JP2004179531A - 積層セラミック電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部からの水分の侵入や剥がれの発生を防止することが可能で、しかも、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】内部電極２の引き出し部５がテーパー形状部５ａを備えた形状を有するとともに、セラミック素子１の端面と内部電極２のテーパー形状部５ａのなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗが内部電極２の内部電極本体６の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターン２ａが配設されたセラミックグリーンシート３ａを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面側に、内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成する。
【選択図】 図１
【解決手段】内部電極２の引き出し部５がテーパー形状部５ａを備えた形状を有するとともに、セラミック素子１の端面と内部電極２のテーパー形状部５ａのなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗが内部電極２の内部電極本体６の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターン２ａが配設されたセラミックグリーンシート３ａを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面側に、内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して積層され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
積層セラミック電子部品、例えば積層セラミックコンデンサは、図５に示すように、セラミック素子５１中に、複数の内部電極５２がセラミック層５３を介して積層され、かつ、セラミック層５３を介して互いに対向する内部電極５２が交互にセラミック素子５１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極５４に接続された構造を有している。
【０００３】
このような構造を有する積層セラミックコンデンサは、通常、例えば、図６に示すように、スクリーン印刷法などの方法により、導電ペーストを塗布して表面に内部電極パターン５２ａを形成したセラミックグリーンシート５３ａを積層するとともにその上下両面側に、内部電極が形成されていないセラミックグリーンシート（ダミーシート）５３ｂを積層、圧着し、所定の大きさに切断し、焼成した後、焼成後の積層体（セラミック素子）５１の両端面に導電ペーストを塗布し、焼き付けて一対の外部電極５４（図５）を形成することにより製造されている。
【０００４】
ところで、上述のような構造を有する積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極５２が引き出されている端面の内部電極５２の露出部分から、セラミック素子５１の内部に水分が侵入して特性を劣化させたり、剥がれを生じさせたりするという問題点がある。
【０００５】
そこで、このような問題点を解決するために、図７（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極５２の引き出し部５５の幅Ｗを、他の部分（内部電極本体）５６の幅Ｗ０より小さくして、外部からの水分の侵入や、剥がれの発生を抑制するようにした積層セラミックコンデンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、上記のような引き出し部５５の幅Ｗを小さくした積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極５２（内部電極本体５６）のコーナー部（図７（ｂ）の領域Ａ）や、引き出し部５５と内部電極本体５６の境界部（図７（ｂ）の領域Ｂ）などに内部応力が発生して、耐熱衝撃性が低下し、クラックが発生しやすくなるという問題点がある。
【０００７】
また、内部電極の引き出し部の幅を、内部電極本体の幅より小さくした他の例としては、内部電極の引き出し部を、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるようにテーパー形状としたコンデンサが開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００８】
しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極５２の引き出し部５５をテーパー形状とした場合にも、テーパー形状部５５ａの絞りの程度や、引き出し部５５の幅Ｗと内部電極本体５６の幅Ｗ０との関係、積層数などによっては、引き出し部５５の近傍のＣで示す位置（図８（ｂ））に外部電極の収縮応力が加わり、熱衝撃や外部からの機械衝撃性などに対する耐性が低下して、場合によってはクラックが発生するという問題点が明らかになった。
本願発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、外部からの水分の侵入や剥がれの発生を防止することが可能で、しかも、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０８−９７０７１号公報
【特許文献２】
実開昭５６−９１４３３号公報
【特許文献３】
特開２０００−２７７３８０号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）の積層セラミック電子部品は、
セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品であって、
内部電極の引き出し部を、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状とするとともに、
平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°の範囲にあり、かつ、
セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にあること
を特徴としている。
【００１１】
平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θを４０°ないし８０°の範囲とし、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗを内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、信頼性を高めることが可能になる。
【００１２】
なお、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°の範囲にあることが好ましいのは、角度θが４０°未満になると耐熱衝撃性や耐機械衝撃性が低下し、また、角度θが８０°を超えると外部からの水分の侵入や剥がれなどが生じやすくなることによる。
【００１３】
また、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にあることが好ましいのは、幅Ｗが幅Ｗ０の２／３未満になると、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性の向上の効果が不十分になるとともに導通信頼性が低下し、幅Ｗが幅Ｗ０の３／４を超えると外部からの水分の侵入や剥がれなどが生じやすくなることによる。
【００１４】
また、請求項２の積層セラミック電子部品は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°の範囲にあることを特徴としている。
【００１５】
角度θを６０°ないし８０°の範囲とすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、さらに信頼性を高めることが可能になる。
【００１６】
また、本願発明（請求項３）の積層セラミック電子部品の製造方法は、
セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
内部電極の引き出し部が、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、
焼成された前記積層体の両端面を含む領域に、前記内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００１７】
内部電極の引き出し部がテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面を含む領域に、内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成することにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１８】
また、請求項４の積層セラミック電子部品の製造方法は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°となるようにすることを特徴としている。
【００１９】
角度θを６０°ないし８０°となるようにした場合、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品をさらに効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２１】
［実施形態１］
なお、この実施形態１では、図２に要部の分解斜視図を、図３に断面図を示すように、セラミック素子１（図３）中に、複数の内部電極２がセラミック層３を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極２が交互にセラミック素子１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された一対の外部電極４に接続された構造を有する積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を例にとって説明する。
【００２２】
（１）この積層セラミックコンデンサを製造するにあたっては、まず、セラミック原料粉体であるチタン酸バリウム系材料と、樹脂バインダーと、可塑剤と、溶剤とを混合、分散させてセラミックスラリーを調製した。
【００２３】
（２）次に、このセラミックスラリーを用いて厚さ３μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００２４】
（３）それから、このセラミックグリーンシートに卑金属粉末を導電成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、図１（ａ），（ｂ）に示すように、所定の形状を有する内部電極パターン２ａが配設されたセラミックグリーンシート３ａを作製した。なお、内部電極パターン２ａは、引き出し部５が、セラミック素子１（図３）の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるようなテーパー形状部５ａを備えた形状を有している。
また、セラミックグリーンシート３ａとしては、平面視した場合の、セラミックグリーンシート３ａの端部（セラミック素子１（図３）の端面）と内部電極パターン２ａ（内部電極２）の引き出し部５のテーパー形状部５ａのなす角度θが、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、８５°のもの（表１の試料番号１〜７）を用意するとともに、角度θが９０°で、引き出し部が内部電極本体と同じ幅の従来のパターンのもの（表１の試料番号８）を用意した。さらに、角度θが９０゜で、引き出し部が内部電極本体の３／４の幅のパターンのもの（表１の試料番号９）を用意した。
【００２５】
（４）それから、図２に示すように、内部電極パターン２ａ（内部電極２）が形成されたセラミックグリーンシート３ａ（３００層）と、内部電極パターンの形成されていないセラミックグリーンシート（ダミーシート）３ｂを積層し、プレスした後、製品寸法が、長さ３．２ｍｍ×幅１．６ｍｍ×高さ１．６ｍｍになるように切断して、未焼成のセラミック素子１ａを得た。
【００２６】
（５）その後脱脂し、さらにＮ２＋Ｈ２（Ｈ２＝５％）の雰囲気炉にて、１３００℃の温度で焼成した。
【００２７】
（６）焼成後、図３に示すように、セラミック素子１の両端側に、Ｃｕペーストを塗布、焼付けし、その上にＮｉめっき、Ｓｎめっきを順次施すことにより一対の外部電極４を形成した。
【００２８】
これにより、図３に示すように、セラミック素子１中に、複数の内部電極２がセラミック層３を介して積層され、かつ、セラミック層３を介して互いに対向する内部電極２が交互にセラミック素子１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極４に接続された構造を有する積層セラミックコンデンサを得た。
【００２９】
それから、上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサについて、焼成後構造欠陥（剥離不良）の有無の観察、クラック加速評価、及び熱衝撃試験を行い、特性を調べた。
【００３０】
なお、焼成後構造欠陥の有無は、内部電極引き出し部における剥離不良を観察
することにより確認した。
また、クラック加速評価は、高温高圧のスチームに５０時間さらしてＰＣＴ試験（高温負荷試験）を行い、ＩＲ（絶縁抵抗）の劣化を確認することにより行った。
さらに、熱衝撃試験は、３００℃及び３５０℃のはんだ中に積層セラミックコンデンサを浸漬し、クラックの発生の有無を確認することにより行った。
その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】
なお、表１において、試料番号に＊印を付したものは本願発明の範囲外の試料である。
また、この実施形態１では、試料番号１〜６においては、セラミック素子の端面への内部電極の引き出し部の幅Ｗが、内部電極本体６の幅Ｗ０の３／４倍（Ｗ／Ｗ０＝３／４）となるようにした。ただし、試料番号７及び８のように角度θが大きすぎるものについては、Ｗ／Ｗ０＝３／４の要件を満たすことができなかったので、表１に示すような割合となっている（角度θ８５°の場合、Ｗ／Ｗ０＝３．５／４，角度θ９０の場合、Ｗ／Ｗ０＝４／４）。
なお、試料番号９は、テーパー形状にせずに引き出し部の幅Ｗが内部電極本体６の幅Ｗ０の３／４倍となるようにした。
【００３３】
表１より、試料番号２〜６の、角度θが、４０°、５０°、６０°、７０°、及び８０°である本願発明の実施例にかかる試料については、内部電極の引き出し部の剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合がいずれも小さく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。特に、試料番号４，５，６の角度θが６０゜〜８０°のものについては信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。
【００３４】
一方、試料番号１の、角度θが、３０°の試料、試料番号７及び８の、角度θが、８５°の試料及び９０°の試料においては、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合が大きく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができないことがわかる。
また、テーパー形状にせず（θ＝９０゜）に引き出し部の幅を内部電極本体の幅より小さく（３／４倍）した試料番号９においても、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合が大きく信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることが出来ないことがわかる。
【００３５】
［実施形態２］
上記実施形態１の場合に準じる方法により、角度θを３５°、４０°、６０゜、７０°、８０°、８５°とし、Ｗ／Ｗ０を変化させた、試料番号１１〜３３の種々の試料（積層セラミックコンデンサ）を作製し、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗと内部電極本体６の幅Ｗ０の比Ｗ／Ｗ０及び角度θと特性の関係を調べた。なお、この実施形態２でも、上記実施形態１の場合と同様に、焼成後構造欠陥（剥離不良）の有無の観察、クラック加速評価、及び熱衝撃試験を行って特性を調べた。
その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
なお、表２において、試料番号に＊印を付したものは本願発明の範囲外の試料である。
表２より、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°〜８０°の範囲にあり、かつ、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗと、内部電極本体６の幅Ｗ０の比率（Ｗ／Ｗ０）が、２／３ないし３／４の範囲にある本願発明の要件を満たす試料（試料番号１６，１７，２１，２２，２６，２７，３１，３２の試料）については、内部電極の引き出し部の剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合がいずれも小さく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。特に、試料番号２１，２２，２６，２７，３１，３２の角度θが６０゜〜８０°で、Ｗ／Ｗ０が２／３及び３／４のものについては信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。
【００３８】
一方、角度θ及びＷ／Ｗ０のいずれかが本願発明の要件を満たさない場合（試料番号に＊印を付した試料）においては、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合の少なくともいずれかが大きく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られないことがわかる。
【００３９】
［実施形態３］
図４（ａ），（ｂ）は、本願発明の他の実施形態（実施形態３）にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。なお、図４において、図１と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示している。
【００４０】
この実施形態３においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極２の引き出し部１５を、先端側に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部１５ａと、該テーパー形状部１５ａよりも先端側に形成された、引き出し方向に平行で、幅がＷ１の平行部１５ｂを備えた形状としている。なお、この実施形態３においては、平行部１５ｂの幅Ｗ１が、内部電極２の引き出し部の幅Ｗと同じとなっている。
【００４１】
この実施形態３の積層セラミックコンデンサのように、内部電極２の形状を、図４（ａ），（ｂ）に示すような、テーパー形状部１５ａと、平行部１５ｂを備えた形状とした場合にも、本願発明の、テーパー形状部１５ａの角度θ（図４（ｂ））と、Ｗ／Ｗ０についての要件を満たすことにより、上記実施形態１の積層セラミックコンデンサの場合と同等の効果を得ることが可能である。
【００４２】
なお、本願発明は、上記実施形態１，２，３に限定されるものではなく、例えば、テーパー形状部が湾曲していてもよい。また、内部電極の細部の形状にも特別の制約はなく、コーナー部がいくらか丸みを帯びていてもよい。また、内部電極パターンとして塗布される導電性ペーストの種類、印刷パターン（内部電極パターン）の具体的な形状、誘電体として用いられるセラミックの種類、内部電極の積層数、外部電極の配設位置やパターンなどに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の積層セラミック電子部品は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θを４０°ないし８０°の範囲とし、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗを内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲としているので、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、信頼性を高めることが可能になる。
【００４４】
また、請求項２の積層セラミック電子部品のように、角度θを６０°ないし８０°の範囲とすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、さらに信頼性を高めることが可能になる。
【００４５】
また、本願発明（請求項３）の積層セラミック電子部品の製造方法は、内部電極の引き出し部がテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面側を含む領域に、内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成するようにしているので、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００４６】
また、請求項４の積層セラミック電子部品のように、角度θを６０°ないし８０°となるようにした場合、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品をさらに効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を構成する内部電極を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの構成及び製造方法を説明するための分解斜視図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの製造方法により製造された積層セラミックコンデンサを示す断面図である。
【図４】本願発明の他の実施形態にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を構成する内部電極を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図５】従来の積層セラミックコンデンサの断面図である。
【図６】従来の積層セラミックコンデンサの構成及び製造方法を説明するための分解斜視図である。
【図７】従来の他の積層セラミックコンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図８】従来のさらに他の積層セラミックコンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ セラミック素子
１ａ 未焼成のセラミック素子
２ 内部電極
２ａ 内部電極パターン
３ セラミック層
３ａ セラミックグリーンシート
３ｂ セラミックグリーンシート（ダミーシート）
４ 外部電極
５ 引き出し部
５ａ テーパー形状部
６ 内部電極本体
１５ 引き出し部
１５ａ テーパー形状部
１５ｂ 平行部
Ｗ 内部電極の引き出し部の幅
Ｗ０ 内部電極本体の幅
Ｗ１ 内部電極の平行部の幅
θ セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度
【発明の属する技術分野】
本願発明は、セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して積層され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
積層セラミック電子部品、例えば積層セラミックコンデンサは、図５に示すように、セラミック素子５１中に、複数の内部電極５２がセラミック層５３を介して積層され、かつ、セラミック層５３を介して互いに対向する内部電極５２が交互にセラミック素子５１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極５４に接続された構造を有している。
【０００３】
このような構造を有する積層セラミックコンデンサは、通常、例えば、図６に示すように、スクリーン印刷法などの方法により、導電ペーストを塗布して表面に内部電極パターン５２ａを形成したセラミックグリーンシート５３ａを積層するとともにその上下両面側に、内部電極が形成されていないセラミックグリーンシート（ダミーシート）５３ｂを積層、圧着し、所定の大きさに切断し、焼成した後、焼成後の積層体（セラミック素子）５１の両端面に導電ペーストを塗布し、焼き付けて一対の外部電極５４（図５）を形成することにより製造されている。
【０００４】
ところで、上述のような構造を有する積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極５２が引き出されている端面の内部電極５２の露出部分から、セラミック素子５１の内部に水分が侵入して特性を劣化させたり、剥がれを生じさせたりするという問題点がある。
【０００５】
そこで、このような問題点を解決するために、図７（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極５２の引き出し部５５の幅Ｗを、他の部分（内部電極本体）５６の幅Ｗ０より小さくして、外部からの水分の侵入や、剥がれの発生を抑制するようにした積層セラミックコンデンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、上記のような引き出し部５５の幅Ｗを小さくした積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極５２（内部電極本体５６）のコーナー部（図７（ｂ）の領域Ａ）や、引き出し部５５と内部電極本体５６の境界部（図７（ｂ）の領域Ｂ）などに内部応力が発生して、耐熱衝撃性が低下し、クラックが発生しやすくなるという問題点がある。
【０００７】
また、内部電極の引き出し部の幅を、内部電極本体の幅より小さくした他の例としては、内部電極の引き出し部を、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるようにテーパー形状としたコンデンサが開示されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
【０００８】
しかし、図８（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極５２の引き出し部５５をテーパー形状とした場合にも、テーパー形状部５５ａの絞りの程度や、引き出し部５５の幅Ｗと内部電極本体５６の幅Ｗ０との関係、積層数などによっては、引き出し部５５の近傍のＣで示す位置（図８（ｂ））に外部電極の収縮応力が加わり、熱衝撃や外部からの機械衝撃性などに対する耐性が低下して、場合によってはクラックが発生するという問題点が明らかになった。
本願発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、外部からの水分の侵入や剥がれの発生を防止することが可能で、しかも、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０８−９７０７１号公報
【特許文献２】
実開昭５６−９１４３３号公報
【特許文献３】
特開２０００−２７７３８０号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）の積層セラミック電子部品は、
セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品であって、
内部電極の引き出し部を、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状とするとともに、
平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°の範囲にあり、かつ、
セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にあること
を特徴としている。
【００１１】
平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θを４０°ないし８０°の範囲とし、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗを内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、信頼性を高めることが可能になる。
【００１２】
なお、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°の範囲にあることが好ましいのは、角度θが４０°未満になると耐熱衝撃性や耐機械衝撃性が低下し、また、角度θが８０°を超えると外部からの水分の侵入や剥がれなどが生じやすくなることによる。
【００１３】
また、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にあることが好ましいのは、幅Ｗが幅Ｗ０の２／３未満になると、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性の向上の効果が不十分になるとともに導通信頼性が低下し、幅Ｗが幅Ｗ０の３／４を超えると外部からの水分の侵入や剥がれなどが生じやすくなることによる。
【００１４】
また、請求項２の積層セラミック電子部品は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°の範囲にあることを特徴としている。
【００１５】
角度θを６０°ないし８０°の範囲とすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、さらに信頼性を高めることが可能になる。
【００１６】
また、本願発明（請求項３）の積層セラミック電子部品の製造方法は、
セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
内部電極の引き出し部が、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、
焼成された前記積層体の両端面を含む領域に、前記内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００１７】
内部電極の引き出し部がテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面を含む領域に、内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成することにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００１８】
また、請求項４の積層セラミック電子部品の製造方法は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°となるようにすることを特徴としている。
【００１９】
角度θを６０°ないし８０°となるようにした場合、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品をさらに効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示してその特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２１】
［実施形態１］
なお、この実施形態１では、図２に要部の分解斜視図を、図３に断面図を示すように、セラミック素子１（図３）中に、複数の内部電極２がセラミック層３を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極２が交互にセラミック素子１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された一対の外部電極４に接続された構造を有する積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を例にとって説明する。
【００２２】
（１）この積層セラミックコンデンサを製造するにあたっては、まず、セラミック原料粉体であるチタン酸バリウム系材料と、樹脂バインダーと、可塑剤と、溶剤とを混合、分散させてセラミックスラリーを調製した。
【００２３】
（２）次に、このセラミックスラリーを用いて厚さ３μｍのセラミックグリーンシートを作製した。
【００２４】
（３）それから、このセラミックグリーンシートに卑金属粉末を導電成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、図１（ａ），（ｂ）に示すように、所定の形状を有する内部電極パターン２ａが配設されたセラミックグリーンシート３ａを作製した。なお、内部電極パターン２ａは、引き出し部５が、セラミック素子１（図３）の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるようなテーパー形状部５ａを備えた形状を有している。
また、セラミックグリーンシート３ａとしては、平面視した場合の、セラミックグリーンシート３ａの端部（セラミック素子１（図３）の端面）と内部電極パターン２ａ（内部電極２）の引き出し部５のテーパー形状部５ａのなす角度θが、３０°、４０°、５０°、６０°、７０°、８０°、８５°のもの（表１の試料番号１〜７）を用意するとともに、角度θが９０°で、引き出し部が内部電極本体と同じ幅の従来のパターンのもの（表１の試料番号８）を用意した。さらに、角度θが９０゜で、引き出し部が内部電極本体の３／４の幅のパターンのもの（表１の試料番号９）を用意した。
【００２５】
（４）それから、図２に示すように、内部電極パターン２ａ（内部電極２）が形成されたセラミックグリーンシート３ａ（３００層）と、内部電極パターンの形成されていないセラミックグリーンシート（ダミーシート）３ｂを積層し、プレスした後、製品寸法が、長さ３．２ｍｍ×幅１．６ｍｍ×高さ１．６ｍｍになるように切断して、未焼成のセラミック素子１ａを得た。
【００２６】
（５）その後脱脂し、さらにＮ２＋Ｈ２（Ｈ２＝５％）の雰囲気炉にて、１３００℃の温度で焼成した。
【００２７】
（６）焼成後、図３に示すように、セラミック素子１の両端側に、Ｃｕペーストを塗布、焼付けし、その上にＮｉめっき、Ｓｎめっきを順次施すことにより一対の外部電極４を形成した。
【００２８】
これにより、図３に示すように、セラミック素子１中に、複数の内部電極２がセラミック層３を介して積層され、かつ、セラミック層３を介して互いに対向する内部電極２が交互にセラミック素子１の逆側の端面に引き出されて、該端面に形成された外部電極４に接続された構造を有する積層セラミックコンデンサを得た。
【００２９】
それから、上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサについて、焼成後構造欠陥（剥離不良）の有無の観察、クラック加速評価、及び熱衝撃試験を行い、特性を調べた。
【００３０】
なお、焼成後構造欠陥の有無は、内部電極引き出し部における剥離不良を観察
することにより確認した。
また、クラック加速評価は、高温高圧のスチームに５０時間さらしてＰＣＴ試験（高温負荷試験）を行い、ＩＲ（絶縁抵抗）の劣化を確認することにより行った。
さらに、熱衝撃試験は、３００℃及び３５０℃のはんだ中に積層セラミックコンデンサを浸漬し、クラックの発生の有無を確認することにより行った。
その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
なお、表１において、試料番号に＊印を付したものは本願発明の範囲外の試料である。
また、この実施形態１では、試料番号１〜６においては、セラミック素子の端面への内部電極の引き出し部の幅Ｗが、内部電極本体６の幅Ｗ０の３／４倍（Ｗ／Ｗ０＝３／４）となるようにした。ただし、試料番号７及び８のように角度θが大きすぎるものについては、Ｗ／Ｗ０＝３／４の要件を満たすことができなかったので、表１に示すような割合となっている（角度θ８５°の場合、Ｗ／Ｗ０＝３．５／４，角度θ９０の場合、Ｗ／Ｗ０＝４／４）。
なお、試料番号９は、テーパー形状にせずに引き出し部の幅Ｗが内部電極本体６の幅Ｗ０の３／４倍となるようにした。
【００３３】
表１より、試料番号２〜６の、角度θが、４０°、５０°、６０°、７０°、及び８０°である本願発明の実施例にかかる試料については、内部電極の引き出し部の剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合がいずれも小さく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。特に、試料番号４，５，６の角度θが６０゜〜８０°のものについては信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。
【００３４】
一方、試料番号１の、角度θが、３０°の試料、試料番号７及び８の、角度θが、８５°の試料及び９０°の試料においては、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合が大きく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができないことがわかる。
また、テーパー形状にせず（θ＝９０゜）に引き出し部の幅を内部電極本体の幅より小さく（３／４倍）した試料番号９においても、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合が大きく信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることが出来ないことがわかる。
【００３５】
［実施形態２］
上記実施形態１の場合に準じる方法により、角度θを３５°、４０°、６０゜、７０°、８０°、８５°とし、Ｗ／Ｗ０を変化させた、試料番号１１〜３３の種々の試料（積層セラミックコンデンサ）を作製し、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗと内部電極本体６の幅Ｗ０の比Ｗ／Ｗ０及び角度θと特性の関係を調べた。なお、この実施形態２でも、上記実施形態１の場合と同様に、焼成後構造欠陥（剥離不良）の有無の観察、クラック加速評価、及び熱衝撃試験を行って特性を調べた。
その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
なお、表２において、試料番号に＊印を付したものは本願発明の範囲外の試料である。
表２より、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°〜８０°の範囲にあり、かつ、内部電極２の引き出し部５の幅Ｗと、内部電極本体６の幅Ｗ０の比率（Ｗ／Ｗ０）が、２／３ないし３／４の範囲にある本願発明の要件を満たす試料（試料番号１６，１７，２１，２２，２６，２７，３１，３２の試料）については、内部電極の引き出し部の剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合がいずれも小さく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。特に、試料番号２１，２２，２６，２７，３１，３２の角度θが６０゜〜８０°で、Ｗ／Ｗ０が２／３及び３／４のものについては信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られることがわかる。
【００３８】
一方、角度θ及びＷ／Ｗ０のいずれかが本願発明の要件を満たさない場合（試料番号に＊印を付した試料）においては、剥離不良発生率、ＰＣＴ試験後のＩＲ劣化割合、熱衝撃試験の不良発生割合の少なくともいずれかが大きく、信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られないことがわかる。
【００３９】
［実施形態３］
図４（ａ），（ｂ）は、本願発明の他の実施形態（実施形態３）にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。なお、図４において、図１と同一符号を付した部分は、同一又は相当部分を示している。
【００４０】
この実施形態３においては、図４（ａ），（ｂ）に示すように、内部電極２の引き出し部１５を、先端側に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部１５ａと、該テーパー形状部１５ａよりも先端側に形成された、引き出し方向に平行で、幅がＷ１の平行部１５ｂを備えた形状としている。なお、この実施形態３においては、平行部１５ｂの幅Ｗ１が、内部電極２の引き出し部の幅Ｗと同じとなっている。
【００４１】
この実施形態３の積層セラミックコンデンサのように、内部電極２の形状を、図４（ａ），（ｂ）に示すような、テーパー形状部１５ａと、平行部１５ｂを備えた形状とした場合にも、本願発明の、テーパー形状部１５ａの角度θ（図４（ｂ））と、Ｗ／Ｗ０についての要件を満たすことにより、上記実施形態１の積層セラミックコンデンサの場合と同等の効果を得ることが可能である。
【００４２】
なお、本願発明は、上記実施形態１，２，３に限定されるものではなく、例えば、テーパー形状部が湾曲していてもよい。また、内部電極の細部の形状にも特別の制約はなく、コーナー部がいくらか丸みを帯びていてもよい。また、内部電極パターンとして塗布される導電性ペーストの種類、印刷パターン（内部電極パターン）の具体的な形状、誘電体として用いられるセラミックの種類、内部電極の積層数、外部電極の配設位置やパターンなどに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４３】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の積層セラミック電子部品は、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θを４０°ないし８０°の範囲とし、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗを内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲としているので、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、信頼性を高めることが可能になる。
【００４４】
また、請求項２の積層セラミック電子部品のように、角度θを６０°ないし８０°の範囲とすることにより、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能になるとともに、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性を向上させて、さらに信頼性を高めることが可能になる。
【００４５】
また、本願発明（請求項３）の積層セラミック電子部品の製造方法は、内部電極の引き出し部がテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着することにより積層体を形成し、この積層体を焼成した後、両端面側を含む領域に、内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成するようにしているので、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
【００４６】
また、請求項４の積層セラミック電子部品のように、角度θを６０°ないし８０°となるようにした場合、外部からの水分の侵入や剥がれの発生などを抑制、防止することが可能で、耐熱衝撃性や耐機械衝撃性に優れた、信頼性の高い積層セラミック電子部品をさらに効率よく、しかも確実に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を構成する内部電極を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図２】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの構成及び製造方法を説明するための分解斜視図である。
【図３】本願発明の一実施形態にかかる積層セラミックコンデンサの製造方法により製造された積層セラミックコンデンサを示す断面図である。
【図４】本願発明の他の実施形態にかかる積層セラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を構成する内部電極を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図５】従来の積層セラミックコンデンサの断面図である。
【図６】従来の積層セラミックコンデンサの構成及び製造方法を説明するための分解斜視図である。
【図７】従来の他の積層セラミックコンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【図８】従来のさらに他の積層セラミックコンデンサの構成を示す図であり、（ａ）は一対の内部電極の形状を示す斜視図、（ｂ）は一対の内部電極を積み重ねた状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ セラミック素子
１ａ 未焼成のセラミック素子
２ 内部電極
２ａ 内部電極パターン
３ セラミック層
３ａ セラミックグリーンシート
３ｂ セラミックグリーンシート（ダミーシート）
４ 外部電極
５ 引き出し部
５ａ テーパー形状部
６ 内部電極本体
１５ 引き出し部
１５ａ テーパー形状部
１５ｂ 平行部
Ｗ 内部電極の引き出し部の幅
Ｗ０ 内部電極本体の幅
Ｗ１ 内部電極の平行部の幅
θ セラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度
Claims (4)
- セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品であって、
内部電極の引き出し部を、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状とするとともに、
平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°の範囲にあり、かつ、
セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４の範囲にあること
を特徴とする積層セラミック電子部品。 - 平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の積層セラミック電子部品。
- セラミック素子中に、複数の内部電極がセラミック層を介して対向するように配設され、かつ、互いに対向する内部電極が交互にセラミック素子の逆側の端面に引き出され、該端面に形成された外部電極に接続された構造を有する積層セラミック電子部品の製造方法であって、
内部電極の引き出し部が、セラミック素子の端面に近づくにつれて幅が徐々に狭くなるテーパー形状部を備えた形状を有するとともに、平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが４０°ないし８０°となり、かつ、セラミック素子の端面への、内部電極の引き出し部の幅Ｗが内部電極本体の幅Ｗ０の２／３ないし３／４となるような内部電極パターンが配設されたセラミックグリーンシートを積層、圧着して積層体を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、
焼成された前記積層体の両端面を含む領域に、前記内部電極パターンが焼成されてなる内部電極の引き出し部と導通する外部電極を形成する工程と
を具備することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。 - 平面視した場合におけるセラミック素子の端面と内部電極のテーパー形状部のなす角度θが６０°ないし８０°となるようにすることを特徴とする請求項３記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
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