JP2015053512A - Multilayer ceramic capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層セラミックコンデンサに関し、詳しくは、内部電極を備えたセラミック素体に、上記内部電極と導通するように外部電極が配設された構造を有する積層セラミックコンデンサに関する。 The present invention relates to a multilayer ceramic capacitor, and more particularly, to a multilayer ceramic capacitor having a structure in which an external electrode is provided in a ceramic body having an internal electrode so as to be electrically connected to the internal electrode.
代表的なセラミック電子部品の一つに、例えば、特許文献1に開示されているような積層セラミックコンデンサがある。
One typical ceramic electronic component is, for example, a multilayer ceramic capacitor as disclosed in
この積層セラミックコンデンサは、図6に示すように、誘電体層であるセラミック層101を介して複数の内部電極102(102a,102b)が積層されたセラミック積層体(セラミック素体)110の一対の端面103(103a,103b)に、内部電極102(102a,102b)と導通するように一対の外部電極104(104a,104b)が配設された構造を有している。
As shown in FIG. 6, this multilayer ceramic capacitor has a pair of ceramic laminates (ceramic bodies) 110 in which a plurality of internal electrodes 102 (102a, 102b) are laminated via a
そして、外部電極104(104a,104b)は、例えば、Cu粉末を導電成分とする導電ペーストを焼き付けることにより形成された、セラミック素体110の端面103からその主面や側面に回り込むように形成された焼結金属層105(105a,105b)と、その表面を覆うように形成されためっき層106(106a,106b)から形成されている。
The external electrodes 104 (104a, 104b) are formed so as to wrap around the main surface and side surfaces from the
なお、めっき層106(106a,106b)は、焼結金属層105(105a,105b)の表面に形成されたNiめっき層107(107a,107b)と、Niめっき層107(107a,107b)の上に形成されたSnめっき層108(108a,108b)とを備えている。 The plating layer 106 (106a, 106b) is formed on the Ni plating layer 107 (107a, 107b) and the Ni plating layer 107 (107a, 107b) formed on the surface of the sintered metal layer 105 (105a, 105b). And an Sn plating layer 108 (108a, 108b) formed thereon.
ところで、上述のような構成を備えた積層セラミックコンデンサの場合、内部電極の引き出し方向に直交する方向である幅方向端部と、セラミック素体の側面との間(すなわち、内部電極の幅方向の両側)には、内部電極の存在しない領域があり、この内部電極の存在しない領域と、内部電極が存在する領域の間には、段差が形成される。
そして、この段差に起因して、積層工程や圧着工程で、内部電極の位置ずれが生じる。
By the way, in the case of the multilayer ceramic capacitor having the above-described configuration, it is between the width direction end portion which is a direction orthogonal to the drawing direction of the internal electrode and the side surface of the ceramic body (that is, in the width direction of the internal electrode). On both sides, there is a region where no internal electrode exists, and a step is formed between the region where the internal electrode does not exist and the region where the internal electrode exists.
Due to this step, the internal electrodes are displaced in the laminating process and the crimping process.
ところで、積層セラミックコンデンサは、マザーセラミックグリーンシートを積層してマザー積層体を形成し、形成されたマザー積層体を、圧着し、個々の素子に分割する工程を経て製造されることが多い。そして、そのような方法で積層セラミックコンデンサを製造する場合に、積層工程や圧着工程で上述のような内部電極の位置ずれが発生すると、容量形成に寄与する積層方向に隣り合う内部電極の、互いに重なり合う有効領域の面積が減少したり、直方体形状のセラミック素体を得ることができず、積層セラミックコンデンサの実装安定性を損なったりするという問題点がある。
また、場合によって、内部電極がセラミック素体の側面に露出してしまうという致命的な不具合を生じる場合がある。
By the way, a multilayer ceramic capacitor is often manufactured through a process in which a mother ceramic green sheet is laminated to form a mother multilayer body, and the formed mother multilayer body is crimped and divided into individual elements. And when manufacturing a multilayer ceramic capacitor by such a method, if the displacement of the internal electrodes as described above occurs in the stacking process or the crimping process, the internal electrodes adjacent to each other in the stacking direction contributing to the capacity formation are mutually connected. There are problems that the area of the overlapping effective area is reduced, a rectangular parallelepiped ceramic body cannot be obtained, and the mounting stability of the multilayer ceramic capacitor is impaired.
In some cases, a fatal problem that the internal electrode is exposed on the side surface of the ceramic body may occur.
本発明は、上記課題を解決するものであり、内部電極の位置ずれが少なく、特性が良好で、実装安定性に優れ、内部電極がセラミック素体の側面に露出してしまうというような致命的な不具合を生じることのない、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, and there is little misalignment of the internal electrode, good characteristics, excellent mounting stability, and a fatal situation where the internal electrode is exposed on the side surface of the ceramic body. An object of the present invention is to provide a highly reliable monolithic ceramic capacitor that does not cause a problem.
上記課題を解決するために、本発明の積層セラミックコンデンサは、
誘電体セラミックからなる誘電体層と、前記誘電体層を介して積層され、前記誘電体層間の複数の界面に位置する複数の内部電極とを備えたセラミック素体であって、第1の主面および前記第1の主面と対向する第2の主面と、前記第1の主面に直交する第1の端面および前記第1の端面と対向する第2の端面と、前記第1の端面に直交する第1の側面および前記第1の側面と対向する第2の側面とを備える直方体形状を有し、前記第1の主面から前記第2の主面に向かう方向が前記誘電体層および前記内部電極の積層方向となり、かつ、前記複数の内部電極が交互に前記第1の端面および第2の端面に引き出されたセラミック素体と、
前記セラミック素体に、前記第1の端面および第2の端面に引き出された前記内部電極と導通するように配設された一対の外部電極と
を備えた積層セラミックコンデンサであって、
前記内部電極は、前記第1の端面および第2の端面への引き出し方向に直交する方向の端部である幅方向端部の厚みが、幅方向中央領域の厚みよりも厚くなるように形成されていること
を特徴としている。
In order to solve the above problems, the multilayer ceramic capacitor of the present invention is
A ceramic body comprising a dielectric layer made of a dielectric ceramic, and a plurality of internal electrodes stacked via the dielectric layer and positioned at a plurality of interfaces between the dielectric layers, A second main surface opposite to the first main surface, a first end surface orthogonal to the first main surface, a second end surface opposite to the first end surface, and the first The dielectric has a rectangular parallelepiped shape including a first side surface orthogonal to an end surface and a second side surface facing the first side surface, and a direction from the first main surface toward the second main surface is the dielectric. A ceramic body in which the layers and the internal electrodes are stacked and the plurality of internal electrodes are alternately drawn to the first end face and the second end face;
A multilayer ceramic capacitor comprising a pair of external electrodes disposed on the ceramic body so as to be electrically connected to the internal electrodes drawn out to the first end surface and the second end surface;
The internal electrode is formed such that the thickness of the end in the width direction, which is the end in the direction perpendicular to the lead-out direction to the first end surface and the second end surface, is greater than the thickness of the central region in the width direction. It is characterized by
また、本発明の積層セラミックコンデンサにおいては、前記内部電極の前記幅方向端部において前記内部電極が前記誘電体層を覆っている割合である被覆率が、前記内部電極の前記幅方向の中央領域における前記被覆率よりも高くなるように構成されていることが好ましい。 Moreover, in the multilayer ceramic capacitor of the present invention, a covering ratio that is a ratio of the internal electrode covering the dielectric layer at the end in the width direction of the internal electrode is a central region in the width direction of the internal electrode. It is preferable that it is comprised so that it may become higher than the said coverage.
誘電体層を構成するセラミック材料の圧電効果により、セラミック素体にクラックが発生することがあるが、かかるクラックの起点は内部電極の幅方向端部に集中することが多い。
これに対し、内部電極の幅方向端部における内部電極の被覆率を、内部電極の幅方向の中央領域における被覆率よりも高くすることにより、内部電極の幅方向端部の近傍におけるセラミック材料の圧電現象による応力集中を緩和して、クラックの発生を抑制することが可能になる。
Cracks may occur in the ceramic body due to the piezoelectric effect of the ceramic material constituting the dielectric layer, and the starting points of such cracks are often concentrated at the ends in the width direction of the internal electrodes.
On the other hand, by making the coverage of the internal electrode at the widthwise end of the internal electrode higher than the coverage at the center region in the width direction of the internal electrode, the ceramic material in the vicinity of the widthwise end of the internal electrode It is possible to alleviate stress concentration due to the piezoelectric phenomenon and suppress the generation of cracks.
また、前記複数の内部電極のうち最も外側の内部電極の外側に位置する最外誘電体層は、前記内部電極の前記幅方向端部に対向する領域の厚みが、前記内部電極の前記幅方向中央領域に対向する領域の厚みよりも薄くなるように構成されていることが好ましい。 The outermost dielectric layer positioned outside the outermost internal electrode of the plurality of internal electrodes has a thickness of a region facing the widthwise end of the internal electrode, the width direction of the internal electrode It is preferable to be configured to be thinner than the thickness of the region facing the central region.
上記構成とすることにより、最外誘電体層を除いた誘電体層と、内部電極から形成される積層体においては、内部電極の幅方向中央領域に対応する領域(中央部)の厚みが、内部電極の幅方向端部に対応する領域(両端部)の厚みよりも薄くなるところを、内部電極の幅方向端部に対向する領域の厚みが薄く、内部電極の幅方向中央領域に対向する領域の厚みが厚い最外誘電体層により補って、全体として主面の平坦性に優れたセラミック素体を形成することが可能になる。その結果、内部電極の位置ずれが少なく、特性が良好で、実装安定性に優れ、内部電極がセラミック素体の側面に露出してしまうというような致命的な不具合を生じることのない、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供することができるようになる。 With the above structure, in the laminate formed from the dielectric layer excluding the outermost dielectric layer and the internal electrode, the thickness of the region (central portion) corresponding to the central region in the width direction of the internal electrode is Where the thickness of the region corresponding to the end portion in the width direction of the internal electrode (both ends) is thinner, the thickness of the region facing the end portion in the width direction of the internal electrode is thin, and the region facing the central region in the width direction of the internal electrode. It is possible to form a ceramic body that is excellent in flatness of the main surface as a whole by supplementing the outermost dielectric layer with a thick region. As a result, the position of the internal electrode is small, the characteristics are good, the mounting stability is excellent, and there is no fatal problem that the internal electrode is exposed on the side of the ceramic body. It becomes possible to provide a monolithic ceramic capacitor having a high height.
本発明の積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極は、第1の端面および第2の端面への引き出し方向に直交する方向の端部である幅方向端部の厚みが、幅方向中央領域の厚みよりも厚くなるように形成されているので、製造工程で、例えば、セラミックグリーンシートに導電ペーストを塗布することにより、幅方向端部の厚みが厚くなるようにペーストパターン(内部電極パターン)が形成されたセラミックグリーンシートを積層する際に、厚みの厚い(隆起した)内部電極パターンの幅方向端部が、隣り合うセラミックグリーンシートに食い込み、位置ずれを抑制、防止する機能を果たす。 In the multilayer ceramic capacitor of the present invention, the internal electrode has a thickness at the end in the width direction that is an end in a direction orthogonal to the lead-out direction to the first end surface and the second end surface, than the thickness of the central region in the width direction. In the manufacturing process, for example, by applying a conductive paste to a ceramic green sheet, a paste pattern (internal electrode pattern) is formed so that the thickness of the end in the width direction is increased. When the ceramic green sheets are stacked, the end in the width direction of the thick (raised) internal electrode pattern bites into the adjacent ceramic green sheets, and functions to suppress and prevent misalignment.
その結果、幅方向端部の厚みが、幅方向中央領域の厚みよりも厚くなるように形成された内部電極を備えた積層セラミックコンデンサの場合、製造工程における内部電極(内部電極パターン)の位置ずれが少なく、特性が良好で、実装安定性に優れ、内部電極がセラミック素体の側面に露出してしまうというような致命的な不具合を生じることのない、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることが可能になる。 As a result, in the case of a multilayer ceramic capacitor having an internal electrode formed so that the thickness of the width direction end is thicker than the thickness of the central region in the width direction, the positional deviation of the internal electrode (internal electrode pattern) in the manufacturing process A highly reliable monolithic ceramic capacitor that has low resistance, good characteristics, excellent mounting stability, and does not cause fatal problems such as internal electrodes exposed on the sides of the ceramic body. Is possible.
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。 Embodiments of the present invention will be described below to describe the features of the present invention in more detail.
図1は、本発明の一実施形態(実施形態1)にかかる積層セラミックコンデンサ50の構成を示す正面断面図、図2は積層セラミックコンデンサ50の外観構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a front sectional view showing a configuration of a multilayer
この積層セラミックコンデンサ50は、図1および2に示すように、誘電体セラミックからなる誘電体層1と、誘電体層1間の複数の界面に配設された複数の内部電極2(2a,2b)とを備えたセラミック素体10と、セラミック素体10の外表面に、内部電極2(2a,2b)と導通するように配設された一対の外部電極5(5a,5b)を備えている。
また、内部電極2(2a,2b)と、後述するセラミック素体10の第1の主面11aおよび第2の主面11bとの間には、補助電極6(6a,6b)が配設されている。補助電極6(6a,6b)は、隣り合う内部電極2(2a,2b)と同電位の外部電極と導通している。ただし外部電極と導通していなくてもよい。
また、補助電極6(6a,6b)は、第1の主面11a側のみに設けられていてもよく、第2の主面11b側のみに設けられていてもよい。
さらに、補助電極6(6a,6b)はそれぞれ複数備えていてもよい。
また、補助電極6(6a,6b)を備えていない構成とすることも可能である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the multilayer
An auxiliary electrode 6 (6a, 6b) is disposed between the internal electrode 2 (2a, 2b) and a first
The auxiliary electrode 6 (6a, 6b) may be provided only on the first
Further, a plurality of auxiliary electrodes 6 (6a, 6b) may be provided.
It is also possible to adopt a configuration in which the auxiliary electrode 6 (6a, 6b) is not provided.
セラミック素体10を構成する誘電体層1は、BaTiO3系のセラミック誘電体から形成されている。なお、BaTiO3のTi100モル部に対して、Dyが1.0モル部、Mgが1.3モル部となるように添加し、さらにMnを添加している。
なお、誘電体層1は、BaTiO3系のセラミック誘電体に限らず、CaZrO3系などの他のセラミック誘電体から形成されていてもよい。
また、内部電極2は、NiもしくはCuなどの卑金属を主成分とする金属層である。
The
The
The
セラミック素体10は、直方体形状を有しており、第1の主面11aおよび第1の主面11aと対向する第2の主面11bと、第1の主面11aに直交する第1の端面21aおよび第1の端面21aと対向する第2の端面21bと、第1の端面21aに直交する第1の側面31aおよび第1の側面31aと対向する第2の側面31bとを備えている。
The
なお、第1の主面11aと第2の主面11bを結ぶ方向を高さ方向とした場合に、この高さ方向が誘電体層1および内部電極2(2a,2b)の積層方向となる。
When the direction connecting the first
第1の端面21aと第2の端面21bには、複数の内部電極2(2a,2b)が交互に引き出されており、第1の端面21aには内部電極2aが引き出され、第2の端面21bには内部電極2bが引き出されている。
A plurality of internal electrodes 2 (2a, 2b) are alternately drawn out on the
また、この実施形態にかかる積層セラミックコンデンサ50において、外部電極5(5a,5b)は、焼結金属層12(12a,12b)と、めっき層32(32a,32b)とを備えた構造とされている。
In the multilayer
また、この積層セラミックコンデンサ50において、上述の補助電極6(6a,6b)と、その外側のセラミック層(すなわち、第1の主面11aおよび第2の主面11b側のセラミック層)との境界には、MgとMnを含有した境界層が69%以上に設けられている。また、補助電極6(6a,6b)は、その連続性が60%以上である。さらに、連続性が途切れている領域である欠損部の39%以上にSiを含む偏析物が存在している。なお、境界層中におけるMg含有量に対するMn含有量のモル比Mn/Mgは特に限定されるものではないが、Mn/Mg=0.005〜0.7の範囲にあることが、特に好ましい。
In the multilayer
この補助電極6(6a,6b)の境界層の存在は以下のようにして確認した。まず、積層セラミックコンデンサを、長さ方向と厚み方向により規定される面が露出するような態様で、研磨機により研磨した。このとき、積層セラミックコンデンサの幅方向の1/2程度の深さまで研磨を行った後、研磨による内部電極のダレを除去した。 The presence of the boundary layer of the auxiliary electrode 6 (6a, 6b) was confirmed as follows. First, the multilayer ceramic capacitor was polished by a polishing machine in such a manner that the surface defined by the length direction and the thickness direction was exposed. At this time, after polishing to a depth of about ½ in the width direction of the multilayer ceramic capacitor, sagging of the internal electrode due to the polishing was removed.
それから、上述のようにして研磨した研磨端面において、積層セラミックコンデンサの長さ方向の中央部の位置において、内部電極2とほぼ直交する直線を引く(想定する)。そして、補助電極6(6a,6b)の境界部分と上記直線とが直交する領域(境界層)を電子顕微鏡を用いて倍率1万倍で観察した。そして、この実施形態では、観察視野の幅を10μmとし、FE−WDXにて観察を行うことにより、補助電極6(6a,6b)の境界層の存在を確認した。
Then, on the polished end face polished as described above, a straight line substantially perpendicular to the
また、内部電極2(2a,2b)の厚みは以下のようにして求めた。
まず、上記研磨端面を厚み方向に3等分に分割し、上部領域、中間領域、下部領域の3つの領域に分割した。そして、各領域において、最外の内部電極2を除いて、上記の直線と直交する位置の内部電極2の厚みを、それぞれ無作為に5層ずつ測定して、その平均値を求めた。なお、内部電極の厚みは、走査型電子顕微鏡を用いて測定した。ただし、内部電極が欠落しているなどの理由で測定できない部分は測定対象から除いた。
The thickness of the internal electrode 2 (2a, 2b) was determined as follows.
First, the polishing end face was divided into three equal parts in the thickness direction, and was divided into three regions: an upper region, an intermediate region, and a lower region. And in each area | region, except the outermost
また、誘電体層1の厚みは、上記の上部領域、中間領域、下部領域の3つの領域において、上記の直線と直交する位置の誘電体層1の厚みをそれぞれ無作為に5層ずつ測定して、その平均値を求めた。なお、誘電体層の厚みは、走査型電子顕微鏡を用いて測定した。
In addition, the thickness of the
ただし、積層方向の最も外側に位置する最外層の内部電極2の外側に位置する最外誘電体層、および、内部電極が欠損していることにより2層以上の誘電体層が繋がって観察されるなどの理由により測定できない部分は測定対象から除いた。
However, the outermost dielectric layer positioned outside the outermost
焼結金属層12(12a,12b)は,Cu粉末やNi粉末を導電成分とする導電ペーストをセラミック素体10に塗布して焼き付けることにより形成される焼き付け電極(厚膜電極)である。なお、焼結金属層12(12a,12b)の構成材料は、上述のCuやNiに限られるものではなく、さらに他の金属材料を用いることも可能である。
The sintered metal layer 12 (12a, 12b) is a baked electrode (thick film electrode) formed by applying and baking a conductive paste containing Cu powder or Ni powder as a conductive component on the
そして、焼結金属層12(12a,12b)は、セラミック素体10の第1の端面21aおよび第2の端面21bから、セラミック素体10の第1および第2の主面11a,11b、および第1および第2の側面31a,31bに回り込むように形成されている。
なお、焼結金属層12の厚みは、通常、0.5μm〜10μmの範囲にあることが望ましい。
ただし、焼結金属層12の厚みは上述の範囲に限られるものではなく、他の厚みとすることも可能である。
The sintered metal layer 12 (12a, 12b) is formed from the
The thickness of the
However, the thickness of the
めっき層32(32a,32b)は、焼結金属層12(12a,12b)の全体を覆うように形成されている。 The plating layer 32 (32a, 32b) is formed so as to cover the entire sintered metal layer 12 (12a, 12b).
また、この実施形態では、めっき層32(32a,32b)は、焼結金属層12(12a,12b)上に形成されたNiめっき層33(33a,33b)と、Niめっき層33(33a,33b)上に形成されたSnめっき層34(34a,34b)を備えた2層構造のめっき層とされている。 In this embodiment, the plating layer 32 (32a, 32b) includes the Ni plating layer 33 (33a, 33b) formed on the sintered metal layer 12 (12a, 12b) and the Ni plating layer 33 (33a, 33b). 33b) a plating layer having a two-layer structure including the Sn plating layer 34 (34a, 34b) formed thereon.
図3は、この実施形態の積層セラミックコンデンサを、補助電極の図示を省略して示す図である。図3に示すように、この実施形態の積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極2のセラミック素体10の第1の端面21aおよび第2の端面21b(図2参照)への引き出し方向に直交する方向の端部である、内部電極2の幅方向端部2axの厚みt1が、幅方向中央領域2ayの厚みt2よりも厚くなるように構成されている。なお、この実施形態の積層セラミックコンデンサでは、内部電極2の幅方向の両端部とも同様の構成とされている。
FIG. 3 is a view showing the multilayer ceramic capacitor of this embodiment with the auxiliary electrode omitted. As shown in FIG. 3, in the multilayer ceramic capacitor of this embodiment, the direction orthogonal to the lead-out direction of the
上述の内部電極2の幅方向端部2axの厚みt1は、幅方向中央領域2ayの厚みt2に比べて1%以上厚いこと(すなわち、t1/t2≧1.01であること)が好ましい。
t1/t2が1.01を下回ると、内部電極2の位置ずれを抑制する効果が不十分になり、好ましくない。
The thickness t1 of the end portion 2ax in the width direction of the
When t1 / t2 is less than 1.01, the effect of suppressing the displacement of the
また、内部電極2の幅方向端部2axの厚みt1は、0.77μm以上であることが好ましい。幅方向端部2axの厚みt1が0.77μm未満になると、内部電極の積みずれが起きるため、好ましくない。
Moreover, it is preferable that the thickness t1 of the width direction edge part 2ax of the
なお、内部電極2の厚みは、例えば、セラミック素体10の幅方向および厚み方向により規定される面が内部電極2の露出面となるように、第1または第2の端面21a,21b側からセラミック素体10を研磨し、断面に露出した内部電極2を観察することにより、測定することができる。
The thickness of the
上述のように、幅方向端部2axの厚みt1を、幅方向中央領域2ayの厚みt2よりも厚くすることにより、製造工程で、例えば、セラミックグリーンシートに導電ペーストを塗布して幅方向端部の厚みが厚くなるように内部電極パターンを形成したセラミックグリーンシートを積層する際に、厚みの厚い内部電極(ペーストパターン)の幅方向端部が、隣り合うセラミックグリーンシートに食い込み、位置ずれを抑制、防止する機能を果たす。
その結果、内部電極の位置ずれのない信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることが可能になる。
As described above, by making the thickness t1 of the width direction end portion 2ax larger than the thickness t2 of the width direction central region 2ay, for example, in the manufacturing process, the conductive paste is applied to the ceramic green sheet, and the width direction end portion When laminating ceramic green sheets with internal electrode patterns formed so that the thickness of the internal electrode becomes thicker, the widthwise ends of the thick internal electrodes (paste pattern) bite into adjacent ceramic green sheets to suppress misalignment Fulfills the function of preventing.
As a result, it is possible to obtain a highly reliable multilayer ceramic capacitor in which the internal electrodes are not displaced.
なお、本発明の積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極の幅方向端部の厚みを厚くするだけではなく、内部電極のセラミック素体の端面への引き出し端部とは逆側の端部の厚みも、内部電極の中央領域の厚みより大きくすることにより、さらに確実に、内部電極の位置ずれを抑制、防止できるように構成することも可能である。 In the multilayer ceramic capacitor of the present invention, not only the thickness of the end portion in the width direction of the internal electrode is increased, but also the thickness of the end portion on the opposite side of the end portion of the internal electrode to the end face of the ceramic body is also provided. Further, by making the thickness larger than the thickness of the central region of the internal electrode, it is possible to further reliably suppress and prevent the displacement of the internal electrode.
また、この実施形態の積層セラミックコンデンサにおいては、内部電極2の、幅方向端部2axにおいて内部電極2が誘電体層1を覆っている割合である被覆率が、内部電極2の幅方向中央領域2ayにおける被覆率よりも高くなるように構成されている。
Moreover, in the multilayer ceramic capacitor of this embodiment, the coverage ratio, which is the ratio of the
なお、内部電極2が誘電体層1を覆っている割合である被覆率は、幅方向端部2axにおいて、幅方向中央領域2ayにおける被覆率よりも高く、かつ、80%以上であることが望ましい。
The coverage, which is the ratio of the
このような構成とすることにより、内部電極2の幅方向端部の近傍におけるセラミック材料の圧電現象による応力集中を緩和して、クラックの発生を抑制することが可能になる。
By adopting such a configuration, it is possible to alleviate stress concentration due to the piezoelectric phenomenon of the ceramic material in the vicinity of the end in the width direction of the
図4は、この実施形態の積層セラミックコンデンサを、補助電極の図示を省略して示す図である。図4に示すように、この実施形態の積層セラミックコンデンサにおいて、複数の内部電極2のうち最も外側の内部電極2の外側に位置する、最外誘電体層1aは、内部電極2の幅方向端部2axに対向する領域1axの厚みt3が、内部電極2の幅方向中央領域2ayに対向する領域1ayの厚みt4よりも薄くなるように構成されている。このような最外誘電体層1aを備えた構成とすることにより、以下に説明するような効果が得られる。
FIG. 4 is a view showing the multilayer ceramic capacitor of this embodiment with the auxiliary electrode omitted. As shown in FIG. 4, in the multilayer ceramic capacitor of this embodiment, the outermost
例えば、図5に示すように、最外誘電体層1aの厚みが一様である場合、内部電極2の幅方向端部2axの厚みt1が、幅方向中央領域2ayの厚みt2よりも厚いため、セラミック素体10の厚みが、内部電極2の幅方向端部2axに対応する両端側では厚くなり、内部電極2の幅方向中央領域2ayに対応する中央部では薄くなって、セラミック素体10の上下両主面が凹面となるところを、図4に示すように、最外誘電体層1aの中央部1ayの厚みt4を、両端部の厚み1axの厚みt3よりも厚くすることにより、図4に示すように、主面11a,11b(図3参照)の平坦性に優れたセラミック素体10を形成することができる。
For example, as shown in FIG. 5, when the thickness of the outermost
なお、セラミック素体10の第1および第2の主面11a,11bは、例えば回路基板に実装する場合に、基板に対向する実装面となり、例えば、クラックの発生しやすいセラミック素体10のコーナ部において発生したクラックは、主面11aまたは11bの中央にも進展するが、最外誘電体層1aの厚みが厚いため、クラックの到達、進展を抑制することができる。
The first and second
したがって、上記構成とすることにより、内部電極2の位置ずれが少なく、特性が良好で、実装安定性に優れ、内部電極がセラミック素体の側面に露出してしまうというような致命的な不具合を生じることのない、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供することが可能になる。
Therefore, by adopting the above configuration, there is a fatal problem that the positional displacement of the
なお、この実施形態では、積層セラミックコンデンサ50として、
(a)外部電極を含めた寸法が、長さ(L):1.0mm、幅(W):0.5mm、高さ(T):0.5mmの積層セラミックコンデンサと、
(b)外部電極を含めた寸法が、長さ(L):0.6mm、幅(W):0.3mm、高さ(T):0.3mmの積層セラミックコンデンサと、
(c)外部電極を含めた寸法が、長さ(L):0.4mm、幅(W):0.2mm、高さ(T):0.2mmの積層セラミックコンデンサと
を作製した。
In this embodiment, as the multilayer
(A) Multi-layer ceramic capacitor having dimensions including an external electrode: length (L): 1.0 mm, width (W): 0.5 mm, height (T): 0.5 mm;
(B) Multi-layer ceramic capacitors having dimensions including the external electrode, the length (L): 0.6 mm, the width (W): 0.3 mm, and the height (T): 0.3 mm;
(C) A monolithic ceramic capacitor having dimensions including the external electrode of length (L): 0.4 mm, width (W): 0.2 mm, and height (T): 0.2 mm was produced.
ただし、本発明は上述のような寸法の積層セラミックコンデンサに限られるものではなく、異なる寸法の積層セラミックコンデンサにも適用することが可能である。 However, the present invention is not limited to the monolithic ceramic capacitor having the dimensions as described above, and can be applied to monolithic ceramic capacitors having different dimensions.
次に、この積層セラミックコンデンサ50の製造方法について説明する。
まず、BaTiO3もしくはCaZrO3を主成分とする誘電体セラミック粉末にバインダーと溶剤を配合して分散させたセラミック原料スラリーを、PETフィルムなどの樹脂フィルム上に薄く伸ばしてシート状に成形することにより、セラミックグリーンシートを作製する。
Next, a method for manufacturing the multilayer
First, a ceramic raw material slurry in which a binder and a solvent are mixed and dispersed in a dielectric ceramic powder mainly composed of BaTiO 3 or CaZrO 3 is thinly stretched on a resin film such as a PET film and formed into a sheet shape. A ceramic green sheet is prepared.
それから、セラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法を用いて、導電ペーストを印刷し、内部電極パターンを形成する。 Then, a conductive paste is printed on the ceramic green sheet using a method such as screen printing or gravure printing to form an internal electrode pattern.
このとき、内部電極パターンは、例えば、グラビア印刷もしくはスクリーン印刷により行われる。グラビア印刷により内部電極パターンを形成する場合には、内部電極に対応するパターンが形成されたグラビア印刷版の版深を、内部電極幅方向端部に対応する領域で深くしておくことにより、内部電極パターンの幅方向端部の厚みを厚くすることができる。 At this time, the internal electrode pattern is performed by, for example, gravure printing or screen printing. When the internal electrode pattern is formed by gravure printing, the depth of the gravure printing plate on which the pattern corresponding to the internal electrode is formed is deepened in the region corresponding to the end portion in the internal electrode width direction. The thickness of the end portion in the width direction of the electrode pattern can be increased.
スクリーン印刷の場合は、スクリーン版のメッシュを粗くすることで、内部電極パターンの幅方向端部の厚みを厚くすることができる。 In the case of screen printing, the thickness of the end portion in the width direction of the internal electrode pattern can be increased by roughening the mesh of the screen plate.
それから、内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートと、内部電極パターンが形成されていないセラミックグリーンシート(最外誘電体層となるセラミックグリーンシート)を、所定の順序で、所定枚数積み重ねる。
上述のように、内部電極の幅方向端部の厚みを厚くしているので、積層時に内厚みの厚い幅方向端部がまず圧下し、固められることなる。したがって、内部電極の位置ずれや、積み倒れなどの現象が生じにくく、精度のよい積層を行うことができる。
Then, a predetermined number of ceramic green sheets on which internal electrode patterns are formed and ceramic green sheets on which internal electrode patterns are not formed (ceramic green sheets that serve as outermost dielectric layers) are stacked in a predetermined order.
As described above, since the thickness of the end portion in the width direction of the internal electrode is increased, the end portion in the width direction having a large inner thickness is first crushed and solidified during lamination. Therefore, it is difficult to cause a phenomenon such as a positional shift of the internal electrodes and a stacking collapse, and it is possible to perform accurate lamination.
そして、得られた積層ブロックを、プレスして、各セラミックグリーンシートを圧着する。積層ブロックをプレスするにあたっては、例えば、積層ブロックを樹脂フィルムで挟み、静水圧プレスなどの方法によりプレスを行う。
なお、上述の最外誘電体層となるセラミックグリーンシートは、このプレスの工程で流動、変形して、内部電極パターンの幅方向端部に対向する領域の厚みが、内部電極パターンの幅方向中央領域に対向する領域の厚みよりも薄くなるような形状となる。
And the obtained laminated block is pressed and each ceramic green sheet is crimped | bonded. In pressing the laminated block, for example, the laminated block is sandwiched between resin films and pressed by a method such as isostatic pressing.
The ceramic green sheet serving as the outermost dielectric layer flows and deforms in this pressing process, and the thickness of the region facing the widthwise end of the internal electrode pattern is the center in the width direction of the internal electrode pattern. The shape is smaller than the thickness of the region facing the region.
その後、プレスされた積層圧着体を、押切り、切削などの方法を用いて、直方体形状のチップ(個片)に分割し、バレル研磨を行う。 Thereafter, the pressed laminated pressure-bonded body is divided into rectangular parallelepiped-shaped chips (pieces) using a method such as pressing and cutting, and barrel polishing is performed.
バレル研磨を行ったチップ(焼成後にセラミック素体10(図1)となる個片)を、所定の温度に加熱してバインダーを除去した後、例えば、900〜1000℃で本焼成を行い、直方体形状のセラミック素体を得る。 The barrel-polished chip (the piece that becomes the ceramic body 10 (FIG. 1) after firing) is heated to a predetermined temperature to remove the binder, and then fired at, for example, 900 to 1000 ° C. to obtain a rectangular parallelepiped. A shaped ceramic body is obtained.
それから、このセラミック素体の他方端面側を保持し、Cu粉末やNi粉末を導電成分とする導電ペーストを定盤上に塗布することにより形成した導電ペースト層に、セラミック素体の一方端面を浸漬することで、セラミック素体の一方端面に、導電ペーストを塗布し、乾燥する。 Then, the other end face side of the ceramic body is held, and one end face of the ceramic body is immersed in a conductive paste layer formed by applying a conductive paste containing Cu powder or Ni powder on the surface plate. Thus, the conductive paste is applied to one end surface of the ceramic body and dried.
次に、セラミック素体の他方端面についても、同様の方法で、導電ペーストを塗布し、乾燥する。 Next, a conductive paste is applied and dried on the other end face of the ceramic body in the same manner.
それから、上述のようにして付与したセラミック素体の一方端部および他方端部の導電ペーストを焼き付けることにより、焼結金属層を形成する。 Then, a sintered metal layer is formed by baking the conductive paste at one end and the other end of the ceramic body applied as described above.
その後、焼結金属層上に、NiめっきおよびSnめっきの順でめっきを行い、Niめっき層およびSnめっき層を形成する。
これにより、図1および2に示すような構造を備えた本発明の実施形態にかかる積層セラミックコンデンサ50が得られる。
なお、内部電極の被覆率は、誘電体層を剥離してSEMにより撮像し、2値化処理をすることで内部電極と誘電体層とを区別し、面積を測定することにより求めることができる。また、最外層誘電体層の厚みは、幅方向および厚み方向で規定される面が露出するように長さ方向における中央部まで研磨し、研磨ダレを除去した後、SEMもしくは光学顕微鏡にて断面を観察することにより測定することができる。
Thereafter, Ni plating and Sn plating are performed in this order on the sintered metal layer to form a Ni plating layer and a Sn plating layer.
Thereby, the multilayer
The coverage of the internal electrode can be determined by separating the dielectric layer, imaging with SEM, performing binarization, distinguishing the internal electrode from the dielectric layer, and measuring the area. . The outermost dielectric layer is polished to the center in the length direction so that the surface defined by the width direction and the thickness direction is exposed. It can be measured by observing.
<試験>
本発明の効果を確認するため、上述の方法で作製した、外部電極を含めた寸法が、長さ(L):0.6mm、幅(W):0.3mm、高さ(T):0.3mmの積層セラミックコンデンサについて、
(a)内部電極の幅方向端部の厚みt1および、幅方向端部の厚みt1の幅方向中央領域の厚みt2に対する割合(t1/t2)、
(b)内部電極の幅方向端部における、内部電極が誘電体層を覆っている割合である被覆率
を調べるとともに、
(c)内部電極の位置ずれ(積みずれ)、および、
(d)圧電現象に基づくクラックの発生の有無
を調べた。その結果を表1に示す。
<Test>
In order to confirm the effect of the present invention, the dimensions including the external electrode, produced by the method described above, are as follows: length (L): 0.6 mm, width (W): 0.3 mm, height (T): 0. About 3mm multilayer ceramic capacitor
(A) The ratio (t1 / t2) of the thickness t1 of the widthwise end of the internal electrode to the thickness t2 of the widthwise central region of the width t1 of the widthwise end,
(B) While examining the coverage, which is the ratio of the internal electrode covering the dielectric layer, at the widthwise end of the internal electrode,
(C) Internal electrode misalignment (stacking misalignment), and
(D) The presence or absence of cracks based on the piezoelectric phenomenon was examined. The results are shown in Table 1.
なお、表1の試料番号1〜3の各試料においては、内部電極の幅方向端部の被覆率が、幅方向中央領域の被覆率よりも高いことが確認されている。
In addition, in each sample of
なお、内部電極の位置ずれについては、図3におけるセラミック素体10の第1および第2の側面31a,31bから、内部電極の幅方向端部までの距離Gが20μmを超えている場合に、位置ずれが生じていないとして、表1の位置ずれの評価を良(○)とした。
As for the positional deviation of the internal electrode, when the distance G from the first and
また、圧電現象に基づくクラックの発生については、試料に電圧(64V)をかけ、セラミック素体の幅方向端部にクラックの発生が認められなかった場合に、圧電現象によるクラックが生じていないとして、表1の圧電現象によるクラックの有無の欄を「無(○)」とした。 In addition, regarding the generation of cracks based on the piezoelectric phenomenon, when a voltage (64 V) is applied to the sample and no crack is observed at the end in the width direction of the ceramic body, it is assumed that no cracks are generated due to the piezoelectric phenomenon. The column of presence / absence of cracks due to the piezoelectric phenomenon in Table 1 is “None”.
表1に示すように、内部電極の幅方向端部の厚みt1が、幅方向中央領域の厚みt2より厚いという本発明の要件を満たす、表1の各試料については、内部電極の位置ずれはなく、良好な結果が得られることが確認された。 As shown in Table 1, for each sample in Table 1 where the thickness t1 of the end portion in the width direction of the internal electrode satisfies the requirement of the present invention that the thickness t2 of the central region in the width direction is larger, the positional deviation of the internal electrode is It was confirmed that good results were obtained.
また、内部電極の幅方向端部の被覆率が、幅方向中央領域の被覆率よりも高い各試料については、圧電現象に基づくクラックの発生は認められなかった。 In addition, no crack based on the piezoelectric phenomenon was observed for each sample in which the coverage of the end portion in the width direction of the internal electrode was higher than the coverage of the central region in the width direction.
なお、特に表1には示していないが、内部電極の幅方向端部の厚みt1が、幅方向中央領域の厚みt2より薄くなると、内部電極の位置ずれが生じることが確認されている。 Although not particularly shown in Table 1, it has been confirmed that when the thickness t1 of the end portion in the width direction of the internal electrode is thinner than the thickness t2 of the central region in the width direction, the position shift of the internal electrode occurs.
また、内部電極の幅方向端部の被覆率が、幅方向中央領域の被覆率よりも低い試料については、圧電現象に基づくクラックの発生を抑制する効果が低下することを確認している。 In addition, it has been confirmed that the effect of suppressing the occurrence of cracks based on the piezoelectric phenomenon is reduced for a sample in which the coverage of the end portion in the width direction of the internal electrode is lower than the coverage of the central region in the width direction.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various application and deformation | transformation are possible within the scope of the invention.
1 誘電体層
1a 最外誘電体層
1ax 最外誘電体層の内部電極の幅方向端部に対向する領域
1ay 最外誘電体層の内部電極の幅方向中央領域に対向する領域
2(2a,2b) 内部電極
2ax 内部電極の幅方向端部
2ay 内部電極の幅方向中央領域
5(5a,5b) 外部電極
6(6a,6b) 補助電極
10 セラミック素体
11a セラミック素体の第1の主面
11b セラミック素体の第2の主面
12(12a,12b) 焼結金属層
21a セラミック素体の第1の端面
21b セラミック素体の第2の端面
31a セラミック素体の第1の側面
31b セラミック素体の第2の側面
32(32a,32b) めっき層
33(33a,33b) Niめっき層
34(34a,34b) Snめっき層
50 積層セラミックコンデンサ
G セラミック素体の側面から内部電極の幅方向端部までの距離
L 積層セラミックコンデンサの長さ
T 積層セラミックコンデンサの高さ
W 積層セラミックコンデンサの幅
t1 内部電極の幅方向端部の厚み
t2 内部電極の幅方向中央領域の厚み
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記セラミック素体に、前記第1の端面および第2の端面に引き出された前記内部電極と導通するように配設された一対の外部電極と
を備えた積層セラミックコンデンサであって、
前記内部電極は、前記第1の端面および第2の端面への引き出し方向に直交する方向の端部である幅方向端部の厚みが、幅方向中央領域の厚みよりも厚くなるように形成されていること
を特徴とする積層セラミックコンデンサ。 A ceramic body comprising a dielectric layer made of a dielectric ceramic, and a plurality of internal electrodes stacked via the dielectric layer and positioned at a plurality of interfaces between the dielectric layers, A second main surface opposite to the first main surface, a first end surface orthogonal to the first main surface, a second end surface opposite to the first end surface, and the first The dielectric has a rectangular parallelepiped shape including a first side surface orthogonal to an end surface and a second side surface facing the first side surface, and a direction from the first main surface toward the second main surface is the dielectric. A ceramic body in which the layers and the internal electrodes are stacked and the plurality of internal electrodes are alternately drawn to the first end face and the second end face;
A multilayer ceramic capacitor comprising a pair of external electrodes disposed on the ceramic body so as to be electrically connected to the internal electrodes drawn out to the first end surface and the second end surface;
The internal electrode is formed such that the thickness of the end in the width direction, which is the end in the direction perpendicular to the lead-out direction to the first end surface and the second end surface, is greater than the thickness of the central region in the width direction. A multilayer ceramic capacitor characterized by
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