(57)【要約】【課題】積層セラミック電子部品において、内部電極層が１μｍ以下に薄層化された場合にも、実効面積の欠落による静電容量の損失を抑制する。【解決手段】金属箔からなる内部電極層１１を備え、焼成する工程の昇温時の温度が１０００℃〜１３００℃の範囲のとき、昇温速度を８００℃／ｈ〜１０００℃／ｈに制御することにより、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率が７０％〜９０％、かつ電気的に不連続な島状部分２１の面積が１０％未満に抑制可能となる。これにより、内部電極層１１の厚みが１μｍ以下であっても、所望の静電容量が得られ、良好な電気特性と、高い信頼性を有する積層セラミック電子部品を、歩留まり良く生産することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と内部電極層を有する積層セラミック電子部品において、前記内部電極層に対する内部電極の存在比率が７０％〜９０％で、かつ前記内部電極の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分の面積の割合が、１０％未満である積層セラミック電子部品。
【請求項２】
金属箔とセラミックグリーンシートを交互に積層して積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを備える積層セラミック電子部品の製造方法であって、前記焼成する工程の昇温時の温度が１０００℃〜１３００℃の範囲において、昇温速度を８００℃／ｈ〜１０００℃／ｈとする積層セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層セラミック電子部品の製造方法を、積層セラミックコンデンサの一例を用いて、以下に説明する。
【０００３】
図３は従来の一般的な積層セラミックコンデンサ３１の一部切欠斜視図を示す。３２はセラミック層、３３は内部電極層、３４は保護層を示すものであり、セラミック層３２と内部電極層３３とが交互に複数回数積層されて積層体を構成する。このとき、内部電極層３３はその端部が積層体の対向する両端面に交互に露出するように積層し、これを焼成し焼結体とした後、この焼結体に外部電極３５を形成して作製する。
【０００４】
そしてセラミック層３２となるセラミックグリーンシートは、例えば、次のようにして作製する。
【０００５】
まず、チタン酸バリウム等の誘電体材料粉末に有機物バインダと可塑剤と溶剤等を加え混練しスラリー化した後、ドクターブレード法等を用いて上記のスラリーを塗工、乾燥し、セラミックグリーンシートを作製する。
【０００６】
次に、セラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法等により金属を主成分とする内部電極ペーストを印刷乾燥して、内部電極層３３を形成し内部電極層３３を備えたセラミックグリーンシートを準備する。
【０００７】
また、これとは別に保護層３４用シートとして内部電極層３３を形成していないセラミックグリーンシートを準備する。
【０００８】
次に、積層セラミックコンデンサの積層工程は、例えば、支持板に上記保護層３４用シートを複数枚積層する。この上に更に、内部電極層３３を備えたセラミックグリーンシートを重ねる。この内部電極層３３を備えたセラミックグリーンシートの積層を所望回数繰り返し積層し、更に、この上に再び保護層３４用シートを複数枚積層して積層体を作製する。なお、内部電極層３３を備えたセラミックグリーンシートの積層は、内部電極層３３の複数個の矩形パターンを１層ごとに交互に長手方向に所定寸法ずらしながら行う。
【０００９】
次に、加圧圧着工程でこの積層体を加圧し、内部電極層３３を備えたセラミックグリーンシート各層を圧着して一体化する。
【００１０】
次に、この加圧圧着した積層体を所望の形状に切断し、支持板より分離して個片のグリーンチップとし、このグリーンチップを脱脂焼成し焼結体を得たのち、外部電極３５を形成して積層セラミックコンデンサが得られる。
【００１１】
また近年は、電子回路の高密度化に伴う電子部品の小型化に対する要求が高く、積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化が急速に進んでいる。これらを実現するためにセラミック層３２および内部電極層３３の薄層化や高積層化するという方法がとられている。また、特に静電容量特性を左右する内部電極層の損失を抑制することが重要となっている。
【００１２】
例えば、特許文献１では、内部電極層３３の断面を側面方向から観察したときの連続性を、内部電極層３３を形成すべき領域に対する、実際に内部電極層３３が存在している領域との比として定義したとき、連続性が小さいほど積層セラミックコンデンサの静電容量のバラツキが大きくなることから、内部電極層３３の連続性を７０％〜９５％の範囲内に抑制すると、静電容量のバラツキが小さくでき、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供できる技術を提案している。
【特許文献１】特開平１０−１２４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このようにして得られた積層セラミックコンデンサの内部電極層３３の積層面を観察したとき、多くの場合、内部電極層３３を形成すべき領域に、内部電極層３３の存在しない領域が存在する。また内部電極層３３が存在する部分であっても、電気的に不連続な島状部分となって存在している。
【００１４】
これらは、焼成過程において焼成温度が、セラミック層３２の焼結温度になると、内部電極層３３の金属成分は過焼結となり、球形になろうとして、積層方向に移動するために、発生する現象である。
【００１５】
上記のように、内部電極層３３において電気的に不連続な島状部分が多く存在することで、内部電極層３３の実効面積が欠落するため、積層セラミックコンデンサにおいて、所望の静電容量が得られ難いという問題を有していた。
【００１６】
また他方では、積層セラミックコンデンサの更なる小型化、大容量化の要望に対し、内部電極層３３の薄層化が進んでおり、例えばセラミック層３２の厚みが１．５μｍ以下、内部電極層３３の厚みが１．０μｍ以下、積層数が２００層以上とした積層セラミックコンデンサの場合、内部電極層３３の厚みが更に薄くなる為に、焼成過程において、金属成分が積層方向に移動したとき、電極の存在しない領域の割合が従来よりも多くなり易く、内部電極層３３の実効面積の欠落が顕著となるために、内部電極層３３の薄層化が進むと静電容量の大容量化は困難とされていた。
【００１７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、内部電極層３３を薄層化した際にも、所望の静電容量が得られる、積層セラミック電子部品およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１９】
本発明の積層セラミック電子部品は、セラミック層と内部電極層を有する積層セラミック電子部品において、前記内部電極層に対する内部電極の存在比率が７０％〜９０％で、かつ前記内部電極の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分の面積の割合が、１０％未満である。この構成により内部電極層の厚みが１μｍ以下であっても、所望の静電容量が得られる。
【００２０】
また本発明は、金属箔とセラミックグリーンシートを交互に積層して、積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを備える積層セラミック電子部品の製造方法であって、前記焼成する工程の昇温時の温度が１０００℃〜１３００℃の範囲において、昇温速度を８００℃／ｈ〜１０００℃／ｈとしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、内部電極層の実効面積の欠落による静電容量の損失を抑制でき、内部電極層となる金属に過焼結部が存在しても静電容量の損失を抑えた積層セラミックコンデンサの実現が可能となる。さらに本発明により、市場の要望である内部電極層の薄層化に対しても、静電容量の損失を抑えた積層セラミックコンデンサを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の請求項１および請求項２記載の発明について説明する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における積層セラミック電子部品の積層面の内部電極を露出させた状態の例を示す一部切欠斜視図であり、１０はセラミック層、１１は内部電極層、１２は内部電極、１３は内部電極層の外形を示すものである。内部電極層１１は、内部電極１２の存在する部分と外形１３に囲まれた内部電極１２が形成されていない部分をさす。
【００２４】
そして図２は、図１に示す内部電極１２のＡ部の拡大斜視図であり、２１は電気的に不連続な島状部分を示すものであり、内部電極１２は電気的に不連続な島状部分２１を含んでいる。
【００２５】
続いて、本発明の実施の形態における積層セラミック電子部品の製造方法について、ニッケルを内部電極層とする積層セラミックコンデンサの製造方法を例に詳細に説明する。
【００２６】
まず、セラミック成分としてチタン酸バリウムを主成分とする誘電体粉末にポリビニルブチラールなどの有機バインダ、フタル酸エステルなどの可塑剤を加えて有機溶剤中で十分に分散することによりセラミックスラリーとし、その後ドクターブレード法によってＰＥＴフィルムなどのベースフィルム上にセラミックグリーンシートを形成した。
【００２７】
次に、ＰＥＴフィルム上にニッケル箔を蒸着し、内部電極１２となる金属の矩形パターンを形成する。そして、前記金属の矩形パターンを前記セラミックグリーンシート上に接着させ転写し、金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートを準備する。
【００２８】
また、これとは別に保護層用シートとして金属の矩形パターンを形成していないセラミックグリーンシートを準備する。
【００２９】
次に支持板に上記保護層用シートを複数枚積層する。この上に更に、金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートを重ねる。この金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートの積層を所望回数繰り返し積層し、更に、この上に再び保護層用シートを複数枚積層して積層体を作製する。
【００３０】
なお、金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートの積層は、複数個の金属の矩形パターンを１層ごとに交互に長手方向に所定寸法ずらしながら行う。
【００３１】
次に、加圧圧着工程でこの積層体を加圧し、金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシート各層を圧着して一体化する。
【００３２】
その後、これらの積層体を所定の寸法形状になるように切断し、窒素ガス雰囲気中で熱処理して有機バインダ成分を除去した後、窒素および水素の混合ガス雰囲気中でニッケルが酸化しないように酸素濃度を制御しながら焼成する。
【００３３】
その際、内部電極１２が過焼結となり存在比率が低下し易い昇温時の温度１０００℃〜１３００℃の範囲においては、昇温速度を８００℃／ｈに制御し最高温度の１３００℃まで昇温して焼成し、焼結体を得る。
【００３４】
次に、上記焼結体の両端部に外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３５】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサは、内部電極１２が過焼結になり存在比率が低下し易い昇温時の温度範囲において、高速で昇温させたので、内部電極層１１の実効面積の欠落が少なく抑えられ、静電容量の損失が少なく、小型で大容量の積層セラミックコンデンサの実現ができた。
【００３６】
本実施の形態の製造方法により、良好な電気特性と、高い信頼性を有する積層セラミック電子部品を、歩留まり良く生産することができる。
【００３７】
但し、静電容量、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率および電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合は、下記の試料で評価した。
【実施例】
【００３８】
以下、本実施の形態の製造方法で説明した構成と共通となる構成の記述は省略する。
【００３９】
まず、本実施例の金属箔からなる金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートを準備し、支持体上に６枚積層して、本実施例の積層セラミックコンデンサを作製した。
【００４０】
次に、比較例としてニッケルを主成分としてエチルセルロースなどの有機バインダ、フタル酸エステルなどの可塑剤および溶剤からなる金属ペーストをセラミックグリーンシート上に印刷し、金属ペーストからなる金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートを準備し、支持体上に６枚積層して、比較例の積層セラミックコンデンサを作製した。
【００４１】
尚、上記本実施例および比較例の金属の矩形パターンを備えたセラミックグリーンシートの、金属の矩形パターンの厚みは１μｍ以下、セラミックグリーンシートの厚みは１．３μｍとした。
【００４２】
次いで上記で得られた本実施例および比較例の積層セラミックコンデンサについて評価した。評価としては、静電容量、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率および内部電極１２の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合を評価した。これらの結果を（表１）に示す。
【００４３】
【表１】
2010040624.tif 000003
【００４４】
まず、積層セラミックコンデンサの静電容量をデジタルＬＣＲメータ等の測定器で測定する。
【００４５】
次に積層セラミックコンデンサの内部電極１２を画像分析装置等で観察するために、内部電極１２を覆うセラミック層１０を強酸によるエッチングあるいは研磨等により取り除き、積層セラミックコンデンサの積層面の内部電極１２を露出させる（図１）。
【００４６】
次いで露出した内部電極１２を画像分析装置等で観察し、画像分析により内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率を算出した。
【００４７】
内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率は、内部電極層の外形１３に対する、実際に内部電極１２が存在している領域の面積の割合とするものである。また、内部電極層の外形１３とは、図２の破線で示すように内部電極層１１の形成されたパターンの外周に囲まれる領域をさす（図２）。
【００４８】
（表１）に示したように、本実施例の積層セラミックコンデンサは静電容量が大きく、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率が高く、内部電極１２の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合は少ないことが分かった。
【００４９】
本実施例（試料Ｎｏ．１−Ｎｏ．３）は、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率が７０％〜９０％でかつ、内部電極１２の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合は１０％未満と小さく、比較例に比べて静電容量は大きかった。また、この場合の内部電極１２は、唐草模様状に幾重にも重なり合っており、電気的に接続している。
【００５０】
これに対して、比較例は内部電極１２の欠落が大きかった為に、静電容量の損失が大きく、実施例に比べ静電容量が小さかったと考えられる。
【００５１】
比較例（試料Ｎｏ．４，Ｎｏ．８）については内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率が７０％未満と小さく、また比較例（試料Ｎｏ．５−Ｎｏ．７）については、内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率は７０％〜９０％であるが、内部電極１２の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合が１０％以上存在するため、静電容量が小さくなっている。
【００５２】
これらの検討における試料Ｎｏ．１−Ｎｏ．３は、本発明を実施するための最良の形態の一例を示すものであり、上記のように内部電極１２にニッケル箔を用い、焼結後の内部電極層１１に対する内部電極１２の存在比率が７０％〜９０％で、かつ内部電極１２の存在部分に対する電気的に不連続な島状部分２１の面積の割合が１０％未満となることで、内部電極層１１が１μｍ以下の薄層になった場合にも所望の静電容量が得られる積層セラミックコンデンサを実現できた。
【００５３】
以上のことから昇温時の温度が１０００℃〜１３００℃の範囲において、昇温速度を８００℃／ｈに制御することで、焼成温度が金属成分の焼結温度に到達後、更にセラミックの焼結温度まで焼成温度を上げても、内部電極の金属成分が球形になろうとする性質を抑制でき、存在比率が７０％〜９０％かつ電気的に不連続な島状部分の面積の割合を１０％未満に制御可能となった。
【００５４】
従って、本実施の形態で作製した積層セラミックコンデンサおよび製造方法は、安定して所望の静電容量を得ることが可能である。
【００５５】
なお、本実施の形態において、昇温時の温度が１０００℃〜１３００℃の範囲における昇温速度を８００℃／ｈとして積層セラミックコンデンサを作製したが、昇温速度は８００℃／ｈ〜１０００℃／ｈでも同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明にかかる積層セラミック電子部品および製造方法は、内部電極層の実効面積の欠落による静電容量の損失を抑制でき、内部電極層となる金属に過焼結部が存在しても静電容量の損失を抑えた積層セラミック電子部品の実現が可能となる。
【００５７】
従って、市場の要望である内部電極層の薄層化に対応可能であり、特に小型、大容量の積層セラミックコンデンサを実現するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における積層セラミック電子部品の積層面の内部電極を露出させた状態の例を示す一部切欠斜視図
【図２】図１のＡ部の拡大斜視図
【図３】従来の積層セラミック電子部品の一部切欠斜視図
【符号の説明】
【００５９】
１０  セラミック層
１１  内部電極層
１２  内部電極
１３  外形
２１  電気的に不連続な島状部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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