JP2002260953A - 積層型電子部品 - Google Patents
積層型電子部品Info
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Abstract
部電極との接続性を高め、高容量、高絶縁抵抗化を図れ
る積層型電子部品を提供する。 【解決手段】誘電体層11と電気メッキ法により形成さ
れた内部電極層9とを交互に積層してなる直方体状の電
子部品本体1と、該電子部品本体1の端部にそれぞれ設
けられ、前記内部電極層9と交互に接続する一対の外部
電極7とを具備する積層型電子部品であって、前記内部
電極層9が、前記外部電極7と接続され、前記電子部品
本体1の3方側面24に露出する拡幅部21と、該拡幅
部21と接続され、前記電子部品本体1の内部に形成さ
れた容量形成部23とから構成されている。
Description
関し、特に、積層セラミックコンデンサに用いられる積
層型電子部品に関する。
い、積層型電子部品、例えば、積層セラミックコンデン
サは、小型、高容量、および、高い信頼性が求められて
おり、このため、誘電体層の薄層化と積層数の増加、
内部電極層の薄層化、誘電体層の高誘電率化が図ら
れており、例えば、誘電体層の厚みを5μm以下、誘電
体積層数を100層以上とした高容量の積層型電子部品
が開発されている。
電極層のパターン形状に関し、例えば、特開平1−31
2817号公報に開示されるようなものが知られてい
る。
は、電子部品本体が形成される焼成前に、内部電極層の
位置ずれを、その端面および側面から同時に確認できる
ようにするために、積層セラミックコンデンサの内部電
極層の外部電極と接続される側に拡幅部が形成されてい
る。
型、高容量化のために、誘電体層と内部電極層とを多数
層積層しても内部電極層部分の位置ずれに起因する歩留
まりの低下を未然に防止できる。
ば、特開2000−243650号公報に開示されるよ
うなものが知られている。この公報に開示された積層型
電子部品では、内部電極層となる金属膜を、スパッタや
蒸着のような物理的薄膜形成法、あるいは無電解メッキ
のような化学的薄膜形成法によりフィルム上に形成し、
これを誘電体グリーンシート上に転写することによって
内部電極パターンを形成して積層型電子部品が作製され
ている。このような製法で作製された積層型電子部品
は、内部電極層をスクリーン印刷法によって形成する従
来の積層型電子部品よりも、内部電極層の厚みを薄くす
ることができ、デラミネーションやクラックなどの内部
構造欠陥を抑えることができる。
開平1−312817号公報に開示された積層型電子部
品では、内部電極層が導電性ペーストを用いてスクリー
ン印刷法により形成され、導電性ペーストの成分として
金属成分以外にセラミック粉末からなる共材成分や樹脂
成分、および有機溶剤成分等を含有しており、焼成収縮
により内部電極層が網目状に形成されるため、本来、内
部電極層を形成すべき領域を完全に被覆することが困難
となり、このため内部電極層の有効面積が低下し、静電
容量が得られないという問題があった。
せて形成した内部電極層上には、凹凸や突起が生成しや
すく、この突起などのため誘電体層上に局所的な薄層化
が生じ、絶縁抵抗の劣化やショート不良が発生するとい
う問題があった。
報に開示された積層型電子部品では、内部電極層の薄層
化とともに、外部電極との接続性が低下し、設計どおり
の静電容量が発現しないという問題があった。
ともに、内部電極層と外部電極との接続性を高め、高容
量、高絶縁抵抗化を図れる積層型電子部品を提供するこ
とを目的とする。
は、誘電体層と電解メッキ法により形成された内部電極
層とを交互に積層してなる直方体状の電子部品本体と、
該電子部品本体の端部にそれぞれ設けられ、前記内部電
極層と交互に接続する一対の外部電極とを具備する積層
型電子部品であって、前記内部電極層が、前記外部電極
と接続され、前記電子部品本体の3方側面に露出する拡
幅部と、該拡幅部と接続され、前記電子部品本体の内部
に形成された容量形成部とから構成されていることを特
徴とする。
解メッキ法により形成された膜であるために、内部電極
層の厚みを薄くしても穴などが殆どなく、導電性ペース
トを用いて形成した従来の内部電極層に比較して有効面
積を大きくでき、且つ収縮が小さいので内部電極層と外
部電極との接続が充分とれ、設計した静電容量を確実に
得ることができる。
成されているため金属膜には表面に突起や凹凸、穴等が
殆ど無く、膜状の内部電極層を容易に形成することがで
き、内部電極層の有効面積を高め、設計どおりの静電容
量を容易に得ることができる。
ラミネーション、クラックなどの内部構造欠陥を生じる
こともない。
層が露出するように内部電極層の端部に拡幅部を形成し
ているので、極めて薄くした内部電極層であっても、外
部電極との接続を強固に確実にでき、静電容量の低下を
抑制できる。
面粗さRaが80nm以下であることが望ましい。この
ように内部電極層を平滑にすることによって、内部電極
層に隣接する誘電体層の局所的な薄層化を抑制でき、積
層型電子部品の絶縁抵抗の劣化を抑え、ショート不良を
無くすことができる。
である積層セラミックコンデンサの一形態について、図
1の概略断面図および図2の概略平面図をもとに詳細に
説明する。
うに、直方体状の電子部品本体1の両端部に外部電極7
が形成されている。
層11を交互に積層した積層体13の積層方向の上下面
部に、誘電体層11と同一材料からなる絶縁層15を積
層して構成されている。
に、外部電極7と接続され電子部品本体1の端面側に矩
形状に拡幅した拡幅部21と、この拡幅部21に連続し
て形成された容量形成部23とから構成されている。
部の3方側面24に露出しており、その露出部分が外部
電極7と接続されている。
長さLは、内部電極層9と外部電極7との機械的および
電気的接続性を高めるために、50μm以上が望まし
く、また、内部電極層9の有効面積を大きくし、静電容
量を高めるために、特には、100〜300μmの範囲
であることが望ましい。
体層11の外周から一定幅の内部電極非形成部25を設
け、広面積に形成されている。
形成された膜であり、図3(a)に示すように、平面的
に金属が欠損した部分が殆ど無く、均一な金属膜により
形成されている。また、この内部電極層9は、図3
(b)に示すように、断面的に見た場合、金属粒子27
が連続的に並んで連結されている。
9によるデラミネーションを防止するとともに、内部電
極層9の破断や穴の形成を抑制し、信頼性を高める点
で、0.2〜1.0μmの範囲であることが望ましい。
きは、静電容量の安定化と絶縁抵抗の向上および安定化
のために0.15μm以下が好ましい。
れた内部電極層9の表面粗さ(Ra)は80nm以下で
あることが望ましいが、内部電極層9と誘電体層11と
の接着性ならびに外部電極7との接続性を高める上で、
特に30〜70nmであることがより望ましい。
からなる積層型電子部品の製法について説明する。
ィルム上に形成する。誘電体グリーンシートを構成する
誘電体材料としては、例えば、BaTiO3−MnO−
MgO−Y2O3等の誘電体粉末と焼結助剤が好適に使用
できるがこれに限定されるわけではない。これらの誘電
体材料のうち、主原料のBaTiO3粉は、固相法、液
相法(シュウ酸塩を経過する方法等)、水熱合成法等に
より合成されるが、そのうち粒度分布が狭く、結晶性が
高いという理由から水熱合成法が好適に用いられる。そ
して、BaTiO3粉の比表面積は1.7〜6.6(m2
/g)が好ましい。
原料粉末を用いて誘電体グリーンシートを形成する方法
として、ドクターブレード法、引き上げ法、リバースロ
ールコータ法、グラビアコータ法、スクリーン印刷法が
好適に用いられる。薄層化した誘電体グリーンシートを
形成するために、特に、ドクターブレード法が用いられ
ている。
バインダおよび溶媒を含有するセラミックスラリをキャ
リアフィルム上に塗布し、高速でキャスティングし、乾
燥することによって形成される。
ンシートの厚みは12μm以下であり、特に、積層型電
子部品の小型、大容量化という理由から1.5〜5μm
の範に形成されることが望ましい。
層9となる内部電極パターン群28を形成する。内部電
極層9となる内部電極パターン群28は、図4に示すよ
うに、PETフィルムからなるキャリアシート29上に
連結端子30を用いて電解メッキ法を用いて作製され
る。
パターン群28の製法では、先ず、PETフィルムから
なるキャリアシート29の表面にネガ型のメタルマスク
を置き(図示せず)、CuあるいはNi金属の蒸着を行
い金属膜ベースパターン33を形成する。
面酸化処理することによって、この表面上に、約1〜1
0nmの酸化膜35を形成し、内部電極ベースパターン
37を形成する。
面を酸化して酸化膜35を形成することにより、内部電
極ベースパターン37と、この上面に形成される内部電
極パターン群28との剥離性を高めることができる。
は、図6(a)に示すように、長方形状のパターン(内
部電極パターンとなる)38aを、所定間隔をおいて複
数平行に形成し、これらのパターン38aを連結パター
ン(拡幅部となる)38bで連結し、複数のパターン3
8aが連結パターン38bで連結されたパターン群38
が形成され、このパターン群38を形成するパターン3
8aと連結パターン38bが、パターン群38の両側に
形成された第1端子パターン41と第2端子パターン4
3とに電気的に接続されている。
ターン43との間で電気的に導通し、電解メッキを行
い、内部電極ベースパターン37の表面上、即ち、パタ
ーン38a,38b,41,43上に、CuあるいはN
iの電解メッキを行うことによって、図6(b)に示す
ように、パターン39a,39bからなるパターン群3
9が形成され、このパターン群39の両端に電気メッキ
時の接続導体が形成された内部電極パターン群28が構
成される。尚、このパターン群39は先に形成された内
部電極ベースパターン37と同じパターン形状となる。
体を電気メッキ時の接続導体とすることにより、電解メ
ッキ法による内部電極パターン群28を容易に形成でき
る。
成された内部電極パターン群28を、グリーンシート上
に転写する。転写された内部電極パターン群28は内部
電極ベースパターン37と同じパターンである。
した誘電体グリーンシートをパターン39a間に39b
が位置するように、が複数枚積層し、この上下面にさら
に内部電極パターン群28が形成されていない複数の誘
電体グリーンシートを積層し、加圧加熱によって積層成
形体を作製する。
層成形体に形成されたパターン39aおよび連結パター
ン39bから構成される内部電極パターン39を切断線
51に沿って縦横に切断することによって、電子部品本
体成形体を作製する。
され、電解メッキの接続導体として用いられた連結パタ
ーン38bが、内部電極層9の拡幅部21となる。
は、内部電極層9に形成された拡幅部21の端部が交互
に露出しており、これにより内部電極層9の位置ずれを
容易に確認できる。
は、積層型電子部品の薄層化ならびに高容量化を達成す
るために、0.2〜1.0μmの範囲であることが望ま
しい。
膜の形成においては、キャリアシート29の表面粗さを
10〜20nm以下に加工し、このキャリアシート29
の表面に形成する金属膜ベースパターン33および酸化
膜35の表面粗さを20nm以下とすることにより、従
来の電気メッキ膜に比較して表面粗さ80nm以下の電
気メッキによる内部電極パターン28を形成することが
可能となる。
により形成することにより、内部電極層9を、例えば、
1μm以下に極めて薄層化しても穴などの欠陥が殆ど無
く、均一な厚みを有し、且つ表面粗さ(Ra)が均一に
制御された内部電極パターン28を容易に形成すること
ができる。特に、均一な表面粗さ(Ra)の内部電極パ
ターン28を形成するためには、キャリアシート29の
表面粗さ(Ra)は20nm以下であることが望まし
い。
0〜300℃または酸素分圧0.1〜1Paの低酸素雰
囲気中500〜800℃で脱バイした後、非酸化性雰囲
気中、1200〜1300℃で2〜3時間焼成する。
10-4Pa程度の低酸素分圧下、900〜1100℃で
5〜15時間の再酸化処理を施すことにより、前工程の
非酸化性雰囲気焼成において還元された電子部品本体1
を酸化することにより、高い静電容量と絶縁特性を有す
る電子部品本体1を得ることができる。
トの一方主面に、Ni金属粉末、誘電体粉末、および有
機バインダを含む内部電極ペーストを用いてスクリーン
印刷法によって内部電極パターンを形成した電子部品本
体成形体を作製した。
各端面にCuペーストを塗布し、これを700〜900
℃で焼き付けて外部電極7を形成する。更に外部電極7
上にNi/Snメッキを施し、積層セラミックコンデン
サを作製する。
は、キャリアフィルム上に、誘電体グリーンシート形成
する工程と、キャリアシート29の表面にネガ型のメタ
ルマスクを置き、CuあるいはNi金属の蒸着を行い、
内部電極ベースパターン37を形成する工程と、この内
部電極ベースパターン37上に、CuあるいはNiの電
解メッキ膜を形成し、容量形成部23となる長方形状の
パターン39aとその長方形状のパターン39aの長辺
方向の中央部に形成され、拡幅部21となる連結パター
ン39bとが交互に連結され構成された内部電極パター
ン群28を形成する工程と、この内部電極パターン群2
8を誘電体グリーンシート上に転写する工程と、この内
部電極パターン群28を形成した誘電体グリーンシート
をパターン39a間に39bが位置するように複数積層
し、加圧加熱して積層成形体を形成する工程と、この積
層成形体を内部電極パターン群28を構成する長方形状
のパターン39aを長辺方向の中央において連結パター
ン39bとともに切断し、さらに、長辺形状のパターン
39aが連結された連結パターン39bの中央を長辺形
状のパターン39aの長辺と平行方向に切断して、電子
部品本体成形体を作製する工程と、この電子部品本体成
形体を非酸化性雰囲気中で焼成して電子部品本体1を作
製する工程と、この電子部品本体1の相対向する端面を
含む3方側面24に外部電極7を形成して、内部電極層
9と電気的に接続する工程とを具備することを特徴とす
るものである。
子部品では、電子部品本体1の内部に電気メッキ法によ
り形成された内部電極層9を形成し、さらに、この内部
電極層9に外部電極7と接続し電子部品本体1の3方側
面24に露出する拡幅部21と、この拡幅部21に連続
して容量形成部23を形成することにより、内部電極層
9の有効面積を大きくできるとともに、極めて薄くした
内部電極層9であっても外部電極7との接続を強固に確
実にでき、静電容量の低下とそのばらつきを抑制するこ
とができる。
ることにより極めて薄くできるため、誘電体層11を薄
層高積層化しても、デラミネーションやクラックなどの
内部構造欠陥を低減することができる。
電解メッキ法を用いることにより、内部電極パターン群
28を一括して形成することができ、パターン39a間
に形成された連結パターン39bが、パターン39aと
ともに切断され、連結パターン39bが積層セラミック
コンデンサの内部電極層9の拡幅部21とすることがで
き、内部電極層9の一部として利用できる。
コンデンサを以下のようにして作製した。先ず、BaT
iO399.5モル%とMnO0.5モル%とからなる
組成物100モル%に対して、Y、Mgの各酸化物を所
定量配合し、ZrO2ボールを用いたボールミルにて湿
式粉砕した。次に、ポリビニルブチラール系の有機粘結
剤、フタル酸エステル系の可塑剤、分散剤、およびトル
エン溶媒を所定量混合し、振動ミルを用いて、粉砕、混
練し、スラリーを調製した後、ダイコーターにより、ポ
リエステルよりなるキャリアフィルム上に厚み2.4μ
mの誘電体グリーンシートを作製した。
ン28は、表面粗さ(Ra)を12nmに調製したPE
Tフィルムからなるキャリアシート29を用いて、蒸着
法により、その表面にCu金属膜を約0.1μm形成し
た後、酸化処理を行い、厚み5nmの酸化膜35を形成
した。
ーン33および酸化膜35からなる内部電極ベースパタ
ーン37をキャリアシート29ごとNiメッキ浴に浸漬
した状態で電解メッキを行い、厚みが0.2、0.3、
0.5、0.8、および1.0μmのNi金属からなる
内部電極パターン39を形成した。
メッキ膜からなる内部電極パターン39を80℃、80
kg/cm2の条件で熱圧着転写し、内部電極層9とな
る内部電極パターン39を形成した誘電体グリーンシー
トを作製した。
た誘電体グリーンシートをパターン39a間に39bが
位置するように、400枚積層し、温度100℃、圧力
200kgf/cm2の条件での積層プレスにより積層
成形体を作製した。
って格子状に切断して電子部品本体成形体を得た。この
積層成形体の側面には、内部電極層9の電極パターンの
一端が交互に露出し、厚み方向に重畳して積層された内
部電極層9の電極パターンは、位置ずれもなく形成され
ていた。
00℃または酸素分圧0.1〜1Paの低酸素雰囲気中
500℃で脱バイした後、酸素分圧10-7Paの非酸化
性雰囲気中1300℃で2時間焼成し、さらに、酸素分
圧が0.01Paの低酸素分圧下1000℃で10時間
の再酸化処理を施し、電子部品本体1を得た。
本体1に対し、内部電極層9が露出した各端面にガラス
粉末を含んだCuペーストを塗布した後、窒素雰囲気
中、900℃で焼き付けを行った。その後、Niおよび
Snメッキを施し、内部電極層9と電気的に接続された
外部電極7を形成して積層セラミックコンデンサを作製
した。この実施例では、積層セラミックコンデンサの内
部電極層9の拡幅部21の長さ、内部電極層9の厚みを
変化させた。
層9を電解メッキのより形成した電子部品本体1および
内部電極層9を導電性ペーストで作製した電子部品本体
1を比較試料として作製した。尚、目標とする静電容量
は10.0±1μFとした。
トの一方主面に、Ni金属粉末、誘電体粉末、および有
機バインダを含む内部電極ペーストを用いてスクリーン
印刷法によって内部電極パターンを形成した電子部品本
体成形体を作製し、焼成して網目状パターンの内部電極
層9を有する積層セラミックコンデンサを作製した。
ンデンサの外形寸法は、幅1.25mm、長さ2.0m
m、厚さ1.25mmであり、内部電極層9間に介在す
る誘電体層の厚みは2μmであった。
ンデンサについて、100個の試料についてショート
率、静電容量値の測定、100時間の加速寿命試験を行
った。静電容量値は1V、1kHzの条件で行った。ま
た、外部電極7と内部電極層9との接続強度を測定し、
それらの測定結果を表1に示した。
焼成後の積層型電子部品の誘電体層11/内部電極層9
界面において誘電体層11を剥離し、露出した内部電極
面9をAFM(Atomic Force Micro
scopy 原子間力顕微鏡分析)により測定した。測
定範囲は30μm×30μmの範囲を対象とした。
本体1の内部に形成される内部電極層9を電解メッキに
より形成し、容量形成部23に連続して形成され、電子
部品本体1の3方側面24に露出する拡幅部21とを備
えた本発明の試料No.2〜8では、静電容量が9.1
μF以上、外部電極7の引張強度が5kgf以上と高
く、且つ、ショートが殆ど無く、積層コンデンサの特性
を改善できた。
内部電極層9の厚みを0.5〜1.0μmとした試料N
o.4、7および8では、特に、静電容量のばらつきを
0.4μF以下に低減できた。
部21を形成しなかった試料No.1では、静電容量が
低下し、そのばらつきが増加した。
刷法によって内部電極層9を作製した試料No.9で
は、拡幅部21を設けたにもかかわらず、内部電極層9
の形状が網目状であるため、静電容量が低く、そのばら
つきが大きくなり、そして、表面粗度が電解メッキ膜の
内部電極層9に比較して大きいために、ショート不良が
増加した。
内部に電解メッキ法により形成された内部電極層を形成
し、さらに、この内部電極層に外部電極と接続し電子部
品本体の3方側面に露出する拡幅部と、この拡幅部に連
続して容量形成部を形成することにより、内部電極層の
有効面積を大きくできるとともに、極めて薄くした内部
電極層であっても外部電極との接続を強固に確実にで
き、静電容量の低下とそのばらつきを抑制することがで
きる。
成された膜状の金属膜を用いることにより極めて薄くで
きるため、誘電体層を薄層高積層化しても、デラミネー
ションやクラックなどの内部構造欠陥を低減することが
できる。
面図である。
を示す概略断面図、(b)は誘電体層とともに積層され
金属粒子が連続的に並んで形成された内部電極層を示す
概略断面図である。
ンを示す概略平面図である。
パターンおよび内部電極パターンを示す概略断面図であ
る。
(b)は内部電極パターン上に切断線を示した拡大平面
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】誘電体層と電解メッキ法により形成された
内部電極層とを交互に積層してなる直方体状の電子部品
本体と、該電子部品本体の端部にそれぞれ設けられ、前
記内部電極層と交互に接続する一対の外部電極とを具備
する積層型電子部品であって、前記内部電極層が、前記
外部電極と接続され、前記電子部品本体の3方側面に露
出する拡幅部と、該拡幅部と接続され、前記電子部品本
体の内部に形成された容量形成部とから構成されている
ことを特徴とする積層型電子部品。 - 【請求項2】内部電極層の表面粗さRaが80nm以下
であることを特徴とする請求項1記載の積層型電子部
品。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001053175A JP2002260953A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 積層型電子部品 |
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JP2001053175A JP2002260953A (ja) | 2001-02-27 | 2001-02-27 | 積層型電子部品 |
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