JP2017011145A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照してこの発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す外観斜視図である。図2は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図1のII−II断面図である。図3は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図2の断面図における第1の外部電極およびその近傍の拡大図である。
積層体20は、複数のセラミック層30と、複数の第1の内部電極40aおよび第2の内部電極40bとが積層されることにより形成される。
セラミック層30は、第1の内部電極40aと第2の内部電極40bとの間に挟まれ、T方向に積層される。セラミック層30の厚みは、0.5μm以上10μm以下程度であることが好ましい。
第1の内部電極40aは、セラミック層30の界面を平板状に延び、且つ積層体20の第1の端面26aに露出する。一方、第2の内部電極40bは、セラミック層30を介して第1の内部電極40aと対向するようにセラミック層30の界面を平板状に延び、且つ第2の端面26bに露出する。したがって、第1および第2の内部電極40a,40bは、セラミック層30を介して互いに対向する対向部と、第1および第2の端面26a,26bに引き出された引出し部とを含む。第1の内部電極40aと第2の内部電極40bとがセラミック層30を介して対向することにより、静電容量が発生する。第1および第2の内部電極40a,40bの厚みは、0.2μm以上2.0μm以下程度であることが好ましい。
第1の外部電極140aは、積層体20の第1の端面26aから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に至るように形成され、第1の端面26aにおいて第1の内部電極40aに電気的に接続される。一方、第2の外部電極140bは、積層体20の第2の端面26bから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に至るように形成され、第2の端面26bにおいて第2の内部電極40bに電気的に接続される。
下地電極層142は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に至るように形成されることが好ましい。なお、下地電極層142は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bにのみ形成されてもよい。下地電極層142の最も厚い部分の厚みは、例えば、10μm以上50μm以下であることが好ましい。
中間金属層144は、下地電極層142を覆うようにその表面に形成される。具体的には、中間金属層144は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された下地電極層142の表面に形成され、そこから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に形成された下地電極層142の表面にも至るように形成されることが好ましい。なお、中間金属層144は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された下地電極層142の表面にのみ形成されてもよい。中間金属層144の厚みは、0.3μm以上15.8μm以下であること好ましい。
導電性樹脂層146は、中間金属層144を覆うようにその表面に形成される。具体的には、導電性樹脂層146は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された中間金属層144の表面に形成され、そこから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に形成された中間金属層144の表面にも至るように形成されることが好ましい。なお、導電性樹脂層146は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された中間金属層144の表面にのみ形成されてもよい。導電性樹脂層146の厚みは、例えば、10μm以上150μm以下であることが好ましい。
めっき層150は、導電性樹脂層146を覆うようにその表面に形成される。具体的には、めっき層150は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された導電性樹脂層146の表面に形成され、そこから、第1および第2の主面22a,22bそれぞれの一部、並びに第1および第2の側面24a,24bそれぞれの一部に形成された導電性樹脂層146の表面にも至るように形成されることが好ましい。なお、めっき層150は、積層体20の第1または第2の端面26a,26bに形成された導電性樹脂層146の表面にのみ形成されてもよい。
この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ10は、複層構造の外部電極140a,140bにおいて、下地電極層142と導電性樹脂層146とがCu,Ni,Sn合金を含む中間金属層144を介して金属接合される。これにより、外部電極140a,140bに含まれる層同士が強固に密着するため、耐湿信頼性および電気的な接続信頼性が向上する。さらに、外部電極140a,140bが、導電性樹脂層146を含むことにより、耐基板曲げ性や落下衝撃性などの機械的強度が向上する。その結果、積層セラミックコンデンサ10は、外部電極140a,140bにより機械的強度の向上を図り、且つ外部電極140a,140bに含まれる層同士が強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する。
つづいて、積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。
まず、セラミック粉末を含むセラミックペーストを、例えば、スクリーン印刷法などによりシート状に塗布し、乾燥させることにより、セラミックグリーンシートを形成する。
まず、上記のようにして得た積層体の両端面に対して導電性ペーストの塗布・焼き付けを行い、外部電極の下地電極層を形成する。このときの焼き付け温度は、700℃以上900℃以下であることが好ましい。
以下、この発明の効果を確認するために発明者らが行った実験例について説明する。実験例では、上記した積層セラミックコンデンサの製造方法にしたがい、実施例1〜14および比較例1〜3の試料を作製し、それぞれの耐湿信頼性および電気特性を評価した。実施例1〜14および比較例1〜3の各評価試料数は、100個である。
サイズ(設計値)L×W×T:1.0mm×0.5mm×0.5mm
セラミック材料:BaTi2O3
静電容量:2.2μF
定格電圧:6.3V
外部電極の構造:下地電極層、中間金属層、導電性樹脂層およびめっき層からなる複層構造
下地電極層:導電性金属(Ni)とガラスを含む焼付け電極
めっき層の構造:Niめっき層(第1のめっき層)およびSnめっき層(第2のめっき層)からなる2層構造
実施例1は、中間金属層の材料にCu,Ni,Sn合金として(Cu,Ni)6Sn5合金を含む。導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーは、CuおよびSnである。導電性樹脂層に含まれる樹脂は、レゾール型フェノール樹脂系である。乾燥膜に含まれる導電性フィラー量(導電性フィラーと樹脂の比率)は、Cu+Snフィラー=60vol%である。なお、Cu:Sn=58:42wt%である。
実施例3は、熱処理温度(最高温度)を375℃とし、Ni固溶量2atom%とした。
実施例4は、熱処理温度(最高温度)を400℃とし、Ni固溶量5atom%とした。
実施例5は、熱処理温度(最高温度)を425℃とし、Ni固溶量10atom%とした。
実施例6は、熱処理温度(最高温度)を450℃とし、Ni固溶量20atom%とした。
実施例7は、熱処理温度(最高温度)を475℃とし、Ni固溶量42atom%とした。
実施例8は、熱処理温度(最高温度)を500℃とし、Ni固溶量65atom%とした。
実施例9は、Ni固溶量11atom%および熱処理時間2minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み0.1μmとした。
実施例10は、Ni固溶量18atom%および熱処理時間5minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み0.3μmとした。
実施例11は、Ni固溶量16atom%および熱処理時間10minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み3.2μmとした。
実施例12は、Ni固溶量26atom%および熱処理時間20minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み8.9μmとした。
実施例13は、Ni固溶量38atom%および熱処理時間30minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み15.8μmとした。
実施例14は、Ni固溶量37atom%および熱処理時間40minとし、(Cu,Ni)6Sn5合金の実質厚み24μmとした。
比較例1は、中間金属層にCu,Ni,Sn合金を含まない。導電性樹脂層に含まれる導電性フィラーは、Agである。導電性樹脂層に含まれる樹脂は、エポキシ樹脂系である。乾燥膜に含まれる導電性フィラー量(導電性フィラーと樹脂の比率)は、Agフィラー=60vol%である。
実施例1〜14および比較例1〜3それぞれの耐湿信頼性および電気特性を評価した。
実施例および比較例の各試料である積層セラミックコンデンサの外部電極に中間金属層が含まれるか否かの分析方法(以下「第1の分析方法」という。)は、次の通りである。5個の積層セラミックコンデンサをランダムに選出し、これを樹脂包埋して、幅方向の1/2位置(W/2位置)まで湿式研磨した。その後FE−SEMを用いて、上記5個の積層セラミックコンデンサの外部電極を反射電子像1500倍で観察した。中間金属層の形成が観察できた試料(反応層が有る試料)は、中間金属層が含まれると判断した。
表1に、実施例1および比較例1〜3の評価結果を示す。
20 積層体
22a 第1の主面
22b 第2の主面
24a 第1の側面
24b 第2の側面
26a 第1の端面
26b 第2の端面
30 セラミック層
40a 第1の内部電極
40b 第2の内部電極
140a 第1の外部電極
140b 第2の外部電極
142 下地電極層
144 中間金属層
146 導電性樹脂層
150 めっき層
152 第1のめっき層
154 第2のめっき層
Claims (5)
- 複数のセラミック層および複数の内部電極が積層されることにより形成された積層体と、前記内部電極と電気的に接続されるように前記積層体の表面に形成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、
前記一対の外部電極それぞれは、
前記積層体の表面に形成され、Niを含む下地電極層と、
前記下地電極層の表面に形成され、Cu,Ni,Sn合金を含む中間金属層と、
前記中間金属層の表面に形成された導電性樹脂層とを含むことを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。 - 前記中間金属層は、前記Cu,Ni,Sn合金として、(Cu,Ni)6Sn5を含むことを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記中間金属層は、Ni固溶量5atom%以上42atom%以下のCu,Ni,Sn合金を含むことを特徴とする、請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記中間金属層は、厚みが0.3μm以上15.8μm以下であることを特徴とする、請求項3に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記導電性樹脂層は、熱硬化性樹脂および金属を含み、
前記金属は、Cu,Snまたはそれらの合金を有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
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