CN108364790B - 层叠陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够确保长边方向上的抗弯强度的低高度型的层叠陶瓷电子部件。在层叠陶瓷电子部件中，陶瓷主体具有：朝向第1轴方向的第1和第2主面；朝向与第1轴方向正交的第2轴方向的第1和第2端面；引出至第1端面的第1内部电极；以及与第1内部电极相对的、引出至第2端面的第2内部电极，在与第1和第2轴方向正交的第3轴方向上形成长边，第1外部电极具有覆盖第1端面的第1覆盖部和从第1覆盖部延伸至第2主面的第1延伸部。第2外部电极具有覆盖第2端面的第2覆盖部和从第2覆盖部延伸至第2主面的第2延伸部。在层叠陶瓷电子部件中，当设陶瓷主体的厚度为T1、第1和第2延伸部的厚度为T2时，T1为80μm以下，且T2/(T1+T2)为0.32以下。
Description
技术领域
本发明涉及低高度型的层叠陶瓷电子部件。
背景技术
伴随着电子设备的小型化，要求实现层叠陶瓷电子部件的低高度化。在专利文献1中公开有低高度型的层叠陶瓷电容器。在该层叠陶瓷电容器中，通过使外部电极变薄而相应地使陶瓷主体变厚来确保厚度方向的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-130999号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在陶瓷主体的厚度为80μm以下的超薄型的层叠陶瓷电容器中，存在仅利用陶瓷主体不能确保厚度方向的强度的情况。即，在这样的层叠陶瓷电容器中，即使采用专利文献1中记载的技术也难以获得充分的强度。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供能够确保长边方向上的抗弯强度的低高度型的层叠陶瓷电子部件。
用于解决问题的方式
为了达到上述目的，本发明的一个方式的层叠陶瓷电子部件包括陶瓷主体、第1外部电极和第2外部电极。
上述陶瓷主体具有：朝向第1轴方向的第1主面和第2主面；朝向与上述第1轴方向正交的第2轴方向的第1端面和第2端面；引出至上述第1端面的第1内部电极；以及与上述第1内部电极相对的、引出至上述第2端面的第2内部电极，在与上述第1轴方向和第2轴方向正交的第3轴方向上形成长边。
上述第1外部电极具有覆盖上述第1端面的第1覆盖部和从上述第1覆盖部延伸到上述第2主面的第1延伸部。
上述第2外部电极具有覆盖上述第2端面的第2覆盖部和从上述第2覆盖部延伸到上述第2主面的第2延伸部。
在上述层叠陶瓷电子部件中，当设上述陶瓷主体的上述第1轴方向的尺寸为T1、上述第1延伸部和第2延伸部的上述第1轴方向的尺寸为T2时，T1为80μm以下，且T2/(T1+T2)为0.32以下。
在该层叠陶瓷电子部件中，沿陶瓷主体的长边方向设置有第1和第2外部电极，通过第1和第2外部电极增强了陶瓷主体。在该结构中，通过设第1和第2延伸部的厚度T2相对于层叠陶瓷电子部件的厚度(T1+T2)的比率为0.32以下，作为陶瓷主体和外部电极的整体能够得到长边方向上的高的抗弯强度。
在上述层叠陶瓷电子部件中，T2/(T1+T2)也可以为0.04以上。
上述层叠陶瓷电子部件中，T2也可以为3μm以上。
在该结构中，能够更有效地获得通过第1和第2外部电极增强陶瓷主体的效果。
发明的效果
能够提供能够确保长边方向上的抗弯强度的低高度型(低矮型)的层叠陶瓷电子部件。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器的立体图。
图2是上述层叠陶瓷电容器的沿A-A’线的截面图。
图3是上述层叠陶瓷电容器的沿B-B’线的截面图。
图4是上述层叠陶瓷电容器的陶瓷主体的分解立体图。
图5是比较例的层叠陶瓷电容器的立体图。
图6是用于对实施例和比较例的层叠陶瓷电容器的抗弯强度测定进行说明的示意图。
图7是表示实施例和比较例的层叠陶瓷电容器的抗弯强度的测定结果的图表。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
在图中，适当地表示出彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴在全部图中相通。
1.层叠陶瓷电容器10的结构
图1～3是表示本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器10的图。图1是层叠陶瓷电容器10的立体图。图2是层叠陶瓷电容器10的沿图1的A-A’线的截面图。图3是层叠陶瓷电容器10的沿图1的B-B’线的截面图。
层叠陶瓷电容器10形成为低高度型，例如能够使厚度(Z轴方向的尺寸)为100μm以下。此外，在层叠陶瓷电容器10中，例如能够使长边方向(X轴方向)的尺寸为0.5mm～2.0mm，能够使短边方向(Y轴方向)的尺寸为0.2mm～1.0mm。
更具体而言，层叠陶瓷电容器10的尺寸例如能够为0.6mm×0.3mm×50μm、1.0mm×0.5mm×80μm、1.6mm×0.8mm×100μm等。当然，层叠陶瓷电容器10除此以外还能够为各种各样的尺寸。
层叠陶瓷电容器10包括陶瓷主体11、第1外部电极14和第2外部电极15。陶瓷主体11作为层叠陶瓷电容器10的本体构成，在X轴方向上形成长边(长条形)。外部电极14、15分别局部地覆盖陶瓷主体11的表面。
陶瓷主体11具有6面体形状，包括朝向X轴方向的2个侧面、朝向Y轴方向的2个端面和朝向Z轴方向的2个主面。另外，陶瓷主体11也可以不是严格的6面体形状，例如，陶瓷主体11的各面也可以为曲面，陶瓷主体11也可以为作为整体呈带圆角的形状。
陶瓷主体11的作为Z轴方向的尺寸的厚度T1为80μm以下。通过这样使陶瓷主体11的厚度T1非常小，能够使包括外部电极14、15的厚度在内的层叠陶瓷电容器10的厚度为100μm以下。
另一方面，当使陶瓷主体11的厚度T1非常小时，陶瓷主体11的长边方向的尺寸相对于厚度T1的比率(长宽比)变大。由此，在陶瓷主体11，长边方向的抗弯强度变小，因此容易由于施加于长边方向的中央部的厚度方向的应力而产生裂缝(皲裂)等机械性损伤。
在陶瓷主体11，在厚度T1为长边方向的尺寸的5分之1以下时，特别容易产生机械性损伤。对于陶瓷主体11，虽然认为会在各种各样的时刻被施加厚度方向的应力，但是特别要求能够承受在层叠陶瓷电容器10的安装时被施加的厚度方向的应力。
即，层叠陶瓷电容器10由吸附陶瓷主体11的一个主面的中央部来保持该陶瓷主体11的贴片机(Chip mounter、芯片安装器)安装于基板。此时，从贴片机向陶瓷主体11的主面施加厚度方向的应力。在陶瓷主体11单体，存在不能获得能够承受该应力的抗弯强度的情况。
在本实施方式中，外部电极14、15在陶瓷主体11的长边方向的整个范围内设置，具有沿长边方向增强陶瓷主体11的作用。第1外部电极14具有覆盖陶瓷主体11的一个端面的第1覆盖部14a，第2外部电极15具有覆盖陶瓷主体11的另一个端面的第2覆盖部15a。
第1外部电极14具有从第1覆盖部14a沿Y轴方向延伸到Z轴方向下侧的主面的第1延伸部14b。第2外部电极15具有从第2覆盖部15a沿Y轴方向延伸到Z轴方向下侧的主面的第2延伸部15b。延伸部14b、15b在Y轴方向上相互隔开间隔。
另一方面，第1外部电极14没有延伸到陶瓷主体11的Z轴方向上侧的主面。此外，第2外部电极15也没有延伸到陶瓷主体11的Z轴方向上侧的主面。由此，在外部电极14、15，与Y-Z平面平行的截面均成为L字形。
即，陶瓷主体11的短边方向的两个端部被具有L字形截面的外部电极14、15覆盖。由此，陶瓷主体11通过外部电极14、15沿长边方向被增强。因此，在层叠陶瓷电容器10，作为陶瓷主体11和外部电极14、15的整体能够确保抗弯强度。
作为层叠陶瓷电容器10的Z轴方向的尺寸的厚度能够以陶瓷主体11的厚度T1与延伸部14b、15b的Z轴方向的尺寸即厚度T2的合计(T1+T2)表示。即，在层叠陶瓷电容器10，能够以成为所要求的厚度(T1+T2)的方式决定厚度T1、T2的比率。
在层叠陶瓷电容器10，主要由于外部电极14、15的延伸部14b、15b的存在而获得沿长边方向增强陶瓷主体11的效果。因此，延伸部14b、15b的厚度T2只要大于0，就能够提高层叠陶瓷电容器10的抗弯强度。
但是，为了更有效地获得利用延伸部14b、15b增强陶瓷主体11的效果，优选一定程度上确保延伸部14b、15b的厚度T2。具体而言，在层叠陶瓷电容器10，优选T2/(T1+T2)为0.04以上。
此外，基于同样的观点，在层叠陶瓷电容器10，延伸部14b、15b的厚度T2优选为3μm以上，进一步优选为5μm以上。此外，在这种情况下，还能够获得在层叠陶瓷电容器10的安装时防止延伸部14b、15b的焊锡侵占(半田喰われ、浸蚀)的效果。
另一方面，如果延伸部14b、15b的厚度T2相对于层叠陶瓷电容器10的厚度(T1+T2)的比率过大，则陶瓷主体11的厚度T1变得过小，作为陶瓷主体11单体的抗弯强度不够充分。因此，需要一定程度地确保陶瓷主体11的厚度T1。
具体而言，在层叠陶瓷电容器10，以使得T2/(T1+T2)成为0.32以下的方式决定厚度T1、T2的比率。此外，在层叠陶瓷电容器10，优选T2/(T1+T2)为0.3以下。由此提高层叠陶瓷电容器10的长边方向上的抗弯强度。
即，在层叠陶瓷电容器10，通过如上述那样决定厚度T1、T2的比率，容易获得比在外部电极14、15没有设置延伸部14b、15b的结构、即厚度T2为0的结构高的抗弯强度。因此，能够获得在外部电极14、15设置延伸部14b、15b所产生的效果。
另外，延伸部14b、15b的厚度T2也可以不均匀。在这种情况下，延伸部14b、15b的厚度T2能够限定为延伸部14b、15b的厚度的最大值。此外，外部电极14、15的覆盖部14a、15a的Y轴方向的尺寸即厚度T3既可以与延伸部14b、15b的厚度T2大致相同也可以不同。
此外，在延伸部14b、15b，为了良好地获得增强陶瓷主体11的主面的作用，优选使Y轴方向的尺寸L2为陶瓷主体11的短边方向的尺寸L1的25％以上。此外，基于同样的观点，优选延伸部14b、15b的尺寸L2为125μm以上。
外部电极14、15分别由电的良导体形成，作为层叠陶瓷电容器10的端子发挥作用。作为形成外部电极14、15电的良导体，例如能够使用以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或合金。
外部电极14、15并不限定于特定的结构。例如，外部电极14、15既可以为单层结构也可以为多层结构。多层结构的外部电极14、15例如也可以作为基底膜和表面膜的2层结构构成，或者可以作为基底膜、中间膜和表面膜的3层结构构成。
基底膜例如能够以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分形成。在本实施方式中，利用溅射法形成基底膜。但是，除溅射法以外，例如基底膜还能够以浸渍法、喷射法、印刷法等形成。
中间膜例如能够以铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)等为主成分形成。表面膜例如能够以铜(Cu)、锡(Sn)、钯(Pd)、金(Au)、锌(Zn)等为主成分形成。中间膜和表面膜例如能够以镀覆法等形成。
陶瓷主体11具有电容形成部16、覆盖部17和侧边缘部18。电容形成部16配置在陶瓷主体11的X轴和Z轴方向的中央部。覆盖部17从Z轴方向覆盖电容形成部16，侧边缘部18从X轴方向覆盖电容形成部16。
更详细而言，覆盖部17分别配置于电容形成部16的Z轴方向两侧。侧边缘部18分别配置于电容形成部16的Y轴方向两侧。覆盖部17和侧边缘部18主要保护电容形成部16，并且还具有确保电容形成部16的周围的绝缘性的功能。
在电容形成部16设置有多个第1内部电极12和多个第2内部电极13。内部电极12、13均为沿X-Y平面延伸的片状，沿Z轴方向交替地配置。内部电极12、13在电容形成部16中在Z轴方向上彼此相对。
图4是陶瓷主体11的分解立体图。陶瓷主体11具有图4所示的层叠片材而构成的结构。电容形成部16和侧边缘部18能够由印刷有内部电极12、13的片材构成。覆盖部17能够由没有印刷内部电极12、13的片材构成。
如图3所示，第1内部电极12延伸至第1外部电极14侧的陶瓷主体11的端面，与第1外部电极14连接。第2内部电极13延伸至第2外部电极15侧的陶瓷主体11的端面，与第2外部电极15连接。由此，内部电极12、13与外部电极14、15导通。
此外，第1内部电极12与第2外部电极15之间隔开间隔地配置，与第2外部电极15绝缘。第2内部电极13与第1外部电极14之间隔开间隔地配置，与第1外部电极14绝缘。即，第1内部电极12仅与第1外部电极14导通，第2内部电极13仅与第2外部电极15导通。
内部电极12、13分别由电的良导体形成，作为层叠陶瓷电容器10的内部电极发挥作用。作为形成内部电极12、13的电的良导体，例如能够使用以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属及合金。
电容形成部16由电介质陶瓷形成。在层叠陶瓷电容器10，为了使内部电极12、13间的各电介质陶瓷层的电容大，使用高介电常数的电介质陶瓷作为形成电容形成部16的材料。作为高介电常数的电介质陶瓷，例如能够列举以钛酸钡(BaTiO3)为代表的、含有钡(Ba)和钛(Ti)的钙钛矿结构的材料。
此外，构成电容形成部16的电介质陶瓷，除钛酸钡类以外，也可以为钛酸锶(SrTiO3)类、钛酸钙(CaTiO3)类、钛酸镁(MgTiO3)类、锆酸钙(CaZrO3)类、钛酸锆酸钙(Ca(Zr、Ti)O3)类、锆酸钡(BaZrO3)类、氧化钛(TiO2)类等。
覆盖部17和侧边缘部18也由电介质陶瓷形成。形成覆盖部17和侧边缘部18的材料只要为绝缘性陶瓷即可，通过使用与电容形成部16同样的组成类的材料，能够提高制造效率并抑制陶瓷主体11的内部应力。
根据上述结构，在层叠陶瓷电容器10，当向外部电极14、15之间施加电压时，在电容形成部16电压施加于内部电极12、13之间的多个电介质陶瓷层。由此，在层叠陶瓷电容器10蓄积与外部电极14、15之间的电压相应的电荷。
另外，层叠陶瓷电容器10的结构并不限定于特定的结构，能够根据对层叠陶瓷电容器10所要求的尺寸和性能等，适当地采用公知的结构。例如，各内部电极12、13的个数和内部电极12、13之间的电介质陶瓷层的厚度能够适当地决定。
2.层叠陶瓷电容器10的作用效果
图5是比较例的层叠陶瓷电容器110的立体图。层叠陶瓷电容器110与本实施方式的层叠陶瓷电容器10不同，具有在陶瓷主体111的长边方向(X轴方向)的两个端部设置有外部电极114、115的通常的结构。
在比较例的层叠陶瓷电容器110，长边方向的中央部仅由陶瓷主体111构成。因而，层叠陶瓷电容器110的长边方向上的抗弯强度与陶瓷主体111单体的长边方向上的抗弯强度相等。
因此，在层叠陶瓷电容器110，当令陶瓷主体111的厚度T1为80μm以下时，长边方向上的抗弯强度不够充分。因而，在层叠陶瓷电容器110，当在安装时等向陶瓷主体111的长边方向的中央部施加厚度方向的应力时，容易产生裂缝等机械性损伤。
另一方面，在本实施方式的层叠陶瓷电容器10，如上所述，陶瓷主体11沿长边方向由外部电极14、15增强。因此，在层叠陶瓷电容器10，与比较例的层叠陶瓷电容器10相比能够获得长边方向上的高抗弯强度。
即，在本实施方式的层叠陶瓷电容器10，通过从通常的结构改变外部电极14、15，能够提高长边方向上的抗弯强度。因此，在层叠陶瓷电容器10，能够不增加新的结构而防止机械性损伤。
进一步，在本实施方式的层叠陶瓷电容器10，在陶瓷主体11的短边方向的两个端部设置有外部电极14、15，因此外部电极14、15彼此接近。因此，在层叠陶瓷电容器10，能够降低等效串联电感(ESL：Equivalent Series Inductance)。
3.实施例
对于层叠陶瓷电容器10，将厚度(T1+T2)统一为67μm，制作延伸部14b、15b的厚度T2相对于厚度(T1+T2)的比率T2/(T1+T2)不同的6种试样。在任一试样中，均令X轴方向的尺寸为1.0mm，令Y轴方向的尺寸为0.5mm。
各试样的陶瓷主体11通过切割适当地印刷有用于形成内部电极的导电性膏的电介质陶瓷的生片的层叠体，将由此而获得的芯片进行烧制来制作。陶瓷主体11的烧制温度为1000℃～1400℃。
通过对层叠陶瓷电容器10在考虑了陶瓷主体11的烧制时的收缩量的基础上，调整厚度0.5～3μm的生片的层叠数，制作陶瓷主体11的厚度T1为67μm、64μm、62μm、57μm、47μm、37μm这6种试样。
各试样的外部电极14、15通过对利用溅射法所成膜的基底膜实施镀覆处理而形成。各试样的外部电极14、15的延伸部14b、15b的厚度T2均通过调整镀覆处理的条件(电流和时间等)而成为0μm(无延伸部14b、15b)、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm。
另外，延伸部14b、15b的厚度T2为3μm、5μm、10μm、20μm、30μm的5个试样对应上述实施方式的实施例。另一方面，没有设置延伸部14b、15b即延伸部14b、15b的厚度T2为0μm的试样对应上述实施方式的比较例。
对通过以上方式获得的层叠陶瓷电容器10的试样进行抗弯强度测定。图6是用于对抗弯强度测定进行说明的示意图。在抗弯强度测定中，使用设置有向Z轴方向下方凹陷的凹部S1的基座S和配置在基座S的凹部S1的Z轴方向上方的按压件P。
基座S的凹部S1的X轴方向的尺寸为各试样的长边方向的尺寸的0.6倍。此外，按压部P的Z轴方向下端部以成为半径500μm的圆弧状的截面的方式形成。各试样以在长边方向上跨凹部S1、按压件P与陶瓷主体11的主面的中央部相对的方式放置于基座S上。
图6表示将层叠陶瓷电容器10的试样放置于基座S上的状态。自该状态，使按压件P向Z轴方向下方移动，对各试样的Z轴方向上表面施加朝向Z轴方向下方的应力，直至在各试样产生机械性损伤。在此期间逐次测定从按压件P施加至各试样的负载。
而且，以在各试样产生了机械性损伤时的负载作为各试样的抗弯强度。图7是表示各试样的抗弯强度的测定结果的图表。图7的横轴表示延伸部14b、15b的厚度T2相对于各试样的厚度(T1+T2)的比率T2/(T1+T2)，图7的纵轴表示各试样的抗弯强度。
另外，图7所示的抗弯强度并不是以负载的测定值、而是以令层叠陶瓷电容器10中T2/(T1+T2)为0(即，无延伸部14b、15b)的比较例的试样的抗弯强度为“1”，来将实施例的各试样的抗弯强度标准化后的值表示。即，图7所示的抗弯强度是各试样的抗弯强度的相对值。
如图7所示，能够根据各图示描绘出弧线形(抛物线)的近似曲线。更详细而言，层叠陶瓷电容器10的抗弯强度在T2/(T1+T2)为0至0.15左右的区域增加，在T2/(T1+T2)超过0.15时开始减少，在T2/(T1+T2)超过0.25的区域直线减少。
此外可知，在0＜T2/(T1+T2)≤0.32时，抗弯强度大于1.0，即获得比无延伸部14b、15b的试样大的抗弯强度。此外可知，在0.04≤T2/(T1+T2)≤0.3时，抗弯强度为1.1以上，获得比无延伸部14b、15b的试样大1成以上的抗弯强度。
4.其它实施方式
以上，对本发明的实施方式进行了说明，不过当然，本发明并不仅限定于上述的实施方式而能够进行各种变更。
例如，在层叠陶瓷电容器10，外部电极14、15也可以从陶瓷主体11的端面、不仅延伸到Z轴方向下侧的主面而且还延伸到朝向X轴方向的两个侧面中的至少一个面。即，在层叠陶瓷电容器10的外部电极14、15，沿X-Y平面形成的截面可以为U字形或L字形。
此外，在上述实施方式中，作为层叠陶瓷电子部件的一例对层叠陶瓷电容器10进行了说明，不过本发明能够应用于具有一对外部电极的所有层叠陶瓷电子部件。作为这样的层叠陶瓷电子部件，例如能够列举芯片式压敏电阻、芯片式热敏电阻、层叠电感器等。
附图标记的说明
10 层叠陶瓷电容器
11 陶瓷主体
12、13 内部电极
14、15 外部电极
14a、15a 覆盖部
14b、15b 延伸部
16 电容形成部
17 覆盖部
18 侧边缘部。
Claims (2)
1.一种层叠陶瓷电子部件，其特征在于，包括：
陶瓷主体，其具有：朝向第1轴方向的第1主面和第2主面；朝向与所述第1轴方向正交的第2轴方向的第1端面和第2端面；引出至所述第1端面的第1内部电极；和与所述第1内部电极相对的、引出至所述第2端面的第2内部电极，在与所述第1轴方向和所述第2轴方向正交的第3轴方向上形成为长条形；
第1外部电极，其具有覆盖所述第1端面的第1覆盖部和从所述第1覆盖部延伸至所述第2主面且不延伸至所述第1主面的第1延伸部；和
第2外部电极，其具有覆盖所述第2端面的第2覆盖部和从所述第2覆盖部延伸至所述第2主面且不延伸至所述第1主面的第2延伸部，
当设所述陶瓷主体的所述第1轴方向的尺寸为T1、所述第1延伸部和所述第2延伸部的所述第1轴方向的尺寸为T2时，T1为64μm以下，并且T2/(T1+T2)为0.04以上0.3以下。
2.如权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件，其特征在于：
T2为3μm以上。
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