JP2000114098A - 積層セラミック電子部品およびその製造方法 - Google Patents

積層セラミック電子部品およびその製造方法

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JP2000114098A JP10282307A JP28230798A JP2000114098A JP 2000114098 A JP2000114098 A JP 2000114098A JP 10282307 A JP10282307 A JP 10282307A JP 28230798 A JP28230798 A JP 28230798A JP 2000114098 A JP2000114098 A JP 2000114098A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層セラミックコンデンサのような積層セラ
ミック電子部品において、外部端子電極を介して電子部
品本体に及ぼされるストレスによるクラックの発生を防
止し、耐湿性や耐熱衝撃性を向上させる。 【解決手段】 電子部品本体15の外層部17に、複数
の空洞21を形成するようにして、外部端子電極20を
介して電子部品本体15に及ぼされるストレスを緩和す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数のセラミッ
ク層からなる積層構造を有する電子部品本体を備える積
層セラミック電子部品およびその製造方法に関するもの
で、特に、電子部品本体のクラック防止を図るための改
良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この発明にとって興味ある積層セラミッ
ク電子部品として、たとえば、積層セラミックコンデン
サがある。この積層セラミックコンデンサの一部が、図
2に拡大されて断面図で示されている。
【0003】図2を参照して、積層セラミックコンデン
サ1は、主面2の方向に延びる複数のセラミック層3か
らなる積層構造を有する電子部品本体4を備えている。
電子部品本体4は、積層方向に関して中間部に位置する
内層部5と内層部5を挟むように位置する外層部6(一
方の外層部6のみが図示されている。)とに区分され、
内層部5には内部導体としての内部電極7が形成されて
いる。内部電極7は、電子部品本体4の一方の端面8上
に露出するものと、図示しない他方の端面上に露出する
ものとがあり、これらが積層方向に交互に配置されてい
る。
【0004】また、特定の内部電極7に接続されるよう
に、電子部品本体4の端面8上には、外部端子電極9が
形成される。外部端子電極9は、導電性ペーストを端面
8上に付与し、これを焼付けることによって形成される
もので、通常、端面8から隣接する主面2および側面
(図示しないが、図2紙面に平行に延びる面)の各一部
にまで延びるように形成される。
【0005】電子部品本体4の図示しない他方の端面上
にも、図示した外部端子電極9と実質的に同様の態様
で、外部端子電極が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した積層セラミッ
クコンデンサ1における電子部品本体4は、生の状態に
あるものを焼成して得られるものであり、このような電
子部品本体4の製造に際しては、できるだけ、そこに備
えるセラミック層3を与えるセラミック焼結体の緻密性
を高め、それによって、内部に空孔(ポア)を残さない
ように努めているのが現状である。このことは、電子部
品本体4の機械的強度を高め、また、耐湿性の向上に寄
与するとされている。
【0007】他方、外部端子電極9を形成するため、導
電性ペーストを焼付けた後、冷却するとき、外部端子電
極9において、図2に複数の矢印をもって図解的に示す
ように、ストレスが必然的に生じる。このようなストレ
スは、特に、外部端子電極9の主面2上で延びる部分に
おいて、より集中して生じる傾向がある。このようなス
トレスは、外部端子電極9を介して電子部品本体に及ぼ
される。
【0008】そのため、前述したように、電子部品本体
4に備えるセラミック層3を構成するセラミック焼結体
の緻密性が高められても、セラミック材料として、靭性
(材料の粘り強さ、外力に対して破壊されにくい性質)
に劣る材料を用いた場合には、上述したストレスの結果
として、図2において図解的に示すようなクラック(よ
り特定的には、マイクロクラック)10等の機械的損傷
を引き起こすことがある。このようなクラック10は、
特に、電子部品本体4の外層部6において生じやすい。
【0009】上述したようなクラック10等の機械的損
傷は、外部端子電極9の形成時に限らず、外部端子電極
9を回路基板(図示せず。)へ半田付けする際、その
他、温度サイクルが積層セラミックコンデンサ1に対し
て及ぼされる場合においても、引き起こされる可能性が
ある。
【0010】このクラック10等の機械的損傷は、積層
セラミックコンデンサ1の耐湿性を低下させるばかりで
なく、耐熱衝撃性をも低下させ、その結果、積層コンデ
ンサ1の信頼性を低下させてしまう。
【0011】そこで、この発明の目的は、上述したよう
なクラック等の機械的損傷をより生じにくくすることが
できる積層セラミック電子部品およびその製造方法を提
供しようとすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る積層セラ
ミック電子部品は、主面方向に延びる複数のセラミック
層からなる積層構造を有し、積層方向に関して中間部に
位置する内層部とこの内層部を挟むように位置する外層
部とに区分され、内層部には内部導体が形成され、内部
導体の少なくとも一部を端面上に露出させている、電子
部品本体と、内部導体の少なくとも一部に接続されるよ
うに、電子部品本体の端面上に、かつ、端面から隣接す
る主面の一部にまでわたって形成されている、外部端子
電極とを備えるもので、上述した技術的課題を解決する
ため、外層部に、外部端子電極を介して電子部品本体に
及ぼされるストレスを緩和するための空洞を形成したこ
とを特徴としている。
【0013】上述した空洞は、5〜50μmの大きさを
有していることが好ましい。
【0014】また、好ましくは、各外層部には、複数の
空洞が形成され、これら複数の空洞は、合計で50μm
以上の大きさを有するようにされる。
【0015】また、空洞は、その少なくとも一部が、外
部端子電極の主面上の端縁から両側にそれぞれ200μ
mの幅の範囲内に分布していることが好ましい。
【0016】この発明は、また、積層セラミック電子部
品の製造方法にも向けられる。
【0017】この製造方法では、主面方向に延びる複数
の生のセラミック層からなる積層構造を有し、積層方向
に関して中間部に位置する内層部とこの内層部を挟むよ
うに位置する外層部とに区分され、内層部には内部導体
が形成され、内部導体の少なくとも一部を端面上に露出
させている、生の電子部品本体を用意する工程と、生の
電子部品本体を焼成する工程と、内部導体の少なくとも
一部に接続されるように、電子部品本体の端面上に、か
つ、端面から隣接する主面の一部にまでわたって、外部
端子電極を焼付けにより形成する工程とが実施され、前
述した技術的課題を解決するため、生の電子部品本体を
用意するとき、外層部を構成する生のセラミック層中
に、焼成する工程において焼失し得る複数の粒状体を混
入させておき、生の電子部品本体を焼成するとき、上述
のようなストレスを緩和するための空洞を、粒状体の焼
失の結果として外層部に形成しようとすることを特徴と
している。
【0018】
【発明の実施の形態】図1には、この発明の一実施形態
による積層セラミック電子部品としての積層セラミック
コンデンサ11の一部が拡大されて断面図で示されてい
る。
【0019】積層セラミックコンデンサ11は、図2に
示した従来の積層セラミックコンデンサ1と同様、主面
12の方向に延びる複数のセラミック層13および14
からなる積層構造を有する、電子部品本体15を備えて
いる。電子部品本体15は、積層方向に関して中間部に
位置する内層部16とこの内層部16を挟むように位置
する外層部17(一方の外層部17のみが図示されてい
る。)とに区分され、内層部16には内部導体としての
内部電極18が形成されている。内部電極18は、電子
部品本体15の一方の端面19上に露出するものと、図
示しない他方の端面上に露出するものとが、積層方向に
関して交互に配置されている。
【0020】また、特定の内部電極18に接続されるよ
うに、電子部品本体15の端面19上には、外部端子電
極20が形成される。外部端子電極20は、電子部品本
体15の端面19上に導電性ペーストを付与し、焼付け
ることによって形成されるもので、端面19から隣接す
る主面12の一部および図示しない側面(図1紙面に平
行な面)の一部にまで延びている。
【0021】このような積層コンデンサ11において、
この実施形態では、外層部17に空洞21が形成されて
いることを特徴としている。空洞21は、外部端子電極
20を介して電子部品本体15に及ぼされるストレスを
緩和し、それによって、図2に示すようなクラック10
等の機械的損傷が生じることを抑制しようとするための
ものである。
【0022】空洞21は、5〜50μmの大きさを有し
ていることが好ましい。空洞21の大きさとは、空洞2
1の径方向の寸法のことである。空洞21の大きさが5
μm以下であると、上述したようなストレスの緩和の効
果があまり期待できず、50μmを超えると、かえって
耐湿性の低下を招くことがある。
【0023】また、図示したように、各外層部17に
は、複数の空洞21が形成されることが好ましい。この
場合、複数の空洞21は、合計で50μm以上の大きさ
を有していることが好ましい。空洞21の大きさが合計
で50μm未満であると、前述したようなストレスの緩
和の効果をあまり期待できないからである。また、複数
の空洞21を形成することによって、合計で50μm以
上の大きさを得るようにすれば、個々の空洞21につい
ては、たとえば50μmを超える大きさにする必要がな
く、前述したように、空洞21の大きさが50μmを超
える場合に遭遇する耐湿性の低下の問題を有利に回避す
ることができる。
【0024】また、空洞21は、その少なくとも一部
が、外部端子電極20の主面12上の端縁22から両側
にそれぞれ200μmの幅Wの範囲23内に分布してい
ることが好ましい。このように空洞21を分布させるこ
とにより、外部端子電極20を介して電子部品本体15
に及ぼされるストレスをより効果的に緩和することがで
きる。なお、図示した状態のように、このような200
μmの幅Wの範囲23の外側に空洞21がさらに形成さ
れることを妨げるものではない。
【0025】上述のような空洞21の分布状態に関し
て、空洞21の少なくとも一部が200μmの幅W内
に分布する場合と、空洞21のいずれもが200μm
の幅W内に分布しない場合とのそれぞれにおいて、外部
端子電極20の焼付け後のクラック発生の有無を調査し
たところ、試料数50個について以下の表1に示すよう
な結果が得られた。
【0026】
【表1】 表1から、空洞21は、ストレスの緩和のためには、そ
の少なくとも一部が、外部端子電極20の端縁22から
両側にそれぞれ200μmの幅Wの範囲23内に分布し
ていることがより効果的であることがわかる。
【0027】以上のことからわかるように、この発明を
実施するに際しての最良の形態は、複数の空洞21が形
成され、各空洞21の大きさは5〜50μmの範囲内に
あるとともに、複数の空洞21が各外層部17において
合計で50μm以上の大きさを有し、これら空洞21の
少なくとも一部が、外部端子電極20の端縁22から両
側にそれぞれ200μmの幅Wの範囲23内に分布して
いることである。
【0028】図1に示すような空洞21を外層部17に
形成した積層セラミックコンデンサ11を製造するた
め、たとえば、次のような方法が採用される。
【0029】まず、生の状態の電子部品本体15が用意
される。この生の電子部品本体15にあっては、セラミ
ック層13および14が生の状態にあり、外層部17を
構成する生のセラミック層14中に、後の焼成工程にお
いて焼失し得る複数の粒状体を混入させておくようにさ
れる。たとえば、外層部17を構成する生のセラミック
層14の組成は、粒状体を含むことを除いて、内層部1
6を構成する生のセラミック層13の組成と実質的に同
様とされる。
【0030】上述の粒状体としては、たとえば、有機高
分子成分からなる樹脂固形物を有利に用いることができ
る。この場合、粒状体は、生のセラミック層14に含ま
れる溶媒に対して溶解しにくいものが望ましく、また、
燃焼域については、生のセラミック層14中に含まれる
バインダと大きく異ならないものが望ましい。たとえ
ば、バインダとしてポリ酢酸ビニルが用いられる場合に
は、粒状体としてはポリビニルブチラールが有利に用い
られる。
【0031】また、形成される空洞21の数および寸法
は、添加される粒状体の量および寸法に依存するもので
あるが、たとえば、粒状体の添加量は、セラミック層1
4の原料体積に対して20vol%以下とされ、また、
粒状体の直径は、10〜100μmとされる。
【0032】なお、生の電子部品本体15を得るために
は、通常の積層セラミックコンデンサの製造の場合と同
様、内層部16のためのセラミック層13となるべきグ
リーンシートに内部電極18を印刷し、これらグリーン
シートと外層部17のためのセラミック層14となるべ
きグリーンシートとを所定の順序で積み重ね、プレス
し、カットし、それによって複数の生の電子部品本体1
5を得る、各工程が実施される。
【0033】生の電子部品本体15は、次いで、焼成さ
れる。この焼成によって、粒状体が焼失し、その結果と
して、空洞21が外層部17に形成される。
【0034】その後、特定の内部電極18に接続される
ように電子部品本体15の端面19および図示しない他
方の端面上に、それぞれ、外部端子電極20および図示
しない他方の外部端子電極が焼付けにより形成される。
このとき、外部端子電極20は、端面19から隣接する
主面12および側面の各一部にまでわたって形成され、
他方の外部端子電極についても、実質的に同様の態様で
形成される。
【0035】なお、外層部17を構成するすべてのセラ
ミック層14に粒状体を混入させておき、すべてのセラ
ミック層14に空洞21を形成することは、必ずしも必
要ではない。特定のセラミック層14のみに空洞21を
形成するようにしてもよい。また、セラミック層14ご
とに、粒状体の混入比率あるいは用いる粒状体の大きさ
等を変えるようにしてもよい。
【0036】また、内層部16を構成するセラミック層
13においても、粒状体を混入させておき、空洞を形成
するようにしてもよい。
【0037】また、この発明は、上述したような積層セ
ラミックコンデンサに限らず、内層部と外層部とに区分
され、内層部に内部導体が形成された、電子部品本体を
備え、外部端子電極が、電子部品本体の端面上、および
端面から隣接する主面の一部にまでわたって形成されな
がら、内部導体の少なくとも一部に接続されている、そ
のような構造の積層セラミック電子部品であれば、どの
ような積層セラミック電子部品に対しても適用すること
ができる。
【0038】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る積層セラ
ミック電子部品によれば、電子部品本体の外層部に、空
洞が形成されているので、この空洞によって、外部端子
電極を介して電子部品本体に及ぼされるストレスを有利
に緩和することができる。
【0039】したがって、外部端子電極を焼付けにより
形成し、冷却するとき、外部端子電極を回路基板に半田
付けするとき、あるいは、その他の温度サイクルが積層
セラミック電子部品に対して付与されるときなどにおい
て、電子部品本体にたとえばマイクロクラックのような
クラック等の機械的損傷が発生することを有利に防止ま
たは抑制することができる。そのため、クラック等の機
械的損傷が原因となって、積層セラミック電子部品の耐
湿性や耐熱衝撃性が低下し、その信頼性を損なうことを
防止することができる。
【0040】また、この発明に係る積層セラミック電子
部品の製造方法によれば、生の電子部品本体の段階で、
外層部を構成する生のセラミック層中に、焼成工程にお
いて焼失し得る複数の粒状体を混入させておくことが行
なわれるので、焼成の結果として、外層部に、所望の大
きさかつ所望の数の空洞を所望の分布状態で容易に形成
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態による積層セラミック電
子部品としての積層セラミックコンデンサ11の一部を
拡大して示す断面図である。
【図2】この発明にとって興味ある従来の積層セラミッ
クコンデンサ1の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
11 積層セラミックコンデンサ(積層セラミック電子
部品) 12 主面 13,14 セラミック層 15 電子部品本体 16 内層部 17 外層部 18 内部電極(内部導体) 19 端面 20 外部端子電極 21 空洞 22 端縁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主面方向に延びる複数のセラミック層か
    らなる積層構造を有し、積層方向に関して中間部に位置
    する内層部と前記内層部を挟むように位置する外層部と
    に区分され、前記内層部には内部導体が形成され、前記
    内部導体の少なくとも一部を端面上に露出させている、
    電子部品本体と、 前記内部導体の少なくとも一部に接続されるように、前
    記電子部品本体の前記端面上に、かつ、前記端面から隣
    接する前記主面の一部にまでわたって形成されている、
    外部端子電極とを備え、 前記外層部には、前記外部端子電極を介して前記電子部
    品本体に及ばされるストレスを緩和するための空洞が形
    成されている、積層セラミック電子部品。
  2. 【請求項2】 前記空洞は、5〜50μmの大きさを有
    している、請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
  3. 【請求項3】 各前記外層部には、複数の前記空洞が形
    成され、前記複数の空洞は、合計で50μm以上の大き
    さを有している、請求項1または2に記載の積層セラミ
    ック電子部品。
  4. 【請求項4】 前記空洞は、その少なくとも一部が、前
    記外部端子電極の前記主面上の端縁から両側にそれぞれ
    200μmの幅の範囲内に分布している、請求項1ない
    し3のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
  5. 【請求項5】 主面方向に延びる複数の生のセラミック
    層からなる積層構造を有し、積層方向に関して中間部に
    位置する内層部と前記内層部を挟むように位置する外層
    部とに区分され、前記内層部には内部導体が形成され、
    前記内部導体の少なくとも一部を端面上に露出させてい
    る、生の電子部品本体を用意する工程と、 生の前記電子部品本体を焼成する工程と、 前記内部導体の少なくとも一部に接続されるように、前
    記電子部品本体の前記端面上に、かつ、前記端面から隣
    接する前記主面の一部にまでわたって、外部端子電極を
    焼付けにより形成する工程とを備え、 前記生の電子部品本体を用意する工程は、前記外層部を
    構成する前記生のセラミック層中に、前記焼成する工程
    において焼失し得る複数の粒状体を混入させておく工程
    を備え、 前記焼成する工程は、前記外部端子電極を介して前記電
    子部品本体に及ばされるストレスを緩和するための空洞
    を、前記粒状体の焼失の結果として前記外層部に形成す
    る工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法。
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