CN111223667B - 层叠陶瓷电子部件和安装基板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种层叠陶瓷电子部件和安装有该层叠陶瓷电子部件的安装基板,其能够防止缺损不良。层叠陶瓷电子部件具有陶瓷主体。上述陶瓷主体具有:在第一方向上层叠的内部电极;朝向上述第一方向的主面;朝向与上述第一方向正交的第二方向的第一侧面;和将上述主面和上述第一侧面之间连接且弯曲成凸状的棱部,上述第一方向的第一尺寸为120μm以下。上述棱部在上述陶瓷主体的沿着上述第一方向的截面中,上述棱部的上述第一方向的尺寸Ra和上述第二方向的尺寸Rb满足Rb/Ra>3.0的条件。
Description
技术领域
本发明涉及低高度型的层叠陶瓷电子部件和安装有该层叠陶瓷电子部件的安装基板。
背景技术
随着电子设备的小型化,越来越要求层叠陶瓷电子部件的低高度化。专利文献1中例如公开有陶瓷本体的厚度为120μm以下的层叠陶瓷电容器。
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
发明所要解决的课题
通常,在层叠陶瓷电子部件中,为了抑制部件彼此的碰撞或来自外部的冲击所引起的部件的缺损,利用滚筒研磨等对陶瓷主体进行倒角加工。在层叠陶瓷电子部件为低高度型的情况下,因为陶瓷主体的表面与内部电极之间的距离较近,所以难以进行能够可靠防止部件的缺损不良那样的倒角加工。
鉴于以上那种情况,本发明的目的在于,提供一种层叠陶瓷电子部件和安装有该层叠陶瓷电子部件的安装基板,其能够防止缺损不良。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的,本发明的一种形态的层叠陶瓷电子部件包括陶瓷主体。
上述陶瓷主体具有:在第一方向上层叠的内部电极;朝向上述第一方向的主面;朝向与上述第一方向正交的第二方向的第一侧面;和连接上述主面与上述第一侧面之间且弯曲成凸状的棱部,在上述第一方向上的第一尺寸为120μm以下。
上述棱部在上述陶瓷主体的沿着上述第一方向的截面中,上述棱部的上述第一方向的尺寸Ra和上述第二方向的尺寸Rb满足Rb/Ra>3.0的条件。
在该结构中,在厚度薄的低高度型层叠陶瓷电子部件中,能够使棱部以近似椭圆弧的形状弯曲。由此,即使在陶瓷主体较薄的情况下,棱部也能够充分地带圆弧,防止应对来自外部的冲击产生的棱部的缺损不良。
上述陶瓷主体也可以进一步具有朝向与上述第一方向和上述第二方向正交的第三方向的第二侧面,在上述第二方向的第二尺寸为上述第一尺寸的2倍以上且为在上述第三方向的第三尺寸以下。
由此,层叠陶瓷电子部件能够由厚度更薄的扁平形状构成,能够实现小型化。
在上述层叠陶瓷电子部件中,Ra相对于上述第一尺寸之比也可以为0.1以上0.3以下。
由此,能够适度限制棱部的大小,充分确保陶瓷主体的表面与内部电极之间的距离。由此,层叠陶瓷电子部件的耐环境性高,能够使可靠性良好。
上述棱部也可以进一步以满足Rb/Ra<5.0的条件的方式弯曲,也可以进一步以满足Rb/Ra<4.0的条件的方式弯曲。
由此,来防止主面整个面带圆弧,能够防止在安装时发生了旋转而使得不是主面而是周面朝向垂直方向之类的不良状况。
优选上述第一尺寸可以为80μm以下,上述第一尺寸进一步优选为40μm以上60μm以下。
由此,能够将层叠陶瓷电子部件构成为更低高度型。
进而,本发明的另一实施方式的安装基板可以安装有上述层叠陶瓷电子部件。
发明效果
如上所述,根据本发明,能够提供一种层叠陶瓷电子部件和安装有该层叠陶瓷电子部件的安装基板,其能够防止缺损不良。
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着图1的A-A’线的截面图。
图3是上述层叠陶瓷电容器的沿着图1的B-B’线的截面图。
图4是图3的放大图。
图5是表示上述层叠陶瓷电容器的制造方法的流程图。
图6是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图7是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图8A~图8B是表示上述层叠陶瓷电容器的制造装置的图,图8A是侧视图,图8B是俯视图。
图9是表示上述层叠陶瓷电容器的制造过程的立体图。
图10是安装有上述层叠陶瓷电容器的安装基板的截面图。
符号说明
10…层叠陶瓷电容器
11…陶瓷主体
11c…主面
11a…第一侧面
11b…第二侧面
11e…棱部
12、13…内部电极
14…外部电极。
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。
在附图中,适当表示出了彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴在所有图中都通用。
1.层叠陶瓷电容器10的整体结构
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的沿着图1的A-A’线的截面图。图3是层叠陶瓷电容器10的图1的沿着B-B’线的截面图。
层叠陶瓷电容器10包括陶瓷主体11和两个外部电极14。外部电极14分别形成于陶瓷主体11的表面。
陶瓷主体11具有:朝向Y轴方向的两个第一侧面11b、朝向X轴方向的两个第二侧面11a、朝向Z轴方向的两个主面11c、连接主面11c与第一侧面11b之间的棱部11e。侧面11a、11b以及主面11c例如由不包含台阶等的同一面构成。
棱部11e由弯曲成凸状的曲面构成。关于棱部11e的详细结构,后面进行描述。
层叠陶瓷电容器10的Z轴方向的包含外部电极14在内的尺寸T’例如为150μm以下,构成为低高度型。陶瓷主体11的Z轴方向的高度尺寸T为120μm以下,优选为80μm以下,例如也可以为40μm以上60μm以下。由此,能够使层叠陶瓷电容器10小型化。
陶瓷主体11的X轴方向的尺寸L例如为0.2mm~2.0mm,Y轴方向的尺寸W例如为0.2mm~2.0mm。此外,层叠陶瓷电容器10的各尺寸为沿着各方向的最大部分的尺寸。在本实施方式中,陶瓷主体11的尺寸W为尺寸L以上,例如在Y轴方向上具有长度(长边)。
在本实施方式中,陶瓷主体11的X轴方向的尺寸L是陶瓷主体11的Z轴方向上的尺寸T的2倍以上,且是Y轴方向上的尺寸W以下。即,能够将尺寸L和尺寸W中的最小一者的尺寸设为尺寸T的2倍以上。由此,能够将层叠陶瓷电容器10构成为扁平形状,能够更小型化。
陶瓷主体11具有:电容形成部16、覆盖部17、侧边缘部18。电容形成部16配置在陶瓷主体11的Y轴和Z轴方向上的中央部。覆盖部17从Z轴方向覆盖电容形成部16,侧边缘部18从Y轴方向覆盖电容形成部16。
更详细地说,覆盖部17分别配置在电容形成部16的Z轴方向两侧。侧边缘部18分别配置在电容形成部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,并且具有确保电容形成部16周围的绝缘性的功能。
电容形成部16具有由多个第一内部电极12和多个第二内部电极13隔着陶瓷层15(参照图3)在Z轴方向上层叠而成的结构。内部电极12、13均为沿着X-Y平面延伸的片状,在Z轴方向上交替地配置。
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的内部电极发挥功能。作为形成内部电极12、13的电的良导体,例如可使用以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或合金。
如图2所示,内部电极12、13与分别形成于两个第二侧面11a的外部电极14连接。第一内部电极12例如被引出到陶瓷主体11的第二侧面11a的一者,与一个外部电极14连接。第二内部电极13被引出到第二侧面11a的另一者,与另一个外部电极14连接。
陶瓷层15由电介质陶瓷形成。在层叠陶瓷电容器10中,为了增大内部电极12、13间的各陶瓷层15的电容,使用高介电常数的电介质陶瓷。作为高介电常数的电介质陶瓷,例如可举出以钛酸钡(BaTiO3)为代表的含有钡(Ba)和钛(Ti)的钙钛矿构造的材料。
另外,上述电介质陶瓷除了钛酸钡类以外,也可以是钛酸锶(SrTiO3)类、钛酸钙(CaTiO3)类、钛酸镁(MgTiO3)类、锆酸钙(CaZrO3)类、锆钛酸钙(Ca(Zr,Ti)O3)类、锆酸钡(BaZrO3)类、酸化钛(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的材料只要是绝缘性陶瓷即可,但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,并且能够抑制陶瓷主体11的内部应力。
通过上述的结构,在层叠陶瓷电容器10中,当对外部电极14之间施加电压时,就会在电容形成部16中对内部电极12、13之间的多个陶瓷层15施加电压。由此,在层叠陶瓷电容器10中,积蓄与外部电极14之间的电压相应的电荷。
2.棱部11e的结构
图4是图3的放大图,表示棱部11e的结构。棱部11e形成于第一侧面11b和主面11c之间。
关于棱部11e,在陶瓷主体11的沿着Z轴方向的截面中,棱部11e的Z轴方向的尺寸Ra和Y轴方向的尺寸Rb满足Rb/Ra>3.0的条件。
棱部11e的Z轴方向的尺寸Ra、棱部11e的Y轴方向的尺寸Rb使用与第一侧面11b相切且沿Z轴方向延伸的第一切线La、与主面11c相切且沿Y轴方向延伸的第二切线Lb来表示成如下所述。
尺寸Ra设为与第一切线La的切点即棱部11e的第一端部Pa、与第一切线La和第二切线Lb的交点S之间的距离。
尺寸Rb设为与第二切线Lb的切点即棱部11e的第二端部Pb与交点S之间的距离。
棱部11e的尺寸Ra和尺寸Rb的测量能够在Z轴方向上切断陶瓷主体11的任意截面中进行测量。作为一例,棱部11e的尺寸Ra和Rb的测量能够在在X轴方向上二等分第一侧面11b的位置在Z轴方向上切断陶瓷主体11的截面中进行测量。
通过棱部11e弯曲成这种形状,棱部11e以近似在Y轴方向上具有长径的椭圆弧的形状弯曲。即,即使陶瓷主体11的形状为扁平形状,棱部11e也与其相应地以扁平形状弯曲。因此,能够充分地形成带圆弧的形状的棱部11e,能够防止由来自部件彼此或外部的冲击引起的陶瓷主体11的缺损不良。
进而,可以形成为Rb/Ra<5.0。由此,能够抑制主面11c整个面带圆弧,能够使层叠陶瓷电容器10的姿态稳定。因此,例如,在安装时要将主面11c安装成与配线基板的安装面平行的情况下,能够防止层叠陶瓷电容器10失去平衡而层叠陶瓷电容器10以主面11c与安装面正交的方式竖起来的安装不良。另外,能够将多个层叠陶瓷电容器10在Z轴方向上堆叠,能够使搬运时或保管时的处理变得容易。从这种观点来看,更优选为Rb/Ra<4.0。
另外,尺寸Ra相对于陶瓷主体的高度尺寸T之比可以为0.1以上0.3以下。由此,能够适度限制带圆弧的棱部11e的大小,充分确保陶瓷主体11的表面与内部电极12、13之间的距离。因此,能够提高层叠陶瓷电容器10的耐湿性等耐环境性,使可靠性良好。
3.层叠陶瓷电容器10的制造方法
图5是表示层叠陶瓷电容器10的制造方法的流程图。图6~图9是表示层叠陶瓷电容器10的制造过程的图。下面,按照图5并适当参照图6~图9对层叠陶瓷电容器10的制造方法进行说明。
3.1步骤S01:未烧制的陶瓷主体制作
在步骤S01中,准备用于形成电容形成部16的第一陶瓷片101和第二陶瓷片102、用于形成覆盖部17的第三陶瓷片103。然后,如图6所示,将这些陶瓷片10T、102、103层叠,制作未烧制的陶瓷主体111。
陶瓷片101、102、103作为以电介质陶瓷为主成分且含有有机粘合剂等的未烧制的电介质生片而构成。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。内部电极112、113例如通过印刷法而形成。
在陶瓷片101、102中,在内部电极112、113的Y轴方向周缘设有没有形成内部电极112、113的与侧边缘部18对应的区域。在第三陶瓷片103不形成内部电极。
如图6所示,在未烧制的陶瓷主体111中,交替地层叠陶瓷片101、102,在其Z轴方向上下表面层叠与覆盖部17对应的第三陶瓷片103。未烧制的陶瓷主体111通过将陶瓷片101、102、103压接而一体化。此外,陶瓷片101、102、103的个数不限定于图6所示的例子。
在形成有内部电极112、113的陶瓷片101、102和与覆盖部17对应的陶瓷片103中,材料的组成也可以不同。具体地说,陶瓷片103也可以以比陶瓷片101、102低的密度构成。由此,在后述的滚筒研磨工序中,与覆盖部17对应的区域更容易被研磨,容易形成上述结构的棱部11e。
通过该步骤,制作图7所示的具有主面111c、第一侧面111b、第二侧面111a、棱部111e的未烧制的陶瓷主体111。在该阶段,陶瓷主体111的棱部111e为有棱角的状态。
此外,以上对相当于一个陶瓷主体11的未烧制的陶瓷主体111进行了说明,但实际上能够形成未被单片化的作为大张的片而构成的层叠片,按每一个陶瓷主体111进行单片化。
3.2步骤S02:滚筒研磨
在步骤S02中,对未烧制的陶瓷主体111进行滚筒研磨。
图8A~图8B是表示本步骤中使用的滚筒装置200的结构例的图,图8A是侧视图,图8B是俯视图。滚筒装置200例如包括与驱动部(未图示)连接的可旋转的圆板202和偏心地配置于圆板202的多个滚筒容器201。滚筒容器201例如由棱柱形状、圆柱形状等构成。滚筒容器201也可以包括未图示的旋转轴,构成为可绕该轴旋转(自转)。
在该步骤中,将未烧制的陶瓷主体111和研磨液等投入滚筒容器201内。通过圆板202旋转,离心力作用于滚筒容器201。由此,陶瓷主体111与滚筒容器201的内壁等发生碰撞,容易碰撞的棱部111e被磨削,形成呈凸状地弯曲的棱部111e。滚筒研磨的时间例如能够设为1~60分钟程度。
研磨液没有特别地限定,但例如可使用难溶于陶瓷片101、102、103所含的有机粘合剂等的水。
在滚筒容器201内除了投入未烧制的陶瓷主体111和研磨液以外,也可以还投入介质。通过投入介质,陶瓷主体111一边与介质接触一边流动。由此,能够更高效地进行研磨。
介质例如含有氧化铝或氧化锆等金属氧化物。介质例如作为球状颗粒而构成。介质构成为球状颗粒时的直径例如能够设为陶瓷主体高度尺寸T的0.1~0.3倍程度。由此,容易形成具有曲面的棱部11e。
如图9所示,通过该步骤,能够制作棱部111e带圆弧、形成有凸状曲面的陶瓷主体111。此外,这种曲面也可以除了形成在第一侧面111b与主面111c之间以外,还形成在第二侧面111a与主面111c之间。
3.3步骤S03:烧制
在步骤S03中,通过对在步骤S02中所得到的未烧制的主体111进行烧制,制作图1~4所示的层叠陶瓷电容器10的陶瓷主体11。烧制例如能够在还原气氛下或低氧分压气氛下进行。
3.4步骤S04:外部电极形成工序
在步骤S04中,在步骤S03中得到的陶瓷主体11上形成外部电极14。
在步骤S04中,例如,以覆盖陶瓷主体11的第二侧面11a的方式形成作为基底膜的导电性薄膜。导电性薄膜也可以是对所涂敷的导电性膏进行烤印而得到的膜,还可以是通过溅射法等薄膜形成法而形成的膜。或者,导电性薄膜也可以包括烤印导电性膏而得到的膜和通过溅射法等而形成的薄膜两者。以该导电性薄膜为基底膜,进行电解电镀等镀覆处理。由此,形成外部电极14。
通过以上工序,能够制造图1~4所示的层叠陶瓷电容器10。
进而,如图10所示,这种层叠陶瓷电容器10的外部电极14也可以通过焊料H而接合在电路基板110上。由此,制造安装有层叠陶瓷电容器10的安装基板100。
4.实施例和比较例
作为本实施方式的实施例和比较例,通过上述制造方法,制作出改变了主体高度尺寸和棱部的曲面形状的层叠陶瓷电容器的试样。各试样的X轴方向的尺寸L设为1.0mm,Y轴方向的尺寸W设为0.5mm。表1中表示这些试样的主体高度尺寸T。另外,将各试样的第一侧面沿着图1的B-B‘线(在X轴方向上大致二等分的位置)切断,在其截面中,测量Ra、Rb的值。表1表示所测量出的Ra、Rb的值。
【表1】
接下来,根据所测量出的Ra、Rb的值计算出Rb/Ra。如表1所示,在实施例1~4的试样中,Ra/Rb分别为3.65、3.32、3.41、3.57,均为3.0以上。另一方面,在比较例1~5的试样中,Rb/Ra分别为2.17、2.32、2.72、2.50、1.91,均小于3.0。此外,这些测量值和以下所示的结果是采用了各实施例和各比较例的50个试样的平均值。
另外,根据所测量出的Ra和主体高度尺寸T,计算出Ra相对于主体高度尺寸T之比的值。如表1所示,在实施例1和2以及比较例1~5的试样中,上述比的值均为0.1以上0.3以下的值,但在实施例3和4的试样中,上述比的值分别为0.32、0.40,大于0.3。
对这些各试样,进行目视的外观检查,评价了陶瓷主体有无缺损不良。将结果表示在表1中。
在Rb/Ra为3.0以上的实施例1~4中,产品的一部分缺损的缺损不良率均为0%。另一方面,在Rb/Ra小于3.0的比较例1~5中,缺损不良率分别为80%、50%、10%、15%和30%,观察到出现了缺损不良的试样。
由该结果可确认,通过将Rb/Ra设为3.0以上,能够防止缺损不良。
接下来,作为可靠性试验进行了耐湿试验,该耐湿试验是在严酷的环境下(85℃、湿度85%和施加电压10V)检测有无短路的试验。
其结果是,在Ra相对于主体高度尺寸T之比为0.1以上0.3以下的实施例1和2以及比较例1~5的试样中,短路的发生率均为0%。另一方面,在上述比大于0.3的实施例3和4的试样中,短路的发生率分别为5%和20%,观察到了在严酷的环境下发生短路的试样。由此可确认,通过将Ra相对于主体高度尺寸T之比设为0.1以上0.3以下,能够得到耐环境性高、可靠性高的产品。
5.其他实施方式
以上对本发明的各实施方式进行了说明,但本发明不仅限定于上述的实施方式,能够在不脱离本发明主旨的范围内施加各种变更,这是不言而喻的。
弯曲成凸状的棱部11e除了形成于第一侧面11b与主面11c之间以外,还可以形成于第二侧面11a与主面11c之间这两者。
在上述实施方式中,对Y轴方向为陶瓷主体11的长度方向的情况进行了说明,但不限定于此,也可以是尺寸L大于尺寸W,且X轴方向为长度方向。
另外,内部电极12、13的引出方向不限定于X轴方向。
步骤S02的滚筒研磨不限定于对未烧制的陶瓷主体111进行的方式,例如也可以对烧制后的陶瓷主体11进行。或者,也可以在对未烧制的陶瓷主体111进行了第一滚筒研磨工序之后,再对烧制后的陶瓷主体11进行第二滚筒研磨工序。
另外,也可以在步骤S03之前进行上述步骤S04中的处理的一部分。例如,也可以在步骤S03之前,在未烧制的陶瓷主体111的X轴方向两端面上涂敷导电性膏,在步骤S03中,对未烧制的陶瓷主体111进行烧制,同时烤印(烘烤)导电性膏形成外部电极14的基底层。另外,也可以在脱粘合剂处理后的陶瓷主体111涂敷未烧制的电极材料,然后对它们同时进行烧制。
在上述实施方式中,作为层叠陶瓷电子部件之一例,对层叠陶瓷电容器10进行了说明,但本发明也能够应用于全部的由陶瓷层和内部电极层叠而成的层叠陶瓷电子部件。作为这种层叠陶瓷电子部件,例如可举例芯片压敏电阻、芯片热敏电阻、层叠电感器等。
Claims (8)
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:在第一方向上层叠的内部电极;朝向所述第一方向的主面;朝向与所述第一方向正交的第二方向的第一侧面;朝向与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向的第二侧面;和连接所述主面和所述第二侧面之间且弯曲成凸状的棱部,所述陶瓷主体在所述第一方向上的第一尺寸为120μm以下,所述内部电极被引出到所述第一侧面,
在所述陶瓷主体的沿着所述第一方向的截面中,将与所述第二侧面相切且沿所述第一方向延伸的切线设为第一切线,将与所述主面相切且沿所述第三方向延伸的切线为设第二切线时,所述棱部的所述第一方向的尺寸Ra为所述第二侧面与所述第一切线的切点(Pa)与所述第一切线与所述第二切线的交点(S)之间的距离,并且所述棱部的所述第二方向的尺寸Rb为所述主面与所述第二切线的切点(Pb)与所述交点(S)之间的距离,Ra和Rb满足Rb/Ra>3.0的条件。
2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
所述陶瓷主体在所述第二方向上的第二尺寸是所述第一尺寸的2倍以上并且是在所述第三方向上的第三尺寸以下。
3.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
Ra相对于所述第一尺寸之比为0.1以上0.3以下。
4.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
所述棱部进一步以满足Rb/Ra<5.0的条件的方式弯曲。
5.根据权利要求4所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
所述棱部进一步以满足Rb/Ra<4.0的条件的方式弯曲。
6.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
所述第一尺寸为80μm以下。
7.根据权利要求6所述的层叠陶瓷电子部件,其特征在于:
所述第一尺寸为40μm以上60μm以下。
8.一种安装基板,其特征在于:
安装有权利要求1~7中任一项所述的层叠陶瓷电子部件。
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