JP2004273917A - チップ状積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】積層セラミックコンデンサ等のチップ状積層セラミック電子部品に湿式めっきや湿式バレル研磨等の処理を施したとき、めっき液や水分が内部電極の引出し部から浸入し、チップ状積層セラミック電子部品の信頼性を低下させる。
【解決手段】内部電極３，４の引出し部７，９の側辺に、有効部分１０，１１より突出した凸形状部分２１を形成することによって、引出し部７，９の側縁近傍に形成されることのあるめっき液や水分の浸入経路を非直線的に延びるようにし、部品本体５の端面６，８から引出し部７，９の側縁近傍に沿うめっき液や水分の浸入を阻止するようにする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チップ状積層セラミック電子部品に関するもので、特に、外部電極に湿式めっきが施されるチップ状積層セラミック電子部品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チップ状積層セラミック電子部品として、たとえば、図５に示すようなチップ状の積層セラミックコンデンサ１がある。
【０００３】
積層セラミックコンデンサ１は、複数の積層されたセラミック層２と、セラミック層２間の特定の複数の界面に沿ってそれぞれ形成される複数の内部電極３および４とをもって構成される、チップ状の部品本体５を備えている。
【０００４】
内部電極３および４は、２つのグループに分類され、第１のグループの内部電極３の各々は、第２のグループの内部電極４の各々に対して、セラミック層２を介して対向し、それによって、所定の電気的特性としての静電容量を形成している。
【０００５】
第１のグループの内部電極３は、部品本体５の一方の端面６上に露出するように引き出される引出し部７を有し、第２のグループの内部電極４は、部品本体５の他方の端面８上に露出するように引き出される引出し部９を有している。これら引出し部７および９は、それぞれ、内部電極３および４の所定の電気的特性の付与に寄与する、より具体的には、静電容量形成に寄与する有効部分１０および１１以外の部分となっている。
【０００６】
このような部品本体５は、セラミック層２となるセラミックグリーンシートと、内部電極３および４となる導電性ペースト膜とをもって構成される、生の部品本体を焼成することによって得られる。
【０００７】
部品本体５の端面６および８の各々上には、それぞれ、引出し部７および９に電気的に接続される外部電極１２および１３が形成される。外部電極１２および１３は、導電性ペーストを部品本体５の端面６および８上に付与し、これを焼き付けることによって形成される。
【０００８】
また、外部電極１２および１３上には、湿式めっきによるめっき膜１４および１５がそれぞれ形成されている。めっき膜１４および１５は、たとえば、ニッケルめっき膜を下地とし、その上に錫または半田めっき膜が形成された２層構造とされる。
【０００９】
これらめっき膜１４および１５は、上述のように、湿式めっきにより形成されるため、このめっき工程では、外部電極１２および１３が形成された部品本体５がめっき液内に浸漬される。このとき、部品本体５内へのめっき液の浸入という問題に遭遇することがある。
【００１０】
すなわち、焼成することによって部品本体５となる生の部品本体に対しては、焼成前の段階で、積層方向にプレスする工程が実施される。積層セラミックコンデンサ１の小型化かつ大容量化が進むに従って、セラミック層２となるセラミックグリーンシートがより薄くされ、かつ内部電極３および４の積層数が増加される。このような状況の下では、内部電極３および４が存在する部分とそうでない部分との間での厚みの差が大きくなり、そのため、プレス工程において、内部電極３および４が存在しない部分での圧下が不十分となる。また、焼成工程において、内部電極３および４となる導電性ペースト膜の収縮が多かれ少なかれ生じる。
【００１１】
このようなことが原因となって、焼成後の部品本体５には、内部電極３および４の端縁の近傍において、図６に示すように、微小なボイド１７が生じることがある。このボイド１７は、めっき液の浸入経路を与えてしまう。ボイド１７は、しばしば、内部電極３および４の引出し部７および９から有効部分１０および１１にまで連続的に延びていることがあり、このような場合、めっき液の浸入に関して、特に深刻である。
【００１２】
上述のようなめっき液の浸入が引出し部７および９に留まっていれば、それほどの問題を引き起こすものではないが、有効部分１０および１１にまでめっき液が浸入した場合、これら有効部分１０および１１は電圧がかかる部分であるので、積層セラミックコンデンサ１の長期間の使用の結果、たとえば絶縁抵抗劣化の問題を引き起こすことがある。
【００１３】
上述したようなめっき液の浸入の問題を解決するため、外部電極１２および１３において、めっき液の浸透を阻止する構造が種々提案されている（たとえば、特許文献１参照）。たとえば、外部電極１２および１３の形成に用いる導電性ペーストに含有されるガラスの量を増やしたり、より均一に焼結されるように、焼成条件を制御したりすることが行なわれている。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−７８２７９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のように、めっき液の浸入を阻止するため、外部電極１２および１３において対策を講じようとすれば、外部電極の形成のための導電性ペーストの材料的な管理や導電性ペーストの焼成工程での条件の管理が比較的煩雑となるという問題を招く。
【００１６】
また、図５に示すようなチップ状の積層セラミックコンデンサ１においては、生の部品本体を焼成して、焼結後の部品本体５を得た後に、湿式バレル研磨が行なわれる。これは、外部電極１２および１３を均一な膜厚で塗布するため、あるいは欠け・割れを生じ難くするために、部品本体５の角や稜線部を削り落とすことを目的としている。このような湿式バレル研磨の際に、前述した内部電極３および４の端縁近傍に生じる微小なボイドが、水分の浸入経路となる。このような湿式バレル研磨時の水分の浸入が有効部分１０および１１にまで達すると、湿式バレル研磨後の乾燥工程では除去しきれない。部品本体５の内部に水分が残留したままで、外部電極１２および１３の形成のために導電性ペーストを焼き付けると、その熱により、水分が気化・膨張し、部品本体５の構造欠陥やクラックの原因となるおそれがある。
【００１７】
なお、上述の説明は、積層セラミックコンデンサ１に関連して行なったが、同様の問題は、チップ状積層セラミック電子部品全般について当て嵌まる。
【００１８】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得るチップ状積層セラミック電子部品を提供しようとすることである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の積層されたセラミック層と、セラミック層間の特定の界面に沿って形成される内部電極とをもって構成される、チップ状の部品本体を備え、内部電極は、所定の電気的特性を付与するための有効部分と、部品本体の端面上に露出するように引き出される引出し部とを有し、部品本体の端面上には、引出し部に電気的に接続される外部電極が形成されている、そのようなチップ状積層セラミック電子部品に向けられる。
【００２０】
この発明では、前述した技術的課題を解決するため、引出し部の側辺には、有効分より突出した少なくとも１つの凸形状部分が付与され、それによって、部品本体の端面から引出し部の側縁近傍に沿うめっき液や水分の浸入を阻止するようにしたことを特徴としている。
【００２１】
上述した凸形状部分は、好ましくは、引出し部の側辺に凹形状部分が形成され、この凹形状部分に独立して形成されたダミー電極をもって構成される。
【００２２】
さらに、好ましくは、引出し部の部品本体の端面側の幅は、有効部分の幅よりも狭くされる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を説明するにあたり、前述の図５を再び参照する。なお、図５を参照して説明した積層セラミックコンデンサ１の基本的な構成については、前述した説明を援用する。したがって、以下の説明において、図５に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を用いる。
【００２４】
図１は、この発明の第１の実施形態を示している。ここで、図１（ａ）は、部品本体５の内部電極３に沿う断面を示す平面図であり、図１（ｂ）は、部品本体５の内部電極４に沿う断面を示す平面図である。なお、図１において、内部電極３および４上に破線が図示されているが、この破線は、内部電極３および４の引出し部７および９と有効部分１０および１１とを区画するものである。後述する図２ないし図４においても、同様の破線が図示されている。
【００２５】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、内部電極３および４の引出し部７および９の側辺には、凸形状部分２１が形成され、それによって、凹凸縁形状が付与されている。このように、引出し部７および９の側辺に凹凸縁形状を付与することにより、部品本体５の端面６および８から引出し部７および９の側縁近傍において生じ得る図６に示したボイド１７がもたらすめっき液の浸入を許容する通路が非直線的に延びるようにすることができ、したがって、引出し部７および９の側縁近傍に沿うめっき液の浸入を効果的に阻止することができる。その結果、めっき液が、内部電極３および４の有効部分１０および１１にまで達することがない。
【００２６】
上述した実施形態による効果を確認するため、次のような実験を行なった。
【００２７】
セラミック層２をチタン酸バリウム系セラミックから構成し、ニッケルを導電成分として含む導電性ペーストを用いて内部電極３および４を形成した。そして、完成品の寸法として、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍの寸法となる部品本体５を得た。この部品本体５におけるセラミック層２の厚みは約２μｍであり、内部電極３および４の合計積層数は４６０層であった。
【００２８】
このような基本的構成を有する部品本体５において、この発明の実施例では、突出長さが３０μｍであり、突出幅が３０μｍである凸形状部分２１を図１に示した態様で設けた。他方、比較例として、このような凸形状部分のない内部電極３および４を備える部品本体５を作製した。
【００２９】
これら実施例および比較例の各々に係る部品本体５の端面６および８に、銅を導電成分として含む導電性ペーストを塗布し、焼き付けることによって、外部電極１２および１３を形成した。
【００３０】
この段階において、実施例および比較例の各々について、蛍光液に２４時間浸漬した後、外部電極１２および１３を研磨して除去するとともに、内部電極３および４の有効部分１０および１１が露出するまで、部品本体５を研磨して除去し、この研磨面にまで蛍光液が浸入しているかどうかを評価した。
【００３１】
その結果、実施例および比較例の各々１００個の試料について、実施例では、蛍光液の浸入はいずれも認められなかったのに対し、比較例では、１７個の試料について、蛍光液の浸入が認められた。
【００３２】
次に、前述のようにして得られた、外部電極１２および１３が形成された部品本体５に対して、外部電極１２および１３上に、ニッケルめっきおよび錫めっきを施して、めっき膜１４および１５を形成した。次いで、これら試料に対して、温度７０℃および相対湿度９５％の条件下で２０Ｖの電圧を１０００時間印加した後、絶縁抵抗不良発生の有無を評価した。その結果、実施例では、１００個の試料において、いずれも絶縁抵抗の劣化が認められなかったが、比較例では、１００個の試料のうち、８個の試料について絶縁抵抗の劣化が認められた。
【００３３】
以上の実験結果から、凸形状部分２１が、めっき液の浸入を効果的に阻止し得ることがわかる。
【００３４】
さらに、この実施形態による他の効果を確認するために、次のような実験を行なった。
【００３５】
セラミック層２をチタン酸バリウム系セラミックから構成し、ニッケルを導電成分として含む導電性ペーストを用いて内部電極３および４を形成した。そして、完成品の寸法として、３．２ｍｍ×１．６ｍｍ×１．６ｍｍの寸法となる大きさにした後、焼成して部品本体５を得た。この部品本体５におけるセラミック層２の厚みは約２μｍであり、内部電極３および４の合計積層数は４６０層であった。
【００３６】
このような基本的構成を有する部品本体５において、この発明の実施例では、突出長さが３０μｍであり、突出幅が３０μｍである凸形状部分２１を図１に示した態様で設けた。他方、比較例として、このような凸形状部分のない内部電極３および４を備える部品本体５を作製した。
【００３７】
さらに、部品本体５を１万個、水とともに、直径２００ｍｍ×長さ３００ｍｍのバレル容器に入れ、毎分１５０回転で３０分間バレル研磨した。その後、部品本体５を、毎分３０℃で８００℃まで昇温し、１時間保持した後、室温まで降温することにより、熱処理を施した。これは、外部電極の焼付け条件に相当する。熱処理を施した実施例と比較例との各々について、目視でクラックの有無を調べた。
【００３８】
その結果、実施例および比較例の各々１０００個の試料について、実施例では、クラックはいずれにも認められなかったのに対し、比較例では、６個の試料についてクラックが認められた。
【００３９】
なお、この実験においては、実施例と比較例との差を明確にするために、部品本体５を適正な焼結温度より低い温度で焼成することによって、部品本体５の強度を低下させて評価している。したがって、適正な焼結温度で焼成した部品本体５であれば、クラックの発生率は、この数十分の一から百分の一程度であると推測される。
【００４０】
以上の実験結果から、凸形状部分２１が湿式バレル研磨時の水分の浸入を効果的に阻止し得ることがわかる。
【００４１】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。これらの実施形態では、一方の内部電極３について図示しながら説明するが、他方の内部電極４についても同様の構成を有している。
【００４２】
図２は、この発明の第２の実施形態を示している。この第２の実施形態では、内部電極３の引出し部７の側辺に、複数個、たとえば２つの凸形状部分２１が並んで形成されていることを特徴としている。このように、凸形状部分２１の数が増えることにより、めっき液や水分の浸入を阻止する効果がより高められる。
【００４３】
図３は、この発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態では、内部電極３の引出し部７の幅が、凸形状部分２１より端面６側の部分でより狭くされ、それによって、凸形状部分２１を規定する辺を含む引出し部７の側辺の全体としての長さがより長くされていることを特徴としている。このように、引出し部７の側辺の長さをより長くすることにより、第１および第２の実施形態の場合に比べて、めっき液や水分の浸入を阻止する効果がより高められる。また、引出し部７の端面６側の幅が、有効部分１０より狭くされることにより、有効部分１０に比べて、導電性ペーストの収縮の度合いが小さくなるため、端面６側においてボイド１７が生じにくくなる。
【００４４】
図４は、この発明の第４の実施形態を示している。この第４の実施形態では、引出し部７の側辺に、凹形状部分２２が形成され、この凹形状部分２２に、独立して形成されたダミー電極２３によって凸形状部分が付与されていることを特徴としている。なお、引出し部７における凹形状部分２２の存在は、プレス工程でのセラミックグリーンシート相互間の密着性を低下させる傾向があるため、この凹形状部分２２に囲まれた部分において、図６に示すようなボイド１７がより発生しやすい。したがって、第４の実施形態では、上述の問題を回避するため、凹形状部分２２に囲まれた部分に、ダミー電極２３を内部電極３と同時に形成し、ボイド１７を生じにくくしている。
【００４５】
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他、種々の変形例が可能である。
【００４６】
たとえば、図１ないし図４に示した各実施形態では、引出し部に設けられる凸形状部分が、各図において上下対称となっていたが、上下非対称に凸形状部分が付与されてもよい。
【００４７】
また、図示した凸形状部分２１は、角を有する四角形状をなしていたが、角にアールが付与されても、四角形以外の形状に変更されてもよい。
【００４８】
また、図示した各実施形態は、積層セラミックコンデンサ１に関するものであったが、部品本体の端面上に露出するように引き出される引出し部を有する内部電極を備え、湿式バレル研磨が施される、あるいは外部電極上に湿式めっきが施される、チップ状積層セラミック電子部品であれば、積層セラミックコンデンサ以外の、たとえば、積層セラミックバリスタや積層セラミックインダクタ等のチップ状積層セラミック電子部品に対しても、この発明を適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、内部電極の側辺には、有効部分よりも突出した凸形状部分が付与され、それによって、部品本体の端面から引出し部の側縁近傍に沿うめっき液や水分の浸入を阻止するようにしているので、内部電極の端縁近傍にボイドが生じたとしても、めっき液や水分の浸入を、この凸形状部分によって効果的に阻止することができ、したがって、チップ状積層セラミック電子部品を信頼性に優れたものとすることができる。
【００５０】
引出し部に凹形状部分を形成し、この凹形状部分に、独立したダミー電極を形成するようにすれば、ボイドの生じやすい凹形状部分にダミー電極が形成されることにより、ボイドが生じ難くなり、しかも、ダミー電極が凸形状部分として有効部分よりも突出しているので、めっき液や水分の浸入を効果的に阻止することができる。
【００５１】
また、引出し部の部品本体の端縁側の幅を有効部分の幅よりも狭くするようにすれば、引出し部の側辺の長さをより長くすることができ、めっき液や水分の浸入をより確実に阻止することができる。また、引出し部の収縮が絶対量として小さくなるので、その分、ボイドが生じにくくなり、めっき液や水分の浸入し難い構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は、図５に示した部品本体５の内部電極３に沿う断面をもって示す平面図であり、（ｂ）は、同じく部品本体５の内部電極４に沿う断面をもって示す平面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態を示す、図１（ａ）に相当する図である。
【図３】この発明の第３の実施形態を示す、図１（ａ）に相当する図である。
【図４】この発明の第４の実施形態を示す、図１（ａ）に相当する図である。
【図５】この発明にとって興味あるチップ状積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１を示す断面図である。
【図６】図５に示した部品本体５の一部を拡大して示す断面図であり、めっき液の浸入通路となるボイド１７が発生した状態を示す。
【符号の説明】
１ 積層セラミックコンデンサ
２ セラミック層
３，４ 内部電極
５ 部品本体
６，８ 端面
７，９ 引出し部
１０，１１ 有効部分
１２，１３ 外部電極
１４，１５ めっき膜
２１ 凸形状部分
２２ 凹形状部分
２３ ダミー電極

Claims (3)

1. 複数の積層されたセラミック層と、前記セラミック層間の特定の界面に沿って形成される内部電極とをもって構成される、チップ状の部品本体を備え、
   前記内部電極は、所定の電気的特性を付与するための有効部分と、前記部品本体の端面上に露出するように引き出される引出し部とを有し、
   前記部品本体の前記端面上には、前記引出し部に電気的に接続される外部電極が形成されている、チップ状積層セラミック電子部品であって、
   前記引出し部の側辺には、前記有効部分より突出した少なくとも１つの凸形状部分が付与され、それによって、前記部品本体の端面から前記引出し部の側縁近傍に沿うめっき液や水分の浸入を阻止するようにした、チップ状積層セラミック電子部品。
2. 前記引出し部の側辺に凹形状部分が形成され、該凹形状部分に独立したダミー電極を形成することによって、前記凸形状部分が付与されている、請求項１に記載のチップ状積層セラミック電子部品。
3. 前記引出し部の前記部品本体の端面側の幅は、前記有効部分の幅より狭い、請求項１または２に記載のチップ状積層セラミック電子部品。

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