユニットを形成する方法を示すフロー図である。
 まず、図5のステップS1において、複数の積層ユニットU1が作製される。図6、図7a~図7c、及び図8a~図8cを参照して、積層ユニットU1の作製方法について説明する。
 まず、図6のステップS11では、誘電体粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダーと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合し、スラリーを得る。そして、このスラリーを、例えばダイコータ法やドクターブレード法により基材フィルム上に塗工し、基材フィルム上に塗工されたスラリーを乾燥させることで、誘電体グリーンシートを得る。図7a及び図8aには、このようにして得られた誘電体グリーンシート11aが示されている。図7a及び図8aには、上記のようにして形成された誘電体グリーンシート11aが、1チップ分、示されている。図7aは、1チップ分の誘電体グリーンシート11aの平面図を示す。図8aは、図7aに示されているグリーンシート11aを紙面の右側から見た側面図を示す。
 誘電体グリーンシートの原料粉である誘電体粉末は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)粉末である。チタン酸バリウム粉末は、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを、固相法、ゾル-ゲル法、水熱法等の公知の方法で反応させることで合成される。
 次に、ステップS12において、図7b及び図8bに記載されているように、誘電体グリーンシート11aの上面の一部の領域に内部電極パターン20aを形成する。内部電極パターン20aは、第1内部電極層21の前駆体である。図7bは、内部電極パターン20aが形成された1チップ分の誘電体グリーンシート11aの平面図を示し、図8bは、図7bに示されているグリーンシート11aを紙面の右側から見た側面図を示す。内部電極パターン20aは、例えば、誘電体グリーンシート11a上に内部電極用ペーストをスクリーン印刷等の公知の印刷方法により印刷することで形成される。内部電極用ペーストは、金属粉末、バインダー樹脂、及び溶剤をスリーロールミルによって混練することで製造される。つまり、内部電極用ペーストは、バインダー樹脂中に金属粉末を分散させたものである。内部電極用ペーストに含まれる金属粉末は、第1内部電極層21及び第2内部電極層22の主成分となるNi、Cu、Sn等の卑金属の粉末を含む。内部電極用ペースト用の有機バインダーとしては、エチルセルロース等のセルロース系樹脂やブチルメタクリレート等のアクリル系樹脂を用いることができる。
 内部電極パターン20aは、スパッタリング法により誘電体グリーンシート上に形成されてもよい。内部電極パターンの形成方法は、本明細書で具体的に説明される方法には限られない。内部電極パターンは、公知の様々な手法、例えば、真空蒸着法、PLD(パルスレーザー蒸着法)、MO-CVD(有機金属化学気相成長法)、MOD(有機金属分解法、又はCSD(化学溶液堆積法)により形成されてもよい。
 次に、ステップS13において、図7c及び図8cに記載されているように、誘電体グリーンシート11aの上面のうち、内部電極パターン20aが形成されていない領域に、誘電体パターン16aを形成することで、積層ユニットU1が作製される。積層ユニットU1において、誘電体パターン16aは、平面視した際に内部電極パターン20aが誘電体パターン16aによって覆われていない露出面20a1を有するように、誘電体グリーンシート11a上に形成される。例えば、図7cに示されているように、誘電体パターン16aは、平面視において、内部電極パターン20aの上側、下側、及び左側を覆うが、内部電極パターン20aの右側は覆わないように形成される。誘電体パターン16aは、例えば、誘電体グリーンシート11a上に誘電体パターン用ペーストをスクリーン印刷等の公知の印刷方法により印刷することで形成される。
 誘電体グリーンシート11a上に形成された誘電体パターン16aは、内部電極パターン20aを挟んで相対するマージン領域Rmaと、相対して配置されているマージン領域Rma同士を接続するエンド領域Raaと、に区画される。マージン領域Rmaは、焼成後の積層セラミックコンデンサ1において、誘電体層11のうちマージン領域Rmに含まれる部位となる。エンド領域Raaは、焼成後の積層セラミックコンデンサ1において、誘電体層11のうち引出領域Raに含まれる部位となる。
 誘電体パターン用ペーストは、誘電体粉末とFe含有粉末との混合粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダーと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合することで得られる。Fe含有粉末は、例えば、酸化第二鉄(Fe23)粉末である。混合粉末は、例えば、100モルのBaTiO3粉末に対して、0.6モル以上1.8モル以下のFe23粉末を混合することで生成されてもよい。混合粉末には、酸化マグネシウム(MgO)粉末及び二酸化マンガン(MnO2)粉末の少なくとも一方を含有することができる。
 マージン領域Rmaとエンド領域Raaとを互いに異なる誘電体パターン用ペーストから形成してもよい。マージン領域Rmaを第1誘電体パターン用ペーストから形成し、エンド領域Raaを第2誘電体パターン用ペーストから形成してもよい。積層セラミックコンデンサ1においてマージン領域RmにおけるFe濃度を引出領域RaにおけるFe濃度よりも高くするために、第1誘電体パターン用ペーストに含まれるFe含有粉末の割合を、第2誘電体パターン用ペーストに含まれるFe含有粉末の割合よりも高くしてもよい。
 以上のようにして積層ユニットU1が作成される。積層ユニットU1は、誘電体グリーンシート11aと、誘電体グリーンシート11aの上面の一部に形成された内部電極パターン20aと、誘電体グリーンシート11aの上において内部電極パターン20aの周りに形成されたFe含有粉末を含む誘電体パターン16aと、を有する。図7aないし図7c及び図8aないし図8cには、図示の簡潔さのために、単一のチップに対応する積層ユニットU1が記載されているが、複数チップ分の積層ユニットU1をまとめて作製することができる。
 次に、積層ユニットU2の作製方法について説明する。積層ユニットU2は、積層ユニットU1と同様に、図6のフローに従って作製される。積層ユニットU2の作製方法について、図6、図9a~図9c、及び図10a~図10cを参照して説明する。
 まず、図6のステップS11において、誘電体グリーンシート11bを作製する。誘電体グリーンシート11bは、誘電体グリーンシート11aと同様の方法で作製される。図7a及び図8aには、このようにして得られた誘電体グリーンシート11aが示されている。図9a及び図10aには、誘電体グリーンシート11bが、1チップ分、示されている。図9aは、1チップ分の誘電体グリーンシート11aの平面図を示す。図10aは、図9aに示されている誘電体グリーンシート11aを紙面の左側から見た側面図を示す。
 次に、ステップS12において、図9b及び図10bに記載されているように、誘電体グリーンシート11bの上面の一部の領域に内部電極パターン20bを形成する。図9bは、内部電極パターン20bが形成された1チップ分の誘電体グリーンシート11bの平面図を示し、図10bは、図9bに示されている誘電体グリーンシート11bを紙面の左側から見た側面図を示す。内部電極パターン20bは、第2内部電極層22の前駆体である。内部電極パターン20bは、内部電極パターン20aと同様の方法で作製される。
 次に、ステップS13において、図9c及び図10cに記載されているように、誘電体グリーンシート11bの上面のうち、内部電極パターン20bが形成されていない領域に、誘電体パターン16bを形成することで、積層ユニットU2が作製される。積層ユニットU2において、誘電体パターン16bは、平面視した際に内部電極パターン20bが誘電体パターン16bによって覆われていない露出面20b1を有するように、誘電体グリーンシート11b上に形成される。例えば、図9cに示されているように、誘電体パターン16bは、平面視において、内部電極パターン20bの上側、下側、及び右側を覆うが、内部電極パターン20aの左側は覆わないように形成される。誘電体パターン16bは、例えば、誘電体グリーンシート11b上に誘電体パターン用ペーストをスクリーン印刷等の公知の印刷方法により印刷することで形成される。誘電体パターン16b用の誘電体パターン用ペーストとして、誘電体パターン16a用の誘電体パターン用ペーストと同じものを用いることができる。
 誘電体グリーンシート11b上に形成された誘電体パターン16bは、内部電極パターン20aを挟んで相対するマージン領域Rmbと、相対して配置されているマージン領域Rmb同士を接続するエンド領域Rabと、に区画される。マージン領域Rmbは、焼成後の積層セラミックコンデンサ1において、誘電体層11のうちマージン領域Rmに含まれる部位となる。エンド領域Rabは、焼成後の積層セラミックコンデンサ1において、誘電体層11のうち引出領域Raに含まれる部位となる。
 以上のようにして積層ユニットU2が作成される。積層ユニットU2は、誘電体グリーンシート11bと、誘電体グリーンシート11bの上面の一部に形成された内部電極パターン20bと、誘電体グリーンシート11bの上において内部電極パターン20bの周りに形成されたFe含有粉末を含む誘電体パターン16bと、を有する。図9aないし図9c及び図10aないし図10cには、図示の簡潔さのために、単一のチップに対応する積層ユニットU1が記載されているが、複数チップ分の積層ユニットU2をまとめて作製することができる。
 次に、図5のステップS2において、複数の積層ユニットU1及び複数の積層ユニットU2を交互に積層し、最上層に誘電体グリーンシート12aを設け、最下層に誘電体グリーンシート13aを設けることで積層体を得る。この積層体においては、内部電極パターン20aの露出面20a1と内部電極パターン20bの露出面20b1とが左右から交互に露出している。誘電体グリーンシート12aは、上側カバー層12の前駆体であり、誘電体グリーンシート13aは、下側カバー層13の前駆体である。次に、この積層体を個片化することで、本体10の前駆体となるチップ状のチップ積層体100が得られる。チップ積層体100の例が、図11に示されている。図11は、チップ積層体100をLT面に沿って切断した断面図を示す。図示されているように、チップ積層体100において、積層ユニットU1及び積層ユニットU2は、露出面20a1及び露出面20b1が左右から交互に露出するように積層されている。
 次に、このチップ積層体100に対して、脱脂処理を行ってもよい。脱脂処理は、N2雰囲気において行われてもよい。また、脱脂処理がなされたチップ積層体に対して、第1外部電極31及び第2外部電極32の下地層となる金属ペーストをディップ法で塗布してもよい。第1外部電極31及び第2外部電極32は、積層体に対して後述する焼成処理(ステップS3)を行った後に、焼成された積層体に対して金属ペーストをディップ法にて塗布し、この金属ペーストに対して焼き付け処理を行うことにより形成されてもよい。
 次に、ステップS3において、ステップS2で得られたチップ積層体100を焼成炉に投入し、この焼成炉内でチップ積層体100を焼成する。焼成炉内は、例えば、酸素分圧10-9~10-11atmの低酸素雰囲気に保たれる。焼成前には、積層体100を所定の予熱温度で、10分~1時間、予熱してもよい。予熱温度は、例えば、500℃である。予熱後に、焼成炉内を高速の昇温速度で焼成温度まで昇温し、この焼成温度において、チップ積層体100を1分~5分間焼成する。焼成温度は、例えば、1100~1300℃の範囲である。昇温速度は、例えば、4000~10000℃/hである。
 このステップS3での焼成処理により、チップ積層体100が焼成されて積層セラミックコンデンサ1が得られる。
 焼成処理において、4000~10000℃/hの高速昇温を行うことにより、誘電体パターン16bに含有されているFeの容量領域Rcへの拡散を抑制することができる。
 積層セラミックコンデンサ1を製造するためには、図6のフロー図に示されていない処理が行われてもよい。例えば、ステップS3における焼成処理で得られた積層セラミックコンデンサ1に対して、N2ガス雰囲気中において600℃~1000℃で再酸化処理が行われてもよい。また、第1外部電極31及び第2外部電極32の表面に、Cu,Ni,Sn等のめっき層が設けられてもよい。このめっき層は、電解めっき法又は無電解めっき法により形成され得る。
 積層体100を構成する積層ユニットU1は、図7c及び図8cに示された態様には限定されない。図12に、別の実施形態における積層ユニットU101を示す。図12は、図8cと同じ視点で見た積層ユニットU101を示している。図12に示されているように、積層ユニットU101は、誘電体グリーンシート111aと、誘電体グリーンシート111aの上面に形成された内部電極パターン120aと、誘電体グリーンシート111a及び内部電極パターン120aの周囲に形成された誘電体パターン116bと、を有する。積層ユニットU101においては、誘電体パターン116bが誘電体グリーンシート111aの上面ではなく周囲に形成されている点で、積層ユニットU1と異なっている。誘電体パターン116bの配置以外は、積層ユニットU1に関する説明は、積層ユニットU101にも当てはまる。
 積層体100を構成する積層ユニットU2は、図9c及び図10cに示された態様には限定されない。図13に、別の実施形態における積層ユニットU101を示す。図13は、図10cと同じ視点で見た積層ユニットU102を示している。図12に示されているように、積層ユニットU101は、誘電体グリーンシート111bと、誘電体グリーンシート111bの上面に形成された内部電極パターン120bと、誘電体グリーンシート111b及び内部電極パターン120bの周囲に形成された誘電体パターン116bと、を有する。積層ユニットU102においては、誘電体パターン116bが誘電体グリーンシート111bの上面ではなく周囲に形成されている点で、積層ユニットU2と異なっている。誘電体パターン116bの配置以外は、積層ユニットU102に関する説明は、積層ユニットU102にも当てはまる。
 チップ積層体100は、複数の積層ユニットU1の一部又は全部に代えて積層ユニットU101を備えてもよい。チップ積層体100は、複数の積層ユニットU2の一部又は全部に代えて積層ユニットU102を備えてもよい。
3 チップ積層体の別の製造方法
 次に、本体10の前駆体であるチップ積層体の別の作製方法について、図14aないし図14c、図15aないし図15c、及び図16aないし図16bを参照して説明する。
 まず、図14aに示されているように、誘電体グリーンシート211aを作製する。誘電体グリーンシート211aは、誘電体グリーンシート11aと同様の方法で作製される。図14aには、平面視した誘電体グリーンシート211aが示されている。
 次に、図14bに示されているように、誘電体グリーンシート211aの上面の一部の領域に内部電極パターン220aを形成する。図14bは、内部電極パターン220aが形成された1チップ分の誘電体グリーンシート211aの平面図を示す。内部電極パターン220aは、第1内部電極層21の前駆体である。内部電極パターン220aは、内部電極パターン20aと同様の方法で作製される。内部電極パターン220aは、誘電体グリーンシート211aの紙面左端以外の領域を覆うように、誘電体グリーンシート211aの上面に形成される。
 次に、図14cに記載されているように、誘電体グリーンシート211aの上面のうち、内部電極パターン220aが形成されていない領域に、誘電体パターン212aを形成することで、積層ユニットU201が作製される。誘電体パターン212a用の誘電体パターン用ペーストとして、誘電体パターン16a用の誘電体パターン用ペーストと同じものを用いることができる。
 次に、図15aに示されているように、誘電体グリーンシート211bを作製する。誘電体グリーンシート211bは、誘電体グリーンシート11aと同様の方法で作製される。図15aには、平面視した誘電体グリーンシート211bが示されている。
 次に、図15bに示されているように、誘電体グリーンシート211bの上面の一部の領域に内部電極パターン220bを形成する。図15bは、内部電極パターン220bが形成された1チップ分の誘電体グリーンシート211bの平面図を示す。内部電極パターン220bは、第2内部電極層22の前駆体である。内部電極パターン220bは、内部電極パターン20bと同様の方法で作製される。内部電極パターン220bは、誘電体グリーンシート211bの紙面右端以外の領域を覆うように、誘電体グリーンシート211bの上面に形成される。
 次に、図15cに記載されているように、誘電体グリーンシート211bの上面のうち、内部電極パターン220bが形成されていない領域に、誘電体パターン212bを形成することで、積層ユニットU202が作製される。誘電体パターン212b用の誘電体パターン用ペーストとして、誘電体パターン16a用の誘電体パターン用ペーストと同じものを用いることができる。
 次に、複数の積層ユニットU201及び複数の積層ユニットU202を交互に積層し、最上層に誘電体グリーンシート12aを設け、最下層に誘電体グリーンシート13aを設けることで積層体200aを得る。図16aには、積層体200aをWT面に平行な平面で切断した切断面が示されている。積層体200aをLT面に平行な面で切断すると、図11に示されている積層体100と同様に、内部電極パターン220aの露出面と内部電極パターン220bの露出面とが積層体200aのL軸方向の両端から交互に露出している。
 次に、図16bに示されているように、積層体200aのW軸方向の両端に、誘電体成形体216aを貼り付けることで積層体200bを作製する。誘電体成形体216aは、誘電体層11のうちマージン領域Rmに該当する部位の前駆体である。誘電体成形体216aは、誘電体ペーストを直方体形状に成形することで作製される。誘電体成形体216aの材料となる誘電体ペーストは、誘電体パターン16a用のペーストと同じものであってもよい。すなわち、誘電体成形体216aの材料となる誘電体ペーストは、誘電体粉末とFe含有粉末との混合粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダーと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合することで得られる。Fe含有粉末は、例えば、酸化第二鉄(Fe23)粉末である。混合粉末は、例えば、100モルのBaTiO3粉末に対して、0.6モル以上1.8モル以下のFe23粉末を混合することで生成されてもよい。混合粉末には、酸化マグネシウム(MgO)粉末及び二酸化マンガン(MnO2)粉末の少なくとも一方を含有することができる。誘電体成形体216aは、例えば、上記の誘電体ペーストを圧縮成型することで作製される。
 以上のようにして作製された積層体200bを、積層体100に対する焼成処理と同様に焼成することで、積層セラミックコンデンサ1が得られる。
4 実施例
 以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明する。本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
4-1 試料の作製
 まず、図5及び図6に記載されている製造方法に従って、以下のようにして26種類の試料を作製した。まず、チタン酸バリウムの粉末にポリビニルブチラール(PVB)樹脂と、溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合してスラリーを得た。そして、このスラリーを基材フィルム上に塗工し、基材フィルム上に塗工されたスラリーを乾燥させて誘電体グリーンシートを得た。次に、Ni粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂と、溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合し内部電極用スラリーを得た。そして、誘電体グリーンシートの表面の一部の領域に、内部電極用スラリーを印刷して、誘電体グリーンシートの各々に内部電極パターンを形成した。
 次に、誘電体グリーンシートの表面のうち内部電極パターンが形成されていない領域に誘電体ペーストを塗布して誘電体パターンを形成した。各試料用の誘電体ペーストを生成するために、100モルのBaTiO3粉末に対して、以下の表1に記載されている比率となるようにFe23粉末、MgO粉末、及びMnO2粉末を秤量した。試料ごとの各粉末の添加量は、表1に記載されている。これらの秤量された粉末を直径1mmのジルコニアビーズで混合粉砕して、誘電体パターン用の原料粉末を得た。次に、この原料粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂と、溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合し誘電体ペーストを得た。この誘電体ペーストを、誘電体グリーンシートの表面のうち内部電極パターンが形成されていない領域に塗布して誘電体パターンを形成することで、積層ユニットU1及び積層ユニットU2を形成した。この積層ユニットU1及び積層ユニットU2は、図7c、図8c、図9c、及び図10cに示されているように、誘電体グリーンシートと、当該誘電体グリーンシートの表面の一部に形成された内部電極パターンと、当該誘電体グリーンシートの表面のうち内部電極パターンが形成されていない領域に形成された誘電体パターンと、を有する。
 次に、積層ユニットを500枚積層して積層体を形成し、この積層体を個片化することでチップ積層体を得た。積層ユニットは、図11に示されているように、内部電極パターンが左右から交互に露出するように積層された。チップ積層体は、1005形状(長さ寸法:1.0mm、幅寸法:0.5mm、高さ寸法:0.5mm)とした。次に、このチップ状の成形体に対して、N2雰囲気において脱脂処理を行った。次に、脱脂処理後の成形体に対して金属ペーストをディップ法で塗布することで、各成形体に外部電極となる下地層を形成した。
 次に、上記のようにして得られた各試料の前駆体であるチップ積層体を焼成炉に投入した。焼成炉内を酸素分圧10-9~10-10atmの低酸素雰囲気に保って、チップ積層体を500℃で30分間予熱した。予熱後に、焼成炉内を表1に記載されている昇温速度で表1に記載されている焼成温度まで昇温し、この焼成温度において、チップ積層体を3分間焼成した。各試料についての焼成条件は、容量領域Rcにおける焼結状態(焼結の進行度)がおよそ等しくなるように(具体的には、焼成後の各試料において静電容量がおよそ10μFとなるように)定められた。以下では、以上のようにして得られた容量領域における焼結状態がほぼ等しい試料1~試料24について、マージン領域の焼結状態を比較評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 試料1~試料24においては、誘電体グリーンシート及び誘電体パターンが焼成されて誘電体層となっており、内部電極パターンが焼成されて内部電極層となっている。また、成形体に形成した下地層が外部電極となっている。よって、試料1~試料24はいずれも、T軸方向に沿って交互に配置された誘電体層及び内部電極層を有する積層セラミックコンデンサである。
4-2 耐湿負荷試験
 試料1~試料24の各々について耐湿負荷試験を行った。具体的には、試料1~試料24の各々について、500個ずつサンプルを選択し、試験温度=40℃、相対湿度=95%RH、印加電圧=10Vdc(direct current)、時間=500hの条件で、耐湿負荷試験を行った後、すぐに耐湿槽から取り出し、室温に戻ったところでその抵抗値を測定した。そして、抵抗値が25MΩ未満のものを耐湿不良と判定し、その不良率を調べた。耐湿負荷試験の結果、試料1~試料24のいずれについても、不良率は0%であったため、優れた耐湿性を有すると判定した。
4-3 濃度測定
 次に、各試料に含有されているFe、Mg、Mnの濃度を想定した。具体的には、試料1~試料24の各々をLT面が観察面となるように研磨し、観察面を露出させた各試料をレーザーアブレーション装置内へ搬送した。次に、装置内で、各試料の観察面の容量領域内にある測定位置P1付近及びマージン領域Rm内にある測定位置P2付近にレーザーを照射して、各レーザー照射部位におけるBa、Ti、Fe、Mn、及びMgの濃度を測定した。レーザーアブレーション装置には、Elemental Scientific Lasers社のNWR213を使用し、誘導結合プラズマ質量分析装置には、アジレントテクノロジー社製のAgilent 7900 ICP-MSを使用した。このようにして測定された容量領域にある測定位置P1付近におけるFe濃度を、表2の「第1Fe濃度(at%)」の列に記載した。表2の第1Fe濃度は、容量領域RcにおけるFeの濃度を表す第1濃度に対応する。また、マージン領域Rmにある測定位置P2付近におけるFe濃度を、表2の「第2Fe濃度(at%)」の列に記載した。表2の第2Fe濃度は、マージン領域RmにおけるFeの濃度を表す第2濃度に対応する。また、第2Fe濃度と第1Fe濃度との差を求め、この差を表2の「Fe濃度差分」の列に記載した。さらに、測定位置P2付近におけるMn濃度とMg濃度との合計を、表2の「(Mg+Mn)濃度(at%)」の列に記載した。Fe、Mn、及びMgの濃度はそれぞれ、Ti100at%に対する原子数比率で表されている。
4-4 静電容量
 試料1~24の各々について、静電容量を測定した。静電容量は、LCRメーターを使用し、交流印加電圧を1Vrms-1kHzとして測定した。各試料について100個のサンプルを選択し、この100個のサンプルの各々について静電容量を求め、その平均値を各試料の静電容量とした。このようにして算出した静電容量を表2の「静電容量(μF)」の列に記載した。
4-5 HALT
 試料1~試料24の各々について、100個ずつサンプルを選択し、この選択したサンプルの各々について加速寿命試験(HALT)を行った。加速寿命試験では、試料1~試料24ごとに選択された100個のサンプルの各々について125℃下で15V/μmの電圧を印加したときの故障時間を求め、この100個のサンプルについて求められた故障時間の中央値を表2の「HALT50%値(min)」の列に記載した。
4-6 CR積
 試料1~試料24の各々について、100個ずつサンプルを選択し、この選択したサンプルの各々について絶縁抵抗計を用いて、10Vの直流電圧を1分間印加した後の絶縁抵抗IRを測定した。この100個のサンプルについて求められた絶縁抵抗IRの平均値を、各試料の絶縁抵抗とした。そして、各試料の絶縁抵抗と静電容量との積を求めた。この積を、表2の「CR積((MΩμF))」の列に記載した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2において、本発明に包含されない試料(つまり、比較例)については、試料番号にアスタリスク(*)が付加されている。具体的には、試料8及び試料16は、本願発明に包含されない比較例である。
4-7 分析
 マージン領域RmにおけるFe濃度(つまり、第2Fe濃度)が、容量領域RcにおけるFe濃度(つまり、第1Fe濃度)よりも高い試料1ないし試料7の特性を、Feの含有の有無以外は同一原材料を用いた試料8の特性と比較すると、試料1ないし試料7はいずれも、試料8よりも低温で焼成が行うことが可能となっており、また、試料8よりもHALT50%値が高いことが分かる。また、マージン領域RmにおけるFe濃度(つまり、第2Fe濃度)が、容量領域RcにおけるFe濃度(つまり、第1Fe濃度)よりも高い試料9ないし試料15の特性を、Feの含有の有無以外は同一原材料を用いた試料16の特性と比較すると、試料9ないし試料15はいずれも、試料16よりも低温で焼成が行うことが可能になっており、また、試料16よりもHALT50%値が高いことが分かる。また、耐湿負荷試験の結果から、試料1ないし試料7及び試料9ないし試料15はいずれも、マージン領域Rmが緻密化していることが確認されている。よって、マージン領域Rmにおける第2Fe濃度を容量領域Rcにおける第1Fe濃度よりも高くすることにより、Feが添加されていない試料と比べて絶縁信頼性を低下させることなく、マージン領域Rmを緻密化できることが確認された。なお、第1Fe濃度を第2Fe濃度よりも高くすると、容量領域Rcにおいて酸素欠陥が多く発生するとともに、マージン領域Rmを緻密化するための焼成温度が高くなるため、Feは、第2Fe濃度が第1Fe濃度よりも高くなるように添加される。
 各試料のHALT50%値についてさらに分析する。試料1と試料2とを比較すると、原料に同量のFe23粉末が添加されているが、試料1は試料2よりも高速で昇温されたため、試料1のFe濃度差分は、試料2のFe濃度差分よりも大きくなっている。そして、試料1のHALT50%値は、試料2のHALT50%値よりも高くなっている。試料1のHALT50%値が試料2のHALT50%値よりも高いのは、試料1のFe濃度差分が試料2のFe濃度差分よりも大きいため、試料1の第1濃度が試料2の第1濃度よりも低くなり、その結果、試料1においては、試料2と比べて容量領域Rcにおける酸素欠陥の生成が抑制されたためと考えられる。試料3と試料4との間、試料5と試料6との間、試料9と試料10との間、試料11と試料12との間、試料13と試料14との間、試料19と試料20との間、試料21と試料22との間、試料23と試料24との間でも、試料1と試料2との比較結果と同様に、同量のFeを原料に添加した場合でも、高速で昇温がなされてFe濃度差分が大きい試料の方が、HALT50%値が大きい。
 以上から、マージン領域Rmにおける第2Fe濃度が容量領域Rcにおける第1Fe濃度よりも高くなるように誘電体層11にFeを含有させることにより、Feが添加されていない試料と比較して積層セラミックコンデンサの絶縁信頼性を低下させることなく、マージン領域Rmを緻密化できることが確認された。
 試料19ないし試料20及び試料23ないし試料24のFe濃度差分とHALT50%値との関係から、Fe濃度差分が0.33から0.49までの間で、Fe濃度の増加に対するHALT50%値の増加の程度が大きいことが分かる。よって、Fe濃度差分が0.5at%よりも大きい場合には、Fe未添加の試料と比較してHALT50%値が十分に高い値を有しており、特に高い絶縁信頼性が得られることが分かる。
 試料1と試料2とを比較すると、原料に同量のFe23粉末が添加されているが、試料1の方が試料2よりも焼成温度が低いこと、すなわち、試料1の方が試料2よりも低い焼成温度で焼結することが確認された。積層セラミックコンデンサにおいては、容量領域Rcよりもマージン領域Rmの方が焼結しにくいため、積層セラミックコンデンサの焼成温度は、マージン領域Rmの焼結性により律速される。試料1の方が試料2よりも低い温度で焼結するため、試料1のマージン領域Rmは、試料2のマージン領域Rmよりも低温で焼結する。試料1のマージン領域Rmの方が試料2のマージン領域Rmよりも低温で焼結する理由は、試料1のFe濃度差分が試料2のFe濃度差分よりも大きいため、試料1の第2濃度が試料2の第2濃度よりも高くなり、その結果、マージン領域Rmにより高い濃度で含有されているFeにより、試料1のマージン領域Rmの焼結性が試料2のマージン領域Rmの焼結性よりも高くなったためと考えられる。試料3と試料4との間、試料5と試料6との間、試料9と試料10との間、試料11と試料12との間、試料13と試料14との間、試料19と試料20との間、試料23と試料24との間でも同様に、高速で昇温がなされてFe濃度差分が大きい試料の方が、焼成温度が低いことが確認された。
 以上から、マージン領域Rmにおける第2Fe濃度が容量領域Rcにおける第1Fe濃度よりも高くなるように誘電体層11にFeを含有させることにより、Feが添加されていない試料と比較して焼成温度を高くすることなく、マージン領域Rmを緻密化できることが確認された。
 試料6、試料7、試料14、試料15、及び試料24においては、CR積が466MΩμF以下まで低下している。試料6、試料7、試料14、試料15、及び試料24においてCR積が低下しているのは、これらの試料では第1Fe濃度が0.4at%以上であるため、容量領域Rcにおいて導電性のマグネタイト(Fe34)が多く生成されたことにより、内部電極間の絶縁抵抗が低下しているためと考えられる。よって、第1Fe濃度を0.4at%未満とすることが望ましい。第1Fe濃度を0.4at%未満とすることにより、積層セラミックコンデンサにおいて高いCR積を実現できる。
 試料17及び試料18から、マージン領域RmにおけるMn濃度とMg濃度との合計が1.2at%の場合には、静電容量が9.4μF以下まで低下することが分かる。試料17及び試料18において静電容量が低いのは、Mn及びMgが誘電体層内に過剰に含まれているためと考えられる。マージン領域RmにおけるMn濃度とMg濃度との合計を1.2at%未満とすることにより、積層セラミックコンデンサにおいて高い静電容量を実現することができ好ましい。
 試料1、試料3、試料5、試料9、試料11、試料13、試料19、試料21、及び試料23における第1濃度、(Mn+Mg)濃度、及びFe濃度差と、静電容量、HALT50%値、及びCR積との関係から、第1Fe濃度を0.4at%未満とし、マージン領域RmにおけるMn濃度とMg濃度との合計を1.2at%未満とし、Fe濃度差分を0.4~1.15の範囲とすることにより、積層セラミックコンデンサにおいて高いHALT50%値が実現されていることが分かる。一態様においては、第1濃度が0.4at%未満であり、(Mn+Mg)濃度が1.2at%未満であり、Fe濃度差が0.43~1.13at%の範囲にあることにより、高い絶縁信頼性実現できていて特に好ましい。
5 注記
 前述の様々な実施形態で説明された各構成要素の寸法、材料及び配置は、それぞれ、各実施形態で明示的に説明されたものに限定されず、当該各構成要素は、本発明の範囲に含まれ得る任意の寸法、材料及び配置を有するように変形することができる。
 本明細書において明示的に説明していない構成要素を、上述の各実施形態に付加することもできるし、各実施形態において説明した構成要素の一部を省略することもできる。
 本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
 本明細書において、ある構成要素を「含む」という場合は、本発明の内容と矛盾しない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
6 付記
 本明細書において開示される実施形態には、以下の事項も含まれる。
[付記1]
 第1内部電極層、第2内部電極層、及び第1方向において前記第1内部電極層と前記第2内部電極層との間に配置されている誘電体層を含む本体と、
 前記本体に、前記第1内部電極層と電気的に接続するように設けられた第1外部電極と、
 前記本体に、前記第2内部電極層と電気的に接続するように設けられた第2外部電極と、
 を備え、
 前記本体は、少なくとも、前記第1方向において前記第1内部電極と前記第2内部電極とが対向している容量領域と、前記第1方向から見て前記第1内部電極層及び前記第2内部電極層がいずれも存在しないマージン領域と、に区画され、
 前記誘電体層は、前記容量領域においてFeを第1濃度で含有し、前記マージン領域においてFeを前記第1濃度よりも高い第2濃度で含有する、
 積層セラミックコンデンサ。
[付記2]
 前記第2濃度と前記第1濃度との差は、0.4at%より大きく1.15未満である、
 [付記1]に記載の積層セラミックコンデンサ。
[付記3]
 前記第2濃度は、0.4at%以上である、
 [付記1]又は[付記2]に記載の積層セラミックコンデンサ。
[付記4]
 前記第1濃度は、0.4at%未満である、
 [付記1]から[付記3]のいずれか一つに記載の積層セラミックコンデンサ。
[付記5]
 前記マージン領域は、1.2at%未満の焼結助剤を含有し、
 前記焼結助剤は、Mg及びMnの少なくとも一方である、
 [付記1]から[付記4]のいずれか一つに記載の積層セラミックコンデンサ。
[付記6]
 [付記1]から[付記5]のいずれか一つに記載の積層セラミックコンデンサを備える回路モジュール。
[付記7]
 [付記6]に記載の回路モジュールを含む、電子機器。
[付記8]
 誘電体グリーンシートの上に、主成分金属の粉末を含む内部電極パターン、及び、前記内部電極パターンの周りに配置されFe含有粉末を含む誘電体パターンが形成された積層ユニットを準備する工程と、
 複数の前記積層ユニットを積層して積層体を形成する工程と、
 前記積層体を焼成する焼成工程と、
 を備える積層セラミックコンデンサの製造方法。
[付記9]
 前記焼成工程において、前記積層体を予熱温度から焼成温度まで4000℃/h以上で昇温する、
 [付記8]に記載の製造方法。
 1 積層セラミックコンデンサ
 10 本体
 11 誘電体層
 21 第1内部電極層
 22 第2内部電極層
 31 第1外部電極
 32 第2外部電極
 Rc 容量領域
 Rm マージン領域
 Ra 引出領域

Claims (9)

  1.  第1内部電極層、第2内部電極層、及び第1方向において前記第1内部電極層と前記第2内部電極層との間に配置されている誘電体層を含む本体と、
     前記本体に、前記第1内部電極層と電気的に接続するように設けられた第1外部電極と、
     前記本体に、前記第2内部電極層と電気的に接続するように設けられた第2外部電極と、
     を備え、
     前記本体は、少なくとも、前記第1方向において前記第1内部電極と前記第2内部電極とが対向している容量領域と、前記第1方向から見て前記第1内部電極層及び前記第2内部電極層がいずれも存在しないマージン領域と、に区画され、
     前記誘電体層は、前記容量領域においてFeを第1濃度で含有し、前記マージン領域においてFeを前記第1濃度よりも高い第2濃度で含有する、
     積層セラミックコンデンサ。
  2.  前記第2濃度と前記第1濃度との差は、0.4at%より大きく1.15未満である、
     請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
  3.  前記第2濃度は、0.4at%以上である、
     請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサ。
  4.  前記第1濃度は、0.4at%未満である、
     請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサ。
  5.  前記マージン領域は、1.2at%未満の焼結助剤を含有し、
     前記焼結助剤は、Mg及びMnの少なくとも一方である、
     請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサ。
  6.  請求項1に記載の積層セラミックコンデンサを備える回路モジュール。
  7.  請求項6に記載の回路モジュールを含む、電子機器。
  8.  誘電体グリーンシートの上に、主成分金属の粉末を含む内部電極パターン、及び、前記内部電極パターンの周りに配置されFe含有粉末を含む誘電体パターンが形成された積層ユニットを準備する工程と、
     複数の前記積層ユニットを積層して積層体を形成する工程と、
     前記積層体を焼成する焼成工程と、
     を備える積層セラミックコンデンサの製造方法。
  9.  前記焼成工程において、前記積層体を予熱温度から焼成温度まで4000℃/h以上で昇温する、
     請求項8に記載の製造方法。
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