JPH08203770A - セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外部電極に加わる外力を吸収し、かつ外部電
極層の断裂を防止し得る信頼性の高いセラミック電子部
品を得る。 【構成】 外部電極４，５では、導電ペーストの焼付層
からなる第１の電極層４ａ，５ａの表面上に導電性樹脂
からなる第２の電極層４ｂ，５ｂが形成されている。第
２の電極層４ｂ，５ｂは、第１の電極層の表面上に分散
して形成されている。Ｎｉメッキ層からなる第３の電極
層４ｃ，５ｃは第１の電極層４ａ，５ａと直接接合する
領域を有する。第３の電極層４ｃ，５ｃの表面上にはＳ
ｎメッキ層からなる第４の電極層４ｄ，５ｄが形成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば積層コンデンサ
などのようなセラミック電子部品に関し、特に、外部電
極構造が改良されたセラミック電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミック電子部品の一例とし
て、積層コンデンサの構造を図３を参照して説明する。

【０００３】積層コンデンサ２１は、セラミック焼結体
２２と、このセラミック焼結体２２の両端部に形成され
た外部電極２４，２５とから構成される。セラミック焼
結体２２は、チタン酸バリウムなどの誘電体セラミック
スより構成され、その内部に複数の内部電極２３ａ〜２
３ｅが形成されている。複数の内部電極２３ａ〜２３ｅ
は、セラミックスを介して互いに重なり合うように形成
されており、その内、内部電極２３ｂ，２３ｄがセラミ
ック焼結体２２の一方端面２２ａに露出して外部電極２
４に電気的に接続され、また内部電極２３ａ，２３ｃ，
２３ｅがセラミック焼結体２２の他方端面２２ｂに露出
して外部電極２５と電気的に接続されている。

【０００４】外部電極２４，２５は、４層の電極層から
なる積層構造を有している。外部電極２４，２５の最下
層である第１の電極層２４ａ，２５ａは、ＡｇまたはＡ
ｇ−Ｐｄ合金を含有する導電ペーストを塗布し、焼き付
けることにより形成された焼付層から構成されている。

【０００５】第１の電極層２４ａ，２５ａの表面上には
第２の電極層２４ｂ，２５ｂが形成されている。第２の
電極層２４ｂ，２５ｂは、シリコン系導電性樹脂などを
塗布し、硬化処理して形成された導電性樹脂層から構成
されている。導電性樹脂層は、他の電極層に比べて低強
度であり、かつ弾性度が大きい。従って、後述するよう
に、外部から加えられるストレスを緩和する作用を奏す
る。第２の電極層２４ｂ，２５ｂの表面上に形成された
第３の電極層２４ｃ，２５ｃは、Ｎｉメッキ層から構成
されている。このＮｉメッキ層は、第１の電極層２４
ａ，２５ａの半田食われを防止するために設けられてい
る。すなわち、積層コンデンサ２１をプリント回路基板
などに実装する場合には半田により外部電極２４，２５
を回路基板上の配線電極に電気的に接続する。ところ
が、第１の電極層２４ａ，２５ａはＡｇなどの半田食わ
れを生じやすい材料を主成分として形成されている。従
って、このＮｉメッキ層が存在しなければ、実装時の半
田付けにより第１の電極層が半田食われによって部分的
に消失し、積層コンデンサ２１を確実に機能させること
ができなくなる。そこで、この第３の電極層２４ｃ，２
５ｃは、Ｎｉなどの半田食われを生じ難い材料をメッキ
することにより第１の電極層２４ａ，２５ａを保護して
いる。

【０００６】さらに、第３の電極層２４ｃ，２５ｃの表
面上に第４の電極層２４ｄ，２５ｄが形成されている。
第４の電極層２４ｄ，２５ｄは、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ
合金などのメッキ層から構成されている。第３の電極層
２４ｃ，２５ｃを構成するＮｉなどの材料は、半田食わ
れを生じ難い特性を有するが、半田付け性が十分でな
い。そこで、Ｓｎなどの半田付け性に優れる材料をメッ
キすることにより、外部電極の半田付け性を向上させて
いる。

【０００７】上記積層コンデンサ２１は、プリント回路
基板などに半田付けによって実装されて使用される。そ
して、使用時などにおいては、回路基板の撓みや、環境
温度の変動などにより種々の物理的なストレスを受け
る。物理的なストレスは、半田付け層を介して外部電極
２４，２５に加えられ、外部電極２４，２５やセラミッ
ク焼結体２２内に影響を及ぼし、クラックなどを発生さ
せる場合がある。このような状況を防止するために、上
記積層コンデンサ２１では、導電性樹脂層からなる第２
の電極層２４ｂ，２５ｂを設け、この導電性樹脂層の変
形や、導電性樹脂層と第１の電極層２４ａ，２５ｂとの
界面での剥離を生じさせることにより、外部からのスト
レスの緩和を図っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層コンデンサ２１において、導電性樹脂層からなる第
２の電極層２４ｂ，２５ｂと第１の電極層２４ａ，２５
ａとの接合力が比較的低いため、外部からのストレスが
大きく作用した場合には、第２の電極層２４ｂ，２５ｂ
と第１の電極層２４ａ，２５ａとの界面での剥離がその
境界面の全面に亘って進行し、ついには第１の電極層２
４ａ，２５ａと第２の電極層２４ｂ，２５ｂとの間で断
裂が生じ、外部電極の導通が遮断されてしまうという問
題が生じた。

【０００９】本発明の目的は、回路基板の歪みや熱応力
などによる歪みが生じた場合でも、外部電極の断裂を生
じることのない信頼性の優れたセラミック電子部品を提
供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部電極を有
するセラミック焼結体の外表面に外部電極を有するセラ
ミック電子部品であり、外部電極は以下の構成を備える
ことを特徴としている。

【００１１】外部電極は、まず焼結体外表面に導電ペー
ストを塗布し、焼き付けることにより形成された第１の
電極層を有する。第１の電極層を構成する材料として
は、従来よりセラミック電子部品の外部電極の形成時に
汎用されている種々の導電ペーストを用いることができ
る。例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金などの導電性
に優れた材料粉末を主成分とする導電ペーストが用いら
れる。導電ペーストは、上記のような導電性粉末にガラ
ス、樹脂バインダ及び溶剤を混練することにより得られ
る。そして、この第１の電極層は、上記の導電ペースト
をセラミック焼結体の外表面に塗布し、焼き付けること
により形成されている。

【００１２】第２の電極層は、第１の電極層の表面上に
部分的に形成されている。そして、第２の電極層は、そ
の内側及び外側に位置する他の電極層よりも弾性度が大
きく、かつ導電性を有する導電性樹脂層から構成され
る。

【００１３】第３の電極層は、第２の電極層の表面と第
１の電極層の表面とに接して形成される。そして、第４
の電極層は、第３の電極層の表面に形成される。

【００１４】また、本発明の限定された局面によるセラ
ミック電子部品は、第２の電極層が、第１の電極層の表
面上に散点状に形成されている。さらに、本発明の他の
局面に従うセラミック電子部品は、第２の電極層が、少
なくとも一つの開口部を有しており、第３の電極層が、
第２の電極層の開口部内において第１の電極層の表面と
接して形成されていることを特徴としている。

【００１５】

【発明の作用及び効果】本発明のセラミック電子部品に
おいて、第２の電極層を第１の電極層の表面上に部分的
に形成することにより、第１の電極層と第３の電極層と
が直接接合する領域が構成されている。第３の電極層
は、例えばＮｉなどの金属メッキ層から構成されてお
り、導電ペーストの焼付層から構成される第１の電極層
との結合強度は、導電性樹脂層から構成される第２の電
極層と第１の電極層との接合強度に比べて大きい。そし
て、外部から外部電極にストレスが加わった場合、第１
の電極層と第２の電極層との界面で剥離を生じたり、あ
るいは導電性樹脂層の変形などによりストレスを緩和す
る。同時に、第１の電極層と第３の電極層との接合面で
は、ストレスに抗して接合状態を保持することにより、
外部電極全体の導通を確保する。

【００１６】また、導電性樹脂からなる第２の電極層
を、第１の電極層の表面上に例えば散点状に形成する場
合には、導電性樹脂の各島状部分の大きさ、あるいは配
置間隔を適宜設定することにより、第２の電極層が奏す
るストレス緩和効果と、第１の電極層と第３の電極層と
の接合による外部電極全体の導通保持効果との調和を図
ることができる。

【００１７】さらに、第２の電極層に開口部を設ける場
合には、開口部の開口面積を適宜調整することによっ
て、上記と同様にストレス緩和効果と導電性の確保の効
果との調和を図ることができる。

【００１８】このような構成によって、外部からのスト
レスが印加された場合でも、第２の電極層の存在により
ストレスを緩和しつつ、第１の電極層と第３の電極層と
の接合状態の保持による導電性の確保によって信頼性の
高いセラミック電子部品を得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照しつつ実施例を説明するこ
とにより本発明を明らかにする。図１（ａ）は、本発明
の第１の実施例によるチップ型積層コンデンサの正面断
面構造図であり、図１（ｂ）は、その切断線Ａ−Ａに沿
った方向からの側部断面構造図である。

【００２０】図１（ａ）、（ｂ）を参照して、積層コン
デンサ１は、セラミック焼結体２を用いて構成される。
セラミック焼結体２は、チタン酸バリウムなどの誘電体
セラミックスよりなり、その内部には内部電極３ａ〜３
ｆが形成されている。内部電極３ａ〜３ｆは、Ｐｄまた
はＡｇ−Ｐｄ合金などの貴金属材料から構成されてお
り、セラミックスを介して互いに重なり合うように配置
されている。また、内部電極３ａ、３ｃ、３ｅが焼結体
２の一方端面２ｂに露出されており、内部電極３ｂ、３
ｄ、３ｆが他方端面２ａに露出されている。

【００２１】また、セラミック焼結体２の端面２ａ，２
ｂには、外部電極４，５が形成されている。外部電極
４，５は、第１〜第４の電極層の積層構造を有してい
る。第１の電極層４ａ，５ａは、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃ
ｕなどの金属粉末を成分とする導電ペーストを塗布し、
焼き付けることにより形成されている。そして、第１の
電極層４ａ，５ａは、１０〜１００μｍ程度の厚みを有
し、かつ焼結体２の端面２ａ，２ｂに強固に密着されて
いる。

【００２２】第１の電極層４ａ，５ａの表面上には第２
の電極層４ｂ，５ｂが形成されている。第２の電極層４
ｂ，５ｂは、エポキシ系導電性樹脂を第１の電極層４
ａ，５ａ表面に、例えば霧吹きなどで噴霧し、あるいは
網目状のマスクで覆った後、塗布し、熱硬化処理を施し
て形成されている。散点状に分布した島状の導電性樹脂
４ｂ，５ｂは、例えば１００μｍ程度の厚みを有し、か
つ１００μｍ程度のピッチで分散されている。導電性樹
脂としては、エポキシ樹脂以外にアクリル樹脂、シリコ
ン樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いても
よい。これらの熱硬化性樹脂は、他の金属材料からなる
電極層に比べ弾性度が高いため、外部からのストレスに
対して変形や部分的な亀裂が生じやすく、このような作
用によってストレスを緩和する。また、第１の電極層と
の接合力が他の電極層と第１の電極層との接合力に比べ
て低いため、第１の電極層との界面での剥離も生じやす
く、このような作用によってもストレスの緩和効果を奏
する。

【００２３】第３の電極層４ｃ，５ｃは、第１の電極層
４ａ，５ａ及び第２の電極層４ｂ，５ｂの表面を覆うよ
うに形成されている。第３の電極層４ｃ，５ｃは、Ｎｉ
などの半田食われを生じ難い金属材料のメッキ層から構
成されている。そして、この第３の電極層４ｃ，５ｃ
は、第２の電極層４ｂ，５ｂの間に露出した第１の電極
層４ａ，５ａ表面と直接接触し、強固に結合する。この
ため、外部電極にストレスが加えられた場合でも、第１
の電極層とこの第３の電極層との接合部分には剥離が生
じ難く、良好な導電状態を保持する。

【００２４】さらに、第３の電極層４ｃ，５ｃの表面上
には第４の電極層４ｄ，５ｄが形成されている。第４の
電極層４ｄ，５ｄは、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ合金などの
メッキ層から構成されている。このＳｎなどの金属メッ
キ層は、良好な半田付け性を有している。このため、プ
リント回路基板などに実装される場合には、この第４の
電極層４ｄ，５ｄとプリント回路基板上の電極配線とが
半田付けにより強固に接合される。

【００２５】上記第１の実施例による積層コンデンサ１
は、プリント回路基板などへの実装状態において、例え
ば基板の撓みなどにより、あるいは周囲温度の変化によ
る基板の膨張、収縮などにより、半田付け層を介して外
部電極４，５に外力が作用した場合、第２の電極層４
ｂ，５ｂの島状の導電性樹脂が弾性変形し、あるいは第
１の電極層４ａ，５ａとの界面での剥離を生ずるなどし
てストレスを緩和する。また、外部電極４，５全体とし
ては、第１の電極層４ａ，５ａと第３の電極層４ｃ，５
ｃとの接合部分の接合力により電気的接続状態を維持す
る。これによって、外力の緩和が図られるとともに、良
好な導電性を確保することができる。

【００２６】図２（ａ）は、本発明の第２の実施例によ
る積層コンデンサの正面断面構造図であり、図２（ｂ）
は、その切断線Ｂ−Ｂに沿った方向からの側部断面構造
図である。

【００２７】図２（ａ）、（ｂ）を参照して、第２の実
施例による積層コンデンサ１１は、第２の電極層１４
ｂ，１５ｂが、第１の実施例による第２の電極層４ｂ，
５ｂと異なる構造を有しており、それ以外の構造は、第
１の実施例の場合と、同様である。従って、ここでは主
に第２の電極層１４ｂ，１５ｂの構造について説明す
る。

【００２８】第２の電極層１４ｂ，１５ｂは、エポキシ
系導電性樹脂を塗布した後、熱硬化処理を行って形成さ
れた導電性樹脂層から構成されている。また、図２
（ｂ）に示すように、セラミック焼結体１２の端面上に
おいて開口部１６を有している。そして、開口部１６の
内部において、第１の電極層１４ａ，１５ａと第３の電
極層１４ｃ，１５ｃとが直接接合している。この接合部
分を設けることにより、第１の電極層と第３の電極層と
の間の接合力が高められる。この接合領域、すなわち第
２の電極層１４ｂ，１５ｂの開口部１６の大きさは、第
２の電極層１４ｂ，１５ｂのストレス緩和効果と第１の
電極層１４ａ，１５ａと第３の電極層１４ｃ，１５ｃと
の接合力による導電性の確保の調和が図れる程度に設定
される。例えば、この開口部の面積が、第２の電極層１
４ｂ，１５ｂの表面積の５〜５０％程度に調整される。
なお、開口部１６は、円形に限定されるものではなく、
矩形あるいは任意の形状であっても構わない。

【００２９】次に、上記の第１及び第２の実施例に基づ
く具体的な実験例について説明する。上記の第１及び第
２の実施例による積層コンデンサの特性を検証するため
に、下記の構造を有する積層コンデンサを製造し、試験
を行った。

【００３０】第１の実施例に基づく積層コンデンサ（実
施例１） セラミック焼結体：４．５×３．２×１．５ｍｍ 第１の電極層：Ａｇを主成分とする導電ペーストを焼結
後の厚みが５０μｍとなるように塗布し、８００℃の温
度で焼成。 第２の電極層：エポキシ系導電性樹脂を網目状に塗布
し、１５０℃の温度で１時間熱硬化処理を行い、厚み１
０μｍ、１００μｍ間隔に形成 第３の電極層：Ｎｉメッキ層をバレルメッキなどを用い
て厚み６〜１０μｍに形成。 第４の電極層：Ｓｎメッキ層を厚み３〜４μｍ形成

【００３１】・第２の実施例に基づく積層コンデンサ
（実施例２） セラミック焼結体：４．５×３．２×１．５ｍｍのセラ
ミック焼結体 第１の電極層：実施例１と同様 第２の電極層：直径１ｍｍの開口部を有するエポキシ系
導電樹脂を塗布し、１５０℃で１時間熱硬化処理を行
い、膜厚５０μｍの導電性樹脂層を形成 第３の電極層：実施例１と同様 第４の電極層：実施例１と同様

【００３２】また、比較のために、以下のような構造を
有する積層コンデンサを形成し、試験を行った。比較例１ ：上記実施例１あるいは実施例２の第２の電極
層を省略した外部電極構造を有する積層コンデンサ比較例２ ：上記実施例１に対し、第２の電極層として、
セラミック焼結体の端面にエポキシ系導電樹脂を全面に
塗布し、１５０℃で１時間熱硬化処理を施して形成した
導電性樹脂層を使用

【００３３】上記の各実施例並びに比較例のセラミック
コンデンサ各３６個を、アルミニウム基板上に半田付け
して実装し、−５５℃の温度で０．５時間保持し、さら
に＋１２５℃の温度で０．５時間保持する工程を１サイ
クルとする加熱冷却温度サイクル試験を行った。その結
果を下記の表１に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１において、不良数は、加熱・冷却温度
サイクル試験を行った後に、セラミックコンデンサの静
電容量の低下が１０％以上となった積層コンデンサの数
を示す。

【００３６】表１からわかるように、導電性樹脂層を設
けていない比較例１では、５０サイクルで不良品が発生
しており、その不良品にはセラミック焼結体内部にクラ
ックが生じていた。また、第１の電極層の全面に導電性
樹脂層を形成した比較例２では、１０００サイクルまで
で不良が発生しており、この不良品では、第１の電極層
と導電性樹脂層との界面が全面に亘って剥離することに
よってオープン不良が発生していた。

【００３７】これに対して、実施例１及び実施例２で
は、１０００サイクルまで不良の発生は生じなかった。
このような結果より、第１及び第２の実施例による積層
コンデンサでは、従来例に比べ、外力に対する信頼性の
高い積層コンデンサが得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による積層コンデンサの
正面断面構造図（ａ）、及び切断線Ａ−Ａに沿う方向か
らの側部断面構造図（ｂ）

【図２】本発明の第２の実施例による積層コンデンサの
正面断面構造図（ａ）、及び切断線Ｂ−Ｂに沿う方向か
らの側部断面構造図（ｂ）

【図３】従来の積層コンデンサの断面構造図

【符号の説明】

１，１１…積層コンデンサ ２，１２…セラミック焼結体 ３ａ〜３ｆ，１３ａ〜１３ｆ…内部電極 ４，５，１４，１５…外部電極 ４ａ，５ａ，１４ａ，１５ａ…第１の電極層 ４ｂ，５ｂ，１４ｂ，１５ｂ…第２の電極層（導電性樹
脂層） ４ｃ，５ｃ，１４ｃ，１５ｃ…第３の電極層 ４ｄ，５ｄ，１４ｄ，１５ｄ…第４の電極層 １６…開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｇ 4/30 ３１１ Ｅ 7924−5Ｅ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体内に形成された内部電極と、 前記セラミック焼結体の外表面に形成された外部電極と
   を備え、 前記外部電極は、焼結体外表面に導電ペーストを塗布
   し、焼き付けることにより形成された第１の電極層と、 前記第１の電極層の表面上に部分的に形成され、内側及
   び外側に位置する他の電極層よりも弾性度が大きく、か
   つ導電性を有する導電性樹脂からなる第２の電極層と、 前記第２の電極層の表面と前記第１の電極層の表面とに
   接して形成される第３の電極層と、 前記第３の電極層の表面に形成された第４の電極層とを
   有することを特徴とする、セラミック電子部品。
2. 【請求項２】 前記第２の電極層は、前記第１の電極層
   表面上に散点状に形成されていることを特徴とする、請
   求項１に記載のセラミック電子部品。
3. 【請求項３】 前記第２の電極層は、少なくとも一つの
   開口部を有することによって前記第１の電極層の表面上
   に部分的に形成されており、 前記第３の電極層は、前記第２の電極層の前記開口部内
   において、前記第１の電極層の表面と接して形成されて
   いることを特徴とする、請求項１に記載のセラミック電
   子部品。