JP2014154690A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板に実装する際に、安定した姿勢を保つことができ、容易に破損することなくその方向性を示すことができる積層セラミック電子部品を提供する。
【解決手段】積層セラミックコンデンサ１０は、内部電極１４を有する有効部１６と、内部電極を有しない無効部１８とを備えたセラミック誘電体１２を含む。セラミック誘電体１２の両端部に、内部電極１４に接続された外部電極３０が形成される。内部電極１４の積み重ね方向の両端にあるセラミック誘電体１２の無効部１８の外側表面を透かして見えるように、無効部１８内に表示マーク２０が形成される。
【選択図】図２

Description

この発明は、積層セラミック電子部品に関し、特にたとえば、複数の内部電極が埋設されたセラミック誘電体を備える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は、直方体状のセラミック誘電体と、セラミック誘電体内で対向するように配置され、セラミック誘電体の両端部に引き出される内部電極と、セラミック誘電体の両端部において引き出された内部電極に接続される外部電極とで構成される。この積層セラミック電子部品を回路基板に実装する際に、積層セラミック電子部品の向きによって、回路基板の実装面と内部電極の面方向とが平行に配置されたり、回路基板の実装面と内部電極の面方向とが直交するように配置されたりする場合がある。たとえば、積層セラミックコンデンサの場合、このような回路基板の実装面と内部電極の面方向との位置関係により、発生する浮遊容量の値が変動し、積層セラミックコンデンサの特性に影響を与えてしまう場合がある。これは、積層セラミックインダクタの場合も同様であって、回路基板の実装面と内部電極の面方向との位置関係によって発生する浮遊容量の値が異なったり、磁束が遮蔽される度合いが異なるなど、積層セラミックインダクタの特性に影響を与える場合がある。

したがって、積層セラミック電子部品を回路基板に実装する際に、回路基板の実装面と内部電極の面方向との位置関係が同じになるように、予め内部電極の方向を揃えて積層セラミック電子部品をパッケージングしてあれば、回路基板の実装面と内部電極の面方向の位置関係が揃うように実装することができ、積層セラミック電子部品の特性ばらつきを小さくすることができる。ところが、内部電極の面方向はセラミック誘電体内に埋設されているため、積層セラミック電子部品の断面が正方形あるいは正方形に近い長方形である場合、積層セラミック電子部品の外観から内部電極の積み重ね方向を見分けることは困難である。そこで、積層セラミック電子部品の製造時に、内部電極の積み重ね方向がわかる表示マークを積層セラミック電子部品の側面に形成しておけば、積層セラミック電子部品の内部電極の方向性を把握することができ、回路基板の実装面と内部電極の面方向との位置関係を一定に保った状態で、積層セラミック電子部品を回路基板に実装することができる。

積層セラミック電子部品の製造時に表示マークを形成する場合、例えば、内部電極を印刷した複数枚のセラミックシートを積層し、焼成してなる積層セラミック部品において、積層セラミック部品の表面から、セラミックシートを貫通し、前記内部電極に達する貫通孔を形成することによって、貫通孔を介して内部電極を確認することができる（特許文献１参照）。貫通孔を介して確認することができる内部電極を表示マークとして利用することが可能であり、表示マークをカメラで撮像することにより、内部電極の積み重ね方向を識別することができる。

特開平７−９４３５７号公報

ところが、貫通孔が設けられているため、貫通孔から積層セラミック電子部品内に空気中の水分が侵入し、セラミックシートの絶縁抵抗が劣化し、耐湿性を保てない。また、貫通孔の底面に表示マークがあるため、カメラと表示マークの位置関係によっては、表示マークを確認することができず、視認性が悪くなる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、視認性の良い表示マークが設けられ、方向を識別することができ、耐湿性を保つことができる積層セラミック電子部品を提供することである。

この発明は、直方体状のセラミック誘電体と、セラミック誘電体の内部において対向するように配置され、セラミック誘電体の両端面に引き出される複数の内部電極と、セラミック誘電体の両端部において内部電極に接続される外部電極とを備え、セラミック誘電体は、複数の内部電極のうちの最も外側に配置された２つの内部電極の間の有効部と、複数の内部電極のうちの最も外側に配置された２つの内部電極とそれに対向するセラミック誘電体の側面との間の無効部とで構成された積層セラミック電子部品であって、無効部内に無効部の外側表面を透かして見える表示マークが形成されており、セラミック誘電体のうちの表示マークと前記無効部の外側表面との間の厚みは、２．０μｍ以上、１５μｍ以下であることを特徴とする、積層セラミック電子部品である。表示マークが無効部で覆われているため、大気中の水分が侵入することがなく、内部電極間のセラミック誘電体で絶縁抵抗が劣化しない。また、無効部が１５μｍ以下であるため、無効部の外側表面を透かして表示マークを見ることができ視認性が良い。また、表示マークと無効部の外側表面との間の厚みが２．０μｍより厚いため、空気中の水分が侵入せず、無効部の表面部分が破損して表示マークにダメージを与える可能性がない。

このような積層セラミック電子部品において、表示マークは、内部電極と同じ材料で形成されることができる。表示マークと内部電極とを同じ材料で形成することにより、製造工程において、同じ導電ペーストを用いて内部電極用パターンと表示マーク用パターンとを形成することができる。内部電極用パターンおよび表示マーク用パターンは焼成されることにより内部電極および表示マークとなるが、導電ペーストは強い耐熱性を有するため、積層セラミックコンデンサの製造工程における表示マークの破損を防止することができる。

また、表示マークの大きさは、表示マークが透けて見える無効部の外側表面の面積の２０〜８０％であることが好ましい。表示マークの面積が無効部の外側表面の面積の２０％より小さいと、表示マークの視認性が悪くなる。また、表示マークの面積が無効部の外側表面の面積の８０％より大きいと、表示マーク以外の部分の面積が小さくなり、表示マークが形成された側面の検出が困難になる。

さらに、無効部は白色であり、表示マークは黒色であることが好ましい。
無効部を白色とし、表示マークを黒色とすることにより、無効部の外側表面を透かして見える表示マークの視認性を向上させることができる。

この発明によれば、表示マークが無効部に覆われているため、耐湿性が良く、内部電極の積み重ね方向を確実に把握することができる。したがって、積層セラミック電子部品を回路基板などに実装する際に、回路基板とセラミック誘電体中の内部電極の面方向との位置関係を考慮して、積層セラミック電子部品を回路基板に実装することができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。

この発明の積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。 図１に示す積層セラミックコンデンサの内部構造を示す断面図解図である。 図１および図２に示す積層セラミックコンデンサを製造するための一工程を示す図解図である。 図３に示す工程を経て得られるセラミック誘電層体に外部電極を形成する工程を示す図解図である。 図１に示す積層セラミックコンデンサを回路基板に実装した状態を示す図解図である。

（積層セラミック電子部品の構造）
図１は、この発明の積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサを示す斜視図である。図１に示す積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向、幅方向、高さ方向のサイズとしては、表１に示すように種々のサイズのものがあるが、この発明はどのようなサイズの積層セラミックコンデンサにも適用可能である。特に、幅方向のサイズおよび高さ方向のサイズの比が１：０．７５〜１：１．２５の範囲にあるときに、この発明は有効である。

積層セラミックコンデンサ１０は、たとえば直方体状のセラミック誘電体１２を含み、幅方向と高さ方向とを含む断面形状は、正方形状であっても長方形状であってもよい。セラミック誘電体１２の内部には、複数の内部電極１４が対向するように形成され、これらの内部電極１４が交互にセラミック誘電体１２の対向する端面に引き出される。セラミック誘電体１２内の隣接する内部電極１４間の間隔は、０．５〜５μｍ程度である。

セラミック誘電体１２は、図２に示すように、有効部１６と無効部１８とを含む。有効部１６内には、互いに対向するように配置された複数の内部電極１４が形成される。隣接する内部電極１４は、セラミック誘電体１２内の層状部分を挟んで互いに対向するように形成される。そして、複数の内部電極１４は、セラミック誘電体１２の対向する２つの端面に交互に引き出される。つまり、隣接する内部電極１４は、それぞれセラミック誘電体１２の異なる端面に引き出される。内部電極１４は、例えばＮｉもしくはＣｕを主成分とする導電ペーストなどで形成され、必要とする容量に応じて、２００枚〜５００枚積み重ねられている。有効部１６は、セラミック誘電体１２の一部であり、積み重ねられた内部電極１４のうちの両端の２つの内部電極１４に挟まれた範囲のことである。

無効部１８は、複数の内部電極１４のうちの最も外側に配置された２つの内部電極１４とそれに対向するセラミック誘電体１２の側面との間の部分、すなわちセラミック誘電体１２のうちの有効部１６の外側の部分であり、この部分には内部電極が形成されていない。無効部１８の内部には、表示マーク２０が形成される。セラミック誘電体１２の両端部を結ぶ長さ方向（Ｌ方向）および内部電極１４の積み重ね方向であるセラミック誘電体１２の高さ方向（Ｈ方向）と直交する方向を幅方向（Ｗ方向）とすると、表示マーク２０は、例えば、Ｌ方向の中央部においてＷ方向に長い楕円形状に形成される。表示マーク２０は、内部電極１４と同様に、例えばＮｉもしくはＣｕを主成分とする導電ペーストなどで形成され、１．５〜５．０μｍの厚みとなるように形成される。表示マーク２０が５．０μｍより厚くなると、無効部１８内において表示マーク２０とその周辺部分との間に段差が生じ、クラックや剥がれの原因となる。

表示マーク２０と無効部１８の外側表面との間の間隔は、２．０μｍ〜１５μｍとなるように設定される。この位置に表示マーク２０を形成することにより、セラミック誘電体１２の外側表面を透かして表示マーク２０を見ることができる。表示マーク２０と無効部１８の外側表面との間の間隔が１５μｍを超えると、無効部１８の外側表面を透かして表示マーク２０を見ることが困難になる。また、表示マーク２０と無効部１８の外側表面との間の間隔が２．０μｍより小さいと、無効部１８の表面部分が破損して表示マーク２０にダメージを与える可能性があり、大気中の水分が侵入する可能性がある。

表示マーク２０は、内部電極１４の積み重ね方向にある無効部１８内において、セラミック誘電体１２の長さ方向の中央部に形成されるが、セラミック誘電体１２の長さ方向あるいは幅方向に偏って形成されてもよく、表示マーク２０の形成位置は任意に変更可能である。また、表示マーク２０の数は、１つであってもよいし、複数個形成されてもよい。さらに、表示マーク２０の形状としては、矩形や円形などの楕円形以外の形状であってもよい。表示マーク２０の色は黒色であることが好ましい。無効部１８の色が白色であるときに、表示マーク２０の視認性を向上させることができるからである。また、表示マーク２０の大きさは、表示マーク２０が透けて見える無効部１８の外側表面の面積の２０〜８０％である。表示マーク２０の面積が無効部１８の外側表面の面積の２０％より小さいと、カメラにより撮像した場合、カメラにより認識性が悪くなる。また、表示マーク２０の面積が無効部１８の外側表面の面積の８０％より大きいと、表示マーク２０以外の部分の面積が小さくなり、表示マーク２０による特定の側面の検出が困難になる。また、表示マークと外部電極との間でマイグレーションが生じやすくなり、積層セラミックコンデンサ１０の信頼性が低下する。

有効部１６および無効部１８の組成としては、Ｔｉ、Ｂａを含むペロブスカイト型化合物と、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｇとを含む。ここで、Ｂａの含有量を１モル部としたとき、Ｍｎ含有量ｃ（モル部）が、０．１≦ｃ≦０．５、Ｓｉの含有量ｄ（モル部）が、０．５≦ｄ≦３．０、Ｍｇの含有量ｅ（モル部）が、０．２≦ｅ≦１．５の関係を満たすように調整される。このような組成を有するセラミック誘電体１２を粉末状にし、酸によって溶解して、ＩＣＰ発光分光分析を行った場合、上述のような組成を有していることを確認することができる。

セラミック誘電体１２の長手方向の両端部には、引き出された内部電極１４に接続されるようにして、外部電極３０が形成される。外部電極３０は、セラミック誘電体１２の端面から４つの側面に回り込むように形成される。外部電極３０は、セラミック誘電体１２の端部を電極ペーストに浸漬し、焼結することによって下地金属層が形成される。この下地金属層上にＮｉめっきおよびＳｎめっきを施すことにより、外部電極３０が形成される。なお、セラミック誘電体１２の側面に回り込んだ下地金属層の厚みは、１５０〜３５０μｍ、セラミック誘電体１２の端面における下地金属層の厚みは、１０〜２０μｍ、Ｎｉめっき層の厚みは、１．５〜６．０μｍ、Ｓｎめっき層の厚みは、１．０〜８．０μｍの範囲である。なお、外部電極３０のいずれか一方に、表示マーク２０が接続されてもよい。

（積層セラミック電子部品の製造方法）
この積層セラミックコンデンサ１０を作製するために、セラミック誘電体材料で形成されたセラミックグリーンシートが準備される。そして、図３に示すように、セラミックグリーンシート４０上に、導電ペーストで複数の矩形の内部電極パターン４２が形成される。内部電極パターン４２は、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷などによって形成される。

また、セラミックグリーンシート４０上に、内部電極用パターン４２を形成したのと同じ導電ペーストで、複数の楕円形の表示マーク用パターン４４が形成される。内部電極用パターン４２および表示マーク用パターン４４は焼成されることにより内部電極１４および表示マーク２０となるが、導電ペーストは強い耐熱性を有するため、積層セラミックコンデンサの製造工程における表示マーク２０の破損を防止することができる。表示マーク用パターン４４は、グラビア印刷によって導電ペーストを印刷することによって形成される。グラビア印刷では、導電ペーストの粘度がスクリーン印刷に比べて低いため、サドルが形成されにくく、薄く表示マークを形成でき、平坦な形状にすることが可能である。

次に、表示マーク用パターン４４が形成されたセラミックグリーンシート４０および何のパターンも形成されていないセラミックグリーンシート４０を複数枚積層して、無効部１８に対応する部分が形成される。その上に、内部電極パターン４２が形成されたセラミックグリーンシート４０を複数枚積層して、有効部１６に対応する部分が形成される。さらに、マーク用パターン４４が形成されたセラミックグリーンシート４０および何のパターンも形成されていないセラミックグリーンシート４０を複数枚積層して、無効部１８に対応する部分が形成される。これらのセラミックグリーンシート４０を積層することにより、マザー積層体４６が形成される。なお、無効部１８に対応する部分のセラミックグリーンシート４０の合計厚みは、２０〜５０μｍの範囲からサイズごとに選択される。有効部１６に対応する部分のセラミックグリーンシート４０の合計厚みは、２８０〜１０００μｍの範囲からサイズごとに選択される。

マザー積層体４６を形成後、平板状の金型を用いて圧着し、圧着されたマザー積層体４６が、個々の積層体１２を得るためのグリーンチップにカットされる。マザー積層体４６のカット方法は、ダイサーによるカットでもよいし、押し切り刃による押し切りであってもよい。

次に、グリーンチップを焼成することにより、内部電極１４および表示マーク２０を有するセラミック誘電体１２が得られる。なお、焼成の前後において、グリーンチップまたはセラミック誘電体１２の角部を丸めるために、バレル研磨を行ってもよい。グリーンチップの焼成温度は、１２００〜１３００℃程度である。

さらに、図４に示すように、セラミック誘電体１２の一方端部が保持具５０で保持され、セラミック誘電体１２の他方端部が、ベース５２上の電極ペースト層５４に浸漬される。セラミック誘電体１２の端部に付着した電極ペーストを焼結させることにより、下地電極が形成される。この下地電極上に、ＮｉめっきおよびＳｎめっきを施すことにより、外部電極３０が形成される。

このようにして得られた積層セラミックコンデンサ１０は、図５に示すように、回路基板６０に形成されたランド６２に半田６４で接続される。この場合、たとえば、半田ペーストを用いて、積層セラミックコンデンサ１０の外部電極３０がランド６２に保持され、リフローによって外部電極３０がランド６２に半田付けされる。

この積層セラミックコンデンサ１０においては、内部電極１４の積み重ね方向にある無効部１８の外側表面を透かして表示マーク２０が見えるように形成されている。したがって、回路基板６０と内部電極１４とが平行になるように積層セラミックコンデンサ１０を実装する場合には、表示マーク２０によって識別可能な内部電極１４の面方向である積み重ね方向の端部にある誘電体１２の側面が上面となるようにして、積層セラミックコンデンサ１０を回路基板６０に実装すればよい。また、回路基板６０と内部電極２０とが直交するように積層セラミックコンデンサ１０を実装する場合には、表示マーク２０によって識別可能な内部電極１４の面方向の端部にある誘電体１２の側面が回路基板６０と直交するようにして、積層セラミックコンデンサ１０を実装すればよい。

また、この積層セラミックコンデンサ１０では、誘電体１２の方向性を示すための表示マーク２０が突出しておらず、無効部１８の内部にある表示マーク２０によってセラミック誘電体１２の方向性が示されているため、表示マーク２０が破損するようなことはない。さらに、セラミック誘電体１２の方向性を示すための表示マーク２０が突出していないため、回路基板６０に実装する際に積層セラミックコンデンサ１０が傾いたりせず、安定した姿勢で積層セラミックコンデンサ１０を回路基板６０に実装することができる。

また、この発明は積層セラミック電子部品に限らず、種々の電子部品に適用することができる。

１０ 積層セラミックコンデンサ
１２ セラミック誘電体
１４ 内部電極
１６ 有効部
１８ 無効部
２０ 表示マーク
３０ 外部電極

Claims (5)

1. 直方体状のセラミック誘電体、
   前記セラミック誘電体の内部において対向するように配置され、前記セラミック誘電体の両端面に引き出される複数の内部電極、および
   前記セラミック誘電体の両端部において前記内部電極に接続される外部電極を備え、
   前記セラミック誘電体は、複数の前記内部電極のうちの最も外側に配置された２つの前記内部電極の間の有効部と、複数の前記内部電極のうちの最も外側に配置された２つの前記内部電極とそれに対向する前記誘電体の側面との間の無効部とで構成された積層セラミック電子部品であって、
   前記無効部内に前記無効部の外側表面を透かして見える表示マークが形成されており、前記セラミック誘電体のうちの前記表示マークと前記無効部の外側表面との間の厚みは、２．０μｍ以上、１５μｍ以下であることを特徴とする、積層セラミック電子部品。
2. 前記表示マークは、前記内部電極と同じ材料で形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の積層セラミック電子部品。
3. 前記表示マークの大きさは、前記表示マークが透けて見える前記無効部の外側表面の面積の２０〜８０％であることを特徴とする、請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
4. 前記無効部は白色であり、前記表示マークは黒色であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。
5. 前記表示マークは、表示マーク用材料をグラビア印刷によって印刷することにより形成されたものである、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層セラミック電子部品。

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