CN107039178A - 层叠电子部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种层叠电子部件,其具备沿着第三轴的方向交替层叠有与包含第一轴及第二轴的平面实质上平行的内部电极层和介电层的元件主体。所述层叠电子部件其特征在于,在元件主体的第一轴的方向上相互相对的一对侧面上分别具备绝缘层,在元件主体的第二轴的方向上相互相对的一对端面上分别具备与内部电极层电连接的外部电极,绝缘层的主成分由含有25重量%以上的Si的玻璃构成。外部电极包含至少含有Si的玻璃,外部电极在侧面上包覆绝缘层的第二轴方向的端部,在侧面中的外部电极与绝缘层的接合部的至少一部分存在扩散层。

Description

层叠电子部件
技术领域
本发明涉及一种层叠电子部件。
背景技术
近年来,随着手机等数码电子设备所使用的电子电路的高密度化,对电子部件的小型化的要求日益增高,构成该电路的层叠电子部件的小型化、大容量化不断迅速发展。
专利文献1中公开有一种层叠陶瓷电容器的制造方法,由:在成型后的连续的介电体生片材上涂布印刷沿长边方向带状地连续的内部电极的工序;将印刷有该内部电极的介电体生片材及没有印刷内部电极的连续的介电体生片材连续层叠的工序;将连续的层叠体分别切断之后,在内部电极露出的部分中不带外部电极的部分形成绝缘层的工序;和在内部电极露出的部分形成外部电极的工序构成。
但是,专利文献1所公开的层叠陶瓷电容器中,由于外部电极和绝缘层形成于相互不同的区域,因此,存在外部电极的形成区域被限制,对于安装时的焊接不能确保充分的面积,且部件的粘固强度或挠曲强度变低的问题。
为了提高部件的粘固强度或挠曲强度,考虑制成将外部电极的一部分扩展到陶瓷烧结体的侧面的结构,但绝缘层和外部电极难以充分粘接,而存在镀敷处理后外部电极剥离或机械强度降低等课题。
专利文献1:日本特开昭59-222917号公报
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而成的,其目的在于提供一种可以抑制镀敷处理后的外部电极的剥离且机械强度优异的层叠电子部件。
用于解决课题的技术手段
为了解决上述目的,本发明的层叠电子部件如下所述。
[1]一种层叠电子部件,其特征在于,
所述层叠电子部件具备沿着第三轴的方向交替层叠有与包含第一轴及第二轴的平面实质上平行的内部电极层和介电层的元件主体,
在所述元件主体的所述第一轴的方向上相互相对的一对端面(侧面)上分别具备绝缘层,
在所述元件主体的所述第二轴的方向上相互相对的一对端面上分别具备与所述内部电极层电连接的外部电极,
所述绝缘层的主成分由含有25重量%以上的Si的玻璃构成,
所述外部电极包含至少含有Si的玻璃,
所述外部电极在所述元件主体的所述第一轴方向的端面上包覆所述绝缘层的所述第二轴方向的端部,
在所述元件主体的所述第一轴方向的端面中的所述绝缘层和所述外部电极的接合部的至少一部分存在扩散层,
所述扩散层中,沿着与所述接合部垂直的方向具有Si的浓度梯度。
根据本发明,通过层叠电子部件具有规定的绝缘层、外部电极及扩散层,从而可以提供能够抑制镀敷处理后的外部电极的剥离且机械强度优异的层叠电子部件。
作为上述[1]的具体的实施方式,可以例示下述实施方式。
[2]如上述[1]所述的层叠电子部件,其中,
在所述元件主体的所述第三轴的方向上相互相对的一对端面(主面)上分别具备所述绝缘层,
所述外部电极在所述元件主体的所述第三轴方向的端面包覆所述绝缘层的所述第二轴方向的端部,
在所述元件主体的所述第三轴方向的端面中的所述绝缘层和所述外部电极的接合部的至少一部分存在所述扩散层。
[3]如上述[1]或[2]所述的层叠电子部件,其中,
在将所述扩散层的沿着与所述接合部垂直的方向的厚度设定为dD,并且将在与所述厚度dD对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGD的情况下,dD/dGD为0.003~0.3。
[4]如上述[1]~[3]中任一项所述的层叠电子部件,其中,
在将所述绝缘层的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为GSi,并且将所述外部电极的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为TSi的情况下,GSi/TSi满足1.0<GSi/TSi≦15.0。
[5]如上述[4]所述的层叠电子部件,其中,
在所述接合部的所述外部电极侧存在玻璃聚集的聚集部分,
在与所述第一轴及所述第二轴平行的任意截面上,在将所述聚集部分的沿着与所述接合部垂直的方向的最大厚度设定为dT1,并且将在与所述厚度dT1对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGT1,满足0.2<dT1/dGT1,
将与所述绝缘层接触的所述聚集部分设定为界面聚集,
将在所述元件主体的所述第一轴方向的端面的从所述外部电极端起沿所述第二轴方向100μm的区域存在的所述界面聚集的个数设定为nA1的情况下,满足2≦nA1。
[6]如上述[5]所述的层叠电子部件,其中,
在与所述第二轴及所述第三轴平行的任意截面上,
在将所述聚集部分的沿着与所述接合部垂直的方向的最大厚度设定为dT3,并且将在与所述厚度dT3对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGT3,满足0.2<dT3/dGT3,
将与所述绝缘层接触的所述聚集部分设定为所述界面聚集,
将在所述元件主体的所述第三轴方向的端面的从所述外部电极端起沿所述第二轴方向100μm的区域存在的所述界面聚集的个数设定为nA3的情况下,满足2≦nA3。
另外,作为用于达成上述目的的层叠电子部件的制造方法,没有特别限定,可以举出以下的制造方法。
[7]一种层叠电子部件的制造方法,其特征在于,
具有:
将形成有在第一轴的方向连续,并且与包含第一轴及第二轴的平面实质上平行的内部电极图案层的生坯片材沿第三轴的方向层叠,得到生坯层叠体的工序;
将所述生坯层叠体以得到与包含所述第二轴及所述第三轴的平面平行的截面的方式切断,得到生坯芯片的工序;
烧成所述生坯芯片,得到交替层叠有内部电极层和介电层的元件主体的工序;
通过在所述元件主体的所述第一轴方向的端面涂布绝缘层用膏体并进行烧接,得到形成有绝缘层的陶瓷烧结体的工序;
在所述陶瓷烧结体的所述第二轴方向的端面烧接金属膏体而形成外部电极的工序;和
对所述外部电极的表面进行镀敷处理的工序,
所述绝缘层的主成分由含有25重量%以上的Si的玻璃构成,
所述外部电极包含至少含有Si的玻璃,
所述外部电极在所述元件主体的所述第一轴方向的端面包覆所述绝缘层的所述第二轴方向的端部,
在所述元件主体的所述第一轴方向的端面中的所述绝缘层和所述外部电极的接合部的至少一部分存在扩散层,
所述扩散层中,沿着与所述接合部垂直的方向具有Si的浓度梯度。
附图说明
图1A是本发明的实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器的概略截面图。
图1B是本发明的实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器的概略截面图。
图2A是沿着图1A所示的IIA‐IIA线的截面图。
图2B是沿着图1A所示的IIB‐IIB线的截面图。
图2C是沿着图1B所示的IIC‐IIC线的截面图。
图3A是图2B的主要部分截面图。
图3B是图3A的主要部分截面图。
图3C是图3B的主要部分截面图。
图3D是表示本发明的实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器的外部电极、接合部及绝缘层中的Si浓度的图表。
图4是表示图1A所示的层叠陶瓷电容器的制造过程中的生坯片材的层叠工序的概略截面图。
图5Aa是表示沿着图4所示的V‐V线的第n层的内部电极图案层的一部分的平面图。
图5Ab是表示第n+1层的内部电极图案层的一部分的平面图。
图5B是表示沿着图4所示的V‐V线的内部电极图案层的一部分的平面图。
图6A是将图4所示的生坯片材层叠后的与层叠体的X‐Z轴平面平行的概略截面图。
图6B是将图4所示的生坯片材层叠后的与层叠体的Y‐Z轴平面平行的概略截面图。
图7是说明本实施例的外部电极不良数的测定方法的示意图。
图8是说明本实施例的停止挠曲试验及极限挠曲试验的方法的示意图。
符号说明
2、102…层叠陶瓷电容器
3…元件主体
4…陶瓷烧结体
6…第一外部电极
6a…电极膜
6b…包覆层
8…第二外部电极
8a…电极膜
8b…包覆膜
10…内侧介电层
10a…内侧生坯片材
11…封装区域
11a…外侧生坯片材
12…内部电极层
12A、12B…引出部
12a…内部电极图案层
13…内装区域
13a…内部层叠体
14…容量区域
15A、15B…引出区域
16…绝缘层
18…接合部
18a…扩散层
19…聚集部分
19a…界面聚集
20…高度差吸收层
32…内部电极图案层的间隙
104…基板
106…加压夹具
114…焊盘部
118A、118B…试验端子
120…加压部
具体实施方式
基于本实施方式,一边参照附图一边进行详细地说明,但本发明不仅限定于以下说明的实施方式。
另外,以下记载的构成要素包含本领域技术人员可以容易设想的要素、实质上相同的要素。进一步,以下记载的构成要素可以适当组合。
以下,基于附图所示的实施方式来说明本发明。
层叠陶瓷电容器的整体结构
作为本实施方式所涉及的层叠电子部件的一个实施方式,对层叠陶瓷电容器的整体结构进行说明。
如图1A或图1B所示,本实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器2具有陶瓷烧结体4、第一外部电极6和第二外部电极8。另外,如图1B或图2A所示,陶瓷烧结体4具有元件主体3和绝缘层16。
元件主体3具有与包含X轴及Y轴的平面实质上平行的内侧介电层10和内部电极层12,在内侧介电层10之间沿着Z轴的方向交替层叠有内部电极层12。在此,“实质上平行”是指大部分平行,但也可以具有稍微不平行的部分,内部电极层12和内侧介电层10可以稍微具有凹凸或倾斜的意思。
内侧介电层10和内部电极层12被交替层叠的部分是内装区域13。
另外,元件主体3在其层叠方向Z(Z轴)的两端面具有封装区域11。封装区域11通过将比构成内装区域13的内侧介电层10更厚的外侧介电层层叠多层而形成。
此外,以下,有时将“内侧介电层10”及“外侧介电层”统一记载为“介电层”。
内侧介电层10及构成封装区域11的介电层的材质可以相同,也可以不同,没有特别限定,例如以ABO3等钙钛矿结构的介电材料或铌酸碱金属类陶瓷为主成分构成。
ABO3中,A为例如Ca、Ba、Sr等的至少一种,B为Ti、Zr等的至少一种。A/B的摩尔比没有特别限定,为0.980~1.020。
除此之外,作为副成分,可以举出二氧化硅、氧化铝、氧化镁、碱金属化合物、碱土金属化合物、氧化锰、稀土元素氧化物、氧化钒等,但不限定于这些。其含量也可以根据组成等适当决定。
此外,通过使用二氧化硅、氧化铝作为副成分,可以降低烧成温度。另外,通过使用氧化镁、碱金属化合物、碱土金属化合物、氧化锰、稀土元素氧化物、氧化钒等作为副成分,可以改善寿命。
内侧介电层10及外侧介电层的层叠数可以根据用途等适当决定。
交替层叠的一个内部电极层12具有相对于在陶瓷烧结体4的Y轴方向第一端部的外侧形成的第一外部电极6的内侧进行电连接的引出部12A。另外,交替层叠的另一个内部电极层12具有相对于在陶瓷烧结体4的Y轴方向第二端部的外侧形成的第二外部电极8的内侧进行电连接的引出部12B。
内装区域13具有容量区域14和引出区域15A、15B。容量区域14是内部电极层12沿着层叠方向夹持内侧介电层10而层叠的区域。引出区域15A是位于与外部电极6连接的内部电极层12的引出部12A之间的区域。引出区域15B是位于与外部电极8连接的内部电极层12的引出部12B之间的区域。
内部电极层12所含有的导电材料没有特别限定,可以使用Ni、Cu、Ag、Pd、Al、Pt等金属或它们的合金。作为Ni合金,优选为选自Mn、Cr、Co及Al中的1种以上的元素与Ni的合金,合金中的Ni含量优选为95重量%以上。此外,Ni或Ni合金中也可以含有0.1重量%左右以下的P等各种微量成分。
内部电极层12也可以使用市售的电极用膏体形成,内部电极层12的厚度可以根据用途等适当决定。
如图2A所示,在元件主体3的X轴方向的两端面具备绝缘层16。
此外,也可以如图1B及图2C所示,在元件主体3的Z轴方向的两端面具备绝缘层16。
进一步,绝缘层16也可以局部覆盖元件主体3的Y轴方向的两端面的X轴方向的端部,但优选绝缘层16不广泛地覆盖图1A所示的元件主体3的Y轴方向的两端面。是由于在元件主体3的Y轴方向的两端面形成外部电极6、8,且需要与内部电极层12连接。
在本实施方式中,也可以在绝缘层16和内侧介电层10的界面形成绝缘层16的构成成分的至少一种扩散至内侧介电层10的反应相。通过在绝缘层16和内侧介电层10的界面具有反应相,可以利用玻璃填埋元件主体3的端面,最小限度地抑制界面的空隙率。由此,提高元件主体3的端面的绝缘性,且可以提高耐电压性。另外,通过在介电层和绝缘层16的界面具有反应相,可以提高介电层和绝缘层16的界面的粘接性。由此,可以抑制元件主体3和绝缘层16的脱层,提高其抗弯强度。
对于反应相的认定,例如,对陶瓷烧结体4的介电层和绝缘层16的界面进行Si元素的STEM-EDS分析,得到Si元素的分布数据,可以将Si元素存在的部位认定为反应相。
本实施方式中,如图2B所示,外部电极6、8在元件主体3的X轴方向的端面包覆绝缘层16的Y轴方向的端部。
另外,本实施方式中,也可以如图1B所示,外部电极6、8在元件主体3的Z轴方向的端面包覆绝缘层16的Y轴方向的端部。
本实施方式的绝缘层16的主成分由含有25重量%以上的Si的玻璃构成。由此,可以抑制外部电极6、8的剥离。认为这是由于,绝缘层16的主成分的玻璃所含有的Si越多,越提高绝缘层16的耐镀敷性,从而可以抑制镀敷引起的劣化。另外,通过将绝缘层16的主成分的玻璃所含有的Si设定为25重量%以上,可以形成后述的扩散层18a。由此,绝缘层16和外部电极6、8的接合变强,可以承受停止挠曲试验。从上述观点出发,优选本实施方式的绝缘层16的主成分由含有25重量%~70重量%的Si的玻璃构成。
此外,绝缘层16的主成分是指在绝缘层16中含有40vol%以上的成分,优选绝缘层16的主成分是指在绝缘层16中含有60vol%以上的成分。
本实施方式的绝缘层16中,除了Si以外,也可以含有Mg、Ca、Sr、Ba、Li、Na、K、Ti、Zr、B、P、Zn、Al等。
另外,通过以玻璃成分构成绝缘层16,粘固强度变得良好。认为这是由于在玻璃和元件主体3的界面形成反应相,因此,玻璃和元件主体3的密合性比其它绝缘性物质优异。
进一步,玻璃的绝缘性比陶瓷的绝缘性高。因此,与绝缘层16的主成分为陶瓷的情况相比,在绝缘层16的主成分以玻璃构成的情况下,即使缩短相对的外部电极6、8的距离,也可以降低短路产生率。因此,与绝缘层16以陶瓷构成的情况相比,在绝缘层16的主成分以玻璃构成的情况下,即使制成外部电极6、8较宽地覆盖陶瓷烧结体4的X轴方向端面的Y轴方向端部及Z轴方向端面的Y轴方向端部的结构,也可以降低短路产生率。该效果在元件主体3的Z轴方向的端面的整个面上也形成绝缘层16的情况下更显著。
本实施方式的绝缘层16所含有的玻璃的软化点优选为600℃~950℃。由此,在烧接绝缘层16时,可以防止介电层的陶瓷颗粒的晶粒生长,并可以抑制可靠性等特性的劣化。从上述观点出发,本实施方式的绝缘层16所含有的玻璃的软化点更优选为600℃~850℃。
本实施方式的绝缘层16所含有的玻璃以外的成分没有特别限定,例如也可以含有陶瓷填料,也可以含有BaTiO3、CaTiO3、Al2O3、CaZrO3、MgO、ZrO2、Cr2O3、CoO等。
通过利用绝缘层16包覆元件主体3的端面,不仅提高绝缘性,而且相对于来自外部的环境负荷,持久性、耐湿性增大。另外,由于绝缘层16包覆烧成后的元件主体3的X轴方向的端面而形成侧间隙,因此,可以缩小侧间隙的宽度,并且形成均匀的绝缘层16。
如图3B及图3C所示,外部电极6、8具有电极膜6a、8a和包覆电极膜6a、8a的包覆层6b、8b。包覆层6b、8b通过镀敷处理而形成。本实施方式的电极膜6a、8a包含至少含有Si的玻璃。由此,可以形成后述的扩散层18a,外部电极6、8和绝缘层16的接合变强,可以抑制镀敷处理后的外部电极6、8的剥离,具有能够承受停止挠曲试验的机械强度。从上述观点出发,电极膜6a、8a的玻璃的Si含量优选为1重量%~65重量%。
另外,电极膜6a、8a中的玻璃的含量优选为5重量%~40重量%。
电极膜6a、8a所含有的其它成分没有特别限定,例如可以使用Cu、Ni、Ag、Pd、Pt、Au或它们的合金、导电性树脂等公知的导电材料。
外部电极6、8的厚度可以根据用途等适当决定。
本实施方式中,在将绝缘层16的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为GSi,且将外部电极6、8的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为TSi的情况下,优选GSi/TSi满足1.0<GSi/TSi≦15.0。
在GSi/TSi为1.0<GSi/TSi≦15.0的情况下,可以存在后述的扩散层18a,与GSi/TSi为1.0以下的情况相比,可以提高电容,可以使外部电极的强度良好。在GSi/TSi为1以下的情况下,与外部电极6、8中的玻璃相比,绝缘层16中的玻璃的软化点变低,因此,在烧接外部电极6、8时,绝缘层16软化,绝缘层16的玻璃成分向介电层扩散,成为电容降低的倾向。
另外,与GSi/TSi大于15.0的情况相比,在GSi/TSi为1.0<GSi/TSi≦15.0的情况下,可以提高电容,且可以使极限挠曲试验的结果良好。
在GSi/TSi大于15.0的情况下,与外部电极6、8所含有的玻璃相比,成为绝缘层16所含有的玻璃的软化点过高的倾向。其结果,为了在绝缘层16和外部电极6、8的接合部18形成后述的扩散层18a,需要以比外部电极6、8的本来适当烧接温度更高的温度进行外部电极6、8的烧接,外部电极6、8所含有的玻璃向陶瓷烧结体4的端面过量扩散。因此,在内部电极层12和外部电极6、8的结合中产生不均,而成为电容降低的倾向。
从上述观点出发,GSi/TSi更优选为2.0~8.0。
如图3A~图3C所示,本实施方式中,在元件主体3的X轴方向的端面中的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18的至少一部分存在扩散层18a。
图3D的横轴表示在图3A~图3C所示的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18附近,从外部电极6、8朝向绝缘层16的方向的距离。另外,图3D的纵轴表示Si的浓度。
图3D的以dD表示的部分是相当于扩散层18a的部分,扩散层18a中,存在沿着从外部电极6、8向绝缘层16的方向增大的Si的浓度梯度。
就本实施方式的扩散层18a的Si的浓度梯度而言,沿着与绝缘层16和外部电极6、8的接合部18垂直的方向,优选为0.1μm~5.0μm厚度。由此,即使是提高绝缘层16和外部电极6、8的接合强度且以玻璃为主成分的绝缘层,也可以得到较高的挠曲强度。但是,推测在扩散层较厚的情况下,同时外部电极6、8的厚度也变厚,可能降低部件整体的容量密度,从上述观点出发,就Si的浓度梯度而言,沿着与绝缘层16和外部电极6、8的接合部18垂直的方向,更优选为0.1μm~2.0μm厚度。
Si的浓度的测定方法没有特别限定が,例如可以通过截面TEM(STEM)‐EDX等的元素分析或在线分析进行测定。
此外,也可以在元件主体3的Z轴方向的端面中的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18的至少一部分存在扩散层18a。
如图3C所示,本实施方式中,在元件主体3的X轴方向的端面中的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18的外部电极6、8侧,存在玻璃聚集的聚集部分19。此外,聚集部分19也可以包含扩散层18a。
如图3C所示,在与X轴及Y轴平行的任意截面上,将沿着与聚集部分19的接合部18垂直的方向的最大厚度设定为dT,且将在与厚度dT对应的部位的与接合部18垂直的方向的内侧存在的绝缘层16的厚度设定为dGT,满足0.2<dT/dGT,并将与绝缘层16接触的聚集部分19设定为界面聚集19a。
本实施方式中,如图3B所示,在将在元件主体3的X轴方向的端面的从外部电极6、8端起向Y轴方向100μm的区域中存在的界面聚集19a的个数设定为nA1的情况下,优选为2≦nA1。由此,可以承受停止挠曲试验,可以使外部电极6、8的强度良好,并提高电容。界面聚集19a的个数越多,绝缘层16和外部电极6、8的接合越强,外部电极6、8的强度越良好。
从上述观点出发,nA1更优选为4~10,且优选将dT1/dGT1为0.2~0.5的聚集部分19设定为界面聚集19a。
另外,虽然未图示,但也可以在元件主体3的Z轴方向的端面中的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18中,存在玻璃聚集的聚集部分19。
在该情况下,在与Y轴及Z轴平行的任意截面上,将沿着与聚集部分19的接合部18垂直的方向的最大厚度设定为dT3,且将在与厚度dT3对应的部位的与接合部18垂直的方向的内侧存在的绝缘层16的厚度设定为dGT3,满足0.2<dT3/dGT3,并将与绝缘层16接触的聚集部分19设定为界面聚集19a。
本实施方式中,在将在元件主体3的Z轴方向的端面中的从外部电极6、8端起向Y轴方向100μm的区域中存在的界面聚集19a的个数设定为nA3的情况下,优选为2≦nA3。由此,可以承受停止挠曲试验,可以使外部电极6、8的强度良好,并提高电容。界面聚集19a的个数越多,绝缘层16和外部电极6、8的接合越强,外部电极6、8的强度越良好。
从上述观点出发,nA3更优选为4~10,且优选将dT3/dGT3为0.2~0.5的聚集部分19设定为界面聚集19a。
nA1及nA3可以通过调整外部电极6、8所含有的玻璃的量,或调整外部电极6、8烧接时的温度或时间来进行控制。
此外,图1中,X轴、Y轴及Z轴相互垂直,Z轴与内侧介电层10及内部电极层12的层叠方向一致,Y轴与形成引出区域15A、15B(引出部12A、12B)的方向一致。
元件主体3的形状及尺寸可以根据目的或用途适当决定,但优选X轴方向的宽度W0为0.1mm~1.6mm,Y轴方向的长度L0为0.2mm~3.2mm,Z轴方向的高度H0为0.1mm~1.6mm。
根据后述的本实施方式的制造方法,与现有相比,可以提高取得容量。此时,在元件主体3的尺寸为上述尺寸的情况下,其效果更显著。从上述观点出发,本实施方式的元件主体3的尺寸更优选X轴方向的宽度W0为0.1mm~0.5mm,Y轴方向的长度L0为0.2mm~1.0mm,Z轴方向的高度H0为0.1mm~0.5mm。
本实施方式中,元件主体3的X轴方向的端面也可以进行镜面研磨,由层叠方向(Z轴方向)上邻接的内侧介电层10夹持的内部电极层12的X轴方向的端部也可以从元件主体3的X轴方向的端面、即内侧介电层10的X轴方向端部以规定的缩进距离向内侧凹下。
内部电极层12的X轴方向端部的缩进由于例如形成内部电极层12的材料和形成内侧介电层10的材料的烧结收缩率的不同而形成。
本实施方式中,如图2A所示,将绝缘层16中沿着陶瓷烧结体4的宽度方向(X轴方向)从元件主体3的X轴方向的端面到绝缘层16的外面为止的区间设定为间隙部。
本实施方式中,间隙部的X轴方向的宽度Wgap与沿着陶瓷烧结体4的宽度方向(X轴方向)从元件主体3的X轴方向的端面到绝缘层16的X轴方向的端面的尺寸一致,但宽度Wgap不需要沿着Z轴方向为均匀,也可以稍微变动。宽度Wgap的平均优选为1μm~30μm。由此,绝缘层16的热膨胀系数的影响变小,可以抑制元件主体3和绝缘层16的热膨胀系数差所引起的结构缺陷。
陶瓷烧结体4的X轴方向的两侧的宽度Wgap可以相互相同,也可以不同。
另外,上述的宽度Wgap的平均如果与元件主体3的宽度W0相比,则极小。本实施方式中,与现有相比,可以极度减小宽度Wgap,而且,内部电极层12的缩进距离充分小。因此,本实施方式中,可以得到小型并且较大容量的层叠陶瓷电容器2。
此外,元件主体3的宽度W0与内侧介电层10的沿着X轴方向的宽度一致。
通过将Wgap设定为上述的范围内,从而不易产生裂缝,并且即使陶瓷烧结体4更小型化,电容的降低也较少。
如图3C所示,在将本实施方式的沿着与扩散层18a的接合部垂直的方向的厚度设定为dD,且将在与厚度dD对应的部位的与接合部垂直的方向的内侧存在的绝缘层16的厚度设定为dGD的情况下,dD/dGD优选为0.003~0.3。
与dD/dGD小于0.003的情况相比,在dD/dGD为0.003以上的情况下,绝缘层16和外部电极6、8的接合充分,极限挠曲试验的结果良好。
与dD/dGD大于0.3的情况相比,在dD/dGD为0.3以下的情况下,绝缘层16所含有的Si成分的量较多且适量,绝缘层16本身的强度较高,极限挠曲试验的结果良好。
此外,扩散层18a的厚度dD可以通过调整烧接成为外部电极6、8的电极膜6a、8a的金属膏体时的氧分压、温度或时间来进行控制。
如图3A所示,将沿着从接合部18的外部电极6、8的端部(箭头j1的部分)到接合部18的绝缘层16的端部(箭头j2的部分)的接合部18的长度设定为J。长度J没有特别限定,但优选为50μm~200μm。由此,可以提高部件的粘固强度或挠曲强度。
形成于元件主体3的X轴方向的端面的接合部的长度J不需要沿着Z轴方向为均匀,也可以稍微变动。
另外,形成于元件主体3的Z轴方向的端面的接合部的长度J也不需要沿着X轴方向为均匀,也可以稍微变动。
进一步,层叠陶瓷电容器2的4个部位的接合部18的各长度J可以相同,也可以不同。
内侧介电层10的厚度td和内部电极层12的厚度te的比没有特别限定,但td/te优选为2~0.5。另外,封装区域11的厚度to和元件主体3的高度H0的比没有特别限定,但to/H0优选为0.01~0.05。
层叠陶瓷电容器的制造方法
接着,具体地说明作为本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器2的制造方法。
首先,为了制造在烧成后构成图1所示的内侧介电层10的内侧生坯片材10a及构成外侧介电层的外侧生坯片材11a,准备内侧生坯片材用膏体及外侧生坯片材用膏体。
内侧生坯片材用膏体及外侧生坯片材用膏体通常由将陶瓷粉末和有机载体混炼而得到的有机溶剂系膏体或水系膏体构成。
作为陶瓷粉末的原料,可以从成为复合氧化物或氧化物的各种化合物、例如碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属化合物等中适当选择并混合使用。本实施方式中,陶瓷粉末的原料制成平均粒径为0.45μm以下、优选为0.1~0.3μm左右的粉体使用。此外,为了使内侧生坯片材极薄,优选使用比生坯片材厚度更细的粉体。
有机载体是将粘合剂溶解于有机溶剂中的物质。有机载体中所使用的粘合剂没有特别限定,只要从乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等通常的各种粘合剂中适当选择即可。使用的有机溶剂也没有特别限定,只要从醇、丙酮、甲苯等各种有机溶剂中适当选择即可。
另外,生坯片材用膏体中,也可以根据需要含有选自各种分散剂、增塑剂、介电体、副成分化合物、玻璃粉、绝缘体等中的添加物。
作为增塑剂,可以列举邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸苄基丁酯等邻苯二甲酸酯、己二酸、磷酸酯、二醇类等。
接着,为了制造在烧成后构成图1A所示的内部电极层12的内部电极图案层12a,准备内部电极层用膏体。内部电极层用膏体通过将由上述的各种导电性金属或合金构成的导电材料和上述的有机载体混炼而制备。
在烧成后构成图1A所示的外部电极6、8的金属膏体(外部电极用膏体)只要与上述的内部电极层用膏体同样地制备即可。
使用上述中调制的内侧生坯片材用膏体及内部电极层用膏体,如图4所示,将内侧生坯片材10a和内部电极图案层12a交替层叠,制造内部层叠体13a。然后,在制造内部层叠体13a后,使用外侧生坯片材用膏体形成外侧生坯片材11a,沿层叠方向加压,得到生坯层叠体。
此外,作为生坯层叠体的制造方法,除了上述以外,也可以在外侧生坯片材11a上直接交替层叠规定数量的内侧生坯片材10a和内部电极图案层12a,沿层叠方向进行加压,得到生坯层叠体。
具体而言,首先,通过刮刀法等,在作为支撑体的载片(例如PET膜)上形成内侧生坯片材10a。内侧生坯片材10a在形成于载片上之后干燥。
接着,如图4所示,在内侧生坯片材10a的表面上,使用内部电极层用膏体形成内部电极图案层12a,得到具有内部电极图案层12a的内侧生坯片材10a。
此时,如图5Aa所示,在第n层上,在Y轴方向上形成内部电极图案层12a的间隙32,且在X轴方向上形成连续的平坦的内部电极图案层12a。
接着,如图5Ab所示,在第n+1层上,也在Y轴方向上形成内部电极图案层12a的间隙32,且在X轴方向上形成连续的平坦的内部电极图案层12a。此时,第n层和第n+1层的内部电极图案层的间隙32以在作为层叠方向的Z轴方向上不重叠的方式形成。
这样,在将具有内部电极图案层12a的内侧生坯片材10a层叠多层,制造内部层叠体13a之后,在内部层叠体13a的上下使用外侧生坯片材用膏体,形成适当张数的外侧生坯片材11a,沿层叠方向加压,得到生坯层叠体。
接着,沿着图5Aa、图5Ab的C1截面及C2截面,将生坯层叠体切断,得到生坯芯片。C1是与Y‐Z轴平面平行的截面,C2是与Z-X轴平面平行的截面。
如图5Aa所示,第n层中将内部电极图案层12a切断的C2截面的左右相邻的C2截面将内部电极图案层12a的间隙切断。另外,第n层中将内部电极图案层12a切断的C2截面在第n+1层将内部电极图案层12a的间隙切断。
通过这种切断方法得到生坯芯片,由此,生坯芯片的第n层的内部电极图案层12a在生坯芯片的C2截面成为在一个截面露出且在另一个截面不露出的结构。另外,生坯芯片的第n+1层的内部电极图案层12a在生坯芯片的C2截面成为在内部电极图案层12a在第n层露出的截面上内部电极图案层12a不露出,且在内部电极图案层12a在第n层不露出的截面上内部电极图案层12a露出的结构。
进一步,在生坯芯片的C1截面上,成为内部电极图案层12a在所有的层露出的结构。
另外,作为内部电极图案层12a的形成方法,没有特别限定,除了印刷法、转印法以外,也可以通过蒸镀、溅射等薄膜形成方法来形成。
另外,也可以在内部电极图案层12a的间隙32形成高度差吸收层20。通过形成高度差吸收层20,在生坯片材10a的表面上内部电极图案层12a产生的高度差消失,有助于防止最终得到的陶瓷烧结体4的变形。
高度差吸收层20与例如内部电极图案层12a同样地,通过印刷法等而形成。高度差吸收层20含有与生坯片材10a同样的陶瓷粉末和有机载体,但与生坯片材10a不同为了通过印刷来形成,以易于印刷的方式进行调整。作为印刷法,可以列举丝网印刷、凹版印刷等。
生坯芯片通过固化干燥将增塑剂除去而固化。固化干燥后的生坯芯片与介质及研磨液一起投入到滚筒容器内,并利用卧式离心滚筒机等进行滚筒研磨。滚筒研磨后的生坯芯片利用水清洗并干燥。通过对干燥后的生坯芯片进行脱粘合剂工序、烧成工序、根据需要进行的退火工序,得到元件主体3。
脱粘合剂工序只要设定为公知的条件即可,例如,只要将保持温度设定为200℃~400℃即可。
本实施方式中,烧成工序在还原气氛中进行,退火工序在中性或弱氧化性气氛中进行。其它烧成条件或退火条件只要设定为公知的条件即可,例如,烧成的保持温度为1000℃~1300℃,退火的保持温度为500℃~1100℃。
脱粘合剂工序、烧成工序及退火工序可以连续进行,也可以独立进行。
在上述那样得到的元件主体3的角部,根据需要,也可以利用滚筒等形成角R。
另外,在元件主体3的端面上,根据需要,通过例如滚筒研磨、喷砂等进行研磨。
此外,优选在元件主体3的X轴方向的端面上通过抛光进行镜面研磨。由此,可以除去在切断时产生的内部电极的扩展等,可以减少短路不良。
接着,在元件主体3的X轴方向的两端面的整个面上涂布绝缘层用膏体并进行烧接,由此,形成绝缘层16,得到图1A所示的陶瓷烧结体4。在涂布绝缘层用膏体的情况下,膏体不仅涂布于元件主体3的X轴方向的两端面的整个面,而且也可以涂布于元件主体3的Z轴方向的两端面的整个面。另外,也可以涂布于元件主体3的Z轴方向的两端面的X轴方向的两端部和/或元件主体3的Y轴方向的两端面的X轴方向的两端部。
在利用玻璃构成绝缘层16的情况下,该绝缘层用膏体通过将例如上述的玻璃原料、以乙基纤维素为主成分的粘合剂、作为分散介质的萜品醇及丙酮利用混合机混炼而得到。
绝缘层用膏体对元件主体3的涂布方法没有特别限定,例如可以举出浸泡(dip)、印刷、涂布、蒸镀、喷雾等方法。
向元件主体3涂布绝缘层用膏体,进行干燥、脱粘合剂处理、烧接,得到陶瓷烧结体4。
此外,绝缘层用膏体的烧接温度优选以比绝缘层用膏体所含有的玻璃的软化点高0℃~100℃、更优选高10℃~50℃的温度进行。
在烧接时发生了液状化的玻璃成分通过毛细管现象容易进入自内侧介电层10的端部到内部电极层12的端部为止的空隙中。因此,利用绝缘层16可以确实地填满上述空隙,不仅提高绝缘性,而且耐湿性也良好。
对于上述那样得到的陶瓷烧结体4的Y轴方向的两端面及/或Z轴方向的两端面,根据需要通过例如滚筒研磨、喷砂等实施研磨。
接着,在烧付有绝缘层16的陶瓷烧结体4的Y轴方向的两端面涂布金属膏体并进行烧接,形成成为外部电极6、8的电极膜6a、8a的金属膏体烧接膜。
对于外部电极6、8的电极膜6a、8a的形成方法没有特别限定,可以使用金属膏体的涂布·烧接、镀敷、蒸镀、溅射等适当的方法。
此外,优选在将金属膏体通过浸泡涂布于陶瓷烧结体4的Y轴方向的端面时,以金属膏体在陶瓷烧结体4的X轴方向的端面及Z轴方向的端面上也湿润扩展的方式进行。向Y轴方向的湿润扩展宽度优选为100μm~200μm。湿润扩展宽度可以通过调整金属膏体的粘度或浸泡条件来进行控制。
金属膏体的烧接温度优选为比扩散层18a的形成开始温度高0℃~50℃的温度或比外部电极6、8所含有的玻璃的软化点高0℃~50℃的温度。
此外,扩散层18a的形成开始温度没有特别限定,为600℃~850℃。
而且,在外部电极6、8的电极膜6a、8a的表面通过镀敷形成包覆层6b、8b。
外部电极6、8的形成可以在绝缘层16的形成后进行,也可以与绝缘层16的形成同时进行,但优选在形成绝缘层16之后进行。
这样制造的本实施方式的层叠陶瓷电容器2通过焊接等安装于印刷基板上等,用于各种电子设备等。
一直以来,将介电层的一部分作为间隙部,因此,生坯片材的表面中、在烧成后成为间隙部的部分形成有未沿着X轴方向以规定间隔形成内部电极图案层的空白图案。
相对于此,本实施方式中,内部电极图案层沿着X轴方向连续形成,间隙部通过在元件主体上形成绝缘层而得到。因此,没有形成用于形成间隙部的空白图案。因此,与现有的方法不同,在生坯片材上形成平坦的内部电极图案层的膜。因此,比现有技术可以增加生坯片材的每单位面积的生坯芯片的取得个数。
另外,本实施方式中,与现有不同,由于可以在切断生坯层叠体时不需要考虑空白图案,因此,与现有技术相比,改善了切断成品率。
进一步,一直以来存在如下问题,即,如果层叠生坯片材,则空白图案部分的厚度比形成有内部电极图案层的部分的厚度薄,在切断时,生坯芯片的截面附近发生弯曲。另外,一直以来在内部电极图案层的空白图案部分附近形成鼓起,因此,在内部电极层产生凹凸,通过将它们层叠,从而内部电极或生坯片材可能发生变形。相对于此,本实施方式中,未形成空白图案,也未形成内部电极图案层的鼓起。
进一步,本实施方式中,内部电极图案层为平坦的膜,而未形成内部电极图案层的鼓起,且在间隙部附近未发生内部电极图案层的渗出或磨擦,因此,可以提高取得容量。元件主体越小,该效果越显著。
另外,本实施方式中,通过在烧成后的元件主体3上烧接绝缘层用膏体,从而在元件主体3上形成有绝缘层16。通过采用该结构,可以使电子部件的耐湿性良好,且提高热冲击或物理的冲击等相对于外部环境变化的持久性。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述任何实施方式,可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种改变。
例如,就内部电极图案层12a而言,除了图5Aa、图5Ab所示的图案以外,也可以如图5B所示,是具有格子状的内部电极图案层12a的间隙32的图案。
另外,本发明的层叠电子部件不限定于层叠陶瓷电容器,可以适用于其它层叠电子部件。作为其它层叠电子部件,可以是介电层经由内部电极而层叠的所有的电子部件,例如可以列举带通滤波器、片式电感器、多层三端滤波器、压电元件、片式热敏电阻、片式压敏电阻器、片式电阻器、其它表面安装(SMD)片式电子部件等。
实施例
以下,基于更详细的实施例说明本发明,但本发明不限定于这些实施例。
实施例1
如下所述,制作样品号1~样品号12的电容器样品(层叠陶瓷电容器2)。
首先,将BaTiO3系陶瓷粉末:100重量份、聚乙烯醇缩丁醛树脂:10重量份、作为增塑剂的邻苯二甲酸二辛酯(DOP):5重量份、和作为溶剂的醇:100重量份用球磨机混合并膏体化,得到内侧生坯片材用膏体。
另外,与上述分开,将Ni颗粒44.6重量份、萜品醇:52重量份、乙基纤维素:3重量份、和苯并三唑:0.4重量份利用三辊机混炼并浆料化,制作内部电极层用膏体。
使用上述中制作的内侧生坯片材用膏体,在PET膜上以干燥后的厚度成为0.9μm的方式形成内侧生坯片材10a。接着,在其上使用内部电极层用膏体,以规定图案印刷内部电极图案层12a,得到具有内部电极图案层12a的内侧生坯片材10a。
如图4所示,层叠具有内部电极图案层12a的内侧生坯片材10a,制造内部层叠体13a之后,在内部层叠体13a的上下使用外侧生坯片材用膏体,形成适当张数的外侧生坯片材11a,并沿层叠方向加压粘接,得到生坯层叠体。外侧生坯片材用膏体通过与内侧生坯片材用膏体同样的方法得到。
接着,如图5Aa、图5Ab、图6A、图6B所示,将生坯层叠体沿着C1截面及C2截面切断,得到生坯芯片。
接着,对得到的生坯芯片按照下述条件进行脱粘合剂处理、烧成及退火,得到元件主体3。
脱粘合剂处理条件设定为升温速度:60℃/小时、保持温度:260℃、温度保持时间:8小时、气氛:空气中。
烧成条件设定为升温速度:800℃/小时、保持温度:1000℃~1200℃,且将温度保持时间设定为0.1小时。冷却速度设定为800℃/小时。此外,气氛气体设定为加湿后的N2+H2混合气体。
退火条件设定为升温速度:200℃/小时、保持温度:500℃~1000℃、温度保持时间:2小时、冷却速度:200℃/小时、气氛气体:加湿后的N2气。
此外,烧成及退火时的气氛气体的加湿中使用润湿剂。
接着,对得到的元件主体3的角部通过滚筒形成角R,通过抛光对元件主体3的X轴方向的端面进行镜面研磨。
接着,以绝缘层16成为表1所示的玻璃的体积比率、玻璃中的Si平均重量比率的方式,将规定量的规定的玻璃粉末、以乙基纤维素为主成分的粘合剂和作为分散介质的萜品醇及丙酮利用混合机混炼,制备绝缘层用膏体。
将绝缘层用膏体通过浸泡涂布于元件主体3的X轴方向的端面的整个面后,使之干燥,对得到的芯片使用皮带传送炉进行脱粘合剂处理、烧接,在元件主体3上形成绝缘层16,得到陶瓷烧结体4。绝缘层用膏体的干燥、脱粘合剂处理、烧接条件如下所示。
干燥
温度:180℃
脱粘合剂处理
升温速度:1000℃/小时
保持温度:500℃
温度保持时间:0.25小时
气氛:空气中
烧接
升温速度:700℃/小时
保持温度:700℃~1000℃
温度保持时间:0.5小时
气氛:加湿后的N2
通过滚筒处理研磨得到的陶瓷烧结体4的Y轴方向的端面。
接着,将平均粒径0.4μm的球状的Cu颗粒和片状的Cu粉的混合物100重量份、有机载体(将乙基纤维素树脂5重量份溶解于丁基卡必醇95重量份而成的载体)30重量份及丁基卡必醇6重量份进行混炼,得到膏体化后的金属膏体。
将得到的金属膏体通过浸泡涂布于陶瓷烧结体4的Y轴方向的端面的整个面、X轴方向的端面的Y轴方向的端部、Z轴方向的端面的Y轴方向的端部。X轴方向的端面及Z轴方向的端面中的向Y轴方向的湿润扩展宽度为100μm~200μm。
将涂布有金属膏体的陶瓷烧结体4在N2气氛下以650℃烧接60分钟,形成金属膏体烧接膜。
接着,将形成有金属膏体烧接膜的陶瓷烧结体4在镀Ni液中以浸渍温度50℃、浸渍时间120分钟进行镀Ni,然后,在镀Sn液中以浸渍温度25℃、浸渍时间80分钟进行镀Sn,得到形成有外部电极6、8的层叠陶瓷电容器2。
上述那样制造的电容器样品2(层叠陶瓷电容器2)的内侧介电层10的层数为200层,内侧介电层10的厚度为0.8μm,内部电极层12的厚度约为0.6μm,Wgap为1~30μm。另外,电容器样品2的尺寸为X轴方向的宽度为0.32mm、Y轴方向的长度为0.60mm、Z轴方向的高度为0.32mm。
通过下述的方法测定或评价得到的电容器样品2等。
<扩散层的确认>
电容器样品2以将Z轴方向的端面朝下竖立的方式进行树脂填埋,将另一端面沿着电容器样品2的Z轴方向进行研磨,得到元件主体3的Z轴方向的长度成为1/2H0的研磨截面。接着,对该研磨截面进行离子研磨,除去由研磨而造成的底切(undercut)。由此,得到观察用的截面。在得到的截面上,从绝缘层16和外部电极6、8的接合部分的任意的一部分起以FIB制作薄片样品,通过STEM‐EDS确认有无扩散层18的存在。将结果表示在表1及表2中。
另外,测定元件主体3的X轴方向的端面中的绝缘层16和外部电极6、8的接合部18的长度J。将结果表示在表1及表2中。
<镀敷处理后的外部电极的剥离>
对于100个各电容器样品,通过目视确认镀敷处理后的绝缘层16上的外部电极6、8有无剥离。将结果表示在表1及表2中。
<停止挠曲试验>
如图8所示,将电容器样品102的外部电极通过焊接安装于试验用基板104的焊盘部。试验用基板104的材质为玻璃布基材环氧树脂制。试验用基板104的尺寸为,X轴方向的宽度为40mm、Y轴方向的长度为100mm、厚度为0.8mm。
将上述试验用基板104配置于图8所示的装置124,利用加压部120对试验用基板104以挠曲量成为1mm的方式进行加压,对保持了5秒钟的图8所示的试验端子118A及118B(通过配线分别与电容器样品102的外部电极连接)连接LCR测量仪,测定电容。电容的测定以频率1kHz、0.5Vrm测定。将加压前的电容设定为C,将与加压后的电容的差设定为ΔC,ΔC/C为±10%以下时,判断为合格。对20个电容器样品进行上述操作,在不合格数为0的情况下,判断为良好。将结果表示在表1及表2中。表1及表2中,在停止挠曲试验不合格数为0的情况下,记为○。此外,本实施例所涉及的电容器样品102的内部结构与图1A所示的层叠陶瓷电容器2相同。
[表1]
表1
※1:括号内为其它成分的体积比率(vol%)
※2:外部电极的电极膜的重量比率(重量%)
[表2]
表2
※1:括号内为其它成分的体积比率(vol%)
※2:外部电极的电极膜的重量比率(重量%)
根据表1及表2可以确认,在绝缘层中含有大于20vol%的玻璃,绝缘层的玻璃中的Si含量大于20重量%,外部电极所含有的玻璃中含有Si,且具有扩散层的情况下(样品号1、2、4、7~9、11及12),可以承受停止挠曲试验。
此外,可以确认到,长度J为0μm,且元件主体的X轴方向的端面上没有绝缘层和外部电极的接合部的样品号10在停止挠曲试验时不能使焊接粘接面积充分,在基板上不能粘固电容器样品,由此安装不良。
根据表1及表2可以确认,与绝缘层中含有20vol%的玻璃的情况(样品号6)、绝缘层的玻璃中的Si含量为20重量%的情况(样品号3)或外部电极所含有的玻璃中不含Si的情况(样品号5)相比,在绝缘层中含有大于20vol%的玻璃,绝缘层的玻璃中的Si含量大于20重量%,外部电极所含有的玻璃中含有Si,且具有扩散层的情况下(样品号1、2、4、7~9、11及12),外部电极剥离不良的结果为良好。
实施例2
除了将形成外部电极6、8之前的处理条件改变成表3所示那样,且将外部电极6、8的电极膜6a、8b的烧接条件改变成表3所示那样以外,与实施例1同样地制作样品号1及样品号13~样品号17,并进行扩散层的确认、镀敷处理后的外部电极的剥离的确认及停止挠曲试验,通过后述的方法进行dD/dGD的测定及极限挠曲试验。将结果表示在表3中。此外,样品号1是与实施例1的表1的样品号1相同的样品。
作为样品号14~样品号16的外部电极形成前处理条件的“绝缘层形成后离子研磨”是指形成绝缘层16后,对绝缘层16的表面进行离子研磨。通过对绝缘层16的表面进行离子研磨,可以制成更容易进行与外部电极的接合部中的扩散现象的表面状态。
另外,作为样品号17的外部电极形成前处理条件的“绝缘层形成后抛光+离子研磨”是指,将绝缘层16的表面利用1/10μm的金刚石磨粒进行抛光,并进一步进行离子研磨。可以使绝缘层的表面形状更平坦,更易于进行扩散。
<dD/dGD>
在确认扩散层时得到的截面及薄片样品中,通过FE-SEM、STEM‐EDS测定dGD及dD。将结果表示在表3中。
<极限挠曲试验>
极限挠曲试验中,将试验用基板104配置于图8所示的装置124,一边利用加压部120对试验用基板104进行加压,一边在图8所示的试验端子118A及118B(通过配线分别与电容器样品102的外部电极连接)连接LCR测量仪,测定电容。电容的测定以频率1kHz、0.5Vrm测定。将测定前的电容设定为C,将与加压后的电容的差设定为ΔC,测定ΔC/C成为±10%时的基板的挠曲量f。对20个电容器样品进行上述操作,将挠曲量f的平均的结果表示在表3及表5中。此外,本实施例所涉及的电容器样品102的内部结构与图1A所示的层叠陶瓷电容器2相同。
[表3]
表3
※3:将样品号1的烧接保持时间设定为100%时的烧接保持时间
根据表3可以确认,与dD/dGD为0.001的情况(样品号1)或dD/dGD为0.5的情况(样品号17)相比,在dD/dGD大于0.001且低于0.5的情况下(样品号13~样品号16),极限挠曲试验的结果为良好。
实施例3
除了将GSi/TSi设定为表4所记载那样以外,与实施例2同样地制作样品号18~样品号26,并进行扩散层的确认、dD/dGD的测定、镀敷处理后的外部电极的剥离的确认、停止挠曲试验及极限挠曲试验,通过后述的方法调查nA1的测定、电容的测定及外部电极强度不良数。将结果表示在表4、表5中。
GSi/TSi基于在绝缘层用膏体16中添加的玻璃中的Si含量和在成为外部电极6、8的电极膜6a、8a的金属膏体中添加的玻璃中的Si含量进行计算。
<nA1>
在确认扩散层时得到的截面上,通过FE-SEM进行计数。具体而言,在电容器样品2的X轴方向的端面上,计数从外部电极6、8的Y轴方向的端部起100μm中的满足0.2<dT1/dGT1的界面聚集19a的数量。将结果表示在表4中。
<电容>
将电容器样品2在温度150℃下热处理1小时,在经过24小时±1小时的时刻,利用LCT测量仪以频率1kHz、1.0Vmr进行测定。对20个电容器样品进行该操作,并求得其平均。将结果表示在表5中。将1.5μF以上的情况判断为良好,将1.9μF以上的情况判断为更良好。
<外部电极强度不良数>
就外部电极强度不良数而言,如图7所示,在将电容器样品102安装于电路基板104的状态下,使超硬的加压夹具106朝向电容器样品的X轴方向的端面,从箭头P1方向以4N对电容器样品进行加压,并保持10sec。然后,检查外部电极6、8、绝缘层16、元件主体16的外观。对20个电容器样品进行该操作,将存在异常的电容器样品的数目作为外部电极强度不良数。将结果表示在表5中。
[表4]
表4
※2:外部电极的电极膜的重量比率(重量%)
※4:将样品号1的烧接保持时间设定为100%时的烧接保持时间
[表5]
表5
根据表4及表5可以确认,与GSi/TSi为0.7的情况(样品号18)或GSi/TSi为25.0的情况(样品号24)相比,在GSi/TSi大于1.0且小于25.0的情况(样品号20~23、25及26)下,电容良好。
另外,根据表4及表5可以确认,与GSi/TSi为1.0的情况(样品号19)相比,在GSi/TSi大于1.0且小于25.0的情况(样品号20~23、25及26)下,外部电极剥离不良及停止挠曲试验的结果良好。
根据表4及表5可以确认,与GSi/TSi大于1.0且小于25.0,且nA1低于2的情况(样品号20及样品号23)相比,在GSi/TSi大于1.0且小于25.0,且nA1为2以上的情况(样品号21、22、25及26)下,外部电极的强度不良数较少。
产业上的可利用性
如上所述,本发明所涉及的层叠电子部件作为大多以小型高容量使用的笔记本电脑或智能手机中所用的电子部件是有用的。

Claims (6)

1.一种层叠电子部件,其特征在于,
具备沿着第三轴的方向交替层叠有与包含第一轴及第二轴的平面实质上平行的内部电极层和介电层的元件主体,
在所述元件主体的所述第一轴的方向上相互相对的一对侧面上分别具备绝缘层,
在所述元件主体的所述第二轴的方向上相互相对的一对端面上分别具备与所述内部电极层电连接的外部电极,
所述绝缘层的主成分由含有25重量%以上的Si的玻璃构成,
所述外部电极包含至少含有Si的玻璃,
所述外部电极在所述侧面包覆所述绝缘层的所述第二轴方向的端部,
在所述侧面中的所述绝缘层和所述外部电极的接合部的至少一部分存在扩散层,
所述扩散层中,沿着与所述接合部垂直的方向具有Si的浓度梯度。
2.根据权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于,
在所述元件主体的所述第三轴的方向上相互相对的一对主面上分别具备所述绝缘层,
所述外部电极在所述主面包覆所述绝缘层的所述第二轴方向的端部,
在所述主面中的所述绝缘层和所述外部电极的接合部的至少一部分存在所述扩散层。
3.根据权利要求1或2所述的层叠电子部件,其特征在于,
在将所述扩散层的沿着与所述接合部垂直的方向的厚度设定为dD,并且将在与所述厚度dD对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGD的情况下,dD/dGD为0.003~0.3。
4.根据权利要求1或2所述的层叠电子部件,其特征在于,
在将所述绝缘层的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为GSi,并且将所述外部电极的玻璃所含有的Si的平均重量比率设定为TSi的情况下,GSi/TSi满足1.0<GSi/TSi≦15.0。
5.根据权利要求4所述的层叠电子部件,其特征在于,
在所述接合部的所述外部电极侧,存在玻璃聚集的聚集部分,
在与所述第一轴及所述第二轴平行的任意截面上,在将所述聚集部分的沿着与所述接合部垂直的方向的最大厚度设定为dT1,并且将在与所述厚度dT1对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGT1,满足0.2<dT1/dGT1,
将与所述绝缘层接触的所述聚集部分设定为界面聚集,
将在所述侧面的从所述外部电极端起沿所述第二轴方向100μm的区域存在的所述界面聚集的个数设定为nA1的情况下,满足2≦nA1。
6.根据权利要求5所述的层叠电子部件,其特征在于,
在与所述第二轴及所述第三轴平行的任意截面上,在将所述聚集部分的沿着与所述接合部垂直的方向的最大厚度设定为dT3,并且将在与所述厚度dT3对应的部位的与所述接合部垂直的方向的内侧存在的所述绝缘层的厚度设定为dGT3,满足0.2<dT3/dGT3,
将与所述绝缘层接触的所述聚集部分设定为所述界面聚集,
将在从所述主面的所述外部电极端起沿所述第二轴方向100μm的区域存在的所述界面聚集的个数设定为nA3的情况下,满足2≦nA3。
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