JP7092053B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

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Description

この発明は、積層セラミックコンデンサに関する。
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が進んでいる。電子機器には、多数の積層セラミック電子部品が搭載されているが、電子機器の小型化に伴って、基板に内蔵されたり、基板表面に実装されたりして電子機器に搭載される積層セラミック電子部品についても小型化や薄型化が進んできている。このような積層セラミックコンデンサの薄型化に伴い、積層セラミックコンデンサの強度の確保が課題となってきている。
そこで、チップの強度を向上させた積層セラミック電子部品として、特許文献1に記載されるような積層セラミックコンデンサが提案されている。この積層セラミックコンデンサは、外部の配線についてビアホールを介して連結するための一定の長さ以上の外部電極のバンド面を形成し、かつ外部電極の厚さを小さくすることにより、チップ全体におけるセラミック本体の厚さを向上させ、割れ等の破損発生を防止することができる基板内蔵用積層セラミックコンデンサである。
特開2015-65394号公報
しかしながら、特許文献1に記載の積層セラミックコンデンサの積層方向の厚みは300μmであるところ、近年の更なる電子機器の小型化や薄型化に伴い、積層セラミックコンデンサに対しても更なる薄型化が求められているが、このような薄型化による積層セラミックコンデンサに対して、めっき成膜により積層体の4つの角部に外部電極を形成しようとしたとき、両主面に対して均等に形成されず、外部電極の形成領域が比較的小さな領域となる外部電極が生じた場合、基板への実装時の半田の濡れ量や半田との設置面積が縮小することによって、実装時の固着強度が低下することから、積層セラミックコンデンサの信頼性が低下する問題がある。
それゆえに、この発明の主たる目的は、比較的薄型化された積層セラミックコンデンサであっても信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサを提供することである。
この発明にかかる積層セラミックコンデンサは、積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを有し、積層方向に互いに対向する第1の主面および第2の主面と、積層方向に直交する長さ方向に互いに対向する第1の側面および第2の側面と、積層方向および長さ方向に直交する幅方向に互いに直交する第3の側面および第4の側面とを有する積層体と、積層体の側面に配置される、複数の外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサであって、複数の内部電極は、複数の第1の内部電極と複数の第2の内部電極とを有し、かつ誘電体層を介して複数の第1の内部電極と複数の第2の内部電極とが交互に積層され、第1の内部電極は、第1の側面および第3の側面に引き出される第1の引出部と、第2の側面および第4の側面に引き出される第2の引出部とを有し、第2の内部電極は、第1の側面および第4の側面に引き出される第3の引出部と、第2の側面および第3の側面に引き出される第4の引出部とを有し、複数の外部電極は、第1の引出部に接続され、第1の側面および第3の側面において露出する第1の引出部を覆うように配置され、第1の主面、第2の主面、第1の側面および第3の側面の一部を覆うように配置される第1の外部電極と、第2の引出部に接続され、第2の側面および第4の側面において露出する第2の引出部を覆うように配置され、第1の主面、第2の主面、第2の側面および第4の側面の一部を覆うように配置される第2の外部電極と、第3の引出部に接続され、第1の側面および第4の側面において露出する第3の引出部を覆うように配置され、第1の主面、第2の主面、第1の側面および第4の側面の一部を覆うように配置される第3の外部電極と、第4の引出部に接続され、第2の側面および第3の側面において露出する第4の引出部を覆うように配置され、第1の主面、第2の主面、第2の側面および第3の側面の一部を覆うように配置される第4の外部電極と、を有し、積層セラミックコンデンサの長さ方向の寸法Lと幅方向の寸法Wとを比較したとき、0.85≦W/L≦1、かつ、L≦750μmであり、積層体の第1の主面または第2の主面に位置する第1の外部電極の表面積をA1、第2の外部電極の表面積をA4、第3の外部電極の表面積をA2および第4の外部電極の表面積をA3としたとき、min[A1,A2,A3,A4]とmax[A1,A2,A3,A4]との比率は、36%以上100%以下であり、複数の外部電極それぞれは、スパッタ電極である主面用の下地電極層と、めっき電極である側面用の下地電極層と、を含むことを特徴とする、積層セラミックコンデンサである。
この発明によれば、比較的薄型化された積層セラミックコンデンサであっても信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサを得ることができる。
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
この発明の実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサの一例を示す外観斜視図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサのII-II線における断面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサのIII-III線における断面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサのIV-IV線における断面図である。 図1ないし図4に示す積層体の分解斜視図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサの平面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサの正面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサの右側面図である。 図2または図3に示す断面図に記載の外部電極を拡大した、拡大断面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサの平面図であり、各外部電極の表面積の位置を示す説明図である。 両主面上に位置する外部電極の表面部分におけるe寸端部の状態を示す拡大断面図である。 図1に示す積層セラミックコンデンサの内部電極パターンを示し、(a)は第1の内部電極パターンを示し、(b)第2の内部電極パターンを示す。 図1の積層セラミックコンデンサの積層体の外観斜視図である。 図13に示す積層体に主面用の下地電極層を形成した外観斜視図である。 本発明にかかる積層セラミックコンデンサの製造に用いられるスパッタ用マスクを積層体上に位置合わせした状態を示す平面図である。 図14に示す主面用の下地電極層が形成された積層体に側面用の下地電極層を形成した外観斜視図である。
1.積層セラミックコンデンサ
この発明の第1の実施の形態にかかる積層セラミックコンデンサについて説明する。図1は、この発明にかかる積層セラミックコンデンサの第1の実施の形態を示す外観斜視図であり、図2は図1に示す積層セラミックコンデンサのII-II線における断面図である。図3は、図1に示す積層セラミックコンデンサのIII-III線における断面図である。図4は、図1に示す積層セラミックコンデンサのIV-IV線における断面図である。図5は、図1ないし図4に示す積層体の分解斜視図である。図6は、図1に示す積層セラミックコンデンサの平面図であり、図7は、図1に示す積層セラミックコンデンサの正面図であり、図8は、図1に示す積層セラミックコンデンサの右側面図である。
積層セラミックコンデンサ10は、直方体状の積層体12と、外部電極14、15とを含む。
積層体12は、複数の誘電体層16および複数の内部電極18を含む。積層体12は、積層方向xに互いに対向する第1の主面12aと第2の主面12bと、積層方向xに直交する長さ方向yに対向し互いに対向する第1の側面12cおよび第2の側面12dと、積層方向xおよび長さ方向yに直交する幅方向zに互いに対向する第3の側面12eおよび第4の側面12fとを有する。第1の主面12aおよび第2の主面12bは、それぞれ、長さ方向yおよび幅方向zに沿って延在する。第1の側面12cおよび第2の側面12dは、それぞれ、積層方向xおよび幅方向zに沿って延在する。第3の側面12eおよび第4の側面12fは、それぞれ、積層方向xおよび長さ方向yに沿って延在する。したがって、積層方向xとは、第1の主面12aと第2の主面12bとを結んだ方向であり、長さ方向yとは、第1の側面12cと第2の側面12dとを結んだ方向であり、幅方向zとは、第3の側面12eと第4の側面12fとを結んだ方向である。
また、積層体12は、角部および稜線部に丸みがつけられていることが好ましい。ここで、角部は、積層体12の3面が交わる部分であり、稜線部は、積層体12の2面が交わる部分である。
誘電体層16は、外層部16aと有効層部16bとを含む。外層部16aは、積層体12の第1の主面12aおよび第2の主面12b側に位置し、第1の主面12aと最も第1の主面12aに近い内部電極18との間に位置する誘電体層16、および第2の主面12bと最も第2の主面12bに近い内部電極18との間に位置する誘電体層16である。片側の外層部16aの厚みは、3μm以上12μm以下であることが好ましい。そして、両外層部16aに挟まれた領域が有効層部16bである。すなわち、有効層部16bは、内部電極18の積層されている領域である。
ここで、図9に示すように、積層体12の積層方向xの寸法をtとし、有効層部16bの積層方向xの寸法をt’としたとき、積層体12の積層方向xの寸法tと有効層部16bの積層方向xの寸法t’との比率は、53%以上83%以下を満たすことが好ましい。
また、積層体12の積層方向xの寸法tは、30μm以上80μm以下であることが好ましい。
さらに、有効層部16bの積層方向xの寸法t’と、両外層部16aの合計の厚みとの比率は、21%以上88%以下であることが好ましい。
また、積層体12の積層方向xの寸法tと両外層部16aの合計の厚みとの比率は、18%以上47%以下であることが好ましい。
誘電体層16は、たとえば、誘電体材料により形成することができる。誘電体材料としては、たとえば、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、またはジルコン酸カルシウムなどの主成分を含む誘電体セラミックを用いることができる。上記の誘電体材料を主成分として含む場合、所望する積層セラミックコンデンサ10の特性に応じて、たとえば、Mg化合物、Mn化合物、Si化合物、Al化合物、V化合物、Ni化合物、希土類化合物などの主成分よりも含有量の少ない副成分を添加したものを用いてもよい。
内部電極18に挟まれた誘電体層16の平均厚みは0.4μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.4μm以上0.8μm以下であることがより好ましく、0.4μm以上0.6μm以下であることがさらに好ましい。
積層セラミックコンデンサ10では、図2ないし図5に示すように、積層体12内において、内部電極18が、誘電体層16を介して交互に積層されている。
積層体12は、複数の内部電極18として、複数の第1の内部電極18aおよび複数の第2の内部電極18bを有する。第1の内部電極18aと第2の内部電極18bは、誘電体層16を介して交互に積層される。
第1の内部電極18aは、誘電体層16の表面に配置される。また、第1の内部電極18aは、第1の主面12aおよび第2の主面12bに対向する第1の対向部20aを有し、第1の主面12aと第2の主面12bとを結ぶ方向に積層されている。
また、第2の内部電極18bは、第1の内部電極18aが配置される誘電体層16と異なる誘電体層16の表面に配置される。第2の内部電極18bは、第1の主面12aおよび第2の主面12bに対向する第2の対向部20bを有し、第1の主面12aと第2の主面12bとを結ぶ方向に積層されている。
第1の内部電極18aは、第1の引出部22aによって積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eに引き出され、第2の引出部22bによって積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fに引き出される。したがって、第1の引出部22aは、積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eにおいて露出しており、第2の引出部22bは、積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fにおいて露出している。積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eにおいて露出している第1の引出部22a、ならびに積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fにおいて露出している第2の引出部22bの長さ方向yおよび幅方向zの長さは、135μm以上195μm以下であることが好ましい。また、第1の引出部22aおよび第2の引出部22bは、矩形形状であることが好ましい。
第2の内部電極18bは、第3の引出部24aによって積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fに引き出され、第4の引出部24bによって積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eに引き出される。したがって、第3の引出部24aは、積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fにおいて露出しており、第4の引出部24bは、積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eにおいて露出している。積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fにおいて露出している第3の引出部24a、ならびに積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eにおいて露出している第4の引出部24bの長さ方向yおよび幅方向zの長さは、135μm以上195μm以下であることが好ましい。また、第3の引出部24aおよび第4の引出部24bは、矩形形状であることが好ましい。
また、積層セラミックコンデンサ10を積層方向xから見たとき、第1の内部電極18aの第1の引出部22aと第2の引出部22bとを結ぶ直線と、第2の内部電極18bの第3の引出部24aと第4の引出部24bとを結ぶ直線は、交差する。
また、積層体12は、第1の対向部20aの長さ方向yの一端と第1の側面12cとの間および第2の対向部20aの長さ方向yの他端と第2の側面12dとの間に形成される積層体12の側部(Lギャップ)26aを含む。積層体12の側部(Lギャップ)26aの長さ方向yの平均長さは、10μm以上70μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることがさらに好ましい。
さらに、積層体12は、第1の対向部20aの幅方向zの一端と第3の側面12eとの間および第2の対向部20aの幅方向zの他端と第4の側面12fとの間に形成される積層体12の側部(Wギャップ)26bを含む。積層体12の側部(Wギャップ)26bの幅方向zの平均長さは、10μm以上70μm以下であることが好ましく、10μm以上50μm以下であることがより好ましく、10μm以上30μm以下であることがさらに好ましい。
内部電極18の材料としては、たとえば、Ni、Cu、Ag、Pd、Auなどの金属や、これらの金属の一種を含むたとえばAg-Pd合金などの合金により構成することができる。内部電極18は、さらに、誘電体層16に含まれるセラミックスと同一組成系の誘電体粒子を含んでいてもよい。内部電極18の積層枚数は、20枚以上80枚以下であることが好ましい。内部電極18の平均厚みは、0.3μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.6μm以上1.0μm以下であることがさらに好ましい。
積層体12の第1の側面12cおよび第2の側面12dには、外部電極14、15が形成される。
外部電極14は、第1の内部電極18aの第1の引出部22aに電気的に接続されるようにして形成される第1の外部電極14aと、第2の引出部22bに電気的に接続されるようにして形成される第2の外部電極14bとを有する。
第1の外部電極14aは、第1の側面12cおよび第3の側面12eにおいて露出する第1の引出部22aを覆うように配置され、第1の主面12a、第2の主面12b、第1の側面12cおよび第3の側面12eの一部を覆うように配置されている。
また、第2の外部電極14bは、第2の側面12dおよび第4の側面12fおいて露出する第2の引出部22bを覆うように配置され、第1の主面12a、第2の主面12b、第2の側面12dおよび第4の側面12fの一部を覆うように配置されている。
第1の外部電極14aおよび第2の外部電極14bは、両主面12a、12bにおいて略矩形形状である。
外部電極15は、第2の内部電極18bの第3の引出部24aに電気的に接続されるようにして形成される第3の外部電極15aと、第4の引出部24bに電気的に接続されるようにして形成される第4の外部電極15bとを有する。
第3の外部電極15aは、第1の側面12cおよび第4の側面12fにおいて露出する第3の引出部24aを覆うように配置され、第1の主面12a、第2の主面12b、第1の側面12cおよび第4の側面12fの一部を覆うように配置されている。
また、第4の外部電極15bは、第2の側面12dおよび第3の側面12eにおいて露出する第4の引出部24bを覆うように配置され、第1の主面12a、第2の主面12b、第2の側面12dおよび第3の側面12eの一部を覆うように配置されている。
第3の外部電極15aおよび第4の外部電極15bは、両主面12a、12bにおいて、略矩形形状である。
そして、第1の主面12aおよび第2の主面12bと各側面12c、12d、12e、12fとの境界に位置する稜線部における外部電極14、15の角部、および第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する外部電極14、15の角部には湾曲部が設けられている。
すなわち、図6に示すように、第1の主面12aおよび第2の主面12bと各側面12c、12eとの境界に位置する稜線部における外部電極14aの角部には、湾曲部14a1、14a2が設けられ、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する第1の外部電極14aの角部には湾曲部14a3が設けられる。そして、第1の主面12aおよび第2の主面12bと各側面12d、12fとの境界に位置する稜線部における外部電極14bの角部には、湾曲部14b1、14b2が設けられ、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する第2の外部電極14bの角部には湾曲部14b3が設けられる。
また、第1の主面12aおよび第2の主面12bと各側面12c、12fとの境界に位置する稜線部における外部電極15aの角部には、湾曲部15a1、15a2が設けられ、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する第3の外部電極15aの角部には湾曲部15a3が設けられる。そして、第1の主面12aおよび第2の主面12bと各側面12d、12eとの境界に位置する稜線部における外部電極15bの角部には、湾曲部15b1、15b2が設けられ、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する第4の外部電極15bの角部には湾曲部15b3が設けられる。
積層体12内においては、第1の対向部20aと第2の対向部20bとが誘電体層16を介して対向することにより、電気特性(たとえば、静電容量)が発生する。そのため、第1の内部電極18aが接続された第1の外部電極14aおよび第2の外部電極14bと第2の内部電極18bが接続された第3の外部電極15aおよび第4の外部電極15bとの間に、静電容量を得ることができる。したがって、このような構造の積層セラミックコンデンサ10は、コンデンサとして機能する。
外部電極14、15は、積層体12側から順に、下地電極層28およびめっき層30を有することが好ましい。
下地電極層28は、主面用の下地電極層32と側面用の下地電極層34とを含む。
第1の主面12aおよび第2の主面12bに形成される主面用の下地電極層32は、たとえば、スパッタによりスパッタ電極として形成される。スパッタ電極として形成される主面用の下地電極層32は、Ni、Cr、Cuを含有する。スパッタ電極の積層方向xの厚みは、50nm以上400nm以下であることが好ましく、50nm以上130nm以下であることがさらに好ましい。なお、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に形成される主面用の下地電極層32は焼付け電極層であってもよい。その場合、主面用の下地電極層32は、たとえば、Niを主成分とする外部電極ペーストをスクリーン印刷することによって形成される。主面上の焼付け電極層の積層方向xの厚みは、1μm以上5μm以下であることが好ましい。
側面用の下地電極層34は、積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eから露出している第1の内部電極18aの第1の引出部22aおよび主面用の下地電極層32を覆うようにして、第1の側面12cおよび第3の側面12eの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として形成され、第1の外部電極14aの下地電極層28が形成される。
また、側面用の下地電極層34は、積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fから露出している第2の内部電極18bの第3の引出部24aを覆うようにして、第1の側面12cおよび第4の側面12fの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として形成され、第3の外部電極15aの下地電極層28が形成される。
同様に、側面用の下地電極層34は、積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fから露出している第1の内部電極18aの第2の引出部22bを覆うようにして、第2の側面12dおよび第4の側面12fの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として形成され、第2の外部電極14bの下地電極層28が形成される。
また、側面用の下地電極層34は、積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eから露出している第2の内部電極18bの第4の引出部24bを覆うようにして、第2の側面12dおよび第3の側面12eの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として形成され、第4の外部電極15bの下地電極層28が形成される。
また、めっき層30としては、たとえば、Ni、Sn、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Auなどから選ばれる少なくとも1つを含む。
めっき層30は、複数層によって形成されてもよい。積層セラミックコンデンサが基板表面に実装される場合、好ましくは、Niめっき、Snめっきの2層構造である。Niめっき層は、下地電極層28が積層セラミックコンデンサ10を実装する際のはんだによって侵食されることを抑制することができる。Snめっき層は、積層セラミックコンデンサ10を実装する際の半田の濡れ性を向上させ、実装を容易にすることができる。なお、下地電極層28とNiめっき層との間にCuめっき層を形成してもよい。
また、積層セラミックコンデンサが基板に埋め込み実装される場合、好ましくは、Cuめっきの1層構造である。
ここで、Niめっき層の平均厚みは、2μm以上4μm以下であることが好ましい。また、Snめっき層の平均厚みは、2μm以上4μm以下であることが好ましい。また、Cuめっき層の平均厚みは、5μm以上8μm以下であることが好ましい。
なお、積層セラミックコンデンサ10の長さ方向yの寸法をL寸法とし、積層体12、外部電極14、15を含む積層セラミックコンデンサ10の積層方向xの寸法をT寸法とし、積層体12、外部電極14、15を含む積層セラミックコンデンサ10の幅方向zの寸法をW寸法とする。
このとき、積層セラミックコンデンサ10の長さ方向yの寸法Lと幅方向zの寸法Wとを比較したとき、
0.85≦W/L≦1、かつ、L≦750μm
である。なお、これより寸法Lが大きいほど、抗折強度は低下する。
また、積層セラミックコンデンサ10の積層方向xの寸法Tは、
50μm≦T≦110μm
である。寸法Tが50μm未満であると、焼成時の積層体の反りが大きくなり、抗折強度が低下するため好ましくない。また、寸法Tが110μmを超えると、薄型の積層セラミックコンデンサとして好ましくない。
積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14a、第2の外部電極14b、第3の外部電極15aおよび第4の外部電極15bを構成する各辺のそれぞれは、積層体12の各長辺のそれぞれと平行であることが好ましい。
図6および図7に示すように、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの最大距離をw1とし、外部電極14、15において、第1の主面12aまたは第2の主面12bと各側面12c、12d、12e、12fとの境界に位置する稜線部における距離をerとしたとき、w1>erを満たすことが好ましい。
図6および図7に示すように、第1の主面12aおよび第2の主面12b上に位置する外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの最大距離w1は、第1の側面12c、第2の側面12d、第3の側面12eおよび第4の側面12f上に位置する外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの距離をw2としたとき、w1≧w2を満たすことが好ましい。
図7および図8に示すように、隣り合う外部電極14、15において、両主面と側面との境界に位置する稜線部における距離をgrとし、隣り合う外部電極14、15において、積層体12の積層方向の1/2の位置(すなわち、中央部)における距離をgcとし、積層体12の長さ方向yの寸法を寸法lまたは幅方向zの寸法を寸法wとしたとき、grまたはgcのうち、最も短い距離のg寸/寸法lまたは寸法wの比率は、17%以上50%以下であることが好ましい。
図7および図8に示すように、外部電極14、15の両主面と側面との境界に位置する稜線部における距離をerとし、積層体12の長さ方向yの寸法を寸法lまたは幅方向zの寸法を寸法wとしたとき、erと寸法lまたは寸法wとの比率(er/寸法lまたは寸法w)は、25%以上45%以下であることが好ましい。
図9に示すように、最も第1の主面12aまたは第2の主面12b側に位置する内部電極18と同一平面上における外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの厚みをd1とし、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの1/2の位置における積層方向xの厚みをd2とし、第1の側面12c、第2の側面12d、第3の側面12eおよび第4の側面12fに位置する積層方向xの1/2における外部電極14、15の長さ方向yまたは幅方向zの厚みをd3としたとき、d3≦d2≦d1を満たすことが好ましい。
図10に示すように、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面積A1、第2の外部電極14bの表面積A4、第3の外部電極15aの表面積A2および第4の外部電極15bの表面積A3としたとき、min[A1,A2,A3,A4]とmax[A1,A2,A3,A4]との比率は、36%以上100%以下であり、好ましくは90%以下である。
また、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面積A1、第2の外部電極14bの表面積A4、第3の外部電極15aの表面積A2および第4の外部電極15bの表面積A3のそれぞれの表面積は、22500μm2以上62500μm2以下であることが好ましい。
さらに、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面部分、第2の外部電極14bの表面部分、第3の外部電極15aの表面部分および第4の外部電極15bの表面部分をそれぞれ平行移動して重ねたとき、重複しない面積は、0μm2以上40000μm2以下であることが好ましく、より好ましくは4000μm2以上である。
また、図10に示すように、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第1の外部電極14aの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A1’と第1の外部電極14aの表面積A1との比率、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第2の外部電極14bの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A2’と第2の外部電極14bの表面積A2との比率、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第3の外部電極15aの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A3’と第3の外部電極15aの表面積A3との比率、および第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第4の外部電極15bの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A4’と第4の外部電極15bの表面積A4との比率は、それぞれ75%以上であることが好ましい。
さらに、図11に示すように、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する外部電極14、15の表面部分における凹凸の最大高さを通り、かつ積層体12の表面と平行な直線l1と外部電極14、15のe寸端部を形成する斜辺との交点をP1とし、外部電極14、15のe寸端をP2とし、交点P1とe寸端P2とを結ぶ直線とl2としたとき、積層体12の表面と直線l2とのなす角度θは、8°以上37°以下であることが好ましい。
図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面積A1、第2の外部電極14bの表面積A4、第3の外部電極15aの表面積A2および第4の外部電極15bの表面積A3としたとき、min[A1,A2,A3,A4]とmax[A1,A2,A3,A4]との比率は、36%以上100%以下であり、好ましくは90%以下であるので、基板に実装した際に、固着強度を確保できることから、信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサ10が得られうる。
また、図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14a、第2の外部電極14b、第3の外部電極15aおよび第4の外部電極15bを構成する各辺のそれぞれは、積層体12の各長辺のそれぞれと平行であると、基板に実装した際に、固着強度をより確保できることから、より信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサ10が得られうる。
さらに、図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面積A1、第2の外部電極14bの表面積A4、第3の外部電極15aの表面積A2および第4の外部電極15bの表面積A3のそれぞれの表面積は、22500μm2以上62500μm2以下であると、基板に実装した際に基板のランドとの必要な接触面積を維持し、固着強度をさらに確保できることから、より信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサ10が得られうる。
さらにまた、図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、積層体12の第1の主面12aまたは第2の主面12bに位置する第1の外部電極14aの表面部分、第2の外部電極14bの表面部分、第3の外部電極15aの表面部分および第4の外部電極15bの表面部分をそれぞれ平行移動して重ねたとき、重複しない面積は、0μm2以上40000μm2以下であり、好ましくは4000μm2以上であると、基板に実装した際に、固着強度をより確保できることから、より信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサ10が得られうる。
また、図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第1の外部電極14aの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A1’と第1の外部電極14aの表面積A1との比率、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第2の外部電極14bの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A2’と第2の外部電極14bの表面積A2との比率、第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第3の外部電極15aの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A3’と第3の外部電極15aの表面積A3との比率、および第1の主面12aまたは第2の主面12b上に位置する第4の外部電極15bの表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A4’と第4の外部電極15bの表面積A4との比率が、それぞれ75%以上であると、基板に実装した際に安定した実装を可能とし、固着強度をさらに確保できることから、さらに信頼性の高いめっき成膜による外部電極を形成しうる積層セラミックコンデンサ10が得られうる。
また、図1に示す積層セラミックコンデンサ10では、第1の内部電極18aでは、第1の引出部22aによって積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eに引き出され、第2の引出部22bによって積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fに引き出されており、第2の内部電極18bでは、第3の引出部24aによって積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fに引き出され、第4の引出部24bによって積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eに引き出されるので、電圧印加時において各引出部に流れる電流の向きが互いに逆方向を向くことになるため、積層セラミックコンデンサが有する寄生成分であるESL(等価直列インダクタンス)が低減される効果が得られうる。
2.積層セラミックコンデンサの製造方法
次に、この積層セラミックコンデンサ10の製造方法について説明する。
まず、セラミックグリーンシートと、内部電極用の導電性ペーストとを準備する。セラミックグリーンシートや内部電極用の導電性ペーストは、バインダ(たとえば、公知の有機バインダなど)および溶剤(たとえば、有機溶剤など)を含む。
次に、セラミックグリーンシート上に、たとえば、グラビア印刷などによって、所定のパターンで導電性ペーストを印刷し、図12に示すような内部電極パターンが形成される。具体的には、セラミックグリーンシート上に、導電性材料からなるペーストをグラビア印刷法などの方法で塗布することにより、導電性ペースト層が形成される。導電性材料からなるペーストは、たとえば、金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤が加えられたものである。また、内部電極パターンが印刷されていない外層用のセラミックグリーンシートも作製する。
そして、これらの内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを用いて、積層シートが作製される。すなわち、内部電極パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを積層し、その上に図12(a)に示すような第1の内部電極18aに対応する内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートと図12(b)に示すような第2の内部電極18bに対応する内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートとを交互に積層し、さらに内部電極パターンが形成されていないセラミッククグリーンシートを積層することによって、積層シートが作製される。続いて、この積層体シートは、静水圧プレスなどの手段により積層方向xに圧着させて、積層体ブロックを作製する。
さらに、積層シートを静水圧プレスなどの手段により積層方向にプレスし、積層ブロックを作製する。
つづいて、積層ブロックを所定のサイズにカットすることにより積層チップを作製する。このとき、バレル研磨などにより積層チップの角部および稜線部に丸みが形成されてもよい。
次に、積層チップを焼成することにより、図13に示すような、積層体12を作製する。焼成温度は、セラミックや内部電極の材料にもよるが、900℃以上1300℃以下であることが好ましい。
このとき、図13に示すように、積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eからは、第1の内部電極18aの第1の引出部22aが露出しており、積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fからは、第1の内部電極18aの第2の引出部22bが露出している。
同様に、積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fからは、第2の内部電極18bの第3の引出部24aが露出しており、積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eからは、第2の内部電極18bの第4の引出部24bが露出している。
つづいて、積層体12に外部電極14、15が形成される。
すなわち、図14に示すように、主面用の下地電極層32として、第1の内部電極18aの第1の引出部22aを覆うための側面用の下地電極層34を形成するために、第1の主面12aおよび第2の主面12bの表面に、Ni/Cu合金を主成分とする主面用の下地電極層32がスパッタにより形成される。
また、主面用の下地電極層32として、第2の内部電極18bの第3の引出部24aを覆うための側面用の下地電極層34を形成するために、第1の主面12aおよび第2の主面12bの表面に、Ni/Cu合金を主成分とする主面用の下地電極層32がスパッタにより形成される。このとき、側面への回り込みはほとんどない。
同様に、主面用の下地電極層32として、第1の内部電極18aの第2の引出部22bを覆うための側面用の下地電極層34を形成するために、第1の主面12aおよび第2の主面12bの表面に、Ni/Cu合金を主成分とする主面用の下地電極層32がスパッタにより形成される。
また、主面用の下地電極層32として、第2の内部電極18bの第4の引出部24bを覆うための側面用の下地電極層34を形成するために、第1の主面12aおよび第2の主面12bの表面に、Ni/Cu合金を主成分とする主面用の下地電極層32がスパッタにより形成される。このとき、側面への回り込みはほとんどない。
なお、スパッタにより主面用の下地電極層32を形成するために、図15に示すようなスパッタ用マスク40が使用される。スパッタ用マスク40には、主面用の下地電極層32を形成するための開口パターン42が4箇所、形成されている。スパッタ用マスク40は、積層体12の外形より一回り大きく形成される。このスパッタ用マスク40を積層体12の上面側に配置したとき、それぞれの開口パターン42から積層体12の角部が露出するように配置される。
各開口パターン42の形状は、たとえば、6角形に形成される。そして、各開口パターン42において、対向する辺42aおよび辺42bが、積層体12の幅方向zに平行となるように配置され、対向する辺42cおよび辺42dが、積層体12の長さ方向yに平行となるように配置され、対向する辺42eおよび辺42fが、積層体12の対角方向に平行となるように、積層体12上にスパッタ用マスク40が配置される。
つづいて、図16に示すように、積層体12の第1の側面12cおよび第3の側面12eから露出している第1の内部電極18aの第1の引出部22aおよび主面用の下地電極層32を覆うようにして、第1の側面12cおよび第3の側面12eの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として側面用の下地電極層34が形成され、第1の外部電極14aの下地電極層28が形成される。
また、積層体12の第1の側面12cおよび第4の側面12fから露出している第2の内部電極18bの第3の引出部24aを覆うようにして、第1の側面12cおよび第4の側面12fの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として側面用の下地電極層34が形成され、第3の外部電極15aの下地電極層28が形成される。
同様に、積層体12の第2の側面12dおよび第4の側面12fから露出している第1の内部電極18aの第2の引出部22bを覆うようにして、第2の側面12dおよび第4の側面12fの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として側面用の下地電極層34が形成され、第2の外部電極14bの下地電極層28が形成される。
また、積層体12の第2の側面12dおよび第3の側面12eから露出している第2の内部電極18bの第4の引出部24bを覆うようにして、第2の側面12dおよび第3の側面12eの一部の表面、ならびに第1の主面12aおよび第2の主面12bの一部の表面に連続してCuめっき等によりめっき電極として側面用の下地電極層34が形成され、第4の外部電極15bの下地電極層28が形成される。
そして、各側面用の下地電極層34の表面を覆うように、めっき層30が形成される。このとき、めっき層30は、たとえば、Cuめっき層が形成され、Cuめっき層の表面にNiめっき層が形成され、Niめっき層の表面にSnめっき層が形成される。
なお、各めっき層を形成する工程は、それぞれ複数回実施してもよい。
以上のようにして、図1に示すような積層セラミックコンデンサ10が製造される。
以上のようにして得られた積層セラミックコンデンサの効果は、次の実験例からも明らかになるであろう。
3.実験例
以下、この発明にかかる積層セラミックコンデンサの効果を確認するために発明者が行った実験例について説明する。この実験例では、実装時の固着強度の評価を行った。
実験例として、上述したこの実施の形態において説明した積層セラミックコンデンサの製造方法にしたがって、積層セラミックコンデンサの各試料を作製した。
各実験例における積層セラミックコンデンサの共通の仕様は、以下のとおりである。
・誘電体層の材料 主成分:チタン酸バリウム
副成分:Mg、V、Dy、Si
・内部電極の材料:Ni
・外部電極の構造
両主面に矩形状に形成
実験例では、各試料番号に使用した積層セラミックコンデンサ10における積層体12の寸法lおよび寸法wを600μmとした。
試料番号1は、両主面上に位置する各外部電極の幅方向zの長さおよび長さ方向yの長さが200μmとした設計値である。試料番号2ないし試料番号5は、両主面12a、12b上に位置する各外部電極14、15の幅方向zの長さおよび長さ方向yの長さを変化させた場合である。試料番号6は、上述したこの実施の形態において説明した積層セラミックコンデンサの製造方法にしたがって製造したときに得られる両主面12a、12b上に位置する各外部電極14、15の表面積が、積層体12の主面の表面積A0に対して最小と想定される試料であり、試料番号7は、上述したこの実施の形態において説明した積層セラミックコンデンサの製造方法にしたがって製造したときに得られる両主面上に位置する各外部電極14、15の表面積が、積層体12の主面の表面積A0に対して最大と想定される試料である。
なお、ここで、準備された各試料は、めっき厚みに対して、必要なめっき成長の大きさを示したものである。
めっき厚みの調整は、電解めっきによる通電時間を変化させることにより行い、めっき成長の調整は、めっき浴の構成成分を変化させることにより行った。
(実装時の固着強度の評価)
サンプルを基板に半田実装し、サンプルの積層セラミックコンデンサの側面をピンで押した。その際、積層体が破壊されたものはG品とし、基板との固着部が剥がれたものはNG品と判断した。各試料番号に対する評価数量は、18個とした。
以上の、各試料に対する実装時の固着強度の確認結果を表1に示す。
Figure 0007092053000001
表1によれば、試料番号4では、第1の外部電極14aの表面積A1が18225μm2であり、第2の外部電極14bの表面積A2が70225μm2であるので、最小の表面積と最大の表面積との比率が36%より小さい26%であり、また、試料番号4では、4つの外部電極のうち、第1の外部電極14aの表面積A1’のA1に対する比率が75%より小さい72.6%であるので、基板との固着強度が弱いため、18個中5個、基板との固着が剥がれた。
一方、試料番号1ないし試料番号3、ならびに試料番号5ないし試料番号7では、いずれの試料においても、外部電極のうちで、最小の表面積と最大の表面積との比率が36%以上100%以下の範囲内であるので、基板に実装した時の固着強度について、特に問題は生じなかった。
また、試料番号1ないし試料番号3、ならびに試料番号5ないし試料番号7では、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmであり、各外部電極の表面積が22500μm2以上62500μm2以下の範囲であるので、基板に実装した時の固着強度について、特に問題は生じなかった。
また、試料番号1ないし試料番号3、ならびに試料番号5ないし試料番号7では、積層体12の寸法lおよび寸法wが600μmであり、各外部電極の表面部分を重複させたときの面積が0μm2以上40000μm2以下の範囲であるので、基板に実装した時の固着強度について、特に問題は生じなかった。
上述した実施の形態の説明において、組み合わせ可能な構成を相互に組み合わせてもよい。今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
なお、この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
10 積層セラミックコンデンサ
12 積層体
14、15 外部電極
14a 第1の外部電極
14b 第2の外部電極
15a 第3の外部電極
15b 第4の外部電極
16 誘電体層
16a 外層部
16b 有効層部
18 内部電極
18a 第1の内部電極
18b 第2の内部電極
20a 第1の対向部
20b 第2の対向部
22a 第1の引出部
22b 第2の引出部
24a 第3の引出部
24b 第4の引出部
26a 側部(Lギャップ)
26b 側部(Wギャップ)
28 下地電極層
30 めっき層
32 主面用の下地電極層
34 側面用の下地電極層
40 スパッタ用マスク
42 開口パターン

Claims (5)

  1. 積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを有し、積層方向に互いに対向する第1の主面および第2の主面と、積層方向に直交する長さ方向に互いに対向する第1の側面および第2の側面と、積層方向および長さ方向に直交する幅方向に互いに直交する第3の側面および第4の側面とを有する積層体と、
    前記積層体の前記側面に配置される、複数の外部電極と、
    を備える積層セラミックコンデンサであって、
    前記複数の内部電極は、
    複数の第1の内部電極と複数の第2の内部電極とを有し、かつ前記誘電体層を介して複数の第1の内部電極と複数の第2の内部電極とが交互に積層され、
    前記第1の内部電極は、前記第1の側面および前記第3の側面に引き出される第1の引出部と、前記第2の側面および前記第4の側面に引き出される第2の引出部とを有し、
    前記第2の内部電極は、前記第1の側面および前記第4の側面に引き出される第3の引出部と、前記第2の側面および前記第3の側面に引き出される第4の引出部とを有し、
    前記複数の外部電極は、
    前記第1の引出部に接続され、前記第1の側面および前記第3の側面において露出する前記第1の引出部を覆うように配置され、前記第1の主面、前記第2の主面、前記第1の側面および前記第3の側面の一部を覆うように配置される第1の外部電極と、
    前記第2の引出部に接続され、前記第2の側面および前記第4の側面において露出する前記第2の引出部を覆うように配置され、前記第1の主面、前記第2の主面、前記第2の側面および前記第4の側面の一部を覆うように配置される第2の外部電極と、
    前記第3の引出部に接続され、前記第1の側面および前記第4の側面において露出する前記第3の引出部を覆うように配置され、前記第1の主面、前記第2の主面、前記第1の側面および前記第4の側面の一部を覆うように配置される第3の外部電極と、
    前記第4の引出部に接続され、前記第2の側面および前記第3の側面において露出する前記第4の引出部を覆うように配置され、前記第1の主面、前記第2の主面、前記第2の側面および前記第3の側面の一部を覆うように配置される第4の外部電極と、を有し、
    前記積層セラミックコンデンサの長さ方向の寸法Lと幅方向の寸法Wとを比較したとき、
    0.85≦W/L≦1、かつ、L≦750μm
    であり、
    前記積層体の前記第1の主面または前記第2の主面に位置する前記第1の外部電極の表面積をA1、前記第2の外部電極の表面積をA4、前記第3の外部電極の表面積をA2および前記第4の外部電極の表面積をA3としたとき、min[A1,A2,A3,A4]とmax[A1,A2,A3,A4]との比率は、36%以上100%以下
    であり、
    前記複数の外部電極それぞれは、スパッタ電極である主面用の下地電極層と、めっき電極である側面用の下地電極層と、を含むことを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
  2. 前記積層体の前記第1の主面または前記第2の主面に位置する前記第1の外部電極、前記第2の外部電極、前記第3の外部電極および前記第4の外部電極を構成する各辺のそれぞれは、前記積層体の各長辺のそれぞれと平行であることを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
  3. 前記積層体の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、
    前記積層体の前記第1の主面または前記第2の主面に位置する前記第1の外部電極の表面積A1、前記第2の外部電極の表面積A4、前記第3の外部電極の表面積A2および前記第4の外部電極の表面積A3のそれぞれの表面積は、22500μm2以上62500μm2以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の積層セラミックコンデンサ。
  4. 前記積層体の寸法lおよび寸法wが600μmである場合、
    さらに、積層体の第1の主面または第2の主面に位置する第1の外部電極の表面部分、第2の外部電極の表面部分、第3の外部電極の表面部分および第4の外部電極の表面部分をそれぞれ平行移動して重ねたとき、重複しない面積は、μm2以上40000μm2以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
  5. 前記第1の主面または前記第2の主面上に位置する前記第1の外部電極の表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A1’と前記第1の外部電極の表面積A1との比率、前記第1の主面または前記第2の主面上に位置する前記第2の外部電極の表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A2’と前記第2の外部電極の表面積A2との比率、前記第1の主面または前記第2の主面上に位置する前記第3の外部電極の表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A3’と前記第3の外部電極の表面積A3との比率、および前記第1の主面または前記第2の主面上に位置する前記第4の外部電極の表面部分における凹凸の最大高さから5μm以下の領域の表面積A4’と前記第4の外部電極の表面積A4との比率は、それぞれ75%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
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