(57)【要約】【課題】比較的短時間で、内部電極と外部電極との間に接続不良のある積層セラミックコンデンサを判定することができる、積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法を得る。【解決手段】積層セラミックコンデンサ１０に１０ｋＨｚ以上の周波数を有する正弦波電圧を印加し、サーモグラフィを用いて、積層セラミックコンデンサ表面の温度を測定する。内部電極と外部電極との接続部分に対応する位置において、積層セラミックコンデンサ１０の表面の温度が上昇したとき、内部電極と外部電極との間に接続不良がある積層セラミックコンデンサであると判定する。【選択図】図４
2005223253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素体と、前記セラミック素体内に形成される内部電極と、前記セラミック素体の端面に形成されて前記内部電極に接続された外部電極とを含む積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法であって、
前記積層セラミックコンデンサに１０ｋＨｚ以上の周波数を有する正弦波電圧を印加する工程、
サーモグラフィを用いて前記内部電極と前記外部電極との接続部に対応する位置における前記積層セラミックコンデンサ表面の温度を測定する工程を含み、
前記接続部に対応する位置における前記積層セラミックコンデンサ表面の温度上昇により前記積層セラミックコンデンサの良否を判定する、積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法。
【請求項２】
サーモグラフィを用いて前記内部電極と前記外部電極との接続部に対応する位置における温度上昇を測定し、この温度上昇が所定の値より大きいときに積層セラミックコンデンサが不良であると判定する、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法。
【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のスクリーニング方法に関し、特にたとえば、積層セラミックコンデンサの良否を判定するための積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサの良否を判定する方法として、たとえば積層セラミックコンデンサに直流電圧を印加し、次いで直流電圧に重複して交流電圧を印加することにより、積層セラミックコンデンサにリップル電流を流す方法がある。この方法では、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗、静電容量、誘電損失などの電気的特性を測定することにより、積層セラミックコンデンサの良否が判定されている。また、熱電対などのセンサを用いて積層セラミックコンデンサの表面温度を測定し、正常な積層セラミックコンデンサの表面温度に比べて、異常に高い温度が検出されたときに、積層セラミックコンデンサが不良であると判定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３０９０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、積層セラミックコンデンサの高容量化にともなって、内部電極の積層数が増加し、たとえば１００層以上に積層される場合がある。このように、積層セラミックコンデンサの多層化が進むと、たとえば、１００層中の数層が外部電極との間で接続不良になっている場合、良品との静電容量の差が小さいため、従来の電気的特性の測定によるスクリーニングでは良品と判定される可能性がある。
【０００５】
さらに、積層セラミックコンデンサの表面温度を測定する方法では、１００層の内部電極のうちの数層の接続不良部分で発熱するため、コンデンサ全体が異常発熱するまでには至らない場合が多い。また、温度上昇が積層セラミックコンデンサの全体に至る場合であっても、コンデンサの表面温度から接続不良を検出できるまで電圧を印加しつづける必要があり、非常に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、比較的短時間で、内部電極と外部電極との間に接続不良のある積層セラミックコンデンサを判定することができる、積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、セラミック素体と、セラミック素体内に形成される内部電極と、セラミック素体の端面に形成されて内部電極に接続された外部電極とを含む積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法であって、積層セラミックコンデンサに１０ｋＨｚ以上の周波数を有する正弦波電圧を印加する工程と、サーモグラフィを用いて内部電極と外部電極との接続部に対応する位置における積層セラミックコンデンサ表面の温度を測定する工程とを含み、接続部に対応する位置における積層セラミックコンデンサ表面の温度上昇により積層セラミックコンデンサの良否を判定する、積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法である。
このような積層セラミックコンデンサのスクリーニング方法において、サーモグラフィを用いて内部電極と外部電極との接続部に対応する位置における温度上昇を測定し、この温度上昇が所定の値より大きいときに積層セラミックコンデンサが不良であると判定することができる。
【０００８】
１０ｋＨｚ以上の周波数を有する正弦波電圧を印加することにより、積層セラミックコンデンサのインピーダンスが小さくなって電流が流れ、抵抗値の高い部分、つまり内部電極と外部電極との間で接続不良がある部分において発熱する。サーモグラフィで積層セラミックコンデンサの表面温度を測定することにより、積層セラミックコンデンサの局部的な温度上昇を測定することができる。したがって、内部電極と外部電極との間に接続不良がある積層セラミックコンデンサの場合、接続不良のある部分に対応した位置において、コンデンサ表面の温度上昇を測定することができる。このような積層セラミックコンデンサの表面における局部的な温度上昇を測定することにより、積層セラミックコンデンサの良否を判定することができる。
積層セラミックコンデンサの表面における局部的な温度上昇を測定し、その温度上昇が所定の値以上になったとき、不良品であると判定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、短時間で、内部電極のうちの数層と外部電極との間に接続不良がある積層セラミックコンデンサを見つけることができる。したがって、特に高電圧用の積層セラミックコンデンサにおいて、発熱異常が発生する可能性があるものを除去することができる。
【００１０】
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最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、この発明のスクリーニング方法で良否が判定される積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。積層セラミックコンデンサ１０は、セラミック素体１２を含む。セラミック素体１２は、図２に示すように、複数の誘電体セラミック層１４と内部電極１６とが、交互に積層された構成を有する。そして、隣接する内部電極１６が、交互にセラミック素体１２の対向端面に引き出される。
【００１２】
内部電極１６が引き出されたセラミック素体１２の端面には、外部電極１８が形成される。外部電極１８は、セラミック素体１２の端面に露出した内部電極１６に接続されるように、導電性ペーストを焼き付けることによって形成される。さらに、必要に応じて、焼付け電極の上に、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ／Ｐｂなどのめっき被膜を形成することができる。このように、セラミック素体１２の対向端面に形成された外部電極１８に、複数の内部電極１６が接続されることにより、２つの外部電極１８間に静電容量が形成される。
【００１３】
このような積層セラミックコンデンサ１０では、内部電極１６と外部電極１８との接続部分が酸化した場合などにおいて、図３に示すように、内部電極１６と外部電極１８との間に接続不良が発生することがある。しかしながら、内部電極１６と外部電極１８との間における接続不良部分が少ない場合、電気的特性の測定だけでは良品であると判定される場合がある。
【００１４】
そこで、内部電極１６と外部電極１８との間に接続不良がある積層セラミックコンデンサ１０を見つけるために、２つの外部電極１８間に１０ｋＨｚ以上の周波数を有する正弦波電圧が印加される。このような正弦波電圧を印加することにより、積層セラミックコンデンサ１０のインピーダンスが小さくなって電流が流れるが、内部電極１６と外部電極１８とが接続不良となっている部分の抵抗値が大きいため、この部分に電流が流れることにより発熱する。
【００１５】
内部電極１６と外部電極１８との間の接続不良部分における発熱を検出するために、サーモグラフィによって積層セラミックコンデンサ１０の表面温度が測定される。サーモグラフィを用いれば、図４に示すように、積層セラミックコンデンサ１０の表面の局部的な温度上昇を測定することができる。このような局部的な温度上昇を検出することにより、内部電極１６と外部電極１８との接続不良を発見することができる。そして、積層セラミックコンデンサ１０の表面の温度上昇が所定の値以上になったときに、内部電極１６と外部電極１８との接続不良があると判定される。
【００１６】
このように、この発明のスクリーニング方法によれば、内部電極１６と外部電極１８との接続不良を見つけることができ、従来の方法では発見できなかった内部欠陥を有する積層セラミックコンデンサ１０を除去することができる。しかも、積層セラミックコンデンサ１０の部分的な温度上昇を測定すればよく、全体の温度上昇を測定する場合のように、長時間電圧を印加する必要がないため、比較的短時間で判定を行うことができる。
【実施例１】
【００１７】
まず、ＣａＺｒＯ3 を主成分とする誘電率３０の材料を用いて、厚さ２０μｍのセラミックグリーンシートを作製した。このセラミックグリーンシート上に、Ｎｉを主成分とする内部電極ペーストを用いて、所定の形状に内部電極用パターンを印刷し乾燥した。そして、内部電極用パターンを形成したセラミックグリーンシートを数枚積み重ね、その両側に内部電極用パターンのないセラミックグリーンシートを積み重ねて圧着した。
【００１８】
セラミックグリーンシートを圧着して得られた積層体を２７０℃で脱脂したのち、１２５０〜１３５０℃で焼成して、内部電極を有するセラミック素体を得た。このセラミック素体の端面にＣｕペーストを塗布し、焼き付けを行って外部電極を形成した。さらに、焼付け電極上に、Ｎｉめっき被膜を形成し、その上にＳｎめっき被膜を形成した。
【００１９】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサに、実効値が１００Ｖ、３００Ｖ、１０００Ｖの正弦波電圧を印加し、サーモグラフィで積層セラミックコンデンサの温度上昇を測定した。なお、それぞれの印加電圧において、周波数を１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、３００ｋＨｚに変えて、それぞれ５秒間印加した時点での積層セラミックコンデンサの温度上昇を測定した。
このとき、測定用の積層セラミックコンデンサとして、還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた良品と、酸化雰囲気中で外部電極を焼き付けて内部電極と外部電極との接続不良を有する２種類の不良品を用意した。２種類の不良品は、外部電極焼き付け時の酸素分圧を変えて接続不良の度合いを異ならせ、静電容量としては良品の±１０％の範囲の良品レベルにあるものと、静電容量の低い明らかな不良品の２種類である。
また、本発明との比較のために、従来のように熱電対で積層セラミックコンデンサ表面（外部電極間中央部）を測定した。
以上の結果を、表１に示す。なお、表１の括弧内の数値は、熱電対による測定結果である。
【００２０】
【表１】
2005223253.tif 000003
【００２１】
表１からわかるように、１０００Ｖの電圧を印加した場合、許容電圧を超えているため、全ての積層セラミックコンデンサにおいて電圧破壊が発生した。還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサでは、１００Ｖおよび３００Ｖの電圧を印加したとき、全ての周波数において、温度上昇が少なかった。
また、表１からわかるように、従来のように熱電対で積層セラミックコンデンサ表面を測定した場合、不良レベルであれば、接続不良部分が多いことにより５秒間の印加でもすぐに積層セラミックコンデンサ表面が温度上昇するため、不良品を検出することができるが、静電容量が良品レベルにあるものは温度上昇が少なく良品とほとんど変わらない。したがって、従来のように熱電対で積層セラミックコンデンサ表面の温度上昇を測定した場合、数秒間の電圧印加、例えば５秒間という短時間では、静電容量として良品レベルにあるものの接続不良をわずかに有する不良品は選別することができない。すなわち、熱電対では接触した部分の温度でしか判断できないが、サーモグラフィを用いた場合、部分的に温度上昇が生じている部分が明確であり、不良品の検出が容易である。
【００２２】
また、酸化雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサの中で、静電容量が良品レベルにあるものでは、周波数１ｋＨｚの電圧を印加したときの温度上昇は還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサとほとんど変わらなかった。しかしながら、周波数１０ｋＨｚ以上の電圧を印加したとき、内部電極と外部電極との接続部付近で温度上昇が確認され、還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサに比べて、温度上昇が大きかった。このような温度上昇は、印加電圧の周波数が高くなるほど大きく、また印加電圧が高圧となるほど大きくなった。
【００２３】
さらに、酸化雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサの中で、静電容量が不良レベルにあるものでは、周波数１ｋＨｚの電圧を印加したとき、還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサより温度上昇が大きかったものの、数値的には小さいものであった。また、周波数１０ｋＨｚ以上の電圧を印加したとき、還元雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサや、酸化雰囲気中で外部電極を焼き付けた積層セラミックコンデンサのうちで静電容量が良品レベルにあるものに比べて、温度上昇が大きかった。このような温度上昇は、印加電圧の周波数が高くなるほど大きく、また印加電圧が高圧となるほど大きくなった。
【００２４】
周波数１ｋＨｚの電圧を印加した場合、積層セラミックコンデンサのインピーダンスが高いために電流が流れにくく、全ての積層セラミックコンデンサにおいて温度上昇の差が小さいものと考えられる。それに対して、周波数１０ｋＨｚ以上の電圧を印加した場合、積層セラミックコンデンサのインピーダンスが低くなり、ある程度の電流が流れて、内部電極と外部電極との接続不良部分で発熱し、接続不良箇所の多少によって発熱の差が生じたものであると考えられる。
【００２５】
この実施例から、積層セラミックコンデンサの内部電極と外部電極との間の接続不良は、積層セラミックコンデンサ表面の部分的な温度上昇を測定することにより発見できることがわかる。このとき、周波数１０ｋＨｚ以上の正弦波電圧を印加することにより、積層セラミックコンデンサの良否を明確に判定することができる。なお、この発明のスクリーニング方法は、ＢａＴｉＯ3、ＴｉＯ2、ＳｒＴｉＯ3 などの他の誘電体セラミック材料を用いた積層セラミックコンデンサにも適用することができる。また、この発明のスクリーニング方法は、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄなどの他の内部電極材料を用いた積層セラミックコンデンサにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明のスクリーニング方法が適用される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１に示す積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。
【図３】内部電極と外部電極との間に接続不良がある積層セラミックコンデンサを示す図解図である。
【図４】この発明のスクリーニング方法を適用した場合の積層セラミックコンデンサの温度上昇を示す図解図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  積層セラミックコンデンサ
１２  セラミック素体
１４  誘電体セラミック層
１６  内部電極
１８  外部電極
【図１】
2005223253.tif 000004
【図２】
2005223253.tif 000005
【図３】
2005223253.tif 000006
【図４】
2005223253.tif 000007