JP2023034395A - 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
【課題】 外部電極の剥離を抑制することができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 セラミック電子部品は、セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップと、前記複数の部位のそれぞれに設けられた外部電極と、を備え、前記外部電極は、少なくとも一部に、前記積層チップと接して設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられためっき層とを備え、前記第１金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図４
【解決手段】 セラミック電子部品は、セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップと、前記複数の部位のそれぞれに設けられた外部電極と、を備え、前記外部電極は、少なくとも一部に、前記積層チップと接して設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられためっき層とを備え、前記第１金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図４
Description
本発明は、セラミック電子部品およびその製造方法に関する。
積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品は、誘電体層と内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップと、当該複数の部位に設けられた外部電極と、が設けられた構造を有している（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、外部電極は、積層チップから剥離することがある。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、外部電極の剥離を抑制することができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るセラミック電子部品は、セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップと、前記複数の部位のそれぞれに設けられた外部電極と、を備え、前記外部電極は、少なくとも一部に、前記積層チップと接して設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられためっき層とを備え、前記第１金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とする。
上記セラミック電子部品において、前記外部電極は、前記複数の部位に接して設けられた下地層上に、前記めっき層が設けられた構造を有しており、前記下地層の途切れ箇所において、前記第１金属層が前記積層チップと接して設けられていてもよい。
上記セラミック電子部品において、前記第２金属のヤング率は、前記第１金属のヤング率の２／３以下であってもよい。
上記セラミック電子部品の前記第１金属層において、前記第１金属を１００ａｔ％とした場合に、前記第２金属の量は１ａｔ％以下であってもよい。
上記セラミック電子部品において、前記第１金属は、ＴｉまたはＣｒであってもよい。
上記セラミック電子部品において、前記第２金属は、ＳｎまたはＩｎであってもよい。
上記セラミック電子部品において、前記第１金属層の厚みは、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であってもよい。
上記セラミック電子部品は、前記第１金属層と前記めっき層との間に設けられた第２金属層をさらに備えていてもよい。
上記セラミック電子部品において、前記誘電体層は、チタン酸バリウムを主成分としてもよい。
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップを準備する工程と、前記積層チップと接し、かつ、前記複数の部位に露出した前記内部電極層と電気的に接続される金属層を、スパッタリングまたは蒸着によって形成する工程と、前記金属層上にめっき層を形成する工程と、を含み、前記金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、外部電極の剥離を抑制することができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。
（実施形態）
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２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図１～図３で例示するように、積層セラミックコンデンサ１００は、略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面のうち、積層方向の上面および下面以外の２面を側面と称する。外部電極２０ａ，２０ｂは、積層チップ１０の積層方向の上面、下面および２側面に延在している。ただし、外部電極２０ａ，２０ｂは、互いに離間している。
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２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ線断面図である。図１～図３で例示するように、積層セラミックコンデンサ１００は、略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面のうち、積層方向の上面および下面以外の２面を側面と称する。外部電極２０ａ，２０ｂは、積層チップ１０の積層方向の上面、下面および２側面に延在している。ただし、外部電極２０ａ，２０ｂは、互いに離間している。
なお、図１～図３において、Ｘ軸方向は、積層チップ１０の２端面が対向する方向であり、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとが対向する方向である。Ｙ軸方向は、積層チップ１０の２側面が対向する方向である。Ｚ軸方向は、積層方向であり、積層チップ１０の上面と下面とが対向する方向である。Ｘ軸方向と、Ｙ軸方向と、Ｚ軸方向とは、互いに直交している。
積層チップ１０は、誘電体として機能するセラミック材料を含む誘電体層１１と、卑金属材料を含む内部電極層１２とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層１２の端縁は、積層チップ１０の複数の部位に交互に露出している。例えば、各内部電極層１２の端縁は、積層チップ１０の外部電極２０ａが設けられた端面と、外部電極２０ｂが設けられた端面において、交互に露出している。それにより、各内部電極層１２は、外部電極２０ａと外部電極２０ｂとに、交互に電気的に接続されている。その結果、積層セラミックコンデンサ１００は、複数の誘電体層１１が内部電極層１２を介して積層された構成を有する。また、誘電体層１１と内部電極層１２との積層体において、積層方向の最外層には内部電極層１２が配置され、当該積層体の上面および下面は、カバー層１３によって覆われている。カバー層１３は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層１３の材料は、誘電体層１１とセラミック材料の主成分が同じでも構わない。
積層セラミックコンデンサ１００のサイズは、例えば、Ｘ軸方向の長さ１．０±０．０５ｍｍ、Ｙ軸方向の幅０．５±０．０５ｍｍ、Ｚ軸方向の高さ０．０９７５±０．０１２５ｍｍであり、または長さ０．６ｍｍ、幅０．３ｍｍ、高さ０．１１０ｍｍであり、または長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、高さ０．１ｍｍであるが、これらのサイズに限定されるものではない。
内部電極層１２は、Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ（銅），Ｓｎ（スズ）等の卑金属を主成分とする。内部電極層１２として、Ｐｔ（白金），Ｐｄ（パラジウム），Ａｇ（銀），Ａｕ（金）などの貴金属やこれらを含む合金を用いてもよい。内部電極層１２の厚みは、例えば、０．１μｍ以上３μｍ以下であり、０．１μｍ以上１μｍ以下であり、０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。
誘電体層１１は、例えば、一般式ＡＢＯ３で表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主相とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたＡＢＯ３－αを含む。例えば、当該セラミック材料として、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム），ＣａＺｒＯ３（ジルコン酸カルシウム），ＣａＴｉＯ３（チタン酸カルシウム），ＳｒＴｉＯ３（チタン酸ストロンチウム），ＭｇＴｉＯ３（チタン酸マグネシウム），ペロブスカイト構造を形成するＢａ１-ｘ－ｙＣａｘＳｒｙＴｉ１－ｚＺｒｚＯ３(０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｚ≦１)等のうち少なくとも１つから選択して用いることができる。Ｂａ１-ｘ－ｙＣａｘＳｒｙＴｉ１－ｚＺｒｚＯ３は、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸カルシウムおよびチタン酸ジルコン酸バリウムカルシウムなどである。１層あたりの誘電体層１１の厚みは、例えば、０．０５μｍ以上５μｍ以下であり、または０．１μｍ以上３μｍ以下であり、または０．２μｍ以上１μｍ以下である。
図２で例示するように、外部電極２０ａに接続された内部電極層１２と外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２とが対向する領域は、積層セラミックコンデンサ１００において電気容量を生じる領域である。そこで、当該電気容量を生じる領域を、容量領域１４と称する。すなわち、容量領域１４は、異なる外部電極に接続された隣接する内部電極層１２同士が対向する領域である。
外部電極２０ａに接続された内部電極層１２同士が、外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２を介さずに対向する領域を、エンドマージン１５と称する。また、外部電極２０ｂに接続された内部電極層１２同士が、外部電極２０ａに接続された内部電極層１２を介さずに対向する領域も、エンドマージン１５である。すなわち、エンドマージン１５は、同じ外部電極に接続された内部電極層１２が異なる外部電極に接続された内部電極層１２を介さずに対向する領域である。エンドマージン１５は、電気容量を生じない領域である。
図３で例示するように、積層チップ１０において、積層チップ１０の２側面から内部電極層１２に至るまでの領域をサイドマージン１６と称する。すなわち、サイドマージン１６は、上記積層構造において積層された複数の内部電極層１２が２側面側に延びた端部を覆うように設けられた領域である。サイドマージン１６も、電気容量を生じない領域である。
図４は、外部電極２０ｂの断面図であり、図１のＡ－Ａ線の部分断面図である。なお、図４では、断面を表すハッチを省略している。図４で例示するように、外部電極２０ｂは、下地層２４上に、めっき層が形成された構造を有する。めっき層は、例えば、下地層２４側から、Ｃｕなどの第１めっき層２１、Ｎｉなどの第２めっき層２２、およびＳｎなどの第３めっき層２３を順に含む。
下地層２４は、積層チップ１０の端面に接して、当該端面を覆うように設けられている。下地層２４は、当該端面から対向する端面に向かって、積層チップ１０の２側面、上面、および下面に延在していてもよい。下地層２４は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ（アルミニウム），Ｚｎ（亜鉛）などの金属を主成分とし、下地層２４の緻密化のためのガラス成分や、下地層２４の焼結性を制御するための共材が含まれていてもよい。これらのセラミック成分が多く含まれる下地層２４は、セラミック材料を主成分とする誘電体層１１およびカバー層１３と良好な密着性を有する。外部電極２０ａも、外部電極２０ｂと同様の積層構造を有する。
下地層２４とめっき層との間には、第１金属層２５が設けられている。第１金属層２５は、下地層２４のめっき層側の表面を覆っている。第１金属層２５は、対向する端面に向かって、積層チップ１０の２側面、上面、および下面に延在している。第１金属層２５は、下地層２４よりも、対向する端面側にまで延在している。第１金属層２５が下地層２４よりも対向する端面側に延在する領域では、積層チップ１０の表面に第１金属層２５が接して設けられ、第１金属層２５上にめっき層が接して設けられている。例えば、第１金属層２５は、下地層２４が設けられていない領域では、カバー層１３およびサイドマージン１６の表面に接して設けられている。なお、第１金属層２５は、下地層２４と接しているため、内部電極層とも電気的に接続されている。外部電極２０ａも、外部電極２０ｂと同様の積層構造を有する。
下地層２４が設けられていない領域では、第１金属層２５は、めっき工程におけるシード層として機能する。したがって、下地層２４が設けられていない領域に第１金属層２５が設けられていることによって、めっき層の剥離を抑制することができる。
下地層２４が設けられている領域においても、下地層２４が部分的に形成されておらず途切れている途切れ箇所（孔など）が生じる場合がある。例えば、金属ペーストを焼成することによって下地層２４を形成するような場合には、はじきなどに起因して、積層チップ１０の表面の一部に金属ペーストが付着しないことがある。この場合、図５で例示するように、金属ペーストが付着しなかった箇所で下地層２４が形成されないおそれがある。下地層２４が形成されなかった箇所では、めっき層が積層チップ１０から剥離するおそれがある。しかしながら、本実施形態においては、下地層２４が形成されなかった箇所に第１金属層２５が設けられていることから、めっき層の剥離を抑制することができる。
第１金属層２５は、例えば、チタン（Ｔｉ）などの第１金属を主成分とする。ただし、Ｔｉは、１０６ＧＰａ程度の大きいヤング率を有している。したがって、めっき工程やその後のハンドリング工程において、積層セラミックコンデンサ同士が衝突する衝撃に対して柔軟性が不足し、外部電極２０ａ，２０ｂが剥離するおそれがある。そこで、本実施形態においては、第１金属層２５は、第１金属よりも小さいヤング率を有する第２金属を含んでいる。それにより、第１金属層２５全体としてのヤング率が低下し、第１金属層２５に柔軟性を持たせることができる。したがって、外部電極２０ａ，２０ｂの剥離を抑制することができる。表１に、各金属のヤング率を例示する。
第１金属層２５の柔軟性を高める観点から、第２金属のヤング率は小さいほど好ましい。例えば、第２金属のヤング率は、第１金属のヤング率の２／３以下であることが好ましく、１／２以下であることがより好ましく、１／３以下であることがさらに好ましい。
第１金属層２５において、第２金属の量が多すぎると、融解のおそれがある。したがって、第１金属層２５における第２金属の量に上限を設けることが好ましい。例えば、（第１金属＋第２金属）を１００ａｔ％とした場合に、第２金属の量が２０ａｔ％以下であることが好ましく、５ａｔ％以下であることがより好ましく、１ａｔ％以下であることがさらに好ましい。
例えばＴｉの抵抗値はＣｕの２０～３０倍程度であるため、第１金属層２５が厚く形成されていると、接続不良のおそれがある。そこで、第１金属層２５の厚みに上限を設けることが好ましい。例えば、第１金属層２５の厚みは、１００ｎｍ以下であることが好ましく、７５ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
一方、第１金属層２５が薄く形成されていると、剥離のおそれがある。そこで、第１金属層２５の厚みに下限を設けることが好ましい。例えば、第１金属層２５の厚みは、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、２０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
例えば、第１金属として、Ｔｉを用いることが好ましい。下地であるチタン酸バリウムとの間にＴｉ－Ｏ結合状態を作り、第１めっき層２１がＣｕである場合にＴｉ－Ｃｕ結合状態を作り、密着性を向上させるからである。その他、第１金属としてＣｒなどを用いることが好ましい。Ｃｒ－Ｏ、Ｃｒ－Ｃｕの結合状態を作るからである。
例えば、第２金属として、スズ（Ｓｎ）を用いることが好ましい。ヤング率の小さい材料を用いることで剥離が抑制されるからである。その他、第２金属としてＩｎなどを用いることが好ましい。Ｓｎと原子番号が近く、Ｓｎと機械的、電気的な性質が似ているからである。
なお、図５で例示するように、第１金属層２５とめっき層との間に、第２金属層２６などが設けられていてもよい。例えば、第１金属層２５を覆うように第２金属層２６が設けられていてもよい。第２金属層２６は、めっき層の密着性の観点から設けられている。例えば、第２金属層２６として、第１めっき層２１と同じ金属を用いることが好ましい。なお、Ｃｕは水素の侵入を防ぐ働きを有しているため、第１めっき層２１および第２金属層２６の両方ともＣｕであることが好ましい。
なお、外部電極２０ａ，２０ｂの厚みを抑える観点から下地層２４を薄くする場合において、下地層２４に途切れが生じやすくなり、第１金属層２５を設ける効果が顕著となる。例えば、下地層２４の厚みが、０．１μｍ以上１０μｍ以下、０．２μｍ以上５μｍ以下、０．５μｍ以上３μｍ以下であるような場合に、第１金属層２５を設ける効果が顕著となる。
外部電極２０ａ，２０ｂのそれぞれにおいて、積層チップ１０の上面、下面、および２側面において、下地層２４が設けられておらず第１金属層２５が積層チップ１０に接している領域のＸ軸方向の長さは、例えば、積層セラミックコンデンサ１００のＸ軸方向の長さに対して１／１０以上、４／１０以下である。
続いて、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６は、積層セラミックコンデンサ１００の製造方法のフローを例示する図である。
（原料粉末作製工程）
まず、誘電体層１１を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層１１に含まれるＡサイト元素およびＢサイト元素は、通常はＡＢＯ３の粒子の焼結体の形で誘電体層１１に含まれる。例えば、ＢａＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このＢａＴｉＯ３は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層１１の主成分セラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル－ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
まず、誘電体層１１を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層１１に含まれるＡサイト元素およびＢサイト元素は、通常はＡＢＯ３の粒子の焼結体の形で誘電体層１１に含まれる。例えば、ＢａＴｉＯ３は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このＢａＴｉＯ３は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層１１の主成分セラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル－ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
得られたセラミック粉末に、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、スズ（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、マンガン（Ｍｎ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、希土類元素(イットリウム（Ｙ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホロミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ)、ツリウム（Ｔｍ）およびイッテルビウム（Ｙｂ）)の酸化物、または、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、リチウム（Ｌｉ）、ホウ素（Ｂ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）もしくはケイ素（Ｓｉ）を含む酸化物、または、コバルト、ニッケル、リチウム、ホウ素、ナトリウム、カリウムもしくはケイ素を含むガラスが挙げられる。
例えば、セラミック原料粉末に添加化合物を含む化合物を湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック材料を調製する。例えば、上記のようにして得られたセラミック材料について、必要に応じて粉砕処理して粒径を調節し、あるいは分級処理と組み合わせることで粒径を整えてもよい。以上の工程により、誘電体材料が得られる。
（積層工程）
次に、得られた誘電体材料に、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５１上に誘電体グリーンシート５２を塗工して乾燥させる。基材５１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。
次に、得られた誘電体材料に、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５１上に誘電体グリーンシート５２を塗工して乾燥させる。基材５１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。
次に、図７（ａ）で例示するように、誘電体グリーンシート５２上に、内部電極パターン５３を成膜する。図７（ａ）では、一例として、誘電体グリーンシート５２上に４層の内部電極パターン５３が所定の間隔を空けて成膜されている。成膜手法は、特に限定されるものではないが、例えば、内部電極層１２の主成分金属を含む電極ペーストを用いる。または、内部電極層１２の主成分金属のターゲットを用いたスパッタなどの真空成膜などを用いてもよい。内部電極パターン５３が成膜された誘電体グリーンシート５２を、積層単位とする。
次に、誘電体グリーンシート５２を基材５１から剥がしつつ、図７（ｂ）で例示するように、積層単位を積層する。次に、積層単位が積層されることで得られた積層体の上下にカバーシート５５を所定数（例えば２～１０層）だけ積層して熱圧着させ、所定チップ寸法（例えば１．０ｍｍ×０．５ｍｍ）にカットする。図７（ｂ）の例では、点線に沿ってカットする。カバーシート５５は、誘電体グリーンシート５２と同じ成分であってもよく、添加化合物が異なっていてもよい。
（焼成工程）
このようにして得られたセラミック積層体を、Ｎ２雰囲気で脱バインダ処理した後に、図８（ａ）で例示するように、セラミック積層体の両端面に、外部電極２０ａ，２０ｂの下地層２４となる金属ペースト５４をディップ法で塗布し、酸素分圧１０－５～１０－８ａｔｍの還元雰囲気中で１１００～１３００℃で１０分～２時間焼成する。
このようにして得られたセラミック積層体を、Ｎ２雰囲気で脱バインダ処理した後に、図８（ａ）で例示するように、セラミック積層体の両端面に、外部電極２０ａ，２０ｂの下地層２４となる金属ペースト５４をディップ法で塗布し、酸素分圧１０－５～１０－８ａｔｍの還元雰囲気中で１１００～１３００℃で１０分～２時間焼成する。
（再酸化処理工程）
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。
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。
（金属層形成工程）
次に、外部電極２０ａ，２０ｂが設けられる領域を残してメタルマスクで覆い、図８（ｂ）で例示するように、第１金属層２５を成膜する。成膜手法として、スパッタリングまたは蒸着を用いることができる。蒸着は、化学蒸着でも物理蒸着でもよい。例えば、第１金属層２５が含む第１金属および第２金属の合金をターゲットとして用いて、第１金属層２５を成膜することができる。なお、図８（ｂ）で例示するように、第１金属層２５を覆うように、第２金属層２６を成膜してもよい。第２金属層２６も、スパッタリングまたは蒸着を用いて成膜することができる。
次に、外部電極２０ａ，２０ｂが設けられる領域を残してメタルマスクで覆い、図８（ｂ）で例示するように、第１金属層２５を成膜する。成膜手法として、スパッタリングまたは蒸着を用いることができる。蒸着は、化学蒸着でも物理蒸着でもよい。例えば、第１金属層２５が含む第１金属および第２金属の合金をターゲットとして用いて、第１金属層２５を成膜することができる。なお、図８（ｂ）で例示するように、第１金属層２５を覆うように、第２金属層２６を成膜してもよい。第２金属層２６も、スパッタリングまたは蒸着を用いて成膜することができる。
（めっき処理工程）
その後、めっき処理により、第１金属層２５をシード層として用いて、第１めっき層２１、第２めっき層２２、および第３めっき層２３を形成する。第２金属層２６を設ける場合には、第２金属層２６をシード層として用いる。第２金属層２６が設けられている場合には、第２金属層２６をシード層として用いる。
その後、めっき処理により、第１金属層２５をシード層として用いて、第１めっき層２１、第２めっき層２２、および第３めっき層２３を形成する。第２金属層２６を設ける場合には、第２金属層２６をシード層として用いる。第２金属層２６が設けられている場合には、第２金属層２６をシード層として用いる。
本実施形態に係る製造方法によれば、スパッタリングまたは蒸着によって第１金属層２５を成膜するため、ディップ法などでＮｉペーストを塗布する場合と比較して、純度の高い緻密な膜を形成することができる。それにより、第１金属層２５の導電性が良好となり、めっき層の成長も速くすることができる。また、スパッタリングまたは蒸着によって第１金属層２５を成膜することから、はじき等に起因して金属ペースト５４が付着しなかった途切れ箇所にも第１金属層２５を成膜することができる。したがって、金属ペースト５４の途切れ箇所においても、めっき層の剥離を抑制することができる。また、第１金属層２５は、第１金属よりも小さいヤング率を有する第２金属を含んでいるため、第１金属層２５全体としてのヤング率が低下し、第１金属層２５に柔軟性を持たせることができる。したがって、外部電極２０ａ，２０ｂの剥離を抑制することができる。
なお、焼成によって積層チップ１０を得た後で、下地層２４を形成してもよい。例えば、金属粉末、ガラスフリット、バインダ、および溶剤を含む、下地層形成用の金属ペースト５４を積層チップ１０の両端面に塗布し、乾燥させ、下地層形成用の金属ペーストを焼き付けてもよい。このようにして下地層２４を形成してもよい。
なお、上記各実施形態においては、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、それに限られない。例えば、バリスタやサーミスタなどの、他の電子部品を用いてもよい。
以下、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製した。
チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、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としてブチラール系、溶剤としてトルエン、エチルアルコールを加えてドクターブレード法にてＰＥＴの基材上に誘電体グリーンシートを塗工した。次に、誘電体グリーンシート上に、Ｎｉ粉末を含むペーストを用いて内部電極パターンを成膜した。
次に、誘電体グリーンシートを基材から剥がしつつ、積層単位を積層した。次に、積層単位が積層されることで得られた積層体の上下にカバーシートを所定数だけ積層して熱圧着した。その後、所定チップ寸法にカットした。
このようにして得られたセラミック積層体を、Ｎ２雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極の下地層となる金属ペーストをディップ法で塗布し、還元雰囲気下で焼成した。
焼成後に、外部電極が設けられる領域を残してメタルマスクで覆い、スパッタリングによってＴｉの金属層を成膜した。ターゲットには、ＴｉとＳｎとの合金を用いた。当該合金において、Ｔｉを１００ａｔ％とした場合に、Ｓｎを２０ａｔ％とした。Ｔｉの金属層の厚みは、０．０５μｍであった。その後、Ｔｉの金属層の上に、スパッタリングによってＣｕ層を成膜した。Ｃｕ層の厚みは、０．４μｍであった。その後、５μｍの厚みを有するＣｕ層、３μｍの厚みを有するＮｉ層、２μｍの厚みを有するＳｎ層を順にめっきによって成膜した。
図９（ａ）は、断面のＳＥＭ写真をトレースした図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の部分Ａの拡大図である。図９（ｃ）は、図９（ａ）の部分Ｂの拡大図である。図９（ｂ）に示すように、下地層２４上にＴｉの第１金属層２５およびＣｕの第２金属層２６が形成され、第２金属層２６上にＣｕの第１めっき層２１、Ｎｉの第２めっき層２２、およびＳｎの第３めっき層２３が順に形成されていることがわかる。また、図９（ｃ）に示すように、本来は下地層２４が形成されるべきであるが形成されなかった箇所において、Ｔｉの第１金属層２５が積層チップの表面に接して形成されていることがわかる。このように、下地層２４が形成されなかった箇所に、スパッタリングによって第１金属層２５を形成できることがわかった。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 積層チップ
１１ 誘電体層
１２ 内部電極層
１３ カバー層
１４ 容量領域
１５ エンドマージン
１６ サイドマージン
２０ａ，２０ｂ 外部電極
２１ 第１めっき層
２２ 第２めっき層
２３ 第３めっき層
２４ 下地層
２５ 第１金属層
２６ 第２金属層
５１ 基材
５２ 誘電体グリーンシート
５３ 内部電極パターン
５４ 金属ペースト
１００ 積層セラミックコンデンサ
１１ 誘電体層
１２ 内部電極層
１３ カバー層
１４ 容量領域
１５ エンドマージン
１６ サイドマージン
２０ａ，２０ｂ 外部電極
２１ 第１めっき層
２２ 第２めっき層
２３ 第３めっき層
２４ 下地層
２５ 第１金属層
２６ 第２金属層
５１ 基材
５２ 誘電体グリーンシート
５３ 内部電極パターン
５４ 金属ペースト
１００ 積層セラミックコンデンサ
Claims (10)
- セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップと、
前記複数の部位のそれぞれに設けられた外部電極と、を備え、
前記外部電極は、少なくとも一部に、前記積層チップと接して設けられた第１金属層と、前記第１金属層上に設けられためっき層とを備え、
前記第１金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とするセラミック電子部品。 - 前記外部電極は、前記複数の部位に接して設けられた下地層上に、前記めっき層が設けられた構造を有しており、
前記下地層の途切れ箇所において、前記第１金属層が前記積層チップと接して設けられてい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。 - 前記第２金属のヤング率は、前記第１金属のヤング率の２／３以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセラミック電子部品。
- 前記第１金属層において、前記第１金属を１００ａｔ％とした場合に、前記第２金属の量は１ａｔ％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第１金属は、ＴｉまたはＣｒであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第２金属は、ＳｎまたはＩｎであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第１金属層の厚みは、５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記第１金属層と前記めっき層との間に設けられた第２金属層をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記誘電体層は、チタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層とが交互に積層され、積層された複数の内部電極層が複数の部位に交互に露出するように形成された積層チップを準備する工程と、
前記積層チップと接し、かつ、前記複数の部位に露出した前記内部電極層と電気的に接続される金属層を、スパッタリングまたは蒸着によって形成する工程と、
前記金属層上にめっき層を形成する工程と、を含み、
前記金属層は、第１金属と、前記第１金属よりも低いヤング率を有する第２金属とを含むことを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2021140621A JP2023034395A (ja) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | セラミック電子部品およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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-
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