JP2017059815A - Laminate electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、積層電子部品に関する。 The present invention relates to a laminated electronic component.
近年、携帯電話などのデジタル電子機器に使用される電子回路の高密度化に伴う電子部品の小型化に対する要求は高く、当該回路を構成する積層電子部品の小型化、大容量化が急速に進んでいる。 In recent years, there is a high demand for miniaturization of electronic components due to the increase in the density of electronic circuits used in digital electronic devices such as mobile phones, and miniaturization and increase in capacity of laminated electronic components constituting the circuits are rapidly progressing. It is out.
特許文献1では、電極材料の使用効率を高めたり、静電容量の増大や精度などを高めたりするために、サイドギャップをなくした構造の積層セラミックコンデンサが提案されている。しかし、内部電極がセラミック焼結体の側面に露出することになるため、耐電圧が低いという問題があった。
また、誘電体層を薄層化すると、内部電極層の端部において電界が集中し易くなり、絶縁抵抗が低下する傾向となる。 Further, when the dielectric layer is thinned, the electric field tends to concentrate at the end portion of the internal electrode layer, and the insulation resistance tends to decrease.
また、特許文献2に示すように、サイドギャップを設けた積層セラミック電子部品も知られている。しかしながら、サイドギャップを有する積層セラミック電子部品の従来技術において、絶縁耐圧を高めるためには、導体層をセラミック焼結体の側面からより内側に入り込ませる必要があり、その入り込み量を均一にしようとしている。ところが、セラミック層の薄層化に伴い、導体層が存在しないセラミック層の機械的強度が低下し、絶縁層形成工程において構造欠陥(クラックまたはデラミネーション)を発生し易くなり、結果的に、絶縁抵抗の低下を抑制することは困難であるという問題が発生することが本発明者等により見出された。
Moreover, as shown in
本発明は、上記の実状に鑑みてなされたものであり、絶縁抵抗が良好な積層電子部品を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multilayer electronic component having a good insulation resistance.
上記目的を達成するため、本発明の積層電子部品は、以下の通りである。 In order to achieve the above object, the multilayer electronic component of the present invention is as follows.
[1]第1軸および第2軸を含む平面に実質的に平行な内部電極層と誘電体層とが第3軸の方向に沿って交互に積層された素子本体を備える積層電子部品であって、
前記素子本体の前記第1軸の方向に相互に向き合う一対の端面(側面)にそれぞれ絶縁層が備えられており、
前記素子本体の前記第2軸の方向に相互に向き合う一対の端面に、前記内部電極層と電気的に接続される外部電極がそれぞれ備えられており、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散していることを特徴とする積層電子部品。
[1] A multilayer electronic component including an element body in which internal electrode layers and dielectric layers substantially parallel to a plane including the first axis and the second axis are alternately stacked along the direction of the third axis. And
An insulating layer is provided on each of a pair of end faces (side surfaces) facing each other in the direction of the first axis of the element body,
An external electrode electrically connected to the internal electrode layer is provided on each of a pair of end faces facing each other in the direction of the second axis of the element body,
The end in the first axial direction of the internal electrode layer is drawn in at a predetermined drawing distance from the end in the first axial direction of the dielectric layer to the inside along the direction of the first axis.
The multilayer electronic component, wherein the pull-in distance is dispersed in a predetermined range in each of the internal electrode layers.
本発明によれば、内部電極層の各層にて、内部電極層の引込み距離が所定範囲で分散していることから、内部電極層の第1軸方向の両端部において、異なる層の内部電極層が接触することを有効に防止することが可能になり、異なる層の内部電極層の距離を十分なものにすることができる。このため、誘電体層を、仮に薄層化したとしても、絶縁抵抗が良好な積層電子部品を提供できる。 According to the present invention, the internal electrode layer pull-in distances are dispersed within a predetermined range in each of the internal electrode layers, so that the internal electrode layers of different layers are arranged at both ends in the first axial direction of the internal electrode layer. Can be effectively prevented, and the distance between the internal electrode layers of different layers can be made sufficient. For this reason, even if the dielectric layer is thinned, a laminated electronic component having a good insulation resistance can be provided.
上記[1]の具体的態様として、下記の態様が例示される。 The following aspect is illustrated as a specific aspect of said [1].
[2]前記引込み距離の分散度合いを示すCV値が0.05〜1.0である前記[1]に記載の積層電子部品。 [2] The multilayer electronic component according to [1], wherein a CV value indicating a degree of dispersion of the pull-in distance is 0.05 to 1.0.
[3]k層目の前記内部電極層とk+1層目の前記内部電極層の間の前記誘電体層の厚みをtdkとし、
k層目の前記内部電極層の引込み距離をdkとし、
k+1層目の前記内部電極層の引込み距離をdk+1として、
Q値=tdk 2/(tdk 2+|dk+1−dk|2)とした場合、
Q値は0.004〜0.300である前記[1]または[2]に記載の積層電子部品。
[3] The thickness of the dielectric layer between the kth internal electrode layer and the (k + 1) th internal electrode layer is td k ,
The pull-in distance of the kth internal electrode layer is d k ,
The pull-in distance of the internal electrode layer of the (k + 1) th layer is d k + 1 ,
When Q value = td k 2 / (td k 2 + | d k + 1 −d k | 2 ),
The multilayer electronic component according to [1] or [2], wherein the Q value is 0.004 to 0.300.
[4]前記絶縁層は、SiおよびBaを含む前記[1]〜[3]のいずれかに記載の積層電子部品。 [4] The multilayer electronic component according to any one of [1] to [3], wherein the insulating layer includes Si and Ba.
[5]前記内部電極層の前記第1軸方向の端部と前記絶縁層の間に非導体部が存在する前記[1]〜[4]のいずれかに記載の積層電子部品。 [5] The multilayer electronic component according to any one of [1] to [4], wherein a nonconductor portion exists between the end portion in the first axial direction of the internal electrode layer and the insulating layer.
[6]前記非導体部が前記内部電極層を構成する元素の酸化物を含む前記[5]に記載の積層電子部品。 [6] The multilayer electronic component according to [5], wherein the non-conductor portion includes an oxide of an element constituting the internal electrode layer.
[7]第1軸の方向に連続し、第1軸および第2軸を含む平面に実質的に平行な内部電極パターン層が形成されたグリーンシートを第3軸の方向に積層してグリーン積層体を得る工程と、
前記グリーン積層体を第2軸および第3軸を含む平面に平行な切断面が得られるように切断してグリーンチップを得る工程と、
前記グリーンチップを焼成して、内部電極層と誘電体層とが交互に積層した素子本体を得る工程と、
前記素子本体の第1軸方向の端面に絶縁層用ペーストを塗布して、焼き付けることにより、絶縁層が形成されたセラミック焼結体を得る工程と、
前記セラミック焼結体の第2軸方向の端面に外部電極用ペーストを焼き付けることにより、外部電極が形成された積層電子部品を得る工程と、を有し、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散している積層電子部品の製造方法。
[7] Green lamination by laminating a green sheet in which the internal electrode pattern layer that is continuous in the direction of the first axis and substantially parallel to the plane including the first axis and the second axis is formed in the direction of the third axis Obtaining a body;
Cutting the green laminate to obtain a green chip by obtaining a cut surface parallel to a plane including the second axis and the third axis; and
Firing the green chip to obtain an element body in which internal electrode layers and dielectric layers are alternately stacked; and
Applying an insulating layer paste to the end face of the element body in the first axial direction and baking it to obtain a ceramic sintered body on which an insulating layer is formed; and
By baking a paste for external electrodes on the end surface in the second axial direction of the ceramic sintered body to obtain a laminated electronic component on which external electrodes are formed, and
The end in the first axial direction of the internal electrode layer is drawn in at a predetermined drawing distance from the end in the first axial direction of the dielectric layer to the inside along the direction of the first axis.
A method of manufacturing a laminated electronic component in which the pull-in distance is dispersed in a predetermined range in each of the internal electrode layers.
本実施形態に基づき、図面を参照しつつ詳細に説明するが、本発明は以下に説明する実施形態のみに限定されない。 Based on this embodiment, it demonstrates in detail, referring drawings, but this invention is not limited only to embodiment described below.
また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
積層セラミックコンデンサの全体構成
本実施形態に係る積層電子部品の一実施形態として、積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。
Overall Configuration of Multilayer Ceramic Capacitor The overall configuration of a multilayer ceramic capacitor will be described as an embodiment of the multilayer electronic component according to this embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、セラミック焼結体4と、第1外部電極6と、第2外部電極8とを有する。また、図2に示すように、セラミック焼結体4は、素子本体3と絶縁層16とを有する。
As shown in FIG. 1, the multilayer
素子本体3は、X軸およびY軸を含む平面に実質的に平行な内側誘電体層10と内部電極層12とを有し、内側誘電体層10の間に内部電極層12がZ軸の方向に沿って交互に積層してある。ここで、「実質的に平行」とは、ほとんどの部分が平行であるが、多少平行でない部分を有していてもよいことを意味し、内部電極層12と内側誘電体層10は、多少、凹凸があったり、傾いていたりしてもよいという趣旨である。
The
内側誘電体層10と、内部電極層12とが交互に積層される部分が内装領域13である。
A portion where the
また、素子本体3は、その積層方向Z(Z軸)の両端面に、外装領域11を有する。外装領域11は、内装領域13を構成する内側誘電体層10よりも厚い外側誘電体層を複数積層して形成してある。
The
なお、以下では、「内側誘電体層10」および「外側誘電体層」をまとめて、「誘電体層」と記載する場合がある。
In the following, “
内側誘電体層10および外装領域11を構成する誘電体層の材質は、同じでも異なっていても良く、特に限定されず、たとえば、ABO3などのペロブスカイト構造の誘電体材料やニオブ酸アルカリ系セラミックを主成分として構成される。
The materials of the dielectric layers constituting the
ABO3において、Aは、たとえばCa、Ba、Srなどの少なくとも一種、Bは、Ti、Zrなどの少なくとも一種である。A/Bのモル比は、特に限定されず、0.980〜1.020である。 In ABO 3 , A is, for example, at least one of Ca, Ba, Sr and the like, and B is at least one of Ti, Zr and the like. The molar ratio of A / B is not particularly limited, and is 0.980 to 1.020.
このほか、副成分として、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、酸化マンガン、希土類元素酸化物、酸化バナジウム等が挙げられるがこれらに限定されない。その含有量も組成等に応じて適宜決定すればよい。 In addition, examples of the accessory component include, but are not limited to, silicon dioxide, aluminum oxide, magnesium oxide, alkali metal compound, alkaline earth metal compound, manganese oxide, rare earth element oxide, and vanadium oxide. The content may be appropriately determined according to the composition and the like.
なお、副成分として、二酸化珪素、酸化アルミニウムを用いることで、焼成温度を低下させることができる。また、副成分として、酸化マグネシウム、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、酸化マンガン、希土類元素酸化物、酸化バナジウム等を用いることで、寿命を改善できる。 Note that the firing temperature can be lowered by using silicon dioxide or aluminum oxide as a subsidiary component. In addition, the lifetime can be improved by using magnesium oxide, an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, manganese oxide, a rare earth element oxide, vanadium oxide, or the like as a subcomponent.
内側誘電体層10および外側誘電体層の積層数は、用途等に応じて適宜決定すればよい。 The number of laminated inner dielectric layers 10 and outer dielectric layers may be determined as appropriate according to the application.
交互に積層される一方の内部電極層12は、セラミック焼結体4のY軸方向第1端部の外側に形成してある第1外部電極6の内側に対して電気的に接続してある引出部12Aを有する。また、交互に積層される他方の内部電極層12は、セラミック焼結体4のY軸方向第2端部の外側に形成してある第2外部電極8の内側に対して電気的に接続してある引出部12Bを有する。
One
内装領域13は、容量領域14と引出領域15A,15Bとを有する。容量領域14は、積層方向に沿って内部電極層12が内側誘電体層10を挟んで積層する領域である。引出領域15Aは、外部電極6に接続する内部電極層12の引出部12Aの間に位置する領域である。引出領域15Bは、外部電極8に接続する内部電極層12の引出部12Bの間に位置する領域である。
The
内部電極層12に含有される導電材は特に限定されず、Ni、Cu、Ag、Pd、Al、Ptなどの金属、またはそれらの合金を用いることができる。Ni合金としては、Mn,Cr,CoおよびAlから選択される1種以上の元素とNiとの合金が好ましく、合金中のNi含有量は95重量%以上であることが好ましい。なお、NiまたはNi合金中には、P等の各種微量成分が0.1重量%程度以下含まれていてもよい。
The conductive material contained in the
内部電極層12は、市販の電極用ペーストを使用して形成してもよく、内部電極層12の厚みは用途等に応じて適宜決定すればよい。
The
図2に示すように、セラミック焼結体4のX軸方向の両端面には、素子本体3の内部電極層12の端面を覆う絶縁層16が備えられている。
As shown in FIG. 2, insulating
また本実施形態では、積層方向(Z軸方向)に隣接する内側誘電体層10で挟まれる内部電極層12のX軸方向端部は、素子本体3のX軸方向端面、すなわち、内側誘電体層10のX軸方向端部からX軸方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、内部電極層12の各層にて、引込み距離が所定範囲で分散している。
Further, in this embodiment, the X-axis direction end portion of the
ここで、引込み距離とは、内側誘電体層10のX軸方向端部から内部電極層12のX軸方向端部までの距離を言う。また、内部電極層12のX軸方向端部と絶縁層16の間に後述する非導体部18が存在する場合にも、引込み距離は、内側誘電体層10のX軸方向端部から内部電極層12のX軸方向端部までの距離を言う。
Here, the pull-in distance refers to the distance from the end of the
なお、内側誘電体層10および内部電極層12の端部は凹凸がある場合があるため、この場合は、内側誘電体層10および内部電極層12の最も外側の部分を基準とする。すなわち、一つの内側誘電体層10のX軸方向の端部において、内側誘電体層10のX軸方向の最も外側の部分から内部電極層12のX軸方向の最も外側の部分までの距離を引込み距離とする。
Since the end portions of the
なお、本実施形態では、全ての内部電極層12が内側に所定範囲で引き込んでいる必要はなく、素子本体3のX軸方向の端面において一部の内部電極層12が露出していてもよい。
In the present embodiment, it is not necessary for all the internal electrode layers 12 to be drawn inward within a predetermined range, and a part of the internal electrode layers 12 may be exposed on the end surface in the X-axis direction of the
例えば、引込み距離の分散度合いはCV値で表される。CV値は、標準偏差と平均の比率(標準偏差/平均)である。引込み距離の分散度合いのCV値の算出方法は下記の通りである。 For example, the degree of dispersion of the pull-in distance is represented by a CV value. The CV value is a ratio between standard deviation and average (standard deviation / average). The calculation method of the CV value of the degree of dispersion of the pull-in distance is as follows.
図3Aに示すようにk層目における引込み距離をdkμmとし、N層の内部電極層を有する素子本体3の引込み距離の平均値をdaμmとして、Δdk=|dk−da|とする。そうすると、引込み距離の標準偏差は、(Δd1 2+Δd2 2+・・・Δdk 2+・・・ΔdN 2)1/2で表される。以上をまとめると、CV値は、下記式(1)で表される。
As shown in FIG. 3A, Δd k = | d k −d a where the pulling distance in the kth layer is d k μm and the average pulling distance of the
本実施形態では、CV値が好ましくは1.0以下であり、さらに好ましくは0.05〜1.0である。これにより、絶縁抵抗が良好な積層電子部品を得ることができる。 In this embodiment, the CV value is preferably 1.0 or less, more preferably 0.05 to 1.0. Thereby, a multilayer electronic component having a good insulation resistance can be obtained.
本発明者らは、このような効果が得られる要因を次のように考えている。素子本体3から内側に入り込んだ内部電極層12は、一般的に、内側誘電体層10の薄層化に伴って、内側誘電体層10同士の接触による内部電極層12の途切れ、または、絶縁層16の形成工程のハンドリング等による内部電極層12の伸びまたは構造欠陥を引き起こし易い。このように、内部電極層12のX軸方向の端部が絶縁抵抗の低下の原因となっている。
The present inventors consider the factors for obtaining such effects as follows. The
ここで、「内部電極層12の伸び」とは、素子本体3の内部電極層12が露出した側面に余計な外力が加わると、内部電極層12が伸びる現象である。余計な外力としては、大量の素子本体3を扱う時に素子本体3同士が衝突する際の外力や、素子本体3をピンセットで持った場合に素子本体3の側面に加わる外力などが挙げられる。この内部電極層12の伸びによって、隣接する内部電極層12同士がつながり、ショートを引き起こす可能性がある。
Here, “elongation of the
本実施形態では、内部電極層12の伸びまたは構造欠陥の要因となる内部電極層12のX軸方向の端部に対して、内部電極層12の引込み距離をあえて分散させているところに特徴がある。この内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離の分散は、内部電極層12の伸びや構造欠陥を抑制するため、絶縁抵抗の低下の抑制が可能になったと考えている。
The present embodiment is characterized in that the pull-in distance of the
また、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離の分散は、内部電極層12のX軸方向の端部に電界が集中するのを防ぐことにも役立っている。特に、内側誘電体層10がたとえば0.5μm以下程度に薄層化された場合でも、絶縁抵抗の低下の抑制が可能になると共に、電界集中を抑制することができる。
Further, the dispersion of the drawing distance at the end of the
また、本実施形態のように、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離が分散していることで、内部電極層12のX軸方向の両端部において、異なる層の内部電極層12が接触することを防ぎ、異なる層の内部電極層12の距離を十分なものにすることができる。このため、内側誘電体層10を薄層化した際の絶縁抵抗の低下の抑制が可能になると共に、ショート不良率を低下できると考えられる。
Further, as in the present embodiment, the drawing distances at the end portions in the X-axis direction of the
内部電極層12のX軸方向の端部の引き込みは、例えば、内部電極層12を形成する材料と内側誘電体層10を形成する材料との焼結収縮率の違いによって形成される。また、絶縁層16を形成する前の素子本体3のX軸方向の端面を、バレル研磨などで研磨することによっても、内部電極層12のX軸方向の端部の引き込み距離を調整できる。
The pull-in of the end portion of the
内部電極層12の引込み距離を分散させる方法は特に限定されないが、例えば、後述するように、内部電極層12毎に、共材の含有量を変えて、素子本体3をエッチングすることにより内部電極層12の引込み距離を分散できる。
The method for dispersing the pull-in distance of the
すなわち、共材の含有量が多い内部電極層12では、エッチングにより内部電極層12が削れにくいが、共材の含有量が少ない内部電極層12では、エッチングにより内部電極層12が削れ易い。このように、内部電極層12毎にエッチングによる内部電極層12の削れ易さが異なることにより、内部電極層12の各層にて、内部電極層12の引込み距離を分散させることができる。
That is, in the
また、エッチング溶液の濃度やエッチング時間を変化させることによって、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離の分散度合いを変化させることができる。
Further, by changing the concentration of the etching solution and the etching time, the degree of dispersion of the pull-in distance at the end of the
他にもイオンミリングのエッチングレートを変化させることで、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を分散させたり、分散度合いを変化させることができる。
In addition, by changing the etching rate of ion milling, it is possible to disperse the drawing distance at the end of the
また、内部電極層12のX軸方向の端部に、後述する非導体部18を形成することによっても、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を分散させたり、分散度合いを変化させることができる。
Further, by forming a
本実施形態では、図3Bに示すように、内部電極層12のX軸方向の端部と絶縁層16の間に非導体部18が存在することが好ましい。これにより、内部電極層12の各層にて、内部電極層12の引込み距離を分散させることができ、内部電極層12のX軸方向の両端部において、異なる層の内部電極層12が接触することを防ぎ、異なる層の内部電極層12の距離を十分なものにすることができる。このため、内側誘電体層10を薄層化した際のショート不良率を低下できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3B, it is preferable that a
本実施形態では、全ての内部電極層12のX軸方向の端部と絶縁層16の間に非導体部18が存在することが好ましいが、非導体部が存在しない層があっても良い。
In the present embodiment, it is preferable that the
非導体部18を構成する成分は特に限定されず、例えば、内部電極層12を構成する元素の酸化物、窒化物もしくは合金またはこれらの混合物であってもよいが、内部電極層12を構成する元素の酸化物を含むことがより好ましい。これにより、内部電極層12の両端部と絶縁層16の密着性が向上するため、絶縁耐圧がより良好になる。例えば、内部電極層12がNiを含む場合には、非導体部18にはNiOが含まれることが好ましい。
The component constituting the
本実施形態の絶縁層16は、素子本体3のZ軸方向の端面(主面)のX軸方向の両端部および/または素子本体3のY軸方向の端面のX軸方向の両端部を覆う絶縁層延長部16aを一体的に有することが好ましい。図示省略してあるが、外部電極6,8のZ軸方向の両端部は、絶縁層延長部16aのY軸方向の両端部を覆っている。
The insulating
また、本実施形態では、図1に示す外部電極6,8のX軸方向の両端部は、図2に示す絶縁層16のY軸方向の両端部をX軸方向の両側からは覆ってはいないが、覆うように構成しても良い。
In the present embodiment, both ends in the X-axis direction of the
絶縁層16の軟化点は500℃〜1000℃であることが好ましい。これにより、前後の工程で発生しうる構造欠陥の影響を減らすことができる。
The softening point of the insulating
本実施形態の絶縁層16を構成する成分は、特に限定されず、例えば、セラミック、アルミニウム、ガラス、チタン、樹脂などが挙げられるが、SiおよびBaを含むことが好ましい。絶縁層16にSiおよびBaが含まれることにより、素子本体3と絶縁層16の接着強度が良好になる。その結果、内側誘電体層10の厚みを薄層化してもたわみによる外部応力に対して抵抗を持つことができる。これは、絶縁層16と素子本体3との界面に反応相が形成されるためであると考えられる。ここで反応相とは、絶縁層16の構成成分の少なくとも一つが内側誘電体層10に拡散した部分をいう。
The component which comprises the insulating
反応相の認定については、例えば、セラミック焼結体4の誘電体層と絶縁層16の界面について、Si元素のSTEM−EDS分析を行い、Si元素のマッピングデータを得て、Si元素が存在する箇所を反応相と認定できる。
Regarding the recognition of the reaction phase, for example, the STEM-EDS analysis of the Si element is performed on the interface between the dielectric layer of the ceramic sintered body 4 and the insulating
素子本体3のX軸方向の端面を絶縁層16で被覆することにより、絶縁性が高められるだけでなく、外部からの環境負荷に対して、耐久性、耐湿性が増す。また、焼成後の素子本体3のX軸方向の端面を絶縁層16が被覆するため、ギャップ部(サイドギャップ)の幅が小さく、かつ、均一な絶縁層16を形成することができる。
By covering the end face of the
外部電極6,8の材質も特に限定されないが、Ni、Pd、Ag、Au、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir等の少なくとも1種、もしくはそれらの合金または導電性樹脂などの公知の導電材を用いることができる。外部電極6,8の厚さは用途等に応じて適宜決定すればよい。
The material of the
なお、図1において、X軸、Y軸およびZ軸は、相互に垂直であり、Z軸が、内側誘電体層10および内部電極層12の積層方向に一致し、Y軸が、引出領域15A,15B(引出部12A,12B)が形成される方向に一致する。
In FIG. 1, the X axis, the Y axis, and the Z axis are perpendicular to each other, the Z axis is coincident with the stacking direction of the
本実施形態では、図2に示すように、絶縁層16のうち、セラミック焼結体4の幅方向(X軸方向)に沿って、素子本体3のX軸方向の端面から絶縁層16の外面までの区間をギャップ部としている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the outer surface of the insulating
本実施形態では、ギャップ部のX軸方向の幅Wgapは、セラミック焼結体4の幅方向(X軸方向)に沿って、素子本体3のX軸方向の端面から絶縁層16のX軸方向の端面までの寸法に一致するが、幅Wgapは、Z軸方向に沿って均一である必要はなく、多少変動していても良い。幅Wgapは、好ましくは0.1μm〜40μmであり、素子本体3の幅W0に比較すれば、きわめて小さい。
In this embodiment, the width Wgap of the gap portion in the X-axis direction is along the width direction (X-axis direction) of the ceramic sintered body 4 from the end surface in the X-axis direction of the
本実施形態では、従来に比較して、幅Wgapをきわめて小さくすることが可能になり、しかも、内部電極層12の引込み距離が十分に小さい。そのため、本実施形態では、小型でありながら、大きな容量の積層コンデンサを得ることができる。
In the present embodiment, the width Wgap can be made extremely small as compared with the conventional case, and the pull-in distance of the
なお、素子本体3の幅W0は、内側誘電体層10のX軸方向に沿う幅に一致する。
Note that the width W0 of the
Wgapを上記の範囲内とすることで、クラックが発生しにくくなると共に、セラミック焼結体4がより小型化されても、静電容量の低下が少ない。 By making Wgap within the above range, cracks are less likely to occur, and even if the ceramic sintered body 4 is further miniaturized, there is little decrease in capacitance.
本実施形態では、図2に示すように、絶縁層16のZ軸方向の両端部において、素子本体3のZ軸方向の両端面のX軸方向端部を覆う絶縁層延長部16aが絶縁層16に一体的に形成していてもよい。素子本体3のX軸方向の両端面からの絶縁層延長部16aのX軸方向のそれぞれの幅W1とW0の比は、好ましくは1/30≦W1/W0<1/2である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, at both ends in the Z-axis direction of the insulating
図3Cに示すように、k層目の内部電極層12とk+1層目の内部電極層12の間の内側誘電体層10の厚みをtdkとし、k層目の内部電極層12の引込み距離をdkとし、k+1層目の内部電極層12の引込み距離をdk+1とする。本実施形態では、k層目の内部電極層12のX軸方向の端部とk+1層目の内部電極層12のX軸方向の端部の距離が、適度な距離であることが好ましい。この点を定量化するための式としては、下記式(2)が挙げられる。
Q値=tdk 2/(tdk 2+|dk+1−dk|2) (2)
As shown in FIG. 3C, the thickness of the
Q value = td k 2 / (td k 2 + | d k + 1 −d k | 2 ) (2)
式(2)のQ値は「k層目の内部電極層とk+1層目の内部電極層の間の誘電体層の厚み」の2乗と、「k層目の内部電極層のX軸方向の端部とk+1層目の内部電極層のX軸方向の端部の距離」の2乗の比である。本実施形態では、Q値は、0.004〜0.300であることが好ましく、0.015〜0.300であることがより好ましい。 The Q value in Expression (2) is the square of “the thickness of the dielectric layer between the kth internal electrode layer and the (k + 1) th internal electrode layer” and “X-axis direction of the kth internal electrode layer” And the square of the distance in the X-axis direction of the (k + 1) th internal electrode layer ”. In the present embodiment, the Q value is preferably 0.004 to 0.300, and more preferably 0.015 to 0.300.
Q値が0.004以上である場合、Q値が0.004未満の場合に比べて、内側誘電体層10の厚みに対して内部電極層12の端部間の距離が長過ぎず、容量面積が十分となり、静電容量が良好になる。Q値が0.015以上である場合には、静電容量がより良好になる。また、Q値が0.300以下である場合、Q値が0.300より大きい場合に比べて、内側誘電体層10の厚みに対して内部電極層12の端部間の距離が短過ぎず、内部電極層12のX軸方向端部において電界が集中しにくく、絶縁破壊電圧不良率が良好となる。
When the Q value is 0.004 or more, the distance between the end portions of the
本実施形態のように、内部電極層12の各層にて、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離が分散しており、Q値が上記の範囲に含まれることで、内部電極層12のX軸方向の両端部において、異なる層の内部電極層12が接触することを防ぎ、異なる層の内部電極層12の距離を十分なものにすることができる。このため、内側誘電体層10を薄層化した際のショート不良率を低下できる。
As in the present embodiment, in each layer of the
図3Bにおいて、非導体部18は、各内部電極層12のX軸方向の端部に、内部電極層12のX軸方向の端部から所定の幅WUの範囲で形成してある。なお、図3Bに示すように、非導体部18の端部は凹凸がある場合があるが、1箇所の非導体部18において最も幅のある部分を幅WUとする。
In FIG. 3B, the
また、非導体部18の幅WUは、各内部電極層12毎にばらつく可能性もある。
Further, the width WU of the
本実施形態の非導体部18は、内部電極層12の端部を酸化処理したり、窒化処理したり、スパッタリングによる合金化処理をすることにより得られる。また、非導体部18の幅WUは、内部電極層12の端部を酸化処理または窒化処理する際の保持時間やスパッタ時間等を変化させることにより制御できる。
The
セラミック焼結体4のX軸方向の両側の幅Wgapは相互に同じでも異なっていてもよい。また、セラミック焼結体4のX軸方向の両側の幅W1も相互に同じでも異なっていてもよい。さらに、素子本体3の引込み距離の平均値daも相互に同じでも異なっていてもよい。
The widths Wgap on both sides in the X-axis direction of the ceramic sintered body 4 may be the same as or different from each other. Further, the widths W1 on both sides of the ceramic sintered body 4 in the X-axis direction may be the same or different from each other. Furthermore, the mean value d a retraction distance of the
絶縁層16は、図1に示す素子本体3のY軸方向の両端面を広く覆っていないことが好ましい。素子本体3のY軸方向の両端面には、外部電極6,8が形成されて内部電極層12と接続される必要があるからである。また、本実施形態の外部電極6,8は、絶縁層延長部16aを覆う構成となっていてもよい。
It is preferable that the insulating
内側誘電体層10の厚みtdは特に限定されず、好ましくは0.1μm〜5.0μmである。
The thickness td of the
内部電極層12の厚みteは特に限定されず、好ましくは0.1μm〜5.0μmである。
The thickness te of the
外装領域11の厚みtoは特に限定されず、好ましくは0.1〜5.0μmである。
The thickness to of the
積層セラミックコンデンサの製造方法
次に、本発明の一実施形態としての積層セラミックコンデンサ2の製造方法について具体的に説明する。本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、絶縁層用ペーストを塗布・焼き付けし、絶縁層16を形成し、外部電極6,8を印刷または転写して焼き付けることにより製造される。
Manufacturing Method of Multilayer Ceramic Capacitor Next, a manufacturing method of the multilayer
まず、焼成後に図1に示す内側誘電体層10を構成することになる内側グリーンシート10aおよび外側誘電体層を構成することとなる外側グリーンシート11aを製造するために、内側グリーンシート用ペーストおよび外側グリーンシート用ペーストを準備する。
First, in order to manufacture the inner
内側グリーンシート用ペーストおよび外側グリーンシート用ペーストは、通常、セラミック粉末と有機ビヒクルとを混練して得られた有機溶剤系ペースト、または水系ペーストで構成される。 The inner green sheet paste and the outer green sheet paste are usually composed of an organic solvent-based paste or an aqueous paste obtained by kneading ceramic powder and an organic vehicle.
セラミック粉末の原料としては、複合酸化物や酸化物となる各種化合物、たとえば炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、有機金属化合物などから適宜選択され、混合して用いることができる。セラミック粉体の原料は、本実施形態では、平均粒子径が0.45μm以下、好ましくは0.1〜0.3μm程度の粉体として用いられる。なお、内側グリーンシートをきわめて薄いものとするためには、グリーンシート厚みよりも細かい粉体を使用することが望ましい。 The raw material for the ceramic powder is appropriately selected from various compounds to be composite oxides and oxides, such as carbonates, nitrates, hydroxides, organometallic compounds, and the like, and can be used as a mixture. In this embodiment, the raw material of the ceramic powder is used as a powder having an average particle size of 0.45 μm or less, preferably about 0.1 to 0.3 μm. In order to make the inner green sheet extremely thin, it is desirable to use a powder finer than the thickness of the green sheet.
有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものである。有機ビヒクルに用いるバインダは特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。用いる有機溶剤も特に限定されず、アルコール、アセトン、トルエン等の各種有機溶剤から適宜選択すればよい。 An organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent. The binder used for the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from usual various binders such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. The organic solvent to be used is not particularly limited, and may be appropriately selected from various organic solvents such as alcohol, acetone and toluene.
また、グリーンシート用ペースト中には、必要に応じて、各種分散剤、可塑剤、誘電体、副成分化合物、ガラスフリット、絶縁体などから選択される添加物が含有されていてもよい。 In addition, the green sheet paste may contain additives selected from various dispersants, plasticizers, dielectrics, subcomponent compounds, glass frit, insulators, and the like, if necessary.
可塑剤としては、フタル酸ジオクチルやフタル酸ベンジルブチルなどのフタル酸エステル、アジピン酸、燐酸エステル、グリコール類などが例示される。 Examples of the plasticizer include phthalate esters such as dioctyl phthalate and benzylbutyl phthalate, adipic acid, phosphate esters, glycols, and the like.
次に、焼成後に図1に示す内部電極層12を構成することになる内部電極パターン層12aを製造するために、内部電極層用ペーストを準備する。内部電極層用ペーストは、上記した各種導電性金属や合金からなる導電材と、上記した有機ビヒクルとを混練して調製する。
Next, in order to manufacture the internal
導電材としてNiを用いる場合は、例えば、市販のCVD法、湿式化学還元法等を用いて作製したNiの粉体を用いてもよい。 When Ni is used as the conductive material, for example, Ni powder produced using a commercially available CVD method, wet chemical reduction method, or the like may be used.
本実施形態では、まず、上記した各種導電性金属や合金からなる導電材と、上記した有機ビヒクルとを混練して内部電極層用ペーストを作製する。 In the present embodiment, first, a conductive material made of the various conductive metals and alloys described above and the organic vehicle described above are kneaded to produce an internal electrode layer paste.
次に、内部電極層用ペーストに共材を添加して、混練してn層目用の内部電極層用ペーストを作製する。 Next, a common material is added to the internal electrode layer paste and kneaded to prepare an internal electrode layer paste for the nth layer.
また、上記とは別に、内部電極層用ペーストに共材を添加して、混練してn+1層目用の内部電極層用ペーストを作製する。 In addition to the above, a common material is added to the internal electrode layer paste and kneaded to prepare an internal electrode layer paste for the (n + 1) th layer.
共材の量で内部電極層12の端部の引込み距離の分散を制御する場合には、n層目用の内部電極層用ペーストの共材の含有量とn+1層目用の内部電極層用ペーストの共材の含有量は異なる。
When controlling the dispersion of the pull-in distance at the end of the
共材の成分は特に限定されず、例えば、誘電体層の主成分を構成する成分と同じ成分を用いることができる。 The component of the common material is not particularly limited, and for example, the same component as the component constituting the main component of the dielectric layer can be used.
次に、ドクターブレード法などにより、支持体としてのキャリアシート(たとえばPETフィルム)上に、内側グリーンシート10aを形成する。内側グリーンシート10aは、キャリアシート上に形成された後に乾燥される。
Next, the inner
次に、図4に示すように内側グリーンシート10aの表面に、n層目用の内部電極層用ペーストを用いてn層目の内部電極パターン層12aを形成する。また、上記と同様に内側グリーンシート10aを形成し、その表面にn+1層目用の内部電極層用ペーストを用いてn+1層目の内部電極パターン層を形成する。
Next, as shown in FIG. 4, the nth internal
このように、n層目の内部電極パターン層が形成された内側グリーンシート10aと、n+1層目の内部電極パターン層が形成された内側グリーンシート10aを交互に積層し、図4に示す内部積層体13aを製造する。
In this way, the inner
そして、内部積層体13aを製造した後に、外側グリーンシート用ペーストを使用して、外側グリーンシート11aを形成し、積層方向に加圧してグリーン積層体を得る。
And after manufacturing the inner laminated body 13a, the outer side green sheet paste is used, the outer side
このようにすることで、グリーン積層体を焼成後、n層目の内部電極層12に含まれる共材の含有量とn+1層目の内部電極層12に含まれる共材の含有量が異なる素子本体3が得られる。すなわち、素子本体3には共材の含有量が異なる2種類の内部電極層12が内側誘電体層10を挟んで交互に積層されることになる。なお、共材の量以外の方法で、引込み距離の分散を制御する場合には、共材の量は、同じで良い。
By doing in this way, after baking a green laminated body, the content of the common material contained in the n-th
また、グリーン積層体の製造方法としては、上記の他、外側グリーンシート11aに直接内側グリーンシート10aと内部電極パターン層12aとを交互に所定数積層して、積層方向に加圧してグリーン積層体を得てもよい。
In addition to the above, the green laminate may be manufactured by alternately stacking a predetermined number of inner
また、内部積層体13aを製造する際、図5A(a)に示すように、n層目において、Y軸方向に内部電極パターン層12aの隙間32を形成し、X軸方向には連続する平坦な内部電極パターン層12aを形成する。
Further, when the inner laminate 13a is manufactured, as shown in FIG. 5A (a), in the n-th layer, a
次に、図5A(b)に示すように、n+1層目においてもY軸方向に内部電極パターン層12aの隙間32を形成し、X軸方向には連続する平坦な内部電極パターン層12aを形成する。この際、n層目とn+1層目の内部電極パターン層12aの隙間32は積層方向であるZ軸方向において、重ならないように形成される。
Next, as shown in FIG. 5A (b), also in the (n + 1) th layer, the
このようにして、内部電極パターン層12aを有する内側グリーンシート10aを複数積層して、内部積層体13aを製造し、上記の方法によりグリーン積層体を得る。
In this way, a plurality of inner
次に、図5A(a)、図5A(b)、図6A、図6BのC1切断面およびC2切断面に沿って、グリーン積層体を切断してグリーンチップを得る。C1は、Y‐Z軸平面に平行な切断面であり、C2は、Z‐X軸平面に平行な切断面である。 Next, the green laminated body is cut along the C1 cut surface and the C2 cut surface of FIGS. 5A (a), 5A (b), 6A, and 6B to obtain green chips. C1 is a cutting plane parallel to the YZ axis plane, and C2 is a cutting plane parallel to the ZX axis plane.
図5A(a)に示すように、n層目において内部電極パターン層12aを切断するC2切断面の両隣のC2切断面は、内部電極パターン層12aの隙間32を切断する。また、n層目において内部電極パターン層12aを切断したC2切断面は、n+1層目においては内部電極パターン層12aの隙間32を切断する。
As shown in FIG. 5A (a), the C2 cut surface adjacent to the C2 cut surface that cuts the internal
このような切断方法によりグリーンチップを得ることで、グリーンチップのn層目の内部電極パターン層12aは、グリーンチップのC2切断面において、一の切断面では露出し、他の切断面では露出しない構成となる。また、グリーンチップのn+1層目の内部電極パターン層12aは、グリーンチップのC2切断面において、n層目で内部電極パターン層12aが露出した方の切断面では、内部電極パターン層12aは露出せず、n層目で内部電極パターン層12aが露出していない方の切断面では、内部電極パターン層12aが露出する構成となる。
By obtaining a green chip by such a cutting method, the n-th internal
さらに、グリーンチップのC1切断面においては、全ての層で内部電極パターン層12aが露出する構成となる。
Further, the internal
なお、内部電極パターン層12aの形成方法としては、特に限定されず、印刷法、転写法の他、蒸着、スパッタリングなどの薄膜形成方法により形成されていてもよい。
In addition, it does not specifically limit as a formation method of the internal
また、内部電極パターン層12aの隙間32に段差吸収層20を形成してもよい。段差吸収層20を形成することで、グリーンシート10aの表面で内部電極パターン層12aによる段差がなくなり、最終的に得られるセラミック焼結体4の変形防止に寄与する。
Further, the
段差吸収層20は、たとえば内部電極パターン層12aと同様にして、印刷法などで形成される。段差吸収層20は、グリーンシート10aと同様なセラミック粉末と有機ビヒクルを含むが、グリーンシート10aと異なり、印刷により形成されるために、印刷し易いように調整してある。印刷法としては、スクリーン印刷、グラビア印刷などが例示される。
The
グリーンチップは、固化乾燥により可塑剤が除去され固化される。固化乾燥後のグリーンチップは、メディアおよび研磨液とともに、バレル容器内に投入され、水平遠心バレル機などにより、バレル研磨される。バレル研磨後のグリーンチップは、水で洗浄され、乾燥される。乾燥後のグリーンチップに対して、脱バインダ工程、焼成工程、必要に応じて行われるアニール工程を行うことにより、素子本体3が得られる。
The green chip is solidified by removing the plasticizer by solidification drying. The green chip after solidification drying is put into a barrel container together with a medium and a polishing liquid, and barrel-polished by a horizontal centrifugal barrel machine or the like. The green chip after barrel polishing is washed with water and dried. The
脱バインダ工程は、公知の条件とすればよく、たとえば、保持温度を200℃〜400℃とすればよい。 The binder removal step may be performed under known conditions. For example, the holding temperature may be 200 ° C. to 400 ° C.
本実施形態において、焼成工程およびアニール工程は、還元雰囲気で行う。その他の焼成条件またはアニール条件は、公知の条件とすればよく、たとえば、焼成の保持温度は1000℃〜1300℃であり、アニールの保持温度は500℃〜1000℃である。 In the present embodiment, the firing process and the annealing process are performed in a reducing atmosphere. Other firing conditions or annealing conditions may be known conditions. For example, the firing holding temperature is 1000 ° C. to 1300 ° C., and the annealing holding temperature is 500 ° C. to 1000 ° C.
脱バインダ工程、焼成工程およびアニール工程は、連続して行なっても、独立して行なってもよい。 The binder removal step, the firing step, and the annealing step may be performed continuously or independently.
アニール後、内部電極層のX軸方向の端部を絶縁化処理する。絶縁化処理の方法としては、ウェットエッチング、酸化処理、イオンミリング、窒化処理、合金化などが挙げられる。 After annealing, the end of the internal electrode layer in the X-axis direction is insulated. Examples of the insulating treatment method include wet etching, oxidation treatment, ion milling, nitriding treatment, and alloying.
例えば、素子本体3のX軸方向の端面に対して、FeCl3によるウェットエッチングを行って、大気雰囲気で焼成する酸化処理を行うことにより、Niを含む内部電極層12のX軸方向の端部を引き込ませて、内部電極層12のX軸方向の端部を絶縁化できる。
For example, the end portion in the X-axis direction of the
上記の通り、本実施形態の素子本体3は、n層目の内部電極層12に含まれる共材の含有量とn+1層目の内部電極層12に含まれる共材の含有量が異なる。したがって、FeCl3によるウェットエッチングを行うことにより、共材が多い内部電極層12は削れにくく、共材が少ない内部電極層12はより削れ易い傾向にあることから、内部電極層12の各層にて、内部電極層12の引込み距離が分散する。
As described above, in the
ウェットエッチングおよび酸化処理の条件は特に限定されないが、下記の条件で行うことが好ましい。
<ウェットエッチング>
FeCl3エッチング液:エッチング液100重量部に対して、FeCl3を10〜30重量部添加する。
エッチング時間:5〜720sec。
<酸化処理>
昇温(降温)速度:10℃〜5000℃/時間
保持温度:500℃〜1000℃
雰囲気:大気中
The conditions for wet etching and oxidation treatment are not particularly limited, but it is preferable to perform the conditions under the following conditions.
<Wet etching>
FeCl 3 etching solution: 10 to 30 parts by weight of FeCl 3 is added to 100 parts by weight of the etching solution.
Etching time: 5 to 720 sec.
<Oxidation treatment>
Temperature increase (temperature decrease) rate: 10 ° C. to 5000 ° C./hour Holding temperature: 500 ° C. to 1000 ° C.
Atmosphere: in the air
次に、上記素子本体3のX軸方向の両端面に、絶縁層用ペーストを塗布し、焼き付けることにより、絶縁層16を形成し、図1および図2に示すセラミック焼結体4を得る。この絶縁層16により、絶縁性が高められるたけでなく、耐湿性も良好とされる。
Next, an insulating layer paste is applied to both end faces in the X-axis direction of the
絶縁層用ペーストを塗布する場合には、ペーストが、素子本体3のX軸方向の両端部のみではなく、素子本体3のZ軸方向の両端面のX軸方向の両端部および/またはY軸方向の両端面のX軸方向の両端部にも塗布されるようにしてもよい。
In the case of applying the insulating layer paste, the paste is not limited to both ends of the
絶縁層16をガラスで構成する場合には、この絶縁層用ペーストは、例えばガラス原料と、エチルセルロースを主成分とするバインダと分散媒であるターピネオールおよびアセトンとをミキサーで混練して得られる。
When the insulating
絶縁層16を樹脂で構成する場合には、絶縁層用ペーストを用いず、樹脂を素子本体3のX軸方向の両端面と、素子本体3のZ軸方向の両端面のX軸方向の両端部および/またはY軸方向の両端面のX軸方向の両端部に塗布する。
In the case where the insulating
素子本体3への絶縁層用ペーストの塗布方法は特に限定されず、例えば、ディップ、印刷、塗布、蒸着、スパッタリング等が挙げられる。
The method for applying the insulating layer paste to the
素子本体3に絶縁層用ペーストを塗布して、乾燥、脱バインダ処理、焼き付けを行い、セラミック焼結体4を得る。
The
焼き付け時に液状化したガラス成分は、内側誘電体層10の端部から内部電極層12の端部までの空隙に毛細管現象により容易に入り込む。従って、絶縁層16により、上記空隙が確実に満たされ、絶縁性が高められるだけでなく、耐湿性も良好とされる。
The glass component liquefied at the time of baking easily enters the gap from the end of the
なお、絶縁層16が樹脂の場合には、素子本体3の所定の箇所に樹脂を塗布した後、乾燥のみを行う。
When the insulating
上記のようにして得られたセラミック焼結体43のY軸方向の両端面および/またはZ軸方向の両端面に、必要に応じて、例えばバレル研磨やサンドブラストなどにより端面研磨を施す。 The end surfaces of the ceramic sintered body 43 obtained as described above are subjected to end surface polishing, for example, by barrel polishing or sand blasting, if necessary, on both end surfaces in the Y axis direction and / or both end surfaces in the Z axis direction.
次に、絶縁層16が焼き付けられたセラミック焼結体のY軸方向の両端面に、外部電極用ペーストを塗布して焼き付けし、外部電極6,8を形成する。外部電極用ペーストは、上記した内部電極層用ペーストと同様にして調製すればよい。
Next, the external electrode paste is applied and baked on both end surfaces in the Y-axis direction of the ceramic sintered body on which the insulating
なお、内部電極層12の端部に対して、酸化処理を行った場合、外部電極6,8が形成されることになるセラミック焼結体4のY軸方向の両端面に露出している内部電極層12の端部も酸化されていることがある。したがって、酸化処理を行った場合は、外部電極用ペーストを塗布する前または、外部電極用ペーストの焼き付けの際にセラミック焼結体4のY軸方向の両端面を還元処理することが好ましい。
When the end portion of the
外部電極6,8の形成については、絶縁層16の形成に先立ち行っても良く、絶縁層16の形成後に行っても良く、絶縁層16の形成と同時に行ってもよいが、好ましくは、絶縁層16を形成した後が良い。
The
また、外部電極6,8の形成方法についても特に限定されず、外部電極用ペーストの塗布・焼き付け、メッキ、蒸着、スパッタリングなどの適宜の方法を用いることができる。
Also, the method of forming the
そして、必要に応じ、外部電極6,8表面に、めっき等により被覆層を形成する。
Then, if necessary, a coating layer is formed on the surfaces of the
このようにして製造された本実施形態の積層セラミックコンデンサ2は、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
The multilayer
従来は、誘電体層の一部をギャップ部としていたため、グリーンシートの表面のうち、焼成後にギャップ部となる部分には、X軸方向に沿って所定間隔で内部電極パターン層を形成しない余白パターンを形成していた。 Conventionally, since a part of the dielectric layer was used as a gap portion, a blank space on the surface of the green sheet where the internal electrode pattern layer is not formed at predetermined intervals along the X-axis direction in the portion that becomes the gap portion after firing. A pattern was formed.
これに対して、本実施形態では、内部電極パターン層はX軸方向に沿って連続して形成され、ギャップ部は、素子本体に絶縁層を形成することにより得られる。このため、ギャップ部を形成するための余白パターンを形成しない。したがって、従来の方法とは異なり、グリーンシートに平坦な内部電極パターン層の膜が形成される。このため、グリーンシートの面積当りのグリーンチップの取得個数が従来に比べて増加できる。 On the other hand, in the present embodiment, the internal electrode pattern layer is formed continuously along the X-axis direction, and the gap portion is obtained by forming an insulating layer on the element body. For this reason, a blank pattern for forming the gap portion is not formed. Therefore, unlike the conventional method, a flat internal electrode pattern layer film is formed on the green sheet. For this reason, the acquisition number of green chips per area of the green sheet can be increased as compared with the conventional case.
また、本実施形態では、従来と異なり、グリーン積層体の切断時に余白パターンを気にせずに済むため、従来に比べて、切断歩留まりが改善されている。 Further, in the present embodiment, unlike the conventional case, it is not necessary to care about the blank pattern when cutting the green laminated body, so that the cutting yield is improved as compared with the conventional case.
さらに、従来は、グリーンシートを積層すると、余白パターン部分は、内部電極パターン層が形成されている部分に比べて厚みが薄く、切断する際に、グリーンチップの切断面付近が湾曲してしまう問題があった。また、従来は内部電極パターン層の余白パターン部分近くに、盛り上がりが形成されるため、内部電極層に凹凸が生じ、これらを積層することで、内部電極またはグリーンシートが変形するおそれがあった。これに対して、本実施形態では、余白パターンを形成せず、内部電極パターン層の盛り上がりも形成されない。 Furthermore, conventionally, when green sheets are stacked, the margin pattern portion is thinner than the portion where the internal electrode pattern layer is formed, and the cutting surface of the green chip is curved when cut. was there. Further, conventionally, since the bulge is formed near the blank pattern portion of the internal electrode pattern layer, the internal electrode layer has irregularities, and there is a possibility that the internal electrode or the green sheet is deformed by laminating them. On the other hand, in the present embodiment, no blank pattern is formed, and the rising of the internal electrode pattern layer is not formed.
さらに、本実施形態は、内部電極パターン層が平坦な膜であり、内部電極パターン層の盛り上がりが形成されず、また、ギャップ部付近において、内部電極パターン層の滲みやカスレが生じないため、取得容量を向上できる。この効果は、素子本体が小さければ小さいほど顕著である。 Further, in the present embodiment, the internal electrode pattern layer is a flat film, the internal electrode pattern layer does not swell, and the internal electrode pattern layer does not bleed or blur near the gap portion. Capacity can be improved. This effect is more remarkable as the element body is smaller.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.
たとえば、内部電極層12の各層にて、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を分散させたり、分散度合いを変化させる方法としては、上記では、所定の内部電極パターン層を用いて、ウェットエッチングを行う方法を示したが、上記の方法に限定されない。
For example, in each of the internal electrode layers 12, as a method of dispersing the pull-in distance at the end of the
上記の方法の他、内部電極層12のX軸方向の端部に非導体部18を形成することによっても、内部電極層12の各層にて、内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を分散させたり、分散度合いを変化させることができる。
In addition to the above method, by forming the
具体的には、内部電極層12のX軸方向の端部を酸化したり、窒化したり、合金化することにより、非導体部18を形成できる。
Specifically, the
この場合、用いられる素子本体3は、上記の共材の含有量が異なる2種類の内部電極層12が内側誘電体層10を挟んで交互に積層された素子本体3を用いてもよいし、共材の含有量が同じ内部電極層12が内側誘電体層10を挟んで交互に積層された素子本体3を用いてもよいし、内部電極層12が共材を含んでいなくてもよい。
In this case, the
また、内部電極層12のX軸方向の端部を酸化する方法としては、特に限定されず、上記の酸化処理の条件で酸化してもよいし、素子本体3のX軸方向の端部にガスレーザーを当てて、レーザーで高温にするすることにより酸化させてもよいし、内部電極層12のX軸方向の端部に酸化ニッケルをスパッタリングなどによって塗布してもよい。
Further, the method for oxidizing the end portion of the
また、内部電極パターン層12aは、図5A(a)、図5A(b)に示したパターンの他、図5Bに示すように、格子状の内部電極パターン層12aの隙間32を有するパターンであってもよい。
The internal
また、本発明の積層電子部品は、積層セラミックコンデンサに限らず、その他の積層電子部品に適用することが可能である。その他の積層電子部品としては、誘電体層が内部電極を介して積層される全ての電子部品であり、たとえばバンドパスフィルタ、チップインダクタ、積層三端子フィルタ、圧電素子、チップサーミスタ、チップバリスタ、チップ抵抗、その他の表面実装(SMD)チップ型電子部品などが例示される。 The multilayer electronic component of the present invention is not limited to multilayer ceramic capacitors, and can be applied to other multilayer electronic components. Other laminated electronic components are all electronic components in which dielectric layers are laminated via internal electrodes. For example, bandpass filters, chip inductors, laminated three-terminal filters, piezoelectric elements, chip thermistors, chip varistors, chips Examples include resistors and other surface mount (SMD) chip type electronic components.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
実施例1
下記の通り、試料番号1〜試料番号10のコンデンサ試料を作製して、内部電極層の引込み距離の分散度合いを示すCV値の測定と絶縁抵抗不良率の評価を行った。
Example 1
As described below, capacitor samples of Sample No. 1 to Sample No. 10 were produced, and CV values indicating the degree of dispersion of the pull-in distance of the internal electrode layers were measured and the insulation resistance defect rate was evaluated.
まず、BaTiO3系セラミック粉末:100重量部と、ポリビニルブチラール樹脂:10重量部と、可塑剤としてのジオクチルフタレート(DOP):5重量部と、溶媒としてのアルコール:100重量部とをボールミルで混合してペースト化し、内側グリーンシート用ペーストを得た。 First, 100 parts by weight of BaTiO 3 based ceramic powder, 10 parts by weight of polyvinyl butyral resin, 5 parts by weight of dioctyl phthalate (DOP) as a plasticizer, and 100 parts by weight of alcohol as a solvent are mixed by a ball mill. Thus, a paste for the inner green sheet was obtained.
また、上記とは別に、Ni粒子44.6重量部と、テルピネオール:52重量部と、エチルセルロース:3重量部と、ベンゾトリアゾール:0.4重量部とを、3本ロールにより混練し、スラリー化して内部電極層用ペーストを作製した。 In addition to the above, 44.6 parts by weight of Ni particles, 52 parts by weight of terpineol, 3 parts by weight of ethyl cellulose, and 0.4 parts by weight of benzotriazole are kneaded with three rolls to form a slurry. Thus, an internal electrode layer paste was prepared.
さらに、内部電極層用ペースト100重量部に対して、共材としてBaTiO3を15.0重量部添加して、3本ロールによって混練したn層目用の内部電極層用ペーストを作製した。 Further, 15.0 parts by weight of BaTiO 3 as a co-material was added to 100 parts by weight of the internal electrode layer paste, and an internal electrode layer paste for the nth layer kneaded by three rolls was prepared.
また、内部電極層用ペースト100重量部に対して、共材としてBaTiO3を30.0重量部添加して、3本ロールによって混練したn+1層目用の内部電極層用ペーストを作製した。 Further, 30.0 parts by weight of BaTiO 3 as a co-material was added to 100 parts by weight of the internal electrode layer paste, and an internal electrode layer paste for the (n + 1) th layer kneaded by three rolls was produced.
このように、n層目用の内部電極層用ペーストとn+1層目用の内部電極層用ペーストの2種類の内部電極層用ペーストを作製した。 In this manner, two types of internal electrode layer pastes were prepared: an internal electrode layer paste for the nth layer and an internal electrode layer paste for the (n + 1) th layer.
上記にて作製した内側グリーンシート用ペーストを用いて、PETフィルム上に、乾燥後の厚みが7μmとなるように内側グリーンシートを形成した。次に、この上にn層目用の内部電極層用ペーストを用いて、n層目の内部電極パターン層12aを所定パターンで形成した後、PETフィルムからシートを剥離し、n層目の内部電極パターン層12aを有する内側グリーンシート10aを得た。
Using the inner green sheet paste prepared above, an inner green sheet was formed on a PET film so that the thickness after drying was 7 μm. Next, the n-th internal
また、上記にて作製した内側グリーンシート用ペーストを用いて、PETフィルム上に、乾燥後の厚みが7μmとなるように内側グリーンシート10aを形成した。次に、この上にn+1層目用の内部電極層用ペーストを用いて、n+1層目の内部電極パターン層12aを所定パターンで形成した後、PETフィルムからシートを剥離し、n+1層目の内部電極パターン層12aを有する内側グリーンシート10aを得た。
Moreover, the inner side
このように、共材の含有量が異なる内部電極パターン層12aを有する2種類の内側グリーンシートを交互に積層し、図4に示す内部積層体13aを製造した。 In this way, two types of inner green sheets having the internal electrode pattern layers 12a having different contents of the common material were alternately laminated to produce an internal laminate 13a shown in FIG.
次に、内部積層体13aの上下に外側グリーンシート用ペーストを使用して、適宜の枚数の外側グリーンシート11aを形成し、積層方向に加圧接着してグリーン積層体を得た。外側グリーンシート用ペーストは、内側グリーンシート用ペーストと同様の方法により得た。
Next, using the outer green sheet paste on the upper and lower sides of the inner laminate 13a, an appropriate number of outer
次に、図5A(a)、図5A(b)、図6A、図6Bに示すように、グリーン積層体をC1切断面およびC2切断面に沿って切断してグリーンチップを得た。 Next, as shown in FIGS. 5A (a), 5A (b), 6A, and 6B, the green laminate was cut along the C1 cut surface and the C2 cut surface to obtain green chips.
次に、得られたグリーンチップについて、脱バインダ処理、焼成およびアニールを下記条件にて行って、素子本体3を得た。
Next, the obtained green chip was subjected to binder removal processing, firing and annealing under the following conditions to obtain an
脱バインダ処理条件は、昇温速度60℃/時間、保持温度:260℃、保持時間:8時間、雰囲気:空気中とした。 The binder removal treatment conditions were a temperature rising rate of 60 ° C./hour, a holding temperature: 260 ° C., a holding time: 8 hours, and an atmosphere: in the air.
焼成条件は、昇温速度200℃/時間、保持温度1000℃〜1200℃とし、温度保持時間を2時間とした。冷却速度は200℃/時間とした。なお、雰囲気ガスは、加湿したN2+H2混合ガスとした。 The firing conditions were a temperature rising rate of 200 ° C./hour, a holding temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C., and a temperature holding time of 2 hours. The cooling rate was 200 ° C./hour. The atmosphere gas was a humidified N 2 + H 2 mixed gas.
アニール条件は、昇温速度:200℃/時間、保持温度:500℃〜1000℃、温度保持時間:2時間、冷却速度:200℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2ガスとした。 The annealing conditions were temperature rising rate: 200 ° C./hour, holding temperature: 500 ° C. to 1000 ° C., temperature holding time: 2 hours, cooling rate: 200 ° C./hour, and atmospheric gas: humidified N 2 gas.
なお、焼成およびアニールの際の雰囲気ガスの加湿には、ウェッターを使用した。 A wetter was used for humidifying the atmospheric gas during firing and annealing.
アニール後、内部電極層のX軸端部の絶縁化処理を行った。FeCl3濃度15重量%のエッチング溶液にてウェットエッチングを行うことで、内部電極層のX軸端部を内側に引き込ませるとともに、絶縁化を行った。エッチング時間は表1の通りであった。 After annealing, an insulation process was performed on the X-axis end of the internal electrode layer. By performing wet etching with an etching solution having a FeCl 3 concentration of 15% by weight, the X-axis end portion of the internal electrode layer was drawn inward and insulation was performed. The etching time was as shown in Table 1.
次に、ガラス粉末と、エチルセルロースを主成分とするバインダと分散媒であるターピオネールおよびアセトンとをミキサーで混練し、絶縁層用ペーストを調製した。 Next, glass powder, a binder mainly composed of ethyl cellulose, and tarpione and acetone as dispersion media were kneaded with a mixer to prepare an insulating layer paste.
素子本体3のX軸方向の端面の全面とY軸方向の端面のX軸方向の端部とZ軸方向の端面のX軸方向の端部に絶縁層用ペーストをディップにより塗布した後、乾燥させ、得られたチップについて、ベルトコンベア炉を用いて、脱バインダ処理、焼き付けを行い、素子本体3に絶縁層16を形成してセラミック焼結体4を得た。絶縁層用ペーストの乾燥、脱バインダ処理、焼き付け条件は以下の通りとした。
乾燥
温度:180℃
脱バインダ処理
昇温速度:1000℃/時間
保持温度:500℃
温度保持時間:0.25時間
雰囲気:空気中
焼き付け
昇温速度:700℃/時間
保持温度:700℃〜1000℃
温度保持時間:0.5時間
雰囲気:加湿したN2ガス
Insulating layer paste is applied by dipping on the entire X-axis end face of the
Drying temperature: 180 ° C
Binder removal Temperature rising rate: 1000 ° C / hour Holding temperature: 500 ° C
Temperature holding time: 0.25 hours Atmosphere: Baking in air Temperature rising rate: 700 ° C / hour Holding temperature: 700 ° C to 1000 ° C
Temperature holding time: 0.5 hour Atmosphere: humidified N 2 gas
得られたセラミック焼結体4のY軸方向の端面をバレル処理により研磨した。 The end surface in the Y-axis direction of the obtained ceramic sintered body 4 was polished by barrel treatment.
次に、平均粒径0.4μmの球状のCu粒子とフレーク状のCu粉の混合物100重量部と、有機ビヒクル(エチルセルロース樹脂5重量部をブチルカルビトール95重量部に溶解したもの)30重量部、およびブチルカルビトール6重量部とを混練し、ペースト化した外部電極用ペーストを得た。 Next, 100 parts by weight of a mixture of spherical Cu particles having an average particle diameter of 0.4 μm and flaky Cu powder, and 30 parts by weight of an organic vehicle (5 parts by weight of ethyl cellulose resin dissolved in 95 parts by weight of butyl carbitol) And 6 parts by weight of butyl carbitol were kneaded to obtain a paste for an external electrode.
得られた外部電極用ペーストをセラミック焼結体4のY軸方向の端面に転写し、N2雰囲気で850℃にて10分間焼成して外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサ2を得た。
The obtained paste for external electrodes was transferred to the end surface in the Y-axis direction of the ceramic sintered body 4 and fired at 850 ° C. for 10 minutes in an N 2 atmosphere to form external electrodes, whereby a multilayer
上記のようにして製造したコンデンサ試料(積層セラミックコンデンサ2)のサイズは、3.2mm×2.5mm×1.5mmであり、内側誘電体層10は10層であった。なお、内側誘電体層10の厚みは5.0μmであり、内部電極層12の厚みは約1.2μmであり、絶縁層16で構成されるギャップ部のX軸方向の幅Wgapは約20.0μmであった。
The size of the capacitor sample (multilayer ceramic capacitor 2) manufactured as described above was 3.2 mm × 2.5 mm × 1.5 mm, and the
得られたコンデンサ試料等を下記の方法で測定または評価した。 The obtained capacitor sample or the like was measured or evaluated by the following method.
<CV値>
コンデンサ試料がY軸方向の端面を下にして立つように樹脂埋めを行い、他方の端面を積層セラミックコンデンサ2のY軸方向に沿って研磨し、素子本体3のY軸方向の長さが、1/2L0となる研磨断面を得た。次に、この研磨断面に対しイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。このようにして、観察用の断面を得た。
<CV value>
Resin filling is performed so that the capacitor sample stands with the end surface in the Y-axis direction facing down, the other end surface is polished along the Y-axis direction of the multilayer
次に、1つの試料の断面につき20箇所において、図3Aに示す内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を測定した。この作業を10個のコンデンサ試料に対して行った。測定された200箇所の引込み距離の平均値daを求めて、上記式(1)によりCV値を求めた。なお、内部電極層12が欠損している箇所についてはカウントしなかった。
Next, the pull-in distance of the end portion in the X-axis direction of the
引込み距離の測定には、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製VHXマイクロスコープ)を使用し、5000倍レンズで観察および測定を行った。なおデジタルスコープで観察する際に、内光モードで観察することで、明度の低い絶縁層16と明度の高いNiとの間に明確な差が現れることから、絶縁層16とNiを含む内部電極層12の境界を判断できる。結果を表1に示す。
For the measurement of the pull-in distance, a digital microscope (VHX microscope manufactured by Keyence Corporation) was used, and observation and measurement were performed with a 5000 × lens. When observing with a digital scope, a clear difference appears between the insulating
<絶縁抵抗不良率>
コンデンサ試料に対し、室温において、デジタル抵抗メータ(ADVANTEST社製R8340)にて、測定電圧4V、測定時間30秒の条件で100個のコンデンサ試料の絶縁抵抗を測定した。コンデンサ試料の電極面積および内側誘電体層10の厚みから平均の比抵抗の値を算出した。結果を表1に示す。比抵抗は高いほうが好ましく、全測定サンプルに対して、比抵抗の値が1.0×109Ωcm未満であるサンプルが25%以下であれば良好と判断し、15%以下であればさらに良好と判断した。表1では、絶縁抵抗不良率が良好である方から順に○,△,×と記載した。
<Insulation resistance defect rate>
With respect to the capacitor samples, the insulation resistance of 100 capacitor samples was measured with a digital resistance meter (R8340 manufactured by ADVANTEST) at room temperature under the conditions of a measurement voltage of 4 V and a measurement time of 30 seconds. The average specific resistance value was calculated from the electrode area of the capacitor sample and the thickness of the
試料番号1〜試料番号10より、CV値が1.0以下の場合は、CV値が1.198の場合(試料番号9)およびCV値が2.241の場合(試料番号10)に比べて、絶縁抵抗不良率が良好であることが確認できた。さらに、CV値が0.05以上1.0以下の場合は、CV値が0.023の場合(試料番号1)に比べて、絶縁抵抗不良率がさらに良好であることが確認できた。
From
試料番号1の場合は、CV値が比較的低く、すなわち引込み距離が分散していないため、内側誘電体層を薄層化すると内部電極層のX軸方向の端部に電界が集中し易い傾向があることにより、絶縁抵抗不良率が試料番号2〜8の場合と比較して高くなったと考えられる。
In the case of
試料番号9および試料番号10の場合は、CV値が高過ぎる、すなわち引込み距離の分散が大き過ぎるため、構造欠陥が発生し易く、結果として、絶縁抵抗不良率が試料番号1〜8の場合と比較して高くなったと考えられる。
In the case of sample number 9 and
実施例2
エッチング溶液のFeCl3濃度とエッチング時間を表2に記載の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして試料番号11〜試料番号24のコンデンサ試料を作製して、Q値の測定ならびに絶縁抵抗不良率、静電容量比(C/C40)および絶縁破壊電圧不良率の評価を行った。結果を表2に示す。また、試料番号13については、さらにCV値も測定した。結果を表3に示す。
Example 2
Except that the FeCl 3 concentration of the etching solution and the etching time were changed as shown in Table 2, capacitor samples of Sample No. 11 to Sample No. 24 were prepared in the same manner as in Example 1, and the Q value was measured and insulated. The resistance failure rate, the capacitance ratio (C / C40), and the dielectric breakdown voltage failure rate were evaluated. The results are shown in Table 2. For
なお、試料番号11〜試料番号24の絶縁抵抗不良率と試料番号13のCV値の測定は実施例1と同様にして行った。Q値の測定方法ならびに静電容量比および絶縁破壊電圧不良率の評価方法は以下の通りである。
The insulation resistance defect rate of
<Q値>
コンデンサ試料を用意し、CV値の場合と同様にして、観察用の断面を得た。
次に、1つの試料の断面につき20箇所において、図3Cに示す内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を測定し、測定した内部電極層12の間の内側誘電体層10の厚みtdkを測定した。この作業を10個のコンデンサ試料に対して行った。測定された200箇所の引込み距離を基に|dk+1−dk|の平均を求めると共に、内側誘電体層10の厚みtdkの平均tdaを求めて、上記式(2)によりQ値を求めた。なお、内部電極層12が欠損している箇所についてはカウントしなかった。
<Q value>
A capacitor sample was prepared, and a cross section for observation was obtained in the same manner as in the case of the CV value.
Next, at 20 points per cross section of one sample, the pull-in distance of the end portion in the X-axis direction of the
引込み距離および内側誘電体層10の厚みの測定には、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製VHXマイクロスコープ)を使用し、上記CV値の場合と同様の方法で観察および測定を行った。結果を表2に示す。
For the measurement of the pull-in distance and the thickness of the
<静電容量比(C/C40)>
25℃においてデジタルLCRメータにて1kHz、5.0Vrmsの条件で、100個のコンデンサ試料の静電容量を測定し、その平均値(C)を求めた。また、同じ条件下で、本実施例と同じチップサイズであり、ギャップ部の幅Wgap(サイドギャップ)が40μmの100個の従来品の静電容量を測定し、その平均値(C40)を求め、静電容量比(C/C40)を求めた。結果を表2に示す。静電容量比(C/C40)が1.2以上の場合を特に良好、1.0〜1.1の場合を良好、1.0未満の場合を不良と判断した。なお、表2では、静電容量比(C/C40)が良好である方から順に○,△,×と記載した。
<Capacitance ratio (C / C40)>
The electrostatic capacity of 100 capacitor samples was measured with a digital LCR meter at 25 ° C. under the conditions of 1 kHz and 5.0 Vrms, and the average value (C) was obtained. Further, under the same conditions, the capacitance of 100 conventional products having the same chip size as in this example and having a gap width Wgap (side gap) of 40 μm was measured, and the average value (C40) was obtained. The capacitance ratio (C / C40) was determined. The results are shown in Table 2. The case where the capacitance ratio (C / C40) was 1.2 or more was judged to be particularly good, the case where 1.0 to 1.1 was good, and the case where it was less than 1.0 was judged as bad. In Table 2, “O”, “Δ”, and “X” are shown in order from the one with the better capacitance ratio (C / C40).
<絶縁破壊電圧不良率>
破壊電圧の測定機により、コンデンサ試料に10V/secで昇圧して、電圧を連続印加して、10mAの電流が流れた電圧を破壊電圧とし、さらに内側誘電体層10の厚みで割った値を破壊電圧値とした。40V/μm以下で絶縁破壊したコンデンサ試料を不良とし、コンデンサ試料100個中の不良率を求めた。結果を表2に示す。絶縁破壊電圧不良率が20%以下の場合を良好、15%以下の場合をさらに良好、3%以下の場合を非常に良好と判断した。なお、表2では絶縁破壊電圧不良率が良好である方から順に◎、○、△、×と記載した。
<Dielectric breakdown voltage failure rate>
Using a breakdown voltage measuring device, the capacitor sample was boosted at 10 V / sec, the voltage was continuously applied, the voltage at which a current of 10 mA flowed was defined as the breakdown voltage, and the value divided by the thickness of the
試料番号11〜試料番号24より、Q値が0.004以上0.300以下の場合(試料番号13、14、16、17、18、21、22、23)は、Q値が0.004未満の場合(試料番号19および24)に比べて静電容量比(C/C40)が良好であることが確認できた。
From
また、試料番号11〜試料番号24より、Q値が0.004以上0.300以下の場合(試料番号13、14、16、17、18、21、22、23)は、Q値が0.300超の場合(試料番号11、12、15および20)に比べて絶縁破壊電圧不良率が良好であることが確認できた。
Further, from the
Q値が0.004未満の場合(試料番号19および24)は、隣接する内部電極層の引込み距離の分散が大き過ぎることを意味し、これにより、Q値が0.004以上の試料と比較して静電容量に不良が出ていると考えられる。 When the Q value is less than 0.004 (sample numbers 19 and 24), it means that the dispersion of the pull-in distance of the adjacent internal electrode layers is too large, thereby comparing with a sample having a Q value of 0.004 or more. Thus, it is considered that the capacitance is defective.
Q値が0.300超の場合(試料番号11、12、15および20)は、隣接する内部電極層の引込み距離の分散が小さ過ぎることを意味し、これによりQが0.300以下の場合と比較して絶縁破壊電圧不良率が悪化すると考えられる。
When the Q value is more than 0.300 (
実施例3
絶縁層16に含まれるガラスの組成および軟化点を表4に示すものとし、絶縁層用ペーストの焼き付けの際の保持温度を700℃とし、内側誘電体層の厚みを1.6μmとした以外は実施例1と同様にして試料番号25〜試料番号29のコンデンサ試料を作製して、Q値の測定ならびに絶縁抵抗不良率、静電容量比(C/C40)、絶縁破壊電圧不良率およびたわみ強度を評価した。結果を表5に示す。
Example 3
The composition and softening point of the glass contained in the insulating
なお、表4の試料番号25〜試料番号29のガラス中のBaO、SiO2、Na2O、Bi2O3の組成は、合計が100質量%になっていないが、これは、ガラス粉末がBaO、SiO2、Na2O、Bi2O3以外の微少成分を含むためである。
Incidentally, BaO in the glass of sample No. 25 to sample No. 29 in Table 4, the composition of SiO 2, Na 2 O, Bi 2
また、試料番号25〜試料番号29のQ値の測定ならびに絶縁抵抗不良率、静電容量比(C/C40)および絶縁破壊電圧不良率の評価は実施例1または実施例2と同様にして行った。たわみ強度の評価方法は以下の通りである。 In addition, the measurement of the Q value and the evaluation of the insulation resistance failure rate, the capacitance ratio (C / C40) and the dielectric breakdown voltage failure rate of sample numbers 25 to 29 were performed in the same manner as in Example 1 or Example 2. It was. The evaluation method of deflection strength is as follows.
<たわみ強度>
コンデンサ試料102をガラスエポキシ基板104上に実装し(図7)、押し棒106により、矢印P1方向から、たわみ量が1.0mmになるように所定の荷重を5sec加えた。そして、静電容量が初期容量と比べて±10%以上変化したものをたわみ不良品として、コンデンサ試料100個のたわみ不良品の割合を求めた。本実施例では、15%未満を良好と判断し、○をつけている。また、15%以上の場合に×をつけている。なお、本実施例に係るコンデンサ試料102の内部構造は、図1および図2に示す積層セラミックコンデンサ2と同様である。
<Deflection strength>
The
試料番号25〜試料番号29より、ガラス成分としてBaOおよびSiO2の両方が含まれている場合(試料番号28および試料番号29)は、BaOおよびSiO2のいずれか一方を含む場合(試料番号25〜試料番号27)に比べて、たわみ強度が良好であることが確認できた。 From sample number 25 to sample number 29, when both BaO and SiO 2 are included as glass components (sample number 28 and sample number 29), when either one of BaO and SiO 2 is included (sample number 25) It was confirmed that the deflection strength was better than that of Sample No. 27).
絶縁層にSiおよびBaの両方を含む場合(試料番号28および試料番号29)、絶縁層が誘電体層と同じ組成を含むため、絶縁層と誘電体層の間に反応相が形成され易くなり、絶縁層と素子本体の密着性が強くなる。その結果、内側誘電体層の厚みを1.6μmに薄層化しても、たわみによる外部応力に対して抵抗を持つことができ、たわみ強度に対して良好な結果を得ることができたと考えられる。 When the insulating layer contains both Si and Ba (sample number 28 and sample number 29), since the insulating layer has the same composition as the dielectric layer, a reaction phase is easily formed between the insulating layer and the dielectric layer. In addition, the adhesion between the insulating layer and the element body is increased. As a result, even if the thickness of the inner dielectric layer was reduced to 1.6 μm, it was possible to have resistance against external stress due to deflection and to obtain good results with respect to the deflection strength. .
実施例4
内側誘電体層10の厚みtdaを表6に記載の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして試料番号30〜試料番号32を作製して、非導体部18の有無の確認、tdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率、絶縁破壊電圧不良率およびショート不良率の評価を行った。結果を表6に示す。なお、「非導体部有無」の欄については、非導体部が有る場合を○、非導体部が無い場合を×と記載している。
Example 4
Except that the thickness td a of the
また、内側誘電体層10の厚みtdaを表6に記載の通りに変えて、素子本体3をウェットエッチングした後、下記の条件で酸化処理した以外は、実施例1と同様にして試料番号33〜試料番号35を作製して、非導体部18の有無の確認、非導体部18の平均の幅(WUa)およびtdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率、絶縁破壊電圧不良率およびショート不良率の評価を行った。結果を表6に示す。
Further, the thickness td a of the
なお、試料番号30〜試料番号35のtdkの測定ならびに絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率の評価は実施例1および実施例2と同様にして行った。非導体部18の有無の確認方法、非導体部18の幅(WU)の測定方法およびショート不良率の評価方法は後述の通りである。
The evaluation of the measurement as well as the insulation resistance defect rate and breakdown voltage failure rate of td k of sample No. 30 to sample No. 35 was carried out in the same manner as in Example 1 and Example 2. The method for confirming the presence / absence of the
<酸化処理条件>
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:大気中
<Oxidation treatment conditions>
Temperature rising rate: 250 ° C / hour Holding temperature: 600 ° C
Temperature holding time: 12 hours Atmosphere: in air
<非導体部の幅(WU)>
コンデンサ試料を用意し、CV値の場合と同様にして、観察用の断面を得た。
次に、1つの試料の断面につき20箇所において、図3Bに示す非導体部18の幅WUを測定した。なお、図3Bに示すように1箇所の非導体部18において、最も幅のある部分を幅WUとした。この作業を10個のコンデンサ試料に対して行った。測定された200箇所の幅WUを基に幅WUの平均値(幅WUa)を求めた。なお、内部電極層12が欠損している箇所についてはカウントしなかった。
<Non-conductor width (WU)>
A capacitor sample was prepared, and a cross section for observation was obtained in the same manner as in the case of the CV value.
Next, the width WU of the
幅WUの測定には、デジタルマイクロスコープ(キーエンス社製VHXマイクロスコープ)を使用し、5000倍レンズで観察および測定を行った。なおデジタルスコープで観察する際に、内光モードで観察することで、明度の低いNiOと明度の高いNiとの間に明確な差が現れることから、NiOで構成される非導体部18の幅WUを測定できる。結果を表6に示す。
For measurement of the width WU, a digital microscope (VHX microscope manufactured by Keyence Corporation) was used, and observation and measurement were performed with a 5000 × lens. When observing with a digital scope, a clear difference appears between NiO with low brightness and Ni with high brightness by observing in the internal light mode. Therefore, the width of the
<ショート不良率>
各コンデンサ試料の抵抗値を絶縁抵抗計(HEWLETT PACKARD社製E2377A)を使用して測定し、抵抗値が100kΩ以下になったサンプルを、ショート不良サンプルとした。100個のコンデンサ試料について上記の測定を行い、全測定サンプルに対する、ショート不良を起こしたサンプルの比率を、ショート不良率とした。結果を表6に示す。本実施例では、15%以下を良好と判断した。また、表6ではショート不良率が15%以下である場合を○、15%超である場合を×と記載した。
<Short defective rate>
The resistance value of each capacitor sample was measured using an insulation resistance meter (E2377A manufactured by HEWLETT PACKARD), and a sample having a resistance value of 100 kΩ or less was determined as a short-circuit defective sample. The above measurement was performed on 100 capacitor samples, and the ratio of the samples that caused the short failure to the total measurement samples was defined as the short failure rate. The results are shown in Table 6. In this example, 15% or less was judged good. Further, in Table 6, the case where the short-circuit defect rate is 15% or less is described as ◯, and the case where it is over 15% is described as ×.
試料番号30〜試料番号35より、非導体部を有する場合(試料番号33〜試料番号35)は、非導体部が無い場合(試料番号30〜試料番号32)に比べて、内側誘電体層を薄層化してもショート不良率が良好であることが確認できた。 From Sample No. 30 to Sample No. 35, when the non-conductor portion is provided (Sample No. 33 to Sample No. 35), the inner dielectric layer is formed as compared with the case where there is no non-conductor portion (Sample No. 30 to Sample No. 32). It was confirmed that the short-circuit defect rate was good even when the layer was thinned.
ショートの大きな原因は絶縁物を塗布する際のハンドリングであり、内側誘電体層が薄いほどショート不良率が増大する傾向にあるが(試料番号30〜試料番号32)、非導体部を持たせることで(試料番号33〜試料番号35)、ショート不良率が激減することが確認できた。 A major cause of shorting is handling when applying an insulator. The thinner the inner dielectric layer, the higher the short-circuit defect rate (sample number 30 to sample number 32). (Sample No. 33 to Sample No. 35), it was confirmed that the short-circuit defect rate drastically decreased.
実施例5
内側誘電体層10の厚みtdaを表7に記載の通りに変えて、素子本体3をウェットエッチングした後、下記の条件で内部電極層12の端部を処理した以外は、実施例1と同様にして試料番号36〜試料番号38を作製して、非導体部18の平均の幅WUaおよびtdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率の評価を行った。結果を表7に示す。なお、試料番号36〜試料番号38のtdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率の評価は実施例1および実施例2と同様にして行った。
Example 5
Example 1 except that the thickness td a of the
<試料番号36の内部電極層の端部の処理>
内部電極層12の端部の酸化条件:箱型炉
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:大気中
<Treatment of edge of internal electrode layer of sample number 36>
Oxidation condition at end of internal electrode layer 12: box furnace Temperature rising rate: 250 ° C./hour Holding temperature: 600 ° C.
Temperature holding time: 12 hours Atmosphere: in air
<試料番号37の内部電極層の端部の処理>
内部電極層12の端部の窒化条件:窒化炉
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:NH3中
<Treatment of edge of internal electrode layer of sample number 37>
Nitriding conditions at the end of the internal electrode layer 12: Nitriding furnace Temperature rising rate: 250 ° C./hour Holding temperature: 600 ° C.
Temperature holding time: 12 hours Atmosphere: in NH 3
<試料番号38の内部電極層の端部の処理>
内部電極層12の端部の合金条件はスパッタリングとした。具体的には、素子本体3のX軸方向の端面にCrをターゲットとしてスパッタリングを行った。条件は以下の通りとした。
電流値:40mA
スパッタ時間:60s×3回
その後、試料番号36の内部電極層12の端部の処理条件と同じ熱処理を行うことで、Ni−Crの不導体被膜が形成された。
<Treatment of edge of internal electrode layer of sample number 38>
The alloy condition at the end of the
Current value: 40 mA
Sputtering time: 60 s × 3 times Thereafter, a Ni—Cr non-conductive coating was formed by performing the same heat treatment as that for the end of the
試料番号36〜試料番号38より、非導体部を酸化物とした場合(試料番号36)、非導体部を窒化物とした場合(試料番号37)または非導体部をNi−Cr合金とした場合(試料番号38)は、内側誘電体層を薄層化しても絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率が良好であることが確認できた。試料番号36〜試料番号38では、非導体部の存在により、絶縁層と素子本体の接着性が強固なものとなり、破壊電圧が起こりにくくなっていると考えられる。 From sample number 36 to sample number 38, when the non-conductor portion is an oxide (sample number 36), when the non-conductor portion is nitride (sample number 37), or when the non-conductor portion is Ni-Cr alloy (Sample No. 38) was confirmed to have good insulation resistance failure rate and dielectric breakdown voltage failure rate even when the inner dielectric layer was thinned. In Sample No. 36 to Sample No. 38, it is considered that the presence of the non-conductor portion strengthens the adhesiveness between the insulating layer and the element main body, and the breakdown voltage is less likely to occur.
また、非導体部を酸化物とした場合(試料番号36)は、非導体部を窒化物とした場合(試料番号37)または非導体部をNi−Cr合金とした場合(試料番号38)に比べて、絶縁破壊電圧不良率が良好であることが確認できた。 Further, when the non-conductor portion is an oxide (sample number 36), when the non-conductor portion is a nitride (sample number 37) or when the non-conductor portion is a Ni—Cr alloy (sample number 38). In comparison, it was confirmed that the breakdown voltage failure rate was good.
以上のように、本発明に係る積層電子部品は、小型高容量で使用されることが多いノートパソコンやスマートフォンに用いる電子部品として有用である。 As described above, the multilayer electronic component according to the present invention is useful as an electronic component used in a notebook computer or a smartphone that is often used in a small size and a high capacity.
2,102… 積層セラミックコンデンサ
3… 素子本体
4… セラミック焼結体
6… 第1外部電極
8… 第2外部電極
10… 内側誘電体層
10a… 内側グリーンシート
11… 外装領域
11a… 外側グリーンシート
12… 内部電極層
12A,12B… 引出部
12a… 内部電極パターン層
13… 内装領域
13a… 内部積層体
14… 容量領域
15A,15B…引出領域
16… 絶縁層
16a… 絶縁層延長部
18… 非導体部
20… 段差吸収層
32… 内部電極パターン層の隙間
104… 基板
106… 押し棒
2, 102 ... Multilayer
Claims (6)
前記素子本体の前記第1軸の方向に相互に向き合う一対の側面にそれぞれ絶縁層が備えられており、
前記素子本体の前記第2軸の方向に相互に向き合う一対の端面に、前記内部電極層と電気的に接続される外部電極がそれぞれ備えられており、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散していることを特徴とする積層電子部品。 A laminated electronic component comprising an element body in which internal electrode layers and dielectric layers substantially parallel to a plane including the first axis and the second axis are alternately laminated along the direction of the third axis,
An insulating layer is provided on each of a pair of side surfaces facing each other in the direction of the first axis of the element body,
An external electrode electrically connected to the internal electrode layer is provided on each of a pair of end faces facing each other in the direction of the second axis of the element body,
The end in the first axial direction of the internal electrode layer is drawn in at a predetermined drawing distance from the end in the first axial direction of the dielectric layer to the inside along the direction of the first axis.
The multilayer electronic component, wherein the pull-in distance is dispersed in a predetermined range in each of the internal electrode layers.
k層目の前記内部電極層の引込み距離をdkとし、
k+1層目の前記内部電極層の引込み距離をdk+1として、
Q値=tdk 2/(tdk 2+|dk+1−dk|2)とした場合、
Q値は0.004〜0.300である請求項1または2に記載の積層電子部品。 The thickness of the dielectric layer between the k-th layer of the inner electrode layer and the k + 1 th layer of the inner electrode layer and td k,
The pull-in distance of the kth internal electrode layer is d k ,
The pull-in distance of the internal electrode layer of the (k + 1) th layer is d k + 1 ,
When Q value = td k 2 / (td k 2 + | d k + 1 −d k | 2 ),
The multilayer electronic component according to claim 1, wherein the Q value is 0.004 to 0.300.
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