JP5699819B2 - セラミック電子部品 - Google Patents

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Description

本発明は、セラミック電子部品に関する。
近年、携帯電話機や携帯音楽プレイヤーなどの電子機器の小型化や薄型化に伴い、電子機器に搭載される配線基板の小型化が進んでいる。それに伴い、配線基板に実装されるセラミック電子部品の小型化や薄型化も進んできている。
従来の角柱形状のセラミック素体を有するセラミック電子部品は、比較的高い機械的強度を有するが、薄型化された扁平形状のセラミック素体を有するセラミック電子部品では、機械的強度が低い。また、セラミック素体の厚みが薄くなるほど、セラミック電子部品の機械的強度が低下していく傾向にある。このため、扁平形状のセラミック素体を有するセラミック電子部品において、機械的強度を如何に高めるかが重要な課題となってきている。
セラミック電子部品の機械的強度を高める方法としては、例えば下記の特許文献1に記載されているように、セラミック素体の内部に補強用の導体層(緩衝層)を形成する方法が挙げられる。
特開平11−26295号公報
しかしながら、セラミック素体の内部に補強用の導体層を設けた場合であっても、セラミック電子部品にクラックが発生することを十分に抑制することができず、セラミック電子部品の機械的耐久性を十分に改善することができない場合がある。
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械的耐久性に優れているセラミック電子部品を提供することにある。
本発明に係るセラミック電子部品は、直方体状のセラミック素体と、第1及び第2の内部電極と、第1の外部電極と、第2の外部電極とを備えている。セラミック素体は、第1及び第2の主面と、第1及び第2の側面と、第1及び第2の端面とを有する。第1及び第2の主面は、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第1及び第2の側面は、長さ方向及び厚み方向に沿って延びている。第1及び第2の端面は、幅方向及び厚み方向に沿って延びている。第1及び第2の内部電極は、セラミック素体の内部に形成されている。第1及び第2の内部電極は、長さ方向及び幅方向に沿って延びている。第1及び第2の内部電極は、厚み方向において相互に対向している。第1の外部電極は、セラミック素体の上に形成されている。第1の外部電極は、第1の内部電極に電気的に接続されている。第2の外部電極は、セラミック素体の上に形成されている。第2の外部電極は、第2の内部電極に電気的に接続されている。第1及び第2の外部電極のそれぞれは、第1の主面の長さ方向における端部上に位置している第1の部分と、第1または第2の端面の上に位置している第2の部分とを有する。セラミック素体は、第1及び第2の内部電極が厚み方向に対向している有効部と、有効部よりも第1の主面側に位置している第1の外層部と、有効部よりも第2の主面側に位置している第2の外層部とを含む。本発明に係るセラミック電子部品は、第1の補強層をさらに備えている。第1の補強層は、第1の外層部に、長さ方向及び幅方向に沿って形成されている。第1の補強層の一部分は、厚み方向において第1及び第2の外部電極の第1の部分と対向している。第1の補強層は、第1及び第2の端面のいずれにも露出していない。第1の主面のうちの第1または第2の外部電極の第1の部分が設けられている部分において、第1の補強層と対向していない部分は、第1の補強層と対向している部分よりも厚み方向の中央寄りに位置している。上記第1及び第2の内部電極の枚数は、上記第1の補強層の枚数よりも少ない。
本発明に係るセラミック電子部品のある特定の局面では、第1及び第2の外部電極のそれぞれの第1の部分において、第1の補強層と対向していない部分の厚みが、第1の補強層と対向している部分の厚みよりも厚い。
本発明に係るセラミック電子部品の他の特定の局面では、第1及び第2の外部電極のそれぞれは、第1または第2の端面と、第1の主面の長さ方向における端部との上に形成された第1の導電層と、第1の導電層を覆うように形成された第2の導電層とを有し、第1及び第2の外部電極のそれぞれの第1の導電層のうち、第1の部分を構成している部分において、第1の補強層と対向していない部分の厚みが、第1の補強層と対向している部分の厚みよりも厚い。
本発明に係るセラミック電子部品の別の特定の局面では、第1の補強層は、金属または合金により形成されている。すなわち、本発明において、補強層は、導体層により構成されていてもよい。
本発明に係るセラミック電子部品のさらに他の特定の局面では、第1及び第2の外部電極のそれぞれは、第2の主面の長さ方向における端部上に位置している第3の部分をさらに有する。セラミック電子部品は、第2の外層部に、長さ方向及び幅方向に沿って形成されており、厚み方向において第1及び第2の外部電極の第2の部分と一部分が対向している第2の補強層をさらに備えている。第2の補強層は、第1及び第2の端面のいずれにも露出していない。第2の主面のうちの第1または第2の外部電極の第1の部分が設けられている部分において、第2の補強層と対向していない部分は、第2の補強層と対向している部分よりも厚み方向の中央寄りに位置している。
本発明によれば、セラミック電子部品の機械的耐久性を改善することができる。
第1の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的斜視図である。 第1の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的側面図である。 図1の線III−IIIにおける略図的断面図である。 第1の実施形態に係るセラミック電子部品の一部分を拡大した略図的断面図である。 図3の線V−Vにおける略図的断面図である。 図3の線VI−VIにおける略図的断面図である。 図3の線VII−VIIにおける略図的断面図である。 導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートの略図的平面図である。 マザー積層体の略図的平面図である。 マザー積層体の、第1の内部電極及び第1のダミー電極形成用のセラミックグリーンシートにおけるカッティングラインの位置を説明するための略図的平面図である。 マザー積層体の、第2の内部電極及び第2のダミー電極形成用のセラミックグリーンシートにおけるカッティングラインの位置を説明するための略図的平面図である。 マザー積層体の、補強層形成用のセラミックグリーンシートにおけるカッティングラインの位置を説明するための略図的平面図である。 第2の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。 第3の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。 比較例2に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。 実施例及び比較例1,2におけるセラミック電子部品に割れが発生した個数を表すグラフである。
(第1の実施形態)
以下、本発明の好ましい実施形態について、図1に示すセラミック電子部品1を例に挙げて説明する。但し、セラミック電子部品1は、単なる例示である。本発明は、以下に示すセラミック電子部品1及びその製造方法に何ら限定されない。
図1は、第1の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的斜視図である。図2は、第1の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的側面図である。図3は、図1の線III−IIIにおける略図的断面図である。図4は、本実施形態に係るセラミック電子部品の一部分を拡大した略図的断面図である。図5は、図3の線V−Vにおける略図的断面図である。図6は、図3の線VI−VIにおける略図的断面図である。図7は、図3の線VII−VIIにおける略図的断面図である。
まず、図1〜図7を参照しながら、セラミック電子部品1の構成について説明する。
図1〜図7に示すように、セラミック電子部品1は、セラミック素体10を備えている。セラミック素体10は、セラミック電子部品1の機能に応じた適宜のセラミック材料からなる。具体的には、セラミック電子部品1がコンデンサである場合は、セラミック素体10を誘電体セラミック材料により形成することができる。誘電体セラミック材料の具体例としては、例えば、BaTiO、CaTiO、SrTiO、CaZrOなどが挙げられる。なお、セラミック素体10には、所望するセラミック電子部品1の特性に応じて、上記セラミック材料を主成分として、例えば、Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物、希土類化合物などの副成分を適宜添加してもよい。
セラミック電子部品1がセラミック圧電素子である場合は、セラミック素体10を圧電セラミック材料により形成することができる。圧電セラミック材料の具体例としては、例えば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)系セラミック材料などが挙げられる。
セラミック電子部品1がサーミスタ素子である場合は、セラミック素体10を半導体セラミック材料により形成することができる。半導体セラミック材料の具体例としては、例えば、スピネル系セラミック材料などが挙げられる。
セラミック電子部品1が、インダクタ素子である場合は、セラミック素体10を磁性体セラミック材料により形成することができる。磁性体セラミック材料の具体例としては、例えば、フェライトセラミック材料などが挙げられる。
以下、本実施形態では、セラミック電子部品1が、セラミックコンデンサである例について説明する。より具体的には、本実施形態では、セラミック電子部品1が、静電容量が0.1nF〜100nF程度の比較的低容量のセラミックコンデンサである例について説明する。
セラミック素体10は、直方体状に形成されている。図1〜図7に示すように、セラミック素体10は、第1及び第2の主面10a、10bと、第1及び第2の側面10c、10dと、第1及び第2の端面10e、10fとを有する。図1〜図3に示すように、第1及び第2の主面10a、10bは、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びている。図1、図5〜図7に示すように、第1及び第2の側面10c、10dは、厚み方向T及び長さ方向Lに沿って延びている。図2〜図7に示すように、第1及び第2の端面10e、10fは、厚み方向T及び幅方向Wに沿って延びている。
なお、本明細書において、「直方体状」には、角部や稜線部が面取り状またはR面取り状である直方体が含まれるものとする。すなわち、「直方体状」の部材とは、第1及び第2の主面、第1及び第2の側面並びに第1及び第2の端面とを有する部材全般を意味する。また、主面、側面、端面の一部または全部に凹凸などが形成されていてもよい。すなわち、主面、側面及び端面のそれぞれが平坦である必要は必ずしもない。
セラミック素体10の寸法は、特に限定されないが、セラミック素体10の厚み寸法をT、長さ寸法をL、幅寸法をWとしたときに、セラミック素体10は、T≦W<L、1/5W≦T≦1/2W、T≦0.3mmを満たす薄型のものであることが好ましい。具体的には、0.1mm≦T≦0.3mm、0.4mm≦L≦1mm、0.2mm≦W≦0.5mmであることが好ましい。
セラミック層10gの厚さは、特に限定されない。セラミック層10gの厚さは、例えば、0.5μm〜10μm程度とすることができる。
図3に示すように、セラミック素体10の内部には、略矩形状の複数の第1及び第2の内部電極11,12が厚み方向Tに沿って等間隔に交互に配置されている。第1及び第2の内部電極11,12のそれぞれは、第1及び第2の主面10a、10bと平行である。
図3及び図5に示すように、第1の内部電極11は、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びるように形成されている。第1の内部電極11は、セラミック素体10の第1の端面10eに露出しており、第1の端面10eから第2の端面10f側に向かって延びている。第1の内部電極11は、第2の端面10f、第1及び第2の側面10c、10dのそれぞれには至っていない。一方、第2の内部電極12も、長さ方向L及び幅方向Wに沿って延びるように形成されている。第2の内部電極12は、図3及び図6に示すように、セラミック素体10の第2の端面10fに露出しており、第2の端面10fから第1の端面10e側に向かって延びている。第2の内部電極12は、第1の端面10e、第1及び第2の側面10c、10dのそれぞれには至っていない。第1及び第2の内部電極11,12は、幅方向Wにおいて同じ位置に形成されている。このため、第1の内部電極11と第2の内部電極12とは、セラミック素体10の長さ方向Lにおける中央部において、セラミック層10gを介して、互いに対向している。第1の内部電極11と第2の内部電極12とは、セラミック素体10の長さ方向Lにおける両端部においては、厚み方向Tに対向していない。
セラミック素体10のうち、第1及び第2の内部電極11,12が互いに対向している部分が、コンデンサとしての機能を発現している有効部10Aを構成している。セラミック素体10のうち、有効部10Aよりも第1の主面10a側に位置している部分が第1の外層部10Bを構成しており、有効部10Aよりも第2の主面10b側に位置している部分が第2の外層部10Cを構成している。
なお、上述のように、セラミック電子部品1は、比較的低容量のセラミックコンデンサであるため、セラミック素体10に対する有効部10Aの占める割合が比較的小さい。有効部10Aの厚み方向Tに沿った長さは、セラミック素体10の厚み方向Tに沿った最大長さの0.1倍〜0.5倍程度であることが好ましい。有効部10Aの長さ方向Lに沿った長さは、セラミック素体10の長さ方向Lに沿った最大長さの0.2倍〜0.7倍程度であることが好ましい。
また、第1及び第2の内部電極11,12は、例えば、1対(各1枚、合計2枚)〜10対(各10枚、合計20枚)設けられていることが好ましい。
また、本実施形態のように、比較的低容量のセラミックコンデンサの場合、第1及び第2の内部電極の間の距離は、セラミック層10gの2〜8層分となり得る。
また、セラミック素体10の内部には、第1及び第2のダミー電極18,19も設けられている。第1のダミー電極18は、第1の内部電極11と厚み方向Tにおいて同じ位置に、長さ方向Lにおいて間隔をおいて対向するように設けられている。このため、第1のダミー電極18は、第1の内部電極11と同じ枚数だけ設けられている。一方、第2のダミー電極19は、第2の内部電極12と厚み方向Tにおいて同じ位置に、長さ方向Lにおいて間隔をおいて対向するように設けられている。このため、第2のダミー電極19は、第2の内部電極12と同じ枚数だけ設けられている。なお、これら第1及び第2のダミー電極18,19は、セラミック電子部品1の電気的特性の発現には、実質的に寄与していない。
なお、第1及び第2の内部電極11,12並びに第1及び第2のダミー電極18,19のそれぞれの材質は、特に限定されない。第1及び第2の内部電極11,12並びに第1及び第2のダミー電極18,19のそれぞれは、例えば、Ni、Cu,Ag,Pd,Auなどの金属や、Ag−Pd合金などの、これらの金属の一種以上を含む合金により形成することができる。第1及び第2の内部電極11,12と第1及び第2のダミー電極18,19とは、同一材料により形成されていてもよいし、異なる材料により形成されていてもよい。
第1及び第2の内部電極11,12並びに第1及び第2のダミー電極18,19のそれぞれの厚さも、特に限定されない。第1及び第2の内部電極11,12並びに第1及び第2のダミー電極18,19のそれぞれの厚さは、例えば、0.3μm〜2μm程度とすることができる。第1及び第2の内部電極11,12と第1及び第2のダミー電極18,19とは、同じ厚さであることが好ましい。
図1〜図3に示すように、セラミック素体10の表面の上には、第1及び第2の外部電極13,14が形成されている。第1の外部電極13は、第1の内部電極11に電気的に接続されている。第1の外部電極13は、第1の主面10aの上に形成されている第1の部分13aと、第2の主面10bの上に形成されている第3の部分13cと、第1の端面10eの上に形成されている第2の部分13bとを備えている。本実施形態では、第1の外部電極13は、第1及び第2の側面10c、10dの端部に浅く回り込むように形成されている。具体的には、第1の外部電極13の第1及び第2の側面10c、10dにおける長さ方向Lに沿った長さは、第1,第3の部分13a、13cの長さ方向Lに沿った長さの半分よりも短い。なお、第1,第3の部分13a、13cの長さ方向L方向に沿った長さは、例えば、200μm〜350μmであることが好ましい。そして、第1の外部電極13は、幅方向Wに沿って第1及び第2の側面10c、10dからほとんど突出していない。このようにすることで、セラミック電子部品1の幅方向W寸法を小さくすることができる。なお、第1の外部電極13は、第1及び第2の側面10c、10dに実質的に形成されないようにしてもよい。
一方、第2の外部電極14は、第2の内部電極12に電気的に接続されている。第2の外部電極14は、第1の主面10aの上に形成されている第1の部分14aと、第2の主面10bの上に形成されている第3の部分14cと、第2の端面10fの上に形成されている第2の部分14bとを備えている。本実施形態では、第2の外部電極14は、第1及び第2の側面10c、10dの長さ方向Lの端部に浅く回り込むように形成されている。具体的には、第2の外部電極14の第1及び第2の側面10c、10dにおける長さ方向Lに沿った長さは、第1,第3の部分14a、14cの長さ方向Lに沿った長さの半分よりも短い。なお、第1,第3の部分14a、14cの長さ方向L方向に沿った長さは、例えば、200μm〜350μmであることが好ましい。そして、第2の外部電極14は、幅方向Wに沿って第1及び第2の側面10c、10dからほとんど突出していない。このようにすることで、セラミック電子部品1の幅方向W寸法を小さくすることができる。なお、第2の外部電極14は、第1及び第2の側面10c、10dに実質的に形成されないようにしてもよい。
第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの最大厚みは、例えば、10μm〜50μm程度とすることができる。
次に、図3を参照しながら、第1及び第2の外部電極13,14の構成について説明する。本実施形態では、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれは、第1の導電層15と第2の導電層16との積層体により構成されている。
第1の導電層15は、第1または第2の端面10e、10fと、第1または第2の主面10a、10bの長さ方向Lにおける端部との上に形成されている。
第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1の導電層15のうち、第1の部分13a、14aを構成している部分の長さ方向Lにおける外側端部は、相対的に厚くなっている。同様に、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1の導電層15のうち、第3の部分13c、14cを構成している部分の長さ方向Lにおける外側端部は、相対的に厚くなっている。具体的には、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1の導電層15のうち、第1の部分13a、14aを構成している部分において、第1の補強層17aと対向していない部分の厚みは、第1の補強層17aと対向している部分の厚みよりも厚い。同様に、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1の導電層15のうち、第3の部分13c、14cを構成している部分において、第2の補強層17bと対向していない部分の厚みは、第2の補強層17bと対向している部分の厚みよりも厚い。これにより、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1及び第3の部分13a、14a、13c、14cのそれぞれにおいて、第1または第2の補強層17a、17bと対向していない部分の厚みが、第1または第2の補強層17a、17bと対向している部分の厚みよりも厚くなっている。例えば、第1の導電層15の外側端部の厚みは最大で5μm〜20μmとなり得るのに対して、第1の導電層15の内側端部の厚みは最大で1μm〜10μm程度である。
第1の導電層15の第1または第2の端面10e、10fの上に形成されている部分の厚みは、第1の導電層15の第1または第2の主面10a、10bの上に形成されている部分の厚みに比べて薄くなっている。また、第2の導電層16の第1または第2の端面10e、10fの上に形成されている部分の厚みは、第2の導電層16の第1または第2の端面10e、10fの上に形成されている部分の厚みに比べて薄くなっている。例えば、導電層15,16の第1または第2の端面10e、10fの上に形成されている部分の厚みは最大で3〜10μmとなり得る。
第1の導電層15の材質も特に限定されない。第1の導電層15は、例えば、Ni、Cu,Ag,Pd,Auなどの金属や、Ag−Pd合金などの、これらの金属の一種以上を含む合金により形成することができる。また、第1の導電層15は、無機結合材を含んでいてもよい。無機結合材としては、例えば、セラミック素体10に含まれるセラミック材料と同種のセラミック材料や、ガラス成分などが挙げられる。第1の導電層15における無機結合材の含有量は、例えば、40体積%〜60体積%の範囲内であることが好ましい。
第2の導電層16は、第1及び第2の主面10a、10bの長さ方向Lにおける端部及び第1または第2の端面10e、10fを覆うように形成されている。この第2の導電層16により、第1の導電層15が覆われている。
本実施形態では、第2の導電層16は、一枚のめっき膜または複数のめっき膜の積層体により構成されている。第2の導電層16の厚みは、特に限定されない。第2の導電層16の最大厚みは、例えば、5μm〜15μm程度とすることができる。
第2の導電層16の材質も特に限定されない。第2の導電層16は、例えば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、Al、BiおよびZnからなる群から選ばれる1種の金属または当該金属を含む合金により形成することができる。中でも、セラミック電子部品1を配線基板に埋め込む場合、第2の導電層16の最外層を構成する金属としては、Cu、Au、Ag、およびAlからなる群から選ばれる1種の金属または当該金属を含む合金を用いることが好ましい。埋め込みの際には、第1及び第2の外部電極13,14を狙って、配線基板を貫通するレーザ光線を照射することがあり、これらの金属はレーザ光線を効率よく反射するためである。
なお、第1の導電層15と第2の導電層16との間に、例えば、応力緩和用の導電性樹脂層などのさらなる層が形成されていてもよい。
図3及び図7に示すように、第1の外層部10Bには、複数の第1の補強層17aが形成されている。複数の第1の補強層17aは、長さ方向L及び幅方向Wに沿って形成されている。複数の第1の補強層17aは、厚み方向Tに沿って積層されている。複数の第1の補強層17aは、セラミック素体10の長さ方向Lの両端部には形成されていない。複数の第1の補強層17aは、長さ方向Lの両端部を除く中央部にわたって連続的に形成されている。複数の第1の補強層17aは、セラミック素体10の内部に形成されており、セラミック素体10の表面に露出していない。
図3に示すように、複数の第1の補強層17aの一部分、具体的には、長さ方向Lにおける外側端部は、厚み方向Tにおいて第1及び第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aと対向している。すなわち、複数の第1の補強層17aの長さ方向Lにおける外側端部は、長さ方向Lにおいて、第1及び第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aと厚み方向Tにおいて対向している。
第1の補強層17aの枚数は、特に限定されないが、例えば、第1及び第2の内部電極11,12の枚数の1.5倍〜15倍程度とすることができる。具体的には、第1の補強層17aの枚数は、例えば、3枚〜30枚程度とすることができる。なお、本実施形態では、第1の補強層17aが複数設けられている場合について説明するが、本発明においては、第1の補強層17aは、一層のみ設けられていてもよい。
厚み方向において隣接している第1の補強層17aの間の距離は、厚み方向Tにおいて隣接している第1及び第2の内部電極11,12の間の距離よりも小さい。厚み方向において隣接している第1の補強層17aの間の距離は、厚み方向Tにおいて隣接している第1及び第2の内部電極11,12の間の距離の0.125倍〜0.5倍であることが好ましい。このようにすることにより、複数の第1の補強層17aが設けられている領域における第1の補強層17aが占める体積の割合を、第1及び第2の内部電極11,12が設けられている有効部10Aにおける第1及び第2の内部電極11,12が占める体積の割合よりも大きくすることができる。
図3に示すように、第2の外層部10Cには、複数の第2の補強層17bが形成されている。複数の第2の補強層17bは、長さ方向L及び幅方向Wに沿って形成されている。複数の第2の補強層17bは、厚み方向Tに沿って積層されている。複数の第2の補強層17bは、セラミック素体10の長さ方向Lの両端部には形成されていない。複数の第2の補強層17bは、長さ方向Lの両端部を除く中央部にわたって形成されている。複数の第2の補強層17bは、セラミック素体10の内部に形成されており、セラミック素体10の表面に露出していない。本実施形態では、第1の補強層17aの平面形状と第2の補強層17bの平面形状は、実質的に等しい。
図3に示すように、複数の第2の補強層17bの一部分、具体的には、長さ方向Lにおける外側端部は、厚み方向Tにおいて第1及び第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aと対向している。すなわち、複数の第2の補強層17bの長さ方向Lにおける外側端部は、長さ方向Lにおいて、第1及び第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aと厚み方向Tにおいて対向している。
第2の補強層17bの枚数は、特に限定されないが、例えば、第1及び第2の内部電極11,12の枚数の1.5倍〜15倍程度とすることができる。具体的には、第2の補強層17bの枚数は、例えば、3枚〜30枚程度とすることができる。なお、本実施形態では、第2の補強層17bが複数設けられている場合について説明するが、本発明においては、第2の補強層17bは、一層のみ設けられていてもよい。
厚み方向において隣接している第2の補強層17bの間の距離は、厚み方向Tにおいて隣接している第1及び第2の内部電極11,12の間の距離よりも小さい。厚み方向において隣接している第2の補強層17bの間の距離は、厚み方向Tにおいて隣接している第1及び第2の内部電極11,12の間の距離の0.125倍〜0.5倍であることが好ましい。このようにすることにより、複数の第2の補強層17bが設けられている領域における第2の補強層17bが占める体積の割合を、第1及び第2の内部電極11,12が設けられている有効部10Aにおける第1及び第2の内部電極11,12が占める体積の割合よりも大きくすることができる。
なお、第1及び第2の補強層17a、17bの材質は、セラミック素体10よりも展延性に優れている材料であれば特に限定されない。第1及び第2の補強層17a、17bは、例えば、Ni、Cu,Ag,Pd,Auなどの金属や、Ag−Pd合金などの、これらの金属の一種以上を含む合金により形成することができる。
第1及び第2の補強層17a、17bのそれぞれの厚みは、例えば、0.3μm〜2.0μm程度とすることができる。第1及び第2の補強層17a、17bのそれぞれの厚みは、第1及び第2の内部電極11,12のそれぞれの厚みと等しくてもよいし、第1及び第2の内部電極11,12のそれぞれの厚みよりも小さくてもよく、大きくてもよい。第1及び第2の補強層17a、17bのそれぞれの厚みは、第1及び第2の内部電極11,12のそれぞれの厚み以上であることが好ましい。このようにすることにより、複数の第2の補強層17bが設けられている領域における第2の補強層17bが占める体積の割合を、第1及び第2の内部電極11,12が設けられている有効部10Aにおける第1及び第2の内部電極11,12が占める体積の割合よりも大きくすることができる。
第1及び第2の補強層17a、17bの長さ方向Lにおける長さと、第1の内部電極11と第1のダミー電極18との長さ方向Lにおける長さの総和と、第2の内部電極12と第2のダミー電極19との長さ方向Lにおける長さの総和とが、相互に等しいことが好ましい。この場合、セラミック電子部品1の製造に必要となる、表面に導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートの種類を少なくすることができる。従って、セラミック電子部品1の製造が容易となる。
本実施形態においては、図3に示すように、長さ方向において第1及び第2の補強層17a、17bが設けられていないセラミック素体10の両端部の厚みT2は、厚み方向Tにおいて第1及び第2の外部電極13,14の第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bと第1及び第2の補強層17a、17bとが対向しているセラミック素体10の部分の厚みT1よりも小さい。このため、図4に詳細に示すように、セラミック素体10の第1の主面10aのうち第1または第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aが設けられている部分において、第1の補強層17aと長さ方向Lにおいて重なっていない端部10a1,10a2は、第1の補強層17aと重なっている部分よりも厚み方向Tにおいて中央寄りに位置している。また、セラミック素体10の第2の主面10bのうち第1または第2の外部電極13,14の第2の部分13b、14bが設けられている部分において、第2の補強層17bと長さ方向Lにおいて重なっていない端部10b1,10b2は、第2の補強層17bと重なっている部分よりも厚み方向Tにおいて中央寄りに位置している。
一方、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第1の部分13a、14aにおいて、第1の補強層17aが設けられていない長さ方向Lにおける外側端部(第1または第2の端面10e、10f側端部)の厚みが、他の部分の厚みよりも厚い。また、第1及び第2の外部電極13,14のそれぞれの第2の部分13b、14bにおいて、第2の補強層17bが設けられていない長さ方向Lにおける外側端部(第1または第2の端面10e、10f側端部)の厚みが、他の部分の厚みよりも厚い。
次に、本実施形態のセラミック電子部品1の製造方法の一例について説明する。
まず、セラミック素体10を構成するためのセラミック材料を含むセラミックグリーンシート20(図8を参照)を用意する。次に、図8に示すように、そのセラミックグリーンシート20の上に、導電性ペーストを塗布することにより、導電パターン21を形成する。なお、導電パターンの塗布は、例えば、スクリーン印刷法などの各種印刷法により行うことができる。導電性ペーストは、導電性微粒子の他に、公知のバインダーや溶剤を含んでいてもよい。
本実施形態においては、第1及び第2の補強層17a、17bの長さ方向Lにおける長さと、第1の内部電極11と第1のダミー電極18との長さ方向Lにおける長さの総和と、第2の内部電極12と第2のダミー電極19との長さ方向Lにおける長さの総和とが、相互に等しい。このため、第1の内部電極11及び第1のダミー電極18形成用のセラミックグリーンシート20と、第2の内部電極12及び第2のダミー電極19形成用のセラミックグリーンシート20と、第1の補強層17a形成用のセラミックグリーンシート20と、第2の補強層17b形成用のセラミックグリーンシート20とを共通の仕様とすることができる。つまり、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート20を1種類のみ準備すればよい。
次に、図10〜図12に示すように、導電パターン21が形成されていないセラミックグリーンシート20と、導電パターン21が形成されているセラミックグリーンシート20とを長さ方向Lに沿って適宜ずらしながら積層し、静水圧プレスなどの手段で積層方向にプレスすることにより、図9に示すマザー積層体22を作製する。
なお、本実施形態では、厚み方向Tにおいて隣接している補強層17a、17bの間には、1枚のセラミックグリーンシート20が位置することとなる。一方、厚み方向Tにおいて隣接している第1及び第2の内部電極11,12の間には、複数枚のセラミックグリーンシート20が位置することとなる。
次に、図9に示すように、マザー積層体22の上に、第1及び第2の外部電極13,14の第1の導電層15の第1及び第3の部分13a、13cを構成している部分に対応した形状の導電パターン23を、スクリーン印刷法などの適宜の印刷法により形成する。
次に、マザー積層体22を再び積層方向にプレスする。このとき、補強層17a、17b、及び第1、第2の内部電極11、12が重なっていない部分の厚みが薄くなるように、すなわち、図3に示すように、厚みT1よりも厚みT2が薄くなるようにして、プレスを行う。例えば、プレス用金型とマザー積層体22の主面との間に弾性体を配置してプレスを行うことにより、補強層17a、17b、及び第1、第2の内部電極11、12が重なっていない部分を効果的に圧下することができ、上記のような厚みの関係を実現しやすくなる。
次に、仮想のカットラインCLに沿ってマザー積層体22をカッティングすることにより、マザー積層体22から複数の生のセラミック積層体を作製する。なお、マザー積層体22のカッティングは、ダイシングや押切により行うことができる。
生のセラミック積層体作成後、バレル研磨などにより、生のセラミック積層体の稜線部及び稜線部の面取りまたはR面取り及び表層の研磨を行うようにしてもよい。
その後、生のセラミック積層体の両端面に、例えば、ディップ法などにより、導電性ペーストを塗布する。ここで塗布された導電性ペーストと導電パターン23とにより、図3に示す導電層15が形成される。
なお、例えばディップ法などにより、生のセラミック積層体の両端面に導電性ペーストを塗布した場合は、第1及び第2の主面や第1及び第2の側面にも導電性ペーストが若干回り込む。このため、後の焼成工程により第1の導電層15となる導電性ペースト層は、第1,第2の主面の第1または第2の端面10e、10f側の端部において相対的に厚くなる。従って、第1の導電層15の長さ方向Lにおける外側端部が相対的に厚くなり、その結果、第1及び第2の外部電極13,14の第1,第3の部分13a、13c、14a、14cの長さ方向Lにおける外側端部の厚みが相対的に厚くなる。また、第1または第2の端面10e、10fに導電性ペーストを塗布した後、第1または第2の端面10e、10fを定盤に押し付け、余剰の導電性ペーストを掻き取ることにより、第1または第2の端面10e、10fの上に形成された第1の導電層15の厚みを薄くすることができる。
次に、生のセラミック積層体の焼成を行う。この焼成工程において、上記形成の導電性ペースト層が同時焼成され(コファイア)、導電層15が形成される。なお、焼成温度は、使用するセラミック材料や導電性ペーストの種類により適宜設定することができる。焼成温度は、例えば、900℃〜1300℃程度とすることができる。
その後、必要に応じて、バレル研磨などの研磨を行う。
最後に、めっきにより導電層16を形成することにより、第1及び第2の外部電極13,14を完成させる。なお、本発明において、めっき膜により構成されている導電層16は、必須ではない。例えば、導電層15のみにより第1,第2の外部電極13,14を構成してもよい。
以上説明したように、本実施形態では、セラミック素体10の第1の主面10aのうち第1または第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aが設けられている部分において、第1の補強層17aと長さ方向Lにおいて重なっていない端部10a1,10a2は、第1の補強層17aと重なっている部分よりも厚み方向Tにおいて中央寄りに位置している。このため、例えば、第1の主面10a側を配線基板側に向けてセラミック電子部品1を実装する際などにおいて、外部から応力が加わった際にもセラミック電子部品1が損傷することを効果的に抑制することができ、セラミック電子部品1の機械的耐久性
を改善することができる。以下、この効果について、詳細に説明する。
セラミック電子部品1では、第1及び第2の主面10a、10bの上に第1及び第2の外部電極13,14が形成されている。このため、セラミック電子部品1の長さ方向Lにおける両端部が厚み方向Tに突出している。よって、セラミック電子部品1の長さ方向Lにおける両端部に応力が加わりやすい。セラミック電子部品1の長さ方向Lにおける両端部に応力が加わると、第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bの先端が位置しており、セラミック電子部品1の厚みが大きく変化する部分10D,10E(図3を参照)に応力が集中し、この部分10D,10Eにクラックが生じやすい。
ここで、例えば、セラミック電子部品1の両端部が最も厚い場合は、支点となるセラミック電子部品1の端部と、作用点となる部分10D,10Eとの間の距離が長くなるため、部分10D,10Eに大きな応力が加わりやすい。
それに対して本実施形態では、セラミック素体10の第1の主面10aのうち第1または第2の外部電極13,14の第1の部分13a、14aが設けられている部分において、第1の補強層17aと長さ方向Lにおいて重なっていない端部10a1,10a2は、第1の補強層17aと重なっている部分よりも厚み方向Tにおいて中央寄りに位置している。このため、セラミック電子部品1において厚み方向Tにおいて最も突出した部分が端部よりも中央寄りとなる。従って、作用点となる部分10D,10Eと、支点との間の距離を短くすることができる。このため、部分10D,10Eに大きな応力が作用しにくく、部分10D,10Eにおけるセラミック素体10の損傷を抑制することができる。その結果、より高い機械的耐久性を実現することができる。
また、本実施形態では、損傷しやすい部分10D,10Eに第1及び第2の補強層17a、17bが設けられている。このため、部分10D,10Eの機械的強度が効果的に改善されている。
本実施形態では、第1及び第2の補強層17a、17bが、セラミック素体10の長さ方向Lにおける両端部を除く中央部にわたって連続的に形成されている。このため、部分10D,10Eと共に損傷しやすい、セラミック素体10の長さ方向Lにおける中央部の機械的強度も効果的に高められている。
また、本実施形態では、長さ方向において第1及び第2の補強層17a、17bが設けられていないセラミック素体10の両端部の厚みT2は、厚み方向Tにおいて第1及び第2の外部電極13,14の第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bと第1及び第2の補強層17a、17bとが対向しているセラミック素体10の部分の厚みT1よりも小さい。そして、厚みが小さい部分の上に形成されている、第1及び第2の外部電極13,14の第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bが相対的に厚く形成されている。このため、第1及び第2の外部電極13,14の第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bのそれぞれの表面は、実質的に平坦に形成されている。このため、第1及び第2の部分13a、13b、14a、14bのうちの一部分に応力が集中することなく、全体的に応力が加わるため、一部分に大きな応力が加わることを効果的に抑制することができる。従って、より優れた機械的耐久性が実現されている。
また、本実施形態では、厚み方向において隣接している補強層17a、17b間の距離が、厚み方向において隣接している第1及び第2の内部電極11,12間の距離よりも短くされている。このため、補強層17a、17bが設けられている領域における補強層17a、17bの占める体積割合が大きい。よって、セラミック素体10のうち、補強層17a、17bが設けられている領域の機械的強度がより高くされている。従って、セラミック電子部品1の機械的強度がさらに高められている。
また、厚み方向において隣接している補強層17a、17b間の距離が短いため、補強層17a、17bをより多く設けることができる。従って、セラミック電子部品1の機械的強度がさらに高められている。
なお、内部電極11,12の枚数が多い場合は、内部電極11,12による機械的強度向上効果も大きく、かつ、セラミック素体10の厚みも大きくなるため、セラミック電子部品1の機械的強度を高くしやすい。それに対して、内部電極11,12の枚数が、例えば、2〜20枚程度と少ない場合は、内部電極11,12による機械的強度向上効果があまり得られず、かつセラミック素体10の厚みが薄くなるため、セラミック電子部品1の機械的強度の問題が顕著化する。従って、本実施形態のように、補強層17a、17bを設けると共に、第1の主面10aの長さ方向Lにおける端部を低くすることによりセラミック電子部品1の機械的耐久性を向上する技術は、内部電極11,12の層数が2〜20枚程度と少ないときに特に有効である。
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
(第2の実施形態)
図13は、第2の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。
本実施形態では、図13に示すように、第1及び第2の外部電極13,14の第1及び第3の部分13a、13c、14a、14cの少なくとも一部分が第1または第2の主面10a、10bに埋め込まれている。この場合であっても、上記第1の実施形態と同様に、セラミック電子部品1の機械的耐久性向上効果が得られる。
本実施形態に係るセラミック電子部品は、例えば、マザー積層体の主面上に第1及び第3の部分13a、13cを構成している部分に対応した形状の導電パターン23を印刷した後、マザー積層体22を積層方向にプレスする際に、より強い力でプレスすることにより、上記のような埋め込まれた状態を実現することができる。
(第3の実施形態)
図14は、第3の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。
上記第1の実施形態では、第1及び第2の主面10a、10bのそれぞれに第1及び第2の外部電極13,14が形成されている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。本発明においては、少なくとも一つの外部電極が第1の主面10aの上に形成されていればよい。
例えば、図14に示すように、第1及び第2の外部電極13,14は、第1または第2の端面10e、10fと、第1及び第2の主面10a、10bとを覆うように形成されていてもよい。すなわち、第1及び第2の外部電極13,14は、第1の部分13a、14aを有しており、かつ第1または第2の内部電極11,12に電気的に接続されている限りにおいて、その形状は特に限定されない。
なお、本実施形態においても、第1の補強層17aに加えて、第2の補強層17bを設けてもよいが、第1の部分13a、14aが設けられている側の第1の補強層17aを設けるのみによっても、セラミック電子部品1の機械的耐久性を効果的に改善することができる。また、第2の部分13b、14bや第2の補強層17bを形成しないことにより、セラミック電子部品1のさらなる薄型化を図ることができる。
(実施例)
上記第1の実施形態に係るセラミック電子部品1を上記第1の実施形態に記載の製造方法により作製した。なお、詳細な条件は以下の通りである。本実施例において得られたセラミック電子部品の断面を電子顕微鏡で観察した結果、第1及び第2の主面10a、10bのそれぞれの両端部が低くなっていることを確認した。
(実施例の条件)
寸法:長さ1.0mm、幅0.5mm、厚み0.15mm
設計容量:1nF
セラミック素体の作製に用いたセラミック材料:BaTiOを主成分とする誘電体セラミックス
セラミック層の厚み(焼成後):1.35μm
内部電極11,12、ダミー電極18,19の材質:Ni
内部電極11,12、ダミー電極18,19の厚み(焼成後):0.75μm
内部電極11,12間の距離:9.45μm
内部電極11,12の枚数:4枚
第1及び第2の補強層17a、17bのそれぞれの枚数:20枚
第1及び第2の補強層17a、17bの材質:Ni
第1及び第2の補強層17a、17bのそれぞれにおける補強層間の距離:1.35μm
焼成最高温度:1200℃
焼成時間:2時間
焼成雰囲気:還元性雰囲気
第1の導電層15の材質:Ni
第2の導電層16の材質:Cu
(比較例1)
第1及び第2の補強層17a、17bを設けなかったこと以外は、上記実施例と同様にしてセラミック電子部品を作製した。
(比較例2)
図15は、比較例2に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。図15に示すように、第1または第2の端面10e、10fから中央に向かって延びている補強層17a1,17a2,17b1,17b2を形成したこと以外は、上記実施例と同様にしてセラミック電子部品を作製した。補強層17a1,17a2の総長さ、補強層17b1,17b2の総長さは、実施例における補強層17a、17bの長さと等しくした。
本比較例において得られたセラミック電子部品の断面を電子顕微鏡で観察した結果、第1及び第2の主面10a、10bのそれぞれの両端部は低くなっておらず、平坦であることを確認した。
なお、図15では、説明の便宜上、上記第1の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略した。
(評価)
上記実施例及び比較例1,2において作製したセラミック電子部品を、ヤマハ発動機社製実装装置YG100Bを用いて、鉄板上に各サンプルを押しつけ、その後、光学顕微鏡を用いてサンプルに割れが発生しているか否かを確認した。なお、各押し込み量条件について10個ずつのサンプルの試験を行った。その結果を、図16に示す。
図16に示すように、補強層17a、17bを設けた実施例は、補強層を設けなかった比較例1や、補強層17a1,17a1,17b1,17b2を設けた比較例2よりも割れの発生率が小さかった。
1…セラミック電子部品
10…セラミック素体
10A…有効部
10B…第1の外層部
10C…第2の外層部
10a…第1の主面
10b…第2の主面
10c…第1の側面
10d…第2の側面
10e…第1の端面
10f…第2の端面
10g…セラミック層
11…第1の内部電極
12…第2の内部電極
13…第1の外部電極
13a…第1の部分
13b…第2の部分
13c…第3の部分
14…第2の外部電極
14a…第1の部分
14b…第2の部分
14c…第3の部分
15…第1の導電層
16…第2の導電層
17a…第1の補強層
17b…第2の補強層
18…第1のダミー電極
19…第2のダミー電極
20…セラミックグリーンシート
21…導電パターン
22…マザー積層体
23…導電パターン

Claims (5)

  1. 長さ方向及び幅方向に沿って延びる第1及び第2の主面と、長さ方向及び厚み方向に沿って延びる第1及び第2の側面と、幅方向及び厚み方向に沿って延びる第1及び第2の端面とを有する直方体状のセラミック素体と、
    前記セラミック素体の内部に形成されており、長さ方向及び幅方向に沿って延び、厚み方向において相互に対向している第1及び第2の内部電極と、
    前記セラミック素体の上に形成されており、前記第1の内部電極に電気的に接続されている第1の外部電極と、
    前記セラミック素体の上に形成されており、前記第2の内部電極に電気的に接続されている第2の外部電極と、
    を備え、
    前記第1及び第2の外部電極のそれぞれは、前記第1の主面の長さ方向における端部上に位置している第1の部分と、前記第1または第2の端面の上に位置している第2の部分とを有し、
    前記セラミック素体は、前記第1及び第2の内部電極が厚み方向に対向している有効部と、前記有効部よりも前記第1の主面側に位置している第1の外層部と、前記有効部よりも前記第2の主面側に位置している第2の外層部とを含むセラミック電子部品であって、
    前記第1の外層部に、長さ方向及び幅方向に沿って形成されており、厚み方向において前記第1及び第2の外部電極の前記第1の部分と一部分が対向している第1の補強層をさらに備え、
    前記第1の補強層は、前記第1及び第2の端面のいずれにも露出しておらず、
    前記第1の主面のうちの前記第1または第2の外部電極の前記第1の部分が設けられている部分において、前記第1の補強層と対向していない部分は、前記第1の補強層と対向している部分よりも厚み方向の中央寄りに位置しており、
    前記第1及び第2の内部電極の枚数は、前記第1の補強層の枚数よりも少なく、
    厚み方向に隣接している前記第1の補強層間の距離は、厚み方向において隣接している前記第1及び第2の内部電極の間の距離よりも小さいことを特徴とする、セラミック電子部品。
  2. 前記第1及び第2の外部電極のそれぞれの前記第1の部分において、前記第1の補強層と対向していない部分の厚みが、前記第1の補強層と対向している部分の厚みよりも厚い、請求項1に記載のセラミック電子部品。
  3. 前記第1及び第2の外部電極のそれぞれは、
    前記第1または第2の端面と、前記第1の主面の長さ方向における端部との上に形成された第1の導電層と、
    前記第1の導電層を覆うように形成された第2の導電層と、
    を有し、
    前記第1及び第2の外部電極のそれぞれの前記第1の導電層のうち、前記第1の部分を構成している部分において、前記第1の補強層と対向していない部分の厚みが、前記第1の補強層と対向している部分の厚みよりも厚い、請求項2に記載のセラミック電子部品。
  4. 前記第1の補強層は、金属または合金により形成されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
  5. 前記第1及び第2の外部電極のそれぞれは、前記第2の主面の長さ方向における端部上に位置している第3の部分をさらに有し、
    前記第2の外層部に、長さ方向及び幅方向に沿って形成されており、厚み方向において前記第1及び第2の外部電極の前記第2の部分と一部分が対向している第2の補強層をさらに備え、
    前記第2の補強層は、前記第1及び第2の端面のいずれにも露出しておらず、
    前記第2の主面のうちの前記第1または第2の外部電極の前記第1の部分が設けられて
    いる部分において、前記第2の補強層と対向していない部分は、前記第2の補強層と対向している部分よりも厚み方向の中央寄りに位置している、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
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