CN1171258C

CN1171258C - 叠层陶瓷电容器

Info

Publication number: CN1171258C
Application number: CNB001043609A
Authority: CN
Inventors: 增田淳
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: KR20000076875A; KR100645710B1; JP2000269066A; HK1030092A1; CN1267895A; TW449760B; US6331929B1; MY123421A

Abstract

本发明揭示一种叠层陶瓷电器，包括交互叠层陶瓷层7与内部电极5、6的叠层体3，及设置于该叠层体3的端部的外部电极2，借助于内部电极5、6是分别到达陶瓷层7彼此形成相对的至少一对的缘的任一方，使得能够在叠层体3的相对端面上分别导出内部电极5、6，并且在同一叠层体3的端面上被导出的内部电极5、6会分别连接于外部电极2。通过陶瓷层7而于叠层体3的内部形成相对的内部电极5，6是在陶瓷层7间，导体粒子8沿着陶瓷层7的界面一个接一个连结而成。而且，在内部电极5、6中具有不存在导体粒子的间隙部9，该间隙部存在陶瓷粒子。

Description

叠层陶瓷电容器

技术领域

本发明涉及叠层陶瓷电容器，该叠层陶瓷电容器是具有内部电极图形与陶瓷层的叠层体，并于该层叠体的端部设置有能够导通前述内部电极的外部电极。特别涉及在叠层体的内部不易发生龟裂及层间剥离等状况的叠层陶瓷电容器。

背景技术

叠层陶瓷电容器是把陶瓷层(由具有内部电极的电介质所构成)予以层叠多数层，并且在此叠层体的内部，内部电极会形成相对，而且前述的内部电极会被交互地引出于此叠层体的相对端面上。并且，在端部上(包含这些内部电极被引出的叠层体的端面)会有外部电极形成，该外部电极会分别连接于内部电极(在叠层体的内部形成相对)。

该叠层陶瓷电容器的叠层体3具有如图3所示的层构造。亦即，由具有内部电极5、6的电介质所构成的陶瓷层7………是依照图3所示的顺序而层叠，并且分别在两侧重叠多层未形成内部电极5、6的陶瓷层7………。而且在具有如此层构造的叠层体3的端部上，内部电极5、6会交互的露出，如图1所示，在此叠层体3的端部形成有前述的外部电极2。

该叠层陶瓷电容器，通常不是以图3所示的零件为1单位而各个予以制造，实际上是采用以下所示的制造方法。亦即，首先是混炼微细化后的陶瓷粉末与有机黏合剂，而作成泥浆，然后藉由刮浆刀来使泥浆薄薄的展开于载体膜(由聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等所构成)，接着予以干燥，而制成陶瓷未加工薄板。其次，在支持薄膜上放置陶瓷未加工薄板的状态下，用切割头将其裁成所期望的大小，并且在一面上藉由网版印刷法来印刷导电糊剂，然后予以干燥。藉此，如图6所示，可取得纵横向配列有复数组的内部电极图形2a、2b的陶瓷未加工薄板1a、1b。

其次，层叠具有前述内部电极图形2a、2b的陶瓷未加工薄板1a、1b，然后在上下层叠几片未具有内部电极图形2a、2b的陶瓷未加工薄板1，接着予以压着，而制成叠层体。在此，通过将内部电极图形2a、2b在长度方向上仅偏移一半的长度而使前述陶瓷未加工薄板1a、1b交互层叠。之后，将此叠层体切断成所期望的大小，而作成叠层未加工片，并且烧固此叠层未加工片。而使得能够取得图1及图3所示的叠层体。

再次，在此烧固完成的叠层体3的两端涂上导电糊剂，并且予以烘烤，然后在烘烤后的导体膜的表面施以电镀，而来完成两端形成有外部电极2的叠层陶瓷电容器(如图1所示)。

对于前述叠层陶瓷电容器的陶瓷层7的叠层体3而言，内部电极5、6与陶瓷层7的层间密合性要比陶瓷层7彼此间的层间密合性来得差。因此，在烧固叠层体3时，会因为内部电极5、6与陶瓷层7的收缩率及收缩举动的不同，而使得叠层体3的内部产生应力。如此一来，陶瓷层7会相互剥离，特别是在内部电极5、6导出后的叠层体3的两端部，亦即发生所谓的层间剥离。并且，在叠层体3的内部也会产生微细的龟裂。

尤其是最近为了能够以小的体积来取得较大的静电电容，而使得内部电极5、6与陶瓷层7的层厚会有形成较薄之倾向。如此一来，在叠层体3的内部更容易因前述的应力而产生龟裂及层间剥离。

发明内容

在此，有鉴于前述习知技术的课题，本发明的目的是在于提供一种在叠层体烧固时可以缓和由伴随内部电极与陶瓷层之间收缩率等不同而产生的应力所带来的压力，以及叠层体烧固时不容易在叠层体的内部发生龟裂及层间剥离的叠层陶瓷电容器。

本发明为了达成前述目的，经由前述陶瓷层7而于叠层体3的内部形成相对的内部电极5、6是在陶瓷层7间沿着与陶瓷层7的界面而一个接一个地连接导体粒子8。藉此，可以缓和叠层体3烧固时内部电极5、6与陶瓷层7的应力，以及能够防止叠层体3烧固时叠层体3的内部发生龟裂及层间剥离。

亦即，本发明的叠层陶瓷电容器具有：交互叠层陶瓷层7与内部电极5、6的叠层体3，及设置于该叠层体3的端部的外部电极2，2，借助于前述内部电极5、6是分别到达陶瓷层7彼此形成相对的至少一对的边缘的任一方，使得能够在叠层体3的相对端面上分别导出内部电极5、6，并且在同一叠层体3的端面上被导出的内部电极5、6会分别连接于前述外部电极2，其中，通过前述陶瓷层7而于叠层体3的内部形成相对的内部电极5、6是在陶瓷层7间，导体粒子8沿着陶瓷层7的界面1个接1个连结而成，在内部电极具有不存在导体粒子的间隙部，在间隙部存在陶瓷粒子。

在此，为内部电极5、6中具有不存在导体粒子的间隙部9，且于邻接的间隙部9间沿着与陶瓷层7的界面而连结的导体粒子8的数目为20个以下1个以上。又，在每一个内部电极5、6的间隙部9中形成陶瓷层7的陶瓷粒子10的数目为10个以上。如此的内部电极5、6的间隙部9是占内部电极5、6的面积的25～75％。

在如此的叠层陶瓷电容器中，由于通过前述陶瓷层7而于叠层体3的内部形成相对的内部电极5、6是在陶瓷层7间沿着与陶瓷层7的界面而而一个接一个地连接导体粒子8，因此内部电极5、6与陶瓷层7的接触阻抗会变小。甚至烧固时容易进行内部电极5、6的导体粒子8间的分离。藉此，可以缓和叠层体3烧固时内部电极5、6与陶瓷层7的应力。因此，能够防止叠层体3烧固时叠层体3的内部发生龟裂及层间剥离。

又，由于在经由陶瓷层7而于叠层体3的内部形成相对的内部电极5、6中部份设置有不存在导体粒子8的导状间隙部9，且使形成陶瓷层7的陶瓷粒子10存在于该间隙部9中，因此不只是内部电极5、6与陶瓷层7的层间会机械性地互相结合，甚至在前述间隙部9中也会机械性地互相结合。因此，即使内部电极5、6的膜厚为3μm以下，也不会容易引起内部电极5、6与陶瓷层7间的剥离，亦即所谓的层间剥离。又，由于挟持内部电极5、6而邻接的陶瓷层7会在前述间隙部9中互相结合，因此邻接的陶瓷层7间的结合力会变得很强，这将能够有效地防止在叠层体内部发生龟裂及层间剥离。

因此，较理想是在内部电极5、6的间隙部9中存在某种程度的陶瓷粒子，具体而言，最好是在每一个间隙部9中形成陶瓷层7的陶瓷粒子10为10个以上。并且，如此的内部电极5、6的间隙部9必须占内部电极5、6的面积的某种程度，间隙部9较理想是占内部电极5、6的50％左右，更具体而言，最好是占25～75％的面积。若间隙部9的内部电极5、6所占的面积比率未满25％，则难以取得锚固效果(anchor effect)，并且无法充分防止发生龟裂及层间剥离。相反的，若间隙部9的内部电极5、6所占的面积比率超过75％，则内部电极5、6的相对面积会减少，而难以取得所要的静电电容。

附图说明

图1是表示本发明的叠层陶瓷电容器的一部份缺口立体图。

图2是表示同一叠层陶瓷电容器的图1的A部的关键部分放大剖视图。

图3是表示分离同一叠层陶瓷电容器的叠层体的各层后的分解立体图。

图4是表示同一叠层陶瓷电容器的图3的B部的关键部分放大图。

图5是表示同一叠层陶瓷电容器的图4的C部的关键部分放大图。

图6是表示供以制造叠层陶瓷电容器的陶瓷未加工薄片的叠层状态的各层的分离立体图。

具体实施方式

其次，参照图面来具体且详细说明本发明的实施形态。

首先，均匀的将钛酸钡等的电介质陶瓷原料粉末予以分散于有机黏合剂(例如溶解于乙醇等溶剂后的丙烯等之有机黏合剂)，而调整制成陶瓷泥浆。然后以均匀的厚度把该陶瓷泥浆涂抹于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等之基础薄膜上，并予以干燥，而制成膜状的陶瓷未加工薄板。之后，将此陶瓷未加工薄板剪裁成适当的大小。

其次，如图6所示，在剪裁后的陶瓷未加工薄板1a、1b上，使用导电糊剂，分别印刷两种类的内部电极图形2a、2b。在此，导电糊剂是使用：在Ni，Cu，Ag，Pd，Ag-Pd等粉末中(100重量％)添加3～12重量％的黏合剂(乙基纤维素，丙烯，聚酯等)，及80～120重量％的溶剂(丁基卡必醇，丁基卡必醇乙酸，帖品醇，乙基溶纤剂，碳化氢等)，以及5～30重量％的共材(钛酸钡粉末)，然后予以均匀混合分散者。分散于Ni等导电糊剂中的金属粒子的平均粒径为0.2～1.0μm。

使用Ni等的导电糊剂，并且分别在陶瓷未加工薄板1a、1b上印刷厚度0.5～2.0μm的内部电极图形2a、2b。如此一来，印刷时的内部电极图形2a、2b的厚度方向的导体粒子的存在数量约为1～3个。

接着，如图6所示，将印刷有内部电极图形2a、2b的陶瓷未加工薄板1a、1b交互重叠，且于两侧重叠未印刷内部电极图形2a、2b的陶瓷未加工薄板1，亦即重叠所谓的假薄板(dummy sheet)，然后予以压着，而取得叠层体。其次，再对该叠层体进行纵横裁断，使分割成各个的片状叠层体。之后，对这些叠层体进行烧固处理，而来取得具有图3所示的层构造的叠层体3。

如图3所示，叠层体3是重叠陶瓷层7、、、(由具有内部电极5、6的电介质所构成)，并且分别在两侧重叠多层未形成内部电极5、6的陶瓷层7………。而且，经由陶瓷层7而形成相对的各内部电极5、6会被交互的导出于叠层体3的两端面。

如图1所示，在分别导出内部电极5、6的叠层体3的两端涂抹Cu糊剂等的导体糊剂，然后予以烘烤。并且在此导体膜上实施Ni电镀，以及Sn或焊锡电镀，而来形成外部电极2。藉此，完成叠层陶瓷电容器。

此外，在前述叠层体的烧固过程中，若内部电极5、6被烧固，则形成内部电极图形的导电糊剂的金属粒子会再进行配列，并且形成内部电极图形的导体粒子会在陶瓷层7间成长于界面方向。

藉此，如图2所示，形成内部电极5、6的导体粒子8会再形成成长于陶瓷层7的界面方向的扁平粒子，然后在此扁平导电粒子于陶瓷层7的界面方向上在一个接一个连接的状态下来形成膜状的内部电极5、6。

另外，导电粒子的大小等控制方法，例如有：调整内部电极形成用的导电糊剂的组成(金属量，共材量，黏合剂)，导体粒子的粒径或烧固条件等。

图2是表示将完成的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，在与陶瓷层7的叠层方向形成垂直的方向上进行研磨，而使其剖面露出，然后藉由光学显微镜来进行观察而取得的显微镜照片模式图。相当于图1的A部份放大图。

如图2所示，在陶瓷层7间，扁平的导体粒子是大致沿着陶瓷层7的界面方向1个接1个连结成一列，而形成内部电极5、6。但，内部电极5、6并非是在所有的部份完全连接，局部形成不存在导体膜的岛状间隙部9。在此，在相邻的间隙部9间所连结的导体粒子8为20个以下。

图4是表示将完成的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，在陶瓷层7的叠层方向上进行研磨，而使其剖面露出，然后藉由光学显微镜来观察内部电极5、6的平面而取得的显微镜照片模式图。相当于图3的B部份放大图。又，图5是表示放大图4的C部份的模式图。

如图所示，在不存在导体膜的岛状间隙部9中存在陶瓷粒子10。并且，在每一处的间隙部9中所存在的陶瓷粒子的数量为10个以上。而且，内部电极5、6的间隙部9是占内部电极5、6的50％左右，更具体而言是占25～75％的面积。

其次，说明本发明的具体实施例及其比较例。

(实施例)

首先，均匀的将钛酸钡等的电介质陶瓷原料粉末分散于有机黏合剂(例如溶解于乙醇等溶剂后的丙烯等之有机黏合剂)而制成陶瓷泥浆，然后以均匀的厚度(10μm)把该陶瓷泥浆涂抹于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等之基础薄膜上，并予以干燥，而制成膜状的陶瓷未加工薄板。之后，从基础薄膜上剥离陶瓷未加工薄板，而制成复数片的陶瓷未加工薄板(150mm×150mm)。

另一方面，如图6所示，使用导电糊剂，藉由网版印刷机，在各陶瓷未加工薄板上分别形成厚度0.5～2μm的内部电极图形1a、1b。在此，所使用导电糊剂是在平均粒径为0.2～1.0μm的Ni粉末中(100重量％)添加8重量％的黏合剂(乙基纤维素)，及100重量％的溶剂(帖品醇)，以及15重量％的共材(钛酸钡粉末)，然后予以均匀混合分散者。

接着，将印刷有内部电极图形的陶瓷未加工薄板交互重叠，且于上下重叠未印刷内部电极图形的陶瓷未加工薄板，亦即重叠所谓的假薄板(dummy sheet)，然后在叠层方向上在120℃的温度及200t吨的压力条件下来予以压着，而取得叠层体。

接着，将此叠层体裁剪成5.3mm×5.0mm的大小，且以1320℃的温度予以烧固，而取得图3所示之烧固完成的叠层体3。又，于烧固完成的叠层体3的两端部涂抹Cu糊剂，并予以烘烤。之后，予以放入电解电镀槽中，对Ag膜进行电镀处理，并且在同Ag膜上依次实施Ni电镀及Sn电镀。藉此来形成外部电极2，而取得图1所示的叠层陶瓷电容器。

其次，将50个的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，在与内部电极5、6的叠层方向形成垂直的方向上进行研磨，然后藉由光学显微镜来观察内部电极5、6与陶瓷层7的叠层状态。其结果如图2所示，在陶瓷层7间，扁平的导体粒子是大致沿着陶瓷层7的界面方向1个接1个连结成一列，而形成内部电极5、6，并且在内部电极5、6的局部形成不存在导体膜的岛状间隙部9。在此，在相邻的间隙部9间所连结的导体粒子8为最大为20个。

其次，再将另外的50个的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，于内部电极5、6的叠层方向上进行研磨，然后藉由光学显微镜来进行观察。其结果，如图2所示，在内部电极5、6中存在有未形成导体膜的岛状间隙部9。此间隙部9的面积约占电极5，6平面的49％。并且，分别在这些间隙部9的部份至少存在10个的陶瓷粒子。

然后针对合计100个的叠层陶瓷电容器进行调查，是否在叠层体3的内部有发生龟裂或陶瓷层7是否有剥离(层间剥离)，其结果并没有发现龟裂或层间剥离。又，使用50个同时制造的另外叠层陶瓷电容器，并将其两端的外部电极2锡焊于电路基板上的电极，然后研磨该叠层陶瓷电容器，接着与前述同样的调查是否在叠层体3的内部有发生龟裂或陶瓷层7是否有剥离(层间剥离)，其结果并没有发现龟裂或层间剥离。

叠层陶瓷电容器的制造过程，除了供以形成内部电极5、6的Ni糊剂的共材为3重量％(Ni粉末为100重量％)，以及使裁断后的薄片烧固时的温度上升梯度趋于平缓下进行烧固以外，其余与前述实施例相同。

其次，将50个的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，在与内部电极5、6的叠层方向形成垂直的方向上进行研磨，然后藉由光学显微镜来观察内部电极5、6与陶瓷层7的叠层状态。其结果，虽然在陶瓷层7间，导体粒子大致连结成一列，而形成内部电极5、6，但在此内部电极5、6的局部是稀疏形成不存在导体膜的岛状间隙部9。在此，在相邻的间隙部9间所连结的导体粒子8形成20个以上的地方较多。

其次，再将另外的50个的叠层陶瓷电容器埋入丙烯系树脂中，且于此状态下，于内部电极5、6的叠层方向上进行研磨，而使内部电极5、6的平面露出，然后藉由光学显微镜来进行观察。其结果，虽然在内部电极5、6中存在有未形成导体膜的岛状间隙部9，但内部电极5、6占平面的比例为23％。并且，存在于这些间隙部9的部份的陶瓷粒子10的数量为9个以下。

然后针对合计100个的叠层陶瓷电容器进行调查，是否在叠层体3的内部有发生龟裂或陶瓷层7是否有剥离(层间剥离)，其结果并没有发现龟裂或层间剥离。但，使用50个同时制造的另外叠层陶瓷电容器，并将其两端的外部电极2锡焊于电路基板上的电极，然后研磨该叠层陶瓷电容器，接着与前述同样的调查是否在叠层体3的内部有发生龟裂或陶瓷层7是否有剥离(层间剥离)，其结果发现18处龟裂或层间剥离。

此外，在本实施例中，虽是在烧固本体之后再烧固外部电极，但本发明并非只限定于此，即使是同时烧固本体与外部电极，依然可以取得同样的效果。

如以上所述，在本发明的叠层陶瓷电容器中，由于叠层体内部的内部电极5、6与陶瓷层7的界面的接触阻抗小，因此可以缓和叠层体烧固时因内部电极5、6与陶瓷层7的收缩率不同而产生的应力。藉此，能够取得在叠层体的内部不易发生龟裂及层间剥离等状况的叠层陶瓷电容器。

Claims

1.一种叠层陶瓷电容器，包括由交互叠层陶瓷层(7)与内部电极(5，6)构成的叠层体(3)以及设置于该叠层体(3)的端部的外部电极(2)，借助于所述内部电极(5，6)是分别依次叠加地到达陶瓷层(7)彼此形成相对的至少一对的边缘的任一方，使得能够在叠层体(3)的相对端面上分别导出内部电极(5，6)，在同一叠层体(3)的端面上被导出的内部电极(5，6)会分别连接于所述外部电极(2)，其特征在于：

通过所述陶瓷层(7)而于叠层体(3)的内部形成相对的内部电极(5，6)是在陶瓷层(7)间，导体粒子(8)沿着陶瓷层(7)的界面一个接一个连结而成，在内部电极具有不存在导体粒子的间隙部，在间隙部存在陶瓷粒子。

2.如权利要求1所述的叠层陶瓷电容器，其特征在于，

在所述内部电极(5，6)中具有不存在导体粒子的间隙部(9)，在邻接的间隙部(9)间沿着与陶瓷层(7)的界面而连结的导体粒子(8)的数目为20个以下1个以上。

3.如权利要求2所述的叠层陶瓷电容器，其特征在于：

在每一个内部电极(5，6)的间隙部(9)中形成陶瓷层(7)的陶瓷粒子(10)的数目为10个以上。

4.如权利要求2或3所述的叠层陶瓷电容器，其特征在于：

内部电极(5，6)的间隙部(9)是占内部电极(5，6)的面积的25～75％。