JPH08203771A

JPH08203771A - セラミック電子部品

Info

Publication number: JPH08203771A
Application number: JP1139095A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Hamada; 邦彦浜田; Yasunobu Yoneda; 康信米田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-09

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
極層の断裂が生じることのない信頼性の高いセラミック
電子部品を得る。【構成】セラミック焼結体２の両端部には外部電極
８，９が形成されている。外部電極８，９は、下層側よ
り導電ペーストの塗布／焼き付けにより形成された第１
の電極層８ａ，９ａと、導電性樹脂層からなる第２の電
極層８ｂ，９ｂと、膜厚が５μｍ以上に形成されたＮｉ
メッキ膜からなる第３の電極層１０，１１と、Ｓｎメッ
キ層からなる第４の電極層８ｃ，９ｃとから構成され
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
の積層コンデンサを、図２を参照して説明する。

【０００３】積層コンデンサ２１は、チタン酸バリウム
などの誘電体セラミックスよりなるセラミック焼結体２
２を用いて構成されている。セラミック焼結体２２内に
は、セラミック層を介して重なり合うように、複数の内
部電極２３〜２７が形成されている。また、焼結体２２
の一方端面２２ａ上には、内部電極２４，２６に電気的
に接続されるように、外部電極２８が形成されている。
セラミック焼結体２２の他方端面２２ｂ上には、内部電
極２３，２５，２７に電気的に接続されるように、外部
電極２９が形成されている。

【０００４】内部電極２３〜２７は、通常、Ｐｄまたは
Ａｇ−Ｐｄ合金などの貴金属材料から構成される。他
方、外部電極２８，２９の形成に際しては、内部電極２
３〜２７との電気的接続の信頼性を高めるために、最下
層として、ＡｇまたはＡｇ−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第１
の電極層２８ａ，２９ａを形成する。

【０００５】また、積層コンデンサ２１をプリント回路
基板などに実装するに際して、半田により外部電極２
８，２９をプリント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２８ａ，２９ａはＡｇ
などの半田食われを生じやすい材料を主成分とする。従
って、第１の電極層２８ａ，２９ａのみを外部電極材料
として用いて半田付けした場合には、半田食われにより
外部電極が部分的に消失し、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。

【０００６】そこで、半田食われを防止するために、第
１の電極層２８ａ，２９ａ上に、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２の電極層２
８ｂ，２９ｂが形成されている。

【０００７】また、Ｎｉなどの半田食われを生じ難い材
料は、半田付け性が十分でないために、半田付け性を高
めるために、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ合金などの半田付け
性に優れる材料をメッキすることにより、第３の電極層
２８ｃ，２９ｃが形成されている。

【０００８】このような従来例の積層コンデンサ２１
は、外部電極２８，２９を構成する各電極層がいずれも
剛性度の高い材料で構成され、各層は互いに強固に接合
している。従って、外部電極２８，２９を半田付けによ
りプリント回路基板上に実装した状態において、急激な
温度変化を伴う熱サイクル試験や回路基板の撓みによる
物理的なストレスを受けた場合、外部電極２８，２９内
でこれらのストレスを十分に緩和することができず、外
部電極２８，２９とセラミック焼結体２２との境界近傍
に応力集中を発生させる。そして、セラミック焼結体２
２に亀裂が生じるという問題が生じた。

【０００９】そのため、セラミック焼結体２２内部のク
ラックの発生を防止し得る構造として、図３に示すよう
な外部電極構造を有する積層コンデンサ３１が案出され
た。この従来の第２の例による積層コンデンサ３１は、
セラミック焼結体３２と、セラミック焼結体３２の内部
に形成される内部電極３３〜３７と、セラミック焼結体
の両端面３２ａ，３２ｂに形成される一対の外部電極３
８，３９とを備えている。外部電極３８，３９は、導電
ペーストをセラミック焼結体３２の外表面に塗布し、焼
き付けることにより形成された第１の電極層３８ａ，３
９ａの表面上に導電性樹脂層４０，４１を備えている。
導電性樹脂層４０，４１は、シリコン系導電性樹脂など
を塗布し、硬化させて形成されている。さらに、導電性
樹脂層４０，４１の表面上にＮｉメッキ層３８ｂ，３９
ｂ及びＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ合金などのメッキ層からな
る第４の電極層３８ｃ，３９ｃが形成されている。

【００１０】この従来の例による積層コンデンサ３１
は、導電性樹脂層４０，４１を設けることにより、外部
から外部電極３８，３９に加わるストレスをこの導電性
樹脂層４０，４１の柔軟性による変形により緩和し、セ
ラミック焼結体３２への応力集中を防止してクラックの
発生を抑制している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
２の従来例による積層コンデンサ３１では、導電性樹脂
層４０，４１の表面上に形成されるＮｉメッキ層３８
ｂ，３９ｂは、第１の電極層２８ａ，２９ａの半田食わ
れを防止するために必要な膜厚、例えば２〜３μｍ程度
に比較的薄く形成されている。ところが、このような導
電性樹脂層４０，４１の表面上に比較的薄いＮｉメッキ
層３８ｂ，３９ｂを形成した外部電極構造では、図４に
示すように、外部からのストレスが加わった場合に、外
部電極３９（３８）が破断し、電気的な接続が遮断され
てしまうような状況が生じた。すなわち、導電性樹脂層
４０，４１は、他の電極層に比べて柔軟であり、破断し
易いため、大きなストレスに対しては樹脂層の内部に亀
裂が生じ、部分的に分離する。さらに、Ｎｉメッキ層３
８ｂ，３９ｂの膜厚が薄いために、導電性樹脂層４０，
４１に発生した亀裂はＮｉメッキ層３８ｂ，３９ｂにも
進行し、さらに第３の電極層３８ｃ，３９ｃをも貫通し
て外部電極の断裂を生じさせる状況が生じた。このよう
な外部電極の断裂が生じると、積層コンデンサ３１の機
能が失われるために、大きな問題となった。

【００１２】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に優れたセラミック電子部品を提
供することである。

【００１３】

【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が形成された
セラミック電子部品であり、外部電極は下記の構成を備
えることを特徴としている。

【００１４】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、樹脂バインダと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。

【００１５】さらに、第１の電極層の外側に形成された
第２の電極層を備える。第２の電極層は、導電性樹脂層
または低強度合金層のいずれか一方から構成される。導
電性樹脂層は、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樹脂材料から構
成される。また、低強度合金層は、内側及び外側に位置
する他の電極層よりも破断強度の低い合金層から構成さ
れる。

【００１６】さらに、第２の電極層の外側に第３の電極
層を有する。第３の電極層は、Ｎｉメッキ層から構成さ
れる。Ｎｉメッキ層は、その膜厚が５μｍ以上に形成さ
れていることを特徴とする。

【００１７】さらに、第３の電極層の外側に第４の電極
層を有する。第４の電極層は、半田付け性に優れた材料
から構成される。

【００１８】

【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の電極層の外側に形成された第３の電極層
は、他の電極層の材料に比べて剛性の高いＮｉを用いて
形成され、かつその膜厚が５μｍ以上に形成されてい
る。従来、Ｎｉ電極層は、下層の導電ペースト層の保護
のために形成されていたため、その厚みは２〜３μｍと
されていた。これに対して、本発明では、上記課題を解
決するために、すなわち剛性を高めるためにＮｉ層の厚
みが大きくされており、しかも、上記課題を前提として
実験を繰り返すことにより、初めて５μｍ以上とすべき
ことを見出して成されたものである。その結果、この第
３の電極層は、例えば図３に示す従来の積層コンデンサ
のＮｉメッキ層３８ｂ，３９ｂなどと比較してその剛性
が高められている。このため、外部からのストレスが内
部電極に加わり、導電性樹脂層あるいは低強度合金層か
らなる第２の電極層が、ストレスにより亀裂を生じた場
合でも、Ｎｉメッキ層からなる第３の電極層自身の高い
剛性により第３の電極層及び第４の電極層が途中から分
断され、外部電極が断裂されるのを防止することができ
る。

【００１９】このため、外部電極に対して熱応力や物理
的なストレスが加わった場合でも、第２の電極層が部分
的な変形や亀裂によるストレスの緩和作用を行うととも
に、第３の電極層の剛性により外部電極の断裂が防止さ
れ、外部との電気的接続が維持されることにより、信頼
性の高いセラミック電子部品を実現することができる。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係るチップ型
積層コンデンサを示す断面図である。図１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
されている。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３〜７が形成されている。内部電極３〜７は、セラ
ミックスを介して重なり合うように配置されている。ま
た、内部電極４，６が焼結体２の一方端面２ａに露出さ
れており、他方、内部電極３，５，７が他方端面２ｂに
露出されている。

【００２２】また、セラミック焼結体２の端面２ａ，２
ｂには、外部電極８，９が形成されている。外部電極
８，９は４層の電極の積層構造を有している。まず、第
１の電極層８ａ，９ａは、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなど
の金属粉末を主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、この第１の
電極層８ａ，９ａ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。

【００２３】第１の電極層８ａ，９ａの表面上には導電
性樹脂層１０，１１が形成されている。導電性樹脂層１
０，１１は、例えばエポキシ系導電性樹脂を塗布した
後、硬化処理を施すことにより形成されている。なお、
導電性樹脂層の樹脂材料として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
の電極層に比べて弾性度が高いため、外部からのストレ
スに対して変形や部分的な亀裂を生じることによってス
トレスを緩和する働きをなす。

【００２４】導電性樹脂層１０，１１の外側には、半田
食われを防止するための第３の電極層８ｂ，９ｂが形成
されている。第３の電極層８ｂ，９ｂは、Ｎｉを膜厚が
５μｍ以上となるように、好ましくは５〜２０μｍとな
るようにメッキによって形成されている。このＮｉメッ
キ層の厚みは、Ｎｉメッキ層に十分な剛性を与え、外力
によって破断が生じないように定められている。Ｎｉメ
ッキ層の厚みは厚くなる程Ｎｉメッキ層の剛性は向上す
るが、過度に厚くすると、メッキ工程に時間を要し、製
造効率が低下するため、このような要因を考慮して膜厚
が適宜定められている。

【００２５】さらに、第３の電極層８ｂ，９ｂの表面上
には第４の電極層８ｃ，９ｃが形成されている。第４の
電極層８ｃ，９ｃは、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ合金などを
厚み２〜４μｍ程度にメッキすることにより形成されて
いる。この第４の電極層８ｃ，９ｃは、外部電極８，９
の半田付け性を高めるために形成されている。

【００２６】本実施例の積層コンデンサ１は、プリント
回路基板に外部電極８，９を半田付けして接合すること
によりプリント回路基板上に実装される。そして、実装
状態において、例えば回路基板の撓みなどにより、ある
いは急激な温度変化により、半田付け層を介して外部電
極８，９に外力が作用した場合、導電性樹脂層１０，１
１がその樹脂部分が有する弾性により外力に応じて弾性
変形し、あるいは部分的な亀裂を生じ、外力を吸収す
る。また、導電性樹脂層１０，１１の表面に形成された
Ｎｉメッキ層８ｂ，９ｂは、膜厚を厚くしたことによる
高い剛性により破断の発生が防止され、外部電極８，９
の導通状態を維持する。このような作用により、セラミ
ック焼結体２のクラックの発生を防止するとともに、電
気的接続状態を維持することができる。なお、上記実施
例において、導電性樹脂層１０，１１に代えてＳｎ−Ｐ
ｂなどの破断強度の低い低強度合金層を用いてもよい。

【００２７】次に、具体的実験例につき説明する。複数
の外部電極が形成された４．２×３．２ｍｍ寸法のセラ
ミック焼結体２を用意し、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、８
００℃の温度で焼成することにより第１の電極層８ａ，
９ａを形成した。次に、第１の電極層８ａ，９ａの表面
上にエポキシ系導電性樹脂を塗布した後、１５０℃の温
度で１時間硬化処理を行った。さらに、導電性樹脂層１
０，１１上に、電解メッキによりＮｉメッキ層８ｂ，９
ｂを下記の表１に示す種々の膜厚に形成した。さらに、
その上に電解メッキより厚み２〜４μｍのＳｎメッキ層
からなる第４の電極層８ｃ，９ｃを形成し、種々の積層
コンデンサを作成した。

【００２８】また、従来例と本発明の実施例による積層
コンデンサとを比較するために、第３の電極層８ｂ，９
ｂのＮｉメッキ層の膜厚を５μｍ未満の比較例と５μｍ
以上の実施例とに分けて製造した。

【００２９】実施例及び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、実装し
た。そして、実装した状態で、−５５℃の温度に０．５
時間保持し、＋１２５℃に０．５時間保持する工程を１
サイクルとして、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。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、その静
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。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１から分かるように、Ｎｉメッキ層の膜
厚が５μｍ以上の実施例１〜４では、上記の冷却・加熱
温度サイクルを５００サイクル繰り返しても、不良品は
発生せず、しかもセラミック焼結体のクラックやＮｉメ
ッキ層の破断は発生しなかった。

【００３２】これに対し、Ｎｉメッキ層の厚みが５μｍ
未満の比較例１，２では、温度サイクルが１００サイク
ルで不良の発生が生じ、かつＮｉメッキ層には導電性樹
脂層の破断によりクラックが発生した。

【００３３】さらに、導電性樹脂層１０，１１を設けな
い比較例３では、温度サイクルが５０サイクルでセラミ
ック焼結体中にクラックが発生し、これに起因する不良
が発生した。

【００３４】なお、表１に示していないが、Ｎｉメッキ
層の膜厚を４０μｍ以上に形成した場合には、Ｎｉメッ
キ層の内部応力のために、Ｎｉメッキ後に膜内に亀裂の
発生が見られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による積層コンデンサの断面構
造図。

【図２】従来の一例による積層コンデンサの断面構造
図。

【図３】従来の他の例による積層コンデンサの断面構造
図。

【図４】図３に示す積層コンデンサの外部電極の破断状
態を模式的に示す模式図。

【符号の説明】

１…積層コンデンサ２…セラミック焼結体３〜７…内部電極８，９…外部電極８ａ，９ａ…第１の電極層８ｂ，９ｂ…第３の電極層８ｃ，９ｃ…第４の電極層１０，１１…第２の電極層（導電性樹脂層）

───────────────────────────────────────────────────── 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 4/228 4/30 ３０１Ｂ 7924−5Ｅ３１１Ｅ 7924−5Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【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・
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の電極層の外側に形成され、かつ内側及び外側
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、または前記他の電極層よりも
破断強度の低い低強度合金層のいずれか一方からなる第
２の電極層と、前記第２の電極層の外側に形成されたＮｉメッキ層から
なる第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
有しており、前記第３の電極層のＮｉメッキ層は、５μｍ以上の厚み
に形成されていることを特徴とする、セラミック電子部
品。