JP2011114265A

JP2011114265A - 積層セラミック電子部品

Info

Publication number: JP2011114265A
Application number: JP2009271383A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kawajiri; 圭嗣川尻; Atsushi Otsuki; 淳大槻
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09

Abstract

【課題】積層工程を簡素化しかつ接続電極と中間電極の積層ずれに対し接続電極と中間電極との重なり合う面積の合計面積の変化を小さくできる積層セラミック電子部品を提供する。
【解決手段】外部電極１２、１３に接合し同一平面に形成される第１・第２の接続電極１５、１６と、外部電極１２、１３と遊離する台形形状の中間電極１９と、第１・第２の接続電極１５、１６と内部電極に挟まれるセラミック層１４とをセラミック積層体１１の内部に設け、第１・第２の接続電極１５、１６はそれぞれ中間電極１９を２等分割した形状とし、積層方向において中間電極１９の第１の端部２０は第１の接続電極１５の先端部１７側の領域を包含しかつ第２の接続電極１６は中間電極１９の第２の端部２１側の領域を包含するように積層して積層セラミック電子部品を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明はセラミック層と内部電極とを積層した積層セラミック電子部品に関する。

積層セラミック電子部品として積層サーミスタ、積層バリスタ、積層セラミックコンデンサ等が知られている。例えば積層サーミスタは温度センサーや温度による部品の特性を補償するために用いられている。

このような積層サーミスタは、図６、図７に示すようにセラミック積層体５１の両端の表面に外部電極５２、５３とセラミック積層体５１の内部に内部電極を設けている。内部電極として外部電極５２、５３に接合する矩形形状の１対の接続電極５５、５６と外部電極５２、５３と直接に接合していない矩形形状の中間電極５９が形成され、接続電極５５、５６と中間電極５９とが重なり合ってサーミスタ特性を有するセラミック層５４を挟み込んでいる。

セラミック積層体５１の形成は、サーミスタ材料で形成されたグリーンシート上に内部電極ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、これを積層しグリーンシートを介して接続電極５５、５６となる導電体層と中間電極５９となる導電体層とを交互に積層した積層ブロックを形成し、次に積層ブロックを焼成して形成するものである。

このような積層サーミスタは、中間電極５９の幅を接続電極５５、５６の幅と異ならせて形成されているため、導電体層を形成したグリーンシートを積層する際に、接続電極５５、５６となる導電体層に対する中間電極５９となる導電体層の積層ずれが生じても接続電極５５、５６と中間電極５９とが重なり合う領域の合計面積の変化がなく重なり合う領域で形成される直列抵抗値の変化が小さくなるため積層サーミスタの抵抗値の変化を小さくできるというものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば特許文献１に示すものが知られている。

特開平６−５３００８号公報

しかしながら、従来の積層サーミスタは接続電極５５、５６と中間電極５９との形状が異なるためスクリーン印刷により導電体層を形成する際に接続電極用スクリーンのパターンと中間電極用スクリーンのパターンは別々のパターンのものを用いなければならず、スクリーンを切り替えるために積層工程が複雑になるとともにスクリーンのコストが嵩むという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決し積層工程を簡素化して接続電極と中間電極とが重なり合う領域の合計面積の変化を抑制できる積層セラミック電子部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、セラミック積層体の対向する表面に設けられる１対の外部電極と、前記セラミック積層体の内部に同一平面に設けられ前記１対の外部電極とそれぞれ接する第１の接続電極及び第２の接続電極と、前記外部電極と遊離して前記内部に設けられる中間電極と、第１・第２の接続電極と前記中間電極に挟み込まれるセラミック層と、を備える積層セラミック電子部品であって、前記中間電極は前記中間電極の第１の端部と第２の端部とを結ぶ方向に延在し、第１の接続電極は第２の端部側の形状に設けられ第２の接続電極は第１の端部側の形状に設けられ、積層方向において前記中間電極は第１の接続電極の先端部側の領域を包含しかつ第２の接続電極は前記中間電極の第２の端部側の領域を包含するものである積層セラミック電子部品である。

以上のように本発明によれば、第１・第２の接続電極と中間電極は同一の印刷パターンを用いて形成することができるため積層工程を簡素にすることができ、さらに第１・第２の接続電極と中間電極の積層ずれが生じても隣接する第１・第２の接続電極と中間電極同士が重なり合う領域の合計面積の変化を抑制することができる。

本発明の実施の形態における積層サーミスタの平面断面図（図２のＸ−Ｘ断面）本発明の実施の形態における積層サーミスタの側面断面図本発明の実施の形態における他の積層サーミスタの平面断面図実施例の積層サーミスタの積層工程を示す側面図実施例のスクリーンのパターンを示す要部平面図従来の積層サーミスタの平面断面図（図７のＹ−Ｙ断面）従来の積層サーミスタの側面断面図

本発明の実施の形態の積層セラミック電子部品として具体的に積層サーミスタについて説明する。

積層サーミスタは図２に示すように１対の外部電極１２、１３がセラミック積層体１１の両端部の表面に設けられ、セラミック積層体１１の内部には一定の厚みのセラミック層１４と薄膜の内部電極が設けられている。内部電極は第１の接続電極１５と第２の接続電極１６と中間電極１９とを備え、セラミック層１４は第１の接続電極１５と中間電極１９並びに第２の接続電極１６と中間電極１９に挟み込まれ少なくとも１層以上設けられている。さらに積層サーミスタの上下の外層はセラミック層１４で構成されている。

セラミック層１４はサーミスタ特性を示す機能セラミック材料で構成され、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ等の酸化物を主成分とするものであり、内部電極はＡｇ、Ｐｄ、Ｐｔ等の貴金属またはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属を主成分とするものである。

第１の接続電極１５は一方の外部電極１２と接合し第２の接続電極１６は他方の外部電極１３と接合し、図１に示すように第１の接続電極１５と第２の接続電極１６とを結ぶ方向は両端の外部電極１２、１３同士を結ぶ方向（長さ方向）に平行に設けられている。

さらに第１の接続電極１５と第２の接続電極１６は積層面に平行となる同一平面に設けられ、第１の接続電極１５と第２の接続電極１６が幅方向において重ならないように第１の接続電極１５の先端部１７と第２の接続電極１６の先端部１８間にはギャップ２５が形成されている。ギャップ２５はサーミスタ特性を示す機能セラミック材料で充填されている。

中間電極１９と外部電極１２、１３間はサーミスタ特性を示す機能セラミック材料で充填され、中間電極１９は外部電極１２、１３と遊離している。さらに中間電極１９は第１の接続電極１５側に第１の端部２０と第２の接続電極１６側に第２の端部２１とを有し、第１の端部２０と第２の端部２１とを結ぶ方向に延在して形成されている。

中間電極１９は第１の端部２０から第２の端部２１に向かって幅が小さくなる形状とすることが好ましく、例えば図１に示すように台形形状等の漸近的に幅が狭くなる形状、または図３に示すように幅の異なる矩形形状を連結した階段形状等の段階的に幅が狭くなる形状とすることができる。

第１の接続電極１５は隣接する中間電極１９を幅方向に切り取った第２の端部２１側の形状であり、第２の接続電極１６は隣接する中間電極１９を幅方向に切り取った第１の端部２０側の形状である。好ましくは同一平面上の第１の接続電極１５と第２の接続電極１６は、隣接する中間電極１９の幅方向に切り取った一方が第１の接続電極１５で他方が第２の接続電極１６である。

さらに中間電極１９の第１の端部２０側は隣接する第１の接続電極１５の先端部１７側と積層方向において重なり合う領域２３を有し、この重なり合う領域２３では中間電極１９は第１の接続電極１５の先端部１７側の領域を包含している。この包含は第１の端部２０と第１の接続電極１５の先端部１７間での長さ方向の任意の位置において中間電極１９の幅は第１の接続電極１５の幅より広く設けられるものである。

一方、中間電極１９の第２の端部２１側は隣接する第２の接続電極１６の先端部１８側と積層方向において重なり合う領域２４を有し、この重なり合う領域２４では第２の接続電極１６は中間電極１９の第２の端部２１側の領域を包含するように形成され、この包含は第２の端部２１と第２の接続電極１６の先端部１８間での長さ方向の任意の位置において第２の接続電極１６の幅は中間電極１９の幅より広く設けられるものである。

このように第１・第２の接続電極１５、１６及び中間電極１９の形状と重なり合う領域２３、２４を構成することにより、第１・第２の接続電極１５、１６と中間電極１９となる導電体層をセラミック層１４となるグリーンシートに形成する際に第１・第２の接続電極１５、１６用スクリーンと中間電極１９用スクリーンに同一のものを用いることができ積層工程を簡素にすることができる。

さらに積層工程において第１・第２の接続電極１５、１６と中間電極１９との積層ずれに対し、隣接する第１・第２の接続電極１５、１６と中間電極１９同士が重なり合う領域２３の面積と重なり合う領域２４の面積との合計面積の変化を抑制することができるため、セラミック層１４を挟み込んだ第１・第２の接続電極１５、１６と中間電極１９とにより発現する機能特性すなわち直列抵抗値の変化を小さくすることができ積層サーミスタの抵抗値のバラツキを小さくすることができる。

（実施例）
まず出発原料Ｍｎ₃Ｏ₄、Ｃｏ₃Ｏ₄、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₃の酸化物粉末を混合、乾燥した後、仮焼、粉砕してＭｎ₃Ｏ₄を主成分とする負の抵抗特性を有する機能セラミック材料を得る。次に、この機能セラミック材料の粉末に有機バインダー、溶剤を加えてセラミックスラリーを作製する。

次に図４に示すようにこのセラミックスラリーを用いてドクターブレード法等により所定厚みのグリーンシート４１を得る。さらにスクリーン印刷法を用いて図５に示すスクリーン４５の台形形状のメッシュ開口部４６にＡｇ−Ｐｄの内部電極ペーストを充填しグリーンシート４１に内部電極ペーストを塗布して中間電極１９となる導電体層４２を形成しグリーンシートＡとする。

スクリーン４５のパターンはメッシュ開口部４６が長さ方向・幅方向に一定間隔で格子状に配設されている。またメッシュ開口部４６は台形形状の下底の中点と上底の中点とを結ぶ線に対し対称であり、下底・上底は中間電極１９のそれぞれ第１の端部２０、第２の端部２１となるものであり、下底・上底の寸法（幅寸法）はそれぞれ０．２０ｍｍ、０．１２ｍｍ、下底と上底間の距離（長さ寸法）は０．５５ｍｍに設けている。

次にグリーンシート４１を複数枚積層して外層の下層を形成した後、さらに中間電極１９となる導電体層４２が形成されたグリーンシートＡを積層する。続いて別のグリーンシートＡを用いて下層のグリーンシートＡに対し長さ方向に一定寸法ずらして下層のグリーンシートＡ上に積層する。この別のグリーンシートＡは第１・第２の接続電極１５、１６となる導電体層４２が形成されたグリーンシートＢとなる。

同様にして第１の接続電極１５と中間電極１９とが重なり合う領域２３並びに第２の接続電極１６と中間電極１９とが重なり合う領域２４の面積が積層方向において同じになるようにグリーンシートＡ、グリーンシートＢを交互に積層し、次に外層の上層となる複数枚のグリーンシート４１を積層する。このようにして第１・第２の接続電極１５、１６及び中間電極１９となる導電体層４２を夫々形成したグリーンシート４１を交互に重ねて圧着して積層ブロックを形成する。積層ブロックには第１・第２の接続電極１５、１６と中間電極１９に挟まれたサーミスタ特性を示すセラミック層１４を７層とした。

次に第１・第２の接続電極１５、１６がそれぞれ中間電極１９を台形形状の下底と上底間で２等分した形状となるように図４に示す切断線４３に沿って積層ブロックを切断しチップ化する。さらにチップの両端面に第１の接続電極１５及び第２の接続電極１６の端部が露出された後、脱バインダー、１２００℃〜１３００℃で焼成を順次行ってセラミック焼結体のセラミック積層体１１を得る。続いてセラミック積層体１１の両端部にＡｇ粉体とガラスフリットを含有した導電ペーストを塗布して８００℃〜９００℃で焼付けを行い、さらにメッキ膜を形成して外部電極１２、１３を形成して長さ０．６ｍｍ×幅０．３ｍｍ×高さ０．３ｍｍの積層サーミスタを得る。

また上記のグリーンシートＢは積層する際にグリーンシートＡを一定寸法ずらしたものであったが、グリーンシートＡの形成に用いたスクリーン４５を長さ方向に一定寸法ずらして内部電極ペーストを塗布したグリーンシートＣをグリーンシートＢの代わりに用いてもよく、グリーンシートＡに対しグリーンシートＣを長さ方向にずらさずに積層して形成することができる。

また第１・第２の接続電極１５、１６及び中間電極１９となる導電体層の形成はグラビア印刷法、蒸着等を用いることができ、夫々グラビア印刷シリンダ、蒸着マスクを同一のものとすることができる。

（比較例）
比較例は、中間電極が形成されるグリーンシートａ、接続電極が形成されるグリーンシートｂにおける導電体層の形成のスクリーンが異なる以外は実施例と同様にして積層サーミスタを作製し図６に示すように中間電極５９の幅を両端の接続電極５５、５６の幅より狭くする。

グリーンシートａの導電体層の形成に用いるスクリーンは幅０．１６ｍｍ×長さ０．５５ｍｍ寸法を有する長方形状のメッシュ開口部を格子状に配設したものであり、グリーンシートｂの導電体層の形成に用いるスクリーンは接続電極の幅が中間電極の幅より大きくなるように幅０．２０ｍｍ×長さ０．４９ｍｍ寸法を有する長方形状のメッシュ開口部を格子状に配設したものである。

この２つのスクリーンを用いて内部電極ペーストをグリーンシート４１に塗布しそれぞれグリーンシートａ、グリーンシートｂを作製し、グリーンシートａとグリーンシートｂを交互に積層し積層ブロックを形成した。積層ブロックには接続電極と中間電極に挟まれたサーミスタ特性を示すセラミック層を７層とし、接続電極と中間電極とがそれぞれの重なり合う領域の面積を同一とした。

次に、実施例、比較例の積層サーミスタについてそれぞれ試料１００個の２５℃の抵抗値（Ｒ２５）の平均値と抵抗値の平均値に対する標準偏差の比（変動係数）を求め、その結果を（表１）に示す。

（表１）に示すように、実施例、比較例の変動係数はそれぞれ０．９２％、０．９０％であり抵抗値のばらつきを小さくすることができている。一方、内部電極の形成の際に比較例では２つのスクリーンが必要であったが実施例では１つのスクリーンで形成することができ、実施例の積層サーミスタは積層工程を簡素にすることができるとともに隣接する第１・第２の接続電極と中間電極同士が重なり合う領域の合計面積を抑制できるため比較例と同様に抵抗値のばらつきを小さくすることができる。

本発明の積層セラミック電子部品は積層工程を簡素化して接続電極と中間電極とが重なり合う領域の合計面積の変化を抑制できる効果を有し、セラミック層と内部電極とを積層した積層サーミスタ、積層バリスタ、積層セラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品に有用である。

１１セラミック積層体
１２、１３外部電極
１４セラミック層
１５第１の接続電極
１６第２の接続電極
１７先端部
１８先端部
１９中間電極
２０第１の端部
２１第２の端部
４１グリーンシート
４２導電体層
４３切断線
４５スクリーン
４６メッシュ開口部

Claims

セラミック積層体の対向する表面に設けられる１対の外部電極と、前記セラミック積層体の内部に同一平面に設けられ前記１対の外部電極とそれぞれ接する第１の接続電極及び第２の接続電極と、前記外部電極と遊離して前記内部に設けられる中間電極と、第１・第２の接続電極と前記中間電極に挟み込まれるセラミック層と、を備える積層セラミック電子部品であって、
前記中間電極は前記中間電極の第１の端部と第２の端部とを結ぶ方向に延在し、第１の接続電極は第２の端部側の形状に設けられ第２の接続電極は第１の端部側の形状に設けられ、積層方向において前記中間電極は第１の接続電極の先端部側の領域を包含しかつ第２の接続電極は前記中間電極の第２の端部側の領域を包含するものである積層セラミック電子部品。
前記中間電極は第１の端部から第２の端部に向かって幅が小さくなる形状である請求項１に記載の積層セラミック電子部品。