(57)【要約】【課題】誘電体層の厚みが２μｍ以下の積層セラミックコンデンサの信頼性を初期段階において精度良く評価することができる試験方法を提供することを目的とする。【解決手段】積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、続いて前記電圧と逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定し、電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の電流比を求め、この電流比を第１の電流比とし、一方、前記積層セラミックコンデンサと同じ製造方法を有する複数個の積層セラミックコンデンサの電流比を前記電流比と同様に算出し、この電流比を第２の電流比とし、第１の電流比が第２の電流比の平均値ａと標準偏差値σから算出した下値ａ−３×σ以上、上値ａ＋３×σ以下であるものを高温負荷環境において信頼性に問題がないと評価する。【選択図】図２
2009295606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたセラミック素体に外部電極を有する積層セラミックコンデンサの試験方法であって、前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、続いて前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定し、前記電流値Ｉ１に対する前記電流値Ｉ２の電流比の値により高温負荷環境における前記積層セラミックコンデンサの信頼性を評価する積層セラミックコンデンサの試験方法。
【請求項２】
誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたセラミック素体に外部電極を有する積層セラミックコンデンサを用意し、前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、次に前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定し、前記電流値Ｉ１に対する前記電流値Ｉ２の電流比を算出し、この電流比を第１の電流比とする工程と、
前記積層セラミックコンデンサと同じ製造方法を有する複数個の積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１ａを測定し、次に前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２ａを測定し、前記電流値Ｉ１ａに対する前記電流値Ｉ２ａの電流比を算出し、この電流比を第２の電流比とする工程と、
第２の電流比の平均値ａと標準偏差値σを算出しａ−ｋ×σ、上値ａ＋ｋ×σ（ｋは正の値）を求める工程と、
第１の電流比が、第２の電流比の前記下値以上、前記上値以下である前記積層セラミックコンデンサを良品とする選別工程と、
を備える積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項３】
前記積層セラミックコンデンサは前記誘電体層の厚みが２μｍ以下であり、前記係数ｋが２．５〜３．２である請求項２に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体層と内部電極層を有した積層セラミックコンデンサの試験方法および積層セラミックコンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子回路の高密度化に伴う電子部品の小型化に対する要求は高く、積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化が急速に進んでいる。
【０００３】
その実現のために、チタン酸バリウム等からなる強誘電体セラミックの誘電体層を薄層化するという方法が採用されており誘電体層の１層の厚みは１〜３μｍになってきている。
【０００４】
そのため、所定の定格電圧を有する積層セラミックコンデンサの誘電体層の１層当たりの電界が非常に大きくなり、信頼性試験において積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗が劣化する課題があった。
【０００５】
そして、従来の積層セラミックコンデンサの信頼性を評価する試験方法として、例えば特許文献１では、積層セラミックコンデンサに極性が同じ電圧を連続して印加したときの夫々の電流値を測定し、その電流値の比の値によりセラミックコンデンサの高温負荷試験における信頼性を評価する方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３３５１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の積層セラミックコンデンサの試験方法は、同一極性の電圧を連続して印加するものであり、強誘電体セラミックからなる誘電体層の厚みが２μｍ以下の薄厚の場合、１回目の電流値に比較し２回目の電流値は非常に小さくなり、電流値の比と高温負荷試験における絶縁抵抗劣化との相関を得ることができなくなり、積層セラミックコンデンサの信頼性を評価することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するもので、積層セラミックコンデンサの初期特性から高温負荷環境における積層セラミックコンデンサの信頼性を精度良く評価できる試験方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、高温負荷環境において絶縁抵抗の劣化を低減した積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたセラミック素体に外部電極を有する積層セラミックコンデンサの試験方法であって、前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、続いて前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定し、前記電流値Ｉ１に対する前記電流値Ｉ２の電流比の値により高温負荷環境における前記積層セラミックコンデンサの信頼性を評価する前記積層セラミックコンデンサの試験方法である。
【００１０】
また、誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたセラミック素体に外部電極を有する積層セラミックコンデンサを用意し、前記積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、次に前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定し、前記電流値Ｉ１に対する前記電流値Ｉ２の電流比を算出し、この電流比を第１の電流比とする工程と、前記積層セラミックコンデンサと同じ製造方法を有する複数個の積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１ａを測定し、次に前記電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２ａを測定し、前記電流値Ｉ１ａに対する前記電流値Ｉ２ａの電流比を算出し、この電流比を第２の電流比とする工程と、第２の電流比の平均値ａと標準偏差値σを算出し下値ａ−ｋ×σ、上値ａ＋ｋ×σ（ｋは正の値）を求める工程と、第１の電流比が、第２の電流比の前記下値以上、前記上値以下である前記積層セラミックコンデンサを良品とする選別工程と、を備える積層セラミックコンデンサの製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、続いてこの電圧の逆電圧を印加し電流値Ｉ２を測定して電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比である電流比を算出し、この電流比の値と高温負荷環境における絶縁抵抗の劣化の関係に基づいて、電流比の値によって積層セラミックコンデンサが高温負荷環境において絶縁抵抗の劣化が生じないか否かを初期段階において精度良く評価することができる。
【００１２】
電流比の値と高温負荷環境における絶縁抵抗の劣化との関係がある理由は、誘電体層の誘電体粒子内に添加物が異常に偏在したような不均一な箇所があると、極性が異なる電圧を印加した場合、均一な箇所に比べ誘電分極の挙動が異なり電流比の値が非常に大きくなる又は極めて小さくなり、またこのような誘電体粒子内の不均一な箇所は高温負荷環境において絶縁抵抗の劣化を生じ易く、そのため電流比の値が非常に大きい又は極めて小さいものは絶縁抵抗の劣化を引き起こし易いことによるものと考えている。
【００１３】
また、選別する積層セラミックコンデンサと同じ製造方法を有する複数個の積層セラミックコンデンサの第２の電流比の平均値ａと標準偏差値σから算出された下値ａ−ｋ×σ及び上値ａ＋ｋ×σを求め、選別する積層セラミックコンデンサの第１の電流比が下値以上、上値以下のものを良品とすることにより、高温負荷環境における絶縁抵抗の劣化を低減した信頼性に優れた積層セラミックコンデンサを得ることができる作用効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１５】
（実施の形態）
本発明の実施の形態における積層セラミックコンデンサの試験方法及び製造方法について説明する。
【００１６】
図１は、積層セラミックコンデンサの断面図である。
【００１７】
図１に示すように、積層セラミックコンデンサは誘電体層１と内部電極層２とが交互に積層されたセラミック素体３に外部電極４を有するものであり、外部電極４はセラミック素体３の両端部に露出した内部電極層２と導通してセラミック素体３の両端部に配設されている。
【００１８】
まず、積層セラミックコンデンサの外部電極４を形成するまでの製造方法について説明する。
【００１９】
誘電体層１となるセラミック生シートと内部電極層２となる導電性ペースト膜を準備する。
【００２０】
セラミック生シートは、セラミックスラリーをドクターブレードなどの方法を用いてＰＥＴフィルム上に塗布、乾燥して形成したものであり、セラミックスラリーはチタン酸バリウム等のセラミック原料粉末から生成した誘電体粉末と、ポリビニルブチラール樹脂やアクリル樹脂などのバインダーと、フタル酸エステルなどの可塑剤と、酢酸ブチルなどの溶剤とを混合したものである。
【００２１】
導電性ペースト膜は、導電性ペーストをグラビア印刷法により、ＰＥＴフィルム上パターン状に塗布、乾燥して形成したものであり、導電性ペーストはニッケル等を主成分とする導電性金属粉末と、ポリビニルブチラール樹脂などのバインダーと、フタル酸エステルなどの可塑剤と、酢酸ブチルなどの溶剤とを混合したものである。
【００２２】
次に、セラミック生シートと導電性ペースト膜とを交互に積層して積層体を作製し、この積層体を所定の寸法となるように切断、分離し、個片にして複数個の積層体グリーンチップを得た。これらの積層体グリーンチップを焼成しセラミック素体３を形成した。
【００２３】
続いて、セラミック素体３の両端部に外部電極４を形成した。外部電極４は、セラミック素体３に導電性ペーストを塗布、焼成し下地電極５を形成後、下地電極５上に湿式めっきによりめっき層６を形成したものである。
【００２４】
以上のように外部電極４まで同一ロットで形成した複数個の積層セラミックコンデンサを用意した。これをグループ１とする。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態の電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定し電流比を算出する工程を示す工程図である。
【００２６】
次に、積層セラミックコンデンサの電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定する。
【００２７】
図２に示すように、電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定する工程は、外部電極４を形成した積層セラミックコンデンサに対し、高温で熱処理を行い、次に定格電圧以下の電圧を印加してショート検査を行ってショート品を除去し、さらにショート検査における良品の放電を行う。
【００２８】
次に、積層セラミックコンデンサに電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、放電を行った後、電流値Ｉ２を測定し放電を順次行うものである。
【００２９】
電流値Ｉ１は、両端の外部電極４の一方を正極、他方を負極として電圧を印加して測定したものであり、電流値Ｉ２は、電流値Ｉ１の印加電圧と同一の電圧値であり、外部電極４の一方を負極、他方を正極として逆電圧を印加して測定したものである。
【００３０】
印加電圧は、積層セラミックコンデンサの定格電圧の２倍〜破壊電圧の０．８倍とすることが好ましく、後述する電流比のバラツキが大きくなり積層セラミックコンデンサの信頼性の判別精度を向上することができる。
【００３１】
また電流値Ｉ１、電流値Ｉ２の電圧の印加時間は同じであり、印加時間は１０ｓ以下が好ましい。
【００３２】
次に、積層セラミックコンデンサの電流比を算出する。電流比は電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比であり、グループ１の積層セラミックコンデンサの電流比を第１の電流比とする。
【００３３】
一方、第１の電流比の値を評価、判定するための基準値を求める。この基準値を求めるために外部電極４の形成までグループ１と同じ製造方法を有する複数個の積層セラミックコンデンサのグループを用意する。これをグループ２とする。
【００３４】
グループ１と同様にグループ２の積層セラミックコンデンサの電圧を印加し電流値Ｉ１を測定し、放電を行った後、この電圧の逆電圧を印加して電流値Ｉ２を測定し、この電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を夫々電流値Ｉ１ａ、電流値Ｉ２ａとし、電流値Ｉ１ａに対する電流値Ｉ２ａの比である電流比を求め、これを第２の電流比とし、第２の電流比の統計量である平均値ａと標準偏差値σを算出する。
【００３５】
続いて、第２の電流比の平均値ａと標準偏差値σから基準値となる下値及び上値を算出する。下値はａ−ｋ×σであり、上値はａ＋ｋ×σ（ｋは正の値）である。
【００３６】
グループ２は、グループ１の積層セラミックコンデンサの全部または一部とすることができ、またグループ１と異なるロットのものであってもよく、異なるロットの場合は、グループ１の第１の電流比を求める前に予めグループ２の第２の電流比の下値、上値を求めておくことができる。
【００３７】
ここで、係数ｋは、外部電極４の形成までグループ１と同じ製造方法を有しグループ１と異なるロットの積層セラミックコンデンサのグループ３を用意し、グループ３の第３の電流比と高温負荷試験における絶縁抵抗の劣化との関係に基づいて予め定めておく。
【００３８】
第３の電流比は、グループ１と同様にグループ３の積層セラミックコンデンサの電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定し、この電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を夫々電流値Ｉ１ｂ、電流値Ｉ２ｂとし、電流値Ｉ１ｂに対する電流値Ｉ２ｂの電流比とするものである。
【００３９】
係数ｋは、誘電体層１の厚みが２μｍ以下を有する積層セラミックコンデンサでは２．５〜３．２であることが好ましく、これによって信頼性の高い積層セラミックコンデンサを選別することができる。
【００４０】
次に、グループ１の積層セラミックコンデンサの第１の電流比と、グループ２の積層セラミックコンデンサの第２の電流比から得た下値及び上値とを比較する。
【００４１】
積層セラミックコンデンサの試験方法に用いる場合は、第１の電流比が第２の電流比の下値以上かつ上値以下であるときは高温負荷試験における信頼性に問題ないと評価し、それ以外の第１の電流比のものは高温負荷試験における信頼性に問題がある場合があると評価して、第１の電流比の値によりグループ１の積層セラミックコンデンサの信頼性を評価する。
【００４２】
また、積層セラミックコンデンサの製造方法に用いる場合は、第１の電流比が第２の電流比の下値以上かつ上値以下であるときは良品と判定し、第１の電流比が第２の電流比の下値より小さい又は上値より大きいときは不良品と判定して、グループ１の積層セラミックコンデンサを選別する。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の積層セラミックコンデンサの試験方法の具体的な実施例について説明する。
【００４４】
（実施例１）
実施例１の積層セラミックコンデンサは、誘電体層と内部電極層とが交互に積層されたセラミック素体に外部電極を有するものであり、内部電極層間にある誘電体層の厚みは２．０μｍである。
【００４５】
セラミックスラリーは、誘電体粉末が平均粒子径約０．２μｍのものを用い、誘電体粉末はチタン酸バリウムを主成分とし、これに希土類元素の酸化物やＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＭｎＯ2などの添加物を約２ｗｔ％加えたセラミック原料粉末を混合したものを仮焼し、粉砕したものである。
【００４６】
このセラミックスラリーをＰＥＴとフィルム上に塗布、乾燥してセラミック生シートを作製した。
【００４７】
導電性ペースト膜は、金属ニッケル粉末を含有する導電性ペーストを用いて作製した。
【００４８】
次に、セラミック生シートと導電性ペースト膜とを交互に積層して導電性ペースト膜の層数が３００層である積層体を形成した後、個片化してセラミック素体を作製し、さらにセラミック素体に外部電極を形成して複数個の積層セラミックコンデンサを得た。この複数個の積層セラミックコンデンサをグループ１とする。
【００４９】
次に、図２に示すように、積層セラミックコンデンサの電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定した。電流値Ｉ１、電流値Ｉ２の測定は、まず、積層セラミックコンデンサを１５０℃、３０分の熱処理後、ショート検査を行い、その後両端の外部電極を短絡して放電を行った。続いて電流値Ｉ１を測定し放電後、電流値Ｉ２を測定し放電を行った。
【００５０】
電流値Ｉ１は定格電圧の５倍の電圧を印加した電流値であり、電流値Ｉ２は前記電圧と極性を逆にして定格電圧の５倍の電圧を印加した電流値であり、電流値Ｉ１、電流値Ｉ２から第１の電流比を得た。
【００５１】
また、実施の形態で述べた第２の電流比を求める積層セラミックコンデンサのグループ２をグループ１とするもので、第２の電流比すなわち第１の電流比の平均値ａと標準偏差値σを求めた。平均値ａは１．１０７、標準偏差値σは０．０２３であった。
【００５２】
さらに、後述する結果に基づき係数ｋを３にして、第１の電流比が下値１．０３８（ａ−３×σ）から上値１．１７６（ａ＋３×σ）のものは高温負荷試験における信頼性に問題ないと評価し、それ以外の第１の電流比のものは高温負荷試験における信頼性に問題がある場合があると評価した。
【００５３】
係数ｋは、以下のようにグループ３から電流比と高温負荷試験における絶縁抵抗不良との関係に基づいて予め決める。
【００５４】
グループ３は、グループ１と外部電極形成まで同じ製造方法を有する積層セラミックコンデンサであり、グループ１と異なるロットで製造したものである。
【００５５】
グループ３の積層セラミックコンデンサの電流値Ｉ１、電流値Ｉ２をグループ１と同様に測定し電流比を求め、この電流比の平均値ａ及び標準偏差値σを算出した。このときグループ３の電流比の平均値ａは１．１２２、標準偏差値σは０．０２６であった。
【００５６】
次に、グループ３の積層セラミックコンデンサから次の試料１〜試料４を抜き取った。
【００５７】
試料１は、係数ｋを３にして、電流比が下値１．０４４（ａ−３×σ）以上かつ上値１．２００（ａ＋３×σ）以下の範囲にあるものであり、グループ３から１０００個を抜き取った。
【００５８】
試料２は、係数ｋが３であり、電流比が下値１．０４４より小さい、又は上値１．２００より大きいものであり、グループ３から３００個を抜き取った。
【００５９】
試料３は、係数ｋを３．５にして、電流比が下値１．０３１（ａ−３．５×σ）以上かつ上値１．２１３（ａ＋３．５×σ）以下の範囲にあるものであり、グループ３から１０００個を抜き取った。
【００６０】
試料４は、係数ｋが３．５であり、電流比が下値１．０３１より小さい、又は上値１．２１３より大きいものであり、グループ３から５０個を抜き取った。
【００６１】
試料１〜試料４の積層セラミックコンデンサについて、温度８５℃で定格電圧を印加する高温負荷試験を１０００時間行い、高温負荷試験後の絶縁抵抗不良率を求めた。
【００６２】
絶縁抵抗不良は、定格電圧を１分間印加して抵抗値を測定し抵抗値が２ＭΩ以下のものである。
【００６３】
この結果を（表１）に示す。
【００６４】
【表１】
2009295606.tif 000003
【００６５】
（表１）に示すように、試料１〜試料４は、高温負荷試験での絶縁抵抗不良率は夫々０．０％、３７．０％、０．１％、６４．０％であり、電流比が下値ａ−３×σから上値ａ＋３×σの範囲にある場合には高温負荷試験での絶縁抵抗不良が発生せず、電流比が下値ａ−３×σより小さい又は上値ａ＋３×σより大きい場合には高温負荷試験での絶縁抵抗不良が発生している。
【００６６】
このことから、グループ３の電流比と高温負荷試験における絶縁抵抗不良との関係に基づいて、グループ３と同じ製造方法を有するグループ１について係数ｋを３とすることにより、グループ１の積層セラミックコンデンサは、第１の電流比が第１の電流比の下値以上から上値以下のものは、高温負荷試験で絶縁抵抗に劣化が生じないものであると評価することができる。
【００６７】
次に、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法の具体的な実施例について説明する。
【００６８】
（実施例２）
実施例２は、外部電極の形成まで行った積層セラミックコンデンサを実施例１のグループ１から２０００個を抜き取ったものである。
【００６９】
第１の電流比は、実施例１と同じであり良品選別前の平均値ａが１．１０７、標準偏差値σが０．０２３である。
【００７０】
次に、実施例１に基づいて係数ｋを３にして、第１の電流比が下値１．０３８以上かつ上値１．１７６以下の範囲の積層セラミックコンデンサを良品と判定して積層セラミックコンデンサを選別した。
【００７１】
（実施例３）
実施例３は、積層セラミックコンデンサの誘電体層の厚みが１．２５μｍである以外は、外部電極の形成まで実施例１と同様に２０００個作製した。
【００７２】
実施例１と同様に電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定後、第１の電流比、及び第１の電流比の平均値ａと標準偏差値σを求めた。良品選別前の第１の電流比の平均値ａは１．２９１、標準偏差値σは０．０９０であった。
【００７３】
次に、係数ｋを３にして、第１の電流比が下値１．０２１（ａ−３×σ）以上かつ上値１．５６１（ａ＋３×σ）以下の範囲の積層セラミックコンデンサを良品と判定して積層セラミックコンデンサを選別した。
【００７４】
（比較例）
比較例は、外部電極の形成まで実施例１と同様に作製したものであり、この外部電極を形成した積層セラミックコンデンサを実施例１のグループ１から２０００個を抜き取り、１５０℃、３０分の熱処理後、ショート検査、放電を順次行った。
【００７５】
次に、実施例２、実施例３、比較例の積層セラミックコンデンサの良品から夫々１０００個を選び、これを温度８５℃で定格電圧を印加する高温負荷試験を１０００時間行った。
【００７６】
この結果を（表２）に示す。
【００７７】
【表２】
2009295606.tif 000004
【００７８】
（表２）に示すように、実施例２、実施例３、比較例の高温負荷試験での絶縁抵抗不良率は夫々０．０％、０．０％、０．２％であり、実施例２、実施例３は絶縁抵抗不良の発生はなかった。
【００７９】
以上のように、積層セラミックコンデンサの誘電体層の厚みが２．０μｍ以下の場合、係数ｋを３に設定して第１の電流比が下値ａ−３×σから上値ａ＋３×σの範囲であるものを選別することにより、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明にかかる積層セラミックコンデンサの試験方法および製造方法は、積層セラミックコンデンサが高温負荷環境において絶縁抵抗の劣化が生じないか否かを初期段階において精度良く評価することができ、また、高温負荷環境における絶縁抵抗の劣化を低減した信頼性に優れた積層セラミックコンデンサを得ることができるので、高密度化を求められる電子回路や、電子機器に有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】積層セラミックコンデンサの断面図
【図２】本発明の実施の形態の電流値Ｉ１、電流値Ｉ２を測定し電流比を算出する工程を示す工程図
【符号の説明】
【００８２】
１  誘電体層
２  内部電極層
３  セラミック素体
４  外部電極
【図１】
2009295606.tif 000005
【図２】
2009295606.tif 000006