(57)【要約】【課題】酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成を行っても内部電極の酸化による不良の問題を防ぐことの出来る積層セラミックスキャパシタを提供する【解決手段】積層セラミックスキャパシタ４０は、両面に最外郭層として設けられたカバー層とその間に積層された複数のセラミックス層を有するセラミックス焼結本体部４１と、複数のセラミックス層上にそれぞれ形成され、一層のセラミックス層を挟んで交互に積層された第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂと、第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂにそれぞれ連結されるようにセラミックス焼結本体部４１の外部面にそれぞれ形成された第１及び第２外部電極４５ａ，４５ｂと、カバー層とそれに隣接したセラミックス層との間にそれぞれ形成され、静電容量に寄与しない酸化防止用電極層４４a，４４ｂと、を含んでいる。【選択図】図４ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に最外郭層として設けられたカバー層とその間に積層された複数のセラミックス層を有するセラミックス焼結本体部と、
前記複数のセラミックス層上にそれぞれ形成され、一層の前記セラミックス層を挟んで交互に積層された第１及び第２内部電極と、
前記第１及び第２内部電極にそれぞれ連結されるよう前記セラミックス焼結本体部の外部面にそれぞれ形成された第１及び第２外部電極と、
前記カバー層とそれに隣接したセラミックス層との間にそれぞれ形成され、静電容量に寄与しないように配置された酸化防止用電極層と、を含む積層セラミックスキャパシタ。
【請求項２】
前記酸化防止用電極層は、前記第１及び第２内部電極と同一の物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項３】
前記第１及び第２内部電極と前記酸化防止用電極層は、Ｎｉ層であることを特徴とする請求項２に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項４】
前記酸化防止用電極層は、少なくとも一部が酸化されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項５】
前記酸化防止用電極層の酸化された部分は、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｏの形態であることを特徴とする請求項４に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項６】
前記酸化防止用電極層は、前記第１及び第２内部電極と同一か大きい幅を有し、長さ方向には前記第１及び第２外部電極に接続しない範囲で延長されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項７】
前記酸化防止用電極層は、前記第１及び第２外部電極とそれぞれ５μｍ以上離隔されていることを特徴とする請求項６に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項８】
前記酸化防止用電極層は、それに隣接した前記第１または第２内部電極と同一極性の前記外部電極に連結されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項９】
前記酸化防止用電極層は、前記第１及び第２外部電極のうち連結されない外部電極と５μｍ以上離隔されていることを特徴とする請求項８に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項１０】
前記酸化防止用電極層は、それに隣接した前記第１または第２内部電極と同一か大きい面積を有し、該隣接した第１または第２内部電極と重畳するよう配置されていることを特徴とする請求項８または９に記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項１１】
前記第１または第２内部電極に隣接して位置する前記酸化防止用電極層は、前記量カバー層のそれぞれの側で、複数個ずつ設けられていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の積層セラミックスキャパシタ。
【請求項１２】
前記カバー層はＢａＴｉＯ３とＭｇＯを含み、ここでＭｇＯはＢａＴｉＯ３１００モルに対して０．５モル以下の割合で前記カバー層に含まれていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の積層セラミックスキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層セラミックスキャパシタに関するものであり、特に、セラミックス層が薄層化された超高容量積層セラミックキャパシタとして好適な積層セラミックスキャパシタに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子装置の小型化の傾向につれ超高容量積層セラミックスキャパシタが求められている。このためには、同一サイズでの静電容量を増加させる必要があり、従って、セラミックス層をさらに薄層化し、セラミックスカバー層も薄くし、内部電極層の厚さも薄くする必要がある。
【０００３】
図１は、従来の積層セラミックスキャパシタの一例を示す側断面図である。図１を参照すると、積層セラミックスキャパシタ１０は、両面に最外郭層として設けられたカバー層と、その間に積層された複数のセラミックス層から成るセラミックス焼結本体部１１を有している。
【０００４】
複数のセラミックス層上には第１及び第２内部電極１２ａ，１２ｂが一層のセラミックス層を挟んで交互に配置されるように形成されている。セラミックス焼結本体部１１の、互いに対向する両面には、第１及び第２外部電極１５ａ，１５ｂが形成され、それぞれ第１及び第２内部電極１２ａ，１２ｂに連結される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような構造において、同一サイズでの静電容量を増加させるためには、最外郭に位置するセラミックスカバー層及び内部電極１２ａ，１２ｂを薄くすることが求められるが、この場合、内部電極１２ａ，１２ｂの連結性を保障することが難しくなる。従って、内部電極の酸化を抑制しながら同時に連結性を調節するためには、酸素分圧が制御された還元雰囲気で焼成を行われなければならない。
【０００６】
このような酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成によれば、セラミックス層も緻密になり、１５０℃でのＩＲ特性のような性能の、高温での信頼性にも良い影響を与えるが、相対的に薄くなったカバー層に隣接した最外郭の内部電極では好ましくない酸化現象が観察される。
【０００７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、従来の積層セラミックスキャパシタの製造時に、酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成により発生した内部電極の酸化の状態を分析したＥＰＭＡの結果である。
【０００８】
図２（ａ）及び図２（ｂ）のＥＰＭＡ分析結果から、Ｎｉのような内部電極のうち最外郭に隣接したものに、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｏの形態で構成された酸化物膜（符号「Ａ」，「Ｂ」によって示されている）が形成されることを確認できた。
【０００９】
これは、先に説明した通り、酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成により発生し、カバー部分のクラック（カバークラック）のような構造的欠陥の発生と電気的特性の劣化に深刻な影響を与えるため、積層セラミックスキャパシタの信頼性及び歩留まりを低下させる要因となる恐れがあるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記の従来技術の問題を解決するためのもので、その目的は、酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成を行っても内部電極の酸化による不良の問題を防ぐことの出来る積層セラミックスキャパシタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の技術的課題を解決すべく、本発明は、両面に最外郭層として設けられたカバー層とその間に積層された複数のセラミックス層とを有するセラミックス焼結本体部と、複数のセラミックス層上に形成され、一層のセラミックス層を挟んで交互に積層された第１及び第２内部電極と、第１及び第２内部電極にそれぞれ連結されるようにセラミックス焼結本体部の外部面にそれぞれ形成された第１及び第２外部電極と、カバー層とそれに隣接したセラミックス層との間にそれぞれ形成され、静電容量に寄与しない酸化防止用電極層と、を含む積層セラミックスキャパシタを提供する。
【００１２】
好ましくは、酸化防止用電極層は第１及び第２内部電極と同一の物質を含んでいる。酸化防止用電極層は少なくとも一部が酸化された形態となっていてよい。
【００１３】
本発明の具体的な実施態様において、第１及び第２内部電極と酸化防止用電極層はＮｉ層とすることが出来る。この場合に、酸化防止用電極層の酸化された部分はＭｇ−Ｎｉ−Ｏの形態となっていてよい。
【００１４】
本発明の一実施態様では、酸化防止用電極層は第１及び第２内部電極と同一か大きい幅を有し、長さ方向には第１及び第２外部電極に接続しない範囲で延長された構造を有することが出来る。
【００１５】
この場合、酸化防止用電極層は第１及び第２外部電極とそれぞれ５μｍ以上離隔されることが好ましい。
【００１６】
これとは異なって、酸化防止用電極層は、それに隣接した第１または第２内部電極と同一極性の外部電極に連結された構造を有することが出来る。この場合には、酸化防止用電極層は、それに隣接した第１または第２内部電極と同一か大きい面積を有し、隣接した第１または第２内部電極と重畳するよう配置されることが好ましい。
【００１７】
この場合、酸化防止用電極層は第１及び第２外部電極のうち連結されない外部電極と５μｍ以上離隔されることが好ましい。
【００１８】
好ましくは、本発明において採用される酸化防止用電極層は酸化防止機能を強化するために、両カバー層のそれぞれの側で、セラミックス層を介してそれぞれ複数個ずつ設けることが出来る。
【００１９】
一方、本発明の好ましい実施態様において、カバー層はＢａＴｉＯ３とＭｇＯを含み、ここでＭｇＯはＢａＴｉＯ３１００モルに対して０．５モル以下の比率でカバー層に含ませることが出来る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によると、静電容量に寄与しない酸化防止用電極を最外郭内部電極に隣接するように配置することにより、内部電極の酸化を抑制し、連結性の向上のために酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成時、内部電極の酸化による不良を画期的に改善することが出来る。また、内部電極の部分的な酸化による静電容量の変化を防ぐことが出来るため、キャパシタの電気的信頼性をさらに向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
図３は、本発明の一実施形態による積層セラミックスキャパシタの構造を示す側断面図である。
【００２２】
図３を参照すると、積層セラミックスキャパシタ３０は第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂを含んだセラミックス焼結本体部３１を有している。
【００２３】
図３では明確に図示されていないが、セラミックス焼結本体部３１は両面に最外郭層として設けられたカバー層とその間に積層された複数のセラミックス層とから成るものと理解できる。
【００２４】
セラミックス焼結本体部３１は、互いに対向する両面にそれぞれ形成された第１及び第２外部電極３５ａ，３５ｂを含み、第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂは、それぞれ第１及び第２外部電極３５ａ，３５ｂに連結されるように、一層のセラミックス層を挟んで交互に配置されている。
【００２５】
積層セラミックスキャパシタ３０は、最外郭層（即ちカバー層）とセラミックス層との間に配置された酸化防止用電極層３４ａ，３４ｂを含んでいる。酸化防止用電極層３４ａ，３４ｂは、先に説明した通り、内部電極３２ａ，３２ｂの酸化と連結性を制御するために実施される酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成時に、最外郭に位置した第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂの酸化を防ぐ働きをする。
【００２６】
本実施形態に採用される酸化防止用電極層３４ａ，３４ｂは、静電容量に影響を与えないようにするために、第１及び第２外部電極３５ａ，３５ｂのいずれにも連結されないように形成されている。このような場合、酸化防止用電極３４ａ，３４ｂは、効果的な酸化防止のために、第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂと同一か大きい幅を有し、長さ方向には、第１及び第２外部電極３５ａ，３５ｂに接続しない範囲で延びている形態が好ましい。
【００２７】
この場合、本発明において必須の事項ではないが、酸化防止用電極３４ａ，３４ｂは第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂの酸化を効果的に防ぎながら電気的な特性に与える影響を最少化するために、第１及び第２外部電極３５ａ，３５ｂとそれぞれ５μｍ以上離隔されていることが好ましい。
【００２８】
本発明に採用される酸化防止用電極３４ａ，３４ｂは、金属物質から成ることができ、好ましくは、第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂと同一金属から成ることが出来る。主に、ニッケルの内部電極が、酸素分圧が制御された還元雰囲気での焼成に適用され、この場合、酸化防止用電極３４ａ，３４ｂもニッケル金属から構成することが出来る。
【００２９】
実際に、本実施形態による積層セラミックスキャパシタ３０では、酸化防止用電極３４ａ，３４ｂは、焼成過程で少なくとも一部が酸化された形態となることがある。上述の通り、酸化防止用電極層３４ａ，３４ｂがＮｉ層である場合、酸化された部分はＭｇ−Ｎｉ−Ｏの形態となっていてよい。
【００３０】
一方、Ｍｇ−Ｎｉ−Ｏの形態の部分が、酸化防止用電極層３４ａ，３４ｂではなく第１及び第２内部電極３２ａ，３２ｂに生じるのを最少化するため、カバー層に含まれる副成分の割合を調整する必要がある。即ち、一般に採用され得る成分として、例えば、カバー層が主成分としてＢａＴｉＯ３を、副成分としてＭｇＯを含む場合には、ＭｇＯはＢａＴｉＯ３１００モルに対して０．５モル以下の割合でカバー層に含まれることが好ましい。
【００３１】
図４ａ及び図４ｂは、それぞれ本発明の好ましい実施形態による積層セラミックスキャパシタの構造を示す側断面図及び分解斜視図である。
【００３２】
図４ａを参照すると、積層セラミックスキャパシタ４０は第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂを含むセラミックス焼結本体部４１を有している。
【００３３】
図４ａに図示するセラミックス焼結本体部４１は、図４ｂの分解斜視図に示すように、両面に最外郭層として設けられたカバー層とその間に積層された複数のセラミックス層とを有する構造であることが出来る。また、第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂはそれぞれ第１及び第２外部電極４５ａ，４５ｂに連結されるように、一層のセラミックス層を挟んで交互に配置されている。セラミックス層に積層された第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂは、図４ａのように、互いに対向する両面にそれぞれ形成された第１及び第２外部電極４５ａ，４５ｂにそれぞれ連結されている。
【００３４】
また、積層セラミックスキャパシタ４０は、カバー層４１ａ，４１ｂとそれらに隣接したセラミックス層との間にそれぞれ位置している酸化防止用電極層４４ａ，４４ｂを含んでいる。
【００３５】
本実施形態で採用される酸化防止用電極層４４ａ，４４ｂは、図４ａに図示するように、静電容量に影響を与えないようにするために、隣接する第１内部電極４２ａまたは第２内部電極４２ｂと同一極性の第１外部電極４５ａまたは第２外部電極４５ｂに連結されている。このような連結構造は、図４ｂに図示するように、保護する第１内部電極４２ａまたは第２内部電極４２ｂと実質的に同一か大きい面積に、それとほぼ重畳された位置に形成することが出来るため、より適切な酸化防止機能を実現することが出来る。
【００３６】
この場合、酸化防止用電極４４ａ，４４ｂは、第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂの酸化を効果的に防ぎながら電気的な特性に及ぼす影響を最少化するために、第１及び第２外部電極４５ａ，４５ｂのうち連結されない側の外部電極（それぞれ４５ｂ及び４５ａに該当）とそれぞれ５μｍ以上離隔されていることが好ましい。
【００３７】
本発明に採用される酸化防止用電極４４ａ，４４ｂは、金属物質から構成することができ、好ましくは、第１及び第２内部電極４２ａ，４２ｂと同一の金属から構成することが出来る。また、図３において説明したように、実際に本実施形態による積層セラミックスキャパシタ４０は、酸化防止用電極４４ａ，４４ｂは、焼成過程で少なくとも一部が酸化された形態になってもよく、酸化防止用電極層４４ａ，４４ｂがＮｉ層である場合、その酸化された部分はＭｇ−Ｎｉ−Ｏの形態となっていてよい。これに関しては、下記の実施例及び図５ａ及び図５ｂを用いて後述する。
【００３８】
図３及び図４ａに例示する実施形態では、各側に酸化防止用電極層を１つだけ設けた形態を示しているが、還元雰囲気の条件またはカバー層の厚さによっては、より高い酸化防止機能が求められることがある。この場合には、最外郭の内部電極に隣接した位置にそれぞれセラミックス層をさらに配置し、さらなる酸化防止用電極層を配置することによって、各側に複数個の酸化防止用電極を設けることで、より高い酸化防止機能を実現することが出来る。
【実施例】
【００３９】
以下、下記の実施例を用いて本発明の作用及び効果をさらに詳しく説明する。
【００４０】
（実施例）
本発明による酸化防止用電極層の改善効果を確認するため、図４ａ及び図４ｂに図示された構造（隣接する内部電極と同一極性の外部電極に連結された酸化防止用電極）でＸ５Ｒ  １．６ｍｍ×０．８ｍｍのサイズで、２２μＦの静電容量を有するように構成した積層セラミックスキャパシタを１２０個製造した。ここで、各内部電極はニッケルで形成し、酸化防止用電極もニッケルで形成した。
【００４１】
先に説明した通り、酸素分圧が制御された還元雰囲気で焼成を実施し、完成した積層セラミックスキャパシタのうちの一つを選んで断面をＳＥＭ撮影した。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施例に従って製造した積層セラミックスキャパシタの断面ＳＥＭ写真である。
【００４２】
図５（ａ）を参照すると、酸化防止用電極のみに部分的に酸化膜が形成され、すぐ下の内部電極は酸化されていないことが確認できる。しかし、図５（ｂ）に示す酸化防止用電極が終わっている部分では、内部電極に酸化膜が多少現れることが確認された。しかし、これは内部電極のマージン部に該当するため、静電容量のような電気的特性に直接的な影響を与えない。
（比較例）
【００４３】
本発明による積層型キャパシタの改善効果を確認するため、隣接した内部電極と同一極性の外部電極に連結された酸化防止用電極を形成しない点を除いて、上記の実施例の設計条件と同一の条件で、従来の構造（図１に図示された構造）を有する積層型チップキャパシタを１２０個製造した。本比較例に従って製造された積層セラミックスキャパシタでも、上記の実施例と同一の条件で酸素分圧が制御された還元雰囲気で焼成を実施した。
【００４４】
本発明による実施例と従来技術に相当する比較例で製造された積層セラミックスキャパシタについて、それぞれ容量を測定し、各種の不良率（ショート発生率、フラッシュ不良率、カバークラック発生率）について評価を実施した。その結果は下記の表１の通りである。
【表１】
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【００４５】
上記の表１に示すように、ショート発生率、フラッシュ不良率及びカバークラック発生率の何れも確実に改善されていることが分かる。また、静電容量の面でも、比較例より改善されていることを確認することが出来た。これは、比較例では内部電極が部分的に酸化して静電容量に寄与出来なくなった部分が発生しているのに対し、実施例では静電容量に寄与する内部電極が酸化防止用電極により保護されたため、酸化による損失が発生しなかった結果であると理解することができる。このように、本発明の酸化防止用電極層により内部電極の連結性が８０％以上確保され、容量の減少を防ぐことができた。
【００４６】
本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の特許請求の範囲により規定される。従って、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で当技術分野の通常の知識を有している者により様々な形態の置換、変形及び変更が可能で、これもまた本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の積層セラミックスキャパシタの構造を示す側断面図である。
【図２】従来の積層セラミックスキャパシタにおいて発生する内部電極の酸化の状態を分析したＥＰＭＡ結果を示す写真である。
【図３】本発明の一実施形態による積層セラミックスキャパシタの構造を表した側断面図である。
【図４ａ】本発明の好ましい実施形態による積層セラミックスキャパシタの構造を示す側断面図である。
【図４ｂ】本発明の好ましい実施形態による積層セラミックスキャパシタの構造を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施例に従って製造した積層セラミックスキャパシタの断面を撮影したＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００４８】
１０，３０，４０  積層セラミックスキャパシタ
１１，３１，４１  セラミックス本体部
１２ａ，３２ａ，４２ａ  第１内部電極
１２ｂ，３２ｂ，４２ｂ  第２内部電極
３２ａ，３２ｂ  酸化防止膜
４２ａ，４２ｂ  第１及び第２酸化防止膜
１５ａ，３５ａ，４５ａ  第１外部電極
１５ｂ，３５ｂ，４５ｂ  第２外部電極
【図１】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図２】
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【図５】
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