JP3706503B2

JP3706503B2 - 積層型電子部品

Info

Publication number: JP3706503B2
Application number: JP15015699A
Authority: JP
Inventors: 勝義山口
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2019-05-28
Also published as: JP2000340449A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型コンデンサ、積層型圧電アクチュエータ等の積層型電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、典型的な積層型電子部品として積層型コンデンサが知られている。積層型コンデンサは、図４および図５に示すように、複数の内部電極層１と誘電体層２とを交互に積層してなる電子部品本体３と、該電子部品本体３の両端部にそれぞれ設けられ外部電極４とから構成されている。
【０００３】
内部電極層１の端部は交互に電子部品本体３の両端面に露出しており、電子部品本体３の両端部に外部電極４を設けることにより、内部電極層１は交互に外部電極４に接続されている。
【０００４】
このような積層型コンデンサは、まず誘電体セラミック材料および結合剤等の有機成分からなるグリーンシートに、内部電極層１を形成する金属を含有する導電性ペーストを印刷し、電極パターンを形成する。導電性ペーストはＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等の金属を含有するものである。
【０００５】
次に、電極パターンが形成されたグリーンシートを目的に応じて複数枚積み重ねて積層成形体を形成し、全体を熱圧着する。さらにコンデンサの幅および長さに基づき切断して電子部品本体成形体を得る。このとき電子部品本体成形体の両端面には、電極パターンの端部が交互に露出するように切断される。
【０００６】
この後、電子部品本体成形体の両端面に、金属粉末、共材、有機金属レゾネート及びその他結合材等の有機成分からなるペーストを塗布、乾燥し、これを大気中で約３００℃まで加熱して、電子部品本体成形体中に含有される有機成分を分離させる脱バインダー処理を行い、その後内部電極、外部電極金属の酸化を防ぐために弱還元性雰囲気で焼成を行い、該焼結体の外部電極の表面に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ等のメッキ処理を行い、積層型コンデンサを製造している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した製造方法では、積層型コンデンサの小型高容量化を図る場合、外部電極の薄膜化が最も有効であり、これによって電子部品本体のサイズアップ、すなわち電荷を蓄える内部電極層の有効面積の拡大が可能となる。
【０００８】
しかしながら、外部電極ペーストを用いた一般的な積層型電子部品の外部電極の厚みは１００μｍ以上であり、外部電極ペーストの稀釈等で外部電極の薄膜化を図った場合には、電子部品本体の端面角部が露出するという問題があった。
【０００９】
これにより、焼成後に行うメッキ処理では、露出した電子部品本体の端面角部におけるメッキ層の形成が不十分となり、この部分からメッキ液あるいは水分が侵入し、対向する極性の異なる内部電極層間の絶縁不良等によって製品の信頼性を著しく損なうという問題があった。
【００１０】
外部電極を薄層化した場合、電子部品本体の端面角部が露出するのは、電子部品本体成形体の端部を導電ペースト槽中に浸漬し、該導電ペースト槽から電子部品本体成形体を引き上げる際に、電子部品本体成形体の端面と、導電ペースト槽のペースト表面間に負圧領域が発生し、この負圧領域へ電子部品本体成形体の側面や角部に付着していたペーストが端面中央部に向けて流動することが一つの原因と考えられており、従来、このような負圧領域の発生を抑制する様々な手段が考えられている（例えば、特開平１０−２９４２４５号公報）。
【００１１】
本発明は、外部電極を薄膜化しても、対向する内部電極層間の水分等の浸入による絶縁不良を防止することができ、その結果、小型化、高容量化および高信頼性化を実現できる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、複数の誘電体層と複数の内部電極層（筒状である場合を除く）とを交互に積層してなり、両端面に前記内部電極層の端部が交互に露出する電子部品本体と、該電子部品本体の両端にそれぞれ設けられ、前記内部電極層の端部に接続する外部電極とを具備する積層型電子部品であって、前記電子部品本体の両端面に露出した内部電極層の端部を取り囲む筒状導電体を、前記電子部品本体の両端面から内方に向けて形成し、該筒状導電体に前記外部電極を接続してなるものである。
【００１３】
ここで、環状溝の深さは３００μｍ以上であることが望ましい。また、外部電極の厚みは５０μｍ以下であることが望ましい。
【００１４】
【作用】
本発明の積層型電子部品では、露出した内部電極層の端部を取り囲む筒状導電体が形成され、この筒状導電体に外部電極が接続されているため、外部電極を薄く形成し、電子部品本体の端面角部が露出していても、電子部品本体の端面に露出した内部電極層の端部は外部電極と筒状導電体により囲まれており、電子部品本体の端面角部の露出した部分から浸入したメッキ液や水分が、電子部品本体の端面に露出した内部電極層の端部へ浸入することを阻止できる。これにより、外部電極による端面角部の被覆を考慮する必要がない。また、電子部品本体内に筒状導電体が埋設されているため、この筒状導電体のアンカー効果により、電子部品本体への外部電極の付着強度を向上できる。
【００１５】
また、環状溝の深さを３００μｍ以上とすることにより、メッキ液や水分が環状溝を介して内部電極層の端部に浸入することを確実に防止できる。
【００１６】
さらに、外部電極の厚みを５０μｍ以下とすることにより、積層型電子部品の小型化を達成できるとともに、同一寸法とするならば高容量を達成でき、しかも、このように外部電極の厚みを薄くしても、上記したように、外部電極と筒状導電体により、メッキ液成分あるいは水分等の浸入を阻止できるため、電子部品本体の端面角部の露出を何ら気にする必要もなく、その結果、外部電極を薄膜化した分、電子部品本体のサイズアップが可能となり、積層型電子部品の高容量化が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品は、例えば、積層型コンデンサに適用され、図１に示すように、複数の内部電極層１と複数の誘電体層２とを交互に積層してなる電子部品本体３と、該電子部品本体３の両端部にそれぞれ設けられ外部電極４とから構成されている。
【００１８】
内部電極層１の端部は交互に電子部品本体３の両端面に露出しており、この電子部品本体３の両端部には外部電極４が設けられ、内部電極層１が交互に外部電極４に接続されている。この外部電極４の上面には、図示しないが、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎの各メッキ層が順次積層されている。尚、外部電極４は、電子部品本体３の両端面にのみ形成されている場合であっても良い。
【００１９】
そして、本発明の積層型電子部品では、電子部品本体３の両端面に、露出した内部電極層１の端部を取り囲む環状溝６が形成され、この環状溝６内には導電性材料が充填されて筒状導電体７が形成され、この筒状導電体７には外部電極４が接続されている。つまり、電子部品本体３の両端面には筒状導電体７の端部が露出しており、この端部に外部電極４が接合され、内部電極の端部を収容するような有底筒状の導電体が形成されている。この筒状導電体７の厚みｘは、内部電極層１により挟持されていない、電子部品本体３の積層方向の両側に形成された不活性体（マージン部）の厚みを考慮すると、２０〜３０μｍとされている。
【００２０】
また、本発明の積層型電子部品では、環状溝６の深さｄは３００μｍ以上とされている。このように環状溝６の深さｄを３００μｍ以上としたのは、３００μｍ以上の深さを有していれば、この環状溝６を介して水分等が浸入し難くなるからである。一方、環状溝６の深さｄ（筒状導電体７の長さ）が３００μｍよりも浅い場合には、電子部品本体３の端面角部の露出部分から水分等が、環状溝６を介して、筒状導電体７内部に浸入し、対向する極性の異なる内部電極層１間で絶縁不良が生じる虞があるからである。尚、環状溝６の形状は円筒状であっても良い。
【００２１】
さらに、本発明の積層型電子部品では、電子部品本体３の両側面における外部電極４の厚みｔは５０μｍ以下、特には１〜５０μｍとされている。このように外部電極４の厚みｔを５０μｍ以下としたのは、外部電極４の厚みを薄くすることにより積層型電子部品を小型化でき、外形寸法を同一とするならば容量を高くできるからであり、また、外部電極４を薄くすると、外部電極４の表面に形成された内部電極層１の端面による突部を確認することにより、内部電極１と外部電極４の接続を目視で確認することができるからである。
【００２２】
一方、外部電極４の厚みｔを５０μｍ以下と従来よりも薄くして、電子部品本体３の端面角部が露出したとしても、上記した外部電極４と筒状導電体７により、対向する内部電極間の絶縁性を維持できるからである。外部電極４の厚みｔは、小型化、高容量化という点から、５〜２０μｍが特に望ましい。
【００２３】
誘電体層２は、シート状のセラミック焼結体からなり、例えば、チタン酸バリウムを主成分とするグリーンシートを焼成して形成した誘電体磁器からなる。
【００２４】
また、内部電極層１は、導電性ペーストの薄膜を焼結させた金属薄膜からなり、導電性ペーストとしては、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等の卑金属が使用されている。また、外部電極４は内部電極層１の金属と同一のＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等を含有する金属からなる。さらに、筒状導電体７はＮｉ、Ｃｏ、Ｃｕ等の導電性材料から構成されており、外部電極４と同一材料から構成されている。尚、外部電極４と筒状導電体７は必ずしも同一材料から構成される必要はない。
【００２５】
本発明の積層型電子部品は、例えば、まずグリーンシートに導電性ペーストからなる内部電極層の電極パターンを印刷し、これを乾燥させる。次にこのグリーンシートを複数枚積層し、熱圧着させる。その後、この積層物を格子状に切断して電子部品本体成形体を得る。この電子部品本体成形体の両端面には、内部電極層の電極パターンの端部が交互に露出している。
【００２６】
次に、この電子部品本体成形体の両端部を、例えば、図２に示すような金属金型９に押しつけることによって、電子部品本体成形体の両端部のマージン部に、露出している内部電極層の電極パターンの端部を取り囲むように、環状溝６を形成する。
【００２７】
その後、図３（ａ）に示すように、電子部品本体成形体１１の端面をＮｉ等の卑金属元素を含有する導電ペースト槽１２中に浸漬させ、その後、図３（ｂ）に示すように、電子部品本体成形体１１を導電ペースト槽１２から引き上げる。これにより電子部品本体成形体１１の両端部に導電ペースト１３を被着させ、これを乾燥させる。尚、環状溝６内への導電ペースト１３の充填と、外部電極用のペーストの塗布は同時に行われる。即ち、導電ペースト槽１２中に環状溝６が形成された電子部品本体成形体１１を浸漬するだけで、毛細管現象により、導電ペーストが環状溝６内に充填されるのである。
【００２８】
次に、導電ペースト１３が両端部に被着した電子部品本体成形体１１を、弱還元性雰囲気中で１０００〜１３００℃まで加熱し、電子部品本体成形体１１および金属ペースト１３中の有機成分を分離し、その後焼結を行って、誘電体層２と内部電極層１とを交互に積層した電子部品本体３の両端部に外部電極４が形成された本発明の積層型電子部品を得る。最後に、外部電極４の表面に金属メッキ処理によってＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ等の層を順次積層し、積層型コンデンサが製造される。
【００２９】
尚、環状溝６の形成方法は、上記例に限定されるものではなく、例えば、環状溝６を形成する部分のシート上に樹脂を塗布し、また、環状溝６を形成するシートにスルーホールを形成して樹脂を充填し、このシートを積層し、加熱することにより樹脂を飛散させ、環状溝６を形成しても良い。この場合、外部電極は、その後に形成されることになる。
【００３０】
以上のように構成された積層型電子部品では、外部電極４を５０μｍ以下と薄く形成し、電子部品本体３の端面角部が露出していても、電子部品本体３の端面に露出した内部電極層１の端部は、外部電極４と筒状導電体７により囲まれており、電子部品本体３の端面角部の露出した部分から浸入したメッキ液や水分が、外部電極４および筒状導電体７により内部電極層１の端部へ浸入することを阻止できる。従って、外部電極４を薄膜化し、小型大容量化および高信頼性化を実現することができる。
【００３１】
【実施例】
先ず、ＢａＴｉＯ₃系グリーンシートを作製し、このシートにＮｉ含有導電性ペーストを塗布し、内部電極層の電極パターンを形成した。
【００３２】
このような電極パターンが形成されたシートを複数積層し、最後に電極パターンを形成しないシートを積層し、熱圧着した。
【００３３】
この後、この積層物を格子状に切断して、両端面に内部電極層の電極パターンの端部が交互に露出した電子部品本体成形体を作製した。
【００３４】
次に、この電子部品本体成形体の両端部を、図２に示すような金属金型９に押しつけることによって、電子部品本体成形体の両端部のマージン部に、露出している内部電極層の電極パターンの端部を取り囲むように環状溝６を形成した。
【００３５】
次に、図３に示すように、金属Ｎｉをセルロース系の結合材と共にパラフィン等の有機溶剤に分散させた導電ペースト槽１２中に、電子部品本体成形体１１の端部を浸漬させ、その後、引き上げ、電子部品本体成形体１１の環状溝６に導電ペーストを充填するとともに、両端部に導電ペースト１３を被着させ、これを乾燥させた。
【００３６】
これをピーク温度１２０℃の乾燥炉を通過させることによって、有機溶剤を揮発させて金属Ｎｉを電子部品本体成形体１１の両端面に着床させた。次に電子部品本体成形体１１中に存在する結合材等の有機成分の脱バインダーを行い、弱還元雰囲気中で１０００〜１３００℃の温度で焼成し、磁器の焼結および外部電極の焼き付けを行ない、筒状導電体を有する積層型電子部品を１０００個得た。
【００３７】
尚、電子部品本体成形体１１の金属金型９への押圧力を変えることにより、環状溝６の深さｄを表１に示すように変更した。また、導電ペースト槽１２中の導電ペーストの粘度を変更することにより金属ペースト１３の厚みを変更し、外部電極の厚みｔを表１に示すように変更した。
【００３８】
環状溝６を形成する以外は、上記と同様にして従来の積層型電子部品を１０００個作製した。
【００３９】
得られた積層型電子部品は、両者とも、外形寸法が１．６ｍｍ×０．８ｍｍ、内部電極の一層当たりの有効電極面積が０．６８８ｍｍ²、容量を構成する誘電体層の有効積層数が８９層であった。
【００４０】
そして、得られた積層型電子部品の静電容量を、ＬＣＲメーター４２８４Ａを用いて、周波数１．０ｋＨｚ、入力信号レベル１．０Ｖｒｍｓにて静電容量を測定した。また、６５℃において湿度９５％、定格電圧６．３Ｖの条件で１０００時間の湿中負荷試験を行い、試験後の絶縁抵抗値を、絶縁抵抗計ＤＳＭ８１０３により測定して、１×１０⁹Ω以下を絶縁不良とし、絶縁不良率を算出した。これらの結果を表１に記載した。
【００４１】
【表１】

【００４２】
この表１より、本発明の積層型電子部品では、外部電極の厚みｔを５〜５０μｍとした場合でも、湿中負荷試験において絶縁不良率が０であるのに対して、筒状導電体を形成していない従来の試料Ｎo.８では、外部電極の厚みｔが３０μｍの場合に３％の絶縁不良率となった。これにより、本発明の積層型電子部品では、外部電極を薄くしても絶縁不良を防止することができ、その結果、小型化、高容量化および高信頼性化を実現できることが判る。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の積層型電子部品では、露出した内部電極層の端部を取り囲む筒状導電体が形成され、この筒状導電体に外部電極が接続されているため、外部電極を薄く形成し、電子部品本体の端面角部が露出していても、電子部品本体の端面に露出した内部電極層の端部は外部電極と筒状導電体により囲まれており、電子部品本体の端面角部の露出した部分から浸入したメッキ液や水分が、電子部品本体の端面に露出した内部電極層の端部へ浸入することを阻止でき、小型高容量化を実現でき、耐水性に優れた高信頼性を示す積層電子部品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品を示すもので、（ａ）は一部縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【図２】環状溝を形成するための金型を示す斜視図である。
【図３】電子部品本体成形体の環状溝内に金属ペーストを充填するとともに、端面に塗布する工程を示す工程図である。
【図４】従来の積層型電子部品の分解斜視図である。
【図５】従来の積層型電子部品の縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・内部電極層
２・・・誘電体層
３・・・電子部品本体
４・・・外部電極
６・・・環状溝
７・・・筒状導電体
ｄ・・・環状溝の深さ
ｔ・・・外部電極の厚み

Claims

複数の誘電体層と複数の内部電極層（筒状である場合を除く）とを交互に積層してなり、両端面に前記内部電極層の端部が交互に露出する電子部品本体と、該電子部品本体の両端にそれぞれ設けられ、前記内部電極層の端部に接続する外部電極とを具備する積層型電子部品であって、前記電子部品本体の両端面に露出した内部電極層の端部を取り囲む筒状導電体を、前記電子部品本体の両端面から内方に向けて形成し、該筒状導電体に前記外部電極を接続してなることを特徴とする積層型電子部品。
環状溝の深さが３００μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の積層型電子部品。
外部電極の厚みが５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の積層型電子部品。