JP2023015365A - 積層セラミックコンデンサ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、複数の粒子は、内部電極が焼結し始める数百℃で卑金属材料を含んだ酸化物として生成され始め、未焼成のセラミックスよりも高い強度を有する。セラミック積層チップとサイドマージン部との間の境界に上記複数の粒子を設けることで、応力が発生するこれらの境界に強度の高い構成を配置することができ、応力に対して耐性を発揮することができる。
また、未焼結のセラミックス同士であるセラミック積層チップのセラミック部分とサイドマージン部との接合よりも、酸化物化した卑金属材料とセラミックスとの接合の方が接合強度が高い。このため、上記複数の粒子により、セラミック積層チップとサイドマージン部との間の接合強度を高めることができ、応力が発生した場合にも接合面におけるクラックや剥離を防止することができる。
したがって、積層セラミックコンデンサに対するクラックや剥離からの水分等の進入を抑制し、積層セラミックコンデンサの耐環境性を高めることができる。
これにより、接合部によるクラックや剥離の防止効果を十分に発揮させることができる。
これにより、接合面における絶縁性を確保することができる。
また、上記酸化物はマグネシウムを含んでいてもよい。
上記側面のうち上記カバー部が占める領域に、卑金属粒子が付着される。
上記セラミック積層チップの上記側面にサイドマージン部を設けることにより、セラミック素体が作製される。
上記セラミック素体が焼成され、かつ上記卑金属粒子が酸化させることで、前記カバー部と前記サイドマージン部との境界に、前記卑金属粒子の酸化物からなる複数の粒子を配置する。
図面には、適宜相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は全図において共通である。
図1~3は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10を示す図である。図1は、積層セラミックコンデンサ10の斜視図である。図2は、積層セラミックコンデンサ10の図1のA-A'線に沿った断面図である。図3は、積層セラミックコンデンサ10の図1のB-B'線に沿った断面図である。
積層セラミックコンデンサ10のセラミック素体11は、例えば未焼成の積層チップ16のY軸方向側面に未焼成のサイドマージン部17が接合され、焼成されることで製造される。焼成工程において、内部電極12,13を構成する金属材料と誘電体セラミックスとの焼結温度が異なることから、積層チップ16とサイドマージン部17との間の境界部分である上記側面において応力が集中し、クラックや剥離等の発生が懸念される。クラックや剥離が発生した場合、水分等が容量形成部19へ侵入しやすくなり、積層セラミックコンデンサ10の耐環境性が低下する。したがって、積層チップ16とサイドマージン部17との間の接合強度の確保が非常に重要になる。
接合部22の接合面20bに対する面積占有率は、10%以下であってもよい。これにより、接合面20bにおける絶縁性をより確実にすることができる。
まず、測定対象の積層セラミックコンデンサ10を機械研磨して、接合面20bと、接合面20bが形成されていない、Y軸方向に略2等分した位置におけるY軸方向に垂直な断面(例えば図2に示す断面)と、を露出させる。後者のカバー部20の断面を、対照面と称する。走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いて、接合面20b及び対照面における、Z軸方向に20μm、X軸方向に100μmのサイズの矩形の視野を観察する。
そして、エネルギー分散型X線分光器(EDS:Energy Dispersive x-ray Spectrometry)を用いて、上記視野において卑金属の酸化物が検出された領域の面積をそれぞれ算出する。
接合面20bにおいて算出された面積から、対照面において算出された面積を減じた結果を、接合面20bの上記視野における卑金属の酸化物の面積として算出する。そして、上記視野の面積(2000μm2)に対する、算出された卑金属の酸化物の面積の割合を、上記積層セラミックコンデンサ10における接合部22の接合面20bに対する面積占有率として算出する。
図6は、積層セラミックコンデンサ10の製造方法を示すフローチャートである。図7~9は、積層セラミックコンデンサ10の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ10の製造方法について、図6に沿って、図7~9を適宜参照しながら説明する。
ステップS01では、容量形成部19を形成するための第1セラミックシート101及び第2セラミックシート102と、カバー部20を形成するための第3セラミックシート103と、を積層し、切断することで、未焼成のセラミック積層チップ(積層チップ)116を作製する。
なお、セラミックシート101,102,103の積層枚数等は、適宜調整可能である。
ステップS02では、側面116bのうちカバー部120の占める領域120bに、卑金属粒子を付着させる。
ステップS03では、ステップS02で得られた、卑金属粒子が付着した積層チップ116の側面116bに未焼成のサイドマージン部117を設けることにより、図9に示す未焼成のセラミック素体111を作製する。サイドマージン部117は、セラミックシートやセラミックスラリーから形成される。
ステップS04では、ステップS03で得られた未焼成のセラミック素体111を焼結させることにより、図1~3に示す積層セラミックコンデンサ10のセラミック素体11を作製する。つまり、ステップS04により、積層チップ116が積層チップ16になり、サイドマージン部117がサイドマージン部17になる。
ステップS05では、ステップS04で得られたセラミック素体11に外部電極14,15を形成することにより、図1~3に示す積層セラミックコンデンサ10を作製する。ステップS05では、例えば、セラミック素体11のX軸方向端面に、外部電極14,15を構成する下地膜、中間膜、及び表面膜を形成する。
本実施形態の実施例及び比較例として、上記の製造方法に基づいて積層セラミックコンデンサ10のサンプルを作製した。このサンプルでは、X軸方向の寸法を1mmとし、Y軸方向及びZ軸方向の寸法を0.5mmとした。
11…セラミック素体
12,13…内部電極
14,15…外部電極
16…積層チップ(セラミック積層チップ)
17…サイドマージン部
19…容量形成部
20…カバー部
20b…接合面
21…セラミック層
22…接合部
22a・・・粒子
Claims (8)
- 第1方向に積層され、卑金属材料を主成分とした複数の内部電極を含む容量形成部と、セラミックスを主成分とし前記容量形成部の前記第1方向外側に配置されたカバー部と、を有するセラミック積層チップと、
セラミックスを主成分とし、前記第1方向と直交する第2方向から前記セラミック積層チップを覆うサイドマージン部と、を備え、
前記第2方向において前記カバー部と前記サイドマージン部とは接触し、
前記カバー部と前記サイドマージン部との境界に複数の粒子が配置されている
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記複数の粒子は、卑金属材料の酸化物で構成されている
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1又は2に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記複数の粒子の各々の粒径は、0.1μm~2.0μmである
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記カバー部と前記サイドマージン部との接触面に対する前記複数の粒子の面積占有率は、0.3%以上である
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記カバー部と前記サイドマージン部との接触面に対する前記複数の粒子の面積占有率は、10%以下である
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項2に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記卑金属材料はニッケルである
積層セラミックコンデンサ。 - 請求項2に記載の積層セラミックコンデンサであって、
前記酸化物はマグネシウムを含む
積層セラミックコンデンサ。 - 第1方向に積層され卑金属材料を主成分とした複数の内部電極を含む未焼成の容量形成部と、セラミックスを主成分とし前記容量形成部の前記第1方向外側に配置された未焼成のカバー部と、を有し、前記第1方向に直交する第2方向に向いた側面から前記複数の内部電極が露出する、未焼成のセラミック積層チップを作製し、
前記側面のうち前記カバー部が占める領域に、卑金属粒子を付着させ、
前記セラミック積層チップの前記側面にサイドマージン部を設けることにより、セラミック素体を作製し、
前記セラミック素体を焼成し、かつ前記卑金属粒子を酸化させることで、前記カバー部と前記サイドマージン部との境界に、前記卑金属粒子の酸化物からなる複数の粒子を配置する
積層セラミックコンデンサの製造方法。
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