(57)【要約】【課題】誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属にて形成される内部電極、誘電体及び外部電極を含む積層セラミックコンデンサ及びその製造方法が提示される。【解決手段】本発明によれば、積層セラミックコンデンサは、複数の誘電体シートと、その材質がナノ大きさで上記誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属であってそれぞれの一端が上記誘電体層の一端面に露出するように上記誘電体層間に形成された複数の内部電極と、上記露出した内部電極の一端と電気的に接続される外部電極とを含んでおり、厚さが薄くて、内部電極と誘電体を同時に焼成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極、誘電体及び外部電極を含む積層セラミックコンデンサにおいて、
上記内部電極は、ナノ大きさで上記誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属にて形成された積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】
上記金属は、タングステン（W）またはモリブデン（Mo）である請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】
上記タングステン（W）またはモリブデン（Mo）粒子の平均粒径は、１〜１００nmである請求項２に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】
上記誘電体は、５０〜２００nmの粒子の平均粒径を有するBaTiO3である請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項５】
上記内部電極は、インクジェット（inkjet）方式、グラビア（gravure）方式及びスクリーンプリント（screen print）方式の中のある一つの方式によって形成された請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項６】
複数の誘電体シート、
その材質がナノ大きさで上記誘電体と同時焼成の可能な融点を有する金属であってそれぞれの一端が上記誘電体シートのある一端面に露出するように上記誘電体シート間に形成された複数の内部電極、及び
上記露出した内部電極の一端と電気的に接続される外部電極を含む積層セラミックコンデンサ。
【請求項７】
上記金属は、タングステン（W）またはモリブデン（Mo）である請求項６に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項８】
上記タングステン（W）またはモリブデン（Mo）粒子の平均粒径は、１〜１００nmである請求項７に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項９】
上記誘電体は、５０〜２００nmの粒子の平均粒径を有するBaTiO3である請求項６に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項１０】
上記内部電極は、インクジェット（inkjet）方式、グラビア（gravure）方式及びスクリーンプリント（screen print）方式の中のある一つの方式によって形成された請求項６に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項１１】
誘電体粉末にて誘電体シートを形成する段階、
上記誘電体シート上に、ナノ大きさで上記誘電体と同時焼成の可能な融点を有する金属粉末にて内部電極を形成する段階、及び
上記誘電体粉末と上記金属粉末を同時に焼成する段階を含む積層セラミックコンデンサ製造方法。
【請求項１２】
上記金属粉末は、タングステン（W）またはモリブデン（Mo）である請求項１１に記載の積層セラミックコンデンサ製造方法。
【請求項１３】
上記タングステン（W）またはモリブデン（Mo）粒子の平均粒径は、１〜１００nmである請求項１２に記載の積層セラミックコンデンサ製造方法。
【請求項１４】
上記誘電体は、５０〜２００nmの粒子の平均粒径を有するBaTiO3である請求項１１に記載の積層セラミックコンデンサ製造方法。
【請求項１５】
上記内部電極は、インクジェット（inkjet）方式、グラビア（gravure）方式及びスクリーンプリント（screen print）方式の中のある一つの方式によって形成された請求項１１に記載の積層セラミックコンデンサ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品に関するもので、特に積層セラミックコンデンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサ（MLCC:Multi-Layer Ceramic Capacitor）は、コンデンサを多層に積層して形成した電子部品であって、DC信号遮断、バイパッシング（bypassing）、周波数共振など多様な役目を果たす。電子製品の個人化による携帯用端末機の市場が漸次拡がることによって、積層セラミックコンデンサは、小型化、軽量化になっている。従来技術によれば、積層セラミックコンデンサは、グリーンシート（green sheet）に電極ペースト（paste）を印刷した後、多層に積層して切断（cutting）して、高温で焼結した後、外部電極を塗布、焼結してメッキする工程によって製造される。
【０００３】
一般的に、積層セラミックコンデンサの電気容量を進めるためには、内部電極の面積を大きくする方法、大きい誘電常数を有する誘電体を使う方法、誘電体の厚さを薄くする方法、積層数を増加させる方法などがある。ここで、積層数を増加させるためには内部電極の厚さを薄くしなければならない。しかし、内部電極の金属粉末の大きさが小さくなると融点が減少すると知られている。したがって、内部電極の金属粉末の大きさが減少すると焼結温度が低くなって、焼結の際、内部電極の収縮率と誘電体の収縮率が相互違うことになるので電極の切れること、または破れること（crack）などの問題点が現われる。
【０００４】
図１ａは、従来技術による焼成の際、発生する内部電極の切れることを示した図面であり、図１ｂは、従来技術による焼成の際、内部電極と誘電体間の収縮率差を示した図面である。
【０００５】
図１ａを参照すれば、内部電極の金属粉末１１０粒子の大きさが小さくなってその融点が低くなる場合、積層セラミックコンデンサの焼成の際、内部電極が誘電体よりもっと大きく収縮されるので内部電極１２０が切れる。また、図１ｂを参照すれば、内部電極の金属粉末１１０粒子の大きさが小さくなってその融点が低くなる場合、積層セラミックコンデンサの焼成の際、温度によって内部電極１２０と誘電体間に収縮率の差が生ずる。したがって、積層セラミックコンデンサの模様が歪むとか模様が変わって破れることがある。
【０００６】
したがって、内部電極に使われる金属粉末が小さな場合には、誘電体と同時焼成が不可能であるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明によれば、粉末の大きさが小さいながら焼成の際、切れることのない内部電極を含む積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提示することができる。
【０００８】
また、本発明によれば、厚さが薄いながら内部電極と誘電体を同時に焼成することができる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提示することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一側面によれば、内部電極、誘電体及び外部電極を含む積層セラミックコンデンサにおいて、内部電極は、ナノ大きさで誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属にて形成されることができる。
【００１０】
本発明の別の側面によれば、積層セラミックコンデンサを提示することができる。
【００１１】
望ましい実施例によれば、積層セラミックコンデンサは、複数の誘電体シートと、その材質がナノ大きさで誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属であってそれぞれの一端が誘電体層の一端面に露出するように誘電体層間に形成された複数の内部電極と、露出した内部電極の一端と電気的に接続される外部電極とを含むことができる。
【００１２】
本発明のまた別の側面によれば、積層セラミックコンデンサの製造方法を提示することができる。
【００１３】
望ましい実施例によれば、積層セラミックコンデンサの製造方法は、誘電体粉末にて誘電体シートを形成する段階、誘電体シート上にナノ大きさで誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属粉末にて内部電極を形成する段階、誘電体粉末と金属粉末を同時に焼成する段階を含むことができる。
【００１４】
ここで、金属粉末とは、タングステン（W）またはモリブデン（Mo）であることができるし、タングステン（W）またはモリブデン（Mo）粒子の平均粒径は１〜１００nmであることができる。
【００１５】
また、誘電体は、５０〜２００nmの粒子の平均粒径を有するBaTiO3（Barium Titanate、BT）や、一部の構造が置き換えされたBT系であることもできるし、内部電極は、インクジェット（inkjet）方式、グラビア（gravure）方式及びスクリーンプリント（screen print）方式の中のある一つの方式によって形成されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による積層セラミックコンデンサ及びその製造方法の望ましい実施例を、添付図面を参照して詳しく説明することにするが、添付図面を参照して説明することにおいて、図面符号に構わず同一であるとか対応する構成要素は同一の参照番号を付与してこれに対する重複される説明は略する事にする。また、本発明の望ましい実施例を詳しく説明することの前に積層セラミックコンデンサに対して先に説明することとする。
【００１７】
図２は、本発明の望ましい実施例による積層セラミックコンデンサを示した図面である。誘電体２１０と内部電極２１５が形成されている積層セラミックコンデンサ２００と、誘電体２１０、内部電極２１５及び外部電極２２０が形成されている積層セラミックコンデンサ２０５が示されている。
【００１８】
誘電体２１０は、積層セラミックコンデンサの外部体部分であって、その材質がセラミック材料であるので一般的にセラミック体と称する。誘電体２１０としては、一般的にBaTiO3（Barium Titanate、BT系）が使われるが、これは常温で高誘電率を有する。誘電体２１０であるBT粉末の焼結温度は１２５０℃位である。
【００１９】
内部電極２１５は、誘電体２１０の中に位している伝導性物質である。内部電極２１５の材料としては、一般的に、パラジウム（Pd）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）などが使われる。内部電極２１５の材料としてのパラジウム（Pd）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）の融点はそれぞれ１５５５℃、１４５２℃、１０８３℃である。
【００２０】
外部電極２２０は、積層セラミックコンデンサを外部電源と連結させてくれる伝導性物質である。積層セラミックコンデンサは基板の表面実装用として設けられた素子であるから、外部電極２２０は単純に外部電圧と連結させる役目だけではなく基板に実装される時、半田がよく附着されるようにする役目まで果たす。
【００２１】
ここで、積層セラミックコンデンサの電気容量は、次のような関係式に表現される。
2006253651.tif 000003
【００２２】
ここで、Cは電気容量（capacitance）、εは誘電体の誘電常数、ｄは誘電体の厚さ、Aは内部電極の面積、nは積層数である。式（１）によれば、電気容量を増加させるためには、誘電常数の高い誘電体を使うか、誘電体の厚さを薄くするかまたは、内部電極の面積を大きくするとか、積層数を多くしなければならない。したがって、超高容量積層セラミックコンデンサを作るためには、最大限薄ら層を形成しなければならないので、誘電体と内部電極を同時に薄く形成する場合に積層セラミックコンデンサの電気容量は大きくなることができる。したがって、誘電体と内部電極を同時に薄く形成するためには、誘電体粉末だけではなく内部電極に使われる金属粉末もまたその大きさが小さくならなければならない。従来技術によれば、誘電体粉末BTの粒径は１００nmまで生産されていて、金属粉末のNi粉末の場合には、粉末が小さすぎる場合易しく酸化される問題が発生するので粒径が２００nmの粉末が利用されている。
【００２３】
ここで、金属粉末の大きさが減少すれば、内部電極の厚さ及び表面粗度（surface roughness）を減少させることができる長所はあるが、その反面、融点の減少する短所がある。
【００２４】
図３は、本発明の望ましい実施例による粒子の平均粒径と融点の関係を示した図である。図３を参照すれば、金（Au）の粒子と融点の相関関係が示されている。
【００２５】
Ph．BuffatとJ-P．Borelは[Physical Review A、13（1976）、2290]で、金属粒子の大きさによる融点降下現象を次のような式に表した。
2006253651.tif 000004
2006253651.tif 000005
【００２６】
ここで、ρsは固状密度[kg/m3]、ρlは液状密度[kg/m3]、Lは潜熱（latent heat）[J/kg]、ｒsは粒子の大きさ[m]、γsは固状の表面張力[J/m2]、γs:は液状の表面張力[J/m2]である。
【００２７】
式（２）によれば、粒径の大きさがナノ大きさに行くほどその粒子の融点が大きく減少する。これによって、内部電極に使われる金属粒子の大きさが減少すればその焼結温度が減少して、誘電体の焼結温度と違うことになる。したがって、金属粉末と誘電体粉末を同時に焼結する場合、相互違う温度で収縮して、温度による収縮率が違うので上述したように内部電極の切れることまたは破れること（crack）などの問題が発生する。
【００２８】
このような問題点を解決するために二つの方法が考えられるが、第一は、誘電体粉末の焼結温度を低める方法、第二は、内部電極に使われる金属粉末の焼結温度を高める方法を考えることができる。本発明の望ましい実施例によれば、内部電極の金属粉末の焼結温度を高める方法が提示される。すなわち、金属粉末が誘電体粉末と同時焼成が可能になるように、高い融点を有する金属を内部電極用金属として使う。
【００２９】
図４は、本発明の望ましい実施例による積層セラミックコンデンサの製造方法を示したフローチャートである。
【００３０】
段階Ｓ４０５で、誘電体粉末を、分散剤及びバインダー（binder）を含む溶液にて分散させた懸濁液（slurry）を準備して、段階Ｓ４１０で、キャリアフィルム（carrier film）を利用して懸濁液をフィルム形態に成形する。
【００３１】
段階Ｓ４１５で、成形された誘電体フィルムに高い融点を有する内部電極を印刷する。ここで、内部電極はスクリーン（screen）方式、グラビア（gravure）方式、インクジェット（inkjet）方式などの多様な方法によって印刷されることができる。ここで、内部電極にインクが使われる場合、内部電極用インクは、金属粉末、バインダー（binder）及び溶媒（solvent）を含む。
【００３２】
段階Ｓ４２０で、内部電極の印刷された誘電体フィルムがあらかじめ設定されている枚数積層され、段階Ｓ４２５で、圧搾された後、段階Ｓ４３０で、チップ（chip）単位に切断される。以後段階Ｓ４３５で、誘電体粉末と内部電極に使われる金属粉末を焼成して、段階Ｓ４４０で、外部電極を内部電極と電気的に接続されるように塗布して、段階Ｓ４４５で、外部電極を焼成する。
【００３３】
ここで、外部電極は内部電極用金属粉末を焼成する前に塗布され、誘電体粉末、内部電極用金属粉末とともに焼成されることもできる。段階Ｓ４５０で、メッキ工程によってチップ（chip）単位に積層セラミックコンデンサを完成する。
【００３４】
ここで、内部電極が、誘電体と同時焼成が可能な融点を有する金属にて形成されるなら、本発明の望ましい実施例は、上述した積層セラミックコンデンサの製造方法に制限されなく適用可能である。例えば、誘電体と内部電極を焼成した後、内部電極の印刷された誘電体フィルムをあらかじめ設定されたパターンによって切断することもできる。
【００３５】
図５は、本発明の望ましい実施例による焼成の際、温度と体積との関係を示した図である。図５を参照すれば、温度が高くなるほど焼結時全体体積は小さくなる関係が示されている。ここで、内部電極が誘電体より焼結温度が低いので、同時焼成ができるように内部電極として高融点金属粉末を使えば、矢印方向どおり内部電極の温度と体積との関係が誘電体の温度と体積との関係と一致することができる。
【００３６】
高融点金属としては、モリブデン（Mo）とタングステン（W）が使われることができる。モリブデン（Mo）とタングステン（W）の融点はそれぞれ２６２２℃と３３８７℃である。ここで、内部電極としてモリブデン（Mo）またはタングステン（W）を使うことにおいては、一般的に使われる方法が利用されられる。すなわち、例えば、高融点の金属は、粉末冶金法を使って成形されることができるし、金属粉末としては１〜１００nm大きさのモリブデン（Mo）とタングステン（W）粉末が使われることができるし、BT粉末大きさは５０〜２００nmになることができる。誘電体シートは、ダイコータ（die coater）またはグラビアコータ（gravure coater）を使って成形されることができる。また、モリブデン（Mo）とタングステン（W）は、誘電体と焼結温度を一致させるためコーティングなしに使うかまたは、表面コーティングして使うことができるし、モリブデン（Mo）とタングステン（W）を分散剤が入っている溶液にて分散させ、誘電体との接着力を強化させるため高分子を少量添加することができる。また、内部電極の厚さによって多様な印刷方式が適用されられるが、例えば、内部電極の厚さが１mm以上の場合にはスクリーン（screen）方式を使うことができるし、内部電極の厚さが１mm以下の場合にはグラビア（gravure）、またはインクジェット方式（inkjet）を利用することもできる。ここで、印刷方式は、本発明の属する技術分野で通常の知識を持った者には自明な事項なのでこれに対する詳しい説明は略する。
【００３７】
また、モリブデン（Mo）とタングステン（W）は、従来技術によって内部電極として使われたニッケル（Ni）より比抵抗の値が３０%以上低いのでモリブデン（Mo）またはタングステン（W）を使った積層セラミックコンデンサは高周波特性がすぐれる。
【００３８】
また、従来のスパッタリング（sputtering）、化学気相蒸着法（CVD）、真空蒸着法などのような乾燥（dry）工程は、薄膜パターンが可能であるが、真空装備などが必要であるから費用が嵩んだり、生産性が低下されるし、別途のマスクを要するので願う位置にだけパターンを形成することができないという短所がある。しかし、本発明の望ましい実施例によるスクリーン印刷方式は、低費用で生産性の良いという長所があり、インクジェット方式とグラビア方式によれば、生産性が良く、薄膜印刷が可能である。また、グラビア方式は、スクリーン印刷方式に比べて作業速度が最高１００倍以上であり、インクジェット方式は製版（マスク製作）費用が必要ないし、生産性を高めることができる。
【００３９】
本発明は、上記実施例に限定されなく、本発明の思想内で当分野の通常の知識を持った者によって多くの変形が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
上述したように、本発明による積層セラミックコンデンサ及びその製造方法は、厚さが薄いながら焼成の際切れることのない内部電極を含むことができる效果がある。
【００４１】
また、本発明による積層セラミックコンデンサ及びその製造方法は、厚さが薄いながら内部電極と誘電体を同時に焼成することができる效果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】従来技術による焼成の際、発生する内部電極の切れることを示す図面である。
【図１ｂ】従来技術による焼成の際、内部電極と誘電体間の収縮率差を示す図面である。
【図２】本発明の望ましい実施例による積層セラミックコンデンサを示す図面である。
【図３】本発明の望ましい実施例による粒子の平均粒径と融点の関係を示す図である。
【図４】本発明の望ましい実施例による積層セラミックコンデンサの製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の望ましい実施例による焼成の際、温度と体積との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１０  焼成前の内部電極
１２０  焼成後の内部電極
２１０  誘電体
２１５  内部電極
２２０  外部電極
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
2006253651.tif 000009
【図４】
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【図５】
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