JP2012079862A - セラミック電子部品 - Google Patents

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Abstract

【課題】内部電極と外部電極との接合強度を高めると共に、緻密な外部電極を得るセラミック電子部品を提供する。
【解決手段】本発明のセラミック電子部品は、セラミック素体と、セラミック素体の内部に設けられる内部電極と、セラミック素体の端面に設けられ、内部電極と導通する一対の外部電極とを有し、内部電極は、少なくともPdを含むと共に、外部電極は、金属成分としてAgおよびPdを含むと共に、ガラス成分として結晶化ガラスとを含み、セラミック素体の端面に、外部電極に含まれる金属成分を形成するための金属粉末と外部電極に含まれるガラス成分を形成するためのガラス粉末とを含む導電性ペーストを塗布して形成され、金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとが、内部電極との接合部分における断面の面積比で、下記式(1)、(2)を満たす。
86%≦a≦97%・・・(1)
3%≦b≦14%・・・(2)
【選択図】なし

Description

本発明は、セラミック中に内部電極が配設されたセラミック素体に内部電極と導通する外部電極を配設してなるセラミック電子部品に関する。
従来、積層型のセラミック電子部品では、複数の内部電極がセラミック層を介して重なり合うようにセラミック素体(セラミック焼結体)の両端面側に、内部電極と導通する外部電極を配設することにより形成されている。
このような外部電極は、通常、金属粉末とガラス粉末と有機樹脂とを含む導電性ペーストを、セラミック素体の端面に塗布し焼付けて形成される。内部電極および外部電極を形成する材料として、AgやPd等が用いられる。例えば、内部電極を形成する材料としてPdを用い、外部電極を形成する材料としてAgを用いた場合、導電性ペーストの焼付けの際、AgがPdに拡散する速度とPdがAgに拡散する速度との差によって、外部電極を構成しているAgが内部電極側に拡散する割合が多くなる。これにより、セラミック素体の内部電極が引き出されている外表面において内部電極が突出して外部電極を突き上げ、外部電極と内部電極との接合部分に空隙を形成しやすかった。一般に外部電極は導電性ペーストの焼付けによって形成されるが、導電性ペースト中の金属が、いわゆるカーケンダール効果と呼ばれる現象に基づき、導電性ペーストに接する内部電極の端縁上に移動することによって、内部電極が外部電極側に突出するように成長する。これにより、内部電極が突出して外部電極との接触面を突き上げることで、外部電極と内部電極との接合部分に空隙を形成することが考えられる。
そのため、内部電極および外部電極を形成する材料として、AgおよびPdを用いる場合、外部電極の焼付けの際、内部電極に含まれるAgの割合が外部電極を形成する導電性ペースト中に含まれるAgの割合より多い場合には、内部電極側から外部電極側に拡散するAgの割合が多くなり、内部電極が外部電極と接触できず、断線する虞がある。また、内部電極に含まれるAgの割合と外部電極を形成する導電性ペースト中に含まれるAgの割合とが同等程度の場合には、内部電極側から外部電極側に、あるいは外部電極側から内部電極側に拡散するAgの量が不十分となり、内部電極と外部電極との接続不良を生じる虞がある。
こうした内部電極と外部電極との断線や接続不良を改善するため、外部電極を形成する導電性ペースト中に含まれるAgの割合を内部電極に含まれるAgの割合より多くする必要がある。しかし、外部電極を形成する導電性ペースト中に含まれるAgの割合を内部電極に含まれるAgの割合より多くすると、上述のカーケンダール効果と呼ばれる現象により、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgが、内部電極の端縁上に拡散することにより、外部電極に空隙が発生したり、内部電極が外部電極を突き上げて内部電極と外部電極との間に空隙が発生する虞がある。
外部電極に空隙が発生した場合や、内部電極による外部電極の突き上げにより内部電極と外部電極との間に空隙が発生した場合、内部電極と外部電極との接合が十分でないため、外部電極を焼付けた後にめっき層を形成する際、めっき液が空隙から浸入してセラミック焼結体内に入り込み、電気的特性の劣化や耐湿不良を生じる虞があった。
そこで、内部電極と外部電極との接合状態を改善するため、外部電極に含まれる金属成分、ガラス成分および空隙の割合を各々所定の範囲内としたチップ型電子部品が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載のチップ型電子部品によれば、外部電極の焼付けを2回以上行なうことにより、外部電極の構造を安定化させ、電子部品本体に形成された導体層と外部電極との接合性を高めるようにしている。
特開2006−13219号公報
しかしながら、従来のチップ型電子部品では、外部電極に含まれる金属成分、ガラス成分および空隙の割合を調整して、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgが内部電極に拡散することまでは考慮されていないため、内部電極が外部電極の一部を突き上げ、外部電極や内部電極と外部電極との間に空隙が形成されることを抑制することはできない、という問題がある。
外部電極に生じる空隙や内部電極と外部電極との間に発生する空隙により、緻密な外部電極を形成できないと共に、外部電極が焼結体の表面から剥がれ、内部電極と外部電極との接合強度が十分高められない虞があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内部電極と外部電極との接合強度を高めると共に、緻密な外部電極を得るセラミック電子部品を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明者らはセラミック電子部品について鋭意研究をした。その結果、外部電極に含まれるガラス成分として結晶化ガラスを用い、外部電極に含まれる金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを、断面の面積比で各々所定の範囲内とすることで、内部電極と外部電極との接合強度を高め、緻密な外部電極を形成できることを見出した。本発明は、係る知見に基づいて完成されたものである。
本発明のセラミック電子部品は、セラミック素体と、前記セラミック素体の内部に設けられ、少なくともPdを含む内部電極と、前記セラミック素体の端面に設けられ、金属成分としてAgおよびPdを含むと共に、ガラス成分として結晶化ガラスを含み、前記内部電極と導通する一対の外部電極とを有し、前記外部電極は、前記セラミック素体の端面に、前記外部電極に含まれる金属成分を形成するための金属粉末と前記外部電極に含まれるガラス成分を形成するためのガラス粉末とを含む導電性ペーストを塗布することにより形成され、金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとが、前記内部電極との接合部分における断面の面積比で、下記式(1)、(2)を満たすことを特徴とする。
86%≦a≦97%・・・(1)
3%≦b≦14%・・・(2)
この構成によれば、ガラス成分として結晶化ガラスを用いているので、焼付時に結晶化ガラスの軟化点Tsを超えても結晶化ガラスの粘度は大きく下がらないため、結晶化ガラスは固体で存在することができる。このため、結晶化ガラスは外部電極を形成する導電性ペーストに含まれる金属同士の接触を阻害することができ、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgの拡散を抑制することができる。また、外部電極の金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとを、断面の面積比で、上記範囲内とすることで、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgが内部電極に拡散するのを抑制し、内部電極が外部電極の一部を突き上げるのを抑制することができる。このため、外部電極に生じる空隙や内部電極と外部電極との間に発生する空隙の発生を効果的に抑制し、緻密な外部電極を形成できると共に、内部電極と外部電極との接合強度を高めることができる。
本発明の好ましい態様として、前記外部電極に含まれるAgの含有量が、前記内部電極に含まれるAgの含有量よりも多いことが好ましい。これにより、内部電極側から外部電極側にAgが拡散するのを抑制することができるため、内部電極が外部電極と接触できず断線したり、内部電極と外部電極との間で接続不良を生じるのを抑制することができる。
本発明の好ましい態様として、前記内部電極は、ガラス成分を含まないことが好ましい。これにより緻密な内部電極を形成できるので、外部電極との接続性をより向上させることができる。
本発明によれば、内部電極と外部電極との接合強度を高めると共に、緻密な外部電極を得ることができる。
図1は、本実施形態に係るセラミック電子部品の好適な一実施形態を示す斜視図である。 図2は、図1中のA−A断面図である。 図3は、内部電極と外部電極との接合性の評価基準を示す図である。
以下、本発明を好適に実施するための形態(以下、実施形態という。)につき、詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態および実施例に記載した内容により限定されるものではない。また、以下に記載した実施形態および実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態および実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。
図1は、本実施形態に係るセラミック電子部品の好適な一実施形態を示す斜視図であり、図2は、図1中のA−A断面図である。図1に示すように、セラミック電子部品10は、セラミック素体11と、セラミック素体11の両端部に各々形成された一対の端子電極(外部電極)12とを有する。セラミック素体11は、積層型のバリスタであり、上面、下面および四方側面を有する略直方体形状に形成される。尚、本実施形態では、セラミック素体11の長さ方向をX、幅方向をY、厚さ方向をZとする。
本実施形態において、「略直方体形状」とは、立方体形状や直方体形状のみならず、セラミック素体11のように、直方体の稜線部分に面取りが施されて、稜部がR形状となっている形状を含むことはいうまでもない。すなわち、セラミック素体11は、実質的に立方体形状又は直方体形状を有していればよい。
セラミック素体11は、互いに対向する端面13aおよび端面13b(以下、まとめて「端面13」という場合がある。)と、端面13に垂直で互いに対向する側面14aおよび側面14b(以下、まとめて「側面14」という場合がある。)と、端面13に垂直で互いに対向する側面15aおよび側面15b(以下、まとめて「側面15」という場合がある。)とを有する。側面14と側面15とは互いに垂直である。
セラミック素体11は、端面13と側面14aとの間の稜部R13、端面13と側面14bとの間の稜部R14、端面13と側面15aとの間の稜部R15、端面13と側面15bとの間の稜部R16、側面14aと側面15aとの間の稜部R33、側面15aと側面14bとの間の稜部R34、側面14bと側面15bとの間の稜部R35、および側面15bと側面14aとの間の稜部R36を有している。稜部R13〜R16、R33〜R36は、セラミック素体11が研磨されてR形状を形成している部分である。セラミック素体11はR形状とすることによって、セラミック素体11の稜部R13〜R16、R33〜R36における破損の発生を抑制することができる。
セラミック素体11は、複数のセラミック層21と、複数(例えば100層程度)の内部電極22とを有している。セラミック素体11は、複数のセラミック層21と複数の内部電極22とを交互に積層して形成されている。セラミック素体11は、セラミックグリーンシート(未焼成セラミックシート)を複数枚積層し、セラミックグリーンシートの間に内部電極22となる所定パターンの導電性ペーストを含む積層体を加熱圧着して一体化して、切断し、脱脂し、焼成することにより得られる略直方体状の焼結体である。セラミック層21と内部電極22との積層方向は、セラミック素体11の厚さ方向Zである。なお、説明の都合上、図2では、セラミック層21および内部電極22の積層数を視認できる程度の数としているが、所望の電気特性に応じて、セラミック層21および内部電極22の積層数を適宜変更してもよい。積層数は、例えば、セラミック層21および内部電極22を、各々数十層としてもよく、100層から500層程度としてもよい。また、実際のセラミック素体11は、セラミック層21の層間を視認できない程度に一体化されていてもよい。
セラミック層21は、セラミックグリーンシートを焼成して得られる。セラミック層21を構成するセラミック材料は、特に限定されるものではなく、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム(BaTiO3)などが挙げられる。セラミック層21は、これらセラミック材料を1種又は2種類以上を複数混合して用いるようにしてもよい。
内部電極22は、一端がセラミック素体11の端面13a、13bの何れかから露出し、一方の外部電極12に接続され、他端は開放端になっており、他方の外部電極12とは絶縁されている。対向する一対の外部電極12に各々接続している内部電極22同士がセラミック層21を介して交互に対向し、所定間隔を持って複数積層されている。
内部電極22を構成する金属成分としては、少なくともPdが用いられ、Agを更に含むようにしてもよい。内部電極22に含まれるPdの含有量は0よりも大きく100%以下とする。内部電極22を構成する金属成分としては、セラミック電子部品の内部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができるが、本実施形態では、内部電極22がPdを含んでいればよく、Agや他の金属、例えばNiを導電性材料として含んでもよい。
また、内部電極22は、金属成分のみを含み、ガラス成分を含まないことが好ましい。内部電極22を金属成分のみで構成することにより、緻密な電極を形成できるので、外部電極12との接続性をより向上させることができる。
外部電極12は、セラミック素体11の端面13と、稜部R13〜R16と、側面14、15の端面13側の一部を覆うように設けられている。外部電極12は、セラミック素体11の端面13で内部電極22と接続している。外部電極12は、少なくともAgとガラス成分とを含有するものが用いられる。外部電極12を構成する金属成分としては、Agの他に、Pdを更に含むようにしてもよい。このとき、外部電極12に含まれるPdの含有量は0以上100%未満とする。
外部電極12に含まれるガラス成分としては、結晶化ガラスが用いられる。結晶化ガラスは、焼付け時に結晶化ガラスの軟化点Tsを超えても結晶化ガラスの粘度は大きく下がらないため、結晶化ガラスは外部電極を形成する導電性ペースト中で固体で存在することができる。このため、結晶化ガラスは外部電極を形成する導電性ペーストに含まれる金属同士の接触を阻害することができる。よって、外部電極12に含まれるガラス成分として結晶化ガラスを用いることで、外部電極12を形成する際に導電性ペーストに含まれるAgが拡散することを抑制することができる。
外部電極12は、外部電極12に含まれる金属成分を形成するためのAgおよびPdの金属粉末とガラス成分として含まれるガラス粉末とを含む導電性ペーストをセラミック素体11の端面13に塗布して焼き付けることによって形成されている。
外部電極12は、金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとを、内部電極22との接合部分における断面の面積比で、下記式(1)、(2)を満たすようにしている。
86%≦a≦97%・・・(1)
3%≦b≦14%・・・(2)
外部電極12の金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとを、断面の面積比で、上記範囲内とすることで、外部電極12を形成する導電性ペーストに含まれるAgが内部電極22に拡散するのを抑制することができるので、内部電極22が成長して突出し、外部電極12を突き上げるのを抑制することができる。このため、外部電極12に生じる空隙や内部電極22と外部電極12との間に発生する空隙の発生を抑制すると共に、緻密な外部電極12を形成することができるので、内部電極22と外部電極12との接合強度を高めることができる。
外部電極12に含まれるAgの含有量が、内部電極22に含まれるAgの含有量よりも多いことが好ましい。外部電極12に含まれるAgの含有量を、内部電極22に含まれるAgの含有量よりも多くすることで、内部電極22から外部電極12にAgが拡散するのを抑制することができるため、外部電極12と内部電極22との断線や接触不良を抑制することができる。
また、外部電極12を構成する金属成分としては、AgおよびPdとガラス成分とを含有するものであればよく、セラミック電子部品の外部電極として通常用いられる導電性材料であれば用いることができ、外部電極12はAgおよびPd以外に、Cu、Ni、Snなどを導電性材料として含んでもよい。外部電極12は、複数の金属電極層で構成されていてもよく、例えば、AgおよびPdとガラス成分とを含む下地電極に、Cuめっき層、Niめっき層、Snめっき層を形成するようにしてもよい。
セラミック電子部品10は、セラミック素体11の一対の外部電極12に電圧が印加されることで、セラミック素体11に電荷が蓄積される。
このように、本実施形態に係るセラミック電子部品10によれば、ガラス成分として結晶化ガラスを用いることで、焼付け時においても結晶化ガラスは固体で存在することができるため、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgの拡散を抑制することができる。また、金属成分、ガラス成分と空隙の割合を所定の範囲内となるように外部電極を形成することで、内部電極が外部電極を突き上げるのを抑制するので、外部電極に生じる空隙や内部電極と外部電極との間に発生する空隙の発生を効果的に抑制し、緻密な外部電極を形成できると共に、内部電極と外部電極との接合強度を高めることができ、信頼性に優れた積層セラミック電子部品を提供することができる。
以上、本実施形態では、セラミック電子部品の一例として積層型のバリスタに適用した場合について説明したが、本発明に係るセラミック電子部品は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体を有するセラミック電子部品であれば、例えば圧電体素子(圧電アクチュエータ)、インダクタ、コンデンサ、サーミスタ等の電子部品にも適用可能である。
本発明の内容を実施例および比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
<実施例1>
[セラミック素体の作製]
セラミック素体(セラミック焼結体)として、ZnO系積層セラミック焼結体を準備した。内部電極を形成する材料としてはPdを用いた。ZnO系積層セラミック燒結体とは、ZnOを主成分として、副成分としてCoや、希土類金属元素や、B、Al、Ga、Inなどの13族元素や、K、Rb、Csなどのアルカリ金属元素や、Mg、Ca、Baなどのアルカリ土類金属元素や、Si、Cr、Mo、等の金属単体や、これらの酸化物を含むものである。
[外部電極用の導電性ペーストの作製]
導電性ペーストとして、Agを50質量部以上70質量部以下、Pdを10質量部以上30質量部以下、ガラス成分を0質量部以上15質量部以下、樹脂(バインダ)を1質量部以上10質量部以下、分散剤を0質量部以上10質量部以下、溶剤を1質量部以上40質量部以下、各々含むペーストを、3本ロールミル等を用いて混同し、導電性ペーストを作製した。
[セラミック電子部品の製造方法]
セラミック素体中の内部電極と接続可能なセラミック素体の端面部に、外部電極用の導電性ペーストをスクリーン印刷にて形成し、120℃で10min熱風で乾燥した後、大気雰囲気中において650℃以上900℃以下、0min以上30min以下保持して焼付けを行い、セラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表1に示す。
<実施例2〜6>
外部電極の金属成分の含有量と、ガラス成分および空隙の割合とが異なること以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表1に示す。
<実施例7、8>
外部電極の金属成分のAgとPdとの組成比を変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表1に示す。
<実施例9〜11>
内部電極の金属成分のAgとPdとの組成比を変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表1に示す。
<比較例1〜3>
外部電極のガラス成分の種類として結晶化ガラスから軟化ガラスに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表2に示す。
<比較例4〜7>
外部電極のガラス成分の種類を結晶化ガラスのみから軟化ガラスと結晶化ガラスとに変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表2に示す。
<比較例8、9>
外部電極の金属成分の含有量を変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表2に示す。
<比較例10、11>
外部電極の金属成分のAgとPdとの組成比を変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表2に示す。
<比較例12、13>
内部電極の金属成分のAgとPdとの組成比を変更したこと以外は、実施例1と同様にしてセラミック電子部品を作製した。得られたセラミック電子部品の内部電極の金属成分と、外部電極の金属成分と、ガラス成分と、金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを表2に示す。
<評価方法>
実施例1〜11および比較例1〜13の各セラミック電子部品を樹脂埋めし、内部電極と外部電極との接合部分まで研磨し、内部電極の突出し状態、内部電極と外部電極との接合部分の空隙、外部電極の剥離の有無を評価した。各実施例および比較例における内部電極と外部電極との接合性と、外部電極の焼結性の評価結果を表3〜表7に示す。
内部電極と外部電極との接合性は、内部電極の突出し状態と、内部電極と外部電極との接合部分における空隙の有無と、外部電極の剥離の有無とから内部電極と外部電極との接合状態に基づいて評価した。内部電極と外部電極との接合性の評価基準を図3に示す。図3中、符号11はセラミック素体、符号12は外部電極、符号22は内部電極を各々示す。図3に示すように、内部電極と外部電極との接合性評価の判断基準は、モードA〜モードDとし、モードAは、内部電極22の突出し状態と、内部電極22と外部電極12との接合部分の空隙と、外部電極12の剥離とのいずれも無い状態とした。モードBは、内部電極22の突出しは無く、内部電極22と外部電極12との接合部分の空隙は有るが、外部電極12の剥離も無い状態とした。モードCは、内部電極22の突出しが有り、内部電極22と外部電極12との接合部分の空隙も有るが、外部電極12の剥離は無い状態とした。モードDは、内部電極22と外部電極12との剥離が生じた状態とした。内部電極と外部電極との接合性の評価の判断基準は、モードCとモードDとを含まない場合、外部電極の焼結性は良好(表3〜表7中、○印)であると判断した。
<評価>
[外部電極に含まれるガラス成分が軟化ガラスのみの場合の検討]
表3に示すように、外部電極が軟化ガラスのみの場合、内部電極と外部電極との接合性は、いずれもモードCかモードDの状態であり、外部電極の焼結は不十分か過焼結であったことが確認された(比較例1〜3参照)。よって、外部電極に含まれるガラス成分が軟化ガラスのみの場合、内部電極と外部電極との接合部分に空隙が生じるか、内部電極と外部電極とが剥離してしまうため、外部電極にガラス成分を含む場合、外部電極のガラス成分として軟化ガラスのみでは、内部電極と外部電極との接触不良を引き起こすといえる。
[軟化ガラスと結晶化ガラスとの混合の検討]
表4に示すように、外部電極に含まれるガラス成分が軟化ガラスのみか軟化ガラスと結晶化ガラスとの両方を含む場合、内部電極と外部電極との接合性は、いずれもモードCかモードDの状態が多く、外部電極の焼結は不十分か過焼結であったことが確認された(比較例2、4〜7参照)。これに対し、外部電極に含まれるガラス成分が結晶化ガラスのみの場合、内部電極と外部電極との接合性は、モードAかモードBの状態であり、外部電極の焼結性は良好であったことが確認された(実施例1参照)。よって、外部電極に含まれるガラス成分が結晶化ガラスのみの場合、内部電極と外部電極との接合部分に空隙が生じることなく、内部電極と外部電極との間に剥離が生じることもないため、内部電極と外部電極との安定した接続を維持できるといえる。
[外部電極に含まれる金属成分の割合の検討]
表5に示すように、外部電極に含まれる金属成分の割合が86.8以上95.9以下であり、結晶化ガラスと空隙との割合が3.7以上13.2以下の範囲内では、内部電極と外部電極との接合性は、モードAかモードBの状態であり、外部電極の焼結性は良好であったことが確認された(実施例2〜6参照)。これに対し、外部電極の断面積に含まれる金属成分の割合と、結晶化ガラスと空隙との割合とが上記範囲外の場合では、内部電極と外部電極との接合性は、いずれもモードCかモードDの状態が多く、外部電極の焼結は不十分か過焼結であったことが確認された(比較例8、9参照)。よって、外部電極の断面積に含まれる金属成分の割合を所定の範囲内とすることで、内部電極と外部電極との接合部分に空隙が生じることなく、内部電極と外部電極との間に剥離が生じることもないため、内部電極と外部電極との安定した接続を維持できる。
[外部電極の金属成分のPdとAgとの混合比の検討]
表6に示すように、外部電極のPdとAgとの混合比が、20対80から50対50の範囲内であれば、内部電極と外部電極との接合性は、モードAかモードBの状態であり、外部電極の焼結性は良好であったことが確認された(実施例4、7、8参照)。一方、外部電極のPdとAgとの混合比が、上記範囲外では、外部電極に含まれるガラス成分が軟化ガラスのみか軟化ガラスと結晶化ガラスとの場合、内部電極と外部電極との接合性は、いずれもモードCかモードDの状態が見られ、外部電極の焼結は不十分か過焼結であったことが確認された(比較例10、11参照)。よって、外部電極に含まれる金属成分のPdとAgとの混合比を所定の範囲内とすることで、内部電極と外部電極との接合部分に空隙が生じることなく、内部電極と外部電極との間に剥離が生じることもないため、内部電極と外部電極との安定した電極の接続を維持できる。
[内部電極の金属成分のPdとAgとの混合比の検討]
表7に示すように、内部電極のPdとAgとの混合比が、100対0から50対50の範囲内であれば、内部電極と外部電極との接合性は、モードAかモードBの状態であり、外部電極の焼結性は良好であったことが確認された(実施例4、9〜11参照)。一方、内部電極のPdとAgとの混合比が、上記範囲外では、外部電極が軟化ガラスのみか軟化ガラスと結晶化ガラスとの場合、内部電極と外部電極との接合性は、いずれもモードCかモードDの状態が見られ、外部電極の焼結は不十分か過焼結であったことが確認された(比較例12、13参照)。よって、内部電極のPdとAgとの混合比を所定の範囲内とすることで、内部電極と外部電極との接合部分に空隙が生じることなく、内部電極と外部電極との間に剥離が生じることもないため、安定した電極の接続を維持できる。
このように、セラミック電子部品は、外部電極に含まれるガラス成分として結晶化ガラスを用い、外部電極に含まれる金属成分の割合と、ガラス成分および空隙の割合とを、断面の面積比で各々所定の範囲内となるようにして外部電極を形成することで、内部電極の突出しを抑制できるので、内部電極と外部電極との間に空隙は生じないか、内部電極と外部電極との間に空隙が生じても外部電極を突き上げるほどの空隙は生じないようにすることができ、内部電極と外部電極との接合強度を高めることができた。これは、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgが内部電極側に拡散するのを抑制することができたことによるものと考えられる。また、外部電極を形成する導電性ペーストに含まれるAgが内部電極側に拡散するのを抑制することで、外部電極は緻密な電極膜を形成できると考えられる。
従って、本発明に係るセラミック電子部品によれば、内部電極と外部電極との間における空隙の発生を効果的に防止することができると共に、内部電極と外部電極との接合強度が高めることができ、安定した電極の接続を維持できることが判明した。
以上のように、本発明に係るセラミック電子部品は、内部電極を含むセラミック素体に外部電極を配設した積層型のバリスタなどの電子部品として用いるのに適している。
10 セラミック電子部品
11 セラミック素体
12 端子電極(外部電極)
21 セラミック層
22 内部電極

Claims (3)

  1. セラミック素体と、
    前記セラミック素体の内部に設けられ、少なくともPdを含む内部電極と、
    前記セラミック素体の端面に設けられ、金属成分としてAgおよびPdを含むと共に、ガラス成分として結晶化ガラスを含み、前記内部電極と導通する一対の外部電極とを有し、
    前記外部電極は、前記セラミック素体の端面に、前記外部電極に含まれる金属成分を形成するための金属粉末と前記外部電極に含まれるガラス成分を形成するためのガラス粉末とを含む導電性ペーストを塗布することにより形成され、金属成分の割合aと、結晶化ガラスおよび空隙の割合bとが、前記内部電極との接合部分における断面の面積比で、下記式(1)、(2)を満たすことを特徴とするセラミック電子部品。
    86%≦a≦97%・・・(1)
    3%≦b≦14%・・・(2)
  2. 前記外部電極に含まれるAgの含有量が、前記内部電極に含まれるAgの含有量よりも多い請求項1に記載のセラミック電子部品。
  3. 前記内部電極は、ガラス成分を含まない請求項1又は2に記載のセラミック電子部品。
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