CN111128549A - 层叠陶瓷电子元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够薄型化的层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子元件。本发明的层叠陶瓷电子元件(2)的端子电极(6、8)包括:覆盖内部电极层(12)被引出的元件主体(4)的引出端(4a、4b)的端侧电极部(6a、8a);和与端侧电极部(6a、8a)相连续而覆盖与元件主体(4)的层叠方向垂直的上表面(4c)的一部分的上侧电极部(6b、8b),端侧电极部(6a、8a)的外表面被端侧覆盖层(18b)覆盖,在层叠方向上位于与上表面(4c)相反一侧的元件主体(4)的下表面(4d)实质上不存在端子电极(6、8)。

Description

层叠陶瓷电子元件
技术领域
本发明涉及例如用作层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子元件,更详细而言,涉及可薄型化的层叠陶瓷电子元件。
背景技术
例如也如下述的专利文献1中所示,通常现有的层叠陶瓷电容器在元件主体的长边方向的两端部具有端子电极,且各端子电极具有元件主体的端侧电极部、覆盖元件主体的上表面的上侧电极部、覆盖元件主体的下表面的下表面电极部。
端子电极的基底电极通过将元件主体的端部浸渍于含有导电粒子的溶液中而形成。在浸渍时,将多个元件主体分别插入形成于保持板的多个保持孔,使元件主体的每个单侧端浸渍于溶液而形成基底电极。然后,根据需要在基底电极形成镀膜而作为端子电极。
总之,在元件主体形成端子电极时,当元件主体本身没有一定程度的厚度时,难以形成基底电极,并且难以形成镀膜。即,如果元件主体较薄,则将元件主体利用保持板的保持孔保持时,元件主体容易破损。另外,在进行镀敷时,如果元件主体较薄,则元件主体也容易破损。因此,现有的层叠陶瓷电容器的结构中,元件主体的薄型化困难,因此,层叠陶瓷电容器难以薄型化。
另外,例如下述的专利文献2所记载的层叠陶瓷电容器在电介质层与内部电极层的层叠方向(高度方向)的一面不具有第一外部电极和第二外部电极。由此,能够增大电容器主体的高度方向尺寸,且能够有助于容量增加。
但是,专利文献2中,对伴随层叠陶瓷电容器的薄型化的元件主体的强度的提高没有研究。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-28254号公报
专利文献2:日本特开2017-152621号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明是鉴于这种实际状况而研发的,其目的在于,提供可薄型化的层叠陶瓷电容器等的层叠陶瓷电子元件。
用于解决课题的方案
为了达成所述目的,本发明的第一观点提供一种层叠陶瓷电子元件包括:将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面,实质上不存在所述端子电极。
本发明的第二观点提供一种层叠陶瓷电子元件,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面全部露出于外部。
本发明的第一观点的层叠陶瓷电子元件以及后述的第三和第五观点的层叠陶瓷电子元件中,在元件主体的下表面实质上未形成端子电极。本发明的第二观点的层叠陶瓷电子元件以及后述的第四和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,元件主体的下表面全部露出。现有的层叠陶瓷电子元件的结构中,仅将元件主体的厚度减薄至例如100μm以下程度,难以在元件主体形成端子电极。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件以及后述的第三~第六观点的层叠陶瓷电子元件能够通过例如组合两个以上的较薄的元件主体,在形成端子电极之后分离元件主体而形成。因此,例如现有的薄至1/2以下程度的层叠陶瓷电子元件能够容易制造。
作为结果得到的层叠陶瓷电子元件中,在元件主体的下表面实质上未形成端子电极,或元件主体的下表面全部露出。而且,层叠陶瓷电子元件的总厚度能够减薄为100μm以下,优选减薄为90μm以下,进一步优选减薄为80μm以下,特别优选减薄为60μm以下,有助于层叠陶瓷电子元件的薄型化。
另外,本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,端侧电极部的外表面利用端侧覆盖层覆盖。由此,能够提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。即,即使端子电极通过层叠陶瓷电子元件的薄型化而变薄,也能够防止水分侵入到层叠陶瓷电子元件的内部。据此,即使在有水分的环境或湿度高的环境下使用层叠陶瓷电子元件,或层叠陶瓷电子元件的制造工序中包括使用水的工序或湿式工序,也能够防止水分侵入层叠陶瓷电子元件的内部,并抑制绝缘性的降低。
另外,本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,端侧电极部的外表面利用端侧覆盖层覆盖,因此能够提高强度。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述元件主体的所述下表面为平坦面。由于元件主体的下表面为平坦面,例如容易埋入到基板的内部。另外,在元件主体的作为下表面的平坦面设置于安装面时,元件主体与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电子元件的弯曲强度提高。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选以(所述端侧覆盖层的覆盖面积/所述端侧电极部的外表面的面积)×100%表示的覆盖率为96~100%。
通过覆盖率为预定值以上,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选以(所述端侧覆盖层的平均厚度/所述端侧电极部的平均厚度)×100%表示的所述端侧覆盖层的相对厚度为20~500%。
通过端侧覆盖层的相对厚度为所述的范围内,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度,除此之外,层叠陶瓷电子元件的第二轴的方向的尺寸不会过大,能够没问题地安装。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述端侧覆盖层的材质是以Si为主成分的玻璃或以树脂为主成分的膜。
由此,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述层叠陶瓷电子元件在一对上侧电极部之间具有规定的上表面覆盖层。规定的上表面覆盖层,其覆盖位于一对所述上侧电极部之间的所述元件主体的所述上表面的上表面覆盖层的表面,以与所述上侧电极部的表面实质上齐平面的方式紧贴所述元件主体的所述上表面而包含于层叠陶瓷电子元件。由此,减轻元件主体的上表面侧的高度差,即使层叠陶瓷电子元件薄型化,也能够抑制应力向高度差的集中,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
另外,通过提高弯曲强度,容易延长元件主体的第一轴的方向的尺寸或第二轴的方向的尺寸,元件主体的内部的内部电极层的彼此间的相对面积变大,静电电容等的电子元件的特性提高。
如上所述,在形成有上侧电极部的元件主体的上表面没有高度差的情况下,容易真空吸附并拾取层叠陶瓷电容器,并容易内置于基板。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述上侧电极部的表面利用选自Ni镀层、Sn镀层、Au镀层和Cu镀层中的至少1种覆盖。
本发明的第一和第二观点的层叠陶瓷电子元件中,所述元件主体也可以在上侧电极部和上表面覆盖层的下部包含上表面加强层。
通过这样构成,层叠陶瓷电子元件的弯曲强度进一步提高,除此之外,能够进一步抑制后工序中的裂纹、破裂。
为了达成所述目的,本发明的第三观点提供一种层叠陶瓷电子元件,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
在所述元件主体与所述端子电极的界面设有导电性金属膜,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面,实质上不存在所述端子电极。
本发明的第四观点提供一种层叠陶瓷电子元件,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
在所述元件主体与所述端子电极的界面设有导电性金属膜,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面全部露出于外部。
另外,本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,在元件主体与端子电极的界面设有导电性金属膜。通过这样构成,能够提高端子电极与元件主体的表面的紧贴性。其结果,能够实现端子电极与元件主体的紧贴性改善,并提高耐湿性。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选元件主体的所述下表面为平坦面。由于元件主体的下表面为平坦面,所以例如容易埋入到基板的内部。另外,在元件主体的作为下表面的平坦面设置于安装面时,元件主体与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电子元件的弯曲强度提高。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述导电性金属膜至少含有Pt、Rh、Ru、Re、Ir、Pd中的任一种金属。利用这种金属将导电性金属膜形成于元件主体的表面,由此,能够进一步提高端子电极与元件主体的表面的紧贴性。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选导电性金属膜覆盖形成于元件主体的表面的凹凸面的覆盖面积比例在20~70%的范围内。导电性金属膜进行的元件主体的表面的覆盖面积比例过小或过大,端子电极与元件主体的紧贴性改善效果也较小,在覆盖面积比例为20~70%的范围内的情况下,紧贴性改善效果较大。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选端子电极的端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。即,即使端子电极通过层叠陶瓷电子元件的薄型化而变薄,也能够防止水分侵入层叠陶瓷电子元件的内部。据此,即使在有水分的环境或湿度高的环境下使用层叠陶瓷电子元件,或层叠陶瓷电子元件的制造工序中包括使用水的工序或湿式工序,也能够防止水分侵入层叠陶瓷电子元件的内部,并抑制绝缘性的降低。
另外,端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,因此,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的强度。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选以(所述端侧覆盖层的覆盖面积/所述端侧电极部的外表面的面积)×100%表示的覆盖率为96~100%。
由于覆盖率为预定值以上,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选以(所述端侧覆盖层的平均厚度/所述端侧电极部的平均厚度)×100%表示的所述端侧覆盖层的相对厚度为20~500%。
由于端侧覆盖层的相对厚度在所述范围内,所以能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度,除此之外,层叠陶瓷电子元件的第二轴的方向的尺寸不会过大,能够没问题地安装。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述端侧覆盖层的材质是以Si为主成分的玻璃或以树脂为主成分的膜。
由此,能够进一步提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性,并且能够提高强度。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述层叠陶瓷电子元件在一对上侧电极部之间具有规定的上表面覆盖层。规定的上表面覆盖层,其覆盖位于一对所述上侧电极部之间的所述元件主体的所述上表面的上表面覆盖层的表面,以与所述上侧电极部的表面实质上齐平的方式紧贴所述元件主体的所述上表面而包含于层叠陶瓷电子元件。由此,减轻元件主体的上表面侧的高度差,即使层叠陶瓷电子元件薄型化,也能够抑制应力向高度差的集中,并能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
另外,通过提高弯曲强度,容易延长元件主体的第一轴的方向的尺寸或第二轴的方向的尺寸,元件主体的内部的内部电极层的彼此间的相对面积变大,静电电容等的电子元件的特性提高。
如上所述,在形成有上侧电极部的元件主体的上表面没有高度差的情况下,容易真空吸附并拾取层叠陶瓷电容器,并容易内置于基板。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,优选所述上侧电极部的表面利用选自Ni镀层、Sn镀层、Au镀层和Cu镀层中的至少1种覆盖。
本发明的第三和第四观点的层叠陶瓷电子元件中,所述元件主体也可以在上侧电极部和上表面覆盖层的下部包含上表面加强层。
通过这样构成,层叠陶瓷电子元件的弯曲强度进一步提高,除此之外,能够进一步抑制后工序中的裂纹、破裂。
为了达成所述目的,本发明的第五观点提供一种层叠陶瓷电子元件,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面实质上不存在所述端子电极,
所述元件主体具有加强层,
所述加强层覆盖所述元件主体的在所述第一轴的方向上彼此相对的一对侧面、所述上表面以及所述下表面中的至少任一个面,
所述加强层包含填料和基质,
所述填料的材质为玻璃或氧化铝,
所述填料的形状为针状、柱状或板状。
为了达成所述目的,本发明的第六观点提供一种层叠陶瓷电子元件,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面全部露出于外部,
所述元件主体具有加强层,
所述加强层覆盖所述元件主体的在所述第一轴的方向上彼此相对的一对侧面、所述上表面以及所述下表面中的至少任一个面,
所述加强层包含填料和基质,
所述填料的材质为玻璃或氧化铝,
所述填料的形状为针状、柱状或板状。
另外,本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,在元件主体的侧面、上表面和下表面中的至少一个面具有包含预定的材质的针状、柱状或板状的填料的加强层。由此,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
另外,通过提高弯曲强度,容易延长元件主体的第一轴方向的尺寸或第二轴方向的尺寸,元件主体的内部的内部电极层的彼此间的相对面积变大,静电电容等的电子元件的特性提高。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件也可以具有覆盖所述元件主体的所述上表面的所述加强层。
这样,通过覆盖上表面的加强层与上侧电极部相连续地形成,能够提高元件主体与端子电极的紧贴性,成为来自上表面的耐湿性优异的倾向。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,所述基质的材质也可以是选自玻璃和树脂的至少一种。
由于基质的材质为选自玻璃和树脂的至少一种,所以能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,覆盖所述上表面的所述加强层和覆盖所述侧面的所述加强层也可以相连续而覆盖所述元件主体。
通过覆盖上表面的加强层和覆盖侧面的加强层相连续而覆盖元件主体,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件也可以是位于一对所述上侧电极部之间的覆盖所述元件主体的所述上表面的上表面覆盖层,以其表面与所述上侧电极部的表面实质上齐平的方式紧贴地所述元件主体的所述上表面。
由此,减轻元件主体的上表面侧的高度差,即使层叠陶瓷电子元件薄型化,也能够抑制应力向高度差的集中,并能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。
如上所述,在形成有上侧电极部的元件主体的上表面没有高度差。因此,容易真空吸附并拾取层叠陶瓷电子元件,并容易内置于基板。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件的所述端侧电极部的外表面也可以被端侧覆盖层覆盖。
通过端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,能够提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。即,即使端子电极通过层叠陶瓷电子元件的薄型化而变薄,也能够防止水分侵入层叠陶瓷电子元件的内部。据此,即使在有水分的环境或湿度高的环境下使用层叠陶瓷电子元件,或层叠陶瓷电子元件的制造工序中包括使用水的工序或湿式工序,也能够防止水分侵入层叠陶瓷电子元件的内部,并抑制绝缘性的降低。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,所述元件主体的所述下表面也可以是平坦面。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件也可以具有覆盖所述下表面的所述加强层,覆盖所述下表面的所述加强层的外表面为平坦面。
通过下表面的表面或覆盖下表面的加强层的外表面为平坦面,例如容易埋入到基板的内部。另外,下表面的表面或覆盖下表面的加强层的外表面即平坦面设置于安装面时,层叠陶瓷电子元件与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电子元件的弯曲强度提高。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件中,也可以所述填料的短轴方向的粒径为0.1μm以上3.0μm以下,
所述填料的长轴方向的粒径为0.5μm以上15.0μm以下,
所述填料的以(所述短轴的粒径/所述长轴的粒径)×100%表示的长宽百分比为0.7%以上60%以下。
由此,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。另外,在层叠陶瓷电子元件在元件主体的上表面具有加强层的情况下,能够提高覆盖上表面的加强层与上侧电极部的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件的所述加强层中的所述填料的含量也可以为30体积%以上80体积%以下。
由此,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。另外,在层叠陶瓷电子元件在元件主体的上表面具有加强层的情况下,能够提高覆盖上表面的加强层与上侧电极部的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件的所述基质的材质也可以是以Si及Al中至少任一种为主成分的玻璃。
由此,能够提高层叠陶瓷电子元件的弯曲强度。另外,在层叠陶瓷电子元件在元件主体的上表面具有加强层的情况下,能够提高覆盖上表面的加强层与上侧电极部的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电子元件的耐湿性。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件的所述填料的材质也可以是以选自由碱金属、碱土金属、过渡金属和硼构成的组中的一种以上为副成分的玻璃。
通过填料的材质为以选自由碱金属、碱土金属、过渡金属和硼构成的组中的一种以上为副成分的玻璃,在覆盖上表面的加强层的表面的一部分通过镀敷形成上侧电极部时,容易镀敷。
本发明的第五观点和第六观点的层叠陶瓷电子元件的所述上侧电极部的表面也可以由选自Ni镀层、Sn镀层、Au镀层以及Cu镀层中的至少一种覆盖。
本发明的第一~第六观点的层叠陶瓷电子元件也能够埋入到基板中。
本发明的第一~第六观点的层叠陶瓷电子元件具有上侧电极部。因此,即使层叠陶瓷电子元件被埋入到基板中,也能够经由上侧电极部电连接。
附图说明
图1A是本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图1B是本发明的另一实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图2A1是沿着图1A所示的IIA1-IIA1线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图2A2是沿着图1A所示的IIA2-IIA2线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图2B是沿着图1B所示的IIB-IIB线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图2C是图2B所示的层叠陶瓷电容器的变形例的横剖视图。
图3是图1A所示的层叠陶瓷电容器的俯视图。
图4是表示图1A所示的层叠陶瓷电容器的制造过程的主要部分剖视图。
图5是表示图1A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
图6是表示图1A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
图7A是本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图7B是本发明的另一实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图7C是本发明的又一实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图8A1是沿着图7A所示的XIIA1-XIIA1线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图8A2是沿着图7A所示的XIIA2-XIIA2线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图8A3是图7A所示的XIIA3的局部放大剖视图。
图8B是沿着图7B所示的XIIB-XIIB线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图8C是图8B所示的层叠陶瓷电容器的变形例的横剖视图。
图9是图7A所示的层叠陶瓷电容器的俯视图。
图10A是表示图7A所示的层叠陶瓷电容器的制造过程的主要部分剖视图。
图10B是表示图10A的连续的制造过程的主要部分剖视图。
图11是表示图7A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
图12是表示图7A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
图13A是本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图13B是本发明的另一实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图13C是本发明的又一实施方式的层叠陶瓷电容器的纵剖视图。
图14A是沿着图13A所示的XXIIA-XXIIA线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图14B是沿着图13B所示的XXIIB-XXIIB线的层叠陶瓷电容器的横剖视图。
图15是图13A所示的层叠陶瓷电容器的俯视图。
图16是表示图13A所示的层叠陶瓷电容器的制造过程的主要部分剖视图。
图17是表示图13A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
图18是表示图13A所示的层叠陶瓷电容器的使用例的主要部分剖视图。
具体实施方式
以下,基于附图所示的实施方式说明本发明。
第一实施方式
作为本实施方式的层叠陶瓷电子元件的一个实施方式,对层叠陶瓷电容器进行说明。
如图1A所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2具有元件主体4、第一端子电极6、第二端子电极8。元件主体4具有与包含X轴及Y轴的平面实质上平行的内侧电介质层(绝缘层)10和内部电极层12,在内侧电介质层10之间,内部电极层12沿着Z轴的方向交替地层叠。在此,“实质上平行”是指大部分的部分平行,但也可以具有稍微不平行的部分,内部电极层12和内侧电介质层10是指也可以稍微具有凹凸或倾斜。
内侧电介质层10和内部电极层12交替地层叠的部分为内装区域13。另外,元件主体4在其层叠方向Z(Z轴)的两端面具有外装区域11。外装区域11通过比构成内装区域13的内侧电介质层10厚的外侧电介质层层叠多个而形成。内装区域13的Z轴方向的厚度优选为层叠陶瓷电容器2的总厚度z0的10~75%的范围内。另外,两个外装区域11的合计厚度是从总厚度z0减去内装区域13的厚度、端子电极6、8的厚度以及后述的上表面加强层16的厚度所得的值。
此外,以下有时将“内侧电介质层10”和“外侧电介质层”总称为“电介质层”。
构成内侧电介质层10和外装区域11的电介质层的材质可以相同也可以不同,没有特别限定,例如以ABO3等的钙钛矿结构的电介质材料为主成分构成。
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。其中,作为副成分,也可以含有稀土(选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的至少1种)、碱土金属(Mg和Mn)、过渡金属(选自V、W和Mo的至少1种)的氧化物或其混合物、复合氧化物以及包含作为玻璃的SiO2的烧结助剂等。
交替地层叠的一个内部电极层12具有与形成于元件主体4的Y轴方向第一端部的外侧的第一端子电极6的内侧电连接的引出部12a。另外,交替地层叠的另一内部电极层12具有与形成于元件主体4的Y轴方向第二端部的外侧的第二端子电极8的内侧电连接的引出部12b。
此外,图中,X轴、Y轴以及Z轴彼此垂直,Z轴与内侧电介质层10和内部电极层12的层叠方向一致,Y轴与引出部12a、12b所引出的方向一致。
内装区域13具有容量区域和引出区域。容量区域是内部电极层12沿着层叠方向隔着内侧电介质层10而层叠的区域。引出区域是位于与端子电极6或8连接的内部电极层12的引出部12a(12b)的彼此之间的区域。另外,图2A1和图2A2所示的侧间隙区域14是位于内部电极层12的X轴方向的两端的用于保护内部电极层12的区域,一般而言,利用与内侧电介质层10或外装区域11一样的电介质材料构成。但是,侧间隙区域14也可以利用成为后述的端侧覆盖层18b或上表面加强层16的玻璃材料等构成。另外,外装区域11也可以利用玻璃材料等构成。
内部电极层12中含有的导电材料没有特别限定,能够使用Ni、Cu、Ag、Pd、Al、Pt等的金属或它们的合金。作为Ni合金,优选为选自Mn、Cr、Co以及Al的1种以上的元素与Ni的合金,合金中的Ni含量优选为95质量%以上。此外,Ni或Ni合金中,P等的各种微量成分也可以含有0.1质量%程度以下。
端子电极6、8的材质也没有特别限定,能够使用Ni、Pd、Ag、Au、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir等的至少1种或它们的合金。通常使用Cu、Cu合金、Ni或Ni合金等或Ag、Ag-Pd合金、In-Ga合金等。
本实施方式中,端子电极6和8分别与元件主体4的Y轴方向的端面4a、4b紧贴地形成,可以为单一膜,也可以为多层膜。本实施方式的端子电极6和8分别具有覆盖引出内部电极层12的引线部12a、12b的作为元件主体4的引出端的端面4a、4b的端侧电极部6a、8a。另外,端子电极6和8分别在与元件主体4的Z轴实质上垂直的上表面4c的一部分具有与端侧电极部6a、8a连续地形成的上侧电极部6b、8b。
在此“实质上垂直”是大致垂直,但是指也可以具有稍微不垂直的部分,上侧电极部6b、8b也可以稍微具有凹凸或倾斜。
另外,如图2A1所示,端子电极6和8分别在沿着X轴的元件主体4的彼此相反侧的侧面4e、4e具有与上侧电极部6b、8b和端侧电极部6a、8a(参照图1A)连续地形成的侧电极部6c、8c。如图1A所示,端子电极6和8的彼此在元件主体4的外表面上沿着Y轴方向以规定距离分开并绝缘。
端子电极6和8各自的厚度可以在上侧电极部6b、8b、端侧电极部6a、8a以及侧电极部6c、8c的彼此间相同,也可以不同,例如为2~15μm的范围内。本实施方式中,上侧电极部6b、8b和侧电极部6c、8c的厚度比端侧电极部6a、8a的厚度大100~750%的范围。
本实施方式中,在沿着Z轴方向位于元件主体4的上表面4c的相反侧的元件主体4的下表面4d实质上未形成端子电极6、8。即,在元件主体4的下表面4d,未覆盖于端子电极6、8,元件主体4的下表面4d的整体露出于外部。而且,下表面4d成形为平坦面。下表面4d未覆盖于端子电极6、8,因此,没有台阶状凸部,平坦性优异。
本实施方式中,端侧电极部6a、8a的外表面利用端侧覆盖层18b、18b覆盖。由此,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。即,即使端子电极6、8通过层叠陶瓷电容器2的薄型化而变薄,也能够防止水分向层叠陶瓷电容器2的内部侵入。据此,即使在有水分的环境或湿度高的环境中使用层叠陶瓷电容器2,或层叠陶瓷电容器2的制造工序中包括使用水的工序或湿式工序,也能够防止水分向层叠陶瓷电容器2的内部侵入,并抑制绝缘性的降低。
另外,本实施方式的层叠陶瓷电容器2的端侧电极部6a、8a的外表面利用端侧覆盖层18b、18b覆盖,因此,能够提高强度。
本实施方式中,以(端侧覆盖层18b、18b的覆盖面积/端侧电极部6a、8a的外表面的面积)×100%表示的端侧覆盖层18b的覆盖率优选为96~100%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够进一步提高强度。从上述的观点来看,更优选端侧覆盖层18b的覆盖率为98~100%。
本实施方式中,以(端侧覆盖层18b、18b的平均厚度/端侧电极部6a、8a的平均厚度)×100%表示的端侧覆盖层18b的相对厚度优选为20~500%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度,除此之外,层叠陶瓷电容器2的Y轴方向的尺寸不会过大,能够没问题地安装。
端侧覆盖层18b的材质没有特别限定,例如示例:玻璃、氧化铝系复合材料、氧化锆系复合材料、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、芳纶纤维、纤维增强塑料等,但优选为以Si为主成分的玻璃或以树脂为主成分的膜。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度。
从上述的观点来看,作为以Si为主成分的玻璃,例如可举出Si-B-Zn-O系玻璃或Si-Al-M-O系玻璃(M为碱土金属)等,除此之外,作为玻璃成分,也可以含有BaO、碱金属。
本实施方式的Si-B-Zn-O系玻璃优选在玻璃成分中SiO2含有30~70质量%,B2O3含有1~20质量%,ZnO含有1~60质量%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度。
另外,本实施方式的Si-B-Zn-O系玻璃优选SiO2和B2O3和ZnO在玻璃成分中合计含有70~100质量%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度。
本实施方式的Si-Al-M-O系玻璃优选在玻璃成分中SiO2含有30~70质量%,Al2O3含有2~20质量%,MO含有5~20质量%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度。此外,作为M,优选为Ca或Sr。
另外,本实施方式的Si-Al-M-O系玻璃优选SiO2和Al2O3和MO在玻璃成分中合计含有70~100质量%。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性,并且能够提高强度。
本实施方式的端侧覆盖层18b能够使用软化点为600℃以上850℃以下的玻璃。由此,能够提高与端侧电极部6a、8a的紧贴性并提高耐湿性,除此之外,提高弯曲强度。从上述的观点来看,端侧覆盖层18b中使用的玻璃的软化点更优选为600℃以上850℃以下。
另外,本实施方式的端侧覆盖层18b优选为弹性模量比电介质层低的材质。由此,缓和来自外部的应力冲击,因此,能够抑制后工序中的裂纹、破裂。
另外,本实施方式的端侧覆盖层18b优选为线热膨胀系数比电介质层低的材质。由此,能够通过利用线膨胀系数差的应力调整,可进行强度的提高。
本实施方式中,位于一对上侧电极部6b、8b之间的覆盖元件主体4的上表面4c的上表面覆盖层18以与上侧电极部6b、8b的表面实质上齐平的方式紧贴元件主体4的上表面4c。
在此“实质上齐平”是指大致齐平,但也可以稍微具有高度差,例如,根据(上表面覆盖层18的平均厚度/上侧电极部6b、8b的平均厚度)×100%的数学式求得的上表面覆盖层18的相对厚度只要为70~110%即可。由此,减轻元件主体4的上表面4c侧的高度差,即使层叠陶瓷电容器2薄型化,也能够抑制应力向高度差的集中,能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,通过真空吸附,容易拾取层叠陶瓷电容器2。
上表面覆盖层18的材质没有特别限定,例如示例:玻璃、氧化铝系复合材料、氧化锆系复合材料、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、芳纶纤维、纤维增强塑料等,但从提高与外装区域11和上侧电极部6b、8b的紧贴性,且提高弯曲强度的观点来看,优选为软化点为600℃以上850℃以下的玻璃。
从上述的观点来看,上表面覆盖层18中使用的玻璃的软化点更优选为600℃以上850℃以下。作为这种玻璃,例如可举出Si-B-Zn-O系玻璃及Si-Ba-Al-O等,除此之外,作为玻璃成分,也可以含有BaO、Al2O3、碱金属、CaO、SrO。
构成上表面覆盖层18的玻璃成分优选在玻璃成分中SiO2含有30~70质量%,且B2O3含有1~20质量%,ZnO含有1~60质量%。由此,容易将玻璃的软化点设为适当的范围内。
另外,优选SiO2和B2O3和ZnO在构成本实施方式的上表面覆盖层18的玻璃成分中合计含有70~100质量%。由此,容易将玻璃的软化点设为适当的范围。
另外,与端侧覆盖层18b一样,上表面覆盖层18优选为弹性模量比电介质层低的材质。由此,缓和来自外部的应力冲击,因此,能够抑制后工序中的裂纹、破裂。
另外,与端侧覆盖层18b一样,上表面覆盖层18优选为线热膨胀系数比电介质层低的材质。由此,能够通过利用了线膨胀系数差的应力调整,可进行强度的提高。
此外,端侧覆盖层18b和上表面覆盖层18的材质可以相同,也可以不同。但是,如上述,端侧覆盖层18b重视提高耐湿性而选择材质,与之相对,上表面覆盖层18从减轻上表面4c侧的高度差的观点来看,重视与上侧电极部6b、8b和外装区域11的紧贴性而选择材质。从这种观点来看,优选端侧覆盖层18b与上表面覆盖层18的材质不同。
在端侧覆盖层18b与上表面覆盖层18的材质不同的情况下,优选彼此的性质没有大幅不同。具体而言,在端侧覆盖层18b的材质和上表面覆盖层18的材质均是以树脂为主成分的膜的情况下,端侧覆盖层18b与上表面覆盖层18的弹性模量的差优选为20×10-6Pa以下。另外,在端侧覆盖层18b的材质和上表面覆盖层18的材质均是以Si为主成分的玻璃的情况下,端侧覆盖层18b与上表面覆盖层18的热膨胀系数的差优选为20×10-6/K以下。由此,层叠陶瓷电容器2的制造变得容易,也不易产生层叠陶瓷电容器2的不良情况。
层叠陶瓷电容器2的形状和尺寸只要根据目的和用途适当决定即可,但本实施方式中,能够将层叠陶瓷电容器2的Z轴方向的总厚度z0减薄为例如100μm以下,优选减薄为90μm以下,进一步优选减薄为80μm以下,特别优选减薄为60μm以下,有助于层叠陶瓷电容器2的薄型化。
此外,本实施方式中,能够将电容器2的长边方向长度即Y轴方向的长度y0设为厚度z0的3倍以上,优选为300μm以上,优选设为400~1200μm。另外,电容器2的X轴方向的宽度x0能够设为厚度z0的2倍以上,优选为200μm以上,优选设为200~600μm。
根据本实施方式的层叠陶瓷电容器,通过元件主体4的下表面4d为平坦面,例如如图5所示,容易向多层基板40的内部埋入层叠陶瓷电容器2。图5中,形成于多层基板40的配线图案42穿过通孔电极等而连接于层叠陶瓷电容器2的端子电极6、8的上侧电极部6b、8b。另外,本实施方式中,作为元件主体4的下表面4d的平坦面设置于安装面时,元件主体4与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电容器2的弯曲强度提高。
另外,本实施方式中,构成元件主体4的上表面4c或下表面4d的外装区域11也可以利用强度比内侧电介质层10高的电介质材料构成。通过这样构成,层叠陶瓷电容器2的弯曲强度进一步提高。另外,通过强度提高,容易延长元件主体4的长边方向尺寸y0或宽度尺寸x0,元件主体4的内部的内部电极层12的彼此间的相对面积变大,静电电容等的特性提高。另外,图2A1和图2A2所示的侧间隙区域14也可以利用强度比内侧电介质层10高的电介质材料构成。
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,为了制造在烧结后构成图1A所示的内侧电介质层10的内侧生坯片材以及构成外装区域11的外侧生坯片材,准备内侧生坯片材用膏以及外侧生坯片材用膏。内侧生坯片材用膏以及外侧生坯片材用膏通常利用将陶瓷粉末和有机展色剂混炼而得到的有机溶剂系膏或水系膏构成。
作为陶瓷粉末的原料,能够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、有机金属化合物等适当选择并混合使用。本实施方式中,陶瓷粉末的原料用作平均粒径为0.45μm以下、优选为0.1~0.3μm程度的粉体。此外,为了将内侧生坯片材设为非常薄的片材,期望使用比生坯片材厚度细的粉体。
有机展色剂是将粘合剂溶解于有机溶剂中的材料。有机展色剂中使用的粘合剂没有特别限定,只要从乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等的通常的各种粘合剂适当选择即可。使用的有机溶剂也没有特别限定,只要从丙酮、甲基乙基酮等的各种有机溶剂适当选择。
另外,生坯片材用膏中,根据需要,也可以含有选自各种分散剂、增塑剂、电介质、副成分化合物、玻璃粉、绝缘体等的添加物。
作为增塑剂,示例:邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸丁苄酯等的邻苯二甲酸酯、己二酸、磷酸酯、二醇类等。
接着,为了制造在烧结后构成图1A所示的内部电极层12的内部电极图案层,准备内部电极层用膏。内部电极层用膏通过将由上述各种导电性金属或合金构成的导电材料与上述的有机展色剂混炼而制备。
在烧结后构成图1A所示的端子电极6、8的端子电极用膏只要与上述的内部电极层用膏一样地制备即可。
使用上述制备的内侧生坯片材用膏和内部电极层用膏,将内侧生坯片材和内部电极图案层交替地层叠,来制造内部层叠体。然后,在制造了内部层叠体后,使用外侧生坯片材用膏形成外侧生坯片材,并沿着层叠方向加压,得到生坯层叠体。
此外,作为生坯层叠体的制造方法,除了上述之外,也可以在外侧生坯片材上将直接内侧生坯片材和内部电极图案层交替地层叠规定量数,并沿着层叠方向加压,得到生坯层叠体。
具体而言,首先,通过刮刀法等,在作为支承体的载片(例如PET膜)上形成内侧生坯片材。内侧生坯片材形成在载片上之后进行干燥。
接着,在内侧生坯片材的表面上,使用内部电极层用膏形成内部电极图案层,得到具有内部电极图案层的内侧生坯片材。接着,将具有内部电极图案层的内侧生坯片材层叠多个,制造内部层叠体后,在内部层叠体的上下使用外侧生坯片材用膏,形成适当的多片外侧生坯片材,并沿着层叠方向加压,得到生坯层叠体。
接着,将生坯层叠体切断成单片状,得到生坯芯片。此外,作为内部电极图案层的形成方法,没有特别限定,除了印刷法、转印法之外,也可以通过蒸镀、溅射等的薄膜形成方法形成。
生坯芯片通过固化干燥将增塑剂除去并固化。固化干燥后的生坯芯片通过进行脱粘合剂工序、烧结工序、根据需要进行的退火工序,而得到元件主体4。脱粘合剂工序、烧结工序以及退火工序可以连续地进行,也可以独立地进行。
接着,在元件主体4的Y轴方向的两端面上,涂敷端子电极用膏并烧结,形成端子电极6、8。在形成端子电极6、8时,例如如图4所示,首先形成工件22,其是在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间临时粘接垫块20并使它们一体化而得到的。
垫块20优选利用可在后工序中除去的材料构成,优选为端子电极用膏难以附着的材料。垫块20利用例如硅橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、氟树脂、PET树脂、PEN树脂等构成。垫块20的X轴方向宽度和Y轴方向宽度优选与元件主体4的尺寸大致相同。垫块20的Z轴方向的厚度可以与元件主体4的Z轴方向厚度相等,或也可以比其薄,也可以比其厚。
此外,也可以不设置垫块20,将两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d利用可在后工序中剥离的粘接剂直接粘接而形成工件22。作为粘接剂,例如优选为改性硅聚合物、PVA水溶液糊、水溶性丙烯酸树脂水溶液糊、改性聚氨酯、改性硅+环氧树脂的双液型、淀粉糊等。另外,也可以代替垫块20,将一个以上的元件主体4粘接于两个元件主体4、4之间而形成工件22。
工件22为了组合两个以上的元件主体4、4,假设即使元件主体4、4本身的Z轴方向厚度较薄,也充分具有容易处理的厚度,与以往一样,能够向保持板30的贯通孔32安装工件22,并进行端子电极6和8的形成。此外,端子电极6、8的形成方法也没有特别限定,能够使用端子电极用膏的涂敷、烧焊、镀敷、蒸镀、溅射等的适当的方法。根据需要,在端子电极6、8表面,通过镀敷等形成覆盖层。作为覆盖层,示例Ni镀层、Sn镀层、Au镀层或Cu镀层等。
在形成端子电极6和8后,如果通过除去垫块20等,分离两个元件主体4、4,则得到图1A所示的层叠陶瓷电子元件2。即,在元件主体4的下表面4d,实质上未形成端子电极6、8,得到元件主体4的下表面4d的整体露出于外部的层叠陶瓷电容器2。
接着,在上述端子电极6、8的端侧电极6a、8a的外表面形成端侧覆盖层18b,在上述元件主体4的与Z轴垂直的上表面4c形成上表面覆盖层18。形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b的方法没有特别限定,例如可举出:浸渍、印刷、涂敷、蒸镀、溅射等。
例如,在通过涂敷形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b的情况下,向端侧电极部6a、8a的外表面涂敷覆盖层用膏并烧结,由此,形成端侧覆盖层18b后,向元件主体4的上表面4c涂敷覆盖层用膏并烧结,由此,能够形成上表面覆盖层18。涂敷有覆盖层用膏的元件主体4的烧焊条件没有特别限定,无论是上表面覆盖层18的情况,无论是端侧覆盖层18b的情况,例如均在加湿N2或干燥N2的气氛内,以600~1000℃保持并烧焊0.1~3小时。
接着,以上侧电极部6b、8b的表面、上表面覆盖层18的表面以及端侧覆盖层18b的Z轴方向的端部齐平的方式研磨。此外,在上侧电极部6b、8b的表面形成有镀膜的情况下,也可以以镀膜和上表面覆盖层18的表面齐平的方式研磨。
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,而用于各种电子设备等。或如图5所示,在多层基板40的内部,将层叠陶瓷电容器2埋入使用。作为本实施方式的层叠陶瓷电容器2的具体的用途,优选举出去耦电容器,但不限定于此,也可用作高耐压电容器、低ESL电容器、大容量电容器等。
本实施方式的层叠陶瓷电容器2通过在形成端子电极6、8后分离元件主体4,而成为例如薄至现有的1/2以下程度的层叠陶瓷电容器2。
作为结果得到的层叠陶瓷电容器2中,在元件主体4的下表面4d实质上未形成端子电极6、8,或元件主体4的下表面4d的整体露出。而且,层叠陶瓷电容器2的总厚度z0能够减薄为100μm以下,优选减薄为90μm以下,进一步优选减薄为80μm以下,特别优选减薄为60μm以下。即,有助于层叠陶瓷电容器2的薄型化。
另外,本实施方式中,元件主体4的下表面4d为平坦面。由于元件主体4的下表面4d为平坦面,例如如图5所示,容易向多层基板40的内部埋入层叠陶瓷电容器2。另外,在作为元件主体4的下表面4d的平坦面设置于安装面时,元件主体4与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电容器2的弯曲强度提高。
第二实施方式
如图2A2所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,除了以下所示以外,与第一实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。该层叠陶瓷电容器2中,在沿着元件主体4的X轴的方向而相对的侧面4e具有与第一实施方式的上表面覆盖层18相连续的侧覆盖层18a。通过这样构成,层叠陶瓷电容器2的强度进一步提高。
侧覆盖层18a的材质没有特别限定,可以与上表面覆盖层18相同,也可以不同。另外,侧覆盖层18a的厚度也没有特别限定,可以与上表面覆盖层18相同,也可以不同。
形成侧覆盖层18a的方法没有特别限定,例如通过与上表面覆盖层18一样的方法形成。
第三实施方式
如图1B和图2B所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2a中,除了以下所示以外,与第一实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。该层叠陶瓷电容器2a中,元件主体4的上表面4c(或下表面4d)包含利用强度比内侧电介质层10高的材料构成的上表面加强层16。
与第一实施方式一样,上表面加强层16在形成元件主体4后,在形成端子电极6和8之前,形成于元件主体4的上表面4c。作为上表面加强层16的材质,没有特别限定,例如示例:玻璃、氧化铝系复合材料、氧化锆系复合材料、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、芳纶纤维、纤维增强塑料等。另外,上表面加强层16的材质可以与上表面覆盖层18的材质相同,也可以不同。
通过这样构成,层叠陶瓷电容器2a的弯曲强度进一步提高。另外,通过强度提高,即使减薄元件主体4,也容易延长元件主体4的长边方向尺寸y0(参照图1A)或宽度尺寸x0(参照图2A1和图2A2),元件主体4的内部的内部电极层12的彼此间的相对面积变大,静电电容等的层叠陶瓷电容器2a的特性进一步提高。
从上述的观点来看,根据(上表面加强层16的平均厚度/上侧电极部6b、8b的平均厚度)×100%的数学式求得的上表面加强层16的相对厚度优选为20~133%。
此外,构成上表面加强层16的玻璃成分没有特别限定。本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃更优选以Si和Al中至少任一种为主成分。此外,主成分是玻璃中含有30质量%~70质量%的成分。本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃进一步优选以Si和Al为主成分。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃优选SiO2含有30质量%~70质量%。在上述的范围内含有SiO2的情况下,与比上述的范围少的情况相比,网络形成氧化物成为充分的量,耐镀敷性良好。在上述的范围内含有SiO2的情况下,与比上述的范围多的情况相比,防止软化点过高,并防止作业温度过高。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃优选Al2O3含有1质量%~15质量%。在上述的范围内含有Al2O3的情况下,与比上述的范围少的情况相比,耐镀敷性良好。在上述的范围内含有Al2O3的情况下,与比上述的范围多的情况相比,防止软化点过于上升。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃优选以选自由碱金属、碱土金属、过渡金属以及硼构成的组的一种以上作为副成分含有。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃为以选自由碱金属、碱土金属、过渡金属以及硼构成的组的一种以上作为副成分的玻璃,由此,在覆盖上表面4c的上表面加强层16的表面的一部分,通过镀敷形成上侧电极部6b、8b时,容易镀敷。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃由于含有碱金属、过渡金属以及硼,所以能够降低玻璃的软化点。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃由于含有碱金属,耐镀敷性变得良好。本实施方式中使用的碱金属没有特别限制。作为本实施方式中使用的碱金属,例如可举出Li、Na、K。作为碱金属,可以将1种单独使用,也可以并用2种以上。在本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃含有Li的情况下,玻璃能够致密地烧焊,由此,不易产生裂纹。在本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃含有Na或K的情况下,热膨胀系数变高,因此,不易产生裂纹。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中优选碱金属含有0.1质量%~15质量%。
由于本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃含有碱土金属,使上表面加强层16中包含的玻璃与电介质层的紧贴性良好并不易产生脱层。另外,防止热膨胀系数过小,不易产生裂纹。另外,在碱土金属为Ba,电介质层为BaTiO3的情况下,防止Ba溶出于玻璃成分,并抑制HALT可靠性降低。在上述的范围内含有BaO的情况下,与比上述的范围多的情况相比,使得玻璃化良好,进而使得耐镀敷性良好。
作为构成本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃的碱土金属,没有特别限制。作为本实施方式中使用的碱土金属,可举出Mg、Ba、Ca、Sr。作为碱土金属,可以单独使用1种,也可以并用2种以上。本实施方式中,作为碱土金属优选使用Ba或Ca。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选BaO含有20质量%~60质量%。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选SiO2和BaO和Al2O3合计含有70质量%~100质量%。由此,容易在电介质层与上表面加强层16的界面形成Ba-Ti-Si-O相。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选CaO含有0质量%~15质量%。由此,能够提高热膨胀系数。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选SrO含有0质量%~20质量%。由此,能够提高热膨胀系数,在上述的范围内含有SrO的情况下,与比上述的范围多的情况相比,防止SrO与BaTiO3反应,能够提高芯片的绝缘性和可靠性。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃所使用的过渡金属没有特别限制。作为用于本实施方式的上表面加强层16的过渡金属,例如可举出:V、Zn、W以及Mo等。作为用于本实施方式的上表面加强层16的过渡金属,优选为V或Zn。由此,作为上侧电极部6b、8b容易形成镀敷。本实施方式的过渡金属可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选过渡金属含有0质量%~20质量%。
本实施方式的上表面加强层16中包含的玻璃中,优选B2O3含有0质量%~10质量%。由此,能够发挥玻璃的作为网眼形成氧化物的效果。在上述的范围内含有B2O3的情况下,与比上述的范围多的情况相比,能够使耐镀敷性良好。
本实施方式中,上表面加强层16仅构成外装区域11的外表面侧的一部分,但也可以占据外装区域11的大部分或全部。上表面加强层16能够通过向元件主体4的上表面4c或下表面4d涂敷加强层用膏并烧焊而形成。
该加强层用膏通过例如将上述的玻璃原料、以乙基纤维素为主成分的粘合剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼而得到。加强层用膏向元件主体4的涂敷方法没有特别限定,例如可举出:浸渍、印刷、涂敷、蒸镀、喷雾等的方法。
涂敷有加强层用膏的元件主体4的烧焊条件没有特别限定,例如,在加湿N2或干燥N2的气氛内,以700℃~1300℃保持并烧焊0.1小时~3小时。
第四实施方式
如图2C所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2b中,除了以下所示以外,与第三实施方式的层叠陶瓷电容器2a一样。该层叠陶瓷电容器2b中,在沿着元件主体4的X轴方向相对的侧面4e具有与第三实施方式的上表面加强层16相连续的侧加强层16a。通过这样构成,层叠陶瓷电容器2的强度进一步提高。
此外,图2C中,侧加强层16a仅构成侧间隙区域14的侧面4e侧的一部分,但也可以占据侧间隙区域14的整体。即,侧加强层16a也可以与内部电极层12的X轴方向的端部接触。
侧加强层16a的材质没有特别限定,可以与上表面加强层16相同,也可以不同。另外,侧加强层16a的厚度也没有特别限定,可以与上表面加强层16相同,也可以不同。
形成侧加强层16a的方法没有特别限定,例如通过与上表面加强层16一样的方法形成。
第五实施方式
如图7A所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,除了以下所示以外,与第一实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。本实施方式中,如图7A所示,在元件主体4与端子电极6、8的界面分别插入设有导电性金属膜5。各个导电性金属膜5具有:与端子电极6、8对应地形成于元件主体4的上表面4c的上侧金属膜部、形成于元件主体4的端面4a、4b的端侧金属膜部、如图8A1所示形成于元件主体4的侧面4e的侧金属膜部。各个导电性金属膜5中,上侧金属膜部与端侧金属膜部与侧金属膜部连续地形成。
如图7A所示,在元件主体4的上表面,沿着一对导电性金属膜5的Y轴方向的内侧端5a优选比各个端子电极6、8的上侧电极部6b、8b的内侧端,向元件主体4的Y轴方向的中央以规定长度突出。此外,内侧端5a突出的规定长度没有特别限定,但优选为0~30μm。但是,用于突出的预定长度以双方的金属膜5的内侧端5a彼此电连接且不短路的方式决定。
导电性金属膜至少含有Pt、Rh、Ru、Re、Ir、Pd内的任意金属。利用这种金属将导电性金属膜形成于元件主体的表面,由此,能够进一步提高端子电极与元件主体的表面的紧贴性。
如图8A3所示,元件主体4的表面为陶瓷烧结体的表面,如果微观地观察,则形成由凹部和凸部出现反复而构成的凹凸。形成于元件主体4的表面的凹凸的例如以JIS B 0601表示的表面粗糙度为2~4μm的范围内。
本实施方式中,导电性金属膜5覆盖形成于元件主体4的表面的凹凸面的覆盖面积比例优选为20~70%,进一步优选为50~70%的范围内。即使导电性金属膜5进行的元件主体4的表面的覆盖面积比例过小或过大,端子电极6、8与元件主体4的紧贴性改善效果也较小,在覆盖面积比例为特定的范围内的情况下,紧贴性改善效果较大。
从这种观点来看,导电性金属膜5的厚度t优选比形成于元件主体4的表面的凹凸的大小(相邻的凸部与凹部之间的Z轴间距离)小,没有特别限定,但优选为100~500nm程度。另外,导电性金属膜5优选为通过溅射法、离子镀法、等离子CVD法、热CVD法、分子束外延法、旋涂法等的薄膜法形成的金属薄膜。在导电性金属膜5的表面形成各个端子电极6、8。
此外,图8A3中,对形成于元件主体4的上表面4c的导电性金属膜5和端子电极6、8进行图示,但形成于图7A所示的元件主体4的端面4a、4b以及图8A1所示的侧面4e的导电性金属膜5和端子电极6、8也一样。
本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,在元件主体4与端子电极6、8的界面插入设有导电性金属膜5。通过这样构成,能够提高端子电极6、8与元件主体4的表面的紧贴性。其结果,能够实现端子电极6、8与元件主体4的紧贴性改善,并提高耐湿性。
此外,本实施方式中,金属膜5的覆盖面积比例能够作为金属膜5埋入元件主体4的表面的凹凸的凹部的面积比例进行定义。该覆盖面积比例的测定通过如下进行,例如在图8A3所示的元件主体4的截面中,研磨端子电极6、8的表面,将完全除去端子电极6、8的Z轴方向位置的元件主体4的表面利用从Z轴方向观察的SEM照片等进行观察。例如在50μm×50μm的表面观察照片的范围内,测定金属膜5占据的面积,由此,求得面积比例。例如通过求得X-Y位置不同的5个表面观察照片的平均,求得金属膜5的覆盖面积比例。
另外,本实施方式中,在沿着Z轴方向位于元件主体4的上表面4c的相反侧的元件主体4的下表面4d,实质上未形成端子电极6、8。即,在元件主体4的下表面4d,未覆盖于端子电极6、8,元件主体4的下表面4d的整体露出于外部。而且,下表面4d成形为平坦面。下表面4d未覆盖于端子电极6、8,因此,没有台阶状凸部,平坦性优异。
另外,本实施方式中,端侧电极部6a、8a的外表面利用端侧覆盖层18b、18b覆盖。由此,能够进一步提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。即,即使端子电极6、8通过层叠陶瓷电容器2的薄型化而变薄,也能够防止水分向层叠陶瓷电容器2的内部的侵入。据此,即使在有水分的环境或湿度高的环境中使用层叠陶瓷电容器2,或层叠陶瓷电容器2的制造工序中包括使用水的工序或湿式工序,也能够防止水分向层叠陶瓷电容器2的内部侵入,并抑制绝缘性的降低。
另外,本实施方式的层叠陶瓷电容器2的端侧电极部6a、8a的外表面利用端侧覆盖层18b、18b覆盖,因此能够提高强度。本实施方式的端侧覆盖层18b、18b与第一实施方式的端侧覆盖层18b、18b一样。
本实施方式中,位于一对上侧电极部6b、8b之间的覆盖元件主体4的上表面4c的上表面覆盖层18以与上侧电极部6b、8b的表面实质上齐平的方式紧贴元件主体4的上表面4c。上表面覆盖层18覆盖元件主体4的上表面4c,并且还覆盖从端子电极6、8的内侧端分别突出的导电性金属膜5的内侧端5a的表面。本实施方式的上表面覆盖层18与第一实施方式的上表面覆盖层18一样。
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,与第一实施方式一样,得到元件主体4。接着,将生坯层叠体切断成单片状,得到生坯芯片。此外,作为内部电极图案层的形成方法,没有特别限定,除了印刷法、转印法之外,也可以通过蒸镀、溅射等的薄膜形成方法形成。
生坯芯片通过固化干燥除去增塑剂并固化。固化干燥后的生坯芯片通过进行脱粘合剂工序、烧结工序、根据需要进行的退火工序,得到元件主体4。脱粘合剂工序、烧结工序和退火工序可以连续地进行,也可以独立地进行。
接着,如图10A所示,在元件主体4的上表面4c的Y轴方向的中央部,以规定图案形成抗蚀膜60,将该元件主体4固定在溅射装置的设置台62上,并通过溅射法形成导电性金属膜5。在利用抗蚀膜60覆盖元件主体4的上表面和侧面的元件主体4的表面,未形成导电性金属膜5。另外,元件主体4的下表面4d与设置台62的表面接触,因此,在下表面4d未形成金属膜5。抗蚀膜60的形成和导电性金属膜5的形成也可以在切断生坯层叠体之前进行。
接着,在除去抗蚀膜60而形成了一对导电性金属膜5的元件主体4的Y轴方向的两端面(导电性金属膜5的表面),涂敷端子电极用膏并烧结,形成端子电极6、8。在形成端子电极6、8时,例如如图10B所示,首先形成如下工件22,在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间,临时粘接垫块20,并使将它们一体化。
工件22为了组合两个以上的元件主体4、4,假设即使元件主体4、4本身的Z轴方向厚度较薄,也充分具有容易处理的厚度,与以往一样,能够向保持板30的贯通孔32安装工件22,并能够进行端子电极6和8的形成。
在形成端子电极6和8后,如果通过除去垫块20等,分离两个元件主体4、4,则得到图7A所示的层叠陶瓷电子元件2。即,得到在元件主体4的下表面4d实质上未形成端子电极6、8,而元件主体4的下表面4d的整体露出于外部的层叠陶瓷电容器2。
接着,在上述端子电极6、8的端侧电极6a、8a的外表面形成端侧覆盖层18b,在上述元件主体4的与Z轴垂直的上表面4c形成上表面覆盖层18。
接着,上侧电极部6b、8b的表面、上表面覆盖层18的表面以及端侧覆盖层18b的Z轴方向的端部以齐平的方式研磨。此外,在上侧电极部6b、8b的表面形成有镀膜的情况下,也可以以镀膜与上表面覆盖层18的表面齐平的方式研磨。
本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,在元件主体4与端子电极6、8的界面插入设有导电性金属膜5。通过这样构成,能够提高端子电极6、8与元件主体4的表面的紧贴性。其结果,能够实现端子电极6、8与元件主体4的紧贴性改善,并提高耐湿性。
第六实施方式
如图8A2所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,除了以下所示以外,与第五实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。该层叠陶瓷电容器2中,在元件主体4的沿着X轴方向而相对的侧面4e具有与第五实施方式的上表面覆盖层18相连续的侧覆盖层18a。通过这样构成,层叠陶瓷电容器2的强度进一步提高。本实施方式的侧覆盖层18a与第二实施方式的侧覆盖层18a一样。
第七实施方式
如图7B和图8B所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2a中,除了以下所示以外,与第五实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。该层叠陶瓷电容器2a中,元件主体4的上表面4c包含利用强度比内侧电介质层10高的材料构成的上表面加强层16。本实施方式的上表面加强层16与第三实施方式的上表面加强层16一样。
第八实施方式
如图8C所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2b中,除了以下所示以外,与第七实施方式的层叠陶瓷电容器2a一样。该层叠陶瓷电容器2b中,在元件主体4的沿着X轴方向而相对的侧面4e具有与第七实施方式的上表面加强层16相连续的侧加强层16a。通过这样构成,层叠陶瓷电容器2的强度进一步提高。本实施方式的侧加强层16a与第四实施方式的侧加强层16a一样。
第九实施方式
如图7所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2c中,除了以下所示以外,与图7B的实施方式的层叠陶瓷电容器2a一样。该层叠陶瓷电容器2c中,将与形成于图7B所示的元件主体4的上表面4c的上表面加强层16一样的加强层116形成于元件主体4的下表面4d。
覆盖下表面4d的加强层116的形成方法没有特别限制。覆盖下表面4d的加强层116通过例如相对于元件主体4,向元件主体4d的下表面4d涂敷加强层用膏并烧焊而形成,然后,形成导电性金属膜5以及端子电极6、8。或者,也可以通过相对于形成有导电性金属膜5以及端子电极6、8的元件主体4,向元件主体4d的下表面4d涂敷加强层用膏并烧焊而形成。烧焊后,也可以将覆盖下表面4d的加强层116的外表面研磨成平坦。其它的结构和作用效果与上述的实施方式一样。
第十实施方式
如图13A所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,除了以下所示以外,与第一实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。
如图13A所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2中,具有从沿着元件主体4的X轴方向彼此相对的侧面4e、4e连续形成至上表面4c元件而覆盖主体4的加强层116。由此,能够提高元件主体4的弯曲强度,并能够防止层叠陶瓷电容器2的破损。
图14A是沿着图13A的IIA-IIA线的剖视图。如图14A所示,覆盖元件主体4的侧面4e、4e的加强层116也可以与内部电极层12的X轴方向的端部接触。
覆盖上表面4c的加强层116和覆盖侧面4e、4e的加强层116在形成元件主体4后,形成端子电极6、8之前,形成于元件主体4的上表面4c和侧面4e、4e。
本实施方式的加强层116包含填料和基质。
本实施方式的加强层116的填料的形状为针状、柱状或板状。本实施方式中,填料的形状优选为针状。由此,能够形成更坚固的加强层116。
本实施方式中,填料的短轴方向的粒径没有特别限制。本实施方式中,填料的短轴方向的粒径优选为0.1μm以上3.0μm以下。
本实施方式中,通过填料的短轴方向的粒径为上述的范围内,能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,能够提高覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。本实施方式中,填料的短轴方向的粒径更优选为0.5μm以上3.0μm以下。
本实施方式中,填料的长轴方向的粒径没有特别限制。本实施方式中,填料的长轴方向的粒径优选为0.5μm以上15.0μm以下。
本实施方式中,由于填料的长轴方向的粒径为上述的范围内,能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,能够提高覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。
本实施方式中,填料的长轴方向的粒径更优选为3.0μm以上15.0μm以下。
本实施方式中,填料的以(短轴的粒径/长轴的粒径)×100%表示的长宽比(%)没有特别限制。本实施方式中,填料的长宽比优选为0.7%以上60%以下。
本实施方式中,通过填料的长宽比为上述的范围内,能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,能够提高覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。本实施方式中,填料的长宽比更优选为0.7%以上30%以下。
本实施方式中,将填料的形状和尺寸设为上述那样的方法没有特别限制。例如,可举出向用于形成加强层116的加强层用膏添加成为预设上述的形状和尺寸的填料的混入型的方法,以及在填料为玻璃的情况下,在用于形成加强层116的加强层用膏中包含预定的玻璃原料,将烧焊温度或烧焊时间设定成预定的范围内进行烧焊的析出型的方法。
本实施方式中,优选通过析出型的方法将填料的形状和尺寸设为上述那样。本实施方式的析出型的方法的烧焊温度优选比后述的“加强层116中包含的玻璃”的软化点高50℃以上。通过提高烧焊温度,处于玻璃致密地烧结的倾向。另外,本实施方式的析出型的方法的烧焊温度更优选比后述的“加强层116中包含的玻璃”的软化点高50℃~80℃。
本实施方式的析出型的方法的烧焊时间优选为0.1小时~2小时。通过延长烧焊时间,处于玻璃致密地烧结的倾向。另外,本实施方式的析出型的方法的烧焊时间优选为0.1小时~1小时。
本实施方式中,加强层116中的填料的含量没有特别限制。本实施方式中,加强层116中的填料的含量优选为30体积%以上80体积%以下,更优选为45体积%以上80体积%以下。
本实施方式中,由于加强层116中的填料的含量为上述的范围内,所以能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,能够提高覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。本实施方式中,加强层116中的填料的含量更优选为55体积%以上80体积%以下。
构成本实施方式的加强层116的填料的材质没有特别限制。本实施方式的填料的材质优选为玻璃或氧化铝。由此,能够提高层叠陶瓷电容器2的弯曲强度。另外,能够提高覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性,其结果,能够提高层叠陶瓷电容器2的耐湿性。
本实施方式的填料的材质优选为以Si和Al中至少任一种为主成分的玻璃。此外,主成分是在玻璃中含有30质量%~70质量%的成分。本实施方式的填料的材质更优选为以Si和Al为主成分的玻璃。
本实施方式的填料的材质优选为以碱金属、碱土金属、过渡金属、硼为副成分的玻璃。
填料的材质为以选自由碱金属、碱土金属、过渡金属以及硼构成的组的一种以上作为副成分的玻璃,由此,在覆盖上表面4c的加强层116的表面的一部分通过镀敷形成上侧电极部6b、8b时,容易镀敷。
本实施方式的填料的材质的作为玻璃的副成分含有的碱金属没有特别限制。本实施方式的填料的材质的作为玻璃的副成分含有的碱金属例如为Li、Na、K。
作为本实施方式的填料的材质的作为玻璃的副成分含有的碱土金属,可举出Ba、Ca、Sr。
构成本实施方式的加强层116的基质的材质没有特别限制。本实施方式的基质的材质优选为玻璃和树脂中至少任一种。本实施方式的基质的材质更优选为玻璃。
例如,在基质包含玻璃和树脂的情况下,加强层116中,相对于玻璃100质量份,优选树脂含有10质量份~40质量份。
本实施方式中,加强层116中,更优选相对于玻璃100质量份,树脂为15质量份~30质量份。
此外,本实施方式中,利用加强层用膏形成加强层116,但为了向加强层用膏赋予粘性,包含以乙基纤维素等为主成分的树脂。在基质中包含玻璃,且在制造时进行脱粘合剂处理的情况下,加强层用膏中的以乙基纤维素等为主成分的树脂被烧掉,因此,在产品完成时不含有。
本实施方式的基质的材质更优选为以Si和Al中至少任一种为主成分的玻璃。此外,主成分是在玻璃中含有30质量%~70质量%的成分。本实施方式的基质的材质进一步优选为以Si和Al为主成分的玻璃。
本实施方式的基质的材质优选为以碱金属、碱土金属、过渡金属、硼为副成分的玻璃。
本实施方式的基质的材质的作为玻璃的副成分含有的碱金属没有特别限制。本实施方式的基质的材质的作为玻璃的副成分含有的碱金属例如为Li、Na、K。
作为本实施方式的基质的材质的作为玻璃的副成分含有的碱土金属,可举出Ba、Ca、Sr。
本实施方式的作为基质的材质的树脂的材质没有特别限制。本实施方式的作为基质的材质的树脂为聚酰亚胺树脂、环氧树脂。本实施方式的作为基质的材质的树脂优选为聚酰亚胺树脂。本实施方式的作为基质的材质的树脂也可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
本实施方式中,在加强层116的填料和基质均为玻璃的情况、仅加强层116的填料为玻璃的情况,或仅基质为玻璃的情况下,各玻璃的组成没有限制。本实施方式中,在加强层116的填料和基质均为玻璃的情况、仅加强层116的填料为玻璃的情况,或仅基质为玻璃的情况下,各玻璃的组成优选如下述。以下,将这些玻璃汇总,设为“加强层116中包含的玻璃”。此外,在加强层116的填料和基质均为玻璃的情况下,是合计了填料和基质中包含的各个元素的填料以及基质的作为整体的组成。
本实施方式的加强层116中包含的玻璃与构成第三实施方式的上表面加强层16的玻璃成分一样。
此外,本实施方式的加强层116中包含的玻璃由于含有碱金属、过渡金属和硼,所以能够降低玻璃的软化点,容易析出构成加强层116的填料。
另外,作为本实施方式的加强层116中使用的过渡金属,优选为V或Zn。由此,作为上侧电极部6b、8b容易形成镀敷,另外,容易析出构成加强层116的填料。
此外,本实施方式的加强层116中包含的玻璃的组成可以与构成后述的上表面覆盖层18或端侧覆盖层18b的玻璃相同,也可以不同。
通过将本实施方式的加强层116中包含的玻璃设为上述那样的结构,能够析出预定的填料。其结果,加强层116的强度比内侧电介质层10高。因此,层叠陶瓷电容器2的弯曲强度进一步提高。另外,由于强度提高,即使减薄元件主体4,也容易延长元件主体4的长边方向尺寸y0(参照图13A)和/或宽度尺寸x0(参照图14A),元件主体4的内部的内部电极层12的彼此间的相对面积变大,静电电容等的层叠陶瓷电容器2的特性进一步提高。
从上述的观点来看,根据(加强层116的平均厚度/上侧电极部6b、8b的平均厚度)×100%的数学式求得的加强层116的相对厚度优选为20%~133%,更优选为50%~100%。
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,与第一实施方式一样得到元件主体4。接着,例如如图16所示,首先形成工件22,其是在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间临时粘接垫块20,并使它们一体化而形成的。在形成工件22的阶段,将加强层用膏从元件主体4的侧面4e涂敷至上表面4c并烧焊,由此形成加强层116。
在填料为玻璃,且基质为玻璃的情况下,加强层用膏通过例如将包含构成上述的加强层116的成分的玻璃原料、以乙基纤维素为主成分的树脂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼而得到。
另外,在填料为玻璃,且基质为树脂的情况下,加强层用膏通过将例如包含构成填料的成分的玻璃、规定的树脂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼而得到。
加强层用膏向元件主体4的涂敷方法没有特别限制。加强层用膏向元件主体4的涂敷方法例如可举出浸渍、印刷、涂敷、蒸镀、喷雾等的方法。本实施方式中,优选相对于元件主体4将加强层用膏进行多层涂敷。具体而言,将加强层用膏进行一层涂敷后,进行干燥,接着,在其上进一步涂敷加强层用膏并干燥。优选将该工序反复进行,将加强层用膏的膜重叠2层~10层。由此,能够提高加强层116的密度,另外,能够降低加强层116中的空孔(孔隙)。其结果,能够得到强度更高的加强层116。
另外,通过上述方法得到的加强层116的覆盖上表面4c的加强层116与上侧电极部6b、8b的紧贴性较高,因此,上表面4c的耐湿性优异。
本实施方式的涂敷有加强层用膏的元件主体4的烧焊条件没有特别限定,例如,在加湿N2或干燥N2的气氛中烧焊。
本实施方式中,在填料为玻璃的情况下,通过以比构成填料的玻璃的软化点高50℃以上的温度烧焊,能够得到针状、柱状或板状的填料。本实施方式中,优选以比构成填料的玻璃的软化点高50℃~80℃的温度烧焊。
具体而言,构成填料的玻璃的软化点优选为600℃~850℃,烧焊温度优选为650℃~930℃。另外,烧焊时间优选为0.1小时~2小时。
接着,向保持板30的贯通孔32安装工件22,进行端子电极6、8的形成。
形成端子电极6、8后,如果通过除去垫块20等,分离两个元件主体4、4,得到图13A所示的层叠陶瓷电容器2。即,得到在元件主体4的下表面4d实质上未形成端子电极6、8的层叠陶瓷电容器2。
第十一实施方式
如图13B所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2a中,除了以下所示以外,与第十实施方式的层叠陶瓷电容器2一样。本实施方式中,以位于一对上侧电极部6b、8b之间的覆盖元件主体4的上表面4c的上表面覆盖层18与上侧电极部6b、8b的表面实质上齐平的方式紧贴地存在。本实施方式的上表面覆盖层18与第一实施方式的上表面覆盖层18一样。
本实施方式中,端侧电极部6a、8a的外表面利用端侧覆盖层18b、18b覆盖。本实施方式的端侧覆盖层18b、18b与第一实施方式的端侧覆盖层18b、18b一样。
第十二实施方式
如图13C所示,本实施方式的层叠陶瓷电容器2b中,除了以下所示以外,与第十一实施方式的层叠陶瓷电容器2a一样。本实施方式中,元件主体4的下表面4d的整个面利用加强层116覆盖。
在此“下表面4d的整个面”是指,大致覆盖下表面4d的整个面,但也可以稍微具有不覆盖的部分,例如,只要根据(覆盖下表面4d的加强层116的面积/下表面4d的面积)×100%的数学式求得的加强层116的覆盖率为90%~100%即可。由此,即使层叠陶瓷电容器2b薄型化,也能够提高弯曲强度。
另外,本实施方式的覆盖下表面4d的加强层116的厚度、覆盖侧面4e的加强层116的厚度、覆盖上表面4c的加强层116也可以相互相同,也可以不同。
本实施方式的覆盖下表面4d的加强层116的厚度没有特别限定,但覆盖下表面4d的加强层116的厚度优选比覆盖上表面的加强层116的厚度薄。由此,Z轴方向的尺寸不会过大,能够没有问题地安装。
另外,本实施方式中,覆盖下表面4d的加强层116的表面为平坦面。通过覆盖下表面4d的加强层116的外表面为平坦面,容易向多层基板40的内部埋入层叠陶瓷电容器2b。另外,覆盖下表面4d的加强层116的作为表面的平坦面设置于安装面时,层叠陶瓷电容器2c与安装面紧贴地安装,层叠陶瓷电容器2b的弯曲强度提高。
覆盖下表面4d的加强层116的形成方法没有特别限制。覆盖下表面4d的加强层116通过例如相对于元件主体4,向元件主体4d的下表面4d涂敷加强层用膏并烧焊而形成,然后,形成端子电极6、8和端侧覆盖层18b。或者,也可以通过对于形成有端子电极6、8和端侧覆盖层18b的元件主体4,向元件主体4d的下表面4d涂敷加强层用膏并烧焊而形成。也可以在烧焊后,将覆盖下表面4d的加强层116的外表面研磨成平坦。
其它的实施方式
本发明不限于上述的实施方式,也可以进行各种改变,或也可以组合各个实施方式。例如,图1B、图2B、图2C、图7B、图8B、图8C所示的上表面加强层16、图2C、图8C所示的侧加强层16a和/或图7所示的加强层116也可以为图13A~图18所示的加强层116。具体而言,也可以上表面加强层16、侧加强层16a和/或加强层116包含填料以及基质,填料的材质为玻璃或氧化铝,填料的形状为针状、柱状或板状。
第一~第三以及第五~第七实施方式中,上表面覆盖层18覆盖位于一对上侧电极部6b、8b之间的元件主体4的上表面4c,但上表面覆盖层18也可以不覆盖元件主体4的上表面4c。
第三十一~第三十三实施方式中,加强层116可以仅形成于元件主体4的上表面4c,也可以仅形成于下表面4d,还可以仅形成于侧面4e。另外,加强层116可以形成于一对侧面4e、4e两者,也可以仅形成于一个的侧面4e。
另外,上述中,表示了填料为玻璃且基质为玻璃时的烧焊方法,但填料为氧化铝时的烧焊方法如以下。
首先,填料为氧化铝且基质为玻璃的情况如下述。
预先将针状、柱状或板状的氧化铝与烧焊后成为基质的玻璃原料一起包含于加强层用膏中。然后,将该加强层用膏与上述一样涂敷于元件主体4。
就涂敷有加强层用膏的元件主体4的烧焊条件而言,例如在加湿N2或干燥N2的气氛内,将烧焊温度设为650℃~930℃,且将烧焊温度保持时间设为0.1小时~2小时。
另外,在填料为氧化铝且基质为树脂的情况下如下述。
预先将针状、柱状或板状的氧化铝与烧焊后成为基质的树脂一起,包含于加强层用膏中。然后,将该加强层用膏与上述一样涂敷于元件主体4。
就涂敷有加强层用膏的元件主体4的烧焊条件而言,例如,在加湿N2或干燥N2的气氛内,将烧焊温度设为250℃~450℃,将烧焊温度保持时间设为0.1小时~2小时保持。以上是填料为氧化铝时的烧焊方法的例子。
另外,在代替图4、图14和图16所示的垫块20,而配置一个以上的元件主体4并粘接的情况下,在这些元件主体4上仅形成端侧电极部6a、8a和侧电极部6c、8c。即,在该情况下,得到具有在元件主体4的下表面4d和上表面4c两者实质上未形成端子电极6、8的端子电极的层叠陶瓷电容器2。该层叠陶瓷电容器2具有在元件主体4的下表面4d和上表面4c两者实质上未形成端子电极6、8的端子电极,因此,得到更薄型的层叠陶瓷电容器2。
形成覆盖层的顺序没有限定。例如也可以形成端侧覆盖层18b,且形成上表面覆盖层18。另外,如果上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b的材质实质上相同,则也可以同时形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b。
此外,本实施方式的层叠陶瓷电容器2也可以如图6、图12和图18所示,使用锡焊50安装于电路基板40a上。在该情况下,层叠陶瓷电容器2的Z轴方向的上下相反地配置,端子电极6和8的上侧电极部6b、8b在附图上朝向下方,并利用锡焊50分别连接于电路基板40a的配线图案42a。此外,锡焊50中形成锡焊圆角,锡焊50也与端子电极6、8的端侧电极部6a、8a接触。
上述各实施方式中,将层叠陶瓷电容器2的长边方向设为Y轴方向,将层叠陶瓷电容器2的宽边方向设为X轴方向,但也能够将层叠陶瓷电容器的长边方向设为X轴方向,将层叠陶瓷电容器的宽边方向设计成Y轴方向。即,能够使面对面的两个外部电极6、8之间的距离比面对面的两个侧面4e、4e之间的距离短。在该情况下,能够将X轴方向的长度x0设为厚度z0的3倍以上,优选设为300μm以上,优选设为400μm~1200μm。另外,层叠陶瓷电容器的y轴方向的宽度y0能够设为厚度z0的2倍以上,优选设为200μm以上,优选设为200μm~600μm。
另外,本发明的层叠陶瓷电子元件不限于层叠陶瓷电容器,可适用于其它的层叠电子元件。作为其它的层叠电子元件,示例电介质层(绝缘层)经由内部电极层叠的所有的电子元件,例如带通滤波器、电感器、层叠三端子滤波器、压电元件、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、变阻器等。
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。
[实验1]
试样编号1
如下述,制作试样编号1的层叠陶瓷电容器2。
首先,将BaTiO3系陶瓷粉末:100质量份、聚乙烯醇缩丁醛树脂:10质量份、作为增塑剂的邻苯二甲酸二辛酯(DOP):5质量份、作为溶剂的醇:100质量份利用球磨机混合并膏化,得到内侧生坯片材用膏。
另外,与上述不同,将Ni粒子44.6质量份、松油醇:52质量份、乙基纤维素:3质量份、苯并三唑:0.4质量份利用三辊混炼,并浆化,制作内部电极层用膏。
使用上述中制作的内侧生坯片材用膏,在PET膜上形成内侧生坯片材。接着,使用内部电极层用膏,以规定图案形成内部电极图案层后,从PET膜剥离片材,得到具有内部电极图案层的内侧生坯片材。
将具有这样得到的内部电极图案层的内侧生坯片材交替地层叠,制造内部层叠体。
接着,在内部层叠体的上下,使用外侧生坯片材用膏形成适当的片数的外侧生坯片材,沿着层叠方向进行加压粘接,得到生坯层叠体。外侧生坯片材用膏通过与内侧生坯片材用膏一样的方法得到。
接着,将生坯层叠体切断,得到生坯芯片。
接着,对于得到的生坯芯片,通过下述条件进行脱粘合剂处理、烧结以及退火,得到元件主体4。
脱粘合剂处理条件:设为升温速度60℃/小时、保持温度:260℃、保持时间:8小时、气氛:空气中。
烧结条件设为:升温速度200℃/小时、保持温度1000℃~1200℃,将温度保持时间设为2小时。冷却速度设为200℃/小时。此外,气氛气体设为加湿的N2+H2混合气体。
退火条件设为: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:加湿的N2气体。
此外,烧结和退火时的气氛气体的加湿中使用润湿剂。
接着,如图4所示,首先形成工件22,其在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间临时粘接垫块20并将它们一体化而成,并向保持板30的贯通孔32安装工件22。
接着,将平均粒径0.4μm的球状的Cu粒子、片状的Cu粉的混合物100质量份、有机展色剂(将乙基纤维素树脂5质量份溶解于丁基卡必醇95质量份的材料)30质量份、以及丁基卡必醇6质量份进行混炼,得到膏化的端子电极用膏。
将得到的端子电极用膏通过浸渍涂敷于陶瓷烧结体的Y轴方向的端面,在N2气氛以850℃烧结10分钟,形成端子电极6、8。
接着,除去垫块20,分离两个元件主体4、4。
接着,将软化点为600℃的Si-B-Zn-O系玻璃粉末、以乙基纤维素为主成分的粘合剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼,制备覆盖层用膏。
使用覆盖层用膏,在端子电极6、8的端侧电极部6a、8a的外表面印刷烧焊前端侧覆盖层。
进行印刷后,相对于干燥的芯片,在N2的气氛内以700℃保持0.1小时,并烧焊端侧覆盖层18b。
层叠陶瓷电容器2的厚度为60μm。另外,上侧电极部6b、8b的厚度为15μm,端侧电极部6a、8a的厚度为10μm,端侧覆盖层18b的相对厚度为100%。另外,端侧覆盖层18b的覆盖率为99%。此外,端侧覆盖层18b的覆盖率通过对端侧表面进行SEM观察而测定。
试样编号2
试样编号2中,除了不形成端侧覆盖层18b以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号2的规格在表1中表示。
试样编号3
试样编号3中,除了将端侧覆盖层18b的材质改变成Si-Al-M-O系玻璃以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号3的规格在表1中表示。
试样编号4
试样编号4中,除了将端侧覆盖层18b的材质改变成聚酰亚胺树脂,且将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成96%以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号4的规格在表1中表示。
试样编号5
试样编号5中,除了将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成90%以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号5的规格在表1中表示。
试样编号6和7
试样编号6和7中,除了将端侧覆盖层18b的相对厚度如表1所记载那样改变以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号6和7的规格在表1中表示。
试样编号8
试样编号8中,除了设置形成上表面覆盖层18的工序以外,与试样编号1一样,制作层叠陶瓷电容器2。试样编号8中,在形成端侧覆盖层18b后,形成上表面覆盖层18,上表面覆盖层18与端侧覆盖层18b一样地形成,并以上侧电极部6b、8b的表面、上表面覆盖层18的表面以及端侧覆盖层18b的Z轴方向的端部实质上齐平的方式研磨,得到层叠陶瓷电容器2。此外,上表面覆盖层18的相对厚度为90~110%。将试样编号8的规格在表1中表示。
<耐湿负荷试验后的绝缘性IR>
将得到的层叠陶瓷电容器2浸渍于酸性液后,施加121℃95%RH/20hrs/6.3V,测定绝缘电阻值。使将试样编号2的绝缘电阻值设为100%时的各试样的相对值在表1中表示。此外,试样编号2的绝缘电阻值为1×1010Ω。
<三点弯曲强度>
相对于得到的层叠陶瓷电容器2,使用测定器(商品名:5543,Instron株式会社制造)测定三点弯曲强度。测定时支承试验片的2点间的夹具距离设为400μm,测定速度设为0.5mm/min,并测定以10个试验数测定而得到的值的平均值(单位:MPa)。使将试样编号2的三点弯曲强度设为100%时的各试样的相对值在表1中表示。此外,试样编号2的三点弯曲强度为200MPa。
表1
Figure BDA0002253500490000431
Figure BDA0002253500490000441
※1…端侧覆盖层的相对厚度(%)=(端侧覆盖层的平均厚度/端侧电极层的平均厚度)×100%
根据表1能够确认,与端侧电极部的外表面未利用端侧覆盖层覆盖的情况(试样编号2)相比,端侧电极部的外表面利用端侧覆盖层覆盖的情况(试样编号1)的耐湿负荷试验后的绝缘性IR良好,三点弯曲强度良好。
根据表1能够确认,即使在将端侧覆盖层的材质设为Si-Al-M-O系玻璃的情况(试样编号3)和将端侧覆盖层的材质设为聚酰亚胺树脂的情况下(试样编号4),耐湿负荷试验后的绝缘性IR和三点弯曲强度也良好。
根据表1能够确认,与端侧覆盖层的覆盖率为90%的情况(试样编号5)相比,端侧覆盖层的覆盖率超过90%的情况(试样编号1、3和4)的耐湿负荷试验后的绝缘性IR良好。
根据表1能够确认,与端侧电极部的外表面未利用端侧覆盖层覆盖的情况(试样编号2)相比,端侧覆盖层的相对厚度为20~500%的情况(试样编号1、6和7)的耐湿负荷试验后的绝缘性IR和三点弯曲强度良好。
根据表1能够确认,不仅具有端侧覆盖层而且具有上表面覆盖层的情况(试样编号8)的三点弯曲强度更良好。
[实验2]
试样编号101
如下述,制作试样编号101的层叠陶瓷电容器2。
首先,与实验1一样,得到元件主体4。接着,如图10A所示,在抗蚀膜60以规定图案形成的元件主体4的表面上,利用溅射装置形成导电性金属膜5。导电性金属膜5的种类如表11所示。如图8A3所示,金属膜5埋入元件主体4的表面的凹凸的凹部的金属膜5的覆盖面积比例如表11所示,为20%。
然后,除去抗蚀膜60,如图10B所示,首先形成工件22,其在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间,临时粘接垫块20,并使它们一体化而形成,并向保持板30的贯通孔32安装工件22。
接着,将平均粒径0.4μm的球状的Cu粒子和片状的Cu粉的混合物100质量份、有机展色剂(将乙基纤维素树脂5质量份溶解于丁基卡必醇95质量份的材料)30质量份、以及丁基卡必醇6质量份混炼,得到膏化的端子电极用膏。
将得到的端子电极用膏通过浸渍涂敷于陶瓷烧结体的Y轴方向的端面,在N2气氛内以850℃烧结10分钟,在元件主体4的导电性金属膜5的表面形成端子电极6、8。
接着,除去垫块20,分离两个元件主体4、4。
接着,将软化点为600℃的Si-B-Zn-O系玻璃粉末、以乙基纤维素为主成分的粘合剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼,制备覆盖层用膏。
使用覆盖层用膏,在端子电极6、8的端侧电极部6a、8a的外表面印刷烧焊前端侧覆盖层。
印刷之后,对于干燥的芯片,在N2的气氛内以700℃保持0.1小时,并烧焊端侧覆盖层18b。端侧覆盖层的材质在表11中表示。
层叠陶瓷电容器2的厚度为60μm。另外,上侧电极部6b、8b的厚度为15μm,端侧电极部6a、8a的厚度为10μm,端侧覆盖层18b的相对厚度为100%。另外,端侧覆盖层18b的覆盖率为99%。此外,端侧覆盖层18b的覆盖率通过SEM观察端侧表面而测定。
试样编号102
试样编号102中,除了较长地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为70%,且不形成端侧覆盖层18b以外,与试样编号101一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号102的规格在表11中表示。
试样编号103
试样编号103中,除了较长地设定溅射时间,并将金属膜5的覆盖率设为50%,并且将端侧覆盖层18b的材质改变成Si-Al-Ca-O系玻璃以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号103的规格在表11中表示。
试样编号104
试样编号104中,除了较长地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为50%,并且将端侧覆盖层18b的材质改变成聚酰亚胺树脂,并将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成96%以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号104的规格在表11中表示。
试样编号105
试样编号105中,除了较长地设定溅射时间,并将金属膜5的覆盖率设为70%,并且将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成90%的以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号105的规格在表11中表示。
试样编号106和107
试样编号106和107中,除了较长地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为70%,并且将端侧覆盖层18b的相对厚度如表11所记载那样以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号106和107的规格在表11中表示。
试样编号108
试样编号108中,除了较长地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为50%,并且设置形成上表面覆盖层18的工序以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。试样编号108中,形成端侧覆盖层18b后,形成上表面覆盖层18,上表面覆盖层18与端侧覆盖层18b一样地形成,并以上侧电极部6b、8b的表面、上表面覆盖层18的表面以及端侧覆盖层18b的Z轴方向的端部实质上齐平的方式研磨,得到层叠陶瓷电容器2。此外,上表面覆盖层18的相对厚度为90~110%。将试样编号108的规格在表11中表示。
试样编号109~114
试样编号109~114中,除了将金属膜5的种类从Pt改变成表11所示的金属以外,与试样编号103一样,制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号109~114的规格在表11中表示。此外,试样编号111中,也改变端侧覆盖层的材质。
试样编号115
试样编号115中,除了较短地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为10%,并且将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成90%以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号115的规格在表11中表示。
试样编号116
试样编号116中,除了较长地设定溅射时间,将金属膜5的覆盖率设为90%,并且将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成90%以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号116的规格在表11中表示。
试样编号117
试样编号117中,除了不成膜金属膜5,并且将端侧覆盖层18b的覆盖率改变成90%以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号117的规格在表11中表示。
试样编号118
试样编号118中,除了不成膜金属膜5,并且不形成端侧覆盖层18b以外,与试样编号101一样地制作层叠陶瓷电容器2。将试样编号118的规格在表11中表示。
<耐湿负荷试验后的绝缘性IR>
将得到的层叠陶瓷电容器2浸渍于酸性液后,施加121℃95%RH/20hrs/6.3V,并测定绝缘电阻值。表11中表示将试样编号101的绝缘电阻值设为100%时的各试样的相对值。此外,试样编号101的绝缘电阻值为1×1010Ω。
<循环试验后的绝缘性IR(热冲击后IR)>
使将得到的层叠陶瓷电容器2在气槽-55℃中保持10分钟,直到125℃的升温保持5分钟,然后在气槽125℃中保持10分钟,直到-55℃的降温保持5分钟的一连串的反复试验进行2000次循环。准备进行了该处理的20个电容器试样。对于这些电容器,使用绝缘电阻计(Advantest株式会社制造R8340A),在20℃下将6.3V的直流电压施加10秒,施加后放置20秒,测定绝缘电阻IR(绝缘电阻值)。表11中表示将试样编号101的绝缘电阻IR设为100%时的各试样的相对值。此外,试样编号101的绝缘电阻IR为1.0×10^10Ω。
<三点弯曲强度>
三点弯曲强度与实验1一样地测定。表11中表示将试样编号102的三点弯曲强度设为100%时的各试样的相对值。此外,试样编号102的三点弯曲强度为200MPa。
表11
Figure BDA0002253500490000481
根据表11能够确认,与未形成导电性金属膜且端侧电极部的外表面未利用端侧覆盖层覆盖的情况(试样编号118)相比,形成导电性金属膜,而且端侧电极部的外表面利用端侧覆盖层覆盖的情况下(试样编号101),耐湿负荷试验后的绝缘性IR和循环试验后的绝缘性IR均良好,三点弯曲强度良好。
另外,根据表11能够确认,与未形成导电性金属膜的情况(试样编号118)相比,在形成导电性金属膜的情况下(试样编号102),耐湿负荷试验后的绝缘性IR和循环试验后的绝缘性IR均良好。
根据表11能够确认,与试样编号118相比,即使将端侧覆盖层的材质设为Si-Al-Ca-O系玻璃的情况(试样编号103)和将端侧覆盖层的材质设为聚酰亚胺树脂的情况下(试样编号104),耐湿负荷试验后的绝缘性IR、循环试验后的绝缘性IR以及三点弯曲强度也良好。
根据表11能够确认,与端侧覆盖层的覆盖率为90%的情况(试样编号105)相比,端侧覆盖层的覆盖率超过90%的情况(试样编号101、103和104)的耐湿负荷试验后的绝缘性IR和循环试验后的绝缘性IR均良好。
根据表11能够确认到,与端侧电极部的外表面未利用端侧覆盖层覆盖的情况(试样编号118)相比,端侧覆盖层的相对厚度为20~500%的情况(试样编号101、106和107)下,耐湿负荷试验后的绝缘性IR、循环试验后的绝缘性IR以及三点弯曲强度良好。
根据表11能够确认,在不仅具有端侧覆盖层而且具有上表面覆盖层的情况下(试样编号108),三点弯曲强度更良好。
根据表11能够确认,即使将导电性金属膜的种类从Pt(试样编号103)改变成Ru、Rh、Re、Ir、Pd(试样编号109~114),也可得到一样的结果。另外,能够确认到即使改变端侧覆盖层的玻璃的种类(试样编号109和111),也得到一样的结果。
根据表11能够确认,如果导电性金属膜的覆盖面积比例为10和90%的范围内(试样编号115和116),则与未形成导电性金属膜的情况相比(试样编号117),耐湿负荷试验后的绝缘性IR和循环试验后的绝缘性IR均提高。
[实验3]
<制造例1>
试样编号201
如下述,制作试样编号201的层叠陶瓷电容器2。
与实验1一样,如图16所示,形成在两个元件主体4、4各自的下表面4d、4d之间临时粘接垫块20并使它们一体化而成的工件22。
接着,通过下述的方法,形成覆盖上表面4c的加强层116。
将Si-Al-Ca-Zn-O系玻璃100质量份、以乙基纤维素为主成分的树脂10质量份、作为分散介质的松油醇35质量份以及丙酮20质量份利用混合机混炼,准备加强层用膏。
在工件22的元件主体4的与Z轴垂直的上表面4c的整个面通过浸渍涂敷加强层用膏后,使其干燥,得到芯片。接着,对于芯片,在加湿N2的气氛内以850℃保持0.1小时,向上表面4c烧焊加强层116。
接着,将平均粒径0.4μm的球状的Cu粒子和片状的Cu粉的混合物100质量份、有机展色剂(将乙基纤维素树脂5质量份溶解于丁基卡必醇95质量份的材料)30质量份、以及丁基卡必醇6质量份进行混炼,得到膏化的端子电极用膏。
将得到的端子电极用膏通过浸渍涂敷于陶瓷烧结体的Y轴方向的端面,在N2气氛以850℃烧结10分钟,形成端子电极6、8。
接着,除去垫块20,并分离两个元件主体4、4。
将层叠陶瓷电容器2的规格在表1中表示。层叠陶瓷电容器2的厚度为80μm。另外,上侧电极部6b、8b的厚度为15μm,端侧电极部6a、8a的厚度为10μm,覆盖上表面4c的加强层116的相对厚度为20%。
试样编号202~209,215~220
除了将覆盖上表面4c的加强层116的填料的材质、基质的材质、填料的含量、填料的形状和尺寸以及加强层用膏的烧焊温度和烧焊时间如表21或表22所记载那样变化以外,与试样编号201一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表21或表22中表示。
试样编号210
形成覆盖上表面4c的加强层116时,除了将板状的氧化铝、Si-Al-Zn-O系玻璃、以乙基纤维素为主成分的树脂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼,准备加强层用膏,将加强层用膏的烧焊温度和烧焊时间设为表21所记载那样以外,与试样编号201一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表21中表示。
试样编号211
在形成覆盖上表面4c的加强层116时,除了对加强层用膏改变板状的氧化铝而施加柱状的氧化铝加以外,与试样编号210一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表22中表示。
试样编号212
在形成覆盖上表面4c的加强层116时,除了将Si-Al-Ca-Zn-Li-B-O系玻璃、聚酰亚胺树脂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼,准备加强层用膏,且将加强层用膏的烧焊温度和烧焊时间设为表22所记载那样以外,与试样编号201一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表22中表示。
试样编号213
在形成覆盖上表面4c的加强层116时,除了对于加强层用膏,改变Si-Al-Ca-Zn-Li-B-O系玻璃,施加板状氧化铝,并将加强层用膏的烧焊温度和烧焊时间设为表22所记载那样以外,与试样编号212一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表22中表示。
试样编号214
在形成覆盖上表面4c的加强层时,除了对加强层用膏,改变板状的氧化铝而施加柱状的氧化铝以外,与试样编号213一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表22中表示。
试样编号221
除了不形成覆盖上表面4c的加强层116以外,与试样编号201一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表22中表示。
<制造例2>
试样编号231~239,245~250
除了通过下述的方法设置上表面覆盖层18和端侧覆盖层,将加强层116的填料的材质、基质的材质、填料的含量、填料的形状和尺寸以及加强层用膏的烧焊温度及烧焊时间如表23或表24所记载那样变化以外,与试样编号201一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表23或表24中表示。
形成上表面覆盖层和端侧覆盖层的方法如下述。
首先,通过制造例1的方法,除去垫块并分离两个元件主体4、4,准备形成有端子电极6、8的元件主体。
接着,将软化点为600℃的Si-B-Zn-O系玻璃粉末、以乙基纤维素为主成分的粘合剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮利用混合机混炼,制备覆盖层用膏。
使用覆盖层用膏,在端子电极6、8的端侧电极部6a、8a的外表面印刷烧焊前端侧覆盖层。
接着,使用上述的覆盖层用膏,在上侧电极部6b、8b之间印刷烧焊前端侧覆盖层。
印刷后,相对于干燥的芯片,在N2的气氛内,以650℃保持0.1小时,并烧焊端侧覆盖层18b和上表面覆盖层18。
以上侧电极部6b、8b的表面、上表面覆盖层18的表面和端侧覆盖层18b的Z轴方向的端部齐平的方式研磨,得到层叠陶瓷电容器。
端侧覆盖层18b的相对厚度为100%,端侧覆盖层的覆盖率为99%,上表面覆盖层的相对厚度为90%~110%。此外,端侧覆盖层的覆盖率通过SEM观察端侧表面而测定。
试样编号240
除了通过与试样编号231一样的方法形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b以外,与试样编号210一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表23中表示。
试样编号241
除了通过与试样编号231一样的方法形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b以外,与试样编号211一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表24中表示。
试样编号242
除了通过与试样编号231一样的方法形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b以外,与试样编号212一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表24中表示。
试样编号243
除了通过与试样编号231一样的方法形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b以外,与试样编号213一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表24中表示。
试样编号244
除了通过与试样编号231一样的方法形成上表面覆盖层18和端侧覆盖层18b以外,与试样编号214一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表24中表示。
<制造例3>
试样编号251~270
除了不将加强层116形成于上表面4c,而设置覆盖下表面4d的加强层116,并将覆盖下表面4d的加强层116的填料的材质、基质的材质、填料的含量、填料的形状和尺寸以及加强层用膏的烧焊温度及时间如表25或表26所记载那样变化以外,与试样编号231一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表25中表示。
形成覆盖下表面4d的加强层116的方法如下述。首先,在元件主体4的与Z轴垂直的下表面4d的整个面上,通过浸渍涂敷加强层用膏后,使其干燥,得到芯片。接着,对于芯片,以表25或表26所记载的烧焊温度及烧焊时间,烧焊覆盖下表面4d的加强层116。相对于烧焊了覆盖下表面4d的加强层116的元件主体4,通过制造例2的方法,形成端子电极6、8、端侧覆盖层18b、上表面覆盖层18。
以端子电极6、8的下表面4d侧的Z轴方向端部、端侧覆盖层18b的下表面4d侧的Z轴方向端部和覆盖下表面4d的加强层116的外表面成为平坦的方式研磨,得到层叠陶瓷电容器。
试样编号260
除了不将加强层116形成于上表面4c,通过与试样编号251一样的方法,将加强层116形成于下表面4d以外,与试样编号240一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表25中表示。
试样编号261
除了不将加强层116形成于上表面4c,通过与试样编号251一样的方法,将加强层116形成于下表面4d以外,与试样编号241一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表26中表示。
试样编号262
除了不将加强层116形成于上表面4c,通过与试样编号251一样的方法,将加强层116形成于下表面4d以外,与试样编号242一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表26中表示。
试样编号263
除了不将加强层116形成于上表面4c,通过与试样编号251一样的方法,将加强层116形成于下表面4d以外,与试样编号243一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表26中表示。
试样编号264
除了不将加强层116形成于上表面4c,通过与试样编号251一样的方法,将加强层116形成于下表面4d以外,与试样编号244一样,得到层叠陶瓷电容器。将规格在表26中表示。
<三点弯曲强度>
三点弯曲强度与实验1一样地测定。表21~表26中表示将试样编号221的三点弯曲强度设为100%时的各试样的相对值。此外,试样编号221的三点弯曲强度为200MPa。
<循环试验后的绝缘性IR(热冲击后IR)>
与实验2一样,测定绝缘电阻IR(绝缘电阻值)。表21~表26中表示将试样编号221的绝缘电阻IR设为100%时的各试样的相对值。此外,试样编号221的绝缘电阻IR为7.7×10^9Ω。
表21
Figure BDA0002253500490000551
表22
Figure BDA0002253500490000561
表23
Figure BDA0002253500490000571
表24
Figure BDA0002253500490000581
表25
Figure BDA0002253500490000591
表26
Figure BDA0002253500490000601
根据表21和表22能够确认,与不具有覆盖上表面的加强层的情况相比(试样编号221),具有覆盖上表面的加强层的情况(试样编号201~220)的三点弯曲强度高。
根据表21和表22能够确认,与不具有覆盖上表面的加强层的情况(试样编号221)相比,具有覆盖上表面的加强层的情况(试样编号201~220)的热冲击后的IR良好。由此,能够确认,与不具有覆盖上表面的加强层的情况相比,具有覆盖上表面的加强层的情况(试样编号201~220)的上表面电极部与覆盖上表面的加强层的紧贴性高。
根据表21~表24能够确认,与不具有上表面覆盖层和端侧覆盖层的情况(试样编号201~220)相比,具有上表面覆盖层和端侧覆盖层的情况(试样编号231~250)的三点弯曲强度高。
根据表25和表26能够确认,与不具有覆盖下表面的加强层的情况(试样编号221)相比,具有覆盖下表面的加强层的情况(试样编号231~250)的三点弯曲强度高。
附图标记说明
2、2a、2b、2c…层叠陶瓷电容器
4…元件主体
4a、4b…引出端
4c…上表面
4d…下表面
4e…侧面
5…导电性金属膜
5a…内侧端
6…第一端子电极
6a…端侧电极部
6b…上侧电极部
6c…侧电极部
8…第二端子电极
8a…端侧电极部
8b…上侧电极部
8c…侧电极部
10…内侧电介质层
11…外装区域
12…内部电极层
12a、12b…引出部
13…内装区域
14…侧间隙区域
116…加强层
16…上表面加强层
16a…侧加强层
18…上表面覆盖层
18a…侧覆盖层
18b…端侧覆盖层
18c…下表面覆盖层
20…垫块
22…工件
30…保持板
32…贯通孔
40…多层基板
40a…电路基板
42、42a…配线图案
50…锡焊
60…抗蚀膜
62…设置台。

Claims (10)

1.一种层叠陶瓷电子元件,其特征在于,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面,实质上不存在所述端子电极。
2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
以(所述端侧覆盖层的覆盖面积/所述端侧电极部的外表面的面积)×100%表示的覆盖率为96~100%。
3.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
以(所述端侧覆盖层的平均厚度/所述端侧电极部的平均厚度)×100%表示的所述端侧覆盖层的相对厚度为20~500%。
4.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
所述端侧覆盖层的材质为以Si为主成分的玻璃。
5.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
所述端侧覆盖层的材质为以树脂为主成分的膜。
6.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
位于一对所述上侧电极部之间的覆盖所述元件主体的所述上表面的上表面覆盖层,以其表面与所述上侧电极部的表面实质上齐平的方式紧贴所述元件主体的所述上表面。
7.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述元件主体的所述下表面为平坦面。
8.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
所述上侧电极部的表面被选自Ni镀层、Sn镀层、Au镀层和Cu镀层中的至少1种覆盖。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的层叠陶瓷电子元件,其特征在于:
能够被埋入到基板中。
10.一种层叠陶瓷电子元件,其特征在于,包括:
将内部电极层和绝缘层沿着第三轴的方向交替层叠而成的元件主体,其中所述内部电极层和所述绝缘层在包含第一轴和第二轴的平面中实质上平行;和
端子电极,其形成为与所述元件主体的外表面紧贴,并与所述内部电极层电连接,
所述端子电极包括:
一对端侧电极部,其覆盖所述内部电极层被引出的所述元件主体的所述第二轴方向的端部且在所述第二轴的方向上彼此相对;和
一对上侧电极部,其分别与所述端侧电极部相连续而覆盖所述元件主体的与所述第三轴实质上垂直的上表面的一部分,
所述端侧电极部的外表面被端侧覆盖层覆盖,
在所述第三轴的方向上位于所述元件主体的与所述上表面相反一侧的所述元件主体的下表面全部露出于外部。
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