(57)【要約】【課題】容易に内部電極の方向性を見つけることができる積層セラミックコンデンサを提供する。【解決手段】積層セラミックコンデンサ１０は、積層された複数の誘電体セラミック層と、積層された誘電体セラミック層の複数の界面に配置された複数の内部電極１６ａ、１６ｂとを有する積層体１２を含む。積層体１２の外表面には、内部電極１６ａ、１６ｂに電気的に接続された２つの外部電極１８が形成される。内部電極１６ａ、１６ｂの積層方向に平行な積層体１２の側面に、少なくとも一方の外部電極１８に接続された内部電極１６ａが露出している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の誘電体セラミック層と、積層された前記誘電体セラミック層の複数の界面に配置された複数の内部電極とを有する積層体、および
前記積層体の外表面に形成され、前記内部電極に電気的に接続された２つの外部電極を含む積層セラミックコンデンサであって、
前記内部電極の積層方向に平行な前記積層体の側面に、少なくとも一方の前記外部電極に接続された前記内部電極が露出していることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】
前記積層体の側面に露出した前記内部電極が、該内部電極の露出部において前記外部電極に電気的に接続されていないことを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】
前記積層体の側面に露出した前記内部電極の露出部に酸化物が形成された、請求項１または請求項２に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】
前記積層体の側面に露出した前記内部電極同士が前記積層体の側面の露出部において電気的に接続されていないことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層セラミックコンデンサに関し、特にたとえば、積層体内部で対向する内部電極に外部電極が接続された積層セラミックコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサは、長さ、幅および厚さを有する積層体を含む。積層体は、積層される複数の誘電体セラミック層と、積層された誘電体セラミック層の複数の界面に配置される内部電極とを含む。複数の内部電極のうちの隣接するものが、積層体の長さ方向において対向する２つの端面に引き出される。積層体の対向する端面に外部電極が形成され、これらの外部電極には引き出された内部電極が接続される。２つの外部電極に接続された内部電極が積層体の積層方向において対向することにより、外部電極間に静電容量が形成される（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
積層セラミックコンデンサを回路基板に実装する際に、内部電極の面が回路基板の実装面に平行となるように実装されるか、垂直となるように実装されるかによって、積層セラミックコンデンサと回路基板との間に形成される浮遊容量に差が生じる。そのため、回路基板の実装面に対する内部電極の面の向きによって、積層セラミックコンデンサの特性に差が生じる恐れがある。そこで、回路基板の実装面に対して内部電極の向きを揃えることにより、積層セラミックコンデンサの特性を揃えることができる。しかしながら、積層セラミックコンデンサの幅と厚さとがほぼ同じである場合、積層セラミックコンデンサの外観から内部電極の方向性を見つけることは困難である。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、容易に内部電極の方向性を見つけることができる積層セラミックコンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、積層された複数の誘電体セラミック層と、積層された誘電体セラミック層の複数の界面に配置された複数の内部電極とを有する積層体、および積層体の外表面に形成され、内部電極に電気的に接続された２つの外部電極を含む積層セラミックコンデンサであって、内部電極の積層方向に平行な積層体の側面に少なくとも一方の外部電極に接続された内部電極が露出していることを特徴とする、積層セラミックコンデンサである。
内部電極の積層方向に平行な積層体の側面に内部電極が露出しているため、積層セラミックコンデンサの内部電極の方向性を容易に見つけることができる。そのため、回路基板の実装面に対する内部電極の向きを揃えて積層セラミックコンデンサを回路基板に実装することができ、特性の揃った積層セラミックコンデンサとすることができる。
さらに、内部電極を積層体の側面に露出させることにより、積層体の側面に露出していない内部電極の端部が積層体の側面に露出した内部電極によって完全に覆われる。そのため、積層体の側面に露出していない内部電極の端部が完全に積層体の側面に露出した内部電極と対向し、露出していない内部電極同士が位置ずれした場合のような対向面積のロスを防止することができる。また、内部電極の端部における回り込み電界も積層体の側面に露出した内部電極によって受け止めることができる。したがって、積層体内部で位置ずれを起こした内部電極を有する積層セラミックコンデンサに比べて、大きい静電容量を得ることができる。
【０００７】
このような積層セラミックコンデンサにおいて、積層体の側面に露出した内部電極は、内部電極の露出部において外部電極に電気的に接続されていないことが好ましい。
積層体の側面に露出した内部電極は、内部電極の積層方向を知るために用いられ、内部電極の露出部において外部電極には接続されない。
【０００８】
また、積層体の側面に露出した内部電極の露出部に酸化物が形成されることが好ましい。
内部電極の露出面に酸化物が形成されることにより、内部電極の露出面の絶縁性を高めることができる。
【０００９】
さらに、積層体の側面に露出した内部電極同士は、積層体の側面の露出部において電気的に接続されていないことが好ましい。
内部電極は静電容量を形成するために積層体内部で互いに対向するように形成され、それぞれ外部電極と接続されており、積層体の側面の露出部において電気的に接続される必要はない。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、その外観から積層セラミックコンデンサの内部電極の方向性を知ることができ、積層セラミックコンデンサを回路基板に実装するときに、回路基板の実装面に対する内部電極の向きを揃えることができる。そのため、積層セラミックコンデンサと回路基板との間の浮遊容量にばらつきが生じず、積層セラミックコンデンサの特性を揃えることができる。また、内部電極の端部を積層体の側面に露出させることにより、露出していない内部電極との対向面積にロスが発生せず、大きい静電容量を得ることができる。
【００１１】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の積層セラミックコンデンサの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す積層セラミックコンデンサに用いられる積層体を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、この発明の積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の形状の一例を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、図３（ａ）（ｂ）に示す積層セラミックコンデンサの変形例を示す平面図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、この発明の積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の形状の他の例を示す平面図である。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は、図５（ａ）（ｂ）に示す積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の変形例を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）は、図５（ａ）（ｂ）に示す積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の他の変形例を示す平面図である。
【図８】図８（ａ）（ｂ）は、この発明の積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の形状の別の例を示す平面図である。
【図９】図９は、図８（ａ）（ｂ）に示す内部電極を積層した積層体を示す斜視図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、図９（ａ）（ｂ）に示す積層セラミックコンデンサに用いられる内部電極の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、この発明の積層セラミックコンデンサの一例を示す斜視図である。積層セラミックコンデンサ１０は、直方体状の積層体１２を含む。積層体１２は、図２に示すように、長さ方向、幅方向および厚さ方向を有する。ここでは、幅方向と厚さ方向の寸法が同じであるか、１：１に近い割合である積層体１２が用いられる。
【００１４】
積層体１２は、図３に示すように、複数の誘電体セラミック層１４を含む。誘電体セラミック層１４上には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、異なる形状の第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂが形成される。第１の内部電極１６ａは、図３（ａ）に示すように、誘電体セラミック層１４の長さ方向の一端側に引き出され、この一端側から他端側に向かって延びるように形成されるが、誘電体セラミック層１４の長さ方向の他端側には引き出されていない。第１の内部電極１６ａは、誘電体セラミック層１４の幅より若干小さい幅を有し、誘電体セラミック層１４の幅方向の内側に形成されるが、誘電体セラミック層１４の長さ方向のほぼ中央部において幅方向の両端部に引き出される。
【００１５】
第２の内部電極１６ｂは、図３（ｂ）に示すように、誘電体セラミック層１４の長さ方向の他端側に引き出され、この他端側から一端側に向かって延びるように形成されるが、誘電体セラミック層１４の長さ方向の一端側には引き出されていない。第２の内部電極１６ｂは第１の内部電極１６ａと同じ幅に形成されるが、誘電体セラミック層１４の幅方向の端部には引き出されていない。
【００１６】
これらの第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂとが誘電体セラミック層１４を介して交互に積層されることにより、積層された複数の誘電体セラミック層１４の界面に第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂが配置された積層体１２が形成される。なお、必用に応じて、第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂとが積層された部分を挟むようにして、内部電極が形成されていない誘電体セラミック層が積層される。したがって、第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂとが互いに対向するようにして、積層体１２の厚さ方向に第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂが積層される。そして、積層体１２の幅方向の両側の側面に、第１の内部電極１６ａの端部が露出している。また、積層体１２の長さ方向の一端側の端面には、第１の内部電極１６ａが引き出され、積層体１２の長さ方向の他端側の端面には、第２の内部電極１６ｂが引き出される。図３においては、第１の内部電極１６ａが露出している積層体の側面には、第２の内部電極１６ｂは露出していない。この場合、第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂ間の露出部における短絡が抑制される。
【００１７】
積層体１２の長さ方向の両端には、外部電極１８が形成される。外部電極１８は、積層体１２の長さ方向の両側の端面から４つの側面に向かって回り込むように形成される。外部電極１８には、積層体１２の長さ方向の両端面に引き出された第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂが接続される。ただし、積層体１２の側面に露出している第１の内部電極１６ａには、外部電極１８は接続されない。また、第１の内部電極１６ａは、積層体１２の側面における露出部において互いに接続されない。したがって、２つの外部電極１８の間で第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂとが対向するように配置され、２つの外部電極１８間に静電容量が形成される。
【００１８】
このような積層セラミックコンデンサ１０を作製するために、誘電体セラミック原料が準備される。この誘電体セラミック原料に、バインダ、可塑剤、有機溶剤などが加えられ、これらをボールミルで湿式混合することにより、セラミックスラリーを得ることができる。このセラミックスラリーを例えばリップ方式などによりシート成形することによって、矩形のセラミックグリーンシートが形成される。
【００１９】
得られたセラミックグリーンシート上に、Ｎｉなどを含有する導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、内部電極となる導電性ペースト膜が形成される。このとき、セラミックグリーンシートを所定の位置で切断したときに、図３（ａ）に示す第１の内部電極１６ａの形状および図３（ｂ）に示す第２の内部電極１６ｂの形状となるように、セラミックグリーンシート上の導電性ペースト膜が形成される。
【００２０】
導電性ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートが積層され、その両側に導電性ペースト膜が形成されていないセラミックグリーンシートが積層されることによって、マザー積層体が形成される。このとき、マザー積層体を所定の位置で切断したときに、長さ方向の両端面において積層された導電性ペースト膜が交互に露出するようにセラミックグリーンシートが積層される。そして、マザー積層体を所定の位置で切断することにより、生の積層体チップが得られる。上述のようにセラミックグリーンシート上に導電性ペースト膜が形成されていることにより、生の積層体チップの長さ方向の両端面には積層された導電性ペースト膜が交互に引き出され、生の積層体チップの幅方向の両側の側面には長さ方向の一方に引き出された導電性ペースト膜の幅方向の端部が露出している。
【００２１】
得られた生の積層体チップをＮ2雰囲気中で加熱することによりバインダを燃焼させ、さらに、酸素分圧１０-9〜１０-12ＭＰａの還元雰囲気中で焼成することにより、誘電体セラミック層１４、第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂを有する図２に示すような積層体１２を得ることができる。得られた積層体１２の長さ方向の両端面にガラスフリットを含有するＣｕペーストを塗布し、Ｎ2雰囲気中で焼き付けることにより、第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂに電気的に接続された外部電極１８が形成される。必用に応じて、外部電極１８には、めっき処理が施される。このような方法を採用することにより、この発明の積層セラミックコンデンサ１０を作製することができる。
【００２２】
この積層セラミックコンデンサ１０では、第１の内部電極１６ａの幅方向の端部が積層体１２の幅方向の両側の側面に露出しているため、第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂの方向性を容易に見つけることができる。そのため、回路基板の実装面に対する積層セラミックコンデンサ１０の内部電極１６ａ、１６ｂの向きを正確に決定することができる。したがって、例えば、全ての積層セラミックコンデンサ１０について、回路基板の実装面に対して第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂの面が平行になるように実装すれば、ばらつきの少ない安定した特性を有する積層セラミックコンデンサとすることができる。
また、積層セラミックコンデンサ１０について、回路基板の実装面に対して第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂの面が平行になるように実装することで、内部電極の露出部が回路基板と対向して実装される場合と比較して、内部電極の露出部と回路基板上の導電パターン間の距離を確保することができ、内部電極の露出部と回路基板上の導電パターン間での短絡を抑制できる。
【００２３】
また、積層体１２の側面に露出した第１の内部電極１６ａは、その露出している部分において、露出していない第２の内部電極１６ｂの端部を完全に覆う構成となる。そのため、従来の積層セラミックコンデンサのように、積層体１２の内部で対向する内部電極同士が位置ずれした場合のような内部電極間の対向面積のロスが発生せず、内部電極１６ａ、１６ｂ間の対向面積を大きくすることができる。したがって、従来の積層セラミックコンデンサに比べて、この積層セラミックコンデンサ１０は大きい静電容量を得ることができる。
また、内部電極形成用の金属粉末の微粒化や高温での積層体の焼成、還元雰囲気での積層体の焼成などにより、内部電極の球状化が発生する場合があるが、球状化は内部電極の周縁部で生じ易い。球状化により内部電極が途切れた部分では、内部電極間での対向面積のロスが発生する。したがって、第１の内部電極１６ａを積層体１２の側面から露出するように引き出すことで、引き出された部分における第１の内部電極１６ａの球状化が抑制され、内部電極１６ａ、１６ｂ間の対向面積を大きくすることができる。これにより、従来の積層セラミックコンデンサに比べて、この積層セラミックコンデンサ１０は大きい静電容量を得ることができる。
【００２４】
さらに、生の積層体チップを焼結する際に、セラミックの再酸化処理を行うことにより高い静電容量を得ることができるが、積層体の側面に露出した内部電極部が酸素の導入経路となって積層体内部に酸素が供給されやすくなり、セラミックの酸化を十分に行なうことができる。それにより、高い静電容量を得ることができるとともに、高温に対して耐性を有するセラミックを得ることができる。したがって、積層セラミックコンデンサ１０の高温負荷寿命を向上させることができる。
【００２５】
また、第１の内部電極１６ａが積層体１２の側面に露出していることにより、その露出部が酸化されて酸化物が形成される。第１の内部電極１６ａの露出部に酸化物が形成されることにより、この部分の絶縁性を高めることができる。したがって、第１の内部電極１６ａの露出部に酸化物が形成されることにより、積層セラミックコンデンサ１０の側面の絶縁性を確保することができる。
【００２６】
なお、図３に示す第１および第２の内部電極１６ａ、１６ｂの例では、第１の内部電極１６ａの幅方向の中央部が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出された構成となっているが、図４に示すように、第１の内部電極１６ａの幅方向の一方側のみが誘電体セラミック層１４の幅方向の一端側に引き出された構成であってもよい。この場合、積層体１２の幅方向の一方の側面にのみ第１の内部電極１６ａが露出することになるが、この場合でも、積層体１２内の内部電極１６ａ、１６ｂの方向性を知ることができる。また、第１の内部電極１６ａの引出し部において、第２の内部電極１６ｂとの対向面積を確実に確保することができるため、大きい静電容量を得ることができる。
【００２７】
さらに、図５に示すように、第１の内部電極１６ａの幅方向の一方側全体が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出されていてもよい。また、図６に示すように、第１の内部電極１６ａの幅方向の両側の全体が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出されていてもよい。
【００２８】
さらに、図７に示すように、第１の内部電極１６ａの幅方向の一方側および第２の内部電極１６ｂの幅方向の他方側が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出されてもよい。図７に示す例では、第１の内部電極１６ａの幅方向の一方側全体が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出され、第２の内部電極１６ｂの幅方向の他方側全体が誘電体セラミック層１４の幅方向の端部に引き出されている。このような内部電極１６ａ、１６ｂが形成されている場合、積層体１２の幅方向の側面の一方側に第１の内部電極１６ａが露出し、積層体１２の幅方向の側面の他方側に第２の内部電極１６ｂが露出した積層セラミックコンデンサ１０が得られる。
【００２９】
また、図８に示すように、第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂの両方が、誘電体セラミック層１４の幅方向の両側に引き出されていてもよい。この場合、第１の内部電極１６ａの引出し部と第２の内部電極１６ｂの引出し部とは、誘電体セラミック層１４の長さ方向の異なる位置に設定されることが好ましい。このような内部電極１６ａ、１６ｂが形成されている場合、図９に示すように、積層体１２の長さ方向の異なる位置において、第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂとが段違いに露出した構成となる。同一の側面に引き出されている第１の内部電極１６ａの露出部および第２の内部電極１６ｂの露出部が、図９に示すように、積層方向で互いに重なっていない場合、第１の内部電極１６ａと第２の内部電極１６ｂ間の露出部における短絡が抑制される。
【００３０】
さらに、図１０に示すように、第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂが、誘電体セラミック層１４の長さ方向の異なる位置において、誘電体セラミック層１４の幅方向の対向する端部に引き出されていてもよい。このように、第１の内部電極１６ａおよび第２の内部電極１６ｂの引出しパターンは、任意に変更可能である。
なお、第１の内部電極１６ａが積層体の側面に露出する場合、全ての第１の内部電極１６ａが露出している必要はない。また、第２の内部電極１６ｂが積層体の側面に露出する場合、全ての第２の内部電極１６ｂが露出している必要はない。
【実施例１】
【００３１】
上述の積層セラミックコンデンサの製造方法を用いて、積層セラミックコンデンサを作製した。セラミック原料としては、チタン酸バリウムを用いた。出発原料としてＢａＣＯ3粉末とＴｉＯ2粉末とが所定量秤量されて、ボールミルによって湿式混合され、乾燥後、１１５０℃で熱処理される。これにより、平均粒径が０．１５μｍ、Ｂａ／Ｔｉモル比が１．００７０のチタン酸バリウムを得た。セラミックスラリーの作製時に、セラミック原料に加えるバインダとしてポリビニルブチラール系バインダを使用し、有機溶剤としてエタノールを使用した。また、セラミックグリーンシートの作製時に、厚さ４．５μｍのセラミックグリーンシートを作製した。内部電極は、Ｎｉを主成分とする導電性ペーストを図３（ａ）（ｂ）に示す形状でセラミックグリーンシート上に印刷することで形成した。
【００３２】
さらに、生の積層体チップを焼成するときに、Ｎ2雰囲気中において、生の積層体チップを３５０℃の温度で３時間加熱して、バインダを燃焼させた。その後、酸素分圧１０-10ＭＰａのＨ2−Ｎ2−Ｈ2Ｏガスからなる還元雰囲気中において、１２００℃で２時間焼成した。続いて、３００℃まで冷却した後、大気雰囲気にて８５０℃で６０分間の再酸化処理を行うことで、焼結した積層体を得た。この再酸化処理にて、Ｎｉ内部電極の露出部に酸化ニッケルが形成された。なお、材料の混合時に用いたＹＳＺボールからの混入により、誘電体材料中のＺｒの含有量がごく微量であるが、前記チタン酸バリウム中のＴｉ１００モル部に対して０．０２モル部程度増加した。
【００３３】
また、焼結した積層体の両端面に、ガラスフリットを含有するＣｕペーストを塗布し、Ｎ2雰囲気中において８００℃で焼き付けて外部電極を形成した。このようにして、幅１．２５ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍの外形寸法を有し、内部電極間に介在する誘電体セラミック層の厚みが３．０μｍで、有効誘電体セラミック層の総数が１０であり、１層当たりの対向電極面積が１．６ｍｍ2である積層セラミックコンデンサを作製した。
【００３４】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサについて、静電容量測定と高温負荷試験による寿命特性の測定を行った。静電容量測定として、１００個の積層セラミックコンデンサに対して、１ｋＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件で静電容量の評価を行なった。また、高温負荷試験による寿命特性の測定として、１００個の積層セラミックコンデンサに対して、１２５℃において５０Ｖの直流電圧を印加し、絶縁抵抗の経時変化を観察した。各積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値が０．１ＭΩ以下になった時点を故障とし、故障判定時間の統計的解析から平均故障時間を算出した。
【００３５】
また、比較例として、積層体の側面に内部電極が露出していない従来の積層セラミックコンデンサについて、静電容量測定と高温負荷試験による寿命特性の測定を行った。そして、その結果を表１に示した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１からわかるように、比較例の積層セラミックコンデンサに比べて、この発明の積層セラミックコンデンサは、静電容量が大きく、平均故障時間が長いことが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１０    積層セラミックコンデンサ
１２    積層体
１４    誘電体セラミック層
１６ａ  第１の内部電極
１６ｂ  第２の内部電極
１８    外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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