(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなるコンデンサ本体の両端に外部電極を設けた積層セラミックコンデンサであって、前記誘電体層に、積層方向に突出し、積層方向への突出高さｈが０．５〜１０．０μｍ、誘電体層平面方向の最大幅Ｌが５〜１００μｍであり、半球面形状からなり、１０〜３００μｍの間隔で配列した複数の突出部が重なるように積層されていることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなる積層セラミックコンデンサに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、積層セラミックコンデンサは、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してコンデンサ本体を形成し、内部電極層の一部分を交互に積層体の対向する側面に露出させ、コンデンサ本体の両端に外部電極を形成して構成されていた。
【０００３】
このような積層セラミックコンデンサの一般的な製造方法は、先ず、例えば、誘電体セラミック粉末を有機バインダーに分散させたセラミックスラリーをシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製し、スクリーン印刷法などにより、このセラミックグリーンシートの上に導電ペーストで内部電極パターンを印刷する。
【０００４】
そして、この内部電極パターンが印刷されたセラミックグリーンシートを複数積層し、この積層体の両側に内部電極パターンが印刷されていないセラミックグリーンシートを複数枚それぞれ積層する。こうして得られた積層成形体を内部電極層が端面に露出するようにチップ状に切断し、これを焼成する。
【０００５】
そして、この焼結された積層体を研磨することで、その端面に内部電極層を露出させ、この端面に導電ペーストを塗布し、これを焼き付けて外部電極を形成することにより、積層チップコンデンサを作製していた。
【０００６】
コンデンサ本体１１は、図５に示すように、誘電体層１２と内部電極層１３とを交互に積層して構成されている。
【０００７】
また、他の積層セラミックコンデンサの製造方法として、セラミックの積層体を焼成する前に、その端部に予め導電ペーストを塗布し、積層体と導電ペーストを同時焼成するという製造方法もある。
【０００８】
さらに、積層体を得る方法も、セラミックグリーンシートを使用する、いわゆるシート法の他に、セラミックペーストと導電ペーストとを交互に印刷していく、いわゆる印刷法も採用されている。
【０００９】
このような積層セラミックコンデンサでは、上記積層方法により所望の容量を得ることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の積層セラミックコンデンサでは、内部電極層と誘電体層との焼成収縮率、熱膨張率の違いによって発生する内部応力が大きく、積層数が増すにつれて内部応力が大きくなり、デラミネーション等の構造欠陥が発生しやすく、また、静電容量の温度特性が悪化するという問題があった。
【００１１】
即ち、内部電極層は金属から構成されており、誘電体層はセラミックスから構成されており、その焼成段階では内部電極層が誘電体層よりも早い時期に収縮しようとするため、内部電極層の収縮により誘電体層の表皮部分が圧縮応力を受ける。
【００１２】
また、焼結後の冷却工程では、内部電極層の熱膨張係数は誘電体層よりも大きいため、内部電極層は誘電体層よりも早い時期に収縮しようとするため、やはり、内部電極層の収縮により誘電体層の表皮部分が圧縮応力を受ける。
【００１３】
そして、従来の積層セラミックコンデンサでは、図５に示すように、誘電体層１２は平坦であったため、誘電体層１２の表皮部分（内部電極層１３との境界部分）に生じた圧縮応力が重畳されて残留し、このような残留応力は積層数が増加するほど大きくなり、構造欠陥が発生したり、静電容量の温度特性が悪化するという問題があった。
【００１４】
本発明は、残留応力を低減することにより、デラミネーション等の構造欠陥の発生を抑制できるとともに、静電容量の温度特性を向上できる積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、積層セラミックコンデンサの誘電体層に複数の突起状変形領域を形成すると、この変形領域において内部応力の一部が解放され、積層セラミックコンデンサの残留応力を小さくすることができることを見出し、本発明に至った。
【００１６】
即ち、本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなるコンデンサ本体の両端に外部電極を設けた積層セラミックコンデンサであって、前記誘電体層に、積層方向に突出し、積層方向への突出高さｈが０．５〜１０．０μｍ、誘電体層平面方向の最大幅Ｌが５〜１００μｍであり、半球面形状からなり、１０〜３００μｍの間隔で配列した複数の突出部が重なるように積層されたものである。
【００１７】
ここで、複数の突出部は、１０〜３００μｍの間隔ｘを置いて形成されていることが重要である。
【００１８】
【作用】
本発明の積層セラミックコンデンサは、内部電極層は金属から構成されており、誘電体層はセラミックスから構成されているため、焼成段階および焼結後の冷却工程では、内部電極層の収縮により誘電体層の表皮部分が圧縮応力を受けるが、本発明の積層セラミックコンデンサでは、誘電体層に、積層方向に突出する複数の突出部を所定間隔を置いて形成したので、誘電体層の表皮部分に生じた圧縮応力が突出部で各方向に分散され、残留応力が低下する。これにより、デラミネーション等の構造欠陥が抑制され、さらに静電容量の温度特性を向上できる。
【００１９】
また、突出部の積層方向への突出高さｈを０．５〜１０．０μｍとすることにより、あるいは複数の突出部を１０〜３００μｍの間隔ｘを置いて形成することにより、残留応力をさらに有効に低減できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の積層セラミックコンデンサは、図１に示すように、コンデンサ本体１の両端に外部電極２を形成して構成されており、コンデンサ本体１は、図２に示すように、誘電体層３と内部電極層４とを交互に積層して構成されている。
【００２１】
そして、誘電体層３には、図２乃至図４に示すように、積層方向に突出する複数の突出部７が所定間隔ｘを置いて形成されている。この突出部７は半球面形状とされ、突出部７の積層方向への突出高さｈは０．５〜１０．０μｍとされており、この突出部７の誘電体層平面方向の最大幅Ｌは、５〜１００μｍとされている。また、複数の突出部７は、誘電体層３に１０〜３００μｍの間隔ｘを置いて形成されている。
【００２２】
ここで、突出部７の積層方向への突出高さｈを０．５〜１０．０μｍとしたのは、この範囲ならば内部応力を充分に低減できるからである。つまり、突出高さｈが０．５μｍ以下の場合、内部応力が十分に緩和されず、静電容量の温度特性変化率の向上効果が小さいからである。一方、１０．０μｍを越えると、グリーンシートの破損によるショート故障が発生しやすくなるからである。突出部７の積層方向への突出高さｈは、２．０〜５．０μｍであることが望ましい。
【００２３】
また、複数の突出部７を１０〜３００μｍの間隔ｘを置いて形成したのは、間隔Ｘが１０μｍよりも小さい場合にはグリーンシートの破損によるショート故障が発生しやすくなり、一方、３００μｍを越えると内部応力が十分に緩和されず、静電容量の温度特性変化率が大きくなりやすいからである。間隔ｘは、２０〜１００μｍであることが望ましい。
【００２４】
さらに、突出部７の誘電体層平面方向の最大幅Ｌを５〜１００μｍとしたのは、最大幅Ｌが５μｍよりも小さい場合には、グリーンシートの破損によるショート故障が発生しやすく、１００μｍを越えると内部応力が十分に緩和されず、静電容量の温度特性変化率が大きくなりやすいからである。最大幅Ｌは１０〜５０μｍが望ましい。
【００２５】
本発明の積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、誘電体層となるグリーンシートを作製する。グリーンシートは、例えば、チタン酸バリウムを主成分とし、酸化イットリウム、炭酸マンガン及び酸化マグネシウムを加えた誘電体粉末に、水及び分散剤を加え、ボールミルにて混合粉砕した後、有機バインダーを混合し、得られたスラリーを所定厚みのテープ状に成形することで得られる。
【００２６】
誘電体層の材料としては、チタン酸バリウムを主成分とし、この主成分１００モル部に対して、酸化マグネシウムを０．５〜８モル部、炭酸マンガンを０．０５〜０．５モル部、酸化イットリウムを０．３〜４モル部添加含有したものを用いることが誘電率などの特性を向上する点から望ましい。
【００２７】
導体ペーストは、例えば、ニッケル粉末に有機可塑剤を加えたペーストを作製する。
【００２８】
そして、上記誘電体層のグリーンシートの上面に、例えば、スクリーン印刷法によりニッケルの導体ペーストを塗布する。次に、規則的な凸部（半球面形状）を持った第１圧子と、この第１圧子の凸部に対応する凹部を持った第２圧子とにより、導体ペーストを塗布したグリーンシートを挟持し、グリーンシート表面に突出部を所定間隔で形成する。次に、この突出部を重ねるようにして、突出部が形成されたグリーンシートを積層する。
【００２９】
そして、得られた積層成形体を所定寸法に切断した後、酸素分圧３×１０-8〜３×１０-3Ｐａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼成し、次に、酸素分圧１×１０-2〜２×１０4 Ｐａ、温度９００〜１１５０℃で１〜５時間熱処理する。
【００３０】
次に、銅粉末に有機可塑剤を加えたペーストを作製し、このペーストを、前記内部電極層と交互に電気的に接続するように焼結体に焼き付けて積層セラミックコンデンサを作製する。
【００３１】
尚、上記例では、グリーンシートに、規則的な凸部を持った第１圧子と、この第１圧子の凸部に対応する凹部を持った第２圧子とにより、突出部を形成したが、突出部が形成できる方法であれば、どのような方法を採用しても良い。
【００３２】
また、上記例では、突出部７を半球面形状とした例について説明したが、本発明では、積層方向に突出するものであれば、例えば、円錐形状、四角錘形状々、どのような形状であっても良い。
【００３３】
【実施例】
先ず、チタン酸バリウムを主成分とし、この主成分１００モル部に対して、酸化イットリウムを１モル部、酸化マグネシウムを２モル部、炭酸マンガンを０．１モル部添加した誘電体粉末に、水及び分散剤を加え、ＺｒＯ2 ボールを用いたボールミルにて混合粉砕した後、有機バインダーを混合し、得られたスラリーを厚み１３μｍのテープ状に成形した。
【００３４】
一方、内部電極として、ニッケル粉末に有機可塑剤を加えたペーストを用意し、上記テープ上にスクリーン印刷法にて形成した。次に、１００μｍ間隔の規則的な直径２０μｍの半球形状の凸部を持った第１圧子と、この第１圧子の凸部に対応する凹部を持った第２圧子とにより、導体ペーストを塗布したテープを挟持し、テープ表面に半球面状の突出部を形成した。
【００３５】
次に、この突出部を重ねるようにして突出部の形成されたテープを積層した。
【００３６】
このとき各々の層にわたって突出部が重なるようにして積層成形体を形成した。
【００３７】
比較のため、突出部を形成しないテープを積層した積層成形体も用意した。
【００３８】
得られた成形体を切断した後、酸素分圧１×１０-6Ｐａ、温度１２６０℃で２時間焼成し、次に、酸素分圧１×１０Ｐａ、温度１０００℃で１時間熱処理を行った。次に、焼結体の両端面に銅ペーストを８００℃で焼き付け、内部電極と電気的に接続する外部電極を形成し、誘電体層厚み９μｍ、有効誘電体層数１００層、外形寸法２ｍｍ×１．２ｍｍ×１．２ｍｍ、有効電極面積０．７８ｍｍ2 の積層コンデンサを得た。尚、突出部の積層方向への突出高さｈ、誘電体層平面方向の最大幅Ｌ、複数の突出部間の間隔ｘを種々変化させ、積層コンデンサを作製した。
【００３９】
次にこれらの試料を、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用いて、周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓにて＋２５℃及び＋１２５℃における静電容量を測定した。また、外観検査によりデラミネーションの発生の有無を観察した。その結果を表１に記載した。
【００４０】
【表１】
0003706497.tif 000002
【００４１】
この表１から、誘電体層が平面状に形成された、つまり突出部が形成されていない比較例の場合（試料Ｎo.１）、＋２５℃の静電容量に対する１２５℃の静電容量の変化率は平均−１６％であったのに対して、本発明の試料では、−１４％以下で静電容量の温度変化率が小さいものであった。さらに、比較例の試料では試料３００個のうち３個にデラミネーションが発生していたのに対して、本発明の試料ではデラミネーションの発生はなかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体層に、積層方向に突出する複数の突出部を所定間隔を置いて形成したので、誘電体層の表皮部分に生じた圧縮応力が突出部で各方向に分散され、残留応力が低下し、これにより、デラミネーション等の構造欠陥が抑制され、さらに静電容量の温度特性を向上できる。
【００４３】
また、突出部の積層方向への突出高さｈを０．５〜１０．０μｍとすることにより、あるいは複数の突出部を、１０〜３００μｍの間隔ｘを置いて形成することにより、残留応力をさらに有効に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層セラミックコンデンサを示す側面図である。
【図２】図１のコンデンサ本体の断面図である。
【図３】図２の横断面図である。
【図４】突出部およびその近傍を示す斜視図である。
【図５】従来の積層セラミックコンデンサのコンデンサ本体の断面図である。
【符号の説明】
１・・・コンデンサ本体
２・・・外部電極
３・・・誘電体層
４・・・内部電極層
７・・・突出部
【図１】
0003706497.tif 000003
【図２】
0003706497.tif 000004
【図３】
0003706497.tif 000005
【図４】
0003706497.tif 000006
【図５】
0003706497.tif 000007