JPH0888138A - セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の撓みなどにより外部電極がセラミック
焼結体から遠ざかる方向に外力が加わったとしても、セ
ラミック焼結体におけるクラックの発生を効果的に防止
することができる構造を備えたセラミック電子部品を得
る。 【構成】 内部電極２３〜２７を有するセラミック焼結
体２２の両端面に外部電極２８，２９を形成してなり、
外部電極２８，２９において、導電ペーストの塗布・焼
付けにより形成された第１の電極層２８ａ，２９ａと、
第２の電極層２８ｂ，２９ｂとの間に、内側及び外側に
位置する電極層よりも破断強度の低い材料よりなる低強
度合金層３０，３１を設けてなるセラミック電子部品。

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１を参照して説明する。

【０００３】積層コンデンサ１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を
用いて構成されている。セラミック焼結体２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
３〜７が形成されている。また、焼結体２の一方端面２
ａ上には、内部電極４，６に電気的に接続されるよう
に、外部電極８が形成されている。セラミック焼結体２
の他方端面２ｂ上には、内部電極３，５，７に電気的に
接続されるように、外部電極９が形成されている。

【０００４】内部電極３〜７は、通常、ＰｄやＡｇ−Ｐ
ｄ合金などの貴金属材料からなる。他方、外部電極８，
９の形成に際しては、内部電極３〜７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やＡｇ−Ｐ
ｄ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８ａ，９ａを形成す
る。

【０００５】また、積層コンデンサ１をプリント回路基
板などに実装するに際しては、半田により外部電極８，
９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８ａ，９ａ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８ａ，９ａ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、半田食われ現象により、外部電
極が部分的に消失し、積層コンデンサ１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８ａ，９ａ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より、第２の電極層８ｂ，
９ｂが形成されている。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、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
付け性に優れた材料をメッキすることにより、第３の電
極層８ｃ，９ｃが形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層コンデンサ
１では、上記第１〜第３の電極層８ａ〜８ｃ，９ａ〜９
ｃにより外部電極８，９が構成されていた。この種の積
層コンデンサ１を外部電極８，９を半田付けすることに
よりプリント回路基板等に実装した場合、場合によって
は、基板の撓みなどにより積層コンデンサ１にかなり大
きな外力が加わることがあった。例えば、積層コンデン
サ１が実装されたプリント回路基板を電子機器の取り付
け部分に挿入する際に、プリント回路基板に撓みが生
じ、それによって実装されている積層コンデンサ１に外
力が加わったり、あるいは周囲の温度変化等によりプリ
ント回路基板が膨張・収縮することにより基板が歪むこ
とがあった。

【０００８】特に、図２に示すように、積層コンデンサ
１が実装されている基板１０が積層コンデンサ１側に突
き出るように撓んだ場合には、外部電極８，９がセラミ
ック焼結体２から分離する方向に大きな力が加えられ
る。ところが、第１の電極層８ａ，９ａはセラミック焼
結体２に強固に密着されており、かつ第１〜第３の電極
層８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｃ間も強固に密着されている。
従って、上記のような外力が加えられた場合、セラミッ
ク焼結体２において矢印Ａで示すクラックが生じ、その
結果、積層コンデンサ１が機能しなくなることがあっ
た。

【０００９】他方、外部電極８，９のセラミック焼結体
２に対する密着性を低めれば、上記のような外力が加わ
った際に外部電極８，９をセラミック焼結体２から剥離
させることにより、上記外力を吸収することができ、セ
ラミック焼結体２におけるクラックの発生を防止し得る
と考えられる。しかしながら、外部電極８，９がセラミ
ック焼結体２から剥離してしまうと、もはや積層コンデ
ンサ１として動作させることができなくなる。

【００１０】本発明の目的は、セラミック電子部品が実
装されている基板に撓み等が生じたとしても、セラミッ
ク焼結体のクラックや外部電極の剥離が生じ難い、信頼
性に優れたセラミック電子部品を提供することにある。

【００１１】

【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て
いるセラミック電子部品であり、下記の構成を備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】すなわち、本発明のセラミック電子部品
は、セラミック焼結体と、セラミック焼結体内に形成さ
れた内部電極と、前記内部電極に電気的に接続されるよ
うに焼結体の外表面に形成された外部電極とを備える。

【００１３】また、本発明では、上記外部電極が、焼結
体の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、第１の電極層の外側に
形成された第２の電極層と、第２の電極層よりも外側に
形成された第３の電極層と、上記第１，第２の電極層の
間に形成されており、かつ内側及び外側に位置する他の
電極層よりも破断強度の小さな低強度合金層等を有する
ことを特徴とする。

【００１４】本発明は、外部電極が上記第１〜第３の電
極層及び低強度合金層を有することを特徴とするもので
ある。上記第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。この
ような導電ペーストの例としては、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
ものが用いられる。導電ペーストは、上記のような導電
性粉末に合成樹脂バインダ及び溶剤を混練することによ
り得られ、第１の電極層は、上記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。この導電ペーストを塗布し、焼き付ける
工程についても、従来のセラミック電子部品の外部電極
形成方法と同様に行ない得る。

【００１５】また、第２の電極層は、例えばＮｉ、Ｃｕ
などにより構成される。第２の電極層は、通常第１の電
極層の半田食われを防止するために設けられているもの
であり、その厚みはさほど厚くなくともよく、従って、
好ましくは、第２の電極層は、形成の容易なメッキ法に
より形成される。

【００１６】上記第３の電極層は、第２の電極層の半田
付け性が十分でない場合に、その半田付け性を高めるた
めに設けられている。第３の電極層を構成する材料とし
ては、Ｓｎ、もしくはＳｎ−Ｐｂ合金のような半田付け
性に優れた材料が適宜用いられる。また、第３の電極層
についても、半田付け性を高めるために設けられている
に過ぎないため、その膜厚はさほど厚くする必要はな
い。従って、第３の電極層は、好ましくは、形成の容易
なメッキ法により形成される。

【００１７】本発明では、上記第１，第２の電極層の間
に、上記特定の低強度合金層が形成されている。低強度
合金層は、その内側及び外側の電極層よりも破断強度が
小さい材料からなり、このような材料の例としては、例
えば、Ｓｎ、ＰｂまたはＳｎ−Ｐｂ合金などが挙げられ
る。この低強度合金層は、外部電極をセラミック焼結体
から分離する方向に外力が加えられた際に、破断する部
分となるため、その膜厚をさほど厚くする必要はない。
従って、第３の電極層についても、好ましくは上記材料
をメッキすることにより形成される。

【００１８】なお、第１，第２の電極層の間とは、必ず
しも第１，第２の電極層に内面及び外面が接触する位置
を意味するものではない。すなわち、低強度合金層と、
第１，第２の電極層との間に他の電極層が介在されてい
てもよい。

【００１９】

【発明の作用及び効果】本発明のセラミック電子部品で
は、外部電極において、第１，第２の電極層の間に低強
度合金層が設けられている。この低強度合金層は、その
内側及び外側に設けられた他の電極層よりも破断応力が
小さい材料により構成されているため、外部電極に対
し、セラミック焼結体から遠ざかる方向へ外力が加わっ
た場合、上記低強度合金層において部分的な剥離が生じ
る。従って、上記外力を外部電極部分で吸収することが
でき、セラミック焼結体におけるクラックの発生を効果
的に防止することができる。

【００２０】なお、上記低強度合金層の剥離は部分的に
行われるため、第１，第２の電極層間の電気的接続は保
たれる。よって、上記低強度合金層において部分的な剥
離が生じたとしても、実装されているセラミック電子部
品はその機能を果たし続ける。

【００２１】よって、本発明によれば、外部の温度変化
や取付けに際して外力によって実装されている基板側に
撓みが生じたとしても、セラミック焼結体におけるクラ
ックの発生が生じ難く、かつその特性を安定に発揮し得
る、信頼性に優れたセラミック電子部品を提供すること
が可能となる。

【００２２】なお、本発明は、積層コンデンサのほか、
外部電極を有するセラミック電子部品一般に適用するこ
とができ、例えば、積層インダクタ、積層圧電共振部
品、セラミック多層基板などに用いることができる。

【００２３】

【実施例の説明】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。

【００２４】図３は、本発明の一実施例にかかるチップ
型積層コンデンサを示す断面図である。積層コンデンサ
２１は、セラミック焼結体２２を用いて構成されてい
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なり、内部は、内部電極２３〜
２７が形成されている。内部電極２３〜２７は、セラミ
ック層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２４，２６が焼結体２２の一方端面２２ａ
に露出されており、他方、内部電極２３，２５，２７が
他方端面２２ｂに露出されている。

【００２５】また、上記端面２２ａ，２２ｂには、外部
電極２８，２９が形成されている。本実施例は、上記外
部電極２８，２９が、第１〜第４の電極層２８ａ〜２８
ｄ，２９ａ〜２９ｄと、後述の低強合金層３０，３１と
を有することを特徴とする。

【００２６】第１の電極層２８ａ，２９ａは、Ａｇ、Ａ
ｇ−Ｐｄ、Ｃｕ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。従
って、第１の電極層２８ａ，２９ａは、１０〜１００μ
ｍ程度の厚みを有し、かつ焼結体２２の端面２２ａ，２
２ｂに強固に密着されている。

【００２７】第１の電極層２８ａ，２９ａ上に、低強度
合金層３０，３１がＳｎやＳｎ−Ｐｂで形成される場
合、これを形成することによる第１の電極層２８ａ，２
９ａの食われ（拡散）を防止するために、第４の電極層
２８ｄ，２９ｄが形成されている。第４の電極層２８
ｄ，２９ｄは、ＮｉやＣｕなどの食われが生じがたい材
料をメッキすることにより形成され、通常２〜３μｍ程
度の厚みに形成されている。

【００２８】第４の電極層２８ｄ，２９ｄ上には、低強
度合金層３０，３１が形成されている。低強度合金層３
０，３１は、低強度合金層３０，３１の内側及び外側に
ある他電極層よりも破断強度が小さくなるように形成さ
れている。低強度合金層は、内部及び外部に形成される
他電極層の破断強度よりも小さく形成されておりさえす
ればよく、これらの電極層の破断応力の値によって上限
が定まるため低強度合金層の破断強度の具体的な値は、
一義的には定め得ない。

【００２９】低強度合金層３０，３１の外側には、第２
の電極層２８ｂ，２９ｂが形成されている。第２の電極
層２８ｂ，２９ｂは、本実施例では、ＮｉやＣｕなどの
半田食われが生じがたい金属材料を１０〜１５μｍ程度
の厚みにメッキすることにより形成されている。

【００３０】さらに、第３の電極層２８ｃ，２９ｃが、
上記第２の電極層２８ｂ，２９ｂ上に形成されている。
第３の電極層２８ｃ，２９ｃは、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ
合金などを厚み３〜５μｍ程度にメッキすることにより
形成され、外部電極２８，２９の実装に際しての半田付
け性を高めるために形成されている。

【００３１】本実施例の積層コンデンサ２１では、プリ
ント回路基板に外部電極２８，２９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。この
場合、プリント回路基板が、例えば図２示したように積
層コンデンサ側に突出するように撓んだ場合には、外部
電極２８，２９をセラミック焼結体２２から遠ざける方
向に外力が作用する。しかしながら、上記低強度合金層
３０，３１の破断強度が、低強度合金層３０，３１の内
側及び外側に位置する他の電極層２８ａ〜２８ｄ，２９
ａ〜２９ｄの破断強度よりも小さいため、該低強度合金
層３０，３１において部分的な剥離が生じ、上記外力が
吸収されることになる。従って、セラミック焼結体２２
においてクラックが生じ難い。

【００３２】また、低強度合金層３０，３１は部分的に
剥離するだけであるため、外側の電極、すなわち第２の
電極層２８ｂ，２９ｂと内側の第４の電極層２８ｄ，２
９ｄとの間の電気的接続は保たれる。

【００３３】次に、具体的実験例につき説明する。複数
の内部電極２３〜２７が内部形成されている４．５×
３．２×２．０ｍｍ寸法のセラミック焼結体２２を用意
した。Ａｇを主成分とする導電ペーストを乾燥後の厚み
が５０μｍとなるように塗布し、８００℃の温度で焼成
することにより破断強度５０Ｎ／ｍｍ² の第１の電極層
２８ａ，２９ａを形成した。次に、第１の電極層２８
ａ，２９ａ上に、以下の４層のメッキ膜を形成し、外部
電極２８，２９を完成させ、実施例の積層コンデンサを
得た。

【００３４】第４の電極層２８ｄ，２９ｄ；厚み２〜３
μｍ及び破断強度３００Ｎ／ｍｍ²のＮｉメッキ膜、低
強度合金層；厚み３〜６μｍ及び破断強度１０Ｎ／ｍｍ
² のＳｎ−Ｐｂメッキ膜（ＳｎとＰｂの配合割合は重量
比で９０：１０）、第２の電極層２８ｂ，２９ｂ；厚み
３〜６μｍ及び破断強度３００Ｎ／ｍｍ² のＮｉメッキ
膜、第３の電極層２８ｃ，２９ｃ；厚み２〜３μｍ及び
破断強度１０Ｎ／ｍｍ ² のＳｎ−Ｐｂメッキ膜（Ｓｎと
Ｐｂとの配合割合は重量比で９０対１０）。

【００３５】比較のために、上記実施例の積層コンデン
サを製造する工程において、第４の電極層及び低強度合
金層を形成せずに、他は実施例と同様にして比較例の積
層コンデンサを作製した。

【００３６】上記のようにして用意した実施例及び比較
例の積層コンデンサ各３０個を用い、アルミナ基板上に
形成された配線電極に半田付けし、実装した。積層コン
デンサをアルミナ基板上に実装した状態おいて、−５５
℃の温度に０．５時間維持し、＋１２５℃に０．５時間
維持する工程を１サイクルとして、加熱冷却温度サイク
ル試験を行った。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、目視により観察したところ、セラミック焼結体にク
ラックが発生した積層コンデンサの数を示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１から明らかなように、実施例の積層コ
ンデンサでは、上記冷却・加熱温度サイクルを２００サ
イクル繰り返しても不良数はゼロであったのに対し、比
較例の積層コンデンサでは、５０サイクル経過した時点
で、２個の不良品の発生が見られ、冷却・加熱温度サイ
クル数を増大させるに連れて、不良品発生数が増加して
いることがわかる。

【００３９】なお、実施例の積層コンデンサで不良数が
少ないのは、第４の電極層２８ｄ，２９ｄと、第２の電
極層２８ｂ，２９ｂとの間の低強度合金層において、一
部剥離が生じており、それによって上記冷却・加熱温度
サイクルにより積層コンデンサに加えられた外力が吸収
されていたと考えられる。

【００４０】なお、上述してきた実施例では、第４の電
極層２８ｄ，２９ｄが、低強度合金層３０，３１の内側
に形成されていたが、第４の電極層２８ｄ，２９ｄは形
成されていなくともよい。すなわち、第４の電極層２８
ｄ，２９ｄは、主として低強度合金層３０，３１を構成
している材料による第１の電極層２８ａ，２９ａの食わ
れ（拡散）を防止する機能を果たすが、低強度合金層３
０，３１はメッキ膜よりなり比較的薄いため、第１の電
極層２８ａ，２９ａに対して食われ現象を生じさせる可
能性は少ない。よって、第４の電極層２８ｄ，２９ｄを
設けることが好ましいが、第４の電極層２８ｄ，２９ｄ
が設けられずとも、第１の電極層２８ａ，２９ａの機能
が損なわれることはないため、第４の電極層２８ｄ，２
９ｄについては省略してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサを示す断面図。

【図２】従来の積層コンデンサを説明するための断面
図。

【図３】本発明の一実施例の積層コンデンサを示す断面
図。

【符号の説明】

２１…積層コンデンサ ２２…セラミック焼結体 ２３〜２７…内部電極 ２８，２９…外部電極 ２８ａ，２９ａ…第１の電極層 ２８ｂ，２９ｂ…第２の電極層 ２８ｃ，２９ｃ…第３の電極層 ２８ｄ，２９ｄ…第４の電極層 ３０，３１…低強度合金層

Claims (1)

【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、 前記内部電極に電気的に接続されるように前記セラミッ
   ク焼結体の外表面に形成された外部電極とを備え、 前記外部電極が、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た第２の電極層と、 前記第２の電極層よりも外側に形成された第３の電極層
   と、 前記第１，２の電極層の間に形成されており、かつ内側
   及び外側に位置する他の電極層よりも破断強度の小さい
   材料よりなる低強度合金層とを有することを特徴とす
   る、セラミック電子部品。