(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一層の内部電極を有し、かつ焼成に際して内部電極と固溶する金属化合物を含有する未焼成のセラミック生チップを用意する工程と、
前記生チップを焼成するとともに、前記金属化合物を構成している金属を内部電極に固溶させる工程と、
前記焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを備え、
前記内部電極がＡｇ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｕからなる群から選択された１種であり、前記内部電極がＡｇで構成されている場合には、前記金属化合物としてＣｕ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択した元素の化合物を、内部電極がＰｄで構成されている場合には、前記金属化合物としてＡｇまたはＡｕの化合物を、内部電極がＮｉで構成されている場合には、前記金属化合物としてＣｕまたはＣｏの化合物を、内部電極がＣｕで構成されている場合には、前記金属化合物としてＮｉまたはＡｇの化合物を用いることを特徴とする、積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記セラミック生チップがセラミック層を介して重なり合う複数の内部電極を有し、該複数の内部電極が厚み方向において交互にセラミック生チップの対向し合う一対の端面に引き出されており、
前記外部電極形成に際し、セラミック焼結体の両端面に外部電極が形成され、それによって積層コンデンサが得られる、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法により得られる積層セラミック電子部品であって、
セラミック焼結体と、
前記セラミック焼結体内に配置された少なくとも一層の内部電極と、
前記セラミック焼結体の外表面に形成されており、かつ前記内部電極に電気的に接続されている外部電極とを備え、
前記セラミック焼結体において、セラミック中に含有されている前記金属化合物を構成している金属が前記内部電極に固溶していることを特徴とする、積層セラミック電子部品。
【請求項４】
前記セラミック焼結体内に、複数の内部電極がセラミック層を介して厚み方向に重なり合うように配置されており、かつ前記内部電極が厚み方向において交互にセラミック焼結体の対向し合う端面に引き出されており、
前記セラミック焼結体の対向し合う端面に一対の外部電極が形成されており、それによって積層コンデンサが構成されている、請求項３に記載の積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層コンデンサのような積層セラミック電子部品及びその製造方法に関し、より詳細には、内部電極とセラミックスとの密着性が高められた構造を有する積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層セラミック電子部品は、セラミック焼結体内に１以上の内部電極を配置した構造を有する。積層セラミック電子部品としては、積層コンデンサやセラミック多層基板など様々なものが知られている。
【０００３】
ところで、積層セラミック電子部品では、内部電極を介してセラミック層が積層されているセラミック焼結体を用いられる。このセラミック焼結体においては、内部電極とセラミック層との密着性が高いことが強く求められる。セラミック層と内部電極との密着性が十分でない場合、焼成後にデラミネーションと称されている層間剥離現象が生じたり、外部電極形成に際してのめっき液がセラミック焼結体内に侵入し、やはり内部電極とセラミックとの間の剥離が生じたりすることがある。
【０００４】
上記のようなデラミネーションが生じると、絶縁抵抗が低下したり、コンデンサなどの電子部品としての電気的特性が劣化したりすることになる。
そこで、従来、セラミック焼結体を得るに際し、内部電極に貫通孔を形成し、内部電極上下のセラミック層の密着性を高める方法や、内部電極を構成する電極ペースト中にセラミックスと同じセラミック材料を入れ、焼成に際し内部電極中のセラミックスをセラミック焼結体側に拡散させることにより密着性を高める方法など、様々な方法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内部電極に貫通孔を形成する方法では、内部電極形状が複雑となったり、十分な電気的特性を得ることができないことがあった。
【０００６】
また、セラミックスを内部電極ペーストに混合しておき、焼成に際しセラミック焼結体側に拡散させる方法では、内部電極とセラミックスとの密着性は一応高められるものの、両者の間の密着性は必ずしも十分ではなかった。
【０００７】
本発明の目的は、内部電極とセラミックスとの密着性が効果的に高められており、デラミネーションなどの層間剥離現象が生じ難く、信頼性に優れた積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、少なくとも一層の内部電極を有し、かつ焼成に際して内部電極と固溶する金属化合物を含有する未焼成のセラミック生チップを用意する工程と、前記生チップを焼成するとともに、前記金属化合物を構成している金属を内部電極に固溶させる工程と、前記焼結体の外表面に外部電極を形成する工程とを備え、前記内部電極がＡｇ、Ｐｄ、Ｎｉ及びＣｕからなる群から選択された１種であり、前記内部電極がＡｇで構成されている場合には、前記金属化合物としてＣｕ、Ａｕ及びＰｄからなる群から選択した元素の化合物を、内部電極がＰｄで構成されている場合には、前記金属化合物としてＡｇまたはＡｕの化合物を、内部電極がＮｉで構成されている場合には、前記金属化合物としてＣｕまたはＣｏの化合物を、内部電極がＣｕで構成されている場合には、前記金属化合物としてＮｉまたはＡｇの化合物を用いることを特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明は、セラミック生チップを用意するにあたり、セラミックス中に内部電極形成時に、内部電極と固溶する金属を含む金属化合物を含有させ、それによって内部電極とセラミックとの密着性を高めたことに特徴を有する。
【００１１】
また、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、様々な積層セラミック電子部品の製造に適用し得るものであり、特に限定されるわけではないが、本発明のある特定の局面によれば積層コンデンサの製造方法に適用される。積層コンデンサを得る場合には、上記セラミック生チップとして、セラミック層を介して重なり合う複数の内部電極を有し、該複数の内部電極が厚み方向において交互にセラミック生チップの対向し合う一対の端面に引き出されている構造を有するものが用いられ、セラミック焼結体の両端面に外部電極が形成される。
【００１２】
本願の第２の発明は、本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法により得られる積層セラミック電子部品であり、セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体内に配置された少なくとも一層の内部電極と、前記セラミック焼結体の外表面に形成されており、かつ前記内部電極に電気的に接続されている外部電極とを備え、前記セラミック焼結体において、セラミック中に含有されている前記金属化合物を構成している金属が前記内部電極に固溶していることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る積層セラミック電子部品としては、特に限定されるわけではないが、例えば積層コンデンサが挙げられ、この場合前記セラミック焼結体内に、複数の内部電極がセラミック層を介して厚み方向に重なり合うように配置されており、かつ前記内部電極が厚み方向において交互にセラミック焼結体の対向し合う端面に引き出されており、前記セラミック焼結体の対向し合う端面に一対の外部電極が形成されている。
【００１５】
以下、本発明の詳細を説明する。
（第１の発明）
本願の第１の発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法では、まず、未焼成のセラミック生チップが用意される。この未焼成のセラミック生チップとしては、少なくとも一層の内部電極を有し、かつ焼成に際して内部電極と固溶する金属を含む金属化合物を含有するものが用いられる。
【００１６】
上記内部電極を構成する電極材料としては特に限定されず、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ合金などの従来より積層セラミック電子部品に内部電極材料として用いられている適宜の金属を用いることができる。また、セラミック生チップを構成するセラミック材料についても、従来より積層コンデンサや積層インダクタなどに用いられている適宜の誘電体セラミックス、磁性体セラミックスあるいは圧電セラミックスなどを用いることができ、特に限定されるものではない。
【００１７】
また、焼成に際して内部電極と固溶する金属を含む金属化合物としては、内部電極を構成する金属材料に応じて以下のように選ばれる。例えば、内部電極と固溶する金属を含む金属化合物としては、内部電極がＡｇで形成されている場合には、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｄなどの化合物、内部電極がＰｄで構成されている場合には、ＡｇやＡｕの化合物、内部電極がＮｉで構成されている場合には、ＣｕやＣｏの化合物、内部電極がＣｕで構成されている場合には、ＮｉやＡｇの化合物を挙げることができる。
【００１９】
また、上記内部電極と固溶する金属を含む金属化合物のセラミックス中の含有割合については、内部電極材料及び該金属化合物の種類によって異なるため一義的には定め得ないが、金属化合物の含有割合が高すぎると、積層セラミック電子部品を得た場合の目的とする電気的特性が劣化することがある。従って、通常は、焼成後のセラミックス中、３重量％以下程度の割合で金属化合物を含有させることが望ましい。
【００２０】
上記未焼成のセラミック生チップを用意する具体的な方法についは、特に限定されず、周知の積層セラミック電子部品の製造方法に従って行い得る。例えば、上記金属化合物含有セラミックスラリーを用意し、該セラミックスラリーをシート成形することによりセラミックグリーンシートを得る。このセラミックグリーンシート上に、内部電極ペーストをスクリーン印刷し、内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを複数枚積層し、上下に無地のセラミックグリーンシートを積層することによりセラミック生チップを得ることができる。
【００２１】
なお、内部電極を形成する方法については、導電ペーストのスクリーン印刷に限定されず、蒸着、めっきもしくはスパッタリングなどの塗膜形成法を採用してもよい。
【００２２】
あるいは、上記金属化合物含有セラミックペーストを用意し、ステージ上においてセラミックペーストと内部電極構成材料とを交互に成膜し、積層することにより未焼成のセラミック生チップを用意してもよい。
【００２３】
上記生チップを焼成するに先立ち、好ましくは、生チップを厚み方向に加圧することにより、セラミックグリーンシート同士、あるいはセラミック層同士の密着性が高められる。
【００２４】
次に、上記積層生チップを焼成することにより、内部電極の焼付けとセラミック層の焼結を行う。この場合、金属化合物を構成している金属が、内部電極と相互に固溶する。そのため、内部電極とセラミック層との密着性が上記固溶反応により効果的に高められる。
【００２５】
上記のようにしてセラミック焼結体を得た後に、セラミック焼結体の外表面に外部電極が形成される。外部電極の形成方法についても、特に限定されず、導電ペーストの塗布・焼付け、めっき、蒸着もしくはスパッタリングなどの適宜の方法により行うことができる。また、外部電極は、これらの２種以上の方法を併用することにより形成されてもよく、すなわち積層金属膜の形態とされていてもよい。
【００２６】
外部電極を構成する金属材料についても特に限定されず、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉなどの従来より積層セラミック電子部品の外部電極として用いられてる適宜の金属材料を用いることができる。
【００２７】
上記のようにして、本発明に係る積層セラミック電子部品を得ることができる。
なお、本発明に係る積層セラミック電子部品においては、セラミック焼結体には少なくとも一層の内部電極が配置されておればよく、すなわち内部電極の積層数においては特に限定されない。
【００２８】
また、得られた積層セラミック電子部品においては、セラミック中に含有されている金属化合物を構成している金属が内部電極に固溶しているので、上述したように、内部電極とセラミックスとの密着性が高められている。従って、デラミネーションの発生を効果的に抑制することができ、積層セラミック電子部品の信頼性を高め得る。
【００３５】
（本発明の用途）
本発明は、積層セラミック電子部品に一般的に用いることができ、このような積層セラミック電子部品としては、例えば積層コンデンサ、積層インダクタ、積層圧電部品、積層サーミスタ、セラミック塗装基板などを例示することができる。
【００３６】
積層コンデンサを構成する場合には、セラミック生チップとして、上述した金属化合物を含有している誘電体セラミックスを用いてセラミック生チップが構成される。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施例を挙げることにより、本発明をより詳細に説明する。
【００３８】
〔実施例１〕
Ｂａ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂ、希土類元素、Ｃｕ及びＣｒの各酸化物原料を秤量し、仮焼し、粉砕することにより仮焼粉末を得た。この仮焼粉末に、バインダー及び有機溶剤を加え、混合することによりセラミックスラリーを得た。この場合、上記各酸化物のうち、Ｃｕ酸化物が焼成に際し内部電極に固溶する金属としてのＣｕを含む金属化合物である。
【００３９】
なお、Ｃｕ酸化物の含有割合は、セラミック組成物中２重量％とした。
上記セラミックスラリーを用い、セラミックグリーンシートを形成し、該セラミックグリーンシート上に、Ａｇペーストを印刷することにより内部電極を形成した。しかる後、内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートを、積層コンデンサを構成するように３０枚積層し、上下に無地のセラミックグリーンシートを２０枚それぞれ積層し、セラミック生チップを得た。
【００４０】
次に、セラミック生チップを厚み方向に加圧した後、焼成した。このようにしてセラミック焼結体を得、得られたセラミック焼結体の端面にＡｇペーストを塗布し、焼き付け、さらに湿式メッキによりＮｉ膜及びＳｎ膜を積層形成することにより外部電極を形成し、積層コンデンサを得た。
【００４１】
上記のようにして得られた積層コンデンサの構造を、図１に示す。積層コンデンサ１は、セラミック焼結体２を有する。セラミック焼結体２は上述した誘電体セラミックスにより構成されており、内部に内部電極３ａ〜３ｆがセラミック層を介して厚み方向に重なり合うように配置されている。内部電極３ａ〜３ｆは、厚み方向において、交互にセラミック焼結体２の端面２ａまたは２ｂに引き出されている。端面２ａ，２ｂを覆うように外部電極４，５が形成されている。
【００４２】
外部電極４は、内部電極３ａ，３ｃ，３ｅに電気的に接続されており、外部電極５は、内部電極３ｂ，３ｄ，３ｆに電気的に接続されている。
上記のようにして得た積層コンデンサの内部電極形成に際しての湿式めっき後のデラミネーションの発生の有無を評価した。その結果、１００個の積層コンデンサのうち、デラミネーションが生じているものは皆無であった。
【００４３】
比較のために、上記Ｃｕ酸化物を配合しなかったことを除いては、上記と同様にしてセラミックスラリーを用意し、以下同様にして積層コンデンサを作製した。このようにして得た比較のための積層コンデンサについても、湿式めっき後のデラミネーション発生率を評価した。その結果、１００個の積層コンデンサ中、１０個の積層コンデンサにおいてデラミネーションが発生していた。
【００４４】
そこで、上記実施例及び比較のために用意した各積層コンデンサを切断し、内部電極とセラミック層との界面近傍を光学顕微鏡により観察した。その結果、実施例の積層コンデンサでは、セラミック層を構成していた成分の一部が内部電極中に固溶していることが認められた。これに対して、実施例の積層コンデンサでは、セラミックスと内部電極との界面を超えた固溶はほとんど生じていないことが認められた。
【００４５】
従って、上記実施例と比較例の積層コンデンサの比較から明らかなように、実施例の積層コンデンサではＣｕが内部電極側に固溶することにより、内部電極とセラミックスとの密着性が高められ、それによってデラミネーションの発生が皆無になったものと思われる。
【００４６】
【発明の効果】
本願第１の発明では、セラミック生チップを用意するにあたり、焼成に際して内部電極と固溶する金属を含む金属化合物が含有されているので、焼成に際し、上記金属化合物を構成している金属が、内部電極に固溶する。従って、得られたセラミック焼結体において、内部電極とセラミックスとの密着性が効果的に高められる。よって、デラミネーションなどの層間剥離現象が生じがたいセラミック焼結体を得ることができる。よって、外部電極形成に際し、湿式めっきを行ったとしても、めっき液の侵入が生じがたく、また高湿度下で使用したとしても水分や湿気の侵入が生じがたい、信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提供することが可能となる。
【００４８】
本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法において、セラミック生チップとして、セラミック層を介して重なり合う複数の内部電極を有し、該複数の内部電極が厚み方向において交互にセラミック生チップの対向し合う一対の端面に引き出されているものを用い、外部電極形成に際し、セラミック焼結体の両端面に外部電極を形成することにより、積層コンデンサを得ることができる。この場合には、上記金属化合物を構成している金属が内部電極に固溶するため、デラミネーションが生じがたい、信頼性に優れた積層コンデンサを提供することが可能となる。
【００４９】
本発明に係る積層セラミック電子部品は、第１の発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法により得られたものであり、セラミック中に含有されていた金属化合物中の金属が、内部電極が固溶しているため、内部電極とセラミックスとの密着性が効果的に高められている。従って、めっき液の侵入が生じがたく、かつ使用時に水分や湿度の侵入が生じがたい信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提供することができる。
【００５１】
本発明に係る積層セラミック電子部品は、様々な積層セラミック電子部品に用いることができるが、セラミック焼結体内において複数の内部電極がセラミック層を介して厚み方向に重なり合うにように配置されており、かつ内部電極が厚み方向において交互にセラミック焼結体の対向し合う端面に引き出されており、一対の外部電極がセラミック焼結体の対向し合う端面に形成されている構造とすることにより、信頼性に優れた積層コンデンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法により得られる積層コンデンサを説明するための断面図。
【符号の説明】
１…積層セラミック電子部品としての積層コンデンサ
２…セラミック焼結体
２ａ，２ｂ…端面
３ａ〜３ｆ…内部電極
４，５…外部電極
【図１】
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