特開 2024-143334 積層セラミックコンデンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143334

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】積層セラミックコンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

H01G4/30 201N

H01G4/30 201K

H01G4/30 201C

H01G4/30 512

H01G4/30 513

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023055955

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 好洋

(72)【発明者】

【氏名】早川 達也

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AD02

5E082AA01

5E082AB03

5E082EE01

5E082FF05

5E082FG26

5E082GG10

(57)【要約】

【課題】小型化および大容量化を図りつつ、高い信頼性を備えた積層セラミックコンデンサを提供すること。
【解決手段】誘電体層１４と内部電極層１５とが交互に積層された内層部１１と、前記内層部１１の積層方向Ｚの両側において相対する２つの主面Ａを形成する外層部１２と、前記内層部１１の幅方向Ｙの両側において相対する２つの側面Ｂを形成するサイドギャップ部１３と、を備えた積層体２、と、
前記積層体２における前記積層方向Ｚ及び前記幅方向Ｙと交差する長さ方向の両側に形成された相対する２つの端面にそれぞれ配置された外部電極３と、
を備え、
前記積層体２の前記幅方向Ｙの長さＷ１に対する前記サイドギャップ部１３の前記幅方向Ｙの長さＷ２の比Ｗ２／Ｗ１が、０．０３以上０．０６以下である積層セラミックコンデンサ１。
【選択図】図３

【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内層部と、前記内層部の積層方向の両側において前記積層方向に相対する２つの主面を形成する外層部と、前記内層部の前記積層方向と交差する幅方向の両側において前記幅方向に相対する２つの側面を形成するサイドギャップ部と、を備えた積層体、と、
前記積層体における前記積層方向及び前記幅方向と交差する長さ方向の両側に形成された相対する２つの端面にそれぞれ配置された外部電極と、
を備え、
前記積層体の前記幅方向の長さＷ１に対する前記サイドギャップ部の前記幅方向の長さＷ２の比Ｗ２／Ｗ１が、０．０３以上０．０６以下である積層セラミックコンデンサ。

【請求項2】

前記積層方向における前記誘電体層の厚みＴ１に対する前記内部電極層の厚みＴ２の比Ｔ２／Ｔ１が、０．６以上１．０以下である、請求項１記載の積層セラミックコンデンサ。

【請求項3】

前記内部電極層のカバレッジが、７８％以上である、請求項１又は２記載の積層セラミックコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、携帯電話機、携帯音楽プレーヤーなどの電子機器等に広く用いられる積層セラミックコンデンサは、セラミック材料からなる複数の誘電体層と複数の内部電極層とが積層して静電容量を形成する内層部と、該内層部の積層方向の両側に配置される外層部と、前記内層部の幅方向の両側に配置されるサイドギャップ部と、を備える。

【0003】

そして、近年の電子機器等の小型化および高性能化にともない、積層セラミックコンデンサも小型化および大容量化が求められている。積層セラミックコンデンサにおいて小型化および大容量化を図るためには、サイドギャップ部の厚さを薄くし、内部電極層の面積を大きくするなどの手段があるが、サイドギャップ部の厚さを薄くすると、積層体の側面と外部電極との間から浸入して積層体の端面の内部電極層に至る水分に対する耐性、すなわち耐湿性が低下し、その結果、信頼性が低下することが考えられる。

【0004】

また、積層セラミックコンデンサの製造は、内部電極層のパターンが印刷されたセラミックグリーンシートを複数積層して行うが、積層セラミックコンデンサの小型化および大容量化を図るため、内部電極層の印刷を薄くすると、内部電極層の構造欠陥を引き起こし、コンデンサとしての機能が十分に発揮できない場合が生じる。

【0005】

このため、小型化および大容量化を図りながら、高い信頼性を備えた積層セラミックコンデンサの開発が求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４－１５０２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明らは、小型化および大容量化を図りながら、高い信頼性を備えた積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、誘電体層と内部電極層とが交互に積層された内層部と、内層部の積層方向の両側に配置される外層部と、内層部の幅方向の両側に配置されるサイドギャップ部と、を備えた積層セラミックコンデンサにおいて、積層体の幅方向の長さＷ１に対するサイドギャップ部の幅方向の長さＷ２の比Ｗ２／Ｗ１を０．０３以上０．０６以下とすることにより、静電容量を形成する内層部を拡大しながら、耐湿性を維持し高い信頼性を備えることができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明は、誘電体層と内部電極層とが交互に積層された内層部と、前記内層部の積層方向の両側において前記積層方向に相対する２つの主面を形成する外層部と、前記内層部の前記積層方向と交差する幅方向の両側において前記幅方向に相対する２つの側面を形成するサイドギャップ部と、を備えた積層体、と、
前記積層体における前記積層方向及び前記幅方向と交差する長さ方向の両側に形成された相対する２つの端面にそれぞれ配置された外部電極と、
を備え、
前記積層体の前記幅方向の長さＷ１に対する前記サイドギャップ部の前記幅方向の長さＷ２の比Ｗ２／Ｗ１が、０．０３以上０．０６以下である積層セラミックコンデンサである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、小型化および大容量化を図りながら、高い信頼性を備えた積層セラミックコンデンサを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】積層セラミックコンデンサ１の外観を示す図である。

【図2】図１に示すＩＩ－ＩＩ線に沿った積層セラミックコンデンサ１の断面図である。

【図3】図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った積層セラミックコンデンサ１の断面図である。

【図4】積層セラミックコンデンサ１の製造方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態として積層セラミックコンデンサ１について説明するが、本発明がこれに限定されることはない。また、図面は、発明の内容を説明するため、模式的に簡略化して描画している場合があり、描画された構成要素又は構成要素間の寸法の比率が、明細書に記載されたそれらの寸法の比率と一致していない場合がある。また、明細書に記載されている構成要素が、図面において省略されている場合や、個数を省略して描画されている場合などがある。

【0013】

図１は、実施形態の積層セラミックコンデンサ１の概略斜視図である。図２は、実施形態の積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、実施形態の積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２に示す断面はＸＺ断面、図３に示す断面はＹＺ断面とも称する。

【0014】

積層セラミックコンデンサ１は、略直方体形状で、積層体２及び積層体２の両端に設けられた一対の外部電極３を備える。また、積層体２は、誘電体層１４と内部電極層１５とを複数積層した内層部１１を含む。

【0015】

以下の説明において、積層セラミックコンデンサ１の向きを表わす用語として、積層セラミックコンデンサ１において、一対の外部電極３が設けられている方向を長さ方向Ｘとする。誘電体層１４と内部電極層１５とが積層されている方向を積層方向Ｚとする。長さ方向Ｘ及び積層方向Ｚのいずれにも交差する方向を幅方向Ｙとする。なお、実施形態においては、幅方向Ｙは長さ方向Ｘ及び積層方向Ｚのいずれにも直交している。

【0016】

（積層体２の外表面）
また、積層体２の６つの外表面のうち、積層方向Ｚに相対する一対の外表面を第１主面Ａ１と第２主面Ａ２とし、幅方向Ｙに相対する一対の外表面を第１側面Ｂ１と第２側面Ｂ２とし、長さ方向Ｘに相対する一対の外表面を第１端面Ｃ１と第２端面Ｃ２とする。なお、第１主面Ａ１と第２主面Ａ２とを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて主面Ａとし、第１側面Ｂ１と第２側面Ｂ２とを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて側面Ｂとし、第１端面Ｃ１と第２端面Ｃ２とを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて端面Ｃとして説明する。

【0017】

積層体２は、角部を含む稜線部Ｒ１に丸みがつけられていることが好ましい。稜線部Ｒ１は、積層体２の２面、すなわち主面Ａと側面Ｂ、主面Ａと端面Ｃ、又は、側面Ｂと端面Ｃが交わる部分である。

【0018】

（積層体２）
積層体２は、静電容量を形成する内層部１１と、内層部１１の積層方向Ｚの両側に配置される外層部１２と、内層部１１の幅方向Ｙの両側に配置されるサイドギャップ部１３と、を備える。

【0019】

（内層部１１）
内層部１１は、積層方向Ｚに沿って交互に積層された誘電体層１４と内部電極層１５とを複数組含む。

【0020】

（誘電体層１４）
誘電体層１４は、セラミック材料で製造されている。セラミック材料としては、例えば、ＢａＴｉＯ_３を主成分とする誘電体セラミックが用いられる。

【0021】

（内部電極層１５）
内部電極層１５は、複数の第１内部電極層１５ａと、複数の第２内部電極層１５ｂとを備える。第１内部電極層１５ａと第２内部電極層１５ｂとは、交互に配置されている。第１内部電極層１５ａは、第２内部電極層１５ｂと対向する第１対向部１５２ａと、第１対向部１５２ａから第１端面Ｃ１側に引き出された第１引き出し部１５１ａとを備える。第１引き出し部１５１ａの端部は、第１端面Ｃ１に露出し、後述の第１外部電極３ａに電気的に接続されている。第２内部電極層１５ｂは、第１内部電極層１５ａと対向する第２対向部１５２ｂと、第２対向部１５２ｂから第２端面Ｃ２に引き出された第２引き出し部１５１ｂとを備える。第２引き出し部１５１ｂの端部は、後述の第２外部電極３ｂに電気的に接続されている。第１内部電極層１５ａの第１対向部１５２ａと、第２内部電極層１５ｂの第２対向部１５２ｂとに電荷が蓄積される。

【0022】

内部電極層１５は、例えばニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀－パラジウム（Ａｇ－Ｐｄ）合金、金（Ａｕ）等に代表される金属材料により形成されることが好ましい。

【0023】

（外層部１２）
外層部１２は、内層部１１を積層方向Ｚから挟み込むように配置され、積層セラミックコンデンサ１の第１主面Ａ１を形成する第１外層部１２ａと、積層セラミックコンデンサ１の第２主面Ａ２を形成する第２外層部１２ｂと、を備える。
外層部１２は、内層部１１の誘電体層１４と同じ材料で形成することができる。

【0024】

（サイドギャップ部１３）
サイドギャップ部１３は、内層部１１を幅方向Ｙから挟み込むように配置され、積層セラミックコンデンサ１の第１側面Ｂ１を形成する第１サイドギャップ部１３ａと、積層セラミックコンデンサ１の第２側面Ｂ２を形成する第２サイドギャップ部１３ｂと、を備える。サイドギャップ部１３は、誘電体層１４と同じ材料で形成することができる。

【0025】

（外部電極３）
外部電極３は、第１端面Ｃ１に設けられた第１外部電極３ａと、第２端面Ｃ２に設けられた第２外部電極３ｂとを備える。外部電極３は、端面Ｃだけでなく、端面Ｃに続く主面Ａ及び側面Ｂの一部も覆っている。

【0026】

上述のように、第１内部電極層１５ａの第１引き出し部１５１ａの端部は第１端面Ｃ１に露出し、第１外部電極３ａに電気的に接続されている。また、第２内部電極層１５ｂの第２引き出し部１５１ｂの端部は第２端面Ｃ２に露出し、第２外部電極３ｂに電気的に接続されている。これにより、第１外部電極３ａと第２外部電極３ｂとの間は、複数のコンデンサ要素が電気的に並列に接続された構造となっている。

【0027】

また、外部電極３は、例えば下地電極層３０とめっき層３１を含む。なお、外部電極３が、このような層状構造であることは、必ずしも必要でない。

【0028】

下地電極層３０は、例えば、銅（Ｃｕ）を含む導電性ペーストを塗布、焼き付けることにより形成される。また、下地電極層３０はガラスを含んでもよい。

【0029】

めっき層３１は、下地電極層３０の表面に配置されたニッケル（Ｎｉ）めっき層３１ａと、かかるニッケル（Ｎｉ）めっき層３１ａの表面に配置された錫（Ｓｎ）めっき層３１ｂとを含む。なお、めっき層３１の構成は、これに限定されるものではない。

【0030】

積層体２の幅方向Ｙの長さＷ１に対するサイドギャップ部１３の幅方向Ｙの長さＷ２の比Ｗ２／Ｗ１は、０．０３以上０．０６以下とする。これにより、静電容量を形成する内層部１１を拡大しながら、耐湿性を維持し高い信頼性を備えることが可能となる。

【0031】

誘電体層１４の積層方向Ｚの厚みＴ１に対する内部電極層１５の厚みＴ２の比Ｔ２／Ｔ１は、０．６以上１．０以下であることが好ましい。Ｔ２／Ｔ１が、０．６以上１．０以下であると、積層する誘電体層１４の厚みＴ１と内部電極層１５の厚みＴ２を薄くした場合にも、内層部１１において構造欠陥が生じにくくなり、積層体２を大型化することなく、誘電体層１４と内部電極層１５の数を増やして、積層セラミックコンデンサ１の容量の拡大を図ることが可能となる。

【0032】

内部電極層１５のカバレッジが、７８％以上が好ましく、特に、９０％であることが好ましい。内部電極層１５のカバレッジが７８％未満になると、静電容量が小さくなり、積層セラミックコンデンサ１の大容量化が困難となる。

【0033】

内部電極層１５のカバレッジは、以下の方法で測定することができる。まず、積層体２から第１サイドギャップ部１３ａおよび第２サイドギャップ部１３ｂと、第１外層部１２ａおよび第２外層部１２ｂと、を研磨により除去する。
次に、溶液を用いて第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂと誘電体層１４とを電解剥離し、積層方向Ｚの中央部に位置する第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂを露出させる。露出させた第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂについて、光学顕微鏡で観察箇所画像を取得する。そして、取得された観察箇所画像から観察する視野を、顕微鏡倍率で１０００倍に拡大し、１つの視野全体の面積に対して実際に第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂが存在する面積の比率を検出領域比率として算出する。
観察する視野は、積層方向Ｚの中央部に位置する第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂの４層に対し、それぞれ５視野を選択し、これを５つの積層体サンプルを用意することで合計１００視野について観察する。
そして、各視野について検出領域比率を算出し、その１００視野の平均値をカバレッジとして算出することができる。

【0034】

また、内部電極層１５のカバレッジは、以下の方法でも測定することができる。
まず、積層体２を幅方向Ｙの中央部まで幅方向Ｙに対して垂直に研磨し、第１内部電極層１５ａと第２内部電極層１５ｂを露出させる。研磨したＸＺ断面を拡大倍率２０００倍として走査電子顕微鏡で撮影し画像を取得する。
観察する視野は、積層方向Ｚの中央部に位置する第１内部電極層１５ａまたは第２内部電極層１５ｂの４層に対し、それぞれ５視野を選択し、これを５つの積層体サンプルを用意することで合計１００視野について観察する。
各視野において、内部電極層を厚さの均一なシートと仮定した場合の内部電極層の面積と、実際の内部電極層を構成する導電成分が占める面積とを比較して、内部電極層を厚さの均一なシートと仮定した場合の内部電極層の面積に対する、実際の内部電極層を構成する導電成分が占める面積の割合を線カバレッジとする。求めた全ての内部電極層の線カバレッジの平均値を、内部電極層１５のカバレッジとする。
なお、線カバレッジを測定する際に露出させる積層体の断面は、ＹＺ断面であってもよい。

【0035】

（積層セラミックコンデンサ１の製造方法）
積層セラミックコンデンサ１の製造方法について、図４を用いて説明する。

【0036】

セラミックス粉末、バインダ及び溶剤を含むセラミックスラリーをキャリアフィルムの表面においてダイコータ、グラビアコータ、マイクログラビアコータ等を用いてシート状に成形して誘電体層１４となる積層用セラミックグリーンシート１０１を作成する。次いで、積層用セラミックグリーンシート１０１に導電体ペーストをスクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷等によって帯状に印刷し、積層用セラミックグリーンシート１０１の表面に内部電極層１５となる導電パターン１０２を印刷して素材シート１０３を作成する。

【0037】

続いて、図４（ａ）に示すように、導電パターン１０２が同一の方向を向き且つ導電パターン１０２が隣り合う素材シート１０３間において長さ方向において半ピッチずつずれた状態になるように、複数の素材シート１０３を積み重ねる。さらに、複数枚積層された素材シート１０３の両側にそれぞれ、外層部１２となる外層部用セラミックグリーンシート１１２を積み重ねる。

【0038】

積み重ねた複数の素材シート１０３と外層部用セラミックグリーンシート１１２とを静水圧プレスで圧着し、図４（ｂ）に示すマザーブロック１１０を作成する。

【0039】

次いで、マザーブロック１１０を、図４（ｂ）に示す切断線ｘ及び切断線ｘと交差する切断線ｙに沿って切断し、図４（ｃ）に示す積層体２を複数製造する。

【0040】

上記工程によれば、外層部１２とサイドギャップ部１３は、積層体２の形成と同時に形成することができるが、マザーブロック部材から切り出すことにより、まず、内部電極層１５の幅方向Ｙの端部が両側面に露出した内層部１１を形成し、つぎに、露出した内部電極層１５の端部を覆うように、内層部１１の両側面にサイドギャップ部１３を貼り付け、積層体２を形成してもよい。このとき、貼り付けるサイドギャップ部１３は、誘電体層１４と同様の誘電体セラミック材料を用いることができる。また、サイドギャップ部１３は、セラミックペーストを内層部１１の両側面に塗布することにより形成してもよい。

【0041】

続いて、積層体２の端面Ｃに、銅（Ｃｕ）を含む導電性ペーストを塗布、焼き付けることにより下地電極層３０を形成する。下地電極層３０は、積層体２両側の端面Ｃのみならず、積層体２の主面Ａ及び側面Ｂの一部も覆うように形成する。

【0042】

次いで、下地電極層３０の表面にニッケル（Ｎｉ）めっき層３１ａと、その上に錫（Ｓｎ）めっき層とを配置し、外部電極３を形成することにより、図４（ｄ）に示す積層セラミックコンデンサ１を製造する。

【0043】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

【符号の説明】

【0044】

Ａ 主面
Ｂ 側面
Ｃ 端面
１ 積層セラミックコンデンサ
２ 積層体
３ 外部電極
１１ 内層部
１２ 外層部
１３ サイドギャップ部
１４ 誘電体層
１５ 内部電極層
３０ 下地電極層
３１ めっき層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】