JP2008124514A - セラミック素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 Pd内部電極2、3を有する積層セラミック素体1を形成する。セラミック素体1の全外周面にAlxOyから成る保護膜を形成する。Agペ−ストの塗布、焼付けによって外部電極用の導電体層14、15を形成する。Agペ−ストの焼付けによってPd内部電極2、3の体積膨張が生じ、内部電極2、3が保護膜6を破って外部電極4、5に電気的に接続される。保護膜6は外部電極4、5の下に残存する。保護膜6の上にシリコ−ン樹脂層7を設ける。Ag導体層14、15の上にはNiメッキ層16、17及びSnメッキ層18、19を順次に形成する。
【選択図】図2
Description
この種の劣化はセラミック素体の露出表面に耐酸性、絶縁性及び緻密性を有する保護膜を形成することによってある程度防止できる。しかし、従来のセラミック素子では、セラミック素体の露出面のみに保護膜を形成していたので、保護膜と外部電極との境界からメッキ液及び半田フラックスが侵入し、これによる劣化が生じる恐れがあった。
以上、従来のZnO積層バリスタについて述べたが、セラミック積層コンデンサ、セラミック積層サ−ミスタ等の別のセラミック素子においても同様な問題がある。
また、良質な保護膜を容易に形成することができないという問題があった。
ZnOを主成分とするセラミック素体と、
前記セラミック素体外周面の一部に露出する端面を有するように前記セラミック素体に埋設され且つ加熱によって体積膨張する性質を有する材料で形成されている内部電極と、
前記セラミック素体の全外周面を覆っており且つ0.05〜2μmの厚みを有しており且つ前記内部電極の突き出しによって破られた部分を有しており且つAlxOy、ここで、x及びyは任意の数値、で示すことができるアルミニウムの酸化物で形成されている保護膜と、
前記保護膜を介して前記セラミック素体の外周面の一部を覆うように配置され且つ前記保護膜の前記破られた部分から突出した前記内部電極に対して電気的に接続されている外部電極と
から成るセラミック素子に係るものである。
また、請求項3に示すように、更に、前記保護膜の前記外部電極によって覆われていない部分を被覆しているシリコ−ン樹脂層を有することが望ましい。
また、請求項4に示すように、本発明のセラミック素子を、ZnOを主成分とするセラミック素体と前記セラミック素体の外周面の一部に露出する端面を有するように前記セラミック素体に埋設され且つ加熱によって体積膨張する性質を有する材料で形成されている内部電極とを備えたセラミック素子チップを用意する工程と、前記セラミック素体の全外周面を覆い且つ0.05〜2μmの厚みを有し且つAlxOy、ここで、x及びyは任意の数値、で示すことができるアルミニウムの酸化物から成る保護膜を形成する工程と、前記保護膜を介して前記セラミック素体の外周面の一部を覆うように外部電極ペ−ストを塗布する工程と、前記外部電極ペ−ストの焼付けによって外部電極を形成すると同時に前記内部電極を体積膨張させて前記内部電極によって前記保護膜の一部を破り、前記内部電極と前記外部電極との間を電気的に接続する工程とを有して製造することが望ましい。
また、請求項5に示すように、更に、メッキ法によって前記外部電極の表面上に金属層を形成する工程を有していることが望ましい。
また、請求項6に示すように、更に、前記保護膜の前記外部電極によって覆われていない部分を被覆するようにシリコーン樹脂層を形成する工程と、メッキ法によって前記外部電極の表面上に金属層を形成する工程とを有していることが望ましい。
また、請求項7に示すように、前記保護膜を高周波スパッタ方法で形成することが望ましい。
また、請求項8に示すように、前記保護膜を化学気相成長法で形成することが望ましい。
本発明に従う内部電極は、好ましくはPd即ちパラジウム電極であるが、これ以外の電極材料例えばPd−Ag電極等とすることもできる。
本発明に従う保護膜は、好ましくはAlxOyで示すことができるアルミニウムの酸化物であるが、保護機能を有し且つ内部電極の突き出しが可能であり且つ外部電極の下に残存するものであれば、別の材料でもよい。
本発明に従う外部電極は、保護膜と反応して保護膜を吸収しない材料で形成される。
本発明に従う樹脂層は、好ましくはシリコ−ン樹脂層であるが、同様な機能を有する高分子樹脂とすることもできる。
(1) 内部電極の突き出しによって破られた部分を除いてZnOから成るセラミック素体の全外周面が0.05〜2μmの厚みを有し且つAlxOy、ここで、x及びyは任意の数値、で示すことができるアルミニウムの酸化物から成る保護膜で被覆され、外部電極とセラミック素体との間にも保護膜が介在している。このため、従来のセラミック素子で生じる可能性があった外部電極とセラミック素体との境界におけるメッキ液、半田フラックス等の侵入を良好に防ぐことができる。
(2) 0.05〜2μmの厚みの保護膜は内部電極の膨張による突き出しによって破られるので、保護膜が内部電極と外部電極との電気的接続を妨害しない。
また、請求項3及び6の発明によればAlxOyからなる保護膜とシリコ−ン樹脂との組み合せによって劣化を生じさせる物質の浸入を良好に防止できる。
本発明に従う保護膜6は、比較的良好な絶縁性、耐酸性及び緻密性を有し、且つ外部電極4、5に対して容易に溶融しない特性を有する。また、保護膜6は、焼付導体層14、15の形成時の第1及び第2の内部電極2、3の膨張による突出によって破ることができる厚み、好ましくは0.05〜2μm、より好ましくは0.1〜1.0μmを有する。
図1及び図2に示すZnOを主成分とする積層バリスタを作製する時には、まず、ZnOを主成分とするグリ−ンシ−トを用意する。即ち、主成分としてのZnOに対して副成分としてのPr6O11、CoO、CaCO3、SrCO3、SiO2、Al2O3を所望量添加したものを湿式ボ−ルミルで16時間混合し、乾燥してセラミック原料粉末を得た。
前述の第1の製造方法では、保護膜6をRFスパッタで形成したが、CVD即ち化学気層成長法によって形成することができる。CVDで保護膜6を形成する時には、周知のCVD成膜装置のプレ−ト上に内部電極2、3を伴ったセラミック素体1を配置し且つ好ましくは400〜600℃、より好ましくは500℃程度に加熱し、トリ−ポロポキシアルミニウム+N2から成る原料ガスを吹き付けてAlxOyから成る保護膜6を形成する。保護膜6の厚さは好ましくは0.05〜2μm、より好ましくは0.1〜1μm、最も好ましくは0.2〜0.5μmとする。保護膜6の形成以外は第1の製造方法と同一である。
保護膜厚み(μm) 欠陥発生率(樹脂層有り)(%)
0 --------------------------- 100
0.03 ------------------------- 40
0.05 ----------------------------- 0
0.1 ---------------------------- 0
0.3 ---------------------------- 0
0.5 ---------------------------- 0
0.7 ---------------------------- 0
1 ----------------------------- 0
1.5 ---------------------------- 0
2 ---------------------------- 0
2.5 ---------------------------- 0
保護膜厚み(μm) 欠陥発生率(樹脂層無し)(%)
0 --------------------------- 100
0.03 ------------------------- 90
0.05 ----------------------------- 0
0.1 ---------------------------- 0
0.3 ---------------------------- 0
0.5 ---------------------------- 0
0.7 ---------------------------- 0
1 ----------------------------- 0
1.5 ---------------------------- 0
2 ---------------------------- 0
2.5 ---------------------------- 0
保護膜厚み(μm) IR変化率(樹脂層有り)(%)
0 --------------------------- −
0.03 -------------------------- −60
0.05 --------------------------- −6
0.1 ---------------------------- 0
0.3 ---------------------------- 0
0.5 ---------------------------- 0
0.7 ---------------------------- 0
1 ----------------------------- 0
1.5 ---------------------------- 0
2 ---------------------------- 0
2.5 ---------------------------- 0
保護膜厚み(μm) IR変化率(樹脂層無し)(%)
0 --------------------------- −
0.03 -------------------------- −98
0.05 ----------------------------- −10
0.1 ---------------------------- −0.5
0.3 ---------------------------- −0.5
0.5 ---------------------------- −0.5
0.7 ---------------------------- −0.5
1 ----------------------------- −0.5
1.5 ---------------------------- −0.5
2 ---------------------------- −0.5
2.5 ---------------------------- −0.5
保護膜厚み(μm) コンタクト不良率(樹脂層有り)(%)
0 ---------------------------- 0
0.03 --------------------------- 0
0.05 ----------------------------- 0
0.1 ---------------------------- 0
0.3 ---------------------------- 0
0.5 ---------------------------- 0
0.7 ---------------------------- 0
1 ----------------------------- 0
1.5 ---------------------------- 0
2 ---------------------------- 0
2.5 ---------------------------- 5
保護膜厚み(μm) コンタクト不良率(樹脂層無し)(%)
0 ------------------------------ 0
0.03 ----------------------------- 0
0.05 ----------------------------- 0
0.1 ---------------------------- 0
0.3 ---------------------------- 0
0.5 ---------------------------- 0
0.7 ---------------------------- 0
1 ----------------------------- 0
1.5 ---------------------------- 0
2 ---------------------------- 0
2.5 ---------------------------- 5
(1) AlxOyから成る保護膜6が、セラミック素体1の外部電極4、5が形成されていない部分のみでなく、外部電極4、5の下にも設けられている。従って、外部電極4、5の形成部分と形成されていない部分との境界における保護が良好に達成される。即ち、第1及び第2のメッキ層16、17、18、19を形成する時の処理液のセラミック素体1への浸入、及びバリスタの回路基板への実装時における半田フラックスのセラミック素体1への侵入を良好に防ぎ、セラミック素体1のIR特性等の劣化を防ぐことができる。
(2) 内部電極2、3と外部電極4、5との電気的接続が、Ag導体層14、15の焼付時の内部電極2、3の突き出しによって達成されているので、この電気的接続を容易に達成することができる。
(3) AlxOyの保護膜6の上にシリコ−ン樹脂層7を形成し、保護膜6の空隙に樹脂を充填しているので、保護機能を大幅に向上させることができる。
(4) 保護膜6をRFスパッタ法又はCVD法で作るので、目的とする保護膜6を比較的容易に作ることができる。
(1) 内部電極2、3の材料は、Pdと同様な作用を得ることができるものであれば別のものでもよい。また、内部電極2、3はPdを主成分とし、別の金属を副成分として含むものでもよい。
(2) 保護膜6は、本発明の要求を満たすことができるものであれば、AlxOy以外の物質でもよい。
(3) 外部電極4、5の導体層14、15はAg以外の例えばAg−Pdペ−スト等であってもよい。
(4) AlxOy保護膜6とシリコ−ン樹脂層7との複合構成は、外部電極4、5の下に保護膜6を設けない構成のセラミック素子の保護層としても適用できる。
(5) ZnOバリスタ以外のセラミック積層コンデンサ、セラミック積層サ−ミスタ等のセラミック素子にも本発明を適用できる。
(6) 樹脂層7をシリコ−ン以外の同様な機能を有する高分子樹脂とすることができる。
2、3 内部電極
4、5 外部電極
6 保護膜
7 シリコ−ン樹脂層
8、9 主面
10、11、12、 13 側面
14、15 Ag導体層
16、17 第1のメッキ層
18、19 第2のメッキ層
Claims (8)
- ZnOを主成分とするセラミック素体と、
前記セラミック素体外周面の一部に露出する端面を有するように前記セラミック素体に埋設され且つ加熱によって体積膨張する性質を有する材料で形成されている内部電極と、
前記セラミック素体の全外周面を覆っており且つ0.05〜2μmの厚みを有しており且つ前記内部電極の突き出しによって破られた部分を有しており且つAlxOy、ここで、x及びyは任意の数値、で示すことができるアルミニウムの酸化物で形成されている保護膜と、
前記保護膜を介して前記セラミック素体の外周面の一部を覆うように配置され且つ前記保護膜の前記破られた部分から突出した前記内部電極に対して電気的に接続されている外部電極と
から成るセラミック素子。 - 前記内部電極は、Pd電極又はPd―Ag電極であることを特徴とする請求項1記載のセラミック素子。
- 更に、前記保護膜の前記外部電極によって覆われていない部分を被覆しているシリコ−ン樹脂層を有することを特徴とする請求項1又は2記載のセラミック素子。
- ZnOを主成分とするセラミック素体と前記セラミック素体の外周面の一部に露出する端面を有するように前記セラミック素体に埋設され且つ加熱によって体積膨張する性質を有する材料で形成されている内部電極とを備えたセラミック素子チップを用意する工程と、
前記セラミック素体の全外周面を覆い且つ0.05〜2μmの厚みを有し且つAlxOy、ここで、x及びyは任意の数値、で示すことができるアルミニウムの酸化物から成る保護膜を形成する工程と、
前記保護膜を介して前記セラミック素体の外周面の一部を覆うように外部電極ペ−ストを塗布する工程と、
前記外部電極ペ−ストの焼付けによって外部電極を形成すると同時に前記内部電極を体積膨張させて前記内部電極によって前記保護膜の一部を破り、前記内部電極と前記外部電極との間を電気的に接続する工程と
を有していることを特徴とするセラミック素子の製造方法。 - 更に、メッキ法によって前記外部電極の表面上に金属層を形成する工程を有していることを特徴とする請求項4記載のセラミック素子の製造方法。
- 更に、前記保護膜の前記外部電極によって覆われていない部分を被覆するようにシリコーン樹脂層を形成する工程と、
メッキ法によって前記外部電極の表面上に金属層を形成する工程と
を有していることを特徴とする請求項4記載のセラミック素子の製造方法。 - 前記保護膜を高周波スパッタ方法で形成することを特徴とする請求項4記載のセラミック素子の製造方法。
- 前記保護膜を化学気相成長法で形成することを特徴とする請求項4記載のセラミック素子の製造方法。
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