JP2004172367A - 積層型セラミック電子部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部電極5を形成する前のセラミック材料からなる基材部1の表面に、シロキサン結合を有する有機高分子の気体を真空雰囲気中で熱分解により付着させ、基体部の表面にSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜6を形成した後、基体部1の端面に外部電極5を形成する。SiOxの連続した均一な厚みの絶縁薄膜6により基材部1表面が覆われ、絶縁性が向上する。また、基材部に内部電極を設けている電子部品では、外部電極と内部電極との接触が良好となる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気回路における過電圧に対する保護のために用いられる積層型バリスタ、あるいは積層型コンデンサ、積層型インダクタ等の積層型セラミック電子部品およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
積層型セラミック電子部品は、グリーンシートと言われる薄板状に成形したセラミックの未焼成体を所要数積層して焼成したもので、これに電極を形成してチップ型電子部品とする。
【0003】
図5は、従来の一般的な積層型バリスタの構造を示す一部切欠斜視図である。この図に示されているように、従来の積層型バリスタは、セラミック層100の内部に長方形状の内部電極層101aと101bとを所定の間隔を隔てて交互に、かつ内部電極層101a,101bとが相対向する端面に露出するように積層し、積層体の両端面に外部電極102を形成したものである。図5には、内部電極層101a,101bをそれぞれ1つのみ図示しているが、実際には、複数の内部電極層101a,101bを交互に複数配置することもある。
【0004】
図5に示す従来の積層型バリスタの製造方法を、図6および図7を用いて説明する。図6は従来の積層型バリスタの製造工程を示すフローチャート、図7は積層前のグリーンシートの構成を示す分解斜視図である。なお、図7には積層型バリスタの1個分の構成を示しているが、実際には、広いグリーンシートに多数個分を同時に形成して途中の工程で積層型バリスタ単体に切断する。
ステップS1:配合
所定量のセラミック原料と精製水を秤量し、粉砕用玉石入りのプラスチック容器に投入する。セラミック原料は、ZnOを主成分とし、これに微量のPr6O11とCoOおよびCaCO3を加えたものとする。
ステップS2:混合
セラミック原料と精製水の入ったプラスチック容器を、回転台を用いて回転混合し、セラミック原料を粉砕する。
ステップS3:乾燥
混合終了後に、粉砕用玉石を残し、セラミック原料と精製水が混合されたスラリーのみをステンレス製容器に移す。スラリーの入ったステンレス製容器を乾燥機にかけ、水分を蒸発、乾燥させる。
ステップS4:混練
所定量の乾燥したセラミック混合原料と有機溶剤および有機バインダーを粉砕用玉石入りプラスチック容器に投入し、混練する。有機溶剤としては、酢酸ブチル、ブトキシエタノールを用いる。有機バインダーとしては、ビヒクル、ブチルベンジルフタレート(BBP)を用いた。
ステップS5:脱泡
セラミック混合原料と有機溶剤および有機バインダーを混練したスラリーをプラスチック容器に移し、低回転数で回転し、脱泡する。
ステップS6:グリーンシート成形
ドクターブレード装置を用いて、シート厚み0.9mmのグリーンシートを形成する。
ステップS7:シート切断
グリーンシートを150mm×150mmに切断する。
ステップS8:内部電極印刷
図7に示すグリーンシート113,115に、印刷機を用いてPtの内部電極パターン101a,101bを印刷する。
ステップS9:シート積層
積層機で、電極印刷なしのグリーンシート111,112,114,116,117と、内部電極を印刷したグリーンシート113,115を積層する。
ステップS10:チップ切断
切断機を用いて、積層したグリーンシートを所定のチップ形状に切断する。
ステップS11:面取り
切断したチップ積層体のエッジの角を取るために、プラスチック容器にチップ積層体を入れ、プラスチック容器を回転させ、チップ積層体同士をぶつけ合わせることで面取りを行う。
ステップS12:脱バインダ
面取り加工したチップ積層体を600℃で1時間程度焼成し、チップ積層体を構成するグリーンシートに含まれる有機バインダを分解除去する。
ステップS13:焼成
蓋付きの焼成容器に脱バインダしたチップ積層体を入れ、1250〜1350℃の温度で1時間程度焼成する。
ステップS14:外部電極形成
焼成したチップ積層体に電極塗布治具を用いて、焼成によりグリーンシート素材が収縮したことにより内部電極が露出した2つの端面にAgペーストを塗布し、600〜800℃の焼き付け温度で焼成した後、メッキにてNi、Sn膜をAgの上に形成する。
ステップS15:特性選別
出来上がった積層型バリスタの特性を測定し、バリスタ電圧、静電容量等の大きさで分別する。
【0005】
このようにして、図5に示す積層型バリスタが製造される。
【0006】
上述したように、ステップS14の外部電極形成時において、基材部100の端面にAgの外部電極の上にNiメッキを施し、この上からさらにSnメッキを施している。しかし、基材部100の素材であるZnOは半導体でもあるため電解メッキを行うと、基材部100の表面もメッキされてしまい、そのメッキ皮膜による漏れ電流によりバリスタ特性に悪影響を与える。そこで、基材部100の表面に、図8に示すように高抵抗の絶縁膜103を形成し、その両端にAg102aを形成し、Ni102b、Sn102cのメッキを行っていた。
【0007】
この絶縁膜103としては、例えば特開平3−173402号公報(特許文献1)、特開平5−47510号公報(特許文献2)、特開2000−164406号公報(特許文献3)に記載されているようなガラス層、特開平8−31616号公報(特許文献4)に記載されているようなZn−Si−O層、特開平9−205005号公報(特許文献5)に記載されているような金属アルコキシドまたは樹脂、特開平10−208907号公報(特許文献6)に記載されているようなSi樹脂層が提案されている。
【0008】
【特許文献1】
特開平3−173402号公報
【特許文献2】
特開平5−47510号公報
【特許文献3】
特開2000−164406号公報
【特許文献4】
特開平8−31616号公報
【特許文献5】
特開平9−205005号公報
【特許文献6】
特開平10−208907号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの特許文献に記載されている絶縁膜は、セラミック材料からなる基材部表面にガラスやZn−Si等の粉体を付着させ、熱処理時の溶融によって絶縁膜を形成する方法を採っているため、絶縁膜が厚く不均一で、ピンホールの隙間からメッキ液が浸入し、絶縁性が低下するという問題があった。
【0010】
また、基材部内に内部電極を設けている電子部品では、外部電極と内部電極との接触不良が発生しやすいという問題があった。
【0011】
本発明は、セラミック材料からなる基体部の表面の絶縁膜が薄く均一で、基材部に内部電極を設けている電子部品では、外部電極と内部電極との接触不良のない積層型セラミック電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型セラミック電子部品においては、第1および第2の外部電極以外の基材部表面に、粒界のないSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜を一様に形成した構成としたものである。
【0013】
この発明によれば、セラミック材料からなる基体部の表面の絶縁膜が薄く均一で、基材部に内部電極を設けている電子部品では、外部電極と内部電極との接触不良のない積層型セラミック電子部品およびその製造方法が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、セラミック材料からなる基材部内に、少なくとも1対の第1および第2の外部電極を設けた積層型セラミック電子部品であって、前記第1および第2の外部電極以外の基材部表面に、粒界のないSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜が形成されていることを特徴とする積層型セラミック電子部品としたものであり、SiOxの連続した均一な厚みの絶縁薄膜により基材部表面が覆われ、絶縁性が向上するという作用を有する。
【0015】
請求項2に記載の発明は、電極形成前のセラミック材料からなる基材部の表面に、シロキサン結合を有する有機高分子の気体を真空雰囲気中で熱分解により付着させ、前記基体部の表面にSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜を形成した後、前記基体部の端面に外部電極を形成することを特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法である。この発明においては、シロキサン結合を有する有機高分子の蒸気が基材部の表面に均一に接触し、熱分解により有機物が分解され、SiOxが基材部表面に残るため、均一な厚みの絶縁薄膜が形成されるという作用を有する。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図4を用いて説明する。
【0017】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係る積層型セラミック電子部品の一例としての積層型バリスタの構造を示す断面図であり、図2は同絶縁薄膜の形成装置を示す構成図であり、図3は絶縁薄膜の部分の顕微鏡写真である。
【0018】
図1において本実施の形態1の積層型バリスタ10は、セラミック材料からなる基材部1と、内部電極2,3,4と、基材部1の両端面に形成された外部電極5と、基材部1の表面に形成されたSiOxの絶縁薄膜6から構成されている。外部電極5は、Ag5aの上にNi5b、Sn5cをメッキすることで形成される。
【0019】
図2は絶縁薄膜6を形成するための製造装置を示すものであり、この装置は、外部電極形成前のチップバリスタ(従来の技術で説明したステップS13の焼成を行ったチップバリスタ)を回転しながら加熱する電気炉30と、シロキサンを供給する供給タンク31と、電気炉30内部を真空状態に減圧する真空ポンプ32とを備えている。
【0020】
シロキサンは、次の化学式で表されるシロキ結合を有する有機化合物である。
【0021】
【化1】
【0022】
供給タンク31から電気炉30内にシロキサンが供給され、電気炉内で700〜900℃に加熱されることで、シロキサンは気化し、SiOx(x=1〜2)と有機物とに熱分解する。ここで、電気炉30内で撹拌されているチップバリスタの表面にシロキサンの蒸気が触れることで、チップバリスタの表面にSiOxが形成される。熱分解した有機物のガスは、真空ポンプ32で吸引される。
【0023】
このようにして、チップバリスタの表面には、一様な膜厚のSiOxが形成される。
【0024】
図3は本実施の形態1で製造した積層型バリスタの表面を観察した顕微鏡写真であり、基材部1の表面に、約1μmのピンホールのない均一なSiOxの絶縁薄膜6が形成していることがわかる。これは、前記の化学式で表されるシロキサン結合の有機成分であるRが熱分解し、シロキサン結合のSiとOとが、高分子状態で連続した膜を形成しているものと推測される。また、Siの原子が基材部1を構成しているセラミック材料の原子と化学結合して、強固な膜を形成していると考えられる。なお、図3におけるモールド樹脂7は、外部電極形成後に基材部1の周囲に塗布される保護層である。
【0025】
この絶縁薄膜6は、チップバリスタの全周に形成されるが、約1μmと薄いため、次工程の外部電極形成時のAgペーストを塗布したときに、溶剤であるガラスフリットにSiOxが拡散して、Agと内部電極とは接触するため、従来の外部電極形成工程をそのまま実施しても何ら問題がない。
【0026】
なお、図1においては、内部電極を3つ設けたが、2つでも、4つ以上でも同様に絶縁薄膜6を形成できることは言うまでもない。
【0027】
また、本実施の形態1では、積層型バリスタの例を挙げたが、積層型コンデンサや、積層型インダクタ等の他の積層型セラミック電子部品にも同様に適用することができる。
【0028】
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2の構造を示す透視図である。この実施の形態では、複数個(図面では2個)の内部電極2A,2B,3A,3B,4A,4Bを一つの基材部1内に形成し、複数の外部電極5A,5Bを設けて、複数の電気回路に使用することができるようにしている。
【0029】
その製造方法については、図6のフローチャートにおいて、ステップS11のチップ切断時に2個分を単位に切断し、ステップS14の外部電極形成時に、内部電極それぞれに個別の外部電極を形成することで、同様に製造することができる。
【0030】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載の発明によれば、セラミック材料からなる基材部内に、少なくとも1対の第1および第2の外部電極を設けた積層型セラミック電子部品において、第1および第2の外部電極以外の基材部表面に、粒界のないSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜が形成されているため、SiOxの連続した均一な厚みの絶縁薄膜により基材部表面が覆われ、絶縁性が向上し、第1および第2の外部電極間に電圧を印加したときに漏れ電流が流れることがない。
【0031】
請求項2に記載の発明によれば、電極形成前のセラミック材料からなる基材部の表面に、シロキサン結合を有する有機高分子の気体を真空雰囲気中で熱分解により付着させ、基体部の表面にSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜を形成した後、基体部の端面に外部電極を形成するようにしたので、シロキサン結合を有する有機高分子の蒸気が基材部の表面に均一に接触し、熱分解により有機物が分解され、SiOxが基材部表面に残るため、均一な厚みの絶縁薄膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る積層型セラミック電子部品の一例としての積層型バリスタの構造を示す断面図
【図2】本発明の実施の形態1に係る絶縁薄膜の形成装置を示す構成図
【図3】製造した積層型バリスタの絶縁薄膜の部分を示す顕微鏡写真を示す図
【図4】本発明の実施の形態2の構造を示す透視図
【図5】従来の一般的な積層型バリスタの構造を示す一部切欠斜視図
【図6】従来の積層型バリスタの製造工程を示すフローチャート
【図7】積層前のグリーンシートの構成を示す分解斜視図
【図8】従来の絶縁膜が施された積層型バリスタの構造をを示す断面図
【符号の説明】
1 基材部
2,3,4,2A,2B,3A,3B,4A,4B 内部電極
5 外部電極
6 絶縁薄膜
7 モールド樹脂
10,20 積層型バリスタ
30 電気炉
31 シロキサン供給タンク
32 真空ポンプ
Claims (2)
- セラミック材料からなる基材部内に、少なくとも1対の第1および第2の外部電極を設けた積層型セラミック電子部品であって、
前記第1および第2の外部電極以外の基材部表面に、粒界のないSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜が形成されていることを特徴とする積層型セラミック電子部品。 - 電極形成前のセラミック材料からなる基材部の表面に、シロキサン結合を有する有機高分子の気体を真空雰囲気中で熱分解により付着させ、前記基体部の表面にSiOx(x=1〜2)の絶縁薄膜を形成した後、前記基体部の端面に外部電極を形成することを特徴とする積層型セラミック電子部品の製造方法。
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JP2002336420A JP2004172367A (ja) | 2002-11-20 | 2002-11-20 | 積層型セラミック電子部品およびその製造方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011091199A (ja) * | 2009-10-22 | 2011-05-06 | Tdk Corp | 積層電子部品 |
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-
2002
- 2002-11-20 JP JP2002336420A patent/JP2004172367A/ja active Pending
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