JP6812677B2 - 積層電子部品 - Google Patents
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Description
前記素子本体の前記第1軸の方向に相互に向き合う一対の端面(側面)にそれぞれ絶縁層が備えられており、
前記素子本体の前記第2軸の方向に相互に向き合う一対の端面に、前記内部電極層と電気的に接続される外部電極がそれぞれ備えられており、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散していることを特徴とする積層電子部品。
k層目の前記内部電極層の引込み距離をdkとし、
k+1層目の前記内部電極層の引込み距離をdk+1として、
Q値=tdk 2/(tdk 2+|dk+1−dk|2)とした場合、
Q値は0.004〜0.300である前記[1]または[2]に記載の積層電子部品。
前記グリーン積層体を第2軸および第3軸を含む平面に平行な切断面が得られるように切断してグリーンチップを得る工程と、
前記グリーンチップを焼成して、内部電極層と誘電体層とが交互に積層した素子本体を得る工程と、
前記素子本体の第1軸方向の端面に絶縁層用ペーストを塗布して、焼き付けることにより、絶縁層が形成されたセラミック焼結体を得る工程と、
前記セラミック焼結体の第2軸方向の端面に外部電極用ペーストを焼き付けることにより、外部電極が形成された積層電子部品を得る工程と、を有し、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散している積層電子部品の製造方法。
本実施形態に係る積層電子部品の一実施形態として、積層セラミックコンデンサの全体構成について説明する。
Q値=tdk 2/(tdk 2+|dk+1−dk|2) (2)
次に、本発明の一実施形態としての積層セラミックコンデンサ2の製造方法について具体的に説明する。本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、絶縁層用ペーストを塗布・焼き付けし、絶縁層16を形成し、外部電極6,8を印刷または転写して焼き付けることにより製造される。
<ウェットエッチング>
FeCl3エッチング液:エッチング液100重量部に対して、FeCl3を10〜30重量部添加する。
エッチング時間:5〜720sec。
<酸化処理>
昇温(降温)速度:10℃〜5000℃/時間
保持温度:500℃〜1000℃
雰囲気:大気中
下記の通り、試料番号1〜試料番号10のコンデンサ試料を作製して、内部電極層の引込み距離の分散度合いを示すCV値の測定と絶縁抵抗不良率の評価を行った。
乾燥
温度:180℃
脱バインダ処理
昇温速度:1000℃/時間
保持温度:500℃
温度保持時間:0.25時間
雰囲気:空気中
焼き付け
昇温速度:700℃/時間
保持温度:700℃〜1000℃
温度保持時間:0.5時間
雰囲気:加湿したN2ガス
コンデンサ試料がY軸方向の端面を下にして立つように樹脂埋めを行い、他方の端面を積層セラミックコンデンサ2のY軸方向に沿って研磨し、素子本体3のY軸方向の長さが、1/2L0となる研磨断面を得た。次に、この研磨断面に対しイオンミリングを行い、研磨によるダレを除去した。このようにして、観察用の断面を得た。
コンデンサ試料に対し、室温において、デジタル抵抗メータ(ADVANTEST社製R8340)にて、測定電圧4V、測定時間30秒の条件で100個のコンデンサ試料の絶縁抵抗を測定した。コンデンサ試料の電極面積および内側誘電体層10の厚みから平均の比抵抗の値を算出した。結果を表1に示す。比抵抗は高いほうが好ましく、全測定サンプルに対して、比抵抗の値が1.0×109Ωcm未満であるサンプルが25%以下であれば良好と判断し、15%以下であればさらに良好と判断した。表1では、絶縁抵抗不良率が良好である方から順に○,△,×と記載した。
エッチング溶液のFeCl3濃度とエッチング時間を表2に記載の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして試料番号11〜試料番号24のコンデンサ試料を作製して、Q値の測定ならびに絶縁抵抗不良率、静電容量比(C/C40)および絶縁破壊電圧不良率の評価を行った。結果を表2に示す。また、試料番号13については、さらにCV値も測定した。結果を表3に示す。
コンデンサ試料を用意し、CV値の場合と同様にして、観察用の断面を得た。
次に、1つの試料の断面につき20箇所において、図3Cに示す内部電極層12のX軸方向の端部の引込み距離を測定し、測定した内部電極層12の間の内側誘電体層10の厚みtdkを測定した。この作業を10個のコンデンサ試料に対して行った。測定された200箇所の引込み距離を基に|dk+1−dk|の平均を求めると共に、内側誘電体層10の厚みtdkの平均tdaを求めて、上記式(2)によりQ値を求めた。なお、内部電極層12が欠損している箇所についてはカウントしなかった。
25℃においてデジタルLCRメータにて1kHz、5.0Vrmsの条件で、100個のコンデンサ試料の静電容量を測定し、その平均値(C)を求めた。また、同じ条件下で、本実施例と同じチップサイズであり、ギャップ部の幅Wgap(サイドギャップ)が40μmの100個の従来品の静電容量を測定し、その平均値(C40)を求め、静電容量比(C/C40)を求めた。結果を表2に示す。静電容量比(C/C40)が1.2以上の場合を特に良好、1.0〜1.1の場合を良好、1.0未満の場合を不良と判断した。なお、表2では、静電容量比(C/C40)が良好である方から順に○,△,×と記載した。
破壊電圧の測定機により、コンデンサ試料に10V/secで昇圧して、電圧を連続印加して、10mAの電流が流れた電圧を破壊電圧とし、さらに内側誘電体層10の厚みで割った値を破壊電圧値とした。40V/μm以下で絶縁破壊したコンデンサ試料を不良とし、コンデンサ試料100個中の不良率を求めた。結果を表2に示す。絶縁破壊電圧不良率が20%以下の場合を良好、15%以下の場合をさらに良好、3%以下の場合を非常に良好と判断した。なお、表2では絶縁破壊電圧不良率が良好である方から順に◎、○、△、×と記載した。
絶縁層16に含まれるガラスの組成および軟化点を表4に示すものとし、絶縁層用ペーストの焼き付けの際の保持温度を700℃とし、内側誘電体層の厚みを1.6μmとした以外は実施例1と同様にして試料番号25〜試料番号29のコンデンサ試料を作製して、Q値の測定ならびに絶縁抵抗不良率、静電容量比(C/C40)、絶縁破壊電圧不良率およびたわみ強度を評価した。結果を表5に示す。
コンデンサ試料102をガラスエポキシ基板104上に実装し(図7)、押し棒106により、矢印P1方向から、たわみ量が1.0mmになるように所定の荷重を5sec加えた。そして、静電容量が初期容量と比べて±10%以上変化したものをたわみ不良品として、コンデンサ試料100個のたわみ不良品の割合を求めた。本実施例では、15%未満を良好と判断し、○をつけている。また、15%以上の場合に×をつけている。なお、本実施例に係るコンデンサ試料102の内部構造は、図1および図2に示す積層セラミックコンデンサ2と同様である。
内側誘電体層10の厚みtdaを表6に記載の通りに変えた以外は、実施例1と同様にして試料番号30〜試料番号32を作製して、非導体部18の有無の確認、tdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率、絶縁破壊電圧不良率およびショート不良率の評価を行った。結果を表6に示す。なお、「非導体部有無」の欄については、非導体部が有る場合を○、非導体部が無い場合を×と記載している。
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:大気中
コンデンサ試料を用意し、CV値の場合と同様にして、観察用の断面を得た。
次に、1つの試料の断面につき20箇所において、図3Bに示す非導体部18の幅WUを測定した。なお、図3Bに示すように1箇所の非導体部18において、最も幅のある部分を幅WUとした。この作業を10個のコンデンサ試料に対して行った。測定された200箇所の幅WUを基に幅WUの平均値(幅WUa)を求めた。なお、内部電極層12が欠損している箇所についてはカウントしなかった。
各コンデンサ試料の抵抗値を絶縁抵抗計(HEWLETT PACKARD社製E2377A)を使用して測定し、抵抗値が100kΩ以下になったサンプルを、ショート不良サンプルとした。100個のコンデンサ試料について上記の測定を行い、全測定サンプルに対する、ショート不良を起こしたサンプルの比率を、ショート不良率とした。結果を表6に示す。本実施例では、15%以下を良好と判断した。また、表6ではショート不良率が15%以下である場合を○、15%超である場合を×と記載した。
内側誘電体層10の厚みtdaを表7に記載の通りに変えて、素子本体3をウェットエッチングした後、下記の条件で内部電極層12の端部を処理した以外は、実施例1と同様にして試料番号36〜試料番号38を作製して、非導体部18の平均の幅WUaおよびtdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率の評価を行った。結果を表7に示す。なお、試料番号36〜試料番号38のtdaの測定ならびに絶縁抵抗不良率および絶縁破壊電圧不良率の評価は実施例1および実施例2と同様にして行った。
内部電極層12の端部の酸化条件:箱型炉
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:大気中
内部電極層12の端部の窒化条件:窒化炉
昇温速度:250℃/時間
保持温度:600℃
温度保持時間:12時間
雰囲気:NH3中
内部電極層12の端部の合金条件はスパッタリングとした。具体的には、素子本体3のX軸方向の端面にCrをターゲットとしてスパッタリングを行った。条件は以下の通りとした。
電流値:40mA
スパッタ時間:60s×3回
その後、試料番号36の内部電極層12の端部の処理条件と同じ熱処理を行うことで、Ni−Crの不導体被膜が形成された。
3… 素子本体
4… セラミック焼結体
6… 第1外部電極
8… 第2外部電極
10… 内側誘電体層
10a… 内側グリーンシート
11… 外装領域
11a… 外側グリーンシート
12… 内部電極層
12A,12B… 引出部
12a… 内部電極パターン層
13… 内装領域
13a… 内部積層体
14… 容量領域
15A,15B…引出領域
16… 絶縁層
16a… 絶縁層延長部
18… 非導体部
20… 段差吸収層
32… 内部電極パターン層の隙間
104… 基板
106… 押し棒
Claims (4)
- 第1軸および第2軸を含む平面に実質的に平行な内部電極層と誘電体層とが第3軸の方向に沿って交互に積層された素子本体を備える積層電子部品であって、
前記素子本体の前記第1軸の方向に相互に向き合う一対の側面にそれぞれ絶縁層が備えられており、
前記素子本体の前記第2軸の方向に相互に向き合う一対の端面に、前記内部電極層と電気的に接続される外部電極がそれぞれ備えられており、
一方の前記外部電極を第1外部電極とし、他方の前記外部電極を第2外部電極としたとき、
k層目の前記内部電極層は、前記第1外部電極と接続し、
k+1層目の前記内部電極層は、前記第2外部電極と接続し、
前記内部電極層の前記第1軸方向の端部は、前記誘電体層の前記第1軸方向の端部から第1軸の方向に沿って内側に、所定の引込み距離で引き込んでおり、
前記内部電極層の各層にて、前記引込み距離が所定範囲で分散しており、
前記引込み距離の分散度合いを示すCV値が0.05〜1.0であり、
k層目の前記内部電極層とk+1層目の前記内部電極層の間の前記誘電体層の厚みをtd k とし、
k層目の前記内部電極層の引込み距離をd k とし、
k+1層目の前記内部電極層の引込み距離をd k+1 として、
Q値=td k 2 /(td k 2 +|d k+1 −d k | 2 )とした場合、
Q値は0.004〜0.300であり、
前記絶縁層の軟化点は500℃〜1000℃であることを特徴とする積層電子部品。 - 前記絶縁層は、SiおよびBaを含む請求項1に記載の積層電子部品。
- 前記内部電極層の前記第1軸方向の端部と前記絶縁層の間に非導体部が存在する請求項1または2に記載の積層電子部品。
- 前記非導体部が前記内部電極層を構成する元素の酸化物を含む請求項3に記載の積層電子部品。
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