JP2022053270A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Abstract
Description
積層体は、層状の誘電体と内部電極とが交互に積層されている。内部電極は、互いに隣り合う内部電極同士で対向している対向部と、対向部から一方又は他方の外部電極のいずれかに延びる引き出し部とを備え、誘電体よりも長さ方向の長さが短い。そして、引き出し部が対向部から一方の端面に延びる内部電極と、引き出し部が対向部から他方の端面に延びる内部電極とが交互に配置されている。
また、積層セラミックコンデンサは、整った直方体にならず、基板へ取り付けにくい。
このため、長さ方向の両端部の引き出し部としての内部電極を、対向部に比べて2倍の厚さにした積層セラミックコンデンサが開発されている(特許文献1参照)。
積層セラミックコンデンサ1は、略直方体形状で、積層体2と積層体2の両端に設けられた一対の外部電極3とを備える。積層体2は、積層体チップ10と、サイドギャップ部30とを備える。積層体チップ10は、層状の誘電体14と層状の内部電極15とを交互に複数組含む内層部11と、外層部12とを備える。
なお、第1主面Aaと第2主面Abとを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて主面Aとし、第1側面Baと第2側面Bbとを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて側面Bとし、第1端面Caと第2端面Cbとを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて端面Cとして説明する。
積層体2は、上述のように積層体チップ10と、サイドギャップ部30とを備える。積層体2の寸法は、特に限定されないが、長さ方向L寸法が0.2mm以上10mm以下、幅方向W寸法が0.1mm以上10mm以下、積層方向T寸法が0.1mm以上5mm以下であることが好ましい。
積層体チップ10は、内層部11と、内層部11の第1主面Aa側に配置される上部外層部12aと、内層部11の第2主面Ab側に配置される下部外層部12bとを備える。
内層部11は、積層方向Tに沿って交互に積層された誘電体14と内部電極15とを複数組含む。
誘電体14は、厚みが0.5μm以下である。誘電体14は、セラミック材料で製造されている。セラミック材料としては、例えば、BaTiO3を主成分とする誘電体セラミックが用いられる。また、セラミック材料として、これらの主成分にMn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物等の副成分のうちの少なくとも一つを添加したものを用いてもよい。なお、積層体チップ10を構成する誘電体14の枚数は、上部外層部12a及び下部外層部12bも含めて15枚以上700枚以下であることが好ましい。
内部電極15は、複数の第1内部電極15Aと、複数の第2内部電極15Bとを備える。第1内部電極15Aと第2内部電極15Bとは交互に配置されている。なお、第1内部電極15Aと第2内部電極15Bとを特に区別して説明する必要のない場合、まとめて内部電極15として説明する。
対向部15aは、略一定の厚みの板状で、厚みは、例えば、0.5μm以上2.0mm程度であることが好ましい。図2に示す断面で対向部15aは、細長い矩形形状で示される。
厚肉部15bは、対向部15aから一方の端面Cまで延びて外部電極3に接続され、端面Cに向かうにつれて徐々に厚くなっている。厚肉部15bの最大厚みは、対向部15aの約2倍である。
実施形態では、図2に示すように、厚肉部15bの積層方向Tの一面は、対向部15aと同一平面である。
厚肉部15bの積層方向Tの他面は、対向部15aに対して積層方向T側に突出することによって、厚みが端面Cに向かうにつれて徐々に厚くなっている。図2に示す断面において、厚肉部15bの突出している部分の輪郭は、楕円の円周に略沿ってカーブした曲線である。
薄肉部15cは、対向部15aから他方の端面C側へと延び、端面Cに向かうにつれて徐々に薄くなっている。薄肉部15cは端面Cまでは到達していない。
図2に示すように、薄肉部15cの積層方向Tの一面は、対向部15aと同一平面である。実施形態で、薄肉部15cにおける対向部15aと同一平面の一面は、厚肉部15bにおいて対向部15aと同一平面であった一面と同じ側である。
すなわち、実施形態で厚肉部15bが突出している方向と、薄肉部15cが窪んでいる方向とは逆側である。
すなわち、図2に示すように、第1内部電極15Aは、第1厚肉部15Abが第2主面Ab側に突出し、第1薄肉部15Acが第1主面Aa側に向かって窪んでいる。
第2内部電極15Bは、第2厚肉部15Bbが第1主面Aa側に突出し、第2薄肉部15Bcが第2主面Ab側に向かって窪んでいる。
そして、第1薄肉部15Acのカーブと第2厚肉部15Bbのカーブは略等しいので、互いに対向する第1薄肉部15Acと第2厚肉部15Bbとの積層方向Tの間隔は一定である。
そして、第2薄肉部15Bcのカーブと第1厚肉部15Abのカーブは略等しいので、互いに対向する第2薄肉部15Bcのカーブと第1厚肉部15Abとの積層方向Tの間隔は一定である。
すなわち、長さ方向Lの両端側における同じ位置での、薄肉部15cと厚肉部15bとの合計厚みは一定であって、対向部15aの2倍である。
ゆえに、隣り合う内部電極15の合計厚みは、全体として常に一定となる。
また、実施形態では、誘電体14の積層方向Tの合計の厚みは、長さ方向Lにおいて一定である。したがって、積層体チップ10(積層体2)としての積層方向Tの厚みは一定となる。
外層部12は、内層部11の誘電体14と同じ材料で製造されている。そして、外層部12の厚みは例えば20μm以下であり、10μm以下であることがより好ましい。
サイドギャップ部30は、積層体チップ10の両側面に露出している内部電極15の幅方向W側の端部に設けられている。サイドギャップ部30は、誘電体14と同様の材料で製造されている。サイドギャップ部30の厚みは、例えば20μmであり、10μm以下であることが好ましい。
外部電極3は、端面Cだけでなく、主面A及び側面Bの端面C側の一部も覆っている。
次に、実施形態の積層セラミックコンデンサ1の製造方法の一例について説明する。図4は、積層セラミックコンデンサ1の製造方法を説明するフローチャートである。
まず、印刷装置100を用いてセラミックグリーンシート102に内部電極15となる内部電極パターン103を印刷する。図5は積層セラミックコンデンサ1を作製するために使用される印刷装置100であって、セラミックグリーンシート102に内部電極15となる内部電極パターン103を印刷する装置である。
セラミックグリーンシート102は、セラミックス粉末、バインダ及び溶剤を含むセラミックスラリーがキャリアフィルム上においてダイコータ、グラビアコータ、マイクログラビアコータ等を用いてシート状に成形された帯状のシートである。
版胴110は水平に延びる版胴軸111を中心として回転可能な円筒状又は円柱状部材である。版胴110は、外周面にセラミックグリーンシート102に印刷される内部電極パターン103の形状に対応した、複数の凹部112が形成されている。
凹部112は、実施形態では、2つの内部電極15を合わせた形状に対応した形状を有する。すなわち、2つの内部電極15を厚肉部15bにおいてつなげた形状であり、対向部15aに対応する平坦な凹部が2つ並んだその間が、厚肉部15bを2つ合わせた形でさらに窪み、対向部15aに対応する平坦な凹部の両端は、薄肉部15cに対応して徐々に深さが浅くなっている。
このような凹部112は、フォトマスク原版を用いたエッチングや彫刻等によって形成される。複数の凹部112は互いに同形で、版胴110の軸方向と円周方向に、一定の間隔で整列して形成されている。以下、版胴軸111が延びる方向を軸方向とする。
ペースト供給部120は、版胴110の下に配置されている、導電性ペーストの貯留槽である。導電性ペースト121はペースト供給部120に貯留され、版胴110の下方部分が導電性ペースト121に浸漬されている。それにより、版胴110外周面の凹部112に導電性ペースト121が入り込む。
版胴110の側部にはブレード114が配置されている。ペースト供給部120に蓄えられた導電性ペースト121が版胴110の凹部112に導入され、セラミックグリーンシート102との接触部分まで導電性ペースト121が運ばれる。その途中において、ブレード114が版胴110の表面に押し当てられる。このブレード114によって、版胴110表面の凹部112以外の部分に付着した導電性ペースト121が掻き落とされる。
圧胴130は、版胴110の上に配置され、版胴軸111と略平行な圧胴軸131を中心として回転する円筒状又は円柱状部材である。圧胴130の外周面は弾性部材で覆われている。
このとき、ペースト供給部120に蓄えられた導電性ペースト121が、版胴110の凹部112内に入り込み、セラミックグリーンシート102との接触部まで運ばれる。
セラミックグリーンシート102は、圧胴130によって版胴110の外周面に押し当てられ、版胴110の凹部112に充填されている導電性ペースト121は、ニップ幅によって規定される範囲内でセラミックグリーンシート102に転写されて、セラミックグリーンシート102に内部電極パターン103が形成される。
図6は、素材シート203の積層状態を示す概略図である。図示するように、互いに向きが反対の2枚の素材シート203の間にセラミックグリーンシート204を挟んだものが、複数枚組積層される。
互いに向きが反対の2枚の素材シート203は、内部電極パターン103が互いに対向する方向を向き且つその内部電極パターン103が隣り合う素材シート203間において幅方向において半ピッチずつずれた状態になるように、複数の素材シート203が積み重ねられる。すなわち、互いに向きが反対の2枚の素材シート203の一方における、厚肉部15bが2つ合わさった形の突部215が、2枚の素材シート203の他方における、薄肉部15cと薄肉部15cとの間の凹部216と対向するように配置される。
続いて、上部外層部用セラミックグリーンシート212と、積み重ねられた複数の素材シート203とセラミックグリーンシート204との組と、下部外層部用セラミックグリーンシート213とを熱圧着する。これにより、図7に示すマザーブロック210が形成される。
次いで、マザーブロック210を、積層体チップ10の寸法に対応した切断線Xに沿って分割する。これにより、積層セラミックコンデンサ1の積層体チップ10が複数製造される。
次に、積層用セラミックグリーンシート101と同様の誘電体粉末に、Mgが焼結助剤として加えられたセラミックスラリーが作製される。そして、樹脂フィルム上に、セラミックスラリーを塗布し、乾燥して、サイドギャップ部用セラミックグリーンシートが作製される。
そして、サイドギャップ用セラミックグリーンシートを積層体チップ10の内部電極15が露出している側部に張り付けることで、サイドギャップ部30となる層が形成される。このとき、サイドギャップ用セラミックグリーンシートを積層体チップ10の内部電極15が露出している側部に押し付ける
ここで、焼結時にサイドギャップ部30のMgは、内部電極15側に移動する。これにより焼結後、サイドギャップ部30のMgは内部電極15側に偏析する。また、誘電体14と、サイドギャップ部30とは、略同じ材料で製造されているが、サイドギャップ部30は、誘電体14を含む積層体チップ10に張り付けたものであるので、焼結後においても、サイドギャップ部30と積層体チップ10との間には界面が存在する。
次に、積層体2の両端部に外部電極3が形成される。
そして、設定された焼成温度で、窒素雰囲気中で所定時間加熱する。これにより、外部電極3が積層体2に焼き付けられ、図1に示す積層セラミックコンデンサ1が製造される。
ゆえに、厚みにばらつきが生じず、製造過程において積層方向Tの両側からプレスする際に均等な圧力を加えることができ、長さ方向Lの両端において、良好な密着性を得ることができる。また、積層セラミックコンデンサ1は、整った直方体になるので、基板へ取り付けやすい。
実施形態では、厚肉部15bの突出している方向と、薄肉部15cの窪んでいる方向が異なっていた。ゆえに、第1内部電極15Aと第2内部電極15Bとの積層方向Tの向きを逆向きにした。
しかし、図示するように、厚肉部415bの突出している方向と、薄肉部415cの窪んでいる方向が同じ場合は、第1内部電極415Aと第2内部電極415Bとの積層方向Tの向きを同じにして、第1内部電極415Aの薄肉部415Acの窪みに、第2内部電極415Bの厚肉部415Bbを対向させることができる。
図9の薄肉部415Acにおける内部電極パターンの一部は、フローティング電極になることがある。
実施形態では、厚肉部15bの積層方向Tの輪郭は、楕円の円周に略沿った曲線であり、薄肉部515cの積層方向Tの輪郭は、楕円の円周に略沿った曲線である。
ただし、これに限定されず、図10に示すように厚肉部515bの積層方向Tの輪郭と、薄肉部515cの積層方向Tの輪郭とを直線にしてもよい。
図10の薄肉部415Acにおける内部電極パターンの一部は、フローティング電極になることがある。
2 積層体
3 外部電極
3A 第1外部電極
3B 第2外部電極
10 積層体チップ
11 内層部
12 外層部
12a 上部外層部
12b 下部外層部
14 誘電体
15 内部電極
15A 第1対向部
15A 第1内部電極
15Aa 第1対向部
15Ab 第1厚肉部
15Ac 第1薄肉部15c
15B 第2内部電極
15Ba 第2対向部
15Bb 第2厚肉部
15Bc 第2薄肉部15c
15a 対向部
15b 厚肉部
15c 薄肉部15c
Claims (7)
- 交互に積層された誘電体と内部電極とを有する積層体と、
前記積層体における積層方向と交差する長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第1端面と第2端面のそれぞれ配置された外部電極と、を備え、
前記内部電極は、
対向部と、
前記対向部から、前記第1端面又は第2端面のいずれか一方まで延びて前記外部電極に接続され、且つ前記対向部より前記積層方向の厚みが厚い厚肉部と、
前記対向部から、前記第1端面又は第2端面のいずれか他方の側に延び、前記外部電極に非接続で、且つ前記対向部より前記積層方向の厚みが薄い薄肉部と、を有する、
積層セラミックコンデンサ。 - 前記積層方向に隣り合う前記内部電極において、
一方の前記内部電極の前記薄肉部と、他方の前記内部電極の前記厚肉部とが対向している、
請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 互いに対向する前記厚肉部と前記薄肉部との間の積層方向の間隔が一定である、
請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記厚肉部は、前記対向部から前記第1端面又は第2端面のいずれか一方に向かうにつれて前記積層方向の厚みが徐々に厚くなり、
前記薄肉部は、前記対向部から前記第1端面又は第2端面のいずれか他方に向かうにつれて前記積層方向の厚みが徐々に薄くなる、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記薄肉部及び前記厚肉部の前記長さ方向の寸法は、5μm~30μmである、
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記薄肉部と、前記薄肉部が延びる側の端面との間には、フローティング電極が点在する、
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。 - 前記内部電極における、前記積層方向と前記長さ方向とに交差する幅方向の端部の、前記積層方向のずれ量は、0.5μm以内である、
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサ。
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