特開 2025-141824 多層セラミックコンデンサ及びその製造方法

(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】P2025141824

(43)【公開日】2025-09-29

(54)【発明の名称】多層セラミックコンデンサ及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20250919BHJP

【ＦＩ】

H01G4/30 201K

H01G4/30 201L

H01G4/30 201C

H01G4/30 201D

H01G4/30 311D

H01G4/30 311Z

H01G4/30 517

H01G4/30 513

H01G4/30 516

H01G4/30 515

H01G4/30 512

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2025028064

(22)【出願日】2025-02-25

(31)【優先権主張番号】18/605,891

(32)【優先日】2024-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】523209782

【氏名又は名称】ヤゲオ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＹＡＧＥＯ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ． １６， Ｗｅｓｔ ３ｒｄ Ｓｔ．， Ｎ．Ｅ．Ｐ．Ｚ．， Ｋａｏｈｓｉｕｎｇ Ｃｉｔｙ ８１１， Ｔａｉｗａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100207217

【弁理士】

【氏名又は名称】樋口 智夫

(72)【発明者】

【氏名】藤本 正之

(72)【発明者】

【氏名】呉 明駿

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AC04

5E001AC09

5E001AC10

5E001AE02

5E001AE03

5E001AE05

5E001AJ01

5E001AJ02

5E082AA01

5E082AB03

5E082BC35

5E082EE18

5E082EE19

5E082EE23

5E082FF05

5E082FG26

(57)【要約】

【課題】多層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】多層セラミックコンデンサは、第１端面及び第２端面を有し、複数の誘電体層、及び複数の内電極層を含む多層セラミック煉瓦と、第１端面上に設けられる第１端子電極と、第２端面上に設けられる第２端子電極と、を備え、内電極層のそれぞれは、内層と、内層と誘電体層のうちの１つとの間に位置する第１インジウム隔離層と、を含み、誘電体層は、複数の第２インジウム隔離層を含む。これにより、多層セラミックコンデンサの平均故障間隔を改善し、多層セラミックコンデンサの耐用年数を延長させることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バリウム及びチタンを含む複数のペロブスカイト酸化物と、ホウ素ケイ酸塩ガラスとを含む複数の誘電体層と、前記複数の誘電体層と相互にスタックされる複数の内電極層と、を含み、互いに対向する第１端面及び第２端面を有する多層セラミック煉瓦と、
前記第１端面上に設けられ、且つ前記複数の内電極層の一部に電気的に接続される第１端子電極と、
前記第２端面上に設けられ、且つ前記複数の内電極層の他の一部に電気的に接続される第２端子電極と、
を備え、
前記複数の内電極層のそれぞれは、
材質がニッケルを含む内層と、
前記内層と前記複数の誘電体層のうちの１つとの間に位置し、厚さが１ｎｍ～１９ｎｍである第１インジウム隔離層と、
を含み、
前記複数の誘電体層は、それぞれ前記複数のペロブスカイト酸化物の複数の結晶粒界に位置する複数の第２インジウム隔離層を含む、多層セラミックコンデンサ。

【請求項2】

前記複数のペロブスカイト酸化物の総重量を１００ｗｔ％とする場合、前記ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％とする請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項3】

前記ホウ素ケイ酸塩ガラスは、三酸化二ホウ素、三酸化二アルミニウム及び二酸化ケイ素を含む請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項4】

前記複数の内電極層は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成され、且つ前記ニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％である請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項5】

前記第１インジウム隔離層の第１インジウム含有量は、前記複数の第２インジウム隔離層のそれぞれの第２インジウム含有量よりも大きい請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項6】

前記複数のペロブスカイト酸化物のチタン含有量及び前記複数の第２インジウム隔離層の第２インジウム含有量の合計を１００ｍｏｌ％とする場合、前記第２インジウム含有量を１０^-20ｍｏｌ％～１０^-2ｍｏｌ％とする請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項7】

前記第１インジウム隔離層は、インジウム、バリウム及びチタンを含む請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項8】

前記複数の第２インジウム隔離層は、インジウム、バリウム及びチタンを含む請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項9】

前記複数の内電極層のそれぞれの厚さと前記複数の誘電体層のそれぞれの厚さとの比は、０．４～０．６である請求項１に記載の多層セラミックコンデンサ。

【請求項10】

多層セラミックコンデンサの製造方法であって、
バリウム及びチタンを含む複数のペロブスカイト酸化物と、ホウ素ケイ酸塩ガラスとを含む複数の誘電体層を形成する工程と、
複数の内電極層を形成する工程と、
前記複数の内電極層と前記複数の誘電体層とを交互に積層して、積層体を形成する工程と、
低温焼成除去工程と高温焼結工程とを含む焼結プロセスを行い、前記積層体を多層セラミック煉瓦として形成する工程と、
前記多層セラミック煉瓦の両端にそれぞれ第１端子電極及び第２端子電極を形成して、多層セラミックコンデンサを得る工程と、
を備える多層セラミックコンデンサの製造方法。

【請求項11】

前記複数のペロブスカイト酸化物の総重量を１００ｗｔ％とする場合、前記ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％とする請求項１０に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法。

【請求項12】

前記ホウ素ケイ酸塩ガラスは、三酸化二ホウ素、三酸化二アルミニウム及び二酸化ケイ素を含む請求項１０に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法。

【請求項13】

前記複数の内電極層は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成され、且つ前記ニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％である請求項１０に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法。

【請求項14】

前記焼結プロセスを行った後、第１インジウム隔離層を前記複数の内電極層のうちのいずれかとそれに対応する前記複数の誘電体層のうちの１つとの間の界面に形成し、且つ複数の第２インジウム隔離層を前記複数のペロブスカイト酸化物の複数の結晶粒界に形成し、また前記第１インジウム隔離層と前記複数の第２インジウム隔離層とが同時に生成される請求項１０に記載の多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、コンデンサ及びその製造方法に関し、特に多層セラミックコンデンサ及びその製造方法に関する。

【従来技術】

【0002】

多層セラミックコンデンサ（Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ ｃｅｒａｍｉｃ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ＭＬＣＣ）は、セラミックコンデンサの一種であり、且つセラミックコンデンサの電気容量は、製品の表面積及びセラミックフィルムの積層数に比例する。多層セラミックコンデンサは、表面接着技術（Ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＭＴ）によって設けられてもよく、且つ多層セラミックコンデンサは、ウェハを形成しやすく、体積が小さいため、コンデンサ業界の主流製品となり、各種の電子機器に応用されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

ペロブスカイト酸化物化合物は、多層セラミックコンデンサの誘電体層の材料として、多層セラミックコンデンサのコストを低減させ、且つ多層セラミックコンデンサの効果を向上させることができる。従って、ペロブスカイト酸化物化合物は、多層セラミックコンデンサに広く応用されている。しかしながら、多層セラミックコンデンサにおける内電極層の積層数の増加に伴い、誘電体層の厚さが減少するため、内電極層の間の絶縁抵抗が減少し、多層セラミックコンデンサの信頼性及び高温負荷寿命が低減する。

【0004】

また、誘電体層の厚さが減少すると、周知の多層セラミックコンデンサの平均故障間隔（Ｍｅａｎ ｔｉｍｅ ｔｏ ｆａｉｌｕｒｅ；ＭＴＴＦ）が減少し、さらに多層セラミックコンデンサの耐用年数が短縮される。

【0005】

これによって、周知の多層セラミックコンデンサの欠陥を克服できるコンデンサの製造方法を開発する必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、バリウム及びチタンを含む複数のペロブスカイト酸化物と、ホウ素ケイ酸塩ガラスとを含む複数の誘電体層と、誘電体層と相互にスタックされる複数の内電極層と、を含み、互いに対向する第１端面及び第２端面を有する多層セラミック煉瓦と、第１端面上に設けられ、且つ内電極層の一部に電気的に接続される第１端子電極と、第２端面上に設けられ、且つ内電極層の他の一部に電気的に接続される第２端子電極と、を備え、前記複数の内電極層のそれぞれは、材質がニッケルを含む内層と、内層と誘電体層のうちの１つとの間に位置し、厚さが１ｎｍ～１９ｎｍである第１インジウム隔離層と、を含み、誘電体層は、それぞれペロブスカイト酸化物の複数の結晶粒界に位置する複数の第２インジウム隔離層を含む多層セラミックコンデンサを提供する。

【0007】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、ペロブスカイト酸化物の総重量を１００ｗｔ％とする場合、ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％としてもよい。

【0008】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、ホウ素ケイ酸塩ガラスは、三酸化二ホウ素、三酸化二アルミニウム及び二酸化ケイ素を含んでもよい。

【0009】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、内電極層は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成され、且つニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であってもよい。

【0010】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、第１インジウム隔離層の第１インジウム含有量は、第２インジウム隔離層の各々の第２インジウム含有量よりも大きくてもよい。

【0011】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、ペロブスカイト酸化物のチタン含有量と第２インジウム隔離層の第２インジウム含有量との合計を１００ｍｏｌ％とする場合、第２インジウム含有量を１０^-20ｍｏｌ％～１０^-2ｍｏｌ％としてもよい。

【0012】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、第１インジウム隔離層は、インジウム、バリウム及びチタンを含んでもよい。

【0013】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、第２インジウム隔離層は、インジウム、バリウム及びチタンを含んでもよい。

【0014】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサによれば、内電極層の各々の厚さと誘電体層の各々の厚さとの比は、０．４～０．６であってもよい。

【0015】

本発明の他の態様は、バリウム及びチタンを含む複数のペロブスカイト酸化物と、ホウ素ケイ酸塩ガラスとを含む複数の誘電体層を形成する工程と、複数の内電極層を形成する工程と、内電極層と誘電体層とを交互に積層して、積層体を形成する工程と、低温焼成除去工程と高温焼結工程とを含む焼結プロセスを行い、積層体を多層セラミック煉瓦として形成する工程と、多層セラミック煉瓦の両端にそれぞれ第１端子電極及び第２端子電極を形成して、多層セラミックコンデンサを得る工程と、を備える多層セラミックコンデンサの製造方法を提供する。

【0016】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法によれば、ペロブスカイト酸化物の総重量を１００ｗｔ％とする場合、ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％としてもよい。

【0017】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法によれば、ホウ素ケイ酸塩ガラスは、三酸化二ホウ素、三酸化二アルミニウム及び二酸化ケイ素を含んでもよい。

【0018】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法によれば、内電極層は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成され、且つニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であってもよい。

【0019】

前の段落に記載の多層セラミックコンデンサの製造方法によれば、焼結プロセス後、第１インジウム隔離層を内電極層のうちのいずれかとそれに対応する誘電体層のうちの１つとの間の界面に形成してもよく、且つ複数の第２インジウム隔離層をペロブスカイト酸化物の複数の結晶粒界に形成してもよく、また第１インジウム隔離層及び第２インジウム隔離層が同時に生成されてもよい。

【発明の効果】

【0020】

これにより、本発明の多層セラミックコンデンサ及び多層セラミックコンデンサの製造方法は、多層セラミックコンデンサの平均故障間隔を改善し、且つ多層セラミックコンデンサの耐用年数を延長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

本発明の上記及びその他の目的、特徴、利点及び実施例をより明確にわかりやすくするために、図面の説明は、以下のとおりである。

【図1】本発明の一実施形態による多層セラミックコンデンサの斜視模式図である。

【図2】図１の実施形態による多層セラミックコンデンサの断面線Ａ－Ａに沿う断面模式図である。

【図3】図１の実施形態による多層セラミックコンデンサの断面線Ｂ－Ｂに沿う断面模式図である。

【図4】本発明の他の実施形態による多層セラミックコンデンサの製造方法の工程フローチャートである。

【図5】実験例１の多層セラミックコンデンサの走査透過型電子顕微鏡の環状暗視野画像である。

【図6】図５の実験例１のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。

【図7】実験例２の多層セラミックコンデンサの走査透過型電子顕微鏡の明視野画像である。

【図8】図７の実験例２のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。

【図9】図８におけるチタン酸バリウムのペロブスカイト酸化物の拡大図である。

【図10】図９のチタン酸バリウムのペロブスカイト酸化物のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。

【図11】ニッケル多層セラミックコンデンサ及びニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサにおける平均故障間隔に対する誘電体層の総厚さのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の各実施形態をより詳細に検討する。しかし、この実施形態は、様々な発明概念の応用であり、様々な異なる特定の範囲内で具体的に実行することができる。特定の実施形態は、説明のみを目的とし、開示される範囲に限定されない。さらに、図面を簡略化するために、周知の構造と要素のいくつかは、図面で簡単に図示されている。

【0023】

また、記述における「第１」、「第２」などの用語は、同じ技術における素子や動作を区別するための記述に過ぎず、プログラム順序や配列順序を表すためのものではない。

【0024】

本発明に記載の２つの素子間の空間関係は、図面に描かれた方位だけでなく、図面に示されていない方位、例えば逆さまの方位にも適用される。また、本発明でいう２つの部材間の「接続」、「電気的接続」などの記述は、２つの部材の直接接続や直接電気的接続に限定されるものではなく、必要に応じて間接的接続や間接的電気的接続も含んでもよい。

【0025】

本発明では、「金属」内電極層を有する多層セラミックコンデンサは、「金属」多層セラミックコンデンサ（Ｍｅｔａｌ ＭＬＣＣ）、例えばニッケル多層セラミックコンデンサ（Ｎｉ ＭＬＣＣ）又はニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサ（Ｎｉ－Ｉｎ ＭＬＣＣ）として表される。具体的には、「ニッケル多層セラミックコンデンサ」は、多層セラミックコンデンサがニッケルを含む金属内電極層を有することを表す。同様に、「ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサ」は、多層セラミックコンデンサがニッケル及びインジウムを含む金属内電極層を有することを表す。

【0026】

図１～図３を参照されたい。図１～図３は、それぞれ本発明の一実施形態による多層セラミックコンデンサ１００の斜視模式図、及び図１の実施形態による多層セラミックコンデンサ１００の断面線Ａ－Ａに沿う及び断面線Ｂ－Ｂに沿う断面模式図である。多層セラミックコンデンサ１００は、多層セラミック煉瓦２００、第１端子電極３００及び第２端子電極４００を含む。

【0027】

例えば、多層セラミック煉瓦２００は、直方体又は立方体であってもよい。しかし、多層セラミック煉瓦２００の形状は、製品の需要に応じて設計することができ、本発明は、これに限定されない。多層セラミック煉瓦２００は、第１端面２０２及び第２端面２０４を有し、第１端面２０２と第２端面２０４とは、互いに対向する。図１～図３から分かるように、多層セラミック煉瓦２００は、直方体であるため、第１表面２０５、第２表面２０６、第３表面２０７及び第４表面２０８をさらに含んでもよく、第１表面２０５と第２表面２０６とは、互いに対向し、且つ第３表面２０７と第４表面２０８とは、互いに対向する。第１端面２０２、第２端面２０４、第３表面２０７及び第４表面２０８は、いずれも第１表面２０５と第２表面２０６との間に位置する。第３表面２０７及び第４表面２０８は、第１端面２０２と第２端面２０４との間に位置する。

【0028】

多層セラミック煉瓦２００は、複数の誘電体層２１０及び複数の内電極層２２０を含む。誘電体層２１０と内電極層２２０とは、相互にスタックされる。多層セラミック煉瓦２００の製造過程において、誘電体層２１０のグリーンシート（Ｇｒｅｅｎ ｓｈｅｅｔ）と内電極層２２０のペースト層とを相互にスタックしてスタック構造を形成し、続いてスタック構造を焼結してもよい。誘電体層２１０は、ペロブスカイト酸化物（図示せず）及びホウ素ケイ酸塩ガラスのグリーンシートを焼結して形成されたセラミック層であるため、誘電体層２１０のそれぞれは、多くのペロブスカイト酸化物と、ホウ素ケイ酸塩ガラスとを含む。ペロブスカイト酸化物は、バリウム及びチタンを含む。いくつかの実施例では、誘電体層２１０は、チタン酸バリウム（Ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ；ＢａＴｉＯ₃）のペロブスカイト酸化物で製造される。

【0029】

ホウ素ケイ酸塩ガラスは、三酸化二ホウ素（Ｂｏｒｏｎ ｔｒｉｏｘｉｄｅ、Ｂ₂Ｏ₃）、三酸化二アルミニウム（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ；Ａｌ₂Ｏ₃）及び二酸化ケイ素（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ；ＳｉＯ₂）を含んでもよい。いくつかの実施例では、ペロブスカイト酸化物の総重量を１００ｗｔ％とする場合、ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％としてもよい。例えば、ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量を０．０５ｗｔ％、０．１ｗｔ％、０．２ｗｔ％、０．３ｗｔ％、０．４ｗｔ％、０．５ｗｔ％、０．６ｗｔ％、０．７ｗｔ％、０．８ｗｔ％、０．９ｗｔ％、１ｗｔ％、１．５ｗｔ％、２ｗｔ％、２．５ｗｔ％、３ｗｔ％、３．５ｗｔ％、４ｗｔ％又は４．５ｗｔ％としてもよい。ホウ素ケイ酸塩ガラスの重量が上記範囲にある場合、多層セラミックコンデンサ１００の平均故障間隔を改善することができ、これにより、多層セラミックコンデンサ１００の耐用年数を延長させることができる。

【0030】

図２に示すように、内電極層２２０は、２つの部分に分けられてもよい。内電極層２２０の一部は、多層セラミック煉瓦２００の第１端面２０２から第２端面２０４に向かって延在し、且つ第２端面２０４と仕切られる。内電極層２２０の他の一部は、第２端面２０４から第１端面２０２に向かって延在し、且つ第１端面２０２と仕切られる。多層セラミック煉瓦２００における前記２つの部分は、交互に配列され、且つ誘電体層２１０は、内電極層２２０の隣接する両者の間に位置する。内電極層２２０は、多層セラミック煉瓦２００の第１表面２０５及び第２表面２０６にほぼ平行である。

【0031】

図２及び図３から分かるように、内電極層２２０のそれぞれは、内層２２２及び第１インジウム隔離層２２４を含む。内層２２２の材質は、ニッケルを含む。例えば、ニッケルは、内層２２２の主要成分であってもよい。内電極層２２０のそれぞれの第１インジウム隔離層２２４は、内層２２２と、内層２２２に隣接する誘電体層２１０との間に位置する。これにより、内電極層２２０のそれぞれの第１インジウム隔離層２２４は、内層２２２を外周の誘電体層２１０と仕切る。

【0032】

第１インジウム隔離層２２４の厚さは、１ｎｍ～１００ｎｍである。例えば、第１インジウム隔離層２２４の厚さは、３ｎｍ、５ｎｍ、８ｎｍ、１０ｎｍ、１２ｎｍ、１５ｎｍ、１８ｎｍ、１９ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、６０ｎｍ、７０ｎｍ、８０ｎｍ又は９０ｎｍであってもよい。第１インジウム隔離層２２４の厚さが上記範囲にある場合、多層セラミックコンデンサ１００の平均故障間隔を改善することができ、これにより、多層セラミックコンデンサ１００の耐用年数を延長させることができる。図２を参照されたい。内電極層２２０のそれぞれの厚さｈ１と誘電体層２１０のそれぞれの厚さｈ２との比は、０．４～０．６であってもよい。比が上記範囲にある場合、多層セラミックコンデンサ１００の平均故障間隔を改善することができ、これにより、多層セラミックコンデンサ１００の耐用年数を延長させることができる。図２を参照されたい。いくつかの実施例では、誘電体層２１０の総厚さＨの範囲は、０．５μｍ～８．４μｍである。例えば、誘電体層２１０の総厚さＨは、１．２μｍ、３．２μｍ、５μｍ又は６．８μｍであってもよい。

【0033】

内電極層２２０は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成されてもよい。これにより、第１インジウム隔離層２２４は、インジウム金属の凝集金属相層であってもよく、且つニッケルからなる内層２２２と誘電体層２１０のセラミック体との間にある。誘電体層２１０は、チタン酸バリウムで製造されてもよく、且つ第１インジウム隔離層２２４は、インジウム、バリウム及びチタンを含んでもよい。ニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０１ｍｏｌ％～５ｍｏｌ％であってもよい。例えば、ニッケルペーストのインジウム添加量は、０．０５ｍｏｌ％、０．１ｍｏｌ％、０．２ｍｏｌ％、０．３ｍｏｌ％、０．４ｍｏｌ％、０．５ｍｏｌ％、０．６ｍｏｌ％、０．７ｍｏｌ％、０．８ｍｏｌ％、０．９ｍｏｌ％、１ｍｏｌ％、１．５ｍｏｌ％、２ｍｏｌ％、２．５ｍｏｌ％、３ｍｏｌ％、３．５ｍｏｌ％、４ｍｏｌ％又は４．５ｍｏｌ％であってもよい。ニッケルペーストのインジウム添加量が上記範囲にある場合、多層セラミックコンデンサ１００の平均故障間隔を改善することができ、これにより、多層セラミックコンデンサ１００の耐用年数を延長させることができる。

【0034】

インジウム金属を添加することにより、内電極層２２０の材質は、高還元雰囲気中で焼結することができる。例えば、内電極層２２０の材質は、高い水素含有量の雰囲気中で焼結することができる。従って、多層セラミックコンデンサ１００は、高い動作温度で安定した信頼性を有することができ、例えば動作温度は、１０５℃又は１２５℃であってもよい。また、第１インジウム隔離層２２４は、ショットキーバリア（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ）を内層２２２と誘電体層２１０との間に提供することができ、且つショットキーバリアは、多層セラミックコンデンサ１００のリーク電流を抑制することができる。これにより、多層セラミックコンデンサ１００は、長い高温負荷寿命及び高い信頼性を有する。

【0035】

図１を参照されたい。第１端子電極３００は、少なくとも多層セラミック煉瓦２００の第１端面２０２に設けられ、且つ第１端面２０２から延在する内電極層２２０に電気的に接続される。第２端子電極４００は、少なくとも多層セラミック煉瓦２００の第２端面２０４に設けられ、且つ第２端面２０４から延在する内電極層２２０に電気的に接続される。図１及び図２から分かるように、第１端子電極３００は、第１端面２０２を被覆し、且つ第１表面２０５、第２表面２０６、第３表面２０７及び第４表面２０８は、第１端面２０２に隣接する。第２端子電極４００は、第２端面２０４を被覆し、且つ第１表面２０５、第２表面２０６、第３表面２０７及び第４表面２０８は、第２端面２０４に隣接する。

【0036】

第１端子電極３００及び第２端子電極４００は、いずれも単層構造又は多層構造であってもよい。第１端子電極３００及び第２端子電極４００は、いずれも順にスタックされる三層構造を有してもよく、三層構造の第１層の材質は、銅、銀又は銀パラジウム合金であってもよく、三層構造の第２層の材質は、ニッケルであってもよく、且つ三層構造の第３層の材質は、錫であってもよい。本発明の多層セラミックコンデンサ１００は、電気自動車の自動運転技術に使用されてもよいが、これに限定されない。

【0037】

図４は、本発明の他の実施形態による多層セラミックコンデンサ１００の製造方法Ｍの工程フローチャートである。図２及び図４を参照されたい。製造方法Ｍの工程４１０に示すように、複数の誘電体層２１０を形成する。製造方法Ｍの工程４２０に示すように、複数の内電極層２２０を形成する。製造方法Ｍの工程４３０に示すように、内電極層２２０と誘電体層２１０とを交互に積層して、積層体を形成する。

【0038】

続いて、図２及び図４を参照されたい。製造方法Ｍの工程４４０に示すように、焼結プロセスを行い、積層体を多層セラミック煉瓦２００として形成する。焼結プロセスは、低温焼成除去工程及び高温焼結工程を含む。低温焼成除去工程の温度は、３００℃であってもよく、且つ高温焼結工程の温度は、１２００℃であってもよい。

【0039】

また、図２及び図４を参照されたい。製造方法Ｍの工程４５０及び工程４６０に示すように、第１端子電極３００及び第２端子電極４００をそれぞれ多層セラミック煉瓦２００の両端に形成して、多層セラミックコンデンサ１００を得る。

【0040】

以下の具体的な実施例を用いてさらに本発明を例示して説明し、それによって、当業者が過度な解読を必要とせずに本発明を完全に利用し、実施することができることに有利である。これらの実施例を本発明の範囲の制限と見なすべきではないが、どのように本発明の材料及び方法を実施するかを説明するためのものである。

【0041】

＜実験例１＞

【0042】

実験例１では、チタン酸バリウムのペロブスカイト粉末と添加剤とをボールミルし、添加剤は、３ｍｏｌ％の酸化ジスプロシウム（Ｄｙｓｐｒｏｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ；Ｄｙ₂Ｏ₃）、０．１ｍｏｌ％の酸化マグネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ；ＭｇＯ）及び０．０３ｗｔ％のホウ素ケイ酸塩ガラス粉末であってもよかった。上記原料を均一に混合して乾燥して原料粉末を得、原料粉末と有機溶剤を粉砕して原料ペーストを得た。原料ペーストをプラスチックフィルム上にキャストし、乾燥させてセラミックグリーンシートを得た。０．０５ｗｔ％の酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）粉末を添加したニッケルペーストを３ローラミキサー（Ｔｈｒｅｅ－ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｅｒ）で均一に混合し、次にグリーンシート上に内層として印刷した。複数のニッケル印刷シートをスタックして切断して、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサウェハのグリーンシートを取得した。有機接着剤を３００℃で焼成した後、酸素分圧が１×１０^-13Ｐａの条件において、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサを１２００℃で２時間焼成した後、低温下で再酸化した。還元雰囲気下の焼結過程において、酸化インジウムは、金属インジウムに変換され、ニッケル－インジウム合金を形成した。最後に、７８０℃で２０分間加熱して銅端子電極を形成した。

【0043】

続いて、１４０℃及び４０Ｖ（すなわち定格電圧よりも４倍高い電圧）の条件において、高加速寿命試験（Ｈｉｇｈｌｙ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｌｉｆｅ ｔｅｓｔ；ＨＡＬＴ）を行った。実験例１のパラメータ及び平均故障間隔を以下の表１に示した。

【0044】

【表1】

【0045】

図５は、実験例１の多層セラミックコンデンサ１００ａの走査透過型電子顕微鏡の環状暗視野画像である。図６は、図５の実験例１のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。図５及び図６から分かるように、内電極層２２０は、インジウムを添加したニッケルペーストで焼結して形成された。これにより、多層セラミックコンデンサ１００ａは、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサと呼ばれてもよい。多層セラミックコンデンサ１００ａの構造と多層セラミックコンデンサ１００の構造とは、ほぼ同じである。多層セラミックコンデンサ１００ａと多層セラミックコンデンサ１００との違いは、多層セラミックコンデンサ１００ａに内電極層２２０の第１インジウム隔離層２２４もあり、多層セラミックコンデンサ１００ａの誘電体層２１０が複数の第２インジウム隔離層２１４を含むことである。

【0046】

具体的には、図５及び図６から分かるように、誘電体層２１０は、複数のペロブスカイト酸化物２１２を含み、且つ第２インジウム隔離層２１４は、それぞれペロブスカイト酸化物２１２の複数の結晶粒界２１２ａに形成されてもよい。つまり、内電極層２２０の材質中のインジウム金属は、内電極層２２０とそれに対応する誘電体層２１０との間の界面を隔離するだけではなく、拡散して誘電体層２１０に入り且つ誘電体層２１０のペロブスカイト酸化物２１２の結晶粒界２１２ａにバリアされた。

【0047】

図５及び図６を参照されたい。結晶粒子（すなわちチタン酸バリウムの結晶粒子）は、コアシェル構造と理解されてもよく、結晶粒子のコア領域は、チタン酸バリウムであり、且つ結晶粒子のシェル領域は、インジウム金属を有する結晶粒界２１２ａ（すなわち第２インジウム隔離層２１４）及びインジウム金属を有する第１インジウム隔離層２２４である。言い換えれば、インジウム金属は、コアシェル構造のシェル領域においてバリアを形成した。具体的には、拡散したインジウム（＋３）は、ペロブスカイト酸化物２１２のチタン（＋４）の位置を占め且つ受容体として機能し、且つ還元雰囲気下での焼結中に酸素空孔が形成された際に生じた自由電子を捕捉することができる。従って、結晶粒界を含むチタン酸バリウム結晶粒子のコアシェル構造のシェル領域に位置するインジウム隔離は、抵抗率を増加させ、リーク電流を低減させ、多層セラミックコンデンサ１００ａの平均故障間隔を改善した。

【0048】

ニッケルは、内電極層２２０のうちのいずれかとそれに対応する誘電体層２１０のうちの１つとの間の界面でホウ素ケイ酸塩ガラスと液相を形成し、且つ拡散してチタン酸バリウム結晶粒子のコアシェル構造のシェル領域に入ることができる。ホウ素ケイ酸塩ガラスの共ドーピング量は、ニッケルペーストのインジウム添加量に比例して増加する。第１インジウム隔離層２２４及び第２インジウム隔離層２１４は、誘電体層２１０の総厚さに応じて協働して動作する。

【0049】

第１インジウム隔離層２２４の第１インジウム含有量は、第２インジウム隔離層２１４のそれぞれの第２インジウム含有量よりも大きくてもよい。ペロブスカイト酸化物２１２のチタン含有量と第２インジウム隔離層２１４の第２インジウム含有量との合計を１００ｍｏｌ％とする場合、第２インジウム含有量を１０^-20ｍｏｌ％～１０^-2ｍｏｌ％としてもよい。第２インジウム隔離層２１４は、インジウム、バリウム及びチタンを含んでもよい。

【0050】

前記焼結プロセス後、第１インジウム隔離層２２４を内電極層２２０のうちのいずれかとそれに対応する誘電体層２１０のうちの１つとの間の界面に形成してもよく、且つ複数の第２インジウム隔離層２１４をペロブスカイト酸化物２１２の複数の結晶粒界２１２ａに形成してもよく、また第１インジウム隔離層２２４と第２インジウム隔離層２１４とが同時に生成されてもよい。

【0051】

＜実験例２～実験例６＞

【0052】

実験例１の多層セラミックコンデンサの製造方法は、実験例２～実験例６の多層セラミックコンデンサ（以下、実験例２～実験例６と略称する）の製造方法と類似した。実験例２～実験例６では、酸化インジウムの添加量は、多層セラミックコンデンサの誘電体層の総厚さに応じて変化した。ホウ素ケイ酸塩ガラス粉末の添加量は、インジウムの誘電体層における結晶物拡散を促進するために、酸化インジウムの添加量に基本的に比例した。

【0053】

＜実験例７～実験例１４＞

【0054】

実験例１の多層セラミックコンデンサの製造方法は、実験例７～実験例１４の多層セラミックコンデンサ（以下、実験例７～実験例１４と略称する）の製造方法と類似した。実験例７～実験例１４では、多層セラミックコンデンサの誘電体層の総厚さは、同じであり、且つホウ素ケイ酸塩ガラス粉末の添加量の範囲は、０．０１ｗｔ％～５ｗｔ％であるが、酸化インジウムの添加量は、異なる。

【0055】

＜比較例１～比較例２＞

【0056】

実験例１の多層セラミックコンデンサの製造方法は、比較例１～比較例２の多層セラミックコンデンサの製造方法と類似した。比較例１では、酸化インジウムを添加していなかった。比較例２では、ホウ素ケイ酸塩ガラス粉末を添加していなかった。

【0057】

図７は、実験例２の多層セラミックコンデンサ１００ｂの走査透過型電子顕微鏡の明視野画像である。図８は、図７の実験例２のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。図７及び図８から分かるように、多層セラミックコンデンサ１００ｂは、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサである。図８に示すように、インジウム隔離（すなわち第１インジウム隔離層２２４及び第２インジウム隔離層２１４）は、内層２２２と誘電体層２１０との間の界面に位置し、且つペロブスカイト酸化物２１２の結晶粒界２１２ａに位置する。

【0058】

図９は、図８におけるチタン酸バリウムのペロブスカイト酸化物の拡大図である。図１０は、図９のチタン酸バリウムのペロブスカイト酸化物のインジウムのＬαエネルギー分散Ｘ放射線画像である。図９に示すように、インジウムは、コアシェル構造のシェル領域に拡散し且つ隔離される。インジウムは、インジウム隔離が結晶粒界を含むシェル領域に位置するため、チタン酸バリウム中のチタンの位置を占め且つ受容体機能が誘電体層のコア領域に拡張されることができる。誘電体層厚さが増加した場合、シェル領域のインジウム隔離も効果を有する。

【0059】

表１の結果から、比較例１～比較例２の多層セラミックコンデンサの平均故障間隔に比べて、本発明の多層セラミックコンデンサは、特定の含有量のホウ素ケイ酸塩ガラス粉末及び酸化インジウムを有し、平均故障間隔を改善することができることを示す。

【0060】

図１１は、ニッケル多層セラミックコンデンサ及びニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサにおける誘電体層の総厚さの、平均故障間隔に対するグラフ１１００である。図１１に示すように、誘電体層の総厚さの増加に伴い、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサの平均故障間隔が増加し、これにより、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサの耐用年数を延長させることができる。また、ニッケル多層セラミックコンデンサに比べて、ニッケル－インジウム多層セラミックコンデンサの平均故障間隔がより優れる。

【0061】

以上のように、本発明の利点の１つは、以下のとおりである。多層セラミックコンデンサの内電極層は、ニッケル内層と、ニッケル内層と誘電体層との間に位置するインジウム隔離層を含む。インジウム隔離層は、ニッケル内層と誘電体層との間にショットキーバリアを提供することができ、且つショットキーバリアは、リーク電流を抑制することができる。また、インジウム金属を添加するため、多層セラミック煉瓦は、高還元雰囲気中で焼結することができる。従って、多層セラミックコンデンサは、高い動作温度で安定した信頼性を有することができる。これにより、多層セラミックコンデンサの高温負荷寿命を延長させ、且つ多層セラミックコンデンサの信頼性を向上させることができる。周知の多層セラミックコンデンサに比べて、本発明の多層セラミックコンデンサの平均故障間隔が改善されるため、多層セラミックコンデンサの耐用年数が延長される。

【0062】

本発明は、上記のように実施形態で開示されたが、上記の実施形態は、本発明を限定するためのものではなく、いかなる当業者であれば、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更及び仕上げを行うことができるので、本発明の保護範囲は、後に添付される特許請求の範囲によって規定されるものを基準とすべきである。

【符号の説明】

【0063】

１００、１００ａ、１００ｂ：多層セラミックコンデンサ
２００：多層セラミック煉瓦
２０２：第１端面
２０４：第２端面
２０５：第１表面
２０６：第２表面
２０７：第３表面
２０８：第４表面
２１０：誘電体層
２１２：ペロブスカイト酸化物
２１２ａ：結晶粒界
２１４：第２インジウム隔離層
２２０：内電極層
２２２：内層
２２４：第１インジウム隔離層
３００：第１端子電極
４００：第２端子電極
４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０：工程
１１００：グラフ
Ｈ：総厚さ
ｈ１、ｈ２：厚さ
Ｍ：製造方法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【外国語明細書】