JP2006229077A - セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの低減を可能にするとともに、熱衝撃によるクラックの発生を防止しつつ、電気抵抗の増大を抑制することができるセラミック電子部品を提供することを目的とする。
【解決手段】 積層コンデンサＣ１は、セラミック焼結体１０と、セラミック焼結体１０内に形成された内部電極２０と、外部電極３０とを備える。外部電極３０は、第１の電極層４０と第２の電極層４２と導電性樹脂層４４と第３の電極層４６と第４の電極層４８とを有する。内部電極２０及び第１の電極層４０は、卑金属を主成分として含む。第２の電極層４２は貴金属を主成分として含む。導電性樹脂電極層４４は貴金属を含む。第３の電極層４６はＮｉを主成分として含む。第４の電極層４８はＳｎ又はＳｎ合金を主成分として含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、セラミック電子部品に関する。

この種のセラミック電子部品として、外部電極に樹脂層を設けたものが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。

このようなセラミック電子部品は、一般に外部電極を基板に半田付けすることによって、基板に実装される。セラミック電子部品を実装した基板が急激な温度変化による熱衝撃を受けた場合、セラミック電子部品及び基板はそれぞれの熱膨張係数に応じて伸び縮みする。その際、セラミック電子部品と基板とでは熱膨張係数の違いから伸び縮みの量が異なり、撓みを生じてしまう。この撓みによってセラミック電子部品はクラックを生じ、機能しなくなるというおそれがあった。そこで、特許文献１〜４に記載されたセラミック電子部品では、外部電極に設けた樹脂層で撓みを吸収し、熱衝撃によるクラックの発生を防いでいる。
特開平１１−１６２７７１号公報 特開平８−１０７０３９号公報 特開平１０−２８４３４３号公報 特開平８−２０３７７１号公報

特許文献１に開示されたセラミック電子部品の外部電極では、セラミック焼結体上に形成され内部電極と直接接続される電極層がＡｇ又はＡｇ合金からなる。Ａｇ及びＡｇ合金は、Ｎｉなどの卑金属と合金化し難く、卑金属との結合力が弱い。したがって、コストを低減するため内部電極にＮｉなどの卑金属を用いた場合、外部電極とセラミック焼結体との間で機械的強度を保つことができず、外部電極がセラミック焼結体から剥離してしまうおそれがある。

また、特許文献２に開示されたセラミック電子部品の外部電極では、樹脂層直下にＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｐｂなどの卑金属からなる電極層が形成されている。そのため、樹脂層が水分を吸収した場合、樹脂層直下の卑金属からなる電極層の表面が酸化し、セラミック電子部品の電気抵抗が大きくなってしまう。

また、特許文献３及び４に開示されたセラミック電子部品の外部電極は、樹脂層の下に電極層を１層しか有しておらず、この電極層が内部電極と接続される。そのため、内部電極が卑金属からなる場合、樹脂層下の電極層を卑金属からなる層としても貴金属からなる層としても問題が生じる。すなわち、樹脂層下の電極層が貴金属からなる場合には内部電極との結合が弱くなってしまい、卑金属からなる場合には樹脂層での水分の吸収によりセラミック電子部品の電気抵抗が大きくなってしまう。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、コストの低減を可能にするとともに、熱衝撃によるクラックの発生を防止しつつ、電気抵抗の増大を抑制することができるセラミック電子部品を提供することを目的とする。

このような目的を解決するために、本発明によるセラミック電子部品は、セラミック焼結体と、セラミック焼結体内に形成された内部電極と、セラミック焼結体の外表面に形成された外部電極とを備え、内部電極は、卑金属を主成分として含み、外部電極は、卑金属を主成分として含むと共に、セラミック焼結体の外表面に形成された第１の電極層と、貴金属又は貴金属合金を主成分として含むと共に、第１の電極層上に形成された第２の電極層と、貴金属又は貴金属合金を導電性材料として含むと共に、第２の電極層上に形成された導電性樹脂層と、を有することを特徴とする。

本発明に係るセラミック電子部品では、外部電極が上記したような成分を含む内部電極、第１及び第２の電極層、導電性樹脂層を有することによって、コスト低減、熱衝撃によるクラックの発生防止、電気抵抗の増大抑制を実現している。具体的には、内部電極が卑金属を主成分として含むことにより、セラミック電子部品のコスト低減を可能としている。第１の電極層が卑金属を主成分として含むことにより内部電極との結合を強くし、セラミック焼結体と外部電極との間で十分な機械的強度を保つことを可能としている。第２の電極層が貴金属又は貴金属合金を主成分として含み、第１の電極層と貴金属を含む導電性樹脂層との間に形成されることにより、導電性樹脂層での水分の吸収によって第２の電極層が酸化しセラミック電子部品の抵抗が増大することを防いでいる。また、導電性樹脂層が貴金属又は貴金属合金を含み、第２の電極層上に形成されることにより、第２の電極層と導電性樹脂層との間の結合を強くすることができる。また、熱衝撃によってセラミック電子部品と基板等との間に発生する撓みを導電性樹脂層が吸収するため、セラミック電子部品にクラックが発生することを防ぐことができる。

特に、内部電極に主成分として含まれる卑金属は、Ｎｉ又はＣｕであり、第１の電極層に主成分として含まれる卑金属は、Ｃｕであり、第２の電極層に主成分として含まれる貴金属又は貴金属合金は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ａｕ合金であり、導電性樹脂層に導電性材料として含まれる貴金属又は貴金属合金は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ａｕ合金であることが好ましい。

第１の電極層は、当該第１の電極層に主成分として含まれる卑金属を含む導電ペーストを塗布して焼き付けることにより形成されていることが好ましい。焼き付けの熱処理により、内部電極に含まれる金属と第１の電極層に含まれる金属とが合金化し、この合金からなる領域が内部電極と第１の電極層との間に形成される。そのため、内部電極と第１の電極層との間の結合をさらに強くすることが可能となる。

第２の電極層は、当該第２の電極層に主成分として含まれる貴金属又は貴金属合金を含む導電ペーストを塗布して焼き付けることにより形成されていることが好ましい。焼き付けの熱処理により、第１の電極層に含まれる金属と第２の電極層に含まれる金属とが合金化し、この合金からなる領域が第１の電極層と第２の電極層との間に形成される。そのため、第１の電極層と第２の電極層との間の結合を強くすることが可能となる。また、合金からなる領域が第１の電極層と第２の電極層との間に形成されることにより、第１の電極層が酸化されにくくなる。その結果、セラミック電子部品の電気抵抗増大をさらに抑制することが可能となる。

また、外部電極は、Ｎｉを主成分として含むと共に、導電性樹脂層上に形成された第３の電極層と、Ｓｎ又はＳｎ合金を主成分として含むと共に、第３の電極層上に形成された第４の電極層と、をさらに有することが好ましい。

半田食われを生じ難いＮｉを主成分として含む第３の電極層を有することにより、外部電極における半田食われの発生を防ぐことができる。また、半田付け性に優れたＳｎ又はＳｎ合金を主成分として含む第４の電極層をさらに有することによって、セラミック電子部品を基板等に実装するのが容易となる。

本発明によれば、コストの低減を可能にするとともに、熱衝撃によるクラックの発生を防止しつつ、電気抵抗の増大を抑制することができるセラミック電子部品を提供することができる。

以下、図面とともに、本発明による積層コンデンサの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は実施形態に係る積層コンデンサＣ１の断面図である。積層コンデンサＣ１は、図１に示すように、セラミック焼結体１０と、２つの外部電極３０とを備えている。

セラミック焼結体１０では、内部電極２０が誘電体層２２を介して積層されている。実際の積層コンデンサＣ１では、誘電体層２２の間の境界が視認できない程度に一体化されている。セラミック焼結体１０内に形成された内部電極２０は、内部電極２０の積層方向に平行なセラミック焼結体１０の対向する２側面に交互に引き出されている。内部電極２０は、卑金属であるＮｉを主成分として含んでいる。

外部電極３０は、セラミック焼結体１０の外表面に形成されている。外部電極３０は、第１の電極層４０と、第２の電極層４２と、導電性樹脂層４４と、第３の電極層４６と、第４の電極層４８とを有する。

第１の電極層４０は、卑金属であるＣｕを主成分として含む。第１の電極層４０は、セラミック焼結体１０の外表面に、すなわち内部電極２０の積層方向に平行なセラミック焼結体１０の対向する２側面上に形成され、内部電極２０と直接接続される。第１の電極層４０は、Ｃｕを含む導電ペーストをセラミック焼結体１０の外表面に塗布して焼き付けることによって形成されている。

第２の電極層４２は、貴金属合金であるＡｇ−Ｐｄ合金を主成分として含む。第２の電極層４２は、第１の電極層４０上に、第１の電極層４０を覆うように形成されている。第２の電極層４２は、Ａｇ−Ｐｄ合金を含む導電ペーストをセラミック焼結体１０の外表面に塗布して焼き付けることによって形成されている。

導電性樹脂層４４は、貴金属であるＡｇを導電性材料として含む。導電性樹脂層４４は、第２の電極層４２上に、第２の電極層４２を覆うように形成されている。Ａｇの粉末を含む樹脂材料を第２の電極層４２上に塗布して硬化処理を施すことにより形成されている。樹脂材料としては、例えばフェノール樹脂、アクリル樹脂、あるいはシリコン樹脂などを用いる。

第３の電極層４６は、Ｎｉを主成分として含む。第３の電極層４６は、導電性樹脂層４４上に、導電性樹脂層４４を覆うように形成されている。第３の電極層４６は、導電性樹脂層４４表面をＮｉでメッキ処理することによって形成されている。

第４の電極層４８は、ＳｎあるいはＳｎ合金を主成分として含む。第４の電極層４８は、第３の電極層４６上に、第３の電極層４６を覆うように形成されている。第４の電極層４８は、第３の電極層４６表面をＳｎ又はＳｎ合金でメッキ処理することによって形成されている。

積層コンデンサＣ１では、卑金属であるＮｉを主成分として含む内部電極２０に対して、外部電極３０が、卑金属であるＣｕを主成分として含む第１の電極層４０、貴金属合金であるＡｇ−Ｐｄ合金を主成分として含む第２の電極層４２、貴金属であるＡｇを含む導電性樹脂層４４をこの順で有している。内部電極２０及び各層がこのような成分を含み、上記の順で外部電極３０を形成することにより、積層コンデンサＣ１の外部電極３０では、各層がそれぞれ担う効果を発揮することができる。その結果、積層コンデンサＣ１では、コスト低減、熱衝撃によるクラックの発生防止、電気抵抗の増大抑制が実現されている。

以下、具体的に各層の奏する効果について説明する。

積層コンデンサＣ１の内部電極２０は、Ｎｉを主成分として含んでいる。Ｎｉは卑金属であるため、内部電極が主成分として貴金属を含む場合に比べ、コストを低減することが可能となる。

内部電極２０と直接接続される第１の電極層４０は、卑金属であるＣｕを主成分として含んでいる。そのため、第１の電極層４０は、卑金属であるＮｉを主成分として含む内部電極２０との結合が強くなる。その結果、セラミック焼結体１０と外部電極３０との間で十分な機械的強度を保つことが可能となる。

第１の電極層４０と貴金属を含む導電性樹脂層４４との間に形成される第２の電極層４２は、貴金属合金であるＡｇ―Ｐｄ合金を主成分として含んでいる。そのため、導電性樹脂層４４が水分を含んだとしても、第２の電極層４２は酸化せず、積層コンデンサＣ１の電気抵抗、すなわち等価直列抵抗（ＥＳＲ）が増大することを防ぐことができる。

第２の電極層４２上に形成される導電性樹脂層４４はＡｇ、すなわち貴金属を含む。第２の電極層４２は貴金属合金（Ａｇ−Ｐｄ合金）を含むため、第２の電極層４２と導電性樹脂層４４との間の結合は強くなる。

また、導電性樹脂層４４は樹脂材料からなる。そのため、基板に実装した状態で積層コンデンサＣ１が熱衝撃を受けたとしても、導電性樹脂層４４が基板と積層コンデンサＣ１との間の撓みを吸収する。これにより、積層コンデンサＣ１にかかる外力は緩和され、積層コンデンサＣ１にクラックが発生することを防ぐことができる。

また、第１の電極層４０は、Ｃｕを含む導電ペーストをセラミック焼結体１０に塗布して焼き付けることにより形成されている。そのため、内部電極２０に含まれるＮｉと第１の電極層４０に含まれるＣｕとが焼き付けの熱処理により合金化し、この合金からなる領域が内部電極２０と第１の電極層４０との間に形成される。その結果、内部電極２０と第１の電極層４０との間の結合を強くすることが可能となる。

第２の電極層４２は、Ａｇ−Ｐｄ合金を含む導電ペーストを第１の電極層４０上に塗布して焼き付けることにより形成されている。そのため、第１の電極層４０に含まれるＣｕと第２の電極層４２に含まれるＡｇ−Ｐｄ合金とが焼き付けの熱処理により合金化し、この合金からなる領域が第１の電極層４０と第２の電極層４２との間に形成される。その結果、第１の電極層４０と第２の電極層４２との間の結合を強くすることが可能となる。

また、合金からなる領域が第１の電極層４０と第２の電極層４２との間に形成されることにより、第１の電極層４０と第２の電極層４２との間で電位がなだらかに変化するようになる。その結果、第１の電極層４０は酸化されにくくなり、積層コンデンサＣ１の電気抵抗増大をさらに抑制することが可能となる。

外部電極３０は、さらに第３の電極層４６を有する。第３の電極層４６は、主成分としてＮｉを含んでいる。Ｎｉは半田食われを生じ難いので、半田食われによる外部電極３０中の部分的消失を防ぐことができる。

外部電極３０は、第３の電極層４６上にさらに第４の電極層４８を有する。第４の電極層４８は、主成分としてＳｎ又はＳｎ合金を含んでいる。Ｓｎ又はＳｎ合金は半田付け性に優れているため、積層コンデンサＣ１を基板等に実装するのが容易となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、内部電極２０は、主成分としてＮｉ以外の卑金属（例えば、Ｃｕなど）を含んでいてもよい。第１の電極層４０は、主成分としてＣｕ以外の卑金属を含んでいてもよい。第２の電極層４２は、主成分としてＡｇ−Ｐｄ合金以外の貴金属合金（例えば、Ａｇ−Ａｕ合金など）、あるいは貴金属（例えば、Ａｇ、Ａｕなど）を含んでいてもよい。導電性樹脂層４４は、Ａｇ以外の貴金属（例えば、Ａｕなど）、あるいは貴金属合金（例えば、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ａｇ−Ａｕ合金など）を含んでいてもよい。

また、本実施形態では、本発明をコンデンサに適用した例を示しているが、これに限られることはない。本発明は、例えば圧電体素子（圧電アクチュエータ）、インダクタ、バリスタ、サーミスタ等にも適用可能である。

実施形態に係る積層コンデンサの断面図である。

符号の説明

Ｃ１…積層コンデンサ、１０…セラミック焼結体、２０…内部電極、２２…誘電体層、３０…外部電極、４０…第１の電極層、４２…第２の電極層、４４…導電性樹脂層、４６…第３の電極層、４８…第４の電極層

Claims (5)

1. セラミック焼結体と、
   前記セラミック焼結体内に形成された内部電極と、
   前記セラミック焼結体の外表面に形成された外部電極とを備え、
   前記内部電極は、卑金属を主成分として含み、
   前記外部電極は、
   卑金属を主成分として含むと共に、前記セラミック焼結体の外表面に形成された第１の電極層と、
   貴金属又は貴金属合金を主成分として含むと共に、前記第１の電極層上に形成された第２の電極層と、
   貴金属又は貴金属合金を導電性材料として含むと共に、前記第２の電極層上に形成された導電性樹脂層と、を有することを特徴とするセラミック電子部品。
2. 前記内部電極に主成分として含まれる卑金属は、Ｎｉ又はＣｕであり、
   前記第１の電極層に主成分として含まれる卑金属は、Ｃｕであり、
   前記第２の電極層に主成分として含まれる貴金属又は貴金属合金は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ａｕ合金であり、
   前記導電性樹脂層に導電性材料として含まれる貴金属又は貴金属合金は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ａｕ合金であることを特徴とする請求項１に記載のセラミック電子部品。
3. 前記第１の電極層は、当該第１の電極層に主成分として含まれる卑金属を含む導電ペーストを塗布して焼き付けることにより形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のセラミック電子部品。
4. 前記第２の電極層は、当該第２の電極層に主成分として含まれる貴金属又は貴金属合金を含む導電ペーストを塗布して焼き付けることにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
5. 前記外部電極は、
   Ｎｉを主成分として含むと共に、前記導電性樹脂層上に形成された第３の電極層と、
   Ｓｎ又はＳｎ合金を主成分として含むと共に、前記第３の電極層上に形成された第４の電極層と、をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
   
   
   
   

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