JP2009016547A - セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】硬質で、クラックが発生しにくく、しかも、耐湿性が高く、かつ、表面リーク電流の流れ難いセラミック電子部品を提供すること。
【解決手段】セラミック素体１は、その表面が拡散層１２によって覆われている。この拡散層１２は、セラミック素体１に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物の層であって、最外側に位置する内部電極層２１、２２よりも、セラミック素体１の表面側の領域に形成されている。セラミックコンデンサ等のように、セラミック素体１が、BaTiO₃を主成分とする場合は、拡散層１２は、セラミック素体１に含まれる元素の少なくとも一部が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉ又はＢから選択された少なくとも一種と化学的に反応して生成されたものとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック電子部品に関する。

セラミック電子部品の代表例であるセラミックコンデンサは、例えば、ＢａＴｉＯ_３系セラミック素体の内部に、微小厚みのセラミック層を介して対向する多数の内部電極層を埋設してある。セラミック素体は、厚み方向の両側が内部電極層間のセラミック層よりも充分に厚い外層によって覆われており、また、長さ方向の両側端面に、内部電極層に導通する端子電極を付着させてある。端子電極を付着させた両側端面を除き、その全面に、セラミック素体が露出している。

上述したように、この種のセラミック電子部品では、端子電極のある両側端面を除き、セラミック素体の表面が最外面を構成するので、セラミック素体自体が、外部から衝撃などを受けても、クラックや割れなどを発生しにくい物性的特性を持つ必要がある。

ところが、この種のセラミック電子部品は、多数の内部電極層を埋設してあるグリーンチップ（焼成前）を焼成し、焼成後に端子電極を付与する工程を経て製造される。この焼成工程において、外層のセラミック層が十分に焼結されず、機械的強度が低下し、セラミック素体に、クラック、割れなどが発生し易いという問題があった。

上述した問題点を解決する手段として、特許文献１は、外部電極（端子電極）を形成した後、外表面全体を酸化物ガラスでコーティングしてガラスコート層を形成し、次に、端子電極の電極被り部よりも外側においてガラスコート層を研磨し、端子電極表面を露出させる技術を開示している。

しかし、この従来技術の場合は、端子電極を形成した後、酸化物ガラスでコーティングしてガラスコート層を形成し、その後、端子電極の電極被り部よりも外側において、ガラスコート層を研磨し、端子電極表面を露出させるという面倒で複雑な工程を経なければならない。しかも、保護層がガラスコート層であるため、ガラスの性質上、クラックについて、その発生を完全に防止し得るものではない。

更に、この種のセラミック電子部品では、端子電極のある両側端面を除き、セラミック素体の表面が外面を構成するので、セラミック素体に、充分な耐湿性とともに、端子電極間に表面リーク電流が流れるのを阻止する機能を持たせなければならない。表面リーク電流は、端子電極間にあるセラミック素体の表面に、不純物が付着した場合などに、現れるものであるから、その阻止に当たっては、セラミック素体に、不純物の付着し難い表面性を持たせる必要がある。特に、最近のセラミック電子部品は、セラミックコンデンサに見られるように、小型、薄型化が急激に進展しており、端子電極間の距離が極めて短くなっているので、端子電極間に露出するセラミック素体に不純物が付着した場合、容易に表面電流リークが生じてしまう。
上述した特許文献１、２を含め、このような問題点を認識し、その解決策を開示した従来技術は知られていない。
特開２００１−４４０６９号公報

本発明の課題は、硬質で、クラックが発生し難いセラミック電子部品を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、耐湿性が高く、しかも、表面リーク電流の流れ難いセラミック電子部品を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体の内部に内部電極層を有する構造において、前記セラミック素体は、その表面が拡散層によって覆われている。前記拡散層は、前記セラミック素体に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物の層であって、最外側に位置する内部電極層よりも、前記セラミック素体の表面側の領域に形成されている。

上述したように、本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体の内部に内部電極層を有しているから、セラミックコンデンサ、インダクタ又はそれらを組み合わせた複合部品として要求される基本的構成が満たされる。

セラミック素体は、その表面が拡散層によって覆われている。拡散層は、セラミック素体に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物の層であり、要求される特性を満たすべく構成元素を限定せざるを得ないセラミック素体と異なって、酸化物を構成すべき元素を自由に選択できるから、元素選択によって、セラミック素体よりも硬質化することができる。したがって、拡散層を、セラミック素体にクラックが発生するのを防止する保護膜として、有効に機能させることができる。この拡散層による保護機能は、外層のセラミック層が十分に焼結されず、機械的強度が低下しがちな積層セラミックコンデンサにおいて、極めて有用である。

また、拡散層を構成する元素の選択によって、耐湿性を向上させることができるし、セラミック素体に対する不純物の付着を妨げ、表面リーク電流を低減することもできる。拡散層による表面リーク電流阻止機能は、小型、薄型化が進展し、端子電極間の距離が極小化されている各種チップ部品において、極めて高い有用性を持つ。

拡散層は、最外側に位置する内部電極層よりも、セラミック素体の表面側の領域に形成されている。この構成によれば、拡散層による内部電極層への電気的影響を回避することができる。従って、拡散層による硬質化、耐湿性の向上、及び、表面リーク電流の低減などを図りつつ、内部電極層及びセラミック素体により、所定の意図した電気的特性を得ることができる。

以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）硬質で、クラックが発生し難いセラミック電子部品を提供することができる。
（ｂ）耐湿性が高く、しかも、表面リーク電流の流れ難いセラミック電子部品を提供することができる。

図１は、本発明に係るセラミック電子部品を概略的に示す断面図である。図は、この種のセラミック電子部品の代表例として、チップ状セラミックコンデンサを示している。このほか、チップインダクタ、チップフィルタ、チップ抵抗、チップバリスタまたは、これらの素子を組み合わせた複合型セラミック電子部品も含まれる。

図示のセラミック電子部品は、セラミック素体１の内部に、内部電極層２１、２２を有する。実施例は、セラミックコンデンサを示しているので、セラミック素体１は、ＢａＴｉＯ_３系セラミックで構成されている。内部電極層２１、２２は、対の容量電極層を構成するものであって、互いの相反する一端が、セラミック素体1の相反する両側端面に導かれ、両側端面に形成された端子電極３１、３２にそれぞれ接続されている。端子電極３１、３２は、互いに間隔Ｇ１を隔てており、間隔Ｇ１にセラミック素体１の表面が露出している。

セラミック素体１は、その表面が拡散層１２によって覆われている。拡散層１２よりも内側の領域は、本来の誘電体層１１を構成する。拡散層１２は、セラミック素体１に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物（金属酸化物）の層であって、最外側に位置する内部電極層２１、２２よりも、セラミック素体１の表面側の領域に形成されている。即ち、最上層の内部電極層２１と、最下層の内部電極層２２は、その対向電極部分が、本来の誘電体層１１の内部にあり、拡散層１２は、本来の誘電体層１１の外側にある。もっとも、誘電体層１１と拡散層１２とは、図示の明確な境界線(鎖線表示）によって区画されているわけではなく、両者の間には、元素拡散勾配が存在する。また、拡散層１２は、セラミック素体１の全面に存在することは必ずしも必須ではない。端子電極３１、３２の間において、セラミック素体１の露出する面の大部分を覆っていればよい。

上述したように、本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体１の内部に複数の内部電極層２１、２２を有しているから、セラミックコンデンサ、インダクタ又はそれらを組み合わせた複合部品として必要な基本的構成が満たされる。

セラミック素体１の表面を覆う拡散層１２は、セラミック素体１に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物の層であり、要求される特性を満たすべく、構成元素を限定せざるを得ない誘電体層１１と異なって、構成元素の選択の自由度が高いから、元素選択によって、誘電体層１１よりも硬質化することができる。したがって、拡散層１２を、クラックが発生するのを防止する保護膜として、有効に機能させることができる。この拡散層１２による保護機能は、外層のセラミック層が十分に焼結されず、機械的強度が低下しがちな積層セラミックコンデンサにおいて、極めて有用である。

また、拡散層１２を構成する元素の選択によって、耐湿性を向上させることができるし、セラミック素体１に対する導電性粒子などの不純物の付着を妨げ、表面リーク電流を低減することもできる。拡散層１２による表面リーク電流阻止機能は、小型、薄型化が進展し、端子電極間の距離が極小化されている各種チップ部品において、極めて高い有用性を持つ。

拡散層１２は、複数設けられる内部電極層２１、２２のうち、最外側に位置する内部電極層２１、２２よりも、セラミック素体１の表面側の領域に形成されているから、拡散層１２による内部電極層２１、２２への電気的影響を回避することができる。従って、拡散層１２による硬質化、耐湿性の向上、及び、表面リーク電流の低減などを図りつつ、内部電極層２１、２２及び誘電体層１１により、意図した電気的特性を得ることができる。実施例に示すセラミックコンデンサの場合には、端子電極３１、３２の間で、所定の容量を取得することができる。

セラミックコンデンサの場合、拡散層１２を生じさせるには、ＢａＴｉＯ_３系セラミックを用いたグリーンチップの表面に、ごく微量のＡｌ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｂなどの元素を含む物質を付着させ、その後、焼成する。これにより、セラミック素体１を構成するＢａＴｉＯ_３系セラミックに含まれる成分と、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｂなどの元素とを化学的に拡散反応させ、拡散層１２を生じさせることができる。例えば、ＢａＴｉＯ_３系セラミックでなるグリーンチップに、Ａｌ_２Ｏ_３の微粒子を付着させ、これを焼成した場合、ＢａＡｌ_２Ｏ_４を主成分とする拡散層１２が生じる。

拡散層１２の硬質化、クラックの発生のし難さ、耐湿性の向上、及び、表面リーク電流阻止機能などは、拡散層１２におけるＡｌ、Ｓｉ、Ｌｉ又はＢから選択された元素の量によって変化する。拡散層１２におけるＡｌ、Ｓｉ、Ｌｉ又はＢから選択された元素の量が、セラミック素体１の他の領域、代表的には、誘電体層１１に含まれるその量の１．１倍以上であることが好ましい。この範囲であれば、硬質で、クラックの発生しにくく、しかも、耐湿性が高く、かつ、表面リーク電流の流れ難い拡散層１２を生じさせることができる。拡散層１２を構成する元素の量は、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ)による元素分析によって測定することができる。

グリーンチップにＡｌ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｂなどの元素を含む物質を付着させるには、これらの元素を含む液体中にグリーンチップを浸漬するか、又はそのような液体をグリーンチップにスプレーするなどの手段をとりえる。また、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉ、Ｂなどの元素を含むメディア、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＬｉＯ_２、Ｂ_２Ｏ_３などのメディアを用いて、水バレルを施すなどの手段も有効であり、メディアの量、粒径などを調節することにより、所望の層厚を有する拡散層１２を生じさせることができる。

何れの手段を用いる場合でも、特許文献１に記載された技術と対比して、クラックの発生を防止するための拡散層１２を、より簡単なプロセスによって形成することができる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

本発明に係るセラミック電子部品を概略的に示す図である。

符号の説明

１ セラミック素体
１１ 誘電体層
１２ 拡散層
２１、２２ 内部電極層
３１、３２ 端子電極

Claims (3)

1. セラミック素体の内部に内部電極層を有するセラミック電子部品であって、
   前記セラミック素体は、その表面が拡散層によって覆われており、
   前記拡散層は、前記セラミック素体に含まれる元素の少なくとも一部が拡散した酸化物の層であって、最外側に位置する内部電極層よりも、前記セラミック素体の表面側の領域に形成されている、
   セラミック電子部品。
2. 請求項１に記載されたセラミック電子部品であって、前記セラミック素体は、ＢａＴｉＯ_３を主成分とし、
   前記拡散層は、前記セラミック素体に含まれる元素の少なくとも一部が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉ又はＢから選択された少なくとも一種と化学的に反応して生成されたものである、
   セラミック電子部品。
3. 請求項２に記載されたセラミック電子部品であって、
   前記拡散層は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｌｉ又はＢから選択された元素の量が、前記セラミック素体の他の領域に含まれる量の１．１倍以上である、
   セラミック電子部品。

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