JP3433029B2 - 積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は積層セラミックコン
デンサの外部電極の形成方法に関し、特に内部電極と外
部電極の接続性を良好にできる薄膜による外部電極の形
成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に薄膜の外部電極を有する積層セラ
ミックコンデンサは、図3の断面図に示すように、セラ
ミックからなる六面体に形成された本体片1の内部に、
複数枚からなる内部電極2が交互に積層状に配設され、
この本体片1における六つの側面のうち内部電極2が露
出する一対の側端面に、内部電極2と導通する薄膜によ
る外部電極3が形成されている。
【0003】この薄膜による外部電極3の形成は、スパ
ッタリング法,真空蒸着法又はプラズマ溶射法により、
セラミックの本体片1に対して密着強度の高いCrから
なる第一電極層3aを形成した後、この表面にハンダ食
われ防止用のバリア金属となるNiからなる第二電極層
3bを形成し、さらにAgからなる第三電極層3cを形
成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の積層
セラミックコンデンサでは、内部電極2と外部電極3と
の接続を確実に行うことが重要であるため、内部電極2
を設けた本体片1を焼成した後、内部電極2を本体片1
の側端面から十分露出させるためにバレル研磨を施し
て、次いで本体片1の側端面にスパッタリング法等によ
り、第一電極層3a,第二電極層3b及び第三電極層3
cかなる外部電極3を形成している。
【0005】しかしながら、バレル研磨の不十分、内部
電極2の過薄、内部電極2の露出部分での欠落、内部電
極2へのセラミック被覆等に起因し、内部電極2と外部
電極3との接続が不十分となる場合があり、静電容量の
損失、誘電正接(tanδ)の増大等の不具合を発生さ
せる原因となっていた。本発明の目的は、上述した問題
点に鑑み、内部電極との接続が確実に行われる薄膜によ
る積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法を提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法は、
セラミックよりなる本体片の内部に複数枚の内部電極を
配設し、前記本体片から内部電極を露出させた後、前記
内部電極の露出面に内部電極材料と異なる拡散係数を持
つ金属膜を形成して熱処理を施した後、前記内部電極と
導通する外部電極を設けることを特徴とする。
【0007】また、本発明の積層セラミックコンデンサ
の外部電極の形成方法は、前記金属膜の拡散係数が前記
内部電極材料より大きいことを特徴とするものである。
本発明よれば、内部電極材料と異なる拡散係数を持つ金
属膜を形成して熱処理を施すことで、側端面に形成され
た金属膜とセラミックの本体片の内部に配設された内部
電極材料との間で拡散が起こり、この拡散によって内部
電極が実質的に長くなって、本体片の側端面から十分露
出するようになり、内部電極と外部電極との接続がより
確実になる特に、金属膜の拡散係数が内部電極材料より
大きいので、内部電極に金属膜が入り込み、その結果、
内部電極材料と金属膜との合金が形成されて内部電極の
体積が大きくなり、本体片の側端面から確実に露出する
ようになる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
参照しつつ具体的に説明する。まず、図1(a)に示す
ように、酸化チタンやチタン酸バリウム及びPb系の複
合ペロブスカイト型化合物の誘電体材料を有機バインダ
ーに分散させたグリーンシート11上に、完成時には内
部電極となるAg−Pd系又はPd等の金属を含む導電
ペースト12をスクリーン印刷し、このグリーンシート
11を所定枚数(20〜100枚程度)積み重ねて熱圧
着する。その後、熱圧着したグリーンシート11を切断
線13に沿って切断し、所定寸法の積層セラミックコン
デンサの本体片1を得る。
【0009】そして、同図(b)に示すように、本体片
1を仮焼成して脱バインダーした後焼成し、本体片1の
一対の側端面から内部電極2が露出するようにバレル研
磨を施す。しかし、本体片1内においては丸印で囲んだ
ように複数枚(ここでは2枚)の内部電極2が側端面か
ら十分に露出していないことがあり、この状態で従来の
方法で薄膜の外部電極を本体片1の側端面に形成する
と、内部電極2と外部電極との接続が不十分となり、静
電容量の損失、誘電正接(tanδ)の増大等の不具合
を発生するおそれがある。
【0010】そこで、同図(c)に示すように、本体片
1を収納するための多数の貫通孔14を有する枠部15
を底板16の上に固定した治具を準備し、貫通孔14内
に側端面が上を向くように本体片1を挿入する。そし
て、この治具を側端面に金属膜を形成できる装置、例え
ばスパッタリング装置、にセットする。そして、本発明
では外部電極を形成する前に、図2(d)に示すよう
に、Ag−Pd系,Pd等の金属からなる内部電極2よ
り拡散係数の大きい金属、例えばAg、を膜厚0.1〜
1μm程度となるようにスパッタリングし、本体片1の
両側端面に金属膜4を形成する。
【0011】次に、金属膜4が形成された本体片1を治
具を取り出して、トンネル炉内にセットし、昇温温度3
0℃/分で,最高温度850℃を10分保持し、側端面
に金属膜4が形成された本体片1に熱処理を施す。この
ように熱処理を施すと、図2(e)に示すように、拡散
係数の違いにより金属膜4と微少距離離間された本来露
出されるべき内部電極2との間で拡散が起こり、本体片
1の側端面付近で金属膜4と内部電極2による合金5が
橋絡状に形成され、内部電極2が実質的に延長され、本
体片1の側端面から露出するようになる。
【0012】他方内部電極2の非接続端側では内部電極
2と金属膜4との間には一定の間隔で離間されているの
で、上述の拡散作用による合金形成がほとんど生じな
い。特に本発明では、Agの金属膜4の拡散係数がAg
−Pd系又はPd系の内部電極2より大きいので、金属
膜4が内部電極2側に入り込み、本体片1の側端面付近
に合金5が形成されることになる。
【0013】かかる場合、内部電極2の拡散係数が金属
膜4より大きいとすれば、内部電極2が近接側端面側に
拡散して合金5が形成されて拡散された分その膜厚が薄
くり、内部電極2の一部が断線するおそれが生じるが、
本願発明では金属膜4の拡散係数が大きいのでこのよう
な問題は生じない。なお、本実施例では、熱処理を85
0℃の温度で行ったが、金属膜4と内部電極2との間で
拡散が生じればよく、500℃〜900℃の間で適宜選
択することができる。
【0014】次いで、側端面付近に合金5が形成された
本体片1を、図1(c)と同様の治具に側端面が上を向
くように本体片1を挿入し、外部電極を形成するための
装置、例えばスパッタリング装置、に治具ごとセットす
る。そして、この本体片1にスパッタリングを施して、
図2(f)に示すよう外部電極3を形成する。外部電極
3の形成方法は、まず本体片1の一方の側端面にセラミ
ックに対して密着強度の高いCr等の金属材料からなる
第一電極層3aを形成し、次に第一電極層3aの表面に
ハンダ食われ防止用のバリア金属となるNiからなる第
二電極層3bを形成し、最後にハンダ付け性の良いAg
等の金属材料からなる第三電極層3cを形成する。さら
に、一方の外部電極3を形成した後、治具を裏返して本
体片1の他方の側端面が上を向くようにし、上述と同様
に3種類の電極材料をスパッタリングし、第一電極層3
a,第二電極層3b及び第三電極層3cからなる外部電
極3を形成する。
【0015】この図からも明らかなように、内部電極2
は金属膜4との合金5の形成により側端面から十分露出
しており、内部電極2と外部電極3とは確実に電気的に
接続することになる。本発明では、第三電極層3cをス
パッタリングによるAgで形成したが、ハンダメッキを
利用して形成しても良い。
【0016】本発明の実施例では、内部電極としてAg
−Pd系,Pdを、金属膜としてAgを使用したが、拡
散係数が内部電極より金属膜が大きければどのような金
属材料を使用しも良い。ここで拡散係数について説明す
ると、金属の拡散係数は一般に次の式で与えられる。 D=D0exp(−Q/RT)・・・(1) D:拡散係数(cm2/sec) D0:拡散の振動数項(cm2/sec) Q:活性化エネルギー(kcal/mol) R:気体定数(1.986cal/K・mol) T:絶対温度(K) ただし、拡散の振動数項D0,活性化エネルギーQは自
己拡散の実験によって決定された金属材料固有の数値で
ある。
【0017】本発明で使用されたAg,Pdについて拡
散係数を計算すると、Ag;D0=0.395(cm2/sec),Q=4
4.09(kcal/mol)であり、Pd;D0=0.205(cm2/sec),Q
=63.6(kcal/mol)であり、T=1125Kとして式(1)にそ
れぞれ代入すると拡散係数が得られる。AgはD=0.38
7(cm2/sec)、PdはD=0.199(cm2/sec)となりAgの拡
散係数がPdより大きいことが判る。従って、上記の式
で算出される拡散係数の値を参照に適宜金属材料を選択
することができる。
【0018】
【発明の効果】以上、説明したように本発明による積層
セラミックコンデンサの外部電極の形成方法によれば、
内部電極と異なる拡散係数を持つ金属膜との間に拡散が
発生して合金が形成されるので、本体片の側端面から十
分露出するようになり、内部電極と外部電極との接続が
確実になり、静電容量の損失、誘電正接(tanδ)の
増大等の問題を解決することができる。
【0019】特に、金属膜の拡散係数が内部電極材料よ
り大きいので、内部電極に金属膜が入り込み、内部電極
の一部が断線するこのなく内部電極を本体片の側端面か
ら確実に露出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層セラミックコンデンサを製造する
工程の一部を示す説明図。
【図2】本発明の積層セラミックコンデンサを製造する
工程の一部を示す説明図。
【図3】従来の積層セラミックコンデンサを示す断面
図。
【符号の説明】
1 本体片 2 内部電極 3 外部電極 4 金属膜 5 合金部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックよりなる本体片の内部に複数枚
    の内部電極を配設し、前記本体片から内部電極を露出さ
    せた後、前記内部電極の露出面に内部電極材料と異なる
    拡散係数を持つ金属膜を形成して熱処理を施した後、前
    記内部電極と導通する外部電極を設けることを特徴とす
    る積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記金属膜の拡散係数が前記内部電極材
    料より大きいことを特徴とする請求項1記載の積層セラ
    ミックコンデンサの外部電極の形成方法。
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