CN100466120C - 堆积陶瓷电容器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种具有：交互堆积陶瓷层7和内部电极5、6的堆积体3，及设置在所述堆积体3的端部的外部电极2，借助于使所述内部电极5、6分别到达陶瓷层7的相互相对的至少一对的端缘的其中一方，在堆积体3的相对端面上分别导出内部电极5、6，并将同一堆积体3的端面上导出的内部电极5、6分别连接在所述外部电极2上，通过陶瓷层7，在堆积体3的内部相对的内部电极5、6上设置部分不存在导体粒子8、也不存在陶瓷粒子10的空隙部9。

Description

堆积陶瓷电容器

技术领域

本发明系例如关于具有内部电极图案与陶瓷层的堆积体，在此堆积体的端部设置与上述内部电极导通的外部电极的堆积陶瓷电容器，特别是关于内部电极层在3μm以下的薄型者，在烧制时不易产生堆积体内部的龟裂的堆积陶瓷电容器。

背景技术

堆积陶瓷电容器系由具有内部电极的电介质形成的陶瓷层被多数层地堆积，在此堆积体的内部中，内部电极相对，上述的内部电极被交互导引于此堆积体的相对的端面。而且，在包含这些内部电极被导引出的堆积体的端面的端部形成外部电极，此外部电极被分别连接于在堆积体的内部相对的上述内部电极。

此种堆积陶瓷电容器的上述堆积体3例如具有图3所示的层构造。即由具有内部电极5、6的电介质形成的陶瓷层7……以图3所示的顺序被堆积，进而在其两侧分别重叠堆积多层未形成有内部电极5、6的陶瓷层7……。而且，在具有此种的层构造的堆积体3的端部，内部电极5、6交互露出，如图1所示般地，在此堆积体3的端部形成上述的外部电极2。

此种堆积陶瓷电容器通常并非如图3所示的零件1个单位地各别被制造着，实际上系采用如下述的制造方法。即，首先混炼微细化的陶瓷粉末与有机结合剂，制作浆液，借助于刮刀法将该浆液薄薄地展开在由聚对苯二甲酸乙二酯薄膜等形成的载膜上，干燥后放置于支持陶瓷生片的薄膜的上，以切剪头切断为所希望的大小，在切下的陶瓷生片的单面借助于网版印刷法印刷导电膏，并使之干燥。借助于此，如图6所示般地，获得在纵向和横向上排列了多组内部电极图案2a、2b的陶瓷生片1a、1b。

接着，将具有上述内部电极图案2a、2b的多片陶瓷生片1a、1b予以堆积，进而上下堆积不具有内部电极图案2a、2b的几片的陶瓷生片1……，将其压合制作堆积体。此处，上述陶瓷生片1a、1b系将内部电极图案2a、2b在长度方向上仅错开一半长度而交互重叠得到的。之后，将此堆积体切断成希望的个别小片的尺寸，制作堆积生小片，烧制此生小片。如此可以获得图1以及图3所示的堆积体。

接着，借助于在此烧制完成的堆积体3的两端涂布导电膏、烘烤，于烘烤完的导体膜的表面施以电镀，完成在两端形成外部电极2的如图1所示的堆积陶瓷电容器。

例如图2表现了上述的堆积陶瓷电容器的堆积体的剖视图。堆积体的剖视图系在导体粒子与导体粒子间的孔部填入陶瓷粒子，将孔部埋住。

发明内容

在如上述的堆积陶瓷电容器的含陶瓷层7的堆积体3中，由于陶瓷层7与内部电极5、6因为温度变化引起的收缩动作有所不同，在堆积体3的内部容易产生微细的龟裂(微裂缝)。特别是在100层以上的高堆积层，该倾向更为显著。

因此，本发明系有鉴于上述习知技术的课题，目的在于提供：于堆积体内部不易产生过大的应力，不易产生龟裂的堆积陶瓷电容器。

在本发明中为了达成上述目的，在透过陶瓷层7于堆积体3的内部相对的内部电极5、6设置部份没有导体粒子8的空隙部9。借助于此内部电极5、6的空隙部9，缓和内部电极5、6与陶瓷层7之间产生的应力，以防止借助于烧制的堆积体3的内部的龟裂的产生。

即依据本发明的堆积陶瓷电容器，具有：由交互堆积陶瓷层7与内部电极5、6构成的堆积体3以及设置于该堆积体3的端部的外部电极2，借助于使所述内部电极5、6分别到达陶瓷层7的相互相对的至少一对的端缘的其中一方，在堆积体3的相对端面上分别导出内部电极5、6，并将同一堆积体3的端面上导出的内部电极5、6分别连接在所述外部电极2上，其中：所述内部电极5、6在所述堆积体3的内部相对、同时在陶瓷层7之间导体粒子大略一个一个地沿着与陶瓷层7的界面方向连成一列，内部电极5、6并非在全部部份都完全相连，在内部电极5、6上设置部分不存在导体粒子8、也不存在陶瓷粒子10的空隙部9。

上述内部电极5、6的空隙部9之尺寸(大小)被设定为由内部电极平面图的空隙部，可以确定邻接的陶瓷层的陶瓷粒子10个以上的尺寸(大小)，空隙部的总面积占有内部电极5、6的面积的25～75％。此种堆积陶瓷电容器适合使用于上述内部电极5、6的膜厚在3μm以下的薄的堆积陶瓷电容器。

此处，所谓内部电极5、6的面积系包含空隙部9的内部电极5、6的面积，即内部电极5、6的外观面积。例如内部电极5、6为矩形的导体图案的情形，成为其的纵横尺寸的乘积。

在这种堆积陶瓷电容器中，在透过陶瓷层7在堆积体3的内部相对的内部电极5、6设置部份不存在导体粒子8、也不存在陶瓷粒子的空隙部9，所以在烧制时，不易产生由于收缩动作的不同所导致的应力，有效防止龟裂的产生。

但是，空隙部9最好占有内部电极5、6的50％左右，更具体为25～75％的面积。在空隙部9的占有内部电极5、6的面积比例未满25％时，无法充分防止龟裂的发生。又，空隙部9的占有内部电极5、6的面积比例如超过75％，内部电极5、6的相对面积减少，不易获得所需要的静电容量。

附图说明

图1是表示依据本发明的堆积陶瓷电容器例子的一部份缺省的立体图。

图2是表示同一堆积陶瓷电容器的图1的A部的重要部位放大剖视图。

图3是分离表示同一堆积陶瓷电容器例子的堆积体的各层的分解立体图。

图4是表示同一堆积陶瓷电容器的图3的B部的重要部位放大图。

图5是表示示同一堆积陶瓷电容器的图4的C部的重要部位放大图。

图6是表示制造堆积陶瓷电容器用的陶瓷生片的堆积状态的各层的分离立体图。

(标号的说明)

2  外部电极

3  堆积体

5  内部电极

6  内部电极

7  陶瓷层

9  空隙部

10 陶瓷粒子

具体实施方式

接着，一边参考图面，一边具体而且详细说明本发明的实施形态。首先，将钛酸钡等电介质陶瓷原料粉末均匀分散于有机结合剂，该有机结合剂是指将松香酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙基纤维素、丙烯基树脂等溶解在乙醇、萜品醇、丁卡必醇、甲苯、煤油等溶剂中而获得的溶液，从而获得陶瓷浆液，调整陶瓷浆液。将此陶瓷浆液以薄薄均匀的厚度涂布于聚对苯二甲酸乙二酯薄膜等的基膜上，干燥后，制作膜状的陶瓷生片。之后，将此陶瓷生片切断为适当的大小。

接着，如图6所示般地，在此裁断的陶瓷生片1a、1b上使用导电膏，分别印刷两种的内部电极图案2a、2b。例如导电膏系使用：对于Ni粉末的100重量％，添加结合剂乙基纤维素3～12重量％、溶剂萜品醇80～120重量％、所谓共材的钛酸钡粉末10～20重量％，均匀混合、分散者。

使用此种Ni导电膏，在陶瓷生片1a、1b之上印刷内部电极图案2a、2b。

将被印刷上此种内部电极图案2a、2b的陶瓷生片1a、1b如图6所示般地交互重叠堆积，进而重叠堆积在其两侧没有印刷内部电极图案2a、2b的陶瓷生片1(即，所谓的伪片)，将其压合，获得堆积体。进而将此堆积体纵横切断，分割为一个个的小片状的堆积体。之后，如图1所示般地，在内部电极5、6分别被导出的堆积体3的两端涂布Ni膏等的导电膏，烧制这些堆积体，获得具有如图3所示的层构造的烧制完成的堆积体3。

进而在此Ni膏等之上电镀Cu以作为导电膜，在该导电膜上电镀Ni，进而在其上施以Sn或焊锡电镀，形成外部电极2。借助于此，完成堆积陶瓷电容器。

在前述的堆积体的烧制工程中，内部电极5、6一被烧制，首先引起形成内部电极图案的导电膏的金属粒子的再度排列，形成内部电极图案的导体粒子，在其与陶瓷层7之间朝该界面方向成长。借助于此，如图2所示般地，形成内部电极5、6的导体粒子8再形成为沿着与陶瓷层7的界面方向成长的扁平粒子，此种扁平导电粒子在与陶瓷层7的界面方向以1个1个相连的状态，形成膜状的内部电极5、6。此内部电极5、6的膜厚为3μm以下。

又，在前述的堆积体3的烧制工程中，内部电极5、6一被烧制，首先形成内部电极图案的导电膏的金属粒子的再度排列，内部电极图案的厚度减少。之后再度排列终了后，形成内部电极图案的导电膏的烧结开始，在此烧结时，导电膏中的金属粒子由于表面张力的作用，欲集中于一个地方。彼时，内部电极图案渐渐变厚。其结果为：烧制前与烧制后的内部电极图案与内部电极5、6的厚度几乎没有改变。另一方面，陶瓷层7于烧制过程中，只有厚度减少。因此，借助于内部电极5、6与陶瓷层7的间隙，在内部电极5、6产生导体膜不存在的空隙部9。此种空隙部9的尺寸等的控制方法，可以举出：调整内部电极形成用的导电膏的组成(金属量、共材量、结合剂量)、该导体粒子的粒径或该烧制剖面等。

图2是模式表示：将完成的堆积陶瓷电容器埋入、保持在丙烯基系树脂的状态下，于与陶瓷层7的堆积方向垂直的方向研磨，使其剖面露出，借助于光学显微镜观察所获得的显微镜照片。刚好相当于图1的A部份的放大图。

如图2所示般地，形成在陶瓷层7之间扁平的导体粒子大略一个一个地沿着与陶瓷层7的界面方向连成一列而形成内部电极5、6。但是此内部电极5、6并非在全部部份都完全相连，各处形成既没有导体膜存在、也没有陶瓷粒子存在的空隙部9。邻接的空隙部9之间相连的导体粒子8个数在20个以下。

图4是模式表示：将完成的堆积陶瓷电容器埋入、保持在丙烯基系树脂的状态下，于陶瓷层7的堆积方向研磨，使其剖面露出，借助于光学显微镜观察内部电极5、6的平面所获得的显微镜照片。刚好相当于图3的B部份的放大图。进而图5是放大模式表示图4的C部。

在图4所示的空隙部9的部份，导电粒子8、陶瓷粒子10都没有存在。在图5中，于空隙部9的背后可以看到陶瓷粒子10。每一个此空隙部9所占据的大小相当于10个以上陶瓷粒子。又，此种内部电极5、6的空隙部9占有内部电极5、6的50％左右，更具体为25～75％的面积。

接着，说明本发明的更具体的实施例和与其相应的比较例。

(实施例)

将钛酸钡等电介质陶瓷原料粉末均匀分散于溶解在萜品醇等溶剂的乙基纤维素等的有机结合剂中，制作得到陶瓷浆液，将该陶瓷浆液薄薄地均匀涂布于聚对苯二甲酸乙二酯薄膜等基膜上，并干燥，制作膜状的陶瓷生片。之后，将此陶瓷生片由基膜剥离，制作多片陶瓷生片。

另一方面，向Ni粉末中添加作为结合剂的乙基纤维素8，作为溶剂的萜品醇，各物质的重量百分比依次为100：8：100，将其混合均匀得到导电膏，调整导电膏。使用此Ni膏，借助于网版印刷机分别在各陶瓷生片上形成如图6所示的厚度2.5μm的内部电极图案1a、1b。

将被印刷此种内部电极图案的陶瓷生片交互以指定片数重叠，在其上下重叠没有印刷内部电极图案的陶瓷生片(即，所谓的伪片)，将彼等在堆积方向于120℃的温度下，以200t的压力加压压合，获得堆积体。

将此堆积体裁断为3.2mm×1.6mm的大小，在堆积体的两端部涂布Ni膏后，以1320℃的温度烧制，获得图1所示的烧制完成的堆积体3。之后将小片置入无电解筒型电镀槽，电镀Cu膜，在该Cu膜上电镀Ni膜。而且，在该Ni膜上依序施以焊锡或Sn电镀。借助于此，形成外部电极2，获得如图1所示的堆积陶瓷电容器。

将此堆积陶瓷电容器50个在埋入、保持于丙烯基系树脂的状态，于与内部电极5、6的堆积方向垂直的方向研磨，借助于光学显微镜观察内部电极5、6与陶瓷层7的堆积状态。其结果如图2所示般地，在陶瓷层7之间扁平的导体粒子大略一个一个地沿着与陶瓷层7的界面方向连成一列而形成内部电极5、6，但是在此内部电极5、6的各处也形成不存在导体膜、陶瓷的空隙部9。连接在于界面方向连成一列的内部电极5、6的空隙部与空隙部之间的导体粒子8最多为15个。

进而在将别的堆积陶瓷电容器50个埋入、保持于丙烯基系树脂的状态，于内部电极5、6的堆积方向研磨，使内部电极5、6的平面露出，借助于光学显微镜观察的。其结果为：如图5所示，在内部电极5、6上存在导体膜、陶瓷都不存在的空隙部9。此空隙部9占有电极5、6的平面的面积为约49％。

就合计100个的堆积陶瓷电容器调查堆积体3的内部的龟裂，没有看到龟裂的发生。进而使用50个同时制造的别的堆积陶瓷电容器，将其的两端的外部电极2锡焊于电路基板上的岛电极，之后研磨此堆积陶瓷电容器，同样地调查堆积体3的内部的龟裂的有无，也没有看到龟裂的发生。

(比较例)

在前述实施例中，在形成内部电极5、6用的Ni膏中由钛酸钡粉末等形成的共材的含有量设为对于Ni粉末的100重量％为10重量％，进而使裁断的小片的烧制时的温度上升斜度缓缓上升加以烧制外，与同一实施例相同地制造堆积陶瓷电容器。

将此堆积陶瓷电容器50个在埋入、保持于丙烯基系树脂的状态，在与内部电极5、6的堆积方向垂直的方向研磨，借助于光学显微镜观察内部电极5、6与陶瓷层7的堆积状态。其结果为虽在陶瓷层7之间导体粒子大略连成一列而形成内部电极5、6，但是在此内部电极5、6的各处也稀疏形成不存在导体膜、陶瓷的空隙部9。

进而在将别的堆积陶瓷电容器50个埋入、保持于丙烯基系树脂的状态，于内部电极5、6的堆积方向研磨，使内部电极5、6的平面露出，借助于光学显微镜观察的。其结果为：在内部电极5、6上虽然存在导体膜、陶瓷都不存在的空隙部9，但是其占有电极5、6的平面的比例为23％。

又，就合计100个的堆积陶瓷电容器调查堆积体3的内部的龟裂，没有看到龟裂的发生。进而使用50个同时制造的别的堆积陶瓷电容器，将其的两端的外部电极2锡焊于电路基板上的岛电极，之后研磨此堆积陶瓷电容器，同样地调查堆积体3的内部的龟裂的有无，看到有18个电容器产生龟裂。

如上述般地，依据本发明，可以获得在烧制时不会因为陶瓷粒子与内部电极之间的收缩动作不同而引起龟裂现象的堆积陶瓷电容器。

Claims (3)

1.一种堆积陶瓷电容器，含有由交互堆积陶瓷层(7)与内部电极(5、6)构成的堆积体(3)以及设置于该堆积体(3)的端部的外部电极(2)，借助于使所述内部电极(5、6)分别到达陶瓷层(7)的相互相对的至少一对的端缘的其中一方，在堆积体(3)的相对端面上分别导出内部电极(5、6)，并将同一堆积体(3)的端面上导出的内部电极(5、6)分别连接在所述外部电极(2)上，其特征在于：

所述内部电极(5、6)在所述堆积体(3)的内部相对、同时在陶瓷层(7)之间导体粒子大略一个一个地沿着与陶瓷层(7)的界面方向连成一列，内部电极(5、6)并非在全部部份都完全相连，在内部电极(5、6)上设置部分不存在导体粒子(8)、也不存在陶瓷粒子(10)的空隙部(9)。

2.如权利要求1所述的堆积陶瓷电容器，其特征在于：

存在于内部电极(5、6)内的空隙部(9)的面积占有内部电极(5、6)的面积的25～75％。

3.如权利要求1或2所述的堆积陶瓷电容器，其特征在于：所述内部电极(5、6)的膜厚在3μm以下。

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