JP6075460B2 - 積層セラミック電子部品 - Google Patents
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Description
複数の内部電極がセラミック層を介して積層された構造を有するセラミック素体と、前記内部電極と導通する外部電極であって、前記セラミック素体の端面から側面に回り込むように前記セラミック素体の端部に形成された外部電極とを備えた積層セラミック電子部品において、
前記セラミック素体の側面に回り込んだ前記外部電極の回り込み部の先端領域と、前記セラミック素体の表面を構成するセラミックとの界面に、(a)第1のアルカリ土類酸化物であるBaOと、第2のアルカリ土類酸化物であるCaOおよびSrOのうち少なくともSrOとを含有し、(b)前記第1のアルカリ土類酸化物と、前記第2のアルカリ土類酸化物の合計含有率が30〜70mol%の範囲にあり、かつ、(c)SiO2の含有率が15〜60mol%の範囲にあるガラスが存在しており、
前記第1のアルカリ土類酸化物と、前記第2のアルカリ土類酸化物の比率が、0.1≦(第2のアルカリ土類酸化物/(第1のアルカリ土類酸化物+第2のアルカリ土類酸化物))≦0.5(モル比)の範囲にあること
を特徴としている。
すなわち、BaTiO3系セラミックを主成分とするセラミック層を備えた積層セラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサが広く用いられているが、本発明を、そのような積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品に適用することにより、信頼性の高い積層セラミック電子部品を得ることが可能になり、より有意義である。
すなわち、本発明の積層セラミック電子部品においては、外部電極を構成する導電材料として卑金属材料を用いることが可能であり、その場合には、信頼性が高く、しかも、経済性に優れた積層セラミック電子部品を提供することが可能になる。
この実施形態では、図1および2に示すような構造を有する積層セラミックコンデンサを製造する場合を例にとって説明する。
この積層セラミックコンデンサは、図1および2に示すように、誘電体層であるセラミック層1を介して複数の内部電極2(2a,2b)が積層されたセラミック素体(積層セラミックコンデンサ素子)10の両側の端面3(3a,3b)に、内部電極2(2a,2b)と導通するように外部電極4(4a,4b)が配設された構造を有している。
(1)Ba、Tiを主成分とするBaTiO3系セラミックを用いて形成したセラミックグリーンシートを、焼成後に、所定の厚みを有する外層部が形成されるように所定枚数積層して、下側外層部を形成した。
なお、このセラミック素体は、長さ(L):1.0mm、幅(W):0.5mm、厚さ(T):0.5mmの寸法を有する直方体形状のものである。
外部電極を形成するために用いる導電性ペーストとして、以下の(1)Cu粉末、(2)ガラスフリット、(3)ワニス、(4)溶剤を配合することにより、外部電極形成用の導電性ペーストを作製した。
導電性ペーストを構成する導電成分として、平均粒径(D50)が0.5〜5μmのCu粉末を用意した。
導電性ペーストを構成するガラスフリット(ガラス成分)として、
(a)15〜60mol%を占めるSiO2と、
(b)合計含有割合が30〜70mol%を占める、第1のアルカリ土類酸化物(BaO)と、第2のアルカリ土類酸化物(CaOおよびSrOの少なくとも1種)と
を含むガラスフリットを用意した。
また、ガラスフリットを構成する、第1のアルカリ土類酸化物(BaO)と、第2のアルカリ土類酸化物(CaOおよびSrOの少なくとも1種)の合計含有率を30mol%以上としたのは、外部電極に含まれるガラスと、セラミック素体を構成するセラミックとの反応を抑制するためである。
なお、ガラスの軟化点の制御は、主にアルカリ酸化物の添加量で調整した。
また、ガラス量は外部電極の緻密性と、セラミック素体との固着力を確保するため、導電性ペースト中の固形分(導電成分+ガラスフリット)に占めるガラスフリットの割合が、18〜22vol%の範囲となるようにした。
アクリルを、ターピネオールを主成分とする有機溶剤に溶解させてワニスとした。
溶剤として、ターピネオールを主成分とする溶剤を使用した。
(1)外部電極を形成するにあたっては、まず、上述のようにして作製した導電性ペーストに、セラミック素体を浸漬する方法で塗布した。例えば、定盤に所定の厚さで外部電極形成用の導電性ペーストを塗布し、その上から保持冶具により保持したセラミック素体の一方の端面側を浸漬し、セラミック素体の端面および端面から側面に回り込む領域に外部電極ペーストを塗布した。
そして、塗布した導電性ペーストを乾燥させた後、同様にして、セラミック素体の他方の端面側を浸漬し、セラミック素体の他方側の端面と、端面から側面に回り込む領域に導電性ペーストを塗布した。
熱処理は、TOP温度(800〜950℃)を5分間保持する温度プロファイルにて行い、セラミック素体の両端部に、Cu焼き付け電極(外部電極本体)を形成した。
なお、熱処理工程では、外部電極の酸化を抑制するため、キャリアガスをN2とし、TOP温度ではキャリアガス(N2)中にH2を添加して起電力=600−900mVとなるように雰囲気を調整して焼成を行った。
形成された外部電極本体に対して、湿式電解めっきの方法でNiめっきを行って、外部電極の表面にNiめっき膜を形成し、さらに湿式電解めっきの方法でSnめっきを行って、Niめっき膜上にSnめっき膜を形成した。
これにより、図1および2に示すような構成を備えた積層セラミックコンデンサを得た。
上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサについて、以下に説明する方法により、評価を行った。
上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサ(試料)について、セラミック素体10の側面15に回り込んだ外部電極4の回り込み部14の先端領域(以下、単に「回り込み部先端領域」ともいう)14aと、セラミック素体10の表面を構成するセラミックとの界面(以下、単に「外部電極先端領域とセラミック素体の界面」ともいう)に存在するガラスの組成を、以下に説明する方法で調べた。
なお、この実施形態では、図1および2における、外部電極4の回り込み部14の先端から10μm以内の領域を、「回り込み部先端領域」とした。
そして、「外部電極先端領域とセラミック素体の界面」に偏析しているガラスについて、定性分析と半定量分析を行った。試料数は20個とし、分析は点分析にて行った。
上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサ(試料)を、LT面から、幅W方向の寸法が1/2になるまで研磨した。
そして、めっき液浸漬前後のFE−SEM像の変化から、結晶化したガラスのめっき液に対する溶解性を確認した。
上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサ(試料)を、LT面から、幅W方向の寸法が1/2になるまで研磨した後、1つの試料について、任意の1か所の「回り込み部先端領域」を、倍率=10〜20万倍でTEM(透過型電子顕微鏡)観察した。
上述のようにして作製した積層セラミックコンデンサ(試料)について、3点曲げにて抗折試験を行った。試料数は20個とした(n=20)。
抗折試験の条件は以下の通りである。
(a)押し冶具の降下スピード :0.1[mm/sec]
(b)押し冶具先端の半径(R) :0.2[mm]
(c)試料の押し位置 :セラミック素体の中央
(d)試料数 :n=20
また、表1において、ROは第2のアルカリ土類酸化物(すなわち、CaOとSrOの合計含有率)を示す。なお、表1では、RO中にSrOをより多く含有する試料が多いが、CaOとSrOはともにイオン半径の大きいアルカリ土類酸化物であるため、RO中にCaOをよりも多く含有する場合であっても同様の効果を有すると考えられる。
また、表1の「めっき液に対する溶解性」においては、上述の評価において、めっき液への溶解が確認された試料を不良(×)とし、溶解が確認されなかった試料を良(○)とした。
また、表1の「セラミックとの反応性」においては、上述の評価において、反応相の厚さが0.5μm未満の試料を良(○)、0.5μm以上の試料を不良(×)とした。
2(2a,2b) 内部電極
3(3a,3b) セラミック素体の端面
4(4a,4b) 外部電極
10 セラミック素体
11 外部電極本体
12 Niめっき膜層
13 Snめっき膜層
14 回り込み部
14a 回り込み部の先端領域
15(15a,15b,15c,15d) セラミック素体の4つの側面
Claims (3)
- 複数の内部電極がセラミック層を介して積層された構造を有するセラミック素体と、前記内部電極と導通する外部電極であって、前記セラミック素体の端面から側面に回り込むように前記セラミック素体の端部に形成された外部電極とを備えた積層セラミック電子部品において、
前記セラミック素体の側面に回り込んだ前記外部電極の回り込み部の先端領域と、前記セラミック素体の表面を構成するセラミックとの界面に、(a)第1のアルカリ土類酸化物であるBaOと、第2のアルカリ土類酸化物であるCaOおよびSrOのうち少なくともSrOとを含有し、(b)前記第1のアルカリ土類酸化物と、前記第2のアルカリ土類酸化物の合計含有率が30〜70mol%の範囲にあり、かつ、(c)SiO2の含有率が15〜60mol%の範囲にあるガラスが存在しており、
前記第1のアルカリ土類酸化物と、前記第2のアルカリ土類酸化物の比率が、0.1≦(第2のアルカリ土類酸化物/(第1のアルカリ土類酸化物+第2のアルカリ土類酸化物))≦0.5(モル比)の範囲にあること
を特徴とする積層セラミック電子部品。 - 前記外部電極が、表面にめっき膜層を備えたものであることを特徴とする請求項1記載の積層セラミック電子部品。
- 前記先端領域が、前記セラミック素体の側面に回り込んだ前記外部電極の回り込み部の先端から10μm以内の領域であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
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