DE112014002826T5

DE112014002826T5 - Keramikelektronikkomponente und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112014002826T5
Application number: DE112014002826.6T
Authority: DE
Inventors: Eriko Kitada; Hiromasa Ito; Tsutomu Sasaki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2016-03-03
Anticipated expiration: 2034-05-09
Also published as: JPWO2014199752A1; US9840787B2; CN105283932A; TWI537992B; WO2014199752A1; DE112014002826B4; US20160090661A1; TW201517071A; CN105283932B; JP6119854B2

Abstract

Eine Glasschicht, die auf ein Glasmaterial, das in einer elektrisch leitfähigen Paste enthalten ist, zurückgeht, wird auf der Oberfläche eines Keramikelements in der Nähe der Außenkante einer gebrannten äußeren Elektrode gebildet, und das Keramikelement wird vor einer Plattierungslösung geschützt. Eine Keramikelektronikkomponente (100), die mit dem Keramikelement (1), der gebrannten äußeren Elektrode (3) und plattierten äußeren Elektroden (5, 6) bereitgestellt wird. Die Glasschicht (4), die auf ein Glasmaterial zurückgeht, das in einer elektrisch leitfähigen Paste enthalten ist, wird an der Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode (3) und dem Keramikelement (1) gebildet. Die Glasschicht (4) erstreckt sich von der Grenzfläche zwischen dem Keramikelement (1) und der gebrannten äußeren Elektrode (3) zu Oberflächen des Keramikelements (1), auf denen die gebrannte äußere Elektrode (3) nicht gebildet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Keramikelektronikkomponente mit einer gebrannten äußeren Elektrode, die durch Brennen einer leitfähigen Paste auf einen Keramikkörper gebildet wird, und ferner mit einer plattierten äußeren Elektrode, die auf der Oberfläche der gebrannten äußeren Elektrode gebildet wird, genauer, auf eine Keramikelektronikkomponente, in der eine Glasschicht, die aus einem in einer leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen ist, auf der Oberfläche eines Keramikkörpers nahe einer Außenkante einer gebrannten äußeren Elektrode gebildet wird.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente.
STAND DER TECHNIK
Für Keramikelektronikkomponenten können leitfähige Pasten auf Keramikkörper gebrannt werden, um gebrannte äußere Elektroden zu bilden, und plattierte äußere Elektroden können ferner durch ein Plattieren auf den Oberflächen der gebrannten äußeren Elektroden gebildet werden. Die plattierten äußeren Elektroden werden zu dem Zweck gebildet, um beispielsweise eine Lötbarkeit für eine Erhebung zu verbessern oder die gebrannten äußeren Elektroden zu schützen.
Beispielsweise schützt in dem Fall einer plattierten äußeren Elektrode mit einer ersten Schicht, die aus einer Ni-Schicht zusammengesetzt ist, und einer zweiten Schicht, die aus einer Sn-Schicht aus einer gebrannten äußeren Elektrode zusammengesetzt ist, die Ni-plattierte Schicht für die erste Schicht die gebrannte äußere Elektrode vor sogenannter Lötmittelkorrosion, und die Sn-plattierte Schicht für die zweite Schicht trägt zu einer verbesserten Lötbarkeit bei.
In dieser Hinsicht werden Plattierungsschritte für Keramikelektronikkomponenten gewöhnlich durch elektrolytisches Plattieren ausgeführt und die verwendeten Plattierungslösungen sind häufig stark säurehaltig.
Bei derartigen Plattierungsschritten erodieren, in dem Fall eines Eintritts der stark säurehaltigen Plattierungslösungen zwischen die Keramikkörper und die gebrannten äußeren Elektroden, die Lösungen die Keramikkörper, die direkt unterhalb von Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden sind. Außerdem werden, wenn aus beliebigen Gründen Wasser an den erodierten Teilen anhaftet, während die an elektronischen Bauelementen befestigten erodierten Keramikelektronikkomponenten verwendet werden, die Metalle der äußeren Elektroden ionisiert, um eine Migration in eine Richtung des elektrischen Felds zu bewirken.
Es bestand bisher eine Möglichkeit, dass die Migration als Entladungsweg zum Kurzschließen und dadurch Brechen der Keramikelektronikkomponenten dient.
Außerdem können die Keramikkörper bei den Keramikelektronikkomponenten leitfähig sein, wie beispielsweise Thermistoren. Ferner können, in dem Fall eines Bildens von plattierten äußeren Elektroden für derartige leitfähige Keramikkörper, plattierte Filme nicht nur an den Oberflächen der plattierten äußeren Elektroden anhaften, sondern auch auf den Oberflächen der Keramikkörper, an denen die Filme eigentlich nicht anhaften sollten. Ferner besteht eine Möglichkeit, dass, wenn die äußeren Elektroden mit den plattierten Filmen, die an den Oberflächen der Keramikkörper anhaften, verbunden werden, die äußeren Elektroden kurzgeschlossen werden und dabei Defekte verursachen.
Deshalb sind bei Plattierungsschritten für herkömmliche Keramikelektronikkomponenten verschiedene Anstrengungen unternommen worden, um zu verhindern, dass Abschnitte von Keramikelementen, die direkt unterhalb von Außenkanten von gebrannten äußeren Elektroden sind, durch Plattierungslösungen erodiert werden, und um zu verhindern, dass plattierte Filme an den Oberflächen der Keramikelemente anhaften, selbst wenn die Keramikelemente leitfähig sind.
Beispielsweise wird die Keramikelektronikkomponente (leitfähiges chipartiges Keramikelement) 300, die in Patentdokument 1 ( JP 5-251210 A ) beschrieben ist, anhand des folgenden Verfahrens hergestellt.
Als Erstes wird ein ungefeuerter Keramikkörper 101 hergestellt, wie in 7(A) gezeigt ist.
Als Nächstes wird, wie in 7(B) gezeigt ist, der ungefeuerte Keramikkörper 101 einem Feuern unterzogen, um einen gefeuerten Keramikkörper 102 zu erhalten.
Als Nächstes wird, wie in 7(C) gezeigt ist, eine anorganische Isolierschicht 103 mit einer Dicke von 0,1 bis 2 μm, die aus einem SiO₂-Film, einem dünnen Film aus Oxiden wie beispielsweise SiO₂ und Al₂O₃ oder einem dünnen Film aus Glas, das als Hauptbestandteil ein Oxid wie beispielsweise SiO₂ enthält, zusammengesetzt ist, über die gesamte Oberfläche des gefeuerten Keramikkörpers 102 durch ein physikalisches Dampfbeschichtungsverfahren (PVD-Verfahren, PVD = physical vapor deposition) oder ein chemisches Dampfbeschichtungsverfahren (CVD-Verfahren, CVD = chemical vapor deposition), wie beispielsweise ein Vakuumaufdampfungsverfahren, ein Sputterverfahren, oder ein Ionenplattierungsverfahren, gebildet. Diese anorganische Schicht 103 muss in dem Fall des Bildens von gebrannten Elektroden einen Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt haben, der höher als eine Feuerungstemperatur ist, wie später beschrieben wird.
Als Nächstes wird, wie in 7(D) gezeigt ist, eine leitfähige Paste 104, die ein Metallpulver wie beispielsweise Ag oder Au und ein anorganisches Bindemittel umfasst, durch ein Tauchverfahren oder Ähnliches auf den Oberflächen beider Enden des Keramikkörpers 102 mit der anorganischen Schicht 103, die über die gesamte Oberfläche gebildet ist, aufgebracht. Beispiele des anorganischen Bindemittels umfassen Glasmikropartikel wie beispielsweise borosilikatbasiertes Glas, zinkboratbasiertes Glas, kadmiumboratbasiertes Glas und bleizinksilikatbasiertes Glas, die ein Oxid wie beispielsweise SiO₂ als ihren Hauptbestandteil enthalten. Das anorganische Bindemittel ist in der aufgebrachten leitfähigen Paste 104 gleichmäßig verteilt.
Als Nächstes wird, wie in 7(E) gezeigt ist, die leitfähige Paste 104, die auf den Oberflächen der beiden Enden des Keramikkörpers 102 aufgebracht ist, gebrannt, um gebrannte äußere Elektroden (gebrannte Elektrodenschichten) 105 zu bilden. In diesem Fall bringt das anorganische Bindemittel in der leitfähigen Paste 104 die Anorganische-Substanz-Schicht 103, die in Kontakt mit der leitfähigen Paste 104 ist, zur Reaktion, um die Anorganische-Substanz-Schicht 103 zu schmelzen. Danach wird die geschmolzene Anorganische-Substanz-Schicht 103 in die leitfähige Paste 104 eingearbeitet. Dies führt zu der Abwesenheit der Anorganische-Substanz-Schicht 103 zwischen dem Keramikkörper 102 und den gebrannten äußeren Elektroden 105.
Als Nächstes werden, wie in 7(F) gezeigt ist, Ni-plattierte äußere Elektroden (Ni-plattierte Schichten) 106 auf den Oberflächen der gebrannten äußeren Elektroden 105 gebildet.
Schließlich werden, wie in 7(G) gezeigt ist, Sn-plattierte äußere Elektroden (Sn-plattierte Schichten) 107 auf den Oberflächen der Ni-plattierten äußeren Elektroden 106 gebildet, um die herkömmliche Keramikelektronikkomponente 300 fertigzustellen.
Bei der Bildung der Ni-plattierten äußeren Elektroden 106 und der Bildung der Sn-plattierten äußeren Elektroden 107 werden, da die Oberfläche des Keramikkörpers 102 ohne die gebildeten gebrannten äußeren Elektroden 105 durch die Anorganische-Substanz-Schicht 103 geschützt ist, Abschnitte des Keramikkörpers 102, der direkt unterhalb von Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 105 ist, nicht durch Plattierungslösungen erodiert, noch haften plattierte Filme an der Oberfläche des Keramikkörpers 102 an.
Außerdem wird die Keramikelektronikkomponente (chipartige Schaltungskomponente) 400, die im Patentdokument 2 ( JP 6-290989 A ) beschrieben ist, anhand des folgenden Verfahrens hergestellt.
Als Erstes wird ein chipartiger Keramikkörper 201 hergestellt, wie in 8(A) gezeigt ist.
Als Nächstes wird, wie in 8(B) gezeigt ist, ein Resist 202, wie beispielsweise eine Maskierungstinte, mittels beispielsweise eines Tauchverfahrens auf Endoberflächen des Keramikkörpers 201 aufgebracht und einem Härten unterzogen.
Als Nächstes wird der Keramikkörper 201 in diesem Zustand in ein Vakuumaufdampfungssystem gegeben und, wie in 8(C) gezeigt ist, ein Schutzfilmmaterial wird über die gesamte Oberfläche aufgebracht, um einen Schutzfilm 203 zu bilden. Dieser Schutzfilm 203 ist ein amorpher dünner Film, der aus einer anorganischen Substanz, wie beispielsweise amorphem Aluminiumoxid, Siliziumoxid oder Zirkonoxid, zusammengesetzt ist. Es ist festzustellen, dass der Schutzfilm 203 neben physikalischen Dampfbeschichtungsverfahren auch durch Sprühpyrolyseverfahren, chemische Dampfbeschichtung (CVD) und Sputterverfahren gebildet werden kann.
Als Nächstes wird das Resist 202 an den beiden Enden des Keramikkörpers 201 entfernt, wie in 8(D) gezeigt ist. Somit wird der Schutzfilm 203 über den Endoberflächen des Keramikkörpers 201 zusammen mit dem Resist 202 ebenfalls entfernt, und der Schutzfilm 203 verbleibt nur auf beiden Seitenoberflächen und auf der oberen und unteren Oberfläche des Keramikkörpers 201.
Als Nächstes wird, wie in 8(E) gezeigt ist, eine leitfähige Paste wie beispielsweise eine Ag-Paste mittels beispielsweise eines Tauchverfahrens auf beide Enden des Keramikkörpers 201 mit dem gebildeten Schutzfilm 3, an denen kein Schutzfilm 203 vorgesehen ist, aufgebracht und gebrannt, um gebrannte äußere Elektroden (Leiterfilme) 204 zu bilden.
Als Nächstes werden, wie in 8(F) gezeigt ist, Ni-plattierte äußere Elektroden (Leiterfilme) 205 auf den Oberflächen der gebrannten äußeren Elektroden 204 gebildet.
Schließlich werden, wie in 8(G) gezeigt ist, Sn-plattierte äußere Elektroden (Leiterfilme) 206 auf den Oberflächen der Ni-plattierten äußeren Elektroden 205 gebildet, um die herkömmliche Keramikelektronikkomponente 400 fertigzustellen. Es ist festzustellen, dass lötmittelplattierte äußere Elektroden anstelle der Sn-plattierten äußeren Elektroden 206 verwendet werden können.
Bei der Bildung der Ni-plattierten äußeren Elektroden 205 und der Bildung der Sn-plattierten äußeren Elektroden 206 werden, da die Oberfläche des Keramikkörpers 201 ohne die gebildeten gebrannten äußeren Elektroden 205 durch die Anorganische-Substanz-Schicht 203 geschützt ist, Abschnitte des Keramikkörpers 201, der direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 204 ist, nicht durch Plattierungslösungen erodiert, noch haften plattierte Filme an der Oberfläche des Keramikkörpers 201 an.
DOKUMENTE GEMÄSS DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP 5-251210 A
Patentdokument 2: JP 6-290989 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Problem, das durch die Erfindung zu lösen ist
Der oben erwähnte Stand der Technik weist die folgenden Probleme auf.
Als Erstes erfordert das Verfahren, das in Patentdokument 1 ( JP 5-251210 A ) beschrieben ist, den zusätzlichen Schritt eines Bildens der anorganischen Isolierschicht 103 über die gesamte Oberfläche des gefeuerten Keramikkörpers 102, wie in 7(C) gezeigt ist. Diese Anorganische-Substanz-Schicht 103 muss durch ein physikalisches Dampfbeschichtungsverfahren (PVD-Verfahren) oder ein chemisches Dampfbeschichtungsverfahren (CVD-Verfahren), wie beispielsweise ein Vakuumaufdampfungsverfahren, ein Sputterverfahren oder ein Ionenplattierungsverfahren, gebildet werden, und die Bildung weist die Probleme einer umständlichen Herstellung, einer längeren Dauer der Herstellungszeit und erhöhter Kosten auf.
Außerdem wird, obwohl in Massenfertigungsprozessen große Anzahlen von Produkten gleichzeitig hergestellt werden, bei dem Verfahren, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, die Anorganische-Substanz-Schicht 103 aus Oxid oder Glas über die gesamte Oberfläche des Keramikkörpers 102 gebildet, und es besteht somit eine Möglichkeit, dass eine Mehrzahl von Keramikkörpern 102 aneinanderhaftet oder der Keramikkörper 102 an einem Feuerungswerkzeug anhaftet, beispielsweise wenn die Glaspaste 104 auf den Keramikkörper 102 gebrannt wird, um die gebrannten äußeren Elektroden 105 zu bilden. Insbesondere hat bisher eine Möglichkeit einer Verringerung der Ausbeute bestanden.
Darüber hinaus wird bei dem Verfahren, das in Patentdokument 1 beschrieben ist, die geschmolzene Anorganische-Substanz-Schicht 103 durch das anorganische Bindemittel in der Glaspaste 104 absorbiert, wenn die Glaspaste 104 auf den Keramikkörper 102 gebrannt wird, um die gebrannten äußeren Elektroden 105 zu bilden, wie in 7(E) gezeigt ist, und in diesem Fall besteht eine Möglichkeit, dass die Zusammensetzung des anorganischen Bindemittels verändert wird und dabei zu einer übermäßigen Reaktion mit dem Keramikkörper 102 führt, oder dass Glasschichten auf den Oberflächen der gebildeten gebrannten äußeren Elektroden 105 gebildet werden. Insbesondere besteht eine Möglichkeit, dass aufgrund der veränderten Zusammensetzung des anorganischen Bindemittels neue defekte Produkte erzeugt werden.
Auf der anderen Seite erfordert das Verfahren, das in Patentdokument 2 ( JP 6-290989 A ) beschrieben ist, den Schritt eines Aufbringens des Resist 202, wie beispielsweise einer Maskierungstinte, durch ein Tauchverfahren, wie in 8(B) gezeigt ist, den Schritt eines Härtens des aufgebrachten Resist 202, den Schritt eines Bildens des Schutzfilms 203 über die gesamte Oberfläche des Keramikkörpers 201 durch ein physikalisches Dampfbeschichtungsverfahren, ein Sprühpyrolyseverfahren, eine chemische Dampfbeschichtung (CVD), ein Sputterverfahren oder Ähnliches, wie in 8(C) gezeigt ist, den Schritt eines Entfernens des Resist 202 an den beiden Enden des Keramikkörpers 201, wie in 8(D) gezeigt ist, usw. und weist die Probleme einer umständlichen Fertigung, einer längeren Dauer der Herstellungszeit und erhöhter Kosten auf.
Mittel zum Lösen des Problems
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die oben erwähnten herkömmlichen Probleme zu lösen, und als ein Mittel dazu umfasst eine Keramikelektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung: einen Keramikkörper; eine gebrannte äußere Elektrode, die durch Brennen einer leitfähigen Paste, die ein leitfähiges Material und ein Glasmaterial umfasst, auf den Keramikkörper gebildet ist; und eine plattierte äußere Elektrode, die auf der Oberfläche der gebrannten äußeren Elektrode gebildet ist, wobei eine Glasschicht, die aus dem in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen ist, an der Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode und dem Keramikkörper gebildet ist und die Glasschicht von der Grenzfläche zwischen dem Keramikkörper und der gebrannten äußeren Elektrode zu der Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode erweitert ist.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst, die folgenden Schritte zu umfassen: Feuern eines Keramikkörpers; Aufbringen einer leitfähigen Paste, die ein leitfähiges Material und ein Glasmaterial aufweist, auf einen Keramikkörper; Brennen der aufgebrachten leitfähigen Paste, um eine gebrannte äußere Elektrode auf dem Keramikkörper zu bilden, und Bilden einer Glasschicht, die aus dem in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen ist, um sich zwischen der Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode und dem Keramikkörper und von der Grenzfläche zu einer Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode zu erstrecken; und Bilden einer plattierten äußeren Elektrode auf einer Oberfläche der gebrannten äußeren Elektrode.
Ferner erstreckt sich bei der Keramikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung und dem Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise die Glasschicht, die sich auf der Oberfläche des Keramikkörpers erstreckt, 10 μm oder mehr von einer Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode, und die Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode wird nicht über den gesamten Umfang mit der Oberfläche des Keramikkörpers in Kontakt gebracht. In diesem Fall ist es möglich, ferner sicherzustellen, dass verhindert wird, dass ein Abschnitt des Keramikelements, das direkt unterhalb einer Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode ist, durch Plattierungslösungen erodiert werden, und dass verhindert wird, dass die äußeren Elektroden durch einen plattierten Film, der an der Oberfläche des Keramikelements anhaftet, kurzgeschlossen werden.
Zusätzlich liegt die Temperatur zum Brennen der leitfähigen Paste auf den Keramikkörper vorzugsweise 30°C oder mehr über dem Erweichungspunkt des in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterials. In diesem Fall kann die Glasschicht auf einfache Weise von der Grenzfläche zwischen dem Keramikkörper und der gebrannten äußeren Elektrode zu der Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode erweitert werden.
Zusätzlich weist die Glasschicht vorzugsweise eine Löslichkeit in Plattierungslösung von 3,3% oder weniger nach 5-stündigem Eintauchen in eine Plattierungslösung zur Verwendung bei einem Bilden der plattierten äußeren Elektrode auf. In diesem Fall kann die Glasschicht ferner sicherstellen, dass der Keramikkörper vor Plattierungslösungen geschützt ist.
Zusätzlich weist der Keramikkörper vorzugsweise eine erste Basizität auf, das in der leitfähigen Paste enthaltene Glasmaterial weist eine zweite Basizität auf und die Differenz zwischen der ersten Basizität und der zweiten Basizität weist einen absoluten Wert von 0,21 oder weniger auf (einschließlich eines Falls, bei dem die Differenz zwischen der ersten Basizität und der zweiten Basizität 0 ist). In diesem Fall kann verhindert werden, dass das Glasmaterial und der Keramikkörper übermäßig reagieren und dadurch den Keramikkörper brechen.
Ferner kann das leitfähige Material angepasst werden, zumindest eines von beispielsweise Cu, einer Legierung, die Cu enthält, Ag, einer Legierung, die Ag enthält, Pd und einer Legierung, die Pd enthält, zu umfassen.
Vorteilhafte Auswirkung der Erfindung
Bei der Keramikelektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche des Keramikkörpers nahe den Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden durch die Glasschichten bei der Bildung der plattierten äußeren Elektroden geschützt, und ein Abschnitt des Keramikelements, das direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden ist, wird daher nicht durch eine Plattierungslösung erodiert. Außerdem wird verhindert, dass die äußeren Elektroden durch einen Plattierungsfilm, der auf der Oberfläche des Keramikelements angebracht ist, kurzgeschlossen werden. Des Weiteren besteht kein Bedarf, einen speziellen Schritt für die Herstellung hinzuzufügen.
Außerdem kann das Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Hinzufügen eines speziellen Schritts auf einfache Weise die Glasschicht bilden, die aus dem in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen wird, wobei die Glasschicht von der Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode und dem Keramikkörper zu der Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode erweitert ist. Ferner kann die Glasschicht, die gebildet ist, um erweitert zu werden, bei dem Schritt eines Bildens der plattierten äußeren Elektrode die Oberfläche des Keramikkörpers nahe zu Außenkanten der gebrannten äußeren Elektrode schützen, und Abschnitte des Keramikelements, das direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektrode ist, werden somit nicht durch Plattierungslösungen erodiert. Außerdem wird verhindert, dass die äußeren Elektroden durch einen Plattierungsfilm, der an der Oberfläche des Keramikelements anhaftet, kurzgeschlossen werden.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Keramikelektronikkomponente 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
2 ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (SEM = scanning electron micrograph) der Keramikelektronikkomponente 100 von oben.
3(A) bis 3(C) sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte veranschaulichen, die bei einem Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Keramikelektronikkomponente 100 angewendet werden.
4(D) und 4(E), die 3 folgen, sind jeweils Querschnittsansichten, die Schritte veranschaulichen, die bei einem Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung der Keramikelektronikkomponente 100 angewendet werden.
5 ist ein Diagramm, das zwei Typen von Brennprofilen bei einem Schritt des Brennens einer leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden der Keramikelektronikkomponente 100, die in 3(C) gezeigt ist, zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Keramikelektronikkomponente 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
7(A) bis 7(G) sind jeweils perspektivische Ansichten, die Schritte veranschaulichen, die bei einem Verfahren zur Herstellung einer herkömmlichen Elektronikkomponente 300 angewendet werden.
8(A) bis 8(G) sind jeweils perspektivische Ansichten, die Schritte veranschaulichen, die bei einem Verfahren zur Herstellung einer herkömmlichen Elektronikkomponente 400 angewendet werden.
MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Modi zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Keramikelektronikkomponente 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zusätzlich ist 2 eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme der Keramikelektronikkomponente 100 von oben. Es ist festzustellen, dass die Konfigurationen des Erscheinungsbilds der Keramikelektronikkomponente 100, die in 1 und 2 gezeigt sind, nicht miteinander übereinstimmen, da Skalierungen an äußeren Elektrodenteilen usw. in 1 zum Zwecke der Veranschaulichung angepasst (übertrieben gezeigt) sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Keramikelektronikkomponente 100 ein NTC-Thermistor (NTC = negative temperature coefficient), das heißt, ein Thermistor mit einem negativen Temperaturkoeffizienten des Widerstands. Die Keramikelektronikkomponente 100 ist jedoch nicht als auf einen beliebigen NTC-Thermistor beschränkt aufzufassen.
Die Keramikelektronikkomponente 100 weist eine Größe von beispielsweise 0,5 mm Breite, 0,5 mm Höhe und 1,0 mm Länge auf.
Die Keramikelektronikkomponente 100 umfasst einen Keramikkörper 1. Die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst innere Elektroden 2, die innerhalb des Keramikkörpers 1 laminiert sind. Es ist festzustellen, dass, obwohl bei der Keramikelektronikkomponente 100 die inneren Elektroden 2 innerhalb des Keramikkörpers 1 laminiert sind, die inneren Elektroden 2 für die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich sind, sondern ein Keramikkörper verwendet werden kann, der keine inneren Elektroden 2 umfasst. Außerdem ist, wenn die inneren Elektroden 2 innerhalb des Keramikkörpers 1 laminiert sind, die Anzahl der Schichten beliebig.
Eine leitfähige Paste für äußere Elektroden wird auf beide Enden des Keramikkörpers 1 aufgebracht und gebrannt, um ein Paar von gebrannten äußeren Elektroden 3 zu bilden. Die gebrannten äußeren Elektroden 3 sind jeweils mit vorbestimmten inneren Elektroden 2 verbunden. In Verbindungsteilen zwischen den inneren Elektroden 2 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 diffundieren ein leitfähiges Material, das in den inneren Elektroden 2 enthalten ist, und ein leitfähiges Material, das in den gebrannten äußeren Elektroden 3 enthalten ist, ineinander.
Glasschichten 4, die aus einem Glasmaterial (Glasfritte), das in der leitfähigen Paste für die Bildung der gebrannten äußeren Elektroden 3 enthalten ist, gewonnen sind, werden an den Grenzflächen zwischen dem Keramikkörper 1 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 gebildet.
Die Glasschichten 4 weisen Glasschichterweiterungen 4a von den Grenzflächen zwischen dem Keramikkörper 1 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 zu der Oberfläche des Keramikkörpers 1 ohne die gebildeten gebrannten äußeren Elektroden 3 auf. Es ist festzustellen, dass die Glasschichterweiterungen 4a sich vorzugsweise 10 μm oder mehr von Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 4 erstrecken und dass die Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 3 nicht über den gesamten Umfang mit der Oberfläche des Keramikkörpers 1 in Kontakt gebracht werden. Dies liegt daran, dass die Glasschichterweiterungen 4a bei der Bildung von Ni-plattierten äußeren Elektroden 5 und Sn-plattierten äußeren Elektroden 6 den Schutz des Keramikkörpers 1 nahe den Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 3 sicherstellen, wie später in diesem Fall beschrieben wird.
Die Glasschichten 4, die aus dem Glasmaterial gewonnen werden, das in der leitfähigen Paste enthalten ist, die für die Bildung der gebrannten äußeren Elektroden 3 verwendet wird, können ein Glasmaterial (Komponente) enthalten, das in einigen Fällen beispielsweise in dem Keramikkörper 1 (dem Keramikmaterial, das für die Bildung des Keramikkörpers 1 verwendet wird) enthalten ist, und diese Fälle fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
Ni-plattierte äußere Elektroden 5 werden auf den Oberflächen der gebrannten äußeren Elektroden 3 gebildet.
Sn-plattierte äußere Elektroden 6 werden auf den Oberflächen der Ni-plattierten äußeren Elektroden 5 gebildet.
Die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird mit einem Verfahren hergestellt, wie beispielsweise in 3(A) bis 4(E) gezeigt ist.
Als Erstes wird der Keramikkörper 1 mit den inneren Elektroden 2, die darin laminiert sind, hergestellt, wie in 3(A) gezeigt ist.
Insbesondere werden zunächst vorbestimmte Ausgangsrohmaterialien in vorbestimmten Proportionen gemischt, um ein Rohmaterial zu erhalten.
Während die Zusammensetzung der Keramik, die den hergestellten Keramikkörper 1 bildet, beliebig festgelegt ist, werden die Ausgangsrohmaterialien ausgewählt, um eine gewünschte Keramikzusammensetzung bereitzustellen, und in vorbestimmten Proportionen gemischt, um ein Rohmaterial zu erhalten.
Beispielsweise können die Zusammensetzungen (Zusammensetzungssysteme) der Proben C-1 bis C-4, die in Tabelle 1 gezeigt sind, als Zusammensetzung der Keramik, die den Keramikkörper 1 bildet, verwendet werden. Tabelle 1 Zusammensetzungssystem und Basizität einer Keramik, die einen Keramikkörper bildet

Probennummer Zusammensetzungssystem Erste Basizität B₁

C-1 Mn-Ni-Fe 0,46

C-2 Mn-Ni-Al 0,44

C-3 Mn-Ni-Fe-Ti 0,48

C-4 Mn-Ni-Co-Al 0,38
Beispielsweise bezieht sich die Probe C-1 auf eine Keramik für einen Mn-Ni-Fe-basierten NTC-Thermistor.
Um die Keramik der Probe C-1 für einen Mn-Ni-Fe-basierten NTC-Thermistor zu erhalten, können beispielsweise Mn₃O₄, NiO und Fe₂O₃ als Ausgangsrohmaterialien verwendet und in vorbestimmten Proportionen gemischt werden, um das Rohmaterial zu erhalten.
Auf ähnliche Weise beziehen sich die Proben C-2, C-3 und C-4 auf eine Keramik für einen Mn-Ni-Al-basierten NTC-Thermistor, eine Keramik für einen Mn-Ni-Fe-Ti-basierten NTC-Thermistor und eine Keramik für einen Mn-Ni-Co-Ti-basierten NTC-Thermistor, und für jede der Keramiken können Ausgangsrohmaterialien ausgewählt und in vorbestimmten Proportionen gemischt werden, um das Ausgangsrohmaterial zu erhalten.
Jede Keramik, die den Keramikkörper 1 bildet, weist eine Basizität auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auf die Basizität der Keramik, die den gefeuerten Keramikkörper 1 bildet, als eine erste Basizität Bezug genommen und durch ein Symbol B₁ angegeben.
Die Keramiken gemäß den Proben C-1 bis C-4, die einem Feuern unterzogen werden, weisen jeweils die erste Basizität B₁ auf, wie in Tabelle 1 aufgeführt ist. Beispielsweise hat für die Keramik gemäß der Probe C-1 das Mischen von Mn₃O₄, NiO und Fe₂O₃ in den vorbestimmten Proportionen zu einer ersten Basizität B₁ von 0,46 geführt. Ähnlich hat die Keramik gemäß der Probe C-2 eine erste Basizität B₁ von 0,44 erreicht. Die Keramik gemäß der Probe C-3 hat eine erste Basizität B₁ von 0,48 erreicht. Die Keramik gemäß der Probe C-4 hat eine erste Basizität B₁ von 0,38 erreicht.
Als Nächstes werden die oben beschriebenen Rohmaterialien einer Kalzinierung unterzogen und werden einem Mahlen unterzogen, um kalzinierte Pulver zu erhalten.
Als Nächstes werden das kalzinierte Pulver und ein organisches Trägermittel in vorbestimmten Proportionen gemischt, um einen Keramikschlicker zu erhalten. Diesbezüglich werden, falls erforderlich, ein Weichmacher, ein Dispersionsmittel usw. ebenfalls gemischt.
Als Nächstes wird der Keramikschlicker durch ein Rakelverfahren oder Ähnliches einer Lagenbildung unterzogen, wodurch Keramikgrünschichten bereitgestellt werden.
Als Nächstes werden die Keramikgrünschichten einem Stanzen in rechteckige Platten unterzogen.
Als Nächstes wird, falls erforderlich, eine leitfähige Paste für innere Elektroden in vorbestimmte Formen auf die vorbestimmten Keramikgrünschichten, die durch das Stanzen erhalten werden, aufgebracht, wodurch Elektrodenstrukturen gebildet werden.
Die leitfähige Paste für innere Elektroden umfasst: zumindest ein leitfähiges Material aus beispielsweise Cu, einer Legierung, die Cu enthält, Ag, einer Legierung, die Ag enthält, Pd, einer Legierung, die Pd enthält, oder Ähnlichem; und ein organisches Trägermittel.
Als Nächstes werden die Keramikgrünschichten mit den gebildeten Elektrodenstrukturen und die Keramikgrünschichten ohne gebildete Elektrodenstrukturen in vorbestimmter Reihenfolge gestapelt, um eine vorbestimmte Anzahl von Lagen zu erreichen und werden in Druckbeaufschlagung gebracht, um einen ungefeuerten laminierten Mutterkörper zu erhalten.
Als Nächstes wird der ungefeuerte laminierte Mutterkörper in die Form eines Chips geschnitten, um einen ungefeuerten Keramikkörper zu erhalten.
Als Nächstes wird der ungefeuerte Keramikkörper in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Profil einem Feuern unterzogen, um den Keramikkörper 1 zu erhalten. Dann wird, falls erforderlich, der Keramikkörper 1 einem Trommelpolieren unterzogen.
Andererseits wird eine leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden für den Keramikkörper 1 separat hergestellt.
Die leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden umfasst ein leitfähiges Material, eine Glasfritte und ein organisches Trägermittel. Die leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden kann, falls erforderlich, ferner eine weitere geringe Menge Hilfsmittel umfassen und kann nicht beabsichtigte Unreinheiten umfassen.
Das leitfähige Material kann angepasst werden, zumindest eines von beispielsweise Cu, einer Legierung, die Cu enthält, Ag, einer Legierung, die Ag enthält, Pd, und einer Legierung, die Pd enthält, zu umfassen.
Als die Glasfritte wurden fünf Typen von Glasfritten gemäß den Proben G-1 bis G-5, wie in Tabelle 2 und 3 gezeigt ist, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hergestellt.

Tabelle 2 zeigt Zusammensetzungen für jede Glasfritte. Tabelle 3 zeigt Details von Alkalimetallen und Erdalkalimetallen in jeder Glasfritte. Es ist festzustellen, dass in Tabelle 2 die BaO-Menge nicht in den Erdalkalimetallen enthalten ist, da das BaO separat aufgeführt wird. Tabelle 2 Zusammensetzung einer Glasfritte

Tabelle 3 Zusammensetzungsdetails einer Glasfritte (auf Alkalimetallen und Erdalkalimetallen)

Probennummer	Alkalimetall				Erdalkalimetall
Probennummer	Na₂O (Gew.-%)	K₂O (Gew.-%)	Li₂O (Gew.-%)	Insgesamt (Gew.-%)	CaO (Gew.-%)	SrO (Gew.-%)	Insgesamt (Gew.-%)
G-1				0,0	4,5	0,3	4,8
G-2		7,8	3,4	11,2			0,0
G-3	3,1		1,4	4,4	1,84		1,8
G-4	6,4		1,9	8,3			0,0
G-5			4,8	4,8	9,9		9,9

Beispielsweise enthält die Glasfritte gemäß der Probe G-1 6,9 Gew.-% Al₂O₃, 15,1 Gew.-% B₂O₃, 49,4 Gew.-% BaO, 6,1 Gew.-% SiO₂, 17,7 Gew.-% ZnO und 4,8 Gew.-% an Erdalkalimetallen, wie in Tabelle 2 gezeigt ist. Die Glasfritte gemäß der Probe G-1 enthält kein Alkalimetall. Die Erdalkalimetalle umfassen 4,5 Gew.-% Ca und 0,3 Gew.-% SrO, wie in 3 gezeigt ist.
Ähnlich sind die Glasfritten gemäß den Proben G-2 bis G-5 jeweils aus der Zusammensetzung, die in den Tabellen 2 und 3 gezeigt ist, zusammengesetzt.
Die Glasfritte gemäß den Proben G-1 bis G-5 hat eine Größe in der Größenordnung von 1,4 bis 2,1 μm durchschnittlicher Partikelgröße in Form von gemahlenem Pulver.
Jede der Glasfritten G-1 bis G-5 hat einen Erweichungspunkt (°C), eine Löslichkeit in Plattierungslösung (%) und eine Basizität. Es ist festzustellen, dass auf die Basizität der Glasfritte, die in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, als eine zweite Basizität Bezug genommen wird und bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Symbol B₂ angegeben wird. Außerdem kann nachfolgend der Erweichungspunkt (°C) der Glasfritte durch ein Symbol ST angegeben werden.
Beispielsweise liegt für die Glasfritte gemäß der Probe G-1 der Erweichungspunkt ST bei 529°C, die Löslichkeit in Plattierungslösung beträgt 1,1% und die zweite Basizität B₂ hat einen Wert von 0,65.
Die Löslichkeit in Plattierungslösung wurde dadurch bestimmt, wie stark das Gewicht von gebranntem Glas hinsichtlich des Anfangswerts verringert wurde, nachdem jede Glasfritte für die Bildung von plattierten äußeren Elektroden mit einem organischen Trägermittel verknetet, auf ein Aluminiumblech aufgebracht, gebrannt und für 5 Stunden in eine Plattierungslösung getaucht wurde (wenn die plattierten äußeren Elektroden jeweils aus mehreren Schichten zusammengesetzt sind, eine Plattierungslösung für die Bildung von plattierten äußeren Elektroden für erste Schichten; bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Ni-Plattierungslösung), wie später beschrieben wird.
Beispielsweise kann die Zusammensetzung, die in Tabelle 4 gezeigt ist, als das organische Trägermittel in der leitfähigen Paste für äußere Elektroden gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet werden. Tabelle 4 Zusammensetzung eines organischen Trägermittels

Probennummer Harz Lösungsmittel

Acrylharz (12 × 10⁴) Alkydharz (8 × 10³) Terpineol

V-1 15 Gew.-% 5 Gew.-% 80 Gew.-%
Dieses organische Trägermittel enthält: 15 Gew.-% eines Acrylharzes mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 12 × 10⁴; 5 Gew.-% eines Alkydharzes mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 8 × 10³; und 80 Gew.-% Terpineol als Lösungsmittel.
Das oben erwähnte leitfähige Material, die Glasfritte und das organische Trägermittel sind, falls erforderlich, zusammen mit Hilfsmitteln vermischt, um eine vorbestimmte Zusammensetzung bereitzustellen. Anschließend werden die vermischten Materialien geknetet und mit einer Dreiwalzenmaschine verteilt, um eine leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden herzustellen.
Als Nächstes wird, wie in 3(B) gezeigt ist, eine leitfähige Paste 3' für gebrannte äußere Elektroden auf beide Enden des Keramikkörpers 1 aufgebracht. Die Aufbringung kann beispielsweise durch ein Tauchverfahren erreicht werden.
Als Nächstes wird die aufgebrachte leitfähige Paste 3' für gebrannte äußere Elektroden auf den Keramikkörper 1 gebrannt, beispielsweise in einem Tunnelofen, der unter Verwendung eines gemischten Gases aus N₂-H₂-O₂ einer Atmosphärenkontrolle unterzogen wird, beispielsweise gemäß einem Profil mit einer Maximaltemperatur von 830°C (durchgezogene Linie) oder einem Profil mit einer Maximaltemperatur von 850°C (gestrichelte Linie), wie in 5 gezeigt ist. Es ist festzustellen, dass nachfolgend die Maximaltemperatur des Brennprofils für die leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden durch ein Symbol BT angegeben sein kann.
Folglich wird, wie in 3(C) gezeigt ist, ein Paar von gebrannten äußeren Elektroden 3 an beiden Enden des Keramikkörpers 1 gebildet. Die gebrannten äußeren Elektroden 3 sind jeweils mit vorbestimmten inneren Elektroden 2 verbunden. In Verbindungsteilen zwischen den inneren Elektroden 2 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 diffundieren ein leitfähiges Material, das in den inneren Elektroden 2 enthalten ist, und ein leitfähiges Material, das in den gebrannten äußeren Elektroden 3 enthalten ist, ineinander.
Ferner werden die Glasschichten 4, die aus dem Glasmaterial gewonnen sind, das in der leitfähigen Paste für die Bildung der gebrannten äußeren Elektroden 3 enthalten ist, an den Grenzflächen zwischen dem Keramikkörper 1 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 gebildet.
Außerdem weisen die Glasschichten 4 die Glasschichterweiterungen 4a von den Grenzflächen zwischen dem Keramikkörper 1 und den gebrannten äußeren Elektroden 3 zu der Oberfläche des Keramikkörpers 1 ohne die gebildeten gebrannten äußeren Elektroden 3 auf. Die erweiterten Längen der Glasschichterweiterungen 4a sind vorzugsweise länger, um den Keramikkörper 1, der direkt unterhalb von Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 3 ist, vor Plattierungslösungen zu schützen. Es ist festzustellen, dass die erweiterten Längen der Glasschichterweiterungen 4a hauptsächlich durch die Zusammensetzung der Glasfritte, die in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, die Maximaltemperatur, in dem Fall eines Brennens der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden, und die Zeitdauer für das Halten bei einer Temperatur gleich oder über dem Erweichungspunkt der Glasfritte beeinflusst werden. Wenn die Maximaltemperatur BT des Brennprofils 30°C oder weit mehr über dem Erweichungspunkt ST der in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasfritte liegt, können die erweiterten Längen der Glasschichterweiterungen 4a in dem Fall von mehreren Typen von Glasfritten 10 μm oder mehr betragen.
Die Glasschichten 4, die aus dem Glasmaterial gewonnen sind, das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, können ein Glasmaterial (Komponente) enthalten, das beispielsweise in dem Keramikmaterial enthalten ist, das in einigen Fällen für die Bildung des Keramikkörpers 1 verwendet wird, und diese Fälle fallen ebenfalls in den Schutzbereich der Erfindung der vorliegenden Anmeldung.
Als Nächstes werden, wie in 4(D) gezeigt ist, die Ni-plattierten äußeren Elektroden 5 durch ein Verfahren, das häufig bei dem Prozess des Herstellens einer chipähnlichen Keramikelektronikkomponente verwendet wird, auf den Oberflächen der gebrannten äußeren Elektroden 3 gebildet. Nachfolgend werden, wie in 4(E) gezeigt ist, die Sn-plattierten äußeren Elektroden 6 durch ein Verfahren, das häufig in dem Prozess der Herstellung einer chipähnlichen Keramikelektronikkomponente verwendet wird, auf ähnliche Weise auf den Oberflächen der Ni-plattierten äußeren Elektroden 5 gebildet, wodurch die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fertiggestellt wird. Bei der Bildung der Ni-plattierten äußeren Elektroden 5 und der Sn-plattierten äußeren Elektroden 6 hält die Anwesenheit der Glasschichterweiterungen 4a einen Abschnitt des Keramikelements 1, das direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden 3 ist, davon ab, durch Plattierungslösungen erodiert zu werden. Außerdem hält die Anwesenheit der Glasschichterweiterungen 4a die äußeren Elektroden davon ab, durch einen plattierten Film, der auf der Oberfläche des Keramikelements 1 angebracht ist, kurzgeschlossen zu werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Keramikelektronikkomponente 200 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Keramikelektronikkomponente 200 weicht im Vergleich mit der Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt ist, insofern ab, als keine innere Elektrode innerhalb des Keramikkörpers 11 gebildet ist. Die sonstige Konfiguration der Keramikelektronikkomponente 200 ist dieselbe wie die der Keramikelektronikkomponente 100. Es ist festzustellen, dass der Keramikkörper 11 durch Teile, die keine Glasschicht bilden (nicht angezeigt), mit gebrannten äußeren Elektroden 3, die beispielsweise in Glasschichten 4, die an den Grenzflächen zwischen dem Körper und Elektroden in der Keramikelektronikkomponente 200 gebildet sind, in Form von Kugeln erzeugt werden, in Kontakt gebracht (elektrisch verbunden) wird.
Es ist festzustellen, dass, um keine innere Elektrode in dem Keramikkörper 11 wie der Keramikelektronikkomponente 200 zu bilden, dann, wenn Keramikgrünschichten gestapelt werden, eventuell nur Keramikgrünschichten ohne eine Elektrodenstruktur für eine innere Elektrode gestapelt und mit Druck beaufschlagt werden, um einen ungefeuerten laminierten Mutterkörper herzustellen.
Die Struktur der Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung derselben und die Struktur der Keramikelektronikkomponente 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wurden weiter oben beschrieben. Dennoch ist die Erfindung der vorliegenden Anmeldung nicht als auf den bereits erwähnten Inhalt beschränkt zu sehen, sondern könnten verschiedene Entwurfsänderungen in Einklang mit der Wesensart der Erfindung vorgenommen werden.
Obwohl beispielsweise NTC-Thermistoren als die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die Keramikelektronikkomponente 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel präsentiert wurden, sind die Typen der Keramikelektronikkomponenten nicht auf die NTC-Thermistoren beschränkt, sondern können PTC-Thermistoren oder andere Keramikelektronikkomponenten sein.
Beispiel
Produziert wurden elf Typen von Keramikelektronikkomponenten (NTC-Thermistoren) gemäß den Proben 1 bis 11, wie in Tabelle 5 gezeigt ist. Für die Strukturen der Keramikelektronikkomponenten gemäß den Proben 1 bis 11 wurde dieselbe Struktur wie die Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1 gezeigt ist, verwendet. Außerdem stützen sich die Verfahren zur Herstellung der Keramikelektronikkomponenten gemäß den Proben 1 bis 11 auf dasselbe Herstellungsverfahren wie das Verfahren zur Herstellung der Keramikelektronikkomponente 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in den 3(A) bis 4(E) gezeigt ist. Es ist festzustellen, dass für jede der Keramikelektronikkomponenten gemäß den Proben 1 bis 11 fünfzig Stücke produziert wurden.
Für die Keramikkörper wurden die vier Typen von Keramikkörpern gemäß den Proben C-1 bis C-4, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, hergestellt. Die Keramikkörper gemäß den Proben C-1 bis C-4 haben jeweils die erste Basizität B₁. Insbesondere ist die erste Basizität B₁ der Keramik gemäß der Probe C-1 0,46. Die erste Basizität der Keramik gemäß der Probe C-2 ist 0,44. Die erste Basizität B₁ der Keramik gemäß der Probe C-3 ist 0,48. Die erste Basizität B₁ der Keramik gemäß der Probe C-4 ist 0,38.
Die leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden umfasst eine Glasfritte, ein leitfähiges Material und ein organisches Trägermittel. In dem vorliegenden Beispiel wurden die Glasfritte, das leitfähige Material und das organische Trägermittel jeweils in Proportionen von 25,2 Volumen-%, 5,4 Volumen-% und 70,3 Volumen-% vermischt.
Für die Glasfritte wurden die fünf Typen von Glasfritten gemäß den Proben G-1 bis G-5, wie in Tabelle 2 und 3 gezeigt ist, hergestellt. Jede Glasfritte gemäß den Proben G1–G-5 hat eine zweite Basizität B₂, einen Erweichungspunkt ST und eine Löslichkeit in Plattierungslösung.
Beispielsweise ist die zweite Basizität B₂ der Glasfritte gemäß der Probe G-1 0,65, der Erweichungspunkt ST derselben ist 529°C und die Löslichkeit derselben in Plattierungslösung ist 1,1%. Die Glasfritten gemäß den Proben G-2 bis G-5 haben zweite Basizitäten B₂, Erweichungspunkte ST und eine Löslichkeit in Plattierungslösung, wie in Tabelle 2 aufgeführt ist.
Für das leitfähige Material wurden drei Typen von Materialien hergestellt: Cu; Ag; und eine Legierung aus Ag und Pd (Ag mit 95 Gewichts-%, Pd mit 5 Gewichts-%).
Für das organische Trägermittel wurde das organische Trägermittel aus Materialnummer V-1, wie in Tabelle 4 gezeigt ist, hergestellt.
Die leitfähige Paste für gebrannte äußere Elektroden wurde gemäß dem Profil mit der Maximaltemperatur BT von 830°C (durchgezogene Linie) oder dem Profil mit der Maximaltemperatur BT von 850°C (gestrichelte Linie), wie in 5 gezeigt ist, auf den Keramikkörper gebrannt.
Die Keramikelektronikkomponenten gemäß jeder der hergestellten Proben 1 bis 11 wurden bewertet auf: „Anwesenheit oder Abwesenheit einer gebildeten Glasschichterweiterung”, das heißt, ob Glasschichterweiterungen gebildet wurden oder nicht; „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht”, das heißt, ob die Oberfläche des Keramikkörpers, der direkt unterhalb von Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden ist, nach der Bildung der plattierten äußeren Elektroden erodiert wurde oder nicht; und „übermäßige Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper”, das heißt, ob der Keramikkörper beim Brennen der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden auf den Keramikkörper beschädigt wurde oder nicht.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass die „Anwesenheit oder Abwesenheit einer gebildeten Glasschichterweiterung” durch die Beziehung zwischen der Maximaltemperatur BT, in dem Fall eines Brennens der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden, und dem Erweichungspunkt ST des Glasmaterials (Glasfritte), das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, beeinflusst wird.
Außerdem haben die Erfinder herausgefunden, dass der „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht” durch die Löslichkeit in Plattierungslösung des Glasmaterials (Glasfritte), das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, beeinflusst wird.
Außerdem haben die Erfinder festgestellt, dass die „übermäßige Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper” durch die Beziehung zwischen der Basizität (erste Basizität B₁) des Keramikkörpers und der Basizität (zweite Basizität B₂) des Glasmaterials (Glasfritte), das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, beeinflusst wird.
Erläuterungen werden weiter unten in Reihenfolge gegeben.
Zunächst wurde, was die „Anwesenheit oder Abwesenheit einer Glasschichterweiterung” angeht, ein Fall, bei dem Glasschichterweiterungen einer Länge von 10 μm oder mehr ab den Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden gebildet wurden, als „O” angesehen, wohingegen ein Fall, bei dem keine Glasschichterweiterung gebildet wurde oder Glasschichterweiterungen, falls vorhanden, kleiner als 10 μm waren, als „x” angesehen wurde. Die Glasschichterweiterungen wurden nach den Längen von 10 μm oder mehr und den Längen von weniger als 10 μm unterschieden, und zwar abhängig von einer separat erhaltenen Feststellung, dass die Glasschichterweiterungen die Oberfläche des Keramikkörpers, der direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden ist, vor Plattierungslösungen schützen, so lange die Erweiterungen 10 μm oder länger sind, wohingegen der Schutz nicht ausreichend ist, wenn die Erweiterungen weniger als 10 μm lang sind.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, wurde die „Anwesenheit oder Abwesenheit einer gebildeten Glasschichterweiterung” in den Keramikelektronikkomponenten gemäß Proben 1 bis 4 und 6 bis 11 mit einer Differenz (BT – ST) von 30°C oder mehr zwischen der Maximaltemperatur BT, in dem Fall eines Brennens der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden, und dem Erweichungspunkt ST des Glasmaterials, das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, als „O” angesehen. Auf der anderen Seite wurde die „Anwesenheit oder Abwesenheit einer gebildeten Glasschichterweiterung” in der Keramikelektronikkomponente gemäß einer Probe 5 mit der Differenz von weniger als 30°C (10°C) als „x” angesehen. Aus dem Vorhergehenden ist bestimmt worden, dass die Differenz (BT – ST) zwischen der Maximaltemperatur BT, in dem Falle eines Brennens der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden, und dem Erweichungspunkt ST des Glasmaterials, das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, vorzugsweise auf 30°C oder mehr angepasst wird, um Glasschichterweiterungen von 10 μm oder mehr zu bilden.
Was den „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht” angeht, ob die Oberfläche des Keramikkörpers, der direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden ist, erodiert wurde oder nicht, wurde nach der Bildung der plattierten äußeren Elektroden geprüft und für jede Probe wurde ein Fall, bei dem die Stücke (fünfzig) überhaupt nicht erodiert wurden, als „O” angesehen, ein Fall, bei dem einige der Stücke erodiert wurden, wurde als „Δ” angesehen und ein Fall, bei dem die Stücke allesamt erodiert wurden, wurde als „x” angesehen.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, wurde der „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht” in den Keramikelektronikkomponenten gemäß den Proben 1 bis 4, 6 bis 8, 10 und 11 mit der Löslichkeit in Plattierungslösung von 3,3% oder weniger des Glasmaterials, das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, als „O” angesehen. Die Keramikelektronikkomponente gemäß der Probe 5 mit der Löslichkeit in Plattierungslösung von 10,7% war zunächst nicht in der Lage, Glasschichterweiterungen zu bilden, und es war nicht möglich, eine Bewertung eines „Plattierungslösungswiderstands einer Glasschicht” vorzunehmen. Was die Keramikelektronikkomponente gemäß der Probe 9 mit der Löslichkeit in Plattierungslösung von 10,7% angeht, wurden 17 Stücke von allen 50 Stücken erodiert und der „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht” wurde somit als „Δ” angesehen. Es ist festzustellen, dass es keine Probe gab, bei der der „Plattierungslösungswiderstand einer Glasschicht” als „Δ” angesehen wurde. Aus dem Vorhergehenden ist bestimmt worden, dass die Löslichkeit in Plattierungslösung des Glasmaterials (Glasfritte), das in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, vorzugsweise auf 3,3% oder weniger angepasst wird, um den Keramikkörper, der direkt unterhalb der Außenkanten der gebrannten äußeren Elektroden ist, vor Plattierungslösungen zu schützen.
Was die „übermäßige Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper” angeht, wurde geprüft, ob Oberflächen des Keramikkörpers mit den gebildeten Glasschichten durch eine übermäßige Reaktion zwischen dem Glasmaterial und dem Keramikkörper einen Bruch oder Sprung erfuhren oder nicht, und für jede Probe wurde ein Fall, bei dem die Stücke (fünfzig) überhaupt keinen Bruch oder Sprung erfuhren, als „O” angesehen, ein Fall, bei dem einige Stücke gebrochen bzw. gesprungen sind, wurde als „Δ” angesehen, und ein Fall, bei dem die Stücke allesamt gebrochen bzw. gesprungen sind, wurde als „x” angesehen.
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, wurden bei den Keramikelektronikkomponenten gemäß den Proben 1 bis 7 und 9 bis 11 mit dem absoluten Wert (nachfolgend als |ΔB| bezeichnet) von 0,21 oder weniger für die Differenz (B₁ – B₂) zwischen der Basizität (erste Basizität B₁) des Keramikkörpers und der Basizität (zweite Basizität B₂) des Glasmaterials (Glasfritte), die in der leitfähigen Paste für gebrannte äußere Elektroden enthalten ist, die Keramikkörper keinen Bruch oder Sprung erfuhren, was zu der „übermäßigen Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper” führte, die als „O” angesehen wird. Was die Keramikelektronikkomponente gemäß der Probe 8 mit dem absoluten Wert |ΔB| von 0,27 angeht, erfuhren von allen fünfzig Stücken acht Keramikkörper einen Bruch oder Sprung, und die „übermäßige Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper” wurde somit als „Δ” angesehen. Es ist festzustellen, dass es keine Probe mit der „übermäßigen Reaktion zwischen Glasmaterial und Keramikkörper” gab, die als „x” angesehen wurde.
In dieser Hinsicht wird der Wert B (Basizität) erläutert. Die Basizität eines geschmolzenen Oxids kann durch eine durchschnittliche Sauerstoffionenaktivität (konzeptuelle Basizität) dargestellt werden, die aus der Zusammensetzung eines beabsichtigten Systems berechnet wird.
Der Wert B, der ein Basizitätsparameter ist, wird durch die folgende Formel (1) dargestellt. B = Σn_i·B_i (1)
In der Formel (1) stellt n_i eine Kationenfraktion eines Bestandteils i dar, und B_i stellt eine Sauerstoffabgabefähigkeit des Bestandteils i dar. Diese B_i wird von den folgenden Formeln (2) bis (4) erhalten.
Die M_i-O-Bindungskraft eines Oxids M_iO kann durch die Anziehungskraft A_i zwischen dem Kation und dem Sauerstoffion dargestellt werden. Diese A_i wird durch die folgende Formel (2) dargestellt. A_i = Z_i·Zo^2–/(r_i + ro^2–)² = 2Z_i/(r_i + 1.4)² (2)
In dieser Formel stellt Z_i die Valenz eines Kations aus dem Bestandteil M_i dar. Außerdem stellt r_i einen Kationenradius des Bestandteils M_i dar, und die Einheit für denselben ist das Angström. Zo^2– stellt die Valenz eines Anions dar, und ro^2– stellt einen Anionenradius dar.
Die Sauerstoffabgabefähigkeit B_i ⁰ des Oxids M_iO als einzelnen Bestandteils ist durch den Kehrwert von A_i gegeben und wird somit durch die folgende Formel (3) dargestellt. B_i ⁰ ≡ 1/A_i (3)
In dieser Hinsicht wird, um mit der Sauerstoffabgabefähigkeit B_i ⁰ ideologisch und quantitativ umzugehen, der erhaltene Wert B_i ⁰ in einen Indikator umgewandelt. Insbesondere wird die B_i ⁰, die aus der obigen Formel (3) erhalten wird, in die folgende Formel (4) zur Neuberechnung eingesetzt. Dies ermöglicht es, quantitativ mit der Basizität für alle Oxide umzugehen. Es ist festzustellen, dass, wenn die B_i ⁰ in einen Indikator umgewandelt wird, die B_i von CaO und die B_i von SiO₂ jeweils als 1,000 (B_i ⁰ = 1,43) und 0.000 (B_i ⁰ = 0,41) definiert sind. B_i = (B_i ⁰ – B_SiO2 ⁰)/(B_CaO ⁰ – B_SiO2 ⁰) (4)
In dieser Hinsicht ist es dann, wenn Glas und Keramik gemeinsam einem Feuern unterzogen werden, allgemein wahrscheinlicher, dass das Glas mit der Keramik reagiert, da der absolute Wert (|ΔB|) für die Differenz (B₁ – B₂) bezüglich des Werts B zwischen der Basizität (der ersten Basizität B₁) der Keramik und die Basizität (der zweiten Basizität B₂) des Glasmaterials größer ist, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass eine Reaktionsschicht gebildet wird. Dementsprechend ist es theoretisch möglich, die Reaktivität durch den Wert von |ΔB| zu steuern. Jedoch kann die stärkere Reaktion zwischen dem Glas und der Keramik unter dem Einfluss des Feuerungszustands usw. tatsächlich zu der veränderten Keramik führen, was nicht theoretisch ist.
Wie oben beschrieben ist, erfuhr der Keramikkörper durch eine übermäßige Reaktion zwischen dem Glasmaterial und dem Keramikkörper in der Keramikelektronikkomponente bei dem |ΔB| von 0,21 oder weniger keinen Bruch oder Sprung, wohingegen der Keramikkörper durch eine übermäßige Reaktion zwischen dem Glasmaterial und dem Keramikkörper in der Keramikelektronikkomponente bei einem |ΔB| von mehr als 0,21 (beispielsweise der Keramikelektronikkomponente gemäß der Probe 8 mit dem |ΔB| von 0,27) einen Bruch oder Sprung erfuhr.
Daher ist bestimmt worden, dass der |ΔB| vorzugsweise auf 0,21 oder weniger angepasst wird, um eine übermäßige Reaktion zwischen dem Glasmaterial und dem Keramikkörper zu verhindern.
Bezugszeichenliste

1: Keramikkörper
2: innere Elektrode
3: gebrannte äußere Elektrode
3': leitfähige Keramikpaste für gebrannte äußere Elektroden
4: Glasschicht
4a: Glasschichterweiterung
5: Ni-plattierte äußere Elektrode
6: Sn-plattierte äußere Elektrode

Claims

Eine Keramikelektronikkomponente, die Folgendes aufweist: einen Keramikkörper; eine gebrannte äußere Elektrode, die durch Brennen einer leitfähigen Paste, die ein leitfähiges Material und ein Glasmaterial aufweist, auf den Keramikkörper gebildet ist; und eine plattierte äußere Elektrode, die durch Plattieren auf einer Oberfläche der gebrannten äußeren Elektrode gebildet ist, wobei eine Glasschicht, die aus dem in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen ist, an einer Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode und dem Keramikkörper gebildet ist, und die Glasschicht sich von der Grenzfläche zwischen dem Keramikkörper und der gebrannten äußeren Elektrode zu einer Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode erstreckt.
Die Keramikelektronikkomponente gemäß Anspruch 1, bei der die Glasschicht, die sich auf der Oberfläche des Keramikkörpers erstreckt, sich 10 μm oder mehr von einer Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode erstreckt und die Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode nicht über den gesamten Umfang mit der Oberfläche des Keramikkörpers in Kontakt gebracht ist.
Die Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, bei der eine Temperatur für ein Brennen der leitfähigen Paste auf den Keramikkörper 30°C oder weit mehr über einem Erweichungspunkt des in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterials liegt.
Die Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Glasschicht eine Löslichkeit in Plattierungslösung von 3,3% oder weniger nach 5-stündigem Eintauchen in eine Plattierungslösung zur Verwendung bei einem Bilden der plattierten äußeren Elektrode aufweist.
Die Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Keramikkörper eine erste Basizität aufweist, das in der leitfähigen Paste enthaltene Glasmaterial eine zweite Basizität aufweist und eine Differenz zwischen der ersten Basizität und der zweiten Basizität einen absoluten Wert von 0,21 oder weniger aufweist.
Die Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das leitfähige Material zumindest eines von Cu, einer Legierung, die Cu enthält, Ag, einer Legierung, die Ag enthält, Pd und einer Legierung, die Pd enthält, aufweist.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Feuern eines Keramikkörpers; Aufbringen einer leitfähigen Paste, die ein leitfähiges Material und ein Glasmaterial aufweist, auf den Keramikkörper; Brennen der aufgebrachten leitfähigen Paste, um eine gebrannte äußere Elektrode auf dem Keramikkörper zu bilden, und Bilden einer Glasschicht, die aus dem in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterial gewonnen ist, um sich zwischen einer Grenzfläche zwischen der gebrannten äußeren Elektrode und dem Keramikkörper und von der Grenzfläche zu einer Oberfläche des Keramikkörpers ohne die gebildete gebrannte äußere Elektrode zu erstrecken; und Bilden einer plattierten äußeren Elektrode auf einer Oberfläche der gebrannten äußeren Elektrode.
Das Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß Anspruch 7, bei dem die Glasschicht, die sich auf der Oberfläche des Keramikkörpers erstreckt, sich 10 μm oder mehr von einer Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode erstreckt und die Außenkante der gebrannten äußeren Elektrode nicht über den gesamten Umfang mit der Oberfläche des Keramikkörpers in Kontakt gebracht wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, bei dem eine Temperatur für ein Brennen der leitfähigen Paste 30°C oder weit mehr über einem Erweichungspunkt des in der leitfähigen Paste enthaltenen Glasmaterials liegt.
Das Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem der Keramikkörper eine erste Basizität aufweist, das in der leitfähigen Paste enthaltene Glasmaterial eine zweite Basizität aufweist und eine Differenz zwischen der ersten Basizität und der zweiten Basizität einen absoluten Wert von 0,21 oder weniger aufweist.
Das Verfahren zur Herstellung einer Keramikelektronikkomponente gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem die Glasschicht eine Löslichkeit in Plattierungslösung von 3,3% oder weniger nach 5-stündigem Eintauchen in eine Plattierungslösung zur Verwendung bei dem Schritt eines Bildens der plattierten äußeren Elektrode aufweist.