JP2021082686A - セラミック電子部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図1で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面を側面と称する。外部電極20a,20bは、4つの側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、4つの側面において互いに離間している。
まず、誘電体層11の主成分であるセラミック材料の粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、Mg(マグネシウム),Mn(マンガン),V(バナジウム),Cr(クロム),希土類元素(Y(イットリウム),Sm(サマリウム),Eu(ユウロピウム),Gd(ガドリニウム),Tb(テルビウム),Dy(ジスプロシウム),Ho(ホルミウム),Er(エルビウム),Tm(ツリウム)およびYb(イッテルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト),Ni,Li(リチウム),B,Na(ナトリウム),K(カリウム)およびSiの酸化物もしくはガラスが挙げられる。例えば、まず、セラミック材料の粉末に添加化合物を含む化合物を混合して仮焼を行う。続いて、得られたセラミック材料の粒子を添加化合物とともに湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック材料の粉末を調製する。
次に、得られたセラミック材料の粉末に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に例えば厚み1.0μm以下の帯状の誘電体グリーンシートを塗工して乾燥させる。
このようにして得られたセラミック積層体を、例えば、H2が1.0体積%程度の還元雰囲気中において、1100℃〜1400℃程度の焼成温度で2時間程度焼成する。このようにして、内部に焼結体からなる誘電体層11と内部電極層12とが交互に積層され、最外層にカバー層13が形成された積層チップ10が得られる。なお、過焼結による温度特性の悪化を抑制するために、焼成温度を1100℃〜1200℃とすることが好ましい。
その後、N2ガス雰囲気中で600℃〜1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
次に、積層チップ10を、大気雰囲気中で、600℃〜700℃で熱処理する。これにより、積層チップ10の2端面に露出する内部電極層12の端面を一部酸化させる。すなわち、内部電極層12の端面に、内部電極層12の主成分であるNiの酸化物を形成する。
次に、熱処理工程後の積層チップ10の内部電極層パターンが露出する2端面に、下地導体層形成用導電ペーストを塗布する。下地導体層形成用導電ペーストは、下地導体層21の主成分金属(本実施形態では、Cu)の粉末と、ガラス成分と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる。バインダおよび溶剤は、上記したセラミックペーストと同様のものを使用できる。ガラス成分は、ガラス成分の総重量を100重量%としたときに、20〜30重量%のZnOを含む。また、ガラス成分は、B2O3およびSiO2から選択される1種以上の網目形成酸化物を含む。ガラス成分は、ZnOに加えて、Al2O3,CuO,Li2O,Na2O,K2O,MgO,CaO,BaO,ZrO2およびTiO2から選択される1種以上の網目修飾酸化物を含んでもよい。
次に、変形例1に係る積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図7は、変形例1に係る積層セラミックコンデンサ100の製造方法を示すフローである。なお、図5に示した積層セラミックコンデンサ100の製造方法と異なる点についてのみ説明し、その他については詳細な説明を省略する。
変形例1では、外部電極形成工程前に大気雰囲気中での熱処理を行わず、焼成後または再酸化処理後の積層チップ10の内部電極層パターンが露出する2端面に、下地導体層形成用導電ペーストを塗布する。下地導体層形成用導電ペーストは、下地導体層21の主成分金属であるCuの粉末と、ガラス成分と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる。バインダおよび溶剤は、上記したセラミックペーストと同様のものを使用できる。ガラス成分は、ガラス成分の総重量を100重量%としたときに、20〜30重量%のZnOを含む。
次に、変形例2に係る積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図8は、変形例2に係る積層セラミックコンデンサ100の製造方法を示すフローである。なお、図5に示した積層セラミックコンデンサ100の製造方法と異なる点についてのみ説明し、その他については詳細な説明を省略する。
図8に示すように、外部電極形成工程前に、ガラス成分を含むガラスペーストを、積層チップ10の2端面(外部電極20a,20bが形成される端面)に薄く塗布する。これにより、内部電極層12の端面にガラスペーストが塗布される。ここで、ガラス成分は、ガラス成分の総重量を100重量%とした場合に、20〜30重量%のZnOを含む。
次に、ガラスペーストを600℃〜700℃で焼付ける。これにより、内部電極層12と外部電極20a,20bとの接続部近傍において、内部電極層12の周囲にZnとNiとを含む酸化物40が形成される。
ガラスペーストを焼付けた積層チップ10の2端面に、下地導体層形成用導電ペーストを塗布する。下地導体層形成用導電ペーストは、下地導体層21の主成分金属であるCuの粉末と、ガラス成分と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる。バインダおよび溶剤は、上記したセラミックペーストと同様のものを使用できる。本変形例2では、下地導体層形成用導電ペーストのガラス成分に含まれるZnOの割合は特に限定されない。次に、下地導体層形成用導電ペーストを塗布した積層チップ10を、窒素雰囲気中で、約770℃以下の温度で焼成する。これにより、下地導体層21が焼付けられ、積層セラミックコンデンサ100の半製品を得ることができる。次に、半製品の下地導体層21上に、電解めっきにより第1めっき層22を形成する。さらに、第1めっき層22上に、電解めっきにより第2めっき層23を形成する。
実施例1では、誘電体層11の主成分セラミックとして、チタン酸バリウムを用いた。チタン酸バリウム粉末に必要な添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダおよび溶剤を加えてドクターブレード法にて誘電体グリーンシートを作製した。有機バインダとしてポリビニルブチラール(PVB)等を用い、溶剤としてエタノール、トルエン等を加えた。その他、可塑剤などを加えた。次に、内部電極層12の主成分金属Niの粉末と、バインダと、溶剤と、必要に応じてその他助剤とを含んでいる内部電極形成用導電ペーストを作製した。誘電体シートに内部電極形成用導電ペーストをスクリーン印刷した。内部電極形成用導電ペーストを印刷したシートを500枚重ね、その上下にカバーシートをそれぞれ積層した。その後、熱圧着によりセラミック積層体を得て、所定の形状に切断した。得られたセラミック積層体をN2雰囲気中で脱バインダした後に焼成して積層チップ10を得た。積層チップ10は、長さ1.6mm、幅0.8mm、高さ0.8mmであった。
実施例2では、焼成後の積層チップ10に対し、大気雰囲気中での熱処理を行わなかった。したがって、実施例2では、焼成後の積層チップ10に下地導体層形成用導電ペーストを塗布し、乾燥させた。実施例2では、下地導体層形成用導電ペーストの焼付け時の昇温域における酸素濃度を10ppmとした。その他の条件は、実施例1と同一である。実施例2に係るサンプルを400個作製した。
外部電極を形成せずに焼成した積層チップ10を用意した。積層チップ10は、長さ1.6mm、幅0.8mm、高さ0.8mmである。
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
15 エンドマージン
16 サイドマージン
20a,20b 外部電極
21 下地導体層
100 積層セラミックコンデンサ
Claims (6)
- セラミックを主成分とする誘電体層と、Niを主成分とする内部電極層と、が交互に積層され、積層された複数の前記内部電極層が交互に対向する2端面に露出するように形成され、略直方体形状を有する積層チップと、
前記対向する2端面から前記積層チップの少なくともいずれかの側面にかけて形成された1対の外部電極と、を備え、
前記内部電極層と前記外部電極の接続部近傍において、前記内部電極層の周囲に、ZnとNiとを含む酸化物が存在する、
ことを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記外部電極は、下地導体層と、めっき層と、を備え、
前記内部電極層において、前記下地導体層の主成分が拡散した領域の前記2端面の対向方向における長さは5μm以下である、
ことを特徴とする請求項1に記載のセラミック電子部品。 - 前記内部電極層の平均厚みは、0.5μm以下である、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のセラミック電子部品。 - セラミック誘電体層グリーンシートと、Niを主成分とする内部電極層形成用導電ペーストと、を交互に積層し、積層された複数の内部電極層形成用導電ペーストを交互に対向する2端面に露出させることによって、略直方体形状のセラミック積層体を形成し、
前記セラミック積層体を焼成することで積層チップを形成し、
前記積層チップを熱処理し、
前記熱処理後の前記積層チップの前記2端面に接するように、金属粉末と、20〜30重量%のZnOを含むガラス成分と、を含有する導電ペーストを配置し、
前記導電ペーストを焼付けることによって、内部電極層と外部電極との接続部近傍において、前記内部電極層の周囲に、ZnとNiとを含む酸化物を形成する、
ことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。 - セラミック誘電体層グリーンシートと、Niを主成分とする内部電極層形成用導電ペーストと、を交互に積層し、積層された複数の内部電極層形成用導電ペーストを交互に対向する2端面に露出させることによって、略直方体形状のセラミック積層体を形成し、
前記セラミック積層体を焼成することで積層チップを形成し、
前記積層チップの前記2端面に接するように、金属粉末と、20〜30重量%のZnOを含むガラス成分と、を含有する導電ペーストを配置し、
前記導電ペーストを、昇温域における酸素濃度を10ppm以上として焼付けることによって、内部電極層と外部電極との接続部近傍において、前記内部電極層の周囲に、ZnとNiとを含む酸化物を形成する、
ことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。 - セラミック誘電体層グリーンシートと、Niを主成分とする内部電極層形成用導電ペーストと、を交互に積層し、積層された複数の内部電極層形成用導電ペーストを交互に対向する2端面に露出させることによって、略直方体形状のセラミック積層体を形成し、
前記セラミック積層体を焼成することで積層チップを形成し、
前記積層チップの前記2端面に、20〜30重量%のZnOを含むガラスペーストを塗布し、
前記ガラスペーストを焼付けることによって、内部電極層と外部電極との接続部近傍において、前記内部電極層の周囲に、ZnとNiとを含む酸化物を形成し、
前記積層チップの前記2端面に接するように、金属粉末と、ガラス成分と、を含有する導電ペーストを配置し、
前記導電ペーストを焼付ける、
ことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
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