CN113555214A - 层叠陶瓷电容器 - Google Patents

Abstract

提供一种作为电极整体能降低电阻值的层叠陶瓷电容器。本发明的层叠陶瓷电容器具备层叠体和两个外部电极，层叠体具备：层叠体主体，具有交替地层叠了电介质层和内部电极层的内层部及配置在内层部中的层叠方向上的两侧的外层部；侧方间隔部，配置在层叠体主体中的宽度方向上的两侧；主面，设置在层叠方向上的两侧；侧面，设置在宽度方向上的两侧；及端面，设置在长度方向上的两侧，两个外部电极配置在两个端面的外侧，含基底电极层及导电性树脂层，基底电极层包含导电性金属及玻璃成分，并与层叠体相接，导电性树脂层包含热固化性树脂及金属成分，并与基底电极层相接，内部电极层的与基底电极层相接的端部区域的厚度比端部区域以外的区域的厚度厚。

Description

层叠陶瓷电容器

技术领域

本发明涉及层叠陶瓷电容器。

背景技术

近年来，要求大电容且小型的层叠陶瓷电容器。这样的层叠陶瓷电容器具有交替地堆叠了作为介电常数比较高的强电介质材料的电介质层和内部电极的内层部。而且，在该交替地堆叠的内层部的上部和下部配置作为外层部的电介质层而形成了长方体状的层叠体主体。此外，在长方体状的层叠体主体的宽度方向上的两侧面形成有侧方间隔部(sidegap portion)，在长边方向上的两端面形成有外部电极。

以往，在这样的层叠陶瓷电容器中，已知有为了缓解应力而在外部电极包含导电性树脂的层叠陶瓷电容器(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-73952号公报

但是，虽然导电性树脂具有导电性，但是与金属相比，电阻值大。若电阻值大，则例如存在层叠陶瓷电容器的电容变得与设计不一致的情况。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，提供一种作为电极整体能够降低电阻值的层叠陶瓷电容器。

用于解决课题的技术方案

为了解决上述课题，本发明提供一种层叠陶瓷电容器，具备层叠体和两个外部电极，所述层叠体具备：层叠体主体，具有交替地层叠了多层电介质层和内部电极层的内层部以及分别配置在所述内层部中的层叠方向上的两侧的两个外层部；两个侧方间隔部，分别配置在所述层叠体主体中的、与所述层叠方向交叉的宽度方向上的两侧；两个主面，分别设置在所述层叠方向上的两侧；两个侧面，分别设置在与所述层叠方向交叉的宽度方向上的两侧；以及两个端面，分别设置在与所述层叠方向以及所述宽度方向交叉的长度方向上的两侧，所述两个外部电极分别配置在所述层叠体中的、所述两个端面的外侧，包含基底电极层以及导电性树脂层，所述基底电极层包含导电性金属以及玻璃成分，并且与所述层叠体相接，所述导电性树脂层包含热固化性树脂以及金属成分，并且与所述基底电极层相接，所述内部电极层中的与所述基底电极层相接的端部区域的厚度比所述内部电极层中的所述端部区域以外的区域的厚度厚。

发明效果

根据本发明，能够提供一种作为电极整体能够降低电阻值的层叠陶瓷电容器。

附图说明

图1是实施方式的层叠陶瓷电容器的概略立体图。

图2是图1的层叠陶瓷电容器的沿着II-II线的剖视图。

图3是图1的层叠陶瓷电容器的沿着III-III线的剖视图。

图4是层叠体的概略立体图。

图5是层叠体主体的概略立体图。

图6是说明层叠陶瓷电容器的制造方法的流程图。

图7是原料片的示意俯视图。

图8是示出原料片的层叠状态的概略图。

图9是母块的示意性立体图。

附图标记说明

1：层叠陶瓷电容器；

2：层叠体；

3：外部电极；

3a：第1外部电极；

3b：第2外部电极；

10：层叠体主体；

11：内层部；

12：上部外层部；

13：下部外层部；

14：电介质层；

15：内部电极层；

15a：第1内部电极层；

15b：第2内部电极层；

30：侧方间隔部；

30a：第1侧方间隔部；

30b：第2侧方间隔部；

31：基底电极层；

32：导电性树脂层；

33：镀敷层；

151：引出部；

152：对置部；

153：端部区域。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式涉及的层叠陶瓷电容器1进行说明。图1是实施方式的层叠陶瓷电容器1的概略立体图。图2是图1的层叠陶瓷电容器1的沿着II-II线的剖视图。图3是图1的层叠陶瓷电容器1的沿着III-III线的剖视图。

层叠陶瓷电容器1为大致长方体形状，具备层叠体2和设置在层叠体2的两端的一对外部电极3。层叠体2包含内层部11，内层部11包含多组电介质层14和内部电极层15。

在以下的说明中，作为表示层叠陶瓷电容器1的朝向的用语，在层叠陶瓷电容器1中，将设置有一对外部电极3的方向设为长度方向L。将电介质层14和内部电极层15被层叠的方向设为层叠方向T。将与长度方向L以及层叠方向T中的任一者均交叉的方向设为宽度方向W。另外，在实施方式中，宽度方向与长度方向L以及层叠方向T中的任一者均正交。

图4是层叠体2的概略立体图。层叠体2具备层叠体主体10和侧方间隔部30。图5是层叠体主体10的概略立体图。

在以下的说明中，将图4所示的层叠体2的六个外表面中的、在层叠方向T上相对的一对外表面设为第1主面Aa和第2主面Ab，将在宽度方向W上相对的一对外表面设为第1侧面Ba和第2侧面Bb，将在长度方向L上相对的一对外表面设为第1端面Ca和第2端面Cb。

另外，在无需特别区分第1主面Aa和第2主面Ab来进行说明的情况下，统一作为主面A来进行说明，在无需特别区分第1侧面Ba和第2侧面Bb来进行说明的情况下，统一作为侧面B来进行说明，在无需特别区分第1端面Ca和第2端面Cb来进行说明的情况下，统一作为端面C来进行说明。

层叠体2优选在角部R1以及棱线部R2带有圆角。角部R1是主面A、侧面B以及端面C相交的部分。棱线部R2是层叠体2的两个面，即，主面A和侧面B、主面A和端面C、或侧面B和端面C相交的部分。

此外，也可以在层叠体2的主面A、侧面B、端面C的一部分或全部形成有凹凸等。层叠体2的尺寸没有特别限定，但优选长度方向L尺寸为0.2mm以上且10mm以下，宽度方向W尺寸为0.1mm以上且10mm以下，层叠方向T尺寸为0.1mm以上且5mm以下。

如图5所示，层叠体主体10具备内层部11、配置在内层部11的第1主面Aa侧的上部外层部12、以及配置在内层部11的第2主面Ab侧的下部外层部13。

内层部11包含多组沿着层叠方向T交替地层叠的电介质层14和内部电极层15。

电介质层14的厚度为0.5μm以下。电介质层14由陶瓷材料制造。作为陶瓷材料，例如可使用以BaTiO₃为主成分的电介质陶瓷。此外，作为陶瓷材料，也可以使用在这些主成分中添加了Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物等副成分中的至少一者的陶瓷材料。另外，构成层叠体主体10的电介质层14的片数优选包含上部外层部12以及下部外层部13在内为15片以上且700片以下。

内部电极层15具备多个第1内部电极层15a和多个第2内部电极层15b。第1内部电极层15a和第2内部电极层15b交替地配置。另外，在无需特别区分第1内部电极层15a和第2内部电极层15b来进行说明的情况下，统一作为内部电极层15来进行说明。

第1内部电极层15a具备与第2内部电极层15b对置的第1对置部152a、从第1对置部152a引出到第1端面Ca侧的第1引出部151a、以及位于第1引出部151a的第1端面Ca侧的端部的第1端部区域153a。第1端部区域153a在第1端面Ca露出，并与后述的第1外部电极3a电连接。

在第1内部电极层15a中，第1端部区域153a的层叠方向T上的厚度构成得比第1对置部152a的层叠方向T上的厚度以及第1引出部151a的层叠方向T上的厚度厚。

第2内部电极层15b具备与第1内部电极层15a对置的第2对置部152b、从第2对置部152b引出到第2端面Cb的第2引出部151b、以及位于第2引出部151b的第2端面Cb侧的端部的第2端部区域153b。

第2端部区域153b与后述的第2外部电极3b电连接。在第2内部电极层15b中，第2端部区域153b的层叠方向T上的厚度构成得比第2对置部152b的层叠方向T上的厚度以及第2引出部151b的层叠方向T上的厚度厚。

而且，根据以上的内部电极层15，在第1内部电极层15a的第1对置部152a和第2内部电极层15b的第2对置部152b蓄积电荷，体现出电容器的特性。

另外，在无需特别区分第1对置部152a和第2对置部152b来进行说明的情况下，统一作为对置部152来进行说明。此外，在无需特别区分第1引出部151a和第2引出部151b来进行说明的情况下，统一作为引出部151来进行说明。在无需区分第1端部区域153a和第2端部区域153b来进行说明的情况下，统一作为端部区域153来进行说明。

如图3所示，在WT剖面中，在层叠方向T上上下相邻的两个第1内部电极层15a和第2内部电极层15b的宽度方向W上的端部的层叠方向T上的位置的偏移d在0.5μm以内，其中，WT剖面是通过层叠体2的中心的、宽度方向W以及层叠方向T上的剖面。即，在层叠方向T上上下相邻的第1内部电极层15a和第2内部电极层15b的宽度方向W上的端部在宽度方向W上处于大致相同位置，端部的位置在层叠方向T上对齐。

另一方面，同样地，在图3所示的WT剖面中，将在层叠方向T上相邻的第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的宽度方向W上的端部全部连结的、图中用点线示出的线m朝向外侧稍微成为凸状，其中，WT剖面是通过层叠体2的中心的、宽度方向W以及层叠方向T上的剖面。换言之，第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的层叠方向T上的中央部的内部电极层15被按压而伸长。另外，凸状也可以称为鼓状。

即，关于第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的宽度方向W上的端部，若观察层叠方向T上的上下相邻的两个，则在宽度方向W上处于大致相同位置，但是若作为层叠方向T整体来观察，则朝向外侧稍微成为凸状。关于像这样成为凸状的理由，将在后面叙述。

内部电极层15例如优选由以Ni、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等为代表的金属材料形成。在端部区域153以外的区域，即，在引出部151以及对置部152中，内部电极层15的厚度例如优选为0.5μm以上且2.0mm以下程度。端部区域153的厚度从引出部151朝向外部电极3侧逐渐变厚，在如图2所示的剖视图中，端部区域153为大致直角三角形或椭圆或1/4圆的形状。端部区域153中的厚度最大的部分与端部区域153以外的厚度之差优选为0.2μm以下。

此外，内部电极层15的片数优选将第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b合在一起为15片以上且200片以下。

上部外层部12以及下部外层部13由与内层部11的电介质层14相同的材料制造。而且，上部外层部12以及下部外层部13的厚度优选为20μm以上且60μm以下，更优选为20μm以上且40μm以下。

侧方间隔部30具备设置在层叠体主体10的第1侧面Ba侧的第1侧方间隔部30a和设置在层叠体主体10的第2侧面Bb侧的第2侧方间隔部30b。

另外，在无需特别区分第1侧方间隔部30a和第2侧方间隔部30b来进行说明的情况下，统一作为侧方间隔部30来进行说明

侧方间隔部30沿着在层叠体主体10的两侧面露出的内部电极层15的宽度方向W侧的端部覆盖该端部。侧方间隔部30由与电介质层14同样的材料制造，但是还作为烧结助剂而包含Mg(镁)。Mg通过在侧方间隔部30的烧结时向内部电极层15侧移动，从而偏析到侧方间隔部30中的与内部电极层15相接的一侧。此外，在层叠体主体10与侧方间隔部30之间存在界面。侧方间隔部30的厚度例如为20μm，优选为10μm以下。

关于侧方间隔部30，构成侧方间隔部30的电介质的颗粒的粒径从内层朝向外侧而变小。关于该颗粒的粒径，优选在最外侧为400nm以上且450nm以下，且在最内侧为600nm以上，优选与最外侧的颗粒的粒径相比，最内侧的颗粒的粒径为1.5倍以上。另外，关于颗粒的粒径，在侧方间隔部30的层叠方向T上的中央部从侧面侧起在宽度方向上每隔20nm分为多个区域，在各区域内测定粒径的面积，并变换为当量圆直径，在各区域中求出了平均粒子直径。关于不足20nm的区域，设为该区域内的平均粒子直径。

此外，虽然在实施方式中，侧方间隔部30为一层，但是并不限定于此，侧方间隔部30也可以设为位于外侧的外侧侧方间隔层和位于内部电极层15侧的内侧侧方间隔层的两层构造。

另外，如上所述，关于内部电极层15，在WT剖面中，将内部电极层15的侧面B侧的端部连结的线朝向外侧成为凸状。因此，设置在其外侧的侧方间隔部30也在WT剖面中朝向外侧成为凸状。

外部电极3具备设置在层叠体2的第1端面Ca的第1外部电极3a和设置在层叠体2的第2端面Cb的第2外部电极3b。另外，在无需特别区分第1外部电极3a和第2外部电极3b来进行说明的情况下，统一作为外部电极3来进行说明。外部电极3不仅覆盖端面C，还覆盖主面A以及侧面B的端面C侧的一部分。

如上所述，第1内部电极层15a的第1引出部151a的端部在第1端面Ca露出，并与第1外部电极3a电连接。此外，第2内部电极层15b的第2引出部151b的端部在第2端面Cb露出，并与第2外部电极3b电连接。由此，第1外部电极3a与第2外部电极3b之间成为多个电容器要素电并联连接的构造。

此外，外部电极3具有如下的三层构造，即，具备基底电极层31、配置在基底电极层31上的导电性树脂层32、以及配置在导电性树脂层32上的镀敷层33。

基底电极层31例如通过对包含导电性金属和玻璃的导电性膏进行涂敷、烧附而形成。作为基底电极层31的导电性金属，例如，能够使用Cu、Ni、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等。

导电性树脂层32配置为覆盖基底电极层31。导电性树脂层32是包含热固化性树脂和金属成分的任意的结构。作为热固化性树脂的具体例，例如，能够使用环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等公知的各种各样的热固化性树脂。作为金属成分，例如能够使用Ag或者在贱金属粉的表面涂布了Ag的金属粉。

镀敷层33例如优选由从包含Cu、Ni、Su、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等的组选择的一种金属或包含该金属的合金的镀敷来构成。

像这样，导电性树脂层32包含热固化性树脂，因此，与例如包含镀敷膜、导电性膏的烧成物的基底电极层31相比，富有柔软性。因此，即使在对层叠陶瓷电容器1施加了物理冲击、起因于热循环的冲击的情况下，导电性树脂层32也会作为缓冲层而发挥功能，防止在层叠陶瓷电容器1产生裂缝，并且容易吸收压电振动，具有“振鸣(acoustic noise)”的抑制效果。

像以上那样，通过使用导电性树脂层32，从而可得到吸收冲击、抑制“振鸣”的效果。但是，导电性树脂层32与外部电极3中的其它层相比，电阻大。

因此，如图2、图4以及图5所示，实施方式的层叠陶瓷电容器1使内部电极层15中的与基底电极层31相接的端面C侧的、端部区域153的层叠方向T上的厚度比内部电极层15中的端部区域153以外的区域的层叠方向T上的厚度厚。此外，端部区域153的厚度与端部区域153以外的区域的厚度之差为0.2μm以内。

与基底电极层31相接的内部电极层15的端部区域153的厚度变厚，即为与基底电极层31相接的内部电极层15的端部区域153的截面积变大。于是，内部电极层15的电阻值，甚至是作为包含内部电极层15以及外部电极3的电极整体的电阻值变小，变得容易流过电流。由此，能够提高层叠陶瓷电容器1中的响应性。

图6是说明层叠陶瓷电容器1的制造方法的流程图。图7是原料片103的示意俯视图。图8是示出原料片103的层叠状态的概略图。图9是母块110的示意性立体图。

(母块制作工序S1)

首先，准备包含陶瓷粉末、粘合剂以及溶剂的陶瓷浆料。通过使用金属型涂布机(die coater)、凹版涂布机、微凹版涂布机等将该陶瓷浆料在载置膜上成形为片状，从而制作层叠用陶瓷生片101。

接下来，通过丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷等在该层叠用陶瓷生片101印刷导电体膏，使得具有带状的图案，从而形成导电图案102。此时，在带状的导电图案102处，例如进行多次导电体膏向该部分的印刷，使得在进行切断而形成层叠体主体10时，层叠体主体10的成为长度方向L上的两端的部分变厚。

由此，如图7所示，准备在成为电介质层14的层叠用陶瓷生片101的表面印刷了长度方向L上的中央部102a鼓起的成为内部电极层15的导电图案102的原料片103。

接下来，如图8所示，将原料片103层叠多片。具体地，堆叠多个原料片103，使得成为如下状态，即，带状的导电图案102朝向同一方向，且该带状的导电图案102在相邻的原料片103之间在宽度方向上各错开半个间距。进而，在层叠了多片的原料片103的一侧堆叠成为上部外层部12的上部外层部用陶瓷生片112，在另一侧堆叠成为下部外层部13的下部外层部用陶瓷生片113。

接下来，将上部外层部用陶瓷生片112、堆叠的多个原料片103、以及下部外层部用陶瓷生片113进行热压接。由此，形成图9所示的母块110。

(母块分割工序S2)

接下来，如图9所示，将母块110沿着与层叠体主体10的尺寸对应的切断线X以及与切断线X交叉的切断线Y进行分割。此时，切断线X在导电图案102的鼓起的中央部102a上进行切断。另外，在实施方式中，切断线Y与切断线X正交。由此，制造如图5所示的与基底电极层31相接的内部电极层15的端部区域153变厚的多个层叠体主体10。

(侧方间隔部用陶瓷生片粘附工序S3)

接着，制作在与层叠用陶瓷生片101同样的电介质粉末中作为烧结助剂而添加了Mg的陶瓷浆料。然后，在树脂膜上涂敷陶瓷浆料并进行干燥，从而制作侧方间隔部用陶瓷生片。

然后，通过将侧方间隔用陶瓷生片粘贴到层叠体主体10的露出了内部电极层15的侧部，从而形成成为侧方间隔部30的层。此时，压住侧方间隔用陶瓷生片，使得包裹层叠体主体10的露出了内部电极层15的侧部，因此如上所述，第1内部电极层15a的宽度方向W上的端部以及第2内部电极层15b的宽度方向W上的端部被侧方间隔用陶瓷生片按压，从而层叠方向T上的上下端稍微向内侧回缩。由此，在WT剖面中，将内部电极层15的侧面B侧的端部连结的、在图3中用点线示出的线朝向外侧而稍微成为凸状，其中，WT剖面是通过层叠体2的中心的、宽度方向W以及层叠方向T上的剖面。

(侧方间隔部烧成工序S4)

在层叠体主体10形成了成为侧方间隔部30的层的产物在氮气氛中以给定的条件进行了脱脂处理，然后在氮-氢-水蒸气混合气氛中以给定的温度进行烧成、烧结而成为层叠体2。

在此，在烧结时，侧方间隔部30的Mg向内部电极层15侧移动。由此，在烧结后，侧方间隔部30的Mg偏析到内部电极层侧。此外，电介质层14和侧方间隔部30用大致相同的材料制造，但是因为侧方间隔部30被粘附于包含电介质层14的层叠体主体10，所以即使在烧结后，在侧方间隔部30与层叠体主体10之间也存在界面。

(外部电极形成工序S5)

接着，在层叠体2的两端部依次形成基底电极层31、导电性树脂层32、镀敷层33而形成外部电极3。

(烧成工序S6)

然后，将在该层叠体2的两端部形成了外部电极3的产物以设定的烧成温度在氮气氛中加热给定时间。由此，制造层叠陶瓷电容器1。

此时，在端面C侧露出的内部电极层15的端部区域153的层叠方向T上的厚度变得比内部电极层15中的端部区域153以外的区域的厚度厚。故此，内部电极层15与基底电极层31之间的连接部分的截面积变大。这样的层叠陶瓷电容器1的电阻值变小，容易流过电流。故此，能够提高层叠陶瓷电容器1中的响应性。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是并不限定于该实施方式，可在其主旨的范围内进行各种各样的变形。

Claims (5)

1.一种层叠陶瓷电容器，具备层叠体和两个外部电极，

所述层叠体具备：

层叠体主体，具有交替地层叠了多层电介质层和内部电极层的内层部以及分别配置在所述内层部中的层叠方向上的两侧的两个外层部；

两个侧方间隔部，分别配置在所述层叠体主体中的、与所述层叠方向交叉的宽度方向上的两侧；

两个主面，分别设置在所述层叠方向上的两侧；

两个侧面，分别设置在与所述层叠方向交叉的宽度方向上的两侧；以及

两个端面，分别设置在与所述层叠方向以及所述宽度方向交叉的长度方向上的两侧，

所述两个外部电极分别配置在所述层叠体中的、所述两个端面的外侧，包含基底电极层以及导电性树脂层，所述基底电极层包含导电性金属以及玻璃成分，并且与所述层叠体相接，所述导电性树脂层包含热固化性树脂以及金属成分，并且与所述基底电极层相接，

所述内部电极层中的与所述基底电极层相接的端部区域的厚度比所述内部电极层中的所述端部区域以外的区域的厚度厚。

2.根据权利要求1所述的层叠陶瓷电容器，其中，

在所述层叠体主体与所述侧方间隔部之间存在界面。

3.根据权利要求1或2所述的层叠陶瓷电容器，其中，

镁偏析到所述侧方间隔部中的与所述内部电极层相接的部分。

4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的层叠陶瓷电容器，其中，

所述侧方间隔部具备：

内侧侧方间隔层，与所述层叠体主体相接；以及

外侧侧方间隔层，与所述内侧侧方间隔层相接。

5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的层叠陶瓷电容器，其中，

在WT剖面中，将在所述层叠方向上相邻的两个所述内部电极层的所述侧面侧的端部连结的线朝向外侧为凸状，

其中，所述WT剖面是通过所述层叠体的中心的、所述宽度方向以及所述层叠方向上的剖面。

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