CN103811180A - 陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供Cu的离子迁移难以发生的陶瓷电子部件。陶瓷电子部件（1）具备：陶瓷基体（10）、第1以及第2外部电极（13、14）。陶瓷基体（10）具有：第1以及第2主面（10a、10b）、第1以及第2侧面（10c、10d）、以及第1以及第2端面（10e、10f）。第1以及第2外部电极（13、14）在陶瓷基体（10）上被设置为前端部彼此对置。第1以及第2外部电极（13、14）具有包含Cu的最外层。第1以及第2外部电极（13、14）相互对置的前端部的最外层（18）的氧化高于第1以及第2外部电极（13、14）的其他部分的最外层。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷电子部件。
背景技术
近年，对电子设备的小型化的要求高企，随之提出了通过在布线基板内嵌入陶瓷电子部件来使电子设备小型化（例如参照专利文献1）。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010－129737号公报
发明要解决的课题
嵌入到布线基板内的陶瓷电子部件与布线的电连接一般是经由导通孔电极来进行的。用于形成该导通孔电极的导通孔通过朝布线基板内的陶瓷电子部件的外部电极照射激光而形成。故而，基板嵌入型的陶瓷电子部件谋求在外部电极的耐激光性上卓越。鉴于此，提出了具有通过由Cu（铜）或Cu合金构成的Cu层来构成了最外层的外部电极的陶瓷电子部件。
然而，Cu与Ag同样，被熟知为离子迁移易发生的金属。因此，在外部电极的最外层由Cu层构成的情况下，Cu的离子迁移容易发生。若Cu的离子迁移发生从而外部电极间被电连接，则短路故障会发生。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供Cu的离子迁移难以发生的陶瓷电子部件。
用于解决课题的手段
本发明所涉及的陶瓷电子部件具备：陶瓷基体、第1外部电极以及第2外部电极。陶瓷基体具有第1主面以及第2主面、第1侧面以及第2侧面、第1端面以及第2端面。第1外部电极以及第2外部电极在陶瓷基体上被设置为前端部彼此对置。第1外部电极以及第2外部电极具有包含Cu的最外层。第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层的氧化程度高于第1外部电极以及第2外部电极的其他部分的最外层。
在本发明所涉及的陶瓷电子部件的某特定的局面下，第1外部电极被设置为从第1端面上起延至第1主面以及第2主面和第1侧面以及第2侧面上。第2外部电极被设置为从第2端面上起延至第1主面以及第2主面和第1侧面以及第2侧面上。在第1主面以及第2主面和第1侧面以及第2侧面当中的至少第1侧面以及第2侧面上，第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层的氧化程度高于第1外部电极以及第2外部电极的其他部分的最外层。
在本发明所涉及的陶瓷电子部件的另一特定的局面下，第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层由氧化铜或氧化铜合金构成。
发明效果
根据本发明，能提供Cu的离子迁移难以发生的陶瓷电子部件。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的立体图。
图2是本发明的一实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的侧视图。
图3是本发明的一实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的俯视图。
图4是图1的线IV－IV处的简化的截面图。
图5是表征本发明的一实施方式所涉及的陶瓷电子部件的电力线的示意性的俯视图。
符号说明
1...陶瓷电子部件
10...陶瓷基体
10a...第1主面
10b...第2主面
10c...第1侧面
10d...第2侧面
10e...第1端面
10f...第2端面
10g...陶瓷部
11...第1内部电极
12...第2内部电极
13...第1外部电极
14...第2外部电极
13a、14a...第1部分
13b、14b...第2部分
13c、14c...第3部分
13d、14d...第4部分
13e、14e...第5部分
15...基底电极层
16...Cu镀层
18...第1以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层
具体实施方式
以下，说明本发明的优选实施方式的一例。但下述的实施方式只是例示。本发明不受下述的实施方式任何限定。
另外，在实施方式等中参照的各附图中，设以同一符号来参照实质上具有同一功能的构件。另外，在实施方式等参照的附图是示意地记载的图，附图中所描画的物体的尺寸的比率等有时与现实的物体的尺寸的比率等不同。在附图相互间，物体的尺寸比率等有时不同。具体的物体的尺寸比率等应参酌以下的说明来判断。
图1是本实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的立体图。图2是本实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的侧视图。图3是本实施方式所涉及的陶瓷电子部件的简化的俯视图。图4是表示图1的线IV－IV处的简化的截面图。
如图1～图4所示，陶瓷电子部件1具备陶瓷基体10。陶瓷基体10由与陶瓷电子部件1的功能相应的适宜的陶瓷材料构成。具体而言，在陶瓷电子部件1是电容器的情况下，能由电介质陶瓷材料形成陶瓷基体10。作为电介质陶瓷材料的具体例，例如列举BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、CaZrO3等。此外，在陶瓷基体10中，可以根据期望的陶瓷电子部件1的特性，以上述陶瓷材料为主成分，例如适当添加Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物、稀土类化合物等的副成分。
在陶瓷电子部件1是陶瓷压电元件的情况下，能由压电陶瓷材料形成陶瓷基体10。作为压电陶瓷材料的具体例，例如列举PZT（锆钛酸铅）系陶瓷材料等。
在陶瓷电子部件1是热敏电阻元件的情况下，能由半导体陶瓷材料形成陶瓷基体10。作为半导体陶瓷材料的具体例，例如列举尖晶石系陶瓷材料等。
在陶瓷电子部件1是电感器元件的情况下，能由磁性体陶瓷材料形成陶瓷基体10。作为磁性体陶瓷材料的具体例，例如列举铁素体陶瓷材料等。
陶瓷基体10是长方体状。陶瓷基体10具有：第1以及第2主面10a、10b、第1以及第2侧面10c、10d、第1以及第2端面10e、10f（参照图4）。如图1～图3所示，第1以及第2主面10a、10b沿长度方向L以及宽度方向W延伸。第1以及第2主面10a、10b在厚度方向T上相互对置。第1以及第2侧面10c、10d沿厚度方向T以及长度方向L延伸。第1以及第2侧面10c、10d在宽度方向W上相互对置。如图4所示，第1以及第2端面10e、10f沿厚度方向T以及宽度方向W延伸。第1以及第2端面10e、10f在长度方向L上相互对置。
此外，在本说明书中，设“长方体状”包含对角部或棱线部进行了倒角或磨圆的长方体。即，“长方体状”的构件是指，具有第1以及第2主面、第1以及第2侧面和第1以及第2端面的整个构件。另外，可以在主面、侧面、端面的一部分或全部形成凹凸等。即，主面、侧面以及端面不必每个都平坦。
尽管对陶瓷基体10的尺寸不作特别限定，但在将陶瓷基体10的厚度尺寸设为T，长度尺寸设为L，宽度尺寸设为W时，优选陶瓷基体10是满足T≤W＜L，1／5W≤T≤1／2W，T≤0.3mm的薄型。具体而言，优选为0.05mm≤T≤0.3mm，0.4mm≤L≤1mm，0.3mm≤W≤0.5mm。
如图4所示，在陶瓷基体10的内部设置有大致矩形形状的多个第1以及第2内部电极11、12。第1以及第2内部电极11、12分别沿长度方向以及宽度方向延伸。第1内部电极11和第2内部电极12沿厚度方向T交替地设置。第1内部电极11与第2内部电极12隔着陶瓷部10g在厚度方向T上对置。沿陶瓷部10g的厚度方向T的尺寸例如能设为0.5μm～10μm左右。此外，对第1以及第2内部电极11、12的构成材料不作特别限定。第1以及第2内部电极11、12例如能由Ni、Cu、Ag、Pd、Au等的金属、或Ag－Pd合金等的包含这些金属的一种以上的合金构成。
对第1以及第2内部电极11、12的厚度也不作特别限定。第1以及第2内部电极11、12的厚度例如分别能设为0.2μm～2μm左右。
如图1～图4所示，在陶瓷基体10的表面之上形成有第1以及第2外部电极13、14。第1外部电极13和第2外部电极14在陶瓷基体10上被设置为前端部彼此对置。
第1外部电极13被设置为从第1端面10e起分别延至第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d的各面。第1外部电极13具有：位于第1主面10a上的第1部分13a、位于第2主面10b上的第2部分13b、位于第1端面10e上的第3部分13c、位于第1侧面10c之上的第4部分13d、以及位于第2侧面10d之上的第5部分13e。第1外部电极13在位于第1端面10e上的第3部分13c与第1内部电极11电连接。
第2外部电极14被设置为从第2端面10f起分别延至第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d。第2外部电极14具有：位于第1主面10a上的第1部分14a、位于第2主面10b上的第2部分14b、位于第2端面10f之上的第3部分14c、位于第1侧面10c之上的第4部分14d、以及位于第2侧面10d之上的第5部分14e。第2外部电极14在位于第2端面10f之上的第3部分14c与第2内部电极12电连接。
第1以及第2外部电极13、14分别具有包含Cu的最外层。即，第1以及第2外部电极13、14各自的最外层包含Cu。第1以及第2外部电极13、14各自的最外层既可以由Cu构成，例如也可以由Cu－Ag、Cu－Au、Cu－Al、Cu－Ni、Cu－Pd等的Cu合金构成。
具体而言，在本实施方式中，第1以及第2外部电极13、14分别由基底电极层15与Cu镀层16的层叠体构成。基底电极层15例如可以包含在Cu中可扩散的金属、以及无机耦合材。作为Cu中可扩散的金属，列举Ni、Cu、Ag、Pd、Au等金属或Ag－Pd合金等的包含这些金属的一种以上的合金等。基底电极层15中的Cu中可扩散的金属的含有量例如优选在30体积％～50体积％的范围内。无机耦合材例如可以是主成分与陶瓷基体10中所含的陶瓷材料相同的陶瓷材料或包含玻璃成分等的陶瓷材料。基底电极层15中的无机耦合材的含有量例如优选在40体积％～60体积％的范围内。此外，基底电极层15的最大厚度例如能设为1μm～20μm左右。
Cu镀层16形成于基底电极层15之上。Cu镀层16构成了第1以及第2外部电极13、14的最外层。Cu镀层16的最大厚度例如优选为1μm～10μm左右。
此外，第1以及第2外部电极的整体可以由包含Cu的导电层构成。
但如本实施方式的陶瓷电子部件1这样，在外部电极的最外层包含离子迁移易发生的Cu的情况下，外部电极的最外层中所含的Cu与陶瓷电子部件1的周围的氛围气体中的水分进行反应，从而Cu将离子化。离子化后的Cu离子（Cu2+）在水分中移动，并移动至阴极侧。移动后的Cu离子在阴极侧接受电子，通过还原反应而析出Cu，从而发生离子迁移。由此，存在第1外部电极与第2外部电极电气短路的风险。
在此，在陶瓷电子部件1中，第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层18的氧化程度高于第1以及第2外部电极13、14的其他部分的最外层。最外层18由氧化铜或氧化铜合金（氧化后的铜合金）构成。故而，在第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部，电气难以流动，即使第1以及第2外部电极13、14的最外层中所含的Cu离子化，也难以发生在阴极侧接受电子且通过还原反应而析出Cu的现象，因此离子迁移会被抑制。由此，抑制了第1外部电极13与第2外部电极14短路。
在本实施方式中，在第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d的所有的面之上，第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层18的氧化程度高于第1以及第2外部电极13、14的其他部分的最外层。故而，在第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部，电气更难以流动，即使在第1以及第2外部电极13、14的最外层中所含的Cu离子化，也更加难以发生在阴极侧接受电子且通过还原反应而析出Cu的现象，因此离子迁移的抑制效果变大。由此，更有效地抑制了第1外部电极13与第2外部电极14短路。特别是通过第1以及第2主面10a、10b中的第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层18的氧化，上述效果变大。
而在本发明中，不必在第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d的所有的面之上，使第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层的氧化程度高于第1以及第2外部电极13、14的其他部分的最外层。例如，可以仅在第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d的至少一个面上，使第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层的氧化程度高于第1以及第2外部电极13、14的其他部分的最外层。在此情况下，也能抑制Cu的离子迁移。
另外，例如可以是，在第1以及第2主面10a、10b和第1以及第2侧面10c、10d当中的至少第1以及第2侧面10c、10d上，第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层的氧化程度高于第1以及第2外部电极13、14的其他部分的最外层。
此外，从抑制Cu的离子迁移的观点出发，考虑外部电极的最外层的整体由氧化铜或氧化铜合金构成。然而，在此情况下，外部电极的耐激光性会劣化。与此相对，在陶瓷电子部件1中，第1以及第2外部电极13、14的最外层当中除了最外层18的部分外不怎么氧化。因此，陶瓷电子部件1具有卓越的耐激光性。第1以及第2外部电极13、14的相互对置的前端部的最外层18的氧化的长度优选为外部电极13、14的长度方向L的长度的30％以下的长度。
另外，如图3所示，最外层18的拐角部的氧化部的宽幅可以比其他部分的氧化部更宽。即，外部电极13、14的长度方向L上的中央侧的拐角部处所形成的最外层18的氧化部在长度方向L上的长度可以比外部电极13、14的其他部分处所形成的最外层18的氧化部在长度方向L上的长度更长。这在于，如图5所示，陶瓷电子部件1产生的电力线L为了取得将外部电极间以最短距离相连而成的形状，电场易于集中在外部电极13、14的拐角部。因此，通过使外部电极13、14的拐角部的氧化部的宽幅比其他部分的氧化部更宽，即使电场集中到了外部电极13、14的拐角部，也由于设置有相对于外部电极13、14的拐角部大的氧化部，从而在第1以及第2外部电极13、14的拐角部电气变得难以流动。由此，能增大离子迁移的抑制效果。
此外，对具有氧化后的最外层18的第1以及第2外部电极13、14的形成方法不作特别限定。具有氧化后的最外层18的第1以及第2外部电极13、14例如能通过以下的要领来形成。
例如，可以在使第1以及第2外部电极13、14的最外层的整体氧化后，将除了前端部的部分外的部分浸渍于酸等，来去除在除了前端部的部分外所形成的氧化膜。另外，也可以在第1以及第2外部电极13、14的前端部选择性地涂敷了氧化剂后，进行热处理等氧化处理。
Claims (3)
1.一种陶瓷电子部件，具备：
陶瓷基体，其具有第1主面以及第2主面、第1侧面以及第2侧面、第1端面以及第2端面；和
第1外部电极以及第2外部电极，其在所述陶瓷基体上被设置为前端部彼此对置，且具有包含铜的最外层，
所述第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层的氧化高于所述第1外部电极以及第2外部电极的其他部分的最外层。
2.根据权利要求1所述的陶瓷电子部件，其中，
所述第1外部电极被设置为从所述第1端面上起延至所述第1主面以及第2主面和所述第1侧面以及第2侧面，
所述第2外部电极被设置为从所述第2端面上起延至所述第1主面以及第2主面和所述第1侧面以及第2侧面，
在所述第1主面以及第2主面和所述第1侧面以及第2侧面当中的至少第1侧面以及第2侧面上，所述第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层的氧化高于所述第1外部电极以及第2外部电极的其他部分的最外层。
3.根据权利要求1或2所述的陶瓷电子部件，其中，
所述第1外部电极以及第2外部电极的相互对置的前端部的最外层由氧化铜或氧化铜合金构成。
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