JP7307547B2 - 積層セラミック電子部品及び回路基板 - Google Patents

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Description

本発明は、低背型の積層セラミック電子部品及びそれを実装した回路基板に関する。
電子機器の小型化に伴って、積層セラミック電子部品の低背化が求められている。例えば特許文献1には、セラミック本体の厚さが100μm以下の低背型の積層セラミックコンデンサが開示されている。
特開2014-130999号公報
このような低背型の積層セラミック電子部品は、実装基板に半田によって実装される場合、半田の濡れ上がりが十分でなく、外部電極と実装基板との接続信頼性を高めることが難しかった。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、外部電極における接続信頼性を高めることが可能な低背型の積層セラミック電子部品及びそれを実装した回路基板を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、を具備する。
上記セラミック素体は、第1方向を向いた主面と、上記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と、上記第1方向及び上記第2方向に直交する第3方向を向いた側面と、を有し、複数の内部電極が上記第1方向に積層される。
上記外部電極は、メッキ膜を有し、上記端面を被覆して上記側面及び上記主面の一部まで延びる。
上記積層セラミック電子部品では、上記第1方向における寸法が、上記第2方向における寸法または上記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下である。
上記メッキ膜は、
上記第1方向に向いた主面領域と、
上記第2方向に向いた端面領域と、
上記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
上記端面領域または上記側面領域の膜厚が、上記主面領域の膜厚よりも大きく構成される。
この構成では、金属からなるメッキ膜において、端面領域または側面領域の方が主面領域よりも膜厚が厚くなるように構成される。これにより、金属量の多い端面領域または側面領域の方が主面領域よりも熱伝導性及び熱容量の観点から有利になり、実装時に、端面領域または側面領域でより半田が濡れ上がりやすくなる。したがって、半田とメッキ膜との接合面積を増大させることができ、外部電極における接続信頼性を高めることができる。
上記メッキ膜は、例えば、銅を主成分とする銅メッキ膜を含んでいてもよい。
これにより、途切れ等のない良好なメッキ膜を形成することができる。
上記銅メッキ膜では、上記端面領域及び上記側面領域の膜厚が、例えば、上記主面領域の膜厚の1.08倍以上1.55倍以下であり、より好ましくは、1.15倍以上1.40倍以下である。
これにより、銅メッキ膜における端面領域及び側面領域の熱伝導性及び熱容量を十分に高め、実装時に、端面領域及び側面領域に半田がより濡れ上がりやすくなる。
上記メッキ膜は、例えば、錫を主成分とする錫メッキ膜を含んでいてもよい。
錫メッキ膜は、実装時に半田と反応して溶融するため、半田の濡れ性を高めることができる。
上記錫メッキ膜では、上記端面領域及び上記側面領域の膜厚が、例えば、上記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、より好ましくは、1.06倍以上1.25倍以下である。
これにより、錫メッキ膜における半田との反応性をより高め、半田の濡れ上がりをより促進させることができる。
上記メッキ膜は、例えば、ニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜を含んでいてもよい。
これにより、半田によるメッキ膜の侵食を抑制することができる。
上記ニッケルメッキ膜では、上記端面領域及び上記側面領域の膜厚が、例えば、上記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、より好ましくは、1.06倍以上1.25倍以下である。
これにより、ニッケルメッキ膜における端面領域及び側面領域の熱伝導性及び熱容量を十分に高め、実装時に、端面領域及び側面領域に半田がより濡れ上がりやすくなる。
例えば、上記メッキ膜は、銅を主成分とする銅メッキ膜と、上記銅メッキ膜上に形成されたニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜と、上記ニッケルメッキ膜上に形成された錫を主成分とする錫メッキ膜と、で構成されてもよい。
上記構成では、銅メッキ膜によってメッキの付きが良好になり、外側の錫メッキ膜によって実装時における半田の濡れ性を高めることができる。さらに、ニッケルメッキ膜によってメッキ膜に対する半田の侵食を防止することができる。
上記メッキ膜では、上記端面領域及び上記側面領域の膜厚が、例えば、上記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.40倍以下であり、より好ましくは、1.06倍以上1.30倍以下である。
これにより、メッキ膜全体における端面領域及び側面領域の熱伝導性及び熱容量を十分に高め、実装時に、端面領域及び側面領域に半田がより濡れ上がりやすくなる。
本発明の他の形態に係る回路基板は、実装基板と、積層セラミック電子部品と、半田と、を具備する。
上記積層セラミック電子部品は、セラミック素体と、外部電極と、を有する。
上記セラミック素体は、第1方向を向いた主面と、上記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と、上記第1方向及び上記第2方向に直交する第3方向を向いた側面と、を有し、複数の内部電極が上記第1方向に積層される。
上記外部電極は、メッキ膜を有し、上記端面を被覆して上記側面及び上記主面の一部まで延びる。
上記積層セラミック電子部品では、上記第1方向における寸法が、上記第2方向における寸法または上記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下である。
上記積層セラミック電子部品は、上記主面が上記実装基板と対向するように上記実装基板上に配置される。
上記半田は、上記メッキ膜と上記実装基板とを接続する。
上記メッキ膜は、
上記第1方向に向いた主面領域と、
上記第2方向に向いた端面領域と、
上記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
上記端面領域または上記側面領域の膜厚が、上記主面領域の膜厚よりも大きく構成される。
上記半田は、上記主面領域から、上記端面領域及び上記側面領域の一部まで延びる。
以上のように、本発明によれば、外部電極における接続信頼性を高めることが可能な低背型の積層セラミック電子部品及びそれを実装した回路基板を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサの斜視図である。 上記積層セラミックコンデンサの図1のA-A'線に沿った断面図である。 上記積層セラミックコンデンサの図1のB-B'線に沿った断面図である。 上記積層セラミックコンデンサのセラミック素体の分解斜視図である。 図2の拡大図である。 図3の拡大図である。 上記積層セラミックコンデンサのメッキ膜の膜厚の測定方法を説明するための図であり、Aは測定対象の積層セラミックコンデンサの要部の斜視図であり、Bは、測定面を示す平面図であり、Cは、測定対象の外部電極の要部の上面図である 上記積層セラミックコンデンサが実装された回路基板を示す図であり、図2に対応する断面図である。 上記積層セラミックコンデンサが実装された回路基板を示す図であり、図3に対応する断面図である。 本発明の第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサの斜視図である。 上記積層セラミックコンデンサの図1のC-C'線に沿った断面図である。 上記積層セラミックコンデンサの図1のD-D'線に沿った断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は全図において共通である。
<第1の実施形態>
[積層セラミックコンデンサ10の全体構成]
図1~3は、本発明の第1実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10を示す図である。図1は、積層セラミックコンデンサ10の斜視図である。図2は、積層セラミックコンデンサ10の図1のA-A'線に沿った断面図である。図3は、積層セラミックコンデンサ10の図1のB-B'線に沿った断面図である。
積層セラミックコンデンサ10は、セラミック素体11と、2つの外部電極14と、を備える。外部電極14はそれぞれ、セラミック素体11の表面に形成されている。
セラミック素体11は、略直方体形状を有する。つまり、セラミック素体11は、X軸方向を向いた2つの端面11aと、Y軸方向を向いた2つの側面11bと、Z軸方向を向いた2つの主面11cと、を含む。セラミック素体11は厳密に直方体形状でなくてもよく、例えば各面を接続する稜部が面取りされていてもよい。
積層セラミックコンデンサ10は、Z軸方向における寸法Tが、X軸方向における寸法LまたはY軸方向における寸法Wの小さい方の0.80倍以下に構成される。これにより、積層セラミックコンデンサ10は、Z軸方向の厚みが薄い低背型の構成となる。例えば、積層セラミックコンデンサ10では、X軸方向における寸法Lが0.7mm未満、Y軸方向における寸法Wが0.4mm未満、Z軸方向における寸法Tが0.3mm未満である。積層セラミックコンデンサ10の各寸法は、各方向に沿って最も大きい部分の寸法とする。
積層セラミックコンデンサ10の具体的なサイズとしては、例えば寸法Lが1.0mm、寸法Wが0.5mm及び寸法Tが0.15mmとなるサイズ、寸法Lが0.6mm、寸法Wが0.3mm及び寸法Tが0.2mmとなるサイズ、寸法Lが0.6mm、寸法Wが0.3mm及び寸法Tが0.15mmとなるサイズ、寸法Lが0.4mm、寸法Wが0.2mm及び寸法Tが0.1mmとなるサイズ、寸法Lが0.2mm、寸法Wが0.1mm及び寸法Tが0.05mmとなるサイズ等が挙げられる。
本実施形態の積層セラミックコンデンサ10では、寸法Lが寸法Wよりも長く構成される。但しこれに限定されず、後述するように、寸法Wが寸法Lよりも長く構成されてもよい。
セラミック素体11は、容量形成部16と、カバー部17と、サイドマージン部18と、を有する。容量形成部16は、セラミック素体11のY軸及びZ軸方向における中央部に配置されている。カバー部17は容量形成部16をZ軸方向から覆い、サイドマージン部18は容量形成部16をY軸方向から覆っている。カバー部17及びサイドマージン部18は、主に、容量形成部16を保護するとともに、容量形成部16の周囲の絶縁性を確保する機能を有する。
容量形成部16は、複数の第1内部電極12と、複数の第2内部電極13と、がセラミック層15(図3及び4参照)を介してZ軸方向に積層された構成を有する。
図4は、セラミック素体11の分解斜視図である。セラミック素体11は、実際には分解できないが、図4では説明のため分解した態様を示す。
セラミック素体11は、図4に示すようなシートが積層された構造を有している。容量形成部16及びサイドマージン部18は、内部電極12,13が印刷されたシートで構成される。カバー部17は、内部電極12,13が印刷されていないシートで構成される。内部電極12,13は、いずれもX-Y平面に沿って延びるシート状であり、Z軸方向に沿って交互に配置されている。
内部電極12,13はそれぞれ、電気の良導体により形成され、積層セラミックコンデンサ10の内部電極として機能する。内部電極12,13を形成する電気の良導体としては、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)などを主成分とする金属や合金が用いられる。
図2に示すように、第1内部電極12は、セラミック素体11の一方の端面11aに引き出され、一方の外部電極14に接続されている。第2内部電極13は、セラミック素体11の他方の端面11aに引き出され、他方の外部電極14に接続されている。これにより、内部電極12,13がそれぞれ異なる外部電極14と導通している。
セラミック層15は、誘電体セラミックスによって形成されている。積層セラミックコンデンサ10では、内部電極12,13間の各セラミック層15の容量を大きくするため、高誘電率の誘電体セラミックスが用いられる。高誘電率の誘電体セラミックスとしては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO)に代表される、バリウム(Ba)及びチタン(Ti)を含むペロブスカイト構造の材料が挙げられる。
また、上記誘電体セラミックスは、チタン酸バリウム系以外にも、チタン酸ストロンチウム(SrTiO)系、チタン酸カルシウム(CaTiO)系、チタン酸マグネシウム(MgTiO)系、ジルコン酸カルシウム(CaZrO)系、チタン酸ジルコン酸カルシウム(Ca(Zr,Ti)O)系、ジルコン酸バリウム(BaZrO)系、酸化チタン(TiO)系などであってもよい。
カバー部17及びサイドマージン部18も、誘電体セラミックスによって形成されている。カバー部17及びサイドマージン部18を形成する材料は、絶縁性セラミックスであればよいが、容量形成部16と同様の組成系の材料を用いることより、製造効率が向上するとともに、セラミック素体11における内部応力が抑制される。
上記の構成により、積層セラミックコンデンサ10では、外部電極14の間に電圧が印加されると、容量形成部16において内部電極12,13の間の複数のセラミック層15に電圧が加わる。これにより、積層セラミックコンデンサ10では、外部電極14の間の電圧に応じた電荷が蓄えられる。
[外部電極14の構成]
図1~3に示すように、外部電極14は、それぞれ端面11aを覆い、主面11c及び側面11bの一部まで延びている。外部電極14は、セラミック素体11上に形成された下地膜19と、下地膜19上に形成されたメッキ膜20と、を有する。
下地膜19は、端面11a全体と、主面11c及び側面11bの一部を覆い、メッキ膜20の下地として機能する。下地膜19は、例えば、焼結金属膜として構成される。具体的に、下地膜19は、例えばディップ法、印刷法などにより導電性ペーストを塗布し、焼き付けることによって形成することができる。下地膜19は、例えば、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)などを主成分として形成することができる。
メッキ膜20は、X軸方向に向いた端面領域20aと、Y軸方向に向いた側面領域20bと、Z軸方向に向いた主面領域20cと、を含む。
図5は、図2の外部電極14付近の拡大図であり、図6は、図3の外部電極14付近の拡大図である。
これらの図に示すように、メッキ膜20は、銅を主成分とする銅メッキ膜21と、ニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜22と、錫を主成分とする錫メッキ膜23と、を有する。つまり、メッキ膜20は3層構造であり、全体として本願発明の「メッキ膜」を構成するが、個々の銅メッキ膜21、ニッケルメッキ膜22及び錫メッキ膜23も、それぞれ本願発明の「メッキ膜」を構成し得る。
銅メッキ膜21は、下地膜19上に形成される。銅メッキ膜21を形成することで、下地膜19上に、途切れのない良好なメッキ膜を析出させることができる。銅メッキ膜21は、X軸方向に向いた端面領域21aと、Y軸方向に向いた側面領域21bと、Z軸方向に向いた主面領域21cと、を含む。
銅メッキ膜21では、端面領域21aの膜厚D1a及び側面領域21bの膜厚D1bが、主面領域21cの膜厚D1cよりも大きく構成される。具体的には、銅メッキ膜21では、端面領域21aの膜厚D1a及び側面領域21bの膜厚D1bが、主面領域21cの膜厚D1cの1.08倍以上1.55倍以下であると良く、より好ましくは、1.15倍以上1.40倍以下であると良い。
また、銅メッキ膜21において、端面領域21aの膜厚D1aと側面領域21bの膜厚D1bは、ほぼ同一であってもよい。具体的には、端面領域21aの膜厚D1aは、例えば側面領域21bの膜厚D1bの0.95倍以上1.05倍以下である。
ニッケルメッキ膜22は、銅メッキ膜21上に形成される。ニッケルメッキ膜22を形成することで、実装時に半田によってメッキ膜20が侵食されることを防止できる。ニッケルメッキ膜22は、X軸方向に向いた端面領域22aと、Y軸方向に向いた側面領域22bと、Z軸方向に向いた主面領域22cと、を含む。
ニッケルメッキ膜22でも、端面領域22aの膜厚D2a及び側面領域22bの膜厚D2bが、主面領域22cの膜厚D2cよりも大きく構成される。具体的には、ニッケルメッキ膜22では、端面領域22aの膜厚D2a及び側面領域22bの膜厚D2bが、主面領域22cの膜厚D2cの1.05倍以上1.35倍以下であると良く、より好ましくは、1.06倍以上1.25倍以下であると良い。
また、ニッケルメッキ膜22においても、端面領域22aの膜厚D2aと側面領域22bの膜厚D2bは、ほぼ同一であってもよい。具体的には、端面領域22aの膜厚D2aは、例えば側面領域22bの膜厚D2bの0.95倍以上1.05倍以下である。
錫メッキ膜23は、ニッケルメッキ膜22上に形成される。錫メッキ膜23は、実装時に半田と反応して溶融し、半田の濡れ性を高めることができる。錫メッキ膜23は、X軸方向に向いた端面領域23aと、Y軸方向に向いた側面領域23bと、Z軸方向に向いた主面領域23cと、を含む。
錫メッキ膜23でも、端面領域23aの膜厚D3a及び側面領域23bの膜厚D3bが、主面領域23cの膜厚D3cよりも大きく構成される。具体的には、錫メッキ膜23では、端面領域22aの膜厚D3a及び側面領域23bの膜厚D3bが、主面領域23cの膜厚D3cの1.05倍以上1.35倍以下であると良く、より好ましくは、1.06倍以上1.25倍以下であると良い。
また、錫メッキ膜23においても、端面領域23aの膜厚D3aと側面領域23bの膜厚D3bは、ほぼ同一であってもよい。具体的には、端面領域23aの膜厚D3aは、例えば側面領域23bの膜厚D3bの0.95倍以上1.05倍以下である。
上記構成により、銅メッキ膜21、ニッケルメッキ膜22及び錫メッキ膜23の3層からなるメッキ膜20でも、端面領域20aの膜厚D0a及び側面領域20bの膜厚D0bは、主面領域20cの膜厚D0cよりも大きく構成される。具体的には、メッキ膜20では、端面領域20aの膜厚D0a及び側面領域20bの膜厚D0bが、主面領域20cの膜厚D0cの1.05倍以上1.40倍以下であると良く、より好ましくは、1.06倍以上1.30倍以下であると良い。
また、メッキ膜20全体においても、端面領域20aの膜厚D0aと側面領域20bの膜厚D0bは、ほぼ同一であってもよい。具体的には、端面領域20aの膜厚D0aは、例えば側面領域20bの膜厚D0bの0.95倍以上1.05倍以下である。
これらの各メッキ膜21,22,23は、例えば電解メッキ法によって形成される。この場合、各メッキ膜21,22,23の膜厚は、電解メッキにおける電流やメッキ時間等により制御することができる。
さらに、端面領域21a,22a,23a、側面領域21b,22b,23b及び主面領域21c,22c,23cの膜厚を上記の関係で形成するためには、例えば、下地膜19の全体にメッキ膜を形成した後、主面11c上の領域にのみメッキレジストを形成し、端面11a上及び側面11b上の領域にさらにメッキ膜を形成する。これにより、主面領域21c,22c,23cの膜厚よりも、端面領域21a,22a,23a及び側面領域21b,22b,23bの膜厚を厚くすることができる。
図7は、メッキ膜20の膜厚の測定方法を説明する図である。図7Aは測定対象の積層セラミックコンデンサ10の要部の斜視図である。図7Bは、測定面Mを示す平面図である。図7Cは、測定対象の外部電極14の要部の上面図である。図7では、便宜上、積層セラミックコンデンサ10を角ばった形状で、かつ外部電極14を図1等よりも薄く記載している。また、図7では、下地膜19等の図示を省略している。なお、以下では、メッキ膜20の測定方法について説明するが、個々のメッキ膜21,22,23についても同様の方法で測定することができる。
まず、積層セラミックコンデンサ10を研磨して外部電極14のX軸方向及びY軸方向それぞれの略中央部を含むように測定面Mを露出させる。測定面Mは、端面領域20aの表面を構成するY-Z平面に対して鋭角である角度θをなして傾く平面である。
続いて、走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて測定面Mを正面から観察し、端面領域20a,側面領域20b及び主面領域20cのそれぞれについてメッキ膜が延びる方向の中央部80%の領域を略5等分した5箇所の膜厚を測定し、平均値を算出する。拡大倍率は、例えば6000倍である。
図7Bに示すように、端面領域20aにおいて算出された平均値を、測定膜厚D'0aとする。側面領域20bにおいて算出された平均値を、測定膜厚D'0bとする。主面領域20cにおいて算出された平均値を、膜厚D0cとする。さらに、端面領域20a及び側面領域20bについては、以下のように測定膜厚D'0a,D'0bを補正し、膜厚D0a,D0bを算出する。
上述のように、測定面Mは、Y-Z平面に対して角度θ傾いている。このため、図7Cを参照し、測定面Mにおける端面領域20aで測定された測定膜厚D'0aは、実際の膜厚D0aの1/sinθ倍の値となる。このため、端面領域20aの実際の膜厚D0aは、測定膜厚D'0aにsinθを乗じた値(D'0a×sinθ)として算出できる。
同様に、図7Cを参照し、測定面Mにおける側面領域20bで測定された測定膜厚D'0bは、実際の膜厚D0bの1/cosθ倍となっている。このため、側面領域20bの実際の膜厚D0bは、測定膜厚D'0bにcosθを乗じた値(D'0b×cosθ)として算出できる。
なお、測定面Mにおける主面領域20cで測定された膜厚は、主面領域20cの実際の膜厚D0cに等しいため、補正をせずに用いることができる。
上記測定方法により、1つの測定面Mからメッキ膜20,21,22,23の全ての領域の膜厚を算出することができ、測定効率を高めることができる。
上記構成の積層セラミックコンデンサ10は、例えば、メッキ膜20が半田付けされることによって実装基板に実装される。
[回路基板100の構成]
図8及び図9は、本実施形態の回路基板100を示す図であり、図8は図2に対応する断面図、図9は図3に対応する断面図である。
回路基板100は、実装基板Sと、積層セラミックコンデンサ10と、積層セラミックコンデンサ10のメッキ膜20と実装基板Sとを接続する半田Hと、を備える。
実装基板Sは、図示しない回路が形成された基板であり、積層セラミックコンデンサ10を実装するためのランドLを有する。
積層セラミックコンデンサ10は、主面11cが実装基板Sと対向するように、実装基板S上に配置される。具体的には、メッキ膜20,21,22,23の主面領域20c,21c,22c,23cが、実装基板SのランドLとZ軸方向に対向する。なお、図8では、銅メッキ膜21、ニッケルメッキ膜22及び錫メッキ膜23の図示を省略しているが、図5及び6を参照し、実際にはメッキ膜20が銅メッキ膜21、ニッケルメッキ膜22及び錫メッキ膜23を有しているものとして説明する。
半田Hは、それぞれ外部電極14のメッキ膜20,21,22,23とランドLとを接続する。半田Hは、主面領域20c,21c,22c,23cから、端面領域20a、21a、22a,23a及び側面領域20b,21b,22b,23bの一部まで延びるように形成される。
回路基板100は、例えば以下のように製造される。まず、実装基板SのランドL上に半田ペーストが塗布され、当該半田ペースト上に積層セラミックコンデンサ10が配置される。これにより、メッキ膜20の主面領域20cが半田ペーストに接した状態となる。この状態でリフロー炉において加熱され、半田ペーストが加熱されて溶融する。
半田ペーストの溶融に伴い、積層セラミックコンデンサ10がランドL側に沈み込む。これにより、半田ペーストは、メッキ膜20の主面領域20cから端面領域20a及び側面領域20bに濡れ上がる。その後、半田ペーストが冷却されて固化することで、外部電極14と実装基板Sとを接続する半田Hが形成され、図8及び9に示す回路基板100が製造される。
本実施形態の積層セラミックコンデンサ10は、半田Hによる実装基板Sへの実装時に、以下のような作用効果を発揮する。
[本実施形態の作用効果]
一般に、低背型の積層セラミックコンデンサは、Z軸方向における寸法とY軸方向における寸法が同程度の積層セラミックコンデンサ(以下、角柱品と称する)と比較して、単位面積当たりの自重が小さく構成される。これにより、従来の低背型の積層セラミックコンデンサは、角柱品と比較して、半田ペーストの溶融時に、自重によって実装基板側に沈みにくく、半田が端面領域及び側面領域まで濡れ上がりにくい傾向を有する。
本実施形態の積層セラミックコンデンサ10では、メッキ膜20の端面領域20a及び側面領域20bが、実装基板Sと対向する主面領域20cよりも厚く構成される。これにより、端面領域20a及び側面領域20bの熱伝導性及び熱容量が高まり、端面領域20a及び側面領域20bまで半田Hが濡れ上がりやすくなる。したがって、外部電極14と半田Hの接合面積を十分に確保することができ、半田Hの外部電極14に対する接続強度が増大する。この結果、外部電極14と実装基板SのランドLとの接続信頼性を高めることができる。
より詳細には、錫メッキ膜23の端面領域23a及び側面領域23bが、主面領域23cよりも厚く構成されることで、端面領域23a及び側面領域23bにおいて、半田Hとの反応性をより高めることができる。これにより、端面領域23a及び側面領域23bにおける濡れ上がりを促進することができる。
また、銅メッキ膜21及びニッケルメッキ膜22の端面領域21a,22a及び側面領域21b,22bが、主面領域21c,22cよりも厚く構成されることで、端面領域21a,22a及び側面領域21b,22bの熱伝導性及び熱容量を高めることができる。これにより、端面領域21a,22a及び側面領域21bにおいて半田Hが溶融しやすくなり、半田Hの濡れ上がりを促進することができる。
また、以下に実施例を用いて示すように、各メッキ膜20,21,22,23の主面領域20c,21c,22c,23cの膜厚に対する、端面領域20a,21a,22a,23a及び側面領域20b,21b,22b,23bの膜厚の大きさを、所定の数値範囲とすることで、半田Hをより確実に濡れ上がらせることができる。
実施例として、積層セラミックコンデンサ10のサンプルを以下のように作製した。
まず、BaTiO等の強誘電体材料を用いて、セラミックグリーンシートを作成した。このセラミックグリーンシートに印刷法等によって内部電極パターンを形成した。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、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とを所定の枚数積層し、大判の積層体を作成した。この積層体を圧着して所定の位置でカットし、図4に示すような積層構造の未焼成のセラミック素体を作製した。
未焼成の積層チップの端面に、ディップ法によってニッケルを主成分とした導電ペーストを塗布した。このとき、積層チップの端面から主面及び側面の一部までディップ槽に浸漬させることで、端面、主面及び側面に導電ペーストを一体に塗布した。導電ペーストが塗布された積層チップを1000~1400℃で焼成し、セラミック素体に焼結金属膜である下地膜が形成された焼結体を作製した。
そして、電解メッキ法により、上記下地膜を下地として、銅メッキ膜、ニッケルメッキ膜及び錫メッキ膜をそれぞれ形成した。これにより、積層セラミックコンデンサ10の3種類のサンプル1,サンプル2,及びサンプル3を作製した。各サンプル1,2,3において、X軸方向における寸法は0.4mm、Y軸方向における寸法は0.2mm、及びZ軸方向における寸法は0.1mmであった。
図7を用いて説明した方法で、各サンプル1,2,3の各メッキ膜20,21,22,23の端面領域20a,21a,22a,23a、側面領域20b,21b,22b,23b及び主面領域20c,21c,22c,23cにおける膜厚を算出した。膜厚は、上述のように、各領域について測定された5箇所の膜厚に基づいて算出した値である。表1に、算出した膜厚の結果を示す。
Figure 0007307547000001
表1に示すように、メッキ膜20全体について、いずれのサンプル1,2,3においても、端面領域20a及び側面領域20bの膜厚が、主面領域20cの膜厚よりも大きかった。具体的には、端面領域20a及び側面領域20bの膜厚が、主面領域20cの膜厚の1.05倍以上1.40倍以下であり、1.06倍以上1.30倍以下であった。
銅メッキ膜(Cuメッキ膜)21について、いずれのサンプル1,2,3においても、端面領域21a及び側面領域21bの膜厚が、主面領域20cの膜厚よりも大きかった。具体的には、端面領域21a及び側面領域21bの膜厚が、主面領域21cの膜厚の1.08倍以上1.55倍以下であり、1.15倍以上1.40倍以下であった。
ニッケルメッキ膜(Niメッキ膜)22について、いずれのサンプル1,2,3においても、端面領域22a及び側面領域22bの膜厚が、主面領域22cの膜厚よりも大きかった。具体的には、端面領域22a及び側面領域22bの膜厚が、主面領域22cの膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、1.06倍以上1.25倍以下であった。
錫メッキ膜(Suメッキ膜)23について、いずれのサンプル1,2,3においても、端面領域23a及び側面領域23bの膜厚が、主面領域23cの膜厚よりも大きかった。具体的には、端面領域23a及び側面領域23bの膜厚が、主面領域23cの膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、1.06倍以上1.25倍以下であった。
これらのサンプル1,2,3それぞれについて、メッキ膜厚を測定したサンプルと別のサンプルを、リフロー法によって実装基板S上に半田付けした。この結果、半田Hが主面領域20c,21c,22c,23cから端面領域20a,21a,22a,23a及び側面領域20b,21b,22b,23bの一部まで濡れ上がっていることが確認された。
以上により、各メッキ膜20,21,22,23の主面領域20c,21c,22c,23cの膜厚に対する、端面領域20a,21a,22a,23a及び側面領域20b,21b,22b,23bの膜厚の大きさを、上述の数値範囲とすることで、半田Hによる接合強度を高め、外部電極14における接続信頼性を高めることができることが確認された。
さらに、各メッキ膜20,21,22,23の端面領域20a,21a,22a,23a及び側面領域20b,21b,22b,23bの膜厚が大きいことで、外部電極14における端面11a上及び側面11b上の領域の機械的な強度を高めることができる。これにより、積層セラミックコンデンサ10のZ軸方向における機械的な強度を高めることができ、Z軸方向に延びるクラックの発生を防止することができる。
<第2の実施形態>
図10~12は、本発明の第2実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10を示す図である。図10は、積層セラミックコンデンサ10の斜視図である。図11は、積層セラミックコンデンサ10の図10のC-C'線に沿った断面図である。図12は、積層セラミックコンデンサ10の図10のD-D'線に沿った断面図である。
以下、第1実施形態と対応する構成については同一の符号を付して、第1実施形態と異なる構成について主に説明する。
積層セラミックコンデンサ10は、第1実施形態と同様に、Z軸方向における寸法Tが、Y軸方向における寸法Wの0.80倍以下に構成される。一方で、寸法Wが、内部電極12,13の引き出し方向であるX軸方向における寸法Lよりも大きくなるように構成される。
例えば、積層セラミックコンデンサ10では、X軸方向における寸法Lが0.4mm未満、Y軸方向における寸法Wが0.7mm未満、Z軸方向における寸法Tが0.3mm未満である。積層セラミックコンデンサ10の各寸法は、各方向に沿って最も大きい部分の寸法とする。
積層セラミックコンデンサ10の具体的なサイズとしては、例えば寸法Lが0.5mm、寸法Wが1.0mm及び寸法Tが0.15mmとなるサイズ、寸法Lが0.3mm、寸法Wが0.6mm及び寸法Tが0.2mmとなるサイズ、寸法Lが0.3mm、寸法Wが0.6mm及び寸法Tが0.15mmとなるサイズ、寸法Lが0.2mm、寸法Wが0.4mm及び寸法Tが0.1mmとなるサイズ、寸法Lが0.1mm、寸法Wが0.2mm及び寸法Tが0.05mmとなるサイズ等が挙げられる。
上記構成の積層セラミックコンデンサ10においても、外部電極14は、セラミック素体11上に形成された下地膜19と、下地膜19上に形成されたメッキ膜20と、を有する。メッキ膜20は、第1実施形態と同様に、X軸方向に向いた端面領域20aと、Y軸方向に向いた側面領域20bと、Z軸方向に向いた主面領域20cと、を含む。端面領域20a及び側面領域20bの膜厚は、主面領域20cの膜厚よりも大きくなるように構成される。
図示は省略するが、メッキ膜20は、第1の実施形態と同様に、銅メッキ膜と、ニッケルメッキ膜と、錫メッキ膜とを有する。これらの各メッキ膜の端面領域及び側面領域の膜厚は、主面領域の膜厚よりも大きくなるように構成される。
本実施形態の積層セラミックコンデンサ10でも、主面領域20cと比較して端面領域20a及び側面領域20bの熱伝導性及び熱容量が高まり、端面領域20a及び側面領域20bまで半田が濡れ上がりやすくなる。したがって、外部電極14と半田の接合面積を十分に確保することができ、外部電極14と実装基板との接続信頼性を高めることができる。
また、メッキ膜20の端面領域20a及び側面領域20bの膜厚が大きいことで、外部電極14における端面11a上及び側面11b上の領域の機械的な強度を高めることができる。したがって、第1実施形態と同様に、積層セラミックコンデンサ10におけるZ軸方向に延びるクラックの発生を防止することができる。
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば本発明の実施形態は各実施形態を組み合わせた実施形態とすることができる。
以上の説明では、端面領域及び側面領域の双方が主面領域よりも大きい態様について説明したが、端面領域または側面領域の一方が主面領域よりも大きい構成でもよい。これによっても、端面領域または側面領域で半田が濡れ上がりやすくなり、外部電極と半田の接合面積を十分に確保することが可能となる。
メッキ膜20は、3層構造に限定されず、例えば、ニッケルメッキ膜と錫メッキ膜の2層構造でもよい。あるいは、4層以上の構造でもよい。これらの場合でも、少なくとも一層のメッキ膜において、端面領域及び側面領域の膜厚が、主面領域の膜厚よりも大きく構成されていればよい。
下地膜19は、焼結金属膜に限定されず、例えばスパッタ膜でもよい。あるいは、下地膜19は、スパッタ膜と焼結金属膜とを含む膜であってもよい。
上記実施形態では積層セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサ10について説明したが、本発明はセラミック層と内部電極とが積層された積層セラミック電子部品全般に適用可能である。このような積層セラミック電子部品としては、例えば、圧電素子、積層セラミックインダクタなどが挙げられる。
10…積層セラミックコンデンサ
11…セラミック素体
11c…主面
11a…端面
11b…側面
12,13…内部電極
14…外部電極
20…メッキ膜
21…銅メッキ膜
22…ニッケルメッキ膜
23…錫メッキ膜
20a,21a,22a,23a…端面領域
20b,21b,22b,23b…側面領域
20c,21c,22c,23c…主面領域
100…回路基板
S…実装基板
H…半田

Claims (18)

  1. 第1方向を向いた主面と、前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面と、を有し、複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、
    メッキ膜を有し、前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を具備し、
    前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、錫を主成分とする錫メッキ膜を含み、
    前記錫メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  2. 請求項1に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記メッキ膜は、銅を主成分とする銅メッキ膜を含む
    積層セラミック電子部品。
  3. 請求項2に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記銅メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.08倍以上1.55倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  4. 請求項3に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記銅メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.15倍以上1.40倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  5. 請求項1に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記錫メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.06倍以上1.25倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  6. 請求項1に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記メッキ膜は、ニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜を含む
    積層セラミック電子部品。
  7. 請求項6に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記ニッケルメッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  8. 請求項7に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記ニッケルメッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.06倍以上1.25倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  9. 請求項1に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記メッキ膜は、銅を主成分とする銅メッキ膜と、前記銅メッキ膜上に形成されたニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜と、前記ニッケルメッキ膜上に形成された錫を主成分とする錫メッキ膜と、で構成される
    積層セラミック電子部品。
  10. 請求項9に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.40倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  11. 請求項10に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.06倍以上1.30倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  12. 第1方向を向いた主面と、前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面と、を有し、複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、
    メッキ膜を有し、前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を具備し、
    前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、ニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜を含み、
    前記ニッケルメッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  13. 請求項12に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記ニッケルメッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.06倍以上1.25倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  14. 第1方向を向いた主面と、前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と、前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面と、を有し、複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、
    メッキ膜を有し、前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を具備し、
    前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、銅を主成分とする銅メッキ膜を含み、
    前記銅メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.08倍以上1.55倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  15. 請求項14に記載の積層セラミック電子部品であって、
    前記銅メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.15倍以上1.40倍以下である
    積層セラミック電子部品。
  16. 実装基板と、
    第1方向を向いた主面と前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面とを有し複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、メッキ膜を有し前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を有し、前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、かつ、前記主面が前記実装基板と対向するように前記実装基板上に配置された、積層セラミック電子部品と、
    前記メッキ膜と前記実装基板とを接続する半田と、
    を具備し、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、錫を主成分とする錫メッキ膜を含み、
    前記錫メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、
    前記半田は、前記主面領域から、前記端面領域及び前記側面領域の一部まで延びる
    回路基板。
  17. 実装基板と、
    第1方向を向いた主面と前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面とを有し複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、メッキ膜を有し前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を有し、前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、かつ、前記主面が前記実装基板と対向するように前記実装基板上に配置された、積層セラミック電子部品と、
    前記メッキ膜と前記実装基板とを接続する半田と、
    を具備し、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、ニッケルを主成分とするニッケルメッキ膜を含み、
    前記ニッケルメッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.05倍以上1.35倍以下であり、
    前記半田は、前記主面領域から、前記端面領域及び前記側面領域の一部まで延びる
    回路基板。
  18. 実装基板と、
    第1方向を向いた主面と前記第1方向に直交する第2方向を向いた端面と前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向を向いた側面とを有し複数の内部電極が前記第1方向に積層されたセラミック素体と、メッキ膜を有し前記端面を被覆して前記側面及び前記主面の一部まで延びる外部電極と、を有し、前記第1方向における寸法が、0.3mm未満であって、前記第2方向における寸法または前記第3方向における寸法のうち小さい方の0.80倍以下であり、かつ、前記主面が前記実装基板と対向するように前記実装基板上に配置された、積層セラミック電子部品と、
    前記メッキ膜と前記実装基板とを接続する半田と、
    を具備し、
    前記メッキ膜は、
    前記第1方向に向いた主面領域と、
    前記第2方向に向いた端面領域と、
    前記第3方向に向いた側面領域と、を含み、
    前記端面領域または前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚よりも大きく、
    前記メッキ膜は、銅を主成分とする銅メッキ膜を含み、
    前記銅メッキ膜では、前記端面領域及び前記側面領域の膜厚が、前記主面領域の膜厚の1.08倍以上1.55倍以下であり、
    前記半田は、前記主面領域から、前記端面領域及び前記側面領域の一部まで延びる
    回路基板。
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