CN108695070A - 层叠陶瓷电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使将陶瓷层的平均厚度设为0.4μm以下也不易发生内部电极间的短路的层叠陶瓷电容器。层叠陶瓷电容器包括层叠部和侧边缘部。上述层叠部具有在第一方向上层叠的多个陶瓷层、配置在上述多个陶瓷层之间的多个内部电极、朝向上述第一方向的主面、从上述主面起在规定深度以内的表层部、在上述第一方向上与上述表层部相邻的中央部。上述侧边缘部从与上述第一方向正交的第二方向覆盖上述层叠部。上述多个陶瓷层各自的上述第一方向的平均尺寸为0.4μm以下。上述多个内部电极具有与上述侧边缘部相邻的氧化区域。上述表层部的上述氧化区域的上述第二方向的尺寸为上述多个陶瓷层的上述第一方向的平均尺寸的2倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及加装有侧边缘部的层叠陶瓷电容器。
背景技术
在层叠陶瓷电容器的制造方法中,已知有加装保护内部电极的周围的侧边缘部的技术(参照专利文献1、2)。例如,在专利文献1所记载的技术中,制作在侧面露出了内部电极的层叠体,然后在该层叠体的侧面设置侧边缘部。
在利用加装侧边缘部的技术而制造的层叠陶瓷电容器中,容易在层叠体的侧面附近发生内部电极间的短路。关于这方面,在专利文献1记载的技术中,通过在内部电极的前端设置氧化区域,能够抑制在层叠体的侧面附近发生内部电极间的短路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014-204113号公报
专利文献2:日本特开2014-143392号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了实现层叠陶瓷电容器的进一步的大电容化和小型化,需要进一步减薄内部电极间的陶瓷层。但是,陶瓷层越薄,越容易发生内部电极间的短路。因此,需求即使减薄陶瓷层也能够抑制发生内部电极间的短路的技术。
鉴于以上这种的情况,本发明的目的在于:提供即使将陶瓷层的平均厚度设为0.4μm以下也不易发生内部电极间的短路的层叠陶瓷电容器。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的,本发明的一个方式涉及的层叠陶瓷电容器包括层叠部和侧边缘部。
上述层叠部具有在第一方向上层叠的多个陶瓷层、配置在上述多个陶瓷层之间的多个内部电极、朝向上述第一方向的主面、从上述主面起在规定深度以内的表层部、在上述第一方向上与上述表层部相邻的中央部。
上述侧边缘部从与上述第一方向正交的第二方向覆盖上述层叠部。
上述多个陶瓷层各自的上述第一方向的平均尺寸为0.4μm以下。
上述多个内部电极具有与上述侧边缘部相邻的氧化区域。
上述表层部中的上述氧化区域的上述第二方向的尺寸为上述多个陶瓷层的上述第一方向的平均尺寸的2倍以上。
在该构成中,在容易发生与侧边缘部相邻的位置处的内部电极间的短路的层叠部的表层部,增加了氧化区域的尺寸。由此,即使将陶瓷层的平均厚度设为0.4μm以下也能够抑制内部电极间的短路。
上述规定深度也可以被规定为上述层叠部的上述第一方向的尺寸的10%。
在该构成中,能够更有效地抑制内部电极间的短路的发生。
上述中央部中的上述氧化区域的上述第二方向的尺寸可以比上述表层部中的上述氧化区域的上述第二方向的尺寸小。
上述表层部中的上述氧化区域的上述第二方向的尺寸可以为上述多个陶瓷层的上述第一方向的平均尺寸的4倍以下。
在这些构成中,通过将氧化区域控制在较小的程度,能够将由设置氧化区域引起的电容下降抑制在较小的程度,另外,能够抑制发生焊料耐热不良。
上述多个内部电极可以以镍作为主要成分。
在该构成中,因为容易控制内部电极中的氧化区域的尺寸,所以容易得到上述那种的构成。
发明效果
本发明能够提供即使将陶瓷层的平均厚度设为0.4μm以下也不易发生内部电极间的短路的层叠陶瓷电容器。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式涉及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图1的A-A’线的截面图。
图3是上述层叠陶瓷电容器的沿图1的B-B’线的截面图。
图4是表示上述层叠陶瓷电容器的截面的微细组织的图。
图5是放大表示上述层叠陶瓷电容器的图3的区域P的局部截面图。
图6是表示上述层叠陶瓷电容器的制造方法的流程图。
图7是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的俯视图。
图8是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图9是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的俯视图。
图10是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图11是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的局部截面图。
图12是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图13是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的局部截面图。
图14是表示短路率的评价结果的图。
图15是表示焊料耐热不良率的评价结果的图。
附图标记说明
10…层叠陶瓷电容器
11…陶瓷主体
12、13…内部电极
12a、13a…氧化区域
14、15…外部电极
16…层叠部
16a…表层部
16b…中央部
17…侧边缘部
19…电容形成部
20…覆盖部
21…陶瓷层
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
附图中,适当地表示彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴在所有图中是共通的。
1.层叠陶瓷电容器10的基本构成
图1~3是表示本发明的一个实施方式涉及的层叠陶瓷电容器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包括陶瓷主体11、第一外部电极14、第二外部电极15。陶瓷主体11典型性地具有朝向X轴方向的两个端面、朝向Y轴方向的两个侧面、朝向Z轴方向的两个主面。连接陶瓷主体11的各面的棱部被倒角。
此外,陶瓷主体11的形状不限于上述的形状。即,陶瓷主体11可以不是图1~3所示的长方体形状。例如,陶瓷主体11的各面可以为曲面,陶瓷主体11作为整体可以是带有圆角的形状。
外部电极14、15覆盖陶瓷主体11的X轴方向两端面,在与X轴方向两端面连接的四个面(两个主面和两个侧面)延出。由此,在外部电极14、15中的任一个中,平行于X-Z平面的截面和平行于X-Y平面的截面的形状都成为U字状。
陶瓷主体11包括层叠部16和侧边缘部17。侧边缘部17分别覆盖层叠部16的朝向Y轴方向的两侧面的全部区域。另外,陶瓷主体11根据需要也可以具有用于将层叠部16和侧边缘部17接合的接合部。
层叠部16具有电容形成部19和覆盖部20。覆盖部20分别覆盖电容形成部19的Z轴方向上下面。电容形成部19具有多个陶瓷层21、多个第一内部电极12和多个第二内部电极13。在覆盖部20未设置内部电极12、13。
在Z轴方向上层叠的多个陶瓷层21之间,内部电极12、13沿Z轴方向交替地配置。第一内部电极12与第一外部电极14连接,与第二外部电极15分开。第二内部电极13与第二外部电极15连接,与第一外部电极14分开。
内部电极12、13典型地以镍(Ni)作为主要成分而构成,作为层叠陶瓷电容器10的内部电极发挥功能。此外,内部电极12、13除了镍以外,还可以以铜(Cu)、银(Ag)、钯(Pd)中的至少一种作为主要成分。
这样,在陶瓷主体11中,电容形成部19的设有外部电极14、15的X轴方向两端面以外的面被侧边缘部17和覆盖部20覆盖。侧边缘部17和覆盖部20主要保护电容形成部19的周围,具有确保内部电极12、13的绝缘性的功能。
电容形成部19的内部电极12、13间的陶瓷层21由电介质陶瓷形成。在层叠陶瓷电容器10中,为了增大电容形成部19的电容,使用高介电常数的陶瓷作为构成陶瓷层21的电介质陶瓷。
更具体地说,在层叠陶瓷电容器10中,作为构成陶瓷层21的高介电常数的电介质陶瓷,使用钛酸钡(BaTiO3)系材料的多结晶体,即,含有钡(Ba)和钛(Ti)的钙钛矿结构的多结晶体。由此,在层叠陶瓷电容器10中能够得到大电容。
此外,陶瓷层21可以由钛酸锶(SrTiO3)系、钛酸钙(CaTiO3)系、钛酸镁(MgTiO3)系、锆酸钙(CaZrO3)系、钛酸锆酸钙(Ca(Zr,Ti)O3)系、锆酸钡(BaZrO3)系、氧化钛(TiO2)系等构成。
侧边缘部17和覆盖部20也由电介质陶瓷形成。形成侧边缘部17和覆盖部20的材料只要是绝缘性陶瓷即可,但通过使用与陶瓷层21同样的电介质陶瓷,能够抑制陶瓷主体11中的内部应力。
通过上述的构成,在层叠陶瓷电容器10中,在向第一外部电极14和第二外部电极15之间施加电压时,向第一内部电极12和第二内部电极13之间的多个陶瓷层21施加电压。由此,在层叠陶瓷电容器10中,蓄积与第一外部电极14和第二外部电极15之间的电压对应的电荷。
此外,本实施方式涉及的层叠陶瓷电容器10的基本构成不限于图1~3所示的构成,可以适当地变更。例如,内部电极12、13的片数、陶瓷层21的厚度可以根据层叠陶瓷电容器10所要求的尺寸、性能而适当地决定。
2.层叠陶瓷电容器10的详细构成
在层叠陶瓷电容器10中,构成层叠部16的陶瓷层21非常薄,具体地说,陶瓷层21的Z轴方向的平均尺寸即平均厚度T(参照图5)为0.4μm以下。在层叠陶瓷电容器10中,通过减薄陶瓷层21,对大电容化、小型化、薄型化有利。
陶瓷层21的平均厚度T可以作为在陶瓷层21的多个部位测得的厚度的平均值而求出。测定陶瓷层21的厚度的位置、数量可以任意决定。下面,参照图4,对陶瓷层21的平均厚度T的测定方法的一例进行说明。
图4是表示通过扫描式电子显微镜以12.6μm×8.35μm的视野观察到的陶瓷主体11的截面的微细组织的图。对该视野内的6层陶瓷层21测定2μm的等间隔的箭头所示的5个部位的厚度。然后,可以将所得到的30个部位的厚度的平均值设为平均厚度T。
在层叠陶瓷电容器10的制造方法中,在层叠部16的侧面加装侧边缘部17。通过采用该制造方法,容易在层叠部16的侧面附近发生内部电极12、13间的短路。关于该详细内容,在“层叠陶瓷电容器10的制造方法”的项目中进行说明
在层叠陶瓷电容器10中,如上所述,因为陶瓷层21非常薄,所以在Z轴方向上相邻的内部电极12、13间的距离变近。因此,在层叠陶瓷电容器10中,由于陶瓷层21非常薄的构成,更容易在层叠部16的侧面附近发生内部电极12、13间的短路。
与此相对,本实施方式涉及的层叠陶瓷电容器10具有如下构成,即,即使采用加装侧边缘部17的制造方法,并且将陶瓷层21制得非常薄,也能够抑制在层叠部16的侧面附近发生内部电极12、13间的短路。以下,对该构成的详细内容进行说明。
图5是放大表示层叠陶瓷电容器10的由图3的点划线围成的区域P的局部截面图。内部电极12、13在位于层叠部16的侧面附近的Y轴方向的端部具有无导电性的氧化区域12a、13a。氧化区域12a、13a由含有构成内部电极12、13的金属材料的氧化物构成。
因此,在层叠陶瓷电容器10中,即使相邻的氧化区域12a、13a接触,内部电极12、13也不导通。因此,在层叠陶瓷电容器10中,能够有效地抑制在层叠部16的侧面附近发生内部电极12、13间的短路。
这里,考虑将层叠部16在Z轴方向上分成三个部分。即,如图3所示,认为层叠部16由从朝向Z轴方向的两主面起在规定深度以内的两个表层部16a和配置于两个表层部16a间的中央部16b构成。
图3表示了层叠部16的Z轴方向的尺寸E、表层部16a的Z轴方向的尺寸E1、中央部16b的Z轴方向的尺寸E2。层叠部16的尺寸E是表层部16a和中央部16b的尺寸E1、E2的合计。即,E=E1+E2+E1的等式成立。
各表层部16a的尺寸E1可以任意决定,优选规定为层叠部16的尺寸E的10%。此外,在图3中,为了便于说明,未正确地表示层叠部16的各尺寸E1、E2的比例,即,表层部16a的尺寸E1相对于中央部16b的尺寸E2表示得大。
在陶瓷层21的平均厚度T为通常程度(例如,1μm左右)的情况下,氧化区域12a、13a的Y轴方向的尺寸Da、Db设为与陶瓷层21的平均厚度T同程度。但是,确认当通过与之同样的设计而将陶瓷层21的平均厚度T设为0.4μm以下时,在表层部16a容易发生内部电极12、13间的短路。
因此,在陶瓷层21的平均厚度T为0.4μm以下的构成中,需要陶瓷层21的平均厚度T与通常程度的构成不同的设计。在这方面发现,在本发明中,增加表层部16a中的氧化区域12a、13a的Y轴方向的尺寸Da是有效的。
更具体地说,如图5所示,在层叠陶瓷电容器10中,将表层部16a中的氧化区域12a、13a的Y轴方向的尺寸Da设为陶瓷层21的平均厚度T的2倍以上。由此,在陶瓷层21的平均厚度T为0.4μm以下的构成中,在表层部16a不易发生内部电极12、13间的短路。
另一方面,因为氧化区域12a、13a不作为电极发挥功能,所以氧化区域12a、13a越大,层叠陶瓷电容器10的电容越小。因此,表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da优选在能够抑制内部电极12、13间的短路的发生的范围内控制在较小的程度。
另外,氧化区域12a、13a通过在烧制时使内部电极12、13的Y轴方向的端部氧化而形成。在烧制时的氧化区域12a、13a的形成中伴随体积膨胀。因此,氧化区域12a、13a的尺寸Da越大,陶瓷主体11中的内部应力越大。
在层叠陶瓷电容器10中,陶瓷主体11的内部应力越大,越容易发生钎焊时的耐热不良(焊料耐热不良),即,在安装时容易产生裂纹。从该观点来看,表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da也优选控制在较小的程度。
因此,表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da优选控制在陶瓷层21的平均厚度T的4倍以下。由此,在层叠陶瓷电容器10中,能够确保大的电容,并且能够抑制在安装时发生焊料耐热不良。
此外,与覆盖部20相邻的最外层的内部电极12、13通过在烧制时经由覆盖部20而供给的氧,大致整体进行氧化,有时已经不作为电极发挥功能。在该情况下,可以看作最外层的内部电极12、13已消失,仅考虑除最外层以外的内部电极12、13的氧化区域12a、13a。
另外,在与表层部16a相比不易发生内部电极12、13间的短路的中央部16b,氧化区域12a、13a的Y轴方向的尺寸Db也可以小于陶瓷层21的平均厚度T的2倍。由此,能够抑制层叠陶瓷电容器10的电容的下降和焊料耐热不良的发生。
进而,在制造过程(后述的切断工序(步骤S03)、烧制工序(步骤S04)等)中,氧化区域12a、13a的侧边缘部17侧的端部有时在Y轴方向上偏离±0.1μm左右。在该情况下,氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db以该偏离后的位置为基准来测定。
3.层叠陶瓷电容器10的制造方法
图6是表示层叠陶瓷电容器10的制造方法的流程图。图7~13是表示层叠陶瓷电容器10的制造过程的图。以下,针对层叠陶瓷电容器10的制造方法,根据图6,适当参照图7~13进行说明。
3.1步骤S01:准备陶瓷片
在步骤S01中,准备用于形成电容形成部19的第一陶瓷片101和第二陶瓷片102、用于形成覆盖部20的第三陶瓷片103。陶瓷片101、102、103作为以电介质陶瓷为主要成分的未烧制的电介质生片而构成。
陶瓷片101、102、103例如使用辊涂法、刮涂法等而成型为片状。陶瓷片101、102的厚度被调整成烧制后的电容形成部19的陶瓷层21的平均厚度T为0.4μm以下。陶瓷片103的厚度可以适当调整。
图7是陶瓷片101、102、103的俯视图。在该阶段,陶瓷片101、102、103作为未单片化的大张的片而构成。图7表示了对每个层叠陶瓷电容器10进行单片化时的切断线Lx、Ly。切断线Lx与X轴平行,切断线Ly与Y轴平行。
如图7所示,在第一陶瓷片101上形成有与第一内部电极12对应的未烧制的第一内部电极112,在第二陶瓷片102上形成有与第二内部电极13对应的未烧制的第二内部电极113。此外,在与覆盖部20对应的第三陶瓷片103上未形成内部电极。
内部电极112、113可以通过将任意的导电性膏涂布在陶瓷片101、102上而形成。导电性膏的涂布方法可以从公知的技术中任意选择。例如,作为导电性膏的涂布,可以使用丝网印刷法、凹版印刷法。
在内部电极112、113上,以放置一根切断线Ly的方式形成有沿切断线Ly的X轴方向的间隙。第一内部电极112的间隙和第二内部电极113的间隙在X轴方向上彼此不同地配置。即,通过第一内部电极112的间隙的切断线Ly和通过第二内部电极113的间隙的切断线Ly交替地排列。
3.2步骤S02:层叠
在步骤S02中,如图8所示,通过将在步骤S01中准备的陶瓷片101、102、103层叠,来制作层叠片104。在层叠片104中,与电容形成部19对应的第一陶瓷片101和第二陶瓷片102在Z轴方向上交替地层叠。
另外,在层叠片104中,在交替地层叠的陶瓷片101、102的Z轴方向的上下面,层叠与覆盖部20对应的第三陶瓷片103。此外,在图8所示的例子中,第三陶瓷片103分别层叠三片,但第三陶瓷片103的片数可以适当变更。
层叠片104通过将陶瓷片101、102、103压接而一体化。在陶瓷片101、102、103的压接中,例如优选使用静水压加压、单轴加压等。由此,能够使层叠片104高密度化。
3.3步骤S03:切断
在步骤S03中,如图9所示,通过沿切断线Lx、Ly将在步骤S02中得到的层叠片104切断,制作未烧制的层叠芯片116。层叠芯片116对应于烧制后的层叠部16。在层叠片104的切断中,例如可以使用剪切刀、旋转刀等。
更详细地说,层叠片104在由保持部件C保持的状态下,沿切断线Lx、Ly被切断。由此,层叠片104被单片化,得到层叠芯片116。此时,保持部件C未被切断,各层叠芯片116通过保持部件C而连接。
图10是在步骤S03中得到的层叠芯片116的立体图。层叠芯片116形成有电容形成部119和覆盖部120。在层叠芯片116中,在作为切断面的两侧面露出内部电极112、113。在内部电极112、113之间形成有陶瓷层121。
图11是例示步骤S03的过程的层叠片104的局部截面图。在图11所示的例子中,通过使用剪切刀B,沿切断线Lx、Ly将层叠片104切断。图11表示用剪切刀B切断层叠片104的过程中的状态。
更详细地说,在图11所示的例子中,通过向沿切断线Lx、Ly而配置的剪切刀B施加按压力,使剪切刀B的前端从层叠片104的Z轴方向上面移动到保持部件C。由此,层叠片104被切断,从而每个层叠芯片116都被切开。
在剪切刀B的前端从层叠片104的Z轴方向上面到达保持部件C的过程中,对层叠片104的切断面施加从剪切刀B向Z轴方向下方的力。由此,在层叠片104的切断面附近,产生向Z轴方向下侧的变形。该变形越是层叠片104的Z轴方向上侧的区域越容易产生。
因此,在单片化后的层叠芯片116的内部电极112、113,在侧面附近产生向Z轴方向下侧弯曲的变形。该内部电极112、113的变形容易在Z轴方向上侧的表层部116a产生,几乎不在中央部116b和Z轴方向下侧的表层部116a产生。
因此,在Z轴方向上侧的表层部116a,在侧面附近,内部电极112、113容易接触。但是,即使在本步骤中内部电极112、113接触了,也因为在后述的步骤S05(烧制)中形成适当的氧化区域12a、13a,所以不会在烧制后的内部电极12、13发生短路。
3.4步骤S04:侧边缘部形成
在步骤S04中,通过在由步骤S03得到的层叠芯片116的内部电极112、113露出的侧面设置未烧制的侧边缘部117,制作图12所示的未烧制的陶瓷主体111。侧边缘部117由陶瓷片、陶瓷浆料形成。
在步骤S04中,在步骤S03的层叠芯片116的切断面即两侧面设置侧边缘部117。因此,在步骤S04中,预先将层叠芯片116从保持部件C剥离,然后使层叠芯片116的朝向旋转90度。
侧边缘部117例如可以通过将陶瓷片粘贴在层叠芯片116的侧面而形成。另外,侧边缘部117也可以通过如下方式而形成,即,例如通过涂布、浸渍等,利用陶瓷浆料对层叠芯片116的侧面进行涂布而形成。
在本步骤之前的层叠芯片116中,在侧面,内部电极112、113有时被连接。例如,内部电极112、113有时经由附着在层叠芯片116的侧面的导电性异物而连接。另外,内部电极112、113也有时通过在步骤S03(切断)中在切断面进行延展而直接接触。
在这种情况下,在层叠芯片116的侧面,在内部电极112、113连接的状态下,设置侧边缘部117。但是,即使在本步骤中内部电极112、113连接,也因为在后述的步骤S05(烧制)中形成适当的氧化区域12a、13a,所以不会在烧制后的内部电极12、13发生短路。
3.5步骤S05:烧制
在步骤S05中,通过使在步骤S04中得到的未烧制的陶瓷主体111烧结,制作图1~3所示的层叠陶瓷电容器10的陶瓷主体11。即,通过步骤S05,层叠芯片116成为层叠部16,侧边缘部117成为侧边缘部17。
步骤S05的烧制温度可以基于陶瓷主体111的烧结温度而决定。例如,在使用钛酸钡系材料作为电介质陶瓷的情况下,可以将烧制温度设为1000~1300℃程度。另外,烧制例如可以在还原气氛下或低氧分压气氛下进行。
在烧制时,因为烧结行为在层叠芯片116和侧边缘部117不同,所以从侧边缘部117向层叠芯片116的侧面施加应力。该应力特别集中于Z轴方向上下的表层部116a。因此,配置于表层部116a的内部电极112、113有时在侧面附近发生变形。
在这种情况下,在烧制中,有时内部电极112、113彼此接触。但是,即使内部电极112、113接触了,也如以下说明的那样,因为在内部电极112、113形成氧化区域12a、13a,所以不会在烧制后的内部电极12、13发生短路。
图13是表示烧制的过程的陶瓷主体111的局部截面图。在陶瓷主体111的烧制时,从陶瓷主体111的外部向内部电极112、113的Y轴方向的端部供给氧。由此,生成含有构成内部电极112、113的金属材料的氧化物,形成氧化区域12a、13a。
氧化区域12a、13a在烧制中向Y轴方向的中央部进行生长。即,通过调整烧制中的氧化区域12a、13a的生长量,能够控制氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。在氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db的控制中,可以利用各种方法。
例如,可以利用侧边缘部117的厚度,来控制氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。在该方法中,通过调整侧边缘部117的厚度,控制从外部经由侧边缘部117向内部电极112、113的Y轴方向的端部供给的氧的量。
即,因为侧边缘部117越薄,氧的供给量越多,所以能够增大氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。相反,侧边缘部117越厚,氧的供给量越少,所以能够减小氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。
另外,也可以利用侧边缘部117的组成,来控制氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。例如,在由以镍作为主要成分的导电性膏形成内部电极112、113的情况下,可以调整侧边缘部117中的镁(Mg)的含量。
在侧边缘部117含有镁的构成中,在烧制时,侧边缘部117所含的镁被供给到内部电极112、113的Y轴方向的端部。由此,在内部电极112、113的Y轴方向的端部,镍一边摄取镁和氧,一边形成氧化区域12a、13a。
因此,侧边缘部117中的镁的含量越多,镁的供给量越多,因此能够增大氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。相反,侧边缘部117中的镁的含量越少,镁的供给量越少,因此能够减小氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db。
另外,为了将配置于中央部16b的氧化区域12a、13a的尺寸Db控制在较小的程度,并且仅增大配置于表层部16a的氧化区域12a、13a的尺寸Da,有效的是:例如减薄覆盖部120、将陶瓷主体111倒角、增大覆盖部120中的镁的含量。
即,通过减薄覆盖部120,增大从外部经由覆盖部120向内部电极112、113供给的氧量。经由覆盖部120向内部电极112、113供给的氧虽然容易到达表层部116a,但难以到达中央部116b。
因此,通过减薄覆盖部120,能够有选择地向配置于表层部116a的内部电极112、113的Y轴方向的端部供给氧。由此,能够仅增大配置于表层部16a的氧化区域12a、13a的尺寸Da。
另外,通过利用滚磨等而将烧制前的陶瓷主体111倒角,能够将覆盖部120和侧边缘部117连接的棱部制成薄壁。由此,也能够增加向配置于表层部116a的内部电极112、113的Y轴方向的端部供给的氧量。
进而,通过增加覆盖部120中的镁的含量,来增加从覆盖部向内部电极112、113供给的镁量。从覆盖部120供给的镁虽然容易到达表层部116a,但难以到达中央部116b。
因此,通过增加覆盖部120中的镁的含量,能够有选择地向配置于表层部116a的内部电极112、113的Y轴方向的端部供给镁。因此,能够仅增大配置于表层部16a的氧化区域12a、13a的尺寸Da。
通过以上这种方法,能够对氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db进行各种控制。因此,以图5所示的构成为代表,能够形成各种构成的氧化区域12a、13a。此外,氧化区域12a、13a的尺寸Da、Db的控制方法不限于上述。
3.6步骤S06:外部电极形成
在步骤S06中,通过在由步骤S05得到的陶瓷主体11形成外部电极14、15,来制作图1~3所示的层叠陶瓷电容器10。在步骤S06中,例如,在陶瓷主体11的X轴方向端面形成构成外部电极14、15的基底膜、中间膜和表面膜。
更详细地说,在步骤S06中,首先,以覆盖陶瓷主体11的X轴方向两端面的方式涂布未烧制的电极材料。通过例如在还原气氛下或低氧分压气氛下对涂布后的未烧制的电极材料进行烧附,在陶瓷主体11形成外部电极14、15的基底膜。
然后,在烧附于陶瓷主体11的外部电极14、15的基底膜上,形成外部电极14、15的中间膜,进而形成外部电极14、15的表面膜。在外部电极14、15的中间膜和基底膜的形成中,例如可以使用电解镀等镀敷处理。
此外,也可以在步骤S05之前进行上述步骤S06中的处理的一部分。例如,也可以在步骤S05之前,在未烧制的陶瓷主体111的X轴方向两端面涂布未烧制的电极材料。由此,在步骤S05中,能够同时进行未烧制的陶瓷主体111的烧制和电极材料的烧附。
4.实施例和比较例
作为本实施方式的实施例和比较例,基于上述的制造方法,制作层叠陶瓷电容器10的试样。在该试样中,将X轴方向的尺寸设为1mm,将Y轴方向和Z轴方向的尺寸设为0.5mm。另外,在该试样中,将陶瓷层21的平均厚度T设为0.4μm以下。
在各试样中,使表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da相对于陶瓷层21的平均厚度T的比例Da/T在0~6的范围内进行各种变化。此外,在氧化区域12a、13a的比例Da/T为零的试样中,未形成氧化区域12a、13a。
首先,进行各试样的短路率的评价。短路率的评价使用LCR仪,在施加了Osc(Oscillation level)为0.5V、频率为1kHz的电压的条件下进行。对各试样进行200个评价,以200个中发生了短路的个数比例作为短路率。
图14是表示由氧化区域12a、13a的比例Da/T引起的短路率的变化的图。在氧化区域12a、13a的比例Da/T低于2的区域中,发现了短路率单调减小的倾向。另一方面,在氧化区域12a、13a的比例Da/T为2以上的区域中,短路率为大致一定。
另外,在氧化区域12a、13a的比例Da/T为2以上的区域中,短路率被控制在10%左右以内。由该结果可知,通过将表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da设为陶瓷层21的平均厚度T的2倍以上,能够得到短路率低的层叠陶瓷电容器10。
接着,进行各试样的焊料耐热不良率的评价。在焊料耐热不良率的评价中,再现将各试样安装于基板时的条件,将各试样浸渍在270℃的焊料熔液中5秒钟。对各试样进行200个评价,以200个中产生了裂纹的个数比例作为焊料耐热不良率。
图15是表示由氧化区域12a、13a的比例Da/T引起的焊料耐热不良率的变化的图。在氧化区域12a、13a的比例Da/T为4以下的区域中,不会发生焊料耐热不良。另一方面,在氧化区域12a、13a的比例Da/T超过4的区域中,会发生焊料耐热不良。
由该结果可知,在氧化区域12a、13a的尺寸Da大的试样中,陶瓷主体11中的内部应力大,成为容易产生裂纹的状态。因此,表层部16a中的氧化区域12a、13a的尺寸Da优选控制在陶瓷层21的平均厚度T的4倍以下。
5.其他实施方式
以上对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不仅限于上述实施方式,可以进行各种变更,这是不言而喻的。
例如,在层叠陶瓷电容器10中,电容形成部19也可以在Z轴方向上分割为多个而设置。在该情况下,在各电容形成部19中,只要内部电极12、13沿Z轴方向交替地配置即可,也可以在电容形成部19进行切换的部分,连续地配置第一内部电极12或第二内部电极13。
Claims (5)
1.一种层叠陶瓷电容器,其特征在于,包括:
层叠部,其具有在第一方向上层叠的多个陶瓷层、配置在所述多个陶瓷层之间的多个内部电极、朝向所述第一方向的主面、从所述主面起在规定深度以内的表层部、在所述第一方向上与所述表层部相邻的中央部;和
侧边缘部,其从与所述第一方向正交的第二方向覆盖所述层叠部,
所述多个陶瓷层各自的所述第一方向的平均尺寸为0.4μm以下,
所述多个内部电极具有与所述侧边缘部相邻的氧化区域,
所述表层部中的所述氧化区域的所述第二方向的尺寸为所述多个陶瓷层的所述第一方向的平均尺寸的2倍以上。
2.如权利要求1所述的层叠陶瓷电容器,其特征在于:
所述规定深度被规定为所述层叠部的所述第一方向的尺寸的10%。
3.如权利要求1或2所述的层叠陶瓷电容器,其特征在于:
所述中央部中的所述氧化区域的所述第二方向的尺寸比所述表层部中的所述氧化区域的所述第二方向的尺寸小。
4.如权利要求1~3中任一项所述的层叠陶瓷电容器,其特征在于:
所述表层部中的所述氧化区域的所述第二方向的尺寸为所述多个陶瓷层的所述第一方向的平均尺寸的4倍以下。
5.如权利要求1~4中任一项所述的层叠陶瓷电容器,其特征在于:
所述多个内部电极以镍作为主要成分。
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