CN113424281A - 层叠陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及的层叠陶瓷电子部件具备：陶瓷层和电极层交替地层叠的层叠体；设置在层叠体的端部的一对外部电极；将至少一层电极层、一边的外部电极电连接的中间电极；中间电极含有导电性碳材料。
Description
技术领域
本公开涉及层叠陶瓷电子部件。
背景技术
目前，在将陶瓷层和电极层交替地重叠后，一体地烧制从而制作的层叠型的陶瓷电子部件为人所知(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-88550号公报
发明内容
本公开涉及的层叠陶瓷电子部件具备：陶瓷层和电极层交替地层叠的层叠体；设置在层叠体的端部的一对外部电极；将至少一层电极层、一边的外部电极电连接的中间电极；中间电极含有导电性碳材料。
附图说明
图1是本公开的一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件的局部剖视立体图。
图2是图1所示的沿A-A线的剖视图。
图3是本公开的其他实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件的剖视图。
具体实施方式
图1是本公开的一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100的局部剖视立体图。图2是图1所示的沿A-A线的剖视图。图3是本公开的其他实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100的剖视图。
一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100可适用于层叠陶瓷电容器、层叠型压电元件、层叠热敏电阻元件、层叠芯片线圈、陶瓷多层基板等各种的电子部件。如图1等示例地，层叠陶瓷电子部件100具备陶瓷层11和电极层12交替地层叠的层叠体10。在图1等中，虽然示例了长方体形状的层叠体10，但是层叠体10不限于这种形状。例如，层叠体10的各面可以是曲面，层叠体10也可以是作为整体具有圆角的形状。其尺寸也不特别限定，根据用途设置适当的尺寸即可。陶瓷层11以及电极层12的层叠数不特别限定，可以是20层以上。
陶瓷层11作为主成分含有BaTiO3(钛酸钡)、CaZrO3(锆酸钙)、CaTiO3(钛酸钙)、SrTiO3(钛酸锶)等的陶瓷材料。在此，主成分是指在陶瓷层11中含有比例(mol％)最高的化合物。陶瓷层11的主成分不仅限于上述的陶瓷材料。
从提高层叠陶瓷电子部件100的静电电容的观点来看，作为陶瓷层11的主成分可以使用高介电常数材料。作为高介电常数材料的一个例子，可以使用包含上述的陶瓷材料的钙钛矿型氧化物。除了上述成分外，陶瓷层11还可以含有Si、Mg、稀土类元素等各种成分。陶瓷层11的组分能够通过将层叠陶瓷电子部件100粉碎，使用XRD(X射线衍射法)对成为粉末状的陶瓷层11进行分析。陶瓷层11的厚度不特别限定，每一层可以是0.5～100μm左右。
电极层12可适用各种金属材料。例如，可以使用Ni(镍)、Cu(铜)、Sn(锡)等的贱金属，Pt(白金)、Pd(钯)、Ag(银)、Au(金)等的贵金属以及含有它们的合金。除了金属材料，电极层12也可以含有陶瓷材料。根据这种结构，由于烧制时的、电极层12和陶瓷层11的收缩行为接近，因此能够减少在它们的表面产生的开裂。电极层12的厚度根据用途等适当决定即可，可以是0.1～100μm左右。
层叠陶瓷电子部件100在层叠体10的端部具备电极层12交替地电连接的一对外部电极20。更加具体地，如图2所示，层叠陶瓷电子部件100是电连接于外部电极20a的电极层12a和电连接于外部电极20b的电极层12b经由陶瓷层11交替地层叠的结构。层叠陶瓷电子部件100可以具备2对以上的外部电极20。
外部电极20可以使用各种金属材料。例如，作为金属材料，可以使用Ni(镍)、Cu(铜)、Sn(锡)等的贱金属，Pt(白金)、Pd(钯)、Ag(银)、Au(金)等的贵金属以及含有它们的合金。
顺便提及，在将层叠陶瓷电子部件100安装到配线基板而使用的情况下，由于基板安装时的热应力、基板安装后的基板的弯曲所引起的机械应力、高温负载环境下的热失控等，有时会在电极层12间发生短路。发生短路的层叠陶瓷电子部件100会流过过电流，产生冒烟、起火的可能性。发生短路的层叠陶瓷电子部件100在多数情况下会失去其功能。
对此，如图1等所示，在一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100中，具备中间电极13，中间电极13将至少一层电极层12、和一边的外部电极20电连接。层叠陶瓷电子部件100可以具备多个中间电极13。中间电极13含有导电性碳材料。通过这种结构，中间电极13被赋予熔断器功能。即，在电极层12间发生短路，层叠陶瓷电子部件100流过过电流的情况下，连接于该电极层12的中间电极13被过电流烧断。由此，经由该中间电极13电连接的电极层12和外部电极20成为绝缘状态，过电流被切断。该结果是，能够减少层叠陶瓷电子部件100冒烟以及起火的可能性。而且，由于在中间电极13被烧断后，没有发生短路的正常回路被维持，因此能够维持层叠陶瓷电子部件100的功能。
导电性碳材料由于在例如空气中于300℃～600℃下分解，因此含有导电性碳材料的中间电极13能够在相对低温下被烧断。该结果是，由于过电流引起的层叠陶瓷电子部件100的温度上升减少，因此能够减少冒烟以及起火的可能性。而且，由于能够减少伴随温度上升而对层叠陶瓷电子部件100的损伤，即使在中间电极13被烧断后，也容易维持层叠陶瓷电子部件100的功能。在使用导电性聚合物、碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨作为导电性碳材料的情况下，能够得到高导电性。
例如如图1以及图2所示，中间电极13可以以被夹持在陶瓷层11之间的方式，配置在层叠体10的内部。该情况下，中间电极13至少配置在端部边缘区域14，将电极层12、一边的外部电极20电连接。
在此，如图2所示，端部边缘区域14是指，相比于相邻的电极层12彼此对置的电容区域15位于外部电极20侧的区域。换言之，是指电连接于一边的外部电极20a的电极层12a，彼此不经由电连接于另一边的外部电极20b的电极层12b而对置的区域。另外，是指电连接于另一边的外部电极20b的电极层12b，彼此不经由和电连接于一边的外部电极20a的电极层12a而对置的区域。端部边缘区域14是在层叠体10几乎不产生静电电容的区域。电容区域15是在层叠体10中产生静电电容的区域。在图2中，为了方便，通过比原来稍大的虚线框表示端部边缘区域14以及电容区域15。
如图2所示，在中间电极13配置在层叠体10的内部的情况下，电极层12和中间电极13的接合部可以位于端部边缘区域14。换言之，电极层12a和中间电极13的接合部可以相比于电容区域15位于外部电极20a的一侧。另外，电极层12b和中间电极13的接合部可以相比于电容区域15位于外部电极20b的一侧。在电极层12和中间电极13的接合部，由于电阻增加，因此在电极层12和中间电极13的接合部产生的焦耳热增大，存在对周围的陶瓷层11带来损伤的情况。
如上所述，端部边缘区域15是在层叠陶瓷电子部件100几乎不产生静电电容的区域。因此，通过将电极层12和中间电极13的接合部配置在端部边缘区域15，即使在由于焦耳热而对周围的陶瓷层11造成损伤的情况下，也能够减少层叠陶瓷电子部件100的静电电容的下降。
中间电极13的配置并不限于上述内容，电极层12和中间电极13的接合部也可以位于电容区域15。换言之，中间电极13可以只配置在端部边缘区域14，也可以配置为延伸至电容区域15。
如图2所示，层叠陶瓷电子部件100可以是相邻并层叠的至少一组的电极层12分别经由中间电极13而和外部电极20电连接。更加具体地，可以是这样的结构：一边的外部电极20a经由中间电极13和至少一层电极层12a电连接，和该电极层12a相邻并层叠的至少一层电极层12b则经由中间电极13和另一边的外部电极20b电连接。
根据这种结构，电极层12a和电极层12b之间短路时，通过和电极层12a或者电极层12b的至少其中一者电连接的中间电极13作为熔断器正常发挥作用，从而切断过电流。该结果是，能够减少熔断器的不良引起的层叠陶瓷电子部件100的故障的可能性。
如图2所示，层叠陶瓷电子部件100可以是所有的电极层12经由中间电极13而和外部电极20电连接。根据这种结构，能够进一步减少熔断器的不良引起的层叠陶瓷电子部件100的故障的可能性。
中间电极13可以以20体积％以上的比例含有导电性碳材料，也可以以40体积％以上，进一步以60体积％以上的比例含有。根据这种结构，可在中间电极13得到10S/cm以上的高导电率。
第1电极部13作为熔断器而发挥作用所需的导电性碳材料的含有率并不特别规定。例如，在以10体积％以上且80体积％以下的比例含有导电性碳材料的情况下，容易发挥作为熔断器的功能。即，如果第1电极部13以10体积％以上且80体积％以下的比例含有导电性碳材料，则容易因过电流而烧断第1电极部13。因此，可以判断以10体积％以上且80体积％以下的比例含有导电性碳材料的第1电极部13至少具有熔断器功能。
除了上述内容，也可以如以下地确认中间电极13具有熔断器功能。首先，将层叠陶瓷电子部件100安装于配线基板，用直流电源施加超过层叠陶瓷电子部件100的额定电压的电压。施加电压可以设为额定电压的5倍以上。之后，对层叠体10实施研磨处理使包含中间电极13的剖面露出，目视中间电极13周边的状态。此时，中间电极13由于电极层12间的短路而被烧断。通过使中间电极13被烧断，在短路的电路成为绝缘状态的情况下，可以判断中间电极13具有熔断器功能。
中间电极13的导电性碳材料的含有率可以是50体积％以下。根据这种结构，由于中间电极13中的导电性碳材料的有效面积没有过度增加，因此中间电极13的电阻不易下降。由此，由于中间电极13产生的焦耳热被维持，因此使得发生短路时中间电极13以更短的时间被烧断。该结果是，由于过电流引起的层叠陶瓷电子部件100的温度上升减少，因此能够减少冒烟以及起火的可能性。
除了导电性碳材料，中间电极13可以含有陶瓷材料。典型的中间电极13以20体积％以上的比例含有导电性碳材料，根据需要含有陶瓷材料，空隙率为30体积％以下，但是并不限于此。在中间电极13含有陶瓷材料的情况下，由于烧制时的、中间电极13和陶瓷层11的收缩行为接近，因此能够减少在它们的表面产生的开裂。该结果是，能够减少层叠陶瓷电子部件100的烧制工序中的开裂产生。因此，能够减少层叠陶瓷电子部件100的制造工序中的不良的产生。
中间电极13可以以30体积％以上的比例含有陶瓷材料，也可以以50体积％以上，进一步以70体积％以上的比例含有。根据这种结构，能够进一步减少在电极层12间发生的短路、层叠陶瓷电子部件100的制造工序中的不良的产生。
另一方面，例如在将中间电极13配置为延伸至电容区域15的情况下，中间电极13中的陶瓷材料的含有率可以设为30体积％以下，也可以设为20体积％以下，进一步设为10体积％以下。根据这种结构，中间电极13中的导电性碳材料的有效面积不易降低，层叠陶瓷电子部件100的静电电容不易降低。因此，不仅能够减少静电电容的降低，而且能够减少在电极层12间发生的短路、层叠陶瓷电子部件100的制造工序中的不良的产生。
如此地，中间电极13中的导电性碳材料以及陶瓷材料的含有率，可以根据目的而适当地设定。除了上述成分外，中间电极13还可以含有金属材料等其他成分。
中间电极13含有的陶瓷材料的主成分可以和陶瓷层11的主成分是同一组分。根据这种结构，烧制时的、中间电极13和陶瓷层11的收缩行为更加接近。因此，能够进一步减少在它们的表面产生的开裂。因此，能够进一步减少层叠陶瓷电子部件100的制造工序中的不良的产生。
中间电极13的组分可以如以下地进行分析。首先，对层叠陶瓷电子部件100实施研磨处理，使包含中间电极13的剖面露出。接着，用SEM(扫描型电子显微镜)对露出的剖面拍摄BEI(反射电子像)，使用图像解析装置测定中间电极13所占的导电性碳材料或者陶瓷材料的面积比率(面积％)。此时摄影之处设为10处以上，算出其平均值。可以将如此地求出的面积比例(面积％)作为体积比例(体积％)来考虑。在通过目视难以判断中间电极13的情况下，也可以对外部电极20附近的、层叠体10的内部以及表面的组分进行分析，从而确定中间电极13。
顺便提及，在将中间电极13配置在层叠体10的内部的情况下，电极层12和中间电极13的接合部附近会产生台阶。该台阶在层叠体10的加压粘接工序使层叠体10的粘接性下降，有时会关系到层叠陶瓷电子部件100的可靠性下降。对此，在本实施方式中，如图3所示，中间电极13可以配置在层叠体10的表面上。根据这种结构，由于层叠体10的内部没有产生上述的台阶，因此可提高层叠体10的粘接性。该结果是，能够实现可靠性高的层叠陶瓷电子部件100。
而且，在将中间电极13配置在层叠体10的表面上的情况下，可在层叠体10的制造后，之后添加中间电极13。即，不需要通过同时烧制来制作构成层叠体10的陶瓷层11和中间电极13。该结果是，能够不受中间电极13所含有的导电性碳材料的分解温度影响，而设定陶瓷层11的烧制温度。
在一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100中，既可以如图2所示地对每一层电极层12连接有一个中间电极13，也可以如图3所示地对多层电极层12连接有一个中间电极13。在对多层电极层12连接有一个中间电极13的情况下，通过只烧断中间电极13的一部分，只有短路的电极层12和外部电极20绝缘。该结果是，正常的回路被维持，层叠陶瓷电子部件100的功能被维持。
接着，对于一种实施方式涉及的层叠陶瓷电子部件100的制造方法，说明具体例。
首先，制作陶瓷层11用浆料。以下说明的陶瓷层11用浆料，适用于后述的陶瓷层11用浆料和中间电极13用浆料的同时烧制。但是，本实施方式使用的陶瓷层11用浆料并不限于以下所说明的浆料。
首先，准备以通式ABO3表示的钙钛矿型氧化物的粉末。作为钙钛矿型氧化物，可列举：BaTiO3(钛酸钡)、CaZrO3(锆酸钙)、CaTiO3(钛酸钙)系、SrTiO3(钛酸锶)等，但是并不限于此。作为钙钛矿型氧化物的粉末，使用平均粒径为50nm左右的纳米粉末。这种粉末可以使用市售品。粉末的平均粒径可以使用图像解析软件根据扫描型电子显微镜(SEM)图像来进行测定。
接着，对于准备的钙钛矿型氧化物的通式ABO3，还准备A位元素的氢氧化物A(OH)2的粉末，和B位元素的氧化物BO2的粉末。在此，可以使用市售的A位元素的氢氧化物A(OH)2的粉末以及B位元素的氧化物BO2的粉末。A位元素的氢氧化物A(OH)2的粉末以及B位元素的氧化物BO2的粉末的平均粒径可以设为和之前准备的钙钛矿型的氧化物的粉末相等(50nm左右)。
之后，通过将0.1mol/L的A位元素的氢氧化物A(OH)2水溶液和B位元素的氧化物BO2的粉末以1：1的摩尔比进行混合，制得A(OH)2/BO2悬浮液。
接着，通过将A(OH)2/BO2悬浮液和之前准备的钙钛矿型氧化物的粉末以质量比1：4的比例进行混合，制得陶瓷颗粒。混合时间并不特别限定。除了上述材料外，也可以在陶瓷颗粒中添加Si、Mg、稀土类元素等其他的材料。
接着，在制得的陶瓷颗粒中，将使水溶性的粘合剂或分散剂等在水中溶解而成的水系载体进行混炼并使其涂料化，从而得到陶瓷层11用浆料。使用在水系载体的水溶性粘合剂并不特别限定，使用例如：聚乙烯醇、纤维素、水溶性丙烯酸树脂等即可。
接着，制作电极层12用浆料。电极层12用浆料通过将Ni(镍)、Cu(铜)、Sn(锡)等的贱金属、或者Pt(白金)、Pd(钯)、Ag(银)、Au(金)等的贵金属、含有它们的合金，和有机载体进行混炼从而制作。
有机载体是在有机溶剂中溶解了粘合剂而成的。在有机载体使用的粘合剂并不特别限定，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中适当选择即可。使用的有机溶剂也不特别限定，只要根据印刷法、片形成方法等所用的方法，从松油醇、丁基卡必醇、丙酮、甲苯等的各种有机溶剂中适当选择即可。
接着，制作中间电极13用浆料。中间电极13用浆料将导电性聚合物、碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维或者石墨等的导电性碳材料，和有机载体进行混炼从而制作。电极层12用浆料以及中间电极13用浆料可以根据需要添加陶瓷材料。
接着，在烧制后制作成为层叠体10的生芯片。在陶瓷层11用浆料使用刮刀法或者模涂法等的片形成方法，制作陶瓷生片。通过筛网印刷、凹版印刷等以规定图案将电极层12用浆料印刷到该陶瓷生片表面，制作具有电极层12的生片。在层叠体10的内部配置中间电极13的情况下，在将电极层12用浆料或者中间电极13用浆料印刷到陶瓷生片表面之后，通过喷墨印刷等进一步印刷剩余的浆料即可。接着，层叠数片制得的生片并通过加压粘接形成为生层叠体，通过将该生层叠体切断成规定的尺寸，从而得到生芯片。
接着，进行生芯片的烧制。此时，升温速度是5℃/分～10℃/分，烧制温度是180℃～300℃，温度保持时间是0.5小时～4小时。烧制氛围可以设为空气中。烧制后，在空气中且于保持温度为150～250℃，保持时间为6～12小时的条件下，进行脱水处理。在烧制时，也可以在100～500MPa左右的压力下进行烧制。根据这种方法，可提高烧制后的陶瓷层11的密度。作为加压方法可列举例如热等静压(HIP)等，但是并不限于此。
生芯片的烧制之后，也可以根据需要实施退火处理。退火处理的条件，可以是升温速度设为5℃/分～10℃/分，处理温度设为700℃～900℃，温度保持时间设为0.5小时～3小时。作为氛围气体，例如可以使用加湿的N2和H2的混合气体。
如上所述地得到的陶瓷层11具有相对于理论密度90％以上的密度，可适用于层叠陶瓷电子部件100。
接着，对得到的层叠体10，通过例如滚筒研磨等实施端面研磨，涂布外部电极20用浆料，在700～900℃下进行0.1～1小时左右的加热，从而形成外部电极20。根据需要，通过镀膜等在外部电极20的表面形成被覆层。外部电极20用浆料和上述的电极层12用浆料同样地制作即可。
在层叠体10的表面上配置有中间电极13的情况下，可以在形成外部电极20之前，在层叠体10的表面上形成中间电极13。在该情况下，在将中间电极13用浆料涂布到实施了端面研磨的层叠体10的表面上之后，在200℃～300℃下实施数小时左右的热干燥，形成中间电极13。之后，可以在形成的中间电极13上，进一步形成外部电极20。
在通过上述的方法于层叠体10的表面上形成中间电极13，层叠体10的内部没有配置中间13的情况下，能够不受中间电极13用浆料所含有的导电性碳材料的分解温度影响，而设定生芯片的烧制温度。即，能够以高于上述烧制条件的高温实施生芯片的烧制。因此，在该情况下，即使不在陶瓷层11用浆料使用上述的陶瓷颗粒，也能够容易地制作中间电极13。
另一方面，在将中间电极13配置在层叠体10的内部的情况下，需要同时烧制陶瓷层11、电极层12以及中间电极13。此时，例如在将烧制温度设为1000℃以上的情况下，含有导电性碳材料的中间电极13存在在烧制工序烧毁的情况。因此，在将中间电极13配置在层叠体10的内部的情况下，需要将生芯片的烧制温度设为1000℃以下。如果如上所述地将生芯片的烧制温度设为250℃以下，则能够进一步得到可靠性高的中间电极13。如此地制造的本实施方式的层叠陶瓷电子部件100通过焊接等安装到配线基板等，从而被使用在各种电子设备等。
以上对本公开的一种实施方式进行了说明，但是本公开涉及的层叠陶瓷电子部件完全不限于上述实施方式，在不脱离本公开涉及的层叠陶瓷电子部件的要旨的范围内，可以进行各种改变。
实施例
以下，基于详细的实施例对本公开涉及的层叠陶瓷电子部件进一步进行说明，但是本公开涉及的层叠陶瓷电子部件并不限于这些实施例。
首先，制作试料No.1～5的层叠陶瓷电子部件。首先，准备平均粒径为50nm的BaTiO3(钛酸钡)粉末。之后，通过将0.1mol/L的Ba(OH)2水溶液和TiO2粉末以1：1的摩尔比进行混合，制得Ba(OH)2/TiO2悬浮液。
接着，通过将Ba(OH)2/TiO2悬浮液和之前准备的BaTiO3(钛酸钡)粉末以质量比1：4的比例进行混合，制作陶瓷颗粒。混合时间设为5小时。接着，在得到的陶瓷颗粒添加水系载体，用球磨机进行混合并使其浆料化从而得到陶瓷层用浆料。
接着，在Ni粒子添加BaTiO3(钛酸钡)、松油醇、乙基纤维素以及苯并三唑。添加后，通过三根辊筒对得到的混合物进行混炼从而浆料化，制得电极层用浆料。
接着，在碳纳米管添加BaTiO3(钛酸钡)、乙基纤维素以及苯并三唑。添加后，通过三根辊筒对得到的混合物进行混炼从而浆料化，制得中间电极用浆料。
使用制得的陶瓷层用浆料，在PET膜上以干燥后的厚度为15μm的方式形成生片。接着，在以规定图案将电极层用浆料以及中间电极用浆料印刷到其上之后，从PET膜剥离片材，制得具有电极层以及中间电极的生片。接着，层叠数片该生片并通过加压粘接形成为生层叠体，通过将该生层叠体切断成规定的尺寸，从而得到生芯片。
之后，对于得到的生芯片，在升温速度为9℃/分、烧制温度为180℃、温度保持时间为3小时的条件下进行烧制。烧制氛围设为空气中。烧制后，在空气中且于保持温度为200℃，保持时间为12小时的条件下，实施脱水处理以及脱粘合剂处理，得到成为层叠体的烧结体。通过热等静压(HIP)在300MPa的压力下实施烧制。
接着，对得到的烧结体实施滚筒研磨处理，在层叠体的端面使电极层充分露出。形成Ni外部电极作为外部电极，得到试料No.1～5的层叠陶瓷电子部件。得到的各试料的尺寸为3.2mm×1.6mm×0.6mm，陶瓷层的厚度设为10μm，电极层的厚度设为1.0μm。
在试料No.1～5的层叠陶瓷电子部件中，中间电极的结构分别不同，具体如下所示。另外，在试料No.1～5的所有试料中，中间电极配置在层叠体的内部。设为一种试料所具有的所有的电极层和外部电极之间夹有中间电极，一层电极层连接有一个中间电极的结构。而且，一种试料所具有的所有的中间电极的尺寸、配置、组分设为相同。
在试料No.1～5的层叠陶瓷电子部件中，设为电极层中的Ni(镍)的含有率约为80体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约10体积％，空隙率约为10体积％。
在试料No.1中，电极层和中间电极的接合部位于电容区域。电极层和中间电极的平均长度、平均宽度以及平均厚度大致相同。在中间电极中，碳纳米管的含有率约为20体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为70体积％，空隙率约为10体积％。
在试料No.2中，电极层和中间电极的接合部位于电容区域。电极层和中间电极的平均长度、平均宽度以及平均厚度大致相同。在中间电极中，碳纳米管的含有率约为40体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为50体积％，空隙率约为10体积％。
在试料No.3中，电极层和中间电极的接合部位于电容区域。电极层和中间电极的平均长度、平均宽度以及平均厚度大致相同。在中间电极中，碳纳米管的含有率约为60体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为30体积％，空隙率约为10体积％。
在试料No.4中，电极层和中间电极的接合部位于电容区域。电极层和中间电极的平均长度、平均宽度以及平均厚度大致相同。在中间电极中，碳纳米管的含有率约为80体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为10体积％，空隙率约为10体积％。
在试料No.5中，电极层和中间电极的接合部位于端部边缘区域。电极层和中间电极的平均长度约为9:1的比率，平均宽度以及平均厚度大致相同。在中间电极中，碳纳米管的含有率约为40体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为50体积％，空隙率约为10体积％。
接着，制作中间电极只配置在层叠体的表面上的试料No.6的层叠陶瓷电子部件。首先，准备平均粒径为50nm的BaTiO3(钛酸钡)粉末。除此之外，准备Y2O3粉末、SiO2粉末、MgO粉末以及MnCO3粉末。这些粉末相对于BaTiO3(钛酸钡)100mol均准备2.0mol以下。通过在球磨机进行20小时的湿式混合搅拌来对这些粉末进行混合。混合后，添加有机载体，通过混合制得陶瓷层用浆料。
接着，和试料No.1～5相同地，制作电极层用浆料以及中间电极用浆料，接着使用陶瓷层用浆料以及电极层用浆料制作生芯片。之后，对于得到的生芯片，在下述条件下进行脱粘合剂处理以及烧制，得到成为层叠体的烧结体。脱粘合剂处理条件是，升温速度设为25℃/小时，保持温度设为260℃，温度保持时间设为8小时，氛围设为空气中。烧制条件是，升降温速度设为100℃/小时，烧制温度设为1200℃，温度保持时间设为2小时。氛围气体使用加湿的N2和H2的混合气体。
接着，对得到的烧结体实施滚筒研磨处理，在层叠体的端面使电极层充分露出。之后，在层叠体的表面涂布中间电极用浆料，通过在180℃下进行5小时的热干燥从而形成中间电极。此时，以所有的电极层和中间电极交替地连接的方式，形成一对中间电极。
接着，在形成的中间电极上，形成Ni外部电极作为外部电极，得到试料No.6的层叠陶瓷电子部件。得到的试料的尺寸为3.2mm×1.6mm×0.6mm，陶瓷层的厚度设为10μm，电极层的厚度设为1.0μm，被夹在电极层的陶瓷层的数量设为50。电极层中的Ni(镍)的含有率约为80体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为10体积％，空隙率约为10体积％。中间电极中的碳纳米管的含有率约为40体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为50体积％，空隙率约为10体积％。
接着，通过和试料No.6的层叠陶瓷电子部件相同的制造方法，制作以Ni(镍)作为电极层的主成分，不具有中间电极的试料No.7的层叠陶瓷电子部件。该试料No.7的层叠陶瓷电子部件和试料No.6的层叠陶瓷电子部件的不同只在于中间电极的有无。试料No.7具有的电极层中，Ni(镍)的含有率约为80体积％，BaTiO3(钛酸钡)的含有率约为10体积％，空隙率约为10体积％。
对于制得的试料No.1～7的层叠陶瓷电子部件，进行以下的评价。各试料的试样数量设为30个。
首先，对于各试料，使用恒温槽和LCR测量仪，在室温(25℃)下测定静电电容。此时，将频率设为1.0kHz，将测定电压设为1Vrms进行测定，求出平均值。此时，将试料No.7的层叠陶瓷电子部件的静电电容设为基准值(1.00)，将试料No.1～6的层叠陶瓷电子部件的静电电容转换成相对该基准值的值并算出。
接着，通过LF焊料将各试料安装到玻璃环氧树脂基板后，以一定的弯曲量(5mm)使配线基板弯曲5秒钟。之后，在125℃、相对湿度95％RH、1.2气压的高温高湿槽内，对各试料施加额定电压，进行1000小时的耐湿负载加速试验。试验结束后，对于各试料，对短路状态的试样数量进行计数。在此，将绝缘电阻值(IR值)下降2位数以上判断为短路状态。在中间电极作为熔断器正常地起作用的情况下，电极层间一旦短路之后，中间电极被烧断从而切断过电流。另一方面，中间电极作为熔断器没有起作用的情况下，在电极层间发生短路之后，没有恢复绝缘而维持在短路状态。
之后，对于试料No.1～6，还对熔断器(中间电极)被烧断的试样数量进行计数。在计数时，对试样No.1～6实施研磨处理从而使包含中间电极的剖面露出，目视熔断器的状态。将至少一个熔断器被烧断的试样作为熔断器被烧断的试样进行计数。以上的结果在表1表示。
◎
[表1]
如表1所示，在具有中间电极的试料No.1～6中，没有产生短路状态的试样。这些试料No.1～6均是中间电极含有约20体积％以上的碳纳米管。而且，试料No.1～6均是陶瓷层的主成分和中间电极所含有的陶瓷材料的主成分为同样的组分(BaTiO3)。
在电极层和中间电极的接合部相比于电容区域位于外部电极的一侧的试料No.5中，相比于电极层和中间电极的接合部位于电容区域的No.1～4，得到高静电电容。
在中间电极只配置在层叠体的表面上的试料No.6中，即使和没有配置中间电极的试料No.7相比，静电电容也没有下降。这是因为，在试料No.6中，由于不需要同时烧制陶瓷层、电极层以及中间电极，因此可在高温下烧制陶瓷层。因此，认为这是可得到密度高于试料No.1～5的陶瓷层的原因。
符号说明
100 层叠陶瓷电子部件
10 层叠体
11 陶瓷层
12 电极层
13 中间电极
14 端部边缘区域
15 电容区域
20 外部电极
Claims (6)
1.层叠陶瓷电子部件，具备：
陶瓷层和电极层交替地层叠的层叠体；
设置在该层叠体的端部的一对外部电极；
将至少一层所述电极层、一边的所述外部电极电连接的中间电极；
该中间电极含有导电性碳材料。
2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件，所述中间电极含有20体积％以上所述导电性碳材料。
3.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件，所述中间电极中的所述导电性碳材料的含有率为50体积％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠陶瓷电子部件，所述层叠体具备相邻的所述电极层彼此对置的电容区域；
所述中间电极和所述电极层的接合部相比于所述电容区域位于所述外部电极的一侧。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的层叠陶瓷电子部件，所述中间电极存在于所述层叠体的表面上。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的层叠电容器，所述导电性碳材料为导电性聚合物、碳黑、碳纳米管、碳纳米纤维或石墨。
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