JP2014093503A - セラミック電子部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｃｕのイオンマイグレーションが起こりにくいセラミック電子部品を提供する。
【解決手段】セラミック電子部品１は、セラミック素体１０と、第１及び第２の外部電極１３，１４とを備える。セラミック素体１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆとを有する。第１及び第２の外部電極１３，１４は、セラミック素体１０上において、先端部同士が対向するように設けられている。第１及び第２の外部電極１３，１４は、Ｃｕを含む最外層を有する。第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層１８が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化している。
【選択図】図１
【解決手段】セラミック電子部品１は、セラミック素体１０と、第１及び第２の外部電極１３，１４とを備える。セラミック素体１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆとを有する。第１及び第２の外部電極１３，１４は、セラミック素体１０上において、先端部同士が対向するように設けられている。第１及び第２の外部電極１３，１４は、Ｃｕを含む最外層を有する。第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層１８が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化している。
【選択図】図１
Description
本発明は、セラミック電子部品に関する。
近年、電子機器の小型化に対する要求が高まってきており、それに伴い、配線基板内にセラミック電子部品を埋め込むことによって電子機器を小型化することが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
一般的に、配線基板内に埋め込まれたセラミック電子部品と配線との電気的接続は、ビアホール電極を介して行われている。このビアホール電極を形成するためのビアホールは、配線基板内のセラミック電子部品の外部電極に向けてレーザー光を照射することにより形成される。このため、基板埋め込み型のセラミック電子部品には、外部電極の耐レーザー性が優れていることが求められる。これに鑑み、ＣｕまたはＣｕ合金からなるＣｕ層により最外層が構成された外部電極を有するセラミック電子部品が提案されている。
しかしながら、Ｃｕは、Ａｇと同様にイオンマイグレーションし易い金属として知られている。よって、外部電極の最外層がＣｕ層により構成されている場合は、Ｃｕのイオンマイグレーションが生じやすい。Ｃｕのイオンマイグレーションが生じ、外部電極間が電気的に接続されると、ショート不良が発生する。
本発明の主な目的は、Ｃｕのイオンマイグレーションが起こりにくいセラミック電子部品を提供することにある。
本発明に係るセラミック電子部品は、セラミック素体と、第１及び第２の外部電極とを備える。セラミック素体は、第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有する。第１及び第２の外部電極は、セラミック素体上において、先端部同士が対向するように設けられている。第１及び第２の外部電極は、Ｃｕを含む最外層を有する。第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が、第１及び第２の外部電極のその他の部分の最外層よりも酸化している。
本発明に係るセラミック電子部品のある特定の局面では、第１の外部電極は、第１の端面上から、第１及び第２の主面並びに第１及び第２の側面にまで至るように設けられている。第２の外部電極は、第２の端面上から、第１及び第２の主面並びに第１及び第２の側面にまで至るように設けられている。第１及び第２の主面並びに第１及び第２の側面のうち、少なくとも第１及び第２の側面上において、第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が、第１及び第２の外部電極のその他の部分の最外層よりも酸化している。
本発明に係るセラミック電子部品の別の特定の局面では、第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が酸化銅または酸化銅合金により構成されている。
本発明によれば、Ｃｕのイオンマイグレーションが起こりにくいセラミック電子部品を提供することができる。
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
また、実施形態などにおいて参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率などが異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率などは、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
図１は、本実施形態に係るセラミック電子部品の略図的斜視図である。図２は、本実施形態に係るセラミック電子部品の略図的側面図である。図３は、本実施形態に係るセラミック電子部品の略図的平面図である。図４は、図１の線ＩＶ−ＩＶにおける略図的断面図である。
図１〜図４に示されるように、セラミック電子部品１は、セラミック素体１０を備えている。セラミック素体１０は、セラミック電子部品１の機能に応じた適宜のセラミック材料からなる。具体的には、セラミック電子部品１がコンデンサである場合は、セラミック素体１０を誘電体セラミック材料により形成することができる。誘電体セラミック材料の具体例としては、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３などが挙げられる。なお、セラミック素体１０には、所望するセラミック電子部品１の特性に応じて、上記セラミック材料を主成分として、例えば、Ｍｎ化合物、Ｍｇ化合物、Ｓｉ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物、希土類化合物などの副成分を適宜添加してもよい。
セラミック電子部品１がセラミック圧電素子である場合は、セラミック素体１０を圧電セラミック材料により形成することができる。圧電セラミック材料の具体例としては、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系セラミック材料などが挙げられる。
セラミック電子部品１がサーミスタ素子である場合は、セラミック素体１０を半導体セラミック材料により形成することができる。半導体セラミック材料の具体例としては、例えば、スピネル系セラミック材料などが挙げられる。
セラミック電子部品１が、インダクタ素子である場合は、セラミック素体１０を磁性体セラミック材料により形成することができる。磁性体セラミック材料の具体例としては、例えば、フェライトセラミック材料などが挙げられる。
セラミック素体１０は、直方体状である。セラミック素体１０は、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂと、第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄと、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆ（図４を参照）とを有する。図１〜図３に示されるように、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂは、長さ方向Ｌ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂは、厚み方向Ｔにおいて互いに対向している。第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄは、厚み方向Ｔ及び長さ方向Ｌに沿って延びている。第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄは、幅方向Ｗにおいて互いに対向している。図４に示されるように、第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、厚み方向Ｔ及び幅方向Ｗに沿って延びている。第１及び第２の端面１０ｅ、１０ｆは、長さ方向Ｌにおいて互いに対向している。
なお、本明細書において、「直方体状」には、角部や稜線部が面取りされていたり丸められたりしている直方体が含まれるものとする。すなわち、「直方体状」の部材とは、第１及び第２の主面、第１及び第２の側面並びに第１及び第２の端面とを有する部材全般を意味する。また、主面、側面、端面の一部または全部に凹凸などが形成されていてもよい。すなわち、主面、側面及び端面のそれぞれが平坦である必要は必ずしもない。
セラミック素体１０の寸法は、特に限定されないが、セラミック素体１０の厚み寸法をＴ、長さ寸法をＬ、幅寸法をＷとしたときに、セラミック素体１０は、Ｔ≦Ｗ＜Ｌ、１／５Ｗ≦Ｔ≦１／２Ｗ、Ｔ≦０．３ｍｍを満たす薄型のものであることが好ましい。具体的には、０．０５ｍｍ≦Ｔ≦０．３ｍｍ、０．４ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍ、０．３ｍｍ≦Ｗ≦０．５ｍｍであることが好ましい。
図４に示されるように、セラミック素体１０の内部には、略矩形状の複数の第１及び第２の内部電極１１，１２が設けられている。第１及び第２の内部電極１１，１２は、それぞれ、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とは、厚み方向Ｔに沿って交互に設けられている。第１の内部電極１１と第２の内部電極１２とは、セラミック部１０ｇを介して厚み方向Ｔに対向している。セラミック部１０ｇの厚み方向Ｔに沿った寸法は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍ程度とすることができる。なお、第１及び第２の内部電極１１，１２の構成材料は、特に限定されない。第１及び第２の内部電極１１，１２は、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属や、Ａｇ−Ｐｄ合金などの、これらの金属の一種以上を含む合金により構成することができる。
第１及び第２の内部電極１１，１２の厚さも、特に限定されない。第１及び第２の内部電極１１，１２の厚さは、それぞれ、例えば、０．２μｍ〜２μｍ程度とすることができる。
図１〜図４に示されるように、セラミック素体１０の表面の上には、第１及び第２の外部電極１３，１４が形成されている。第１の外部電極１３と第２の外部電極１４とは、セラミック素体１０上において先端部同士が対向するように設けられている。
第１の外部電極１３は、第１の端面１０ｅから、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのそれぞれにまで至るように設けられている。第１の外部電極１３は、第１の主面１０ａ上に位置する第１の部分１３ａと、第２の主面１０ｂ上に位置する第２の部分１３ｂと、第１の端面１０ｅ上に位置する第３の部分１３ｃと、第１の側面１０ｃの上に位置する第４の部分１３ｄと、第２の側面１０ｄの上に位置する第５の部分１３ｅとを有する。第１の外部電極１３は、第１の端面１０ｅ上に位置する第３の部分１３ｃにおいて、第１の内部電極１１に電気的に接続されている。
第２の外部電極１４は、第２の端面１０ｆから第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのそれぞれにまで至るように設けられている。第２の外部電極１４は、第１の主面１０ａ上に位置する第１の部分１４ａと、第２の主面１０ｂ上に位置する第２の部分１４ｂと、第２の端面１０ｆの上に位置する第３の部分１４ｃと、第１の側面１０ｃの上に位置する第４の部分１４ｄと、第２の側面１０ｄの上に位置する第５の部分１４ｅとを有する。第２の外部電極１４は、第２の端面１０ｆの上に位置する第３の部分１４ｃにおいて、第２の内部電極１２に電気的に接続されている。
第１及び第２の外部電極１３，１４は、それぞれ、Ｃｕを含む最外層を有する。すなわち、第１及び第２の外部電極１３，１４のそれぞれの最外層は、Ｃｕを含む。第１及び第２の外部電極１３，１４のそれぞれの最外層は、Ｃｕにより構成されていてもよいし、例えば、Ｃｕ−Ａｇ，Ｃｕ−Ａｕ，Ｃｕ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｎｉ，Ｃｕ−ＰｄなどのＣｕ合金により構成されていてもよい。
具体的には、本実施形態では、第１及び第２の外部電極１３，１４は、それぞれ、下地電極層１５と、Ｃｕめっき層１６との積層体により構成されている。下地電極層１５は、例えば、Ｃｕに拡散し得る金属と、無機結合材とを含んでいてもよい。Ｃｕに拡散し得る金属としては、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属や、Ａｇ−Ｐｄ合金などの、これらの金属の一種以上を含む合金などが挙げられる。下地電極層１５における、Ｃｕに拡散し得る金属の含有量は、例えば、３０体積％〜５０体積％の範囲内であることが好ましい。無機結合材は、例えば、セラミック素体１０に含まれるセラミック材料と主成分が同じセラミック材料や、ガラス成分などであってもよい。下地電極層１５における無機結合材の含有量は、例えば、４０体積％〜６０体積％の範囲内であることが好ましい。なお、下地電極層１５の最大厚みは、例えば、１μｍ〜２０μｍ程度とすることができる。
Ｃｕめっき層１６は、下地電極層１５の上に形成されている。Ｃｕめっき層１６は、第１及び第２の外部電極１３，１４の最外層を構成している。Ｃｕめっき層１６の最大厚みは、例えば、１μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。
なお、第１及び第２の外部電極の全体がＣｕを含む導電層により構成されていてもよい。
ところで、本実施形態のセラミック電子部品１のように、外部電極の最外層が、イオンマイグレーションしやすいＣｕを含む場合、外部電極の最外層に含まれるＣｕが、セラミック電子部品１の周囲の雰囲気中の水分と反応し、Ｃｕがイオン化する。イオン化したＣｕイオン（Ｃｕ２＋）が、水分中を移動し、陰極側に移動する。移動したＣｕイオンが陰極側で電子を受け取り、還元されＣｕとして析出することでイオンマイグレーションが生じる。これにより、第１の外部電極と第２の外部電極とが電気的に短絡するおそれがある。
ここで、セラミック電子部品１では、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層１８が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化している。最外層１８が酸化銅または酸化銅合金（酸化した銅合金）により構成されている。このため、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部において電気が流れ難くなり、第１及び第２の外部電極１３，１４の最外層に含まれるＣｕがイオン化したとしても、陰極側で電子を受け取り、還元されＣｕとして析出する反応が生じにくくなるため、イオンマイグレーションが抑制される。よって、第１の外部電極１３と第２の外部電極１４とが短絡することが抑制されている。
本実施形態では、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのすべての面の上において、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層１８が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化している。このため、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部においてより電気が流れ難くなり、第１及び第２の外部電極１３，１４の最外層に含まれるＣｕがイオン化したとしても、陰極側で電子を受け取り、還元されＣｕとして析出する反応がさらに生じ難くなるため、イオンマイグレーションの抑制効果が大きくなる。よって、第１の外部電極１３と第２の外部電極１４とが短絡することがより効果的に抑制されている。特に、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂにおける、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層１８の酸化していることにより、上記効果が大きくなる。
もっとも、本発明において、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄのすべての面の上において、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化している必要は必ずしもない。例えば、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄの少なくとも一つの面のみにおいて、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化していてもよい。この場合であっても、Ｃｕのイオンマイグレーションを抑制することができる。
また、例えば、第１及び第２の主面１０ａ、１０ｂ並びに第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄうちの、少なくとも第１及び第２の側面１０ｃ、１０ｄにおいて、第１及び第２の外部電極１３，１４の対向し合う先端部の最外層が、第１及び第２の外部電極１３，１４のその他の部分の最外層よりも酸化していてもよい。
なお、Ｃｕのイオンマイグレーションを抑制する観点からは、外部電極の最外層の全体を酸化銅または酸化銅合金により構成することも考えられる。しかしながら、その場合は、外部電極の耐レーザー性が劣化する。それに対して、セラミック電子部品１では、第１及び第２の外部電極１３，１４の最外層のうち、最外層１８を除いた部分は、それほど酸化していない。従って、セラミック電子部品１は、優れた耐レーザー性を有している。第１及び第２の外部電極１３、１４の対向し合う先端部の最外層１８の酸化の程度は、外部電極１３，１４のＬ方向の長さの３０％以下の長さであることが好ましい。
また、図３に示されるように、最外層１８のコーナー部における酸化部が、その他の部分の酸化部よりも幅広であってもよい。すなわち、外部電極１３，１４の長さ方向Ｌにおける中央側のコーナー部に形成された最外層１８の酸化部の長さ方向Ｌにおける長さが、外部電極１３，１４のその他の部分に形成された最外層１８の酸化部の長さ方向Ｌにおける長さよりも長くてもよい。これは、図５に示されるように、セラミック電子部品１に生じる電気力線Ｌは、最短距離となる形状をとるため、外部電極１３，１４のコーナー部に電界が集中しやすくなる。したがって、外部電極１３，１４のコーナー部の酸化部がその他の部分における酸化部よりも幅広とすることにより、外部電極１３，１４のコーナー部に電界が集中したとしても、外部電極１３，１４のコーナー部に相対的に大きな酸化部が設けられているため、第１及び第２の外部電極１３，１４のコーナー部において電気が流れ難くなる。よって、イオンマイグレーションの抑制効果をより大きくすることができる。
なお、酸化した最外層１８を有する第１及び第２の外部電極１３，１４の形成方法は特に限定されない。酸化した最外層１８を有する第１及び第２の外部電極１３，１４は、例えば以下の要領で形成することができる。
例えば、第１及び第２の外部電極１３，１４の最外層の全体を酸化させた後に、先端部を除いた部分を酸等に浸漬し、先端部を除いた部分形成された酸化膜を除去してもよい。また、酸化剤を第１及び第２の外部電極１３，１４の先端部に選択的に塗布した後に、熱処理などの酸化処理をおこなってもよい。
１…セラミック電子部品
１０…セラミック素体
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１０ｃ…第１の側面
１０ｄ…第２の側面
１０ｅ…第１の端面
１０ｆ…第２の端面
１０ｇ…セラミック部
１１…第１の内部電極
１２…第２の内部電極
１３…第１の外部電極
１４…第２の外部電極
１３ａ，１４ａ…第１の部分
１３ｂ，１４ｂ…第２の部分
１３ｃ，１４ｃ…第３の部分
１３ｄ，１４ｄ…第４の部分
１３ｅ，１４ｅ…第５の部分
１５…下地電極層
１６…Ｃｕめっき層
１８…第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層
１０…セラミック素体
１０ａ…第１の主面
１０ｂ…第２の主面
１０ｃ…第１の側面
１０ｄ…第２の側面
１０ｅ…第１の端面
１０ｆ…第２の端面
１０ｇ…セラミック部
１１…第１の内部電極
１２…第２の内部電極
１３…第１の外部電極
１４…第２の外部電極
１３ａ，１４ａ…第１の部分
１３ｂ，１４ｂ…第２の部分
１３ｃ，１４ｃ…第３の部分
１３ｄ，１４ｄ…第４の部分
１３ｅ，１４ｅ…第５の部分
１５…下地電極層
１６…Ｃｕめっき層
１８…第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層
Claims (3)
- 第１及び第２の主面と、第１及び第２の側面と、第１及び第２の端面とを有するセラミック素体と、
前記セラミック素体上において、先端部同士が対向するように設けられており、Ｃｕを含む最外層を有する第１及び第２の外部電極と、
を備え、
前記第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が、前記第１及び第２の外部電極のその他の部分の最外層よりも酸化している、セラミック電子部品。 - 前記第１の外部電極は、前記第１の端面上から、前記第１及び第２の主面並びに前記第１及び第２の側面にまで至るように設けられており、
前記第２の外部電極は、前記第２の端面上から、前記第１及び第２の主面並びに前記第１及び第２の側面にまで至るように設けられており、
前記第１及び第２の主面並びに前記第１及び第２の側面のうち、少なくとも第１及び第２の側面上において、前記第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が、前記第１及び第２の外部電極のその他の部分の最外層よりも酸化している、請求項１に記載のセラミック電子部品。 - 前記第１及び第２の外部電極の対向し合う先端部の最外層が酸化銅または酸化銅合金により構成されている、請求項１または２に記載のセラミック電子部品。
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- 2013-10-31 US US14/068,049 patent/US9129729B2/en active Active
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