JPH10294239A - 積層セラミック電子部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層セラミックコンデンサのような積層セラ
ミック電子部品の耐湿性を向上させる。 【解決手段】 ガラスおよび金属を含有し、これらガラ
スおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有
する、ガラスペースト１８を、セラミック積層体１２の
端面１３上に付与した後、導電性ペースト１９を付与
し、これらガラスペースト１８および導電性ペースト１
９を同時に焼き付けてガラス層１６および外部電極１４
を形成するとともに、当該焼付け時の温度を利用して、
内部電極１５の端縁からガラス層１６を貫通してガラス
層１６の表面にまで届くように、ガラスペースト１８中
の金属をカーケンダール効果に基づき移動させることに
よって内部電極１５を延長し、この延長部１７を外部電
極１４に接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、積層セラミック
電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、積
層セラミック電子部品に備える内部電極と外部電極との
接続部分の構造および接続部分の接続方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】この発明にとって興味ある、たとえば積
層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部
品は、部品本体としてのセラミック積層体を備え、この
セラミック積層体のたとえば端面の上には、外部電極が
形成されている。また、セラミック積層体の内部には、
外部電極と接続される内部電極が形成されている。

【０００３】上述の外部電極は、一般的には、ガラスを
２〜１０wt％程度含有する導電性ペーストをセラミック
積層体の端面のような所定の面上に付与し、次いで焼き
付けることによって形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような外部電極の形成方法によると、以下のような問題
に遭遇することがある。図３は、この問題を説明するた
めのもので、積層セラミック電子部品の一例としての積
層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す断面図
である。図３には、セラミック積層体２と、このセラミ
ック積層体２の内部に形成された内部電極３と、セラミ
ック積層体２の端面４の上に形成された外部電極５とが
図示されている。

【０００５】外部電極５を、前述のように、導電性ペー
ストの焼付けによって形成したとき、セラミック積層体
２の端面４上であって、内部電極３の端縁が位置する部
分において、外部電極５側に空洞６が不所望にも生じる
ことがある。これは、導電性ペースト中の金属が、カー
ケンダール効果と呼ばれる現象に基づき、導電性ペース
トに接する内部電極３の端縁上に移動することによっ
て、内部電極３の端縁を端面４から突出させるように内
部電極３を成長させ、その結果生じた内部電極３の延長
部７が外部電極５の一部を突き上げるためであると考え
られている。

【０００６】このような空洞６を生じた積層セラミック
コンデンサ１は、耐湿性が劣り、たとえば外部電極５上
に電気めっきを施したとき、めっき液が空洞６からセラ
ミック積層体２内に浸入したり、あるいは、高湿雰囲気
中に置かれたとき、水分が空洞６からセラミック積層体
２内に浸入したりして、絶縁抵抗等の特性劣化を招くこ
とがある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、上述したよう
な問題を解決し得る、積層セラミック電子部品およびそ
の製造方法を提供しようとすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る積層セラ
ミック電子部品は、セラミック積層体とこのセラミック
積層体の所定の面の上に形成される外部電極とを備え、
セラミック積層体の内部には、外部電極と接続される内
部電極が形成された、積層セラミック電子部品に向けら
れるものであって、上述した技術的課題を解決するた
め、セラミック積層体の前記した所定の面上には、ガラ
ス層が形成され、内部電極が、このガラス層を貫通して
外部電極に接続されていることを特徴としている。

【０００９】また、この発明に係る積層セラミック電子
部品の製造方法は、上述した技術的課題を解決するた
め、次のような工程を備えることを特徴としている。す
なわち、内部に内部電極が形成され、かつこの内部電極
の端縁が所定の面上に露出している、セラミック積層体
を用意するとともに、ガラスおよび金属を含有し、これ
らガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol
％含有する、ガラスペーストを用意する。

【００１０】次いで、セラミック積層体の所定の面上に
ガラスペーストを付与した後、このガラスペーストを焼
き付けてガラス層をセラミック積層体の所定の面上に形
成するとともに、当該焼付け時の温度を利用して、内部
電極の端縁からガラス層を貫通して当該ガラス層の表面
にまで届くように、ガラスペースト中の金属をカーケン
ダール効果に基づき移動させることによって内部電極を
延長する。

【００１１】また、ガラス層上において内部電極に接続
されるべき外部電極を形成する。この発明において、外
部電極の形成方法に関して、次のようないくつかの態様
がある。外部電極は、まず大別して、焼付けにより形成
する方法と乾式めっきにより形成する方法とがある。

【００１２】前者の焼付けにより形成する方法では、前
記したガラスペースト中の金属含有率より多い含有率を
もって金属を含有する導電性ペーストが用いられる。こ
の場合、第１の態様では、ガラスペーストを焼き付ける
工程の前に、セラミック積層体の所定の面上に付与され
たガラスペーストの上に導電性ペーストを付与し、ガラ
スペーストを焼き付ける工程において、導電性ペースト
をも同時に焼き付けることが行なわれ、第２の態様で
は、ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、セラミッ
ク積層体の所定の面上に形成されたガラス層の上に導電
性ペーストを付与し、次いで導電性ペーストを焼き付け
ることが行なわれる。

【００１３】他方、後者の乾式めっきにより形成する方
法では、ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、外部
電極が、ガラス層の上に乾式めっきにより形成される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる積層セラミック電子部品およびその製造方法を説明
するためのもので、（１）〜（３）において、この製造
方法に含まれる代表的な工程を順次示している。なお、
この実施形態は、積層セラミック電子部品の一例として
の積層セラミックコンデンサの製造方法に向けられ、図
１（３）には、完成された積層セラミックコンデンサ１
１の一部が拡大されて断面図で示されている。

【００１５】まず、図１（３）を参照して、積層セラミ
ックコンデンサ１１の構造について説明する。積層セラ
ミックコンデンサ１１は、セラミック積層体１２とこの
セラミック積層体１２の端面１３の上に形成される外部
電極１４とを備え、セラミック積層体１２の内部には、
外部電極１４と接続される内部電極１５が形成されてい
る。ここまでの構成は、従来の積層セラミックコンデン
サと同様である。

【００１６】この発明にとって特徴的な構成として、セ
ラミック積層体１２の端面１３上には、ガラス層１６が
形成される。そして、上述した内部電極１５は、図解的
に示すように、ガラス層１６を貫通して外部電極１４と
接続されるようにするための延長部１７を有している。
このような積層セラミックコンデンサ１１は、次のよう
にして製造することができる。

【００１７】まず、図１（１）に示すように、内部に内
部電極１５が形成され、かつこの内部電極１５の端縁が
端面１３上に露出している、セラミック積層体１２が用
意される。他方、ガラスおよび金属を含有し、これらガ
ラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含
有する、ガラスペースト１８が用意され、このガラスペ
ースト１８が、同じく図１（１）に示すように、セラミ
ック積層体１２の端面１３上に付与される。

【００１８】また、ガラスペースト１８中の金属含有率
より多い含有率をもって金属を含有する導電性ペースト
１９が用意され、この導電性ペースト１９が、図１
（２）に示すように、ガラスペースト１８の上に付与さ
れる。次いで、焼付け工程が実施される。この焼付け工
程において、ガラスペースト１８が焼き付けられて、図
１（３）に示すように、前述したガラス層１６が形成さ
れるとともに、導電性ペースト１９も焼き付けられて、
前述した外部電極１４が形成される。

【００１９】上述した焼付け工程において、注目すべき
は、次のような現象も生じることである。すなわち、こ
の焼付け時の温度によって、ガラスペースト１８中の金
属がカーケンダール効果に基づき移動する。それによっ
て、この金属は、内部電極１５の端縁からガラス層１６
を貫通してこのガラス層１６の表面にまで届く延長部１
７を形成するように、内部電極１５の端縁上で成長す
る。内部電極１５のこの延長部１７が外部電極１４に接
触し、内部電極１５と外部電極１４との接続が達成され
る。

【００２０】このようにして、従来、不具合をもたらす
原因として考えられていたカーケンダール効果をむしろ
有利に利用することによって、内部電極１５の延長部１
７をガラス層１６内に形成することができ、この延長部
１７によりガラス層１６を通して内部電極１５と外部電
極１４とを接続することができる。しかも、このような
カーケンダール効果による延長部１７の成長時には、図
３に示したような空洞６は生じない。なぜなら、セラミ
ック積層体１２の端面１３に接するガラスペースト１８
ないしはガラス層１６はガラスリッチであるとともに、
ガラスペースト１８ないしはガラス層１６と導電性ペー
スト１９ないしは外部電極１４との境界では、この境界
を介して両側にガラスが存在するので、焼付け工程にお
いて、ガラスが空洞を埋めるように有利に回り込むため
である。

【００２１】上述したガラスペースト１８に含有される
金属は、導電性ペースト１９に含有される金属と同種で
あることが好ましい。また、ガラスペースト１８に含有
される金属としては、内部電極１５に含まれる金属と合
金化するとともに、内部電極１５に対する拡散速度の比
較的速いものが有利に用いられる。たとえば、内部電極
１５がＰｄを含む場合、ガラスペースト１８に含有され
る金属としては、Ａｇが有利に用いられ、内部電極１５
がＮｉを含む場合、ガラスペースト１８に含有される金
属としては、Ｃｕが有利に用いられる。

【００２２】なお、図１に示した実施形態では、ガラス
ペースト１８を焼き付ける工程の前に、図１（２）に示
すように、ガラスペースト１８の上に導電性ペースト１
９を付与し、ガラスペースト１８を焼き付ける工程にお
いて、導電性ペースト１９をも同時に焼き付けることが
行なわれたが、これに代えて、図１（１）に示すよう
に、ガラスペースト１８をセラミック積層体１２の端面
１３上に付与しただけの段階で、ガラスペースト１８を
焼き付けて、ガラス層１６を形成するとともに、延長部
１７を形成し、その後、このガラス層１６の上に導電性
ペースト１９を付与し、次いで再び焼付け工程を実施す
ることによって、この導電性ペースト１９を焼き付け
て、外部電極１４を形成するようにしてもよい。

【００２３】図２は、この発明の他の実施形態による積
層セラミックコンデンサ１１ａおよびその製造方法を説
明するための図１に相当する図である。なお、図２にお
いて、図１に示した要素に相当する要素には、同様の参
照符号を付し、重複する説明は省略する。まず、図２
（３）に示すように、積層セラミックコンデンサ１１ａ
の実質的な構造については、図１（３）に示した積層セ
ラミックコンデンサ１１と同様である。この実施形態で
は、積層セラミックコンデンサ１１ａの外部電極１４ａ
が、焼付けによるのではなく、乾式めっきによって形成
されたものであることを特徴としている。

【００２４】このような積層セラミックコンデンサ１１
ａは、次のようにして製造することができる。まず、図
１を参照して前述した実施形態の場合と同様、図２
（１）に示すように、内部に内部電極１５が形成され、
かつこの内部電極１５の端縁が端面１３上に露出してい
る、セラミック積層体１２が用意されるとともに、ガラ
スおよび金属を含有し、これらガラスおよび金属の合計
に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペース
ト１８が用意され、このガラスペースト１８が、セラミ
ック積層体１２の端面１３上に付与される。

【００２５】次に、ガラスペースト１８が焼き付けられ
て、図２（２）に示すように、ガラス層１６が形成され
る。このとき、焼付け時の温度によって、ガラスペース
ト１８中の金属がカーケンダール効果に基づき移動す
る。それによって、この金属は、内部電極１５の端縁か
らガラス層１６を貫通してこのガラス層１６の表面にま
で届く延長部１７を形成する。

【００２６】なお、延長部１７がガラス層１６の表面に
まで完全に届くことを確実にするため、必要に応じて、
たとえば、フッ化水素ガスによるリアクティブエッチン
グ等を、以下に説明する工程の前処理として実施するよ
うにしてもよい。次に、図２（３）に示すように、外部
電極１４ａが、たとえばスパッタリング、蒸着、イオン
プレーティング等の乾式めっきにより、ガラス層１６の
上に形成される。このとき、外部電極１４ａは、ガラス
層１６の表面上で内部電極１５の延長部１７に接触し、
内部電極１５と外部電極１４ａとの接続が達成される。

【００２７】なお、ガラスペースト１８に含有される好
ましい金属としては、図１に示した実施形態と同様の要
領で選択することができる。この発明は、上述したよう
な積層セラミックコンデンサに限らず、セラミック積層
体とこのセラミック積層体の所定の面の上に形成される
外部電極とを備え、セラミック積層体の内部には、外部
電極と接続される内部電極が形成された、積層セラミッ
ク電子部品であれば、積層セラミックバリスタ、積層型
セラミックフィルタ、セラミック多層回路基板等、どの
ような積層セラミック電子部品に対しても適用すること
ができる。

【００２８】以下に、この発明の効果を確認するために
実施した実験例について説明する。

【００２９】

【実験例１】Ｐｄを含む内部電極を有するセラミック積
層体を用意した。他方、以下の表１に示すような組成を
有するガラスペーストを用意した。

【００３０】

【表１】 表１において、Ａｇ量およびガラス量は、ガラスペース
ト中におけるＡｇおよびガラスの合計に対するＡｇ量お
よびガラス量の各々を vol％で示している。また、ガラ
スとしては、ホウケイ酸亜鉛系ガラスであって、軟化点
６００℃のものを用いた。

【００３１】次に、各試料毎に、セラミック積層体の端
面上に、表１に示したガラスペーストを塗布し、乾燥さ
せた。このガラスペーストの厚みは、乾燥後において、
１５μｍとなるようにした。次いで、ガラスペースト上
に、Ａｇ量９５ vol％およびガラス量５ vol％の導電性
ペーストを塗布し、乾燥させた。次いで、８００℃で１
０分間の熱処理工程を実施し、導電性ペーストおよびガ
ラスペーストを同時に焼き付けて、セラミック積層体の
端面上にガラス層を介して外部電極を形成するととも
に、ガラスペーストにＡｇを含有する試料にあっては、
内部電極に延長部を形成するようにした。

【００３２】次いで、外部電極上にＮｉおよびＳｎの電
気めっきを順次施し、積層セラミックコンデンサを完成
させた。得られた積層セラミックコンデンサの各試料５
０個について、温度１３０℃、相対湿度１００％、２．
７気圧の雰囲気下で、１ＷＶの電圧を１００時間印加し
た後の絶縁抵抗（ＩＲ）を測定し、ＩＲが劣化した試料
数を求めた。また、内部電極と外部電極との接合状態も
観察した。これら接合状態およびＩＲ劣化数が、以下の
表２に示されている。

【００３３】

【表２】 なお、表２において、試料１は、内部電極と外部電極と
が接合しなかったため、ＩＲを測定しなかった。

【００３４】表２から、ガラスペーストにＡｇを５〜５
０ vol％含有した試料２〜４によれば、熱処理により、
内部電極のＰｄへのＡｇの拡散が適正に生じ、内部電極
の延長部がガラス層の表面にまで届くようになり、内部
電極と外部電極との接続が可能となることがわかる。こ
れに対して、試料１のように、ガラスペーストにＡｇを
含有しないものでは、内部電極と外部電極との接続が達
成されなかった。

【００３５】他方、試料５のように、ガラスペーストに
６０ vol％というように５０ vol％を超えてＡｇを含有
する場合には、空洞を生じることを防ぎ得ず、耐湿性が
劣り、ＩＲの劣化したものが見られた。

【００３６】

【実験例２】Ｐｄを含む内部電極を有するセラミック積
層体を用意した。他方、以下の表３に示すような組成を
有するガラスペーストを用意した。

【００３７】

【表３】 表３において、Ａｇ量およびガラス量は、前述した表１
と同様の要領で示され、また、ガラスとしては、実験例
１と同様のものを用いた。

【００３８】次に、実験例１と同様の方法で、各試料毎
に、セラミック積層体の端面上に、表３に示したガラス
ペーストを塗布し、乾燥させた。次いで、８００℃で１
０分間の熱処理工程を実施し、ガラスペーストを焼き付
けて、セラミック積層体の端面上にガラス層を形成する
とともに、ガラスペーストにＡｇを含有する試料にあっ
ては、内部電極に延長部を形成するようにした。

【００３９】また、試料１２として、ガラス層を形成し
ないものも用意した。次いで、試料６〜１１について
は、ガラス層上に、また、試料１２については、セラミ
ック積層体の端面上に、それぞれ、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｎ
ｉ−Ｃｕ、Ａｇの順にスパッタリングを実施して各
０．５μｍの厚みを有する多層膜を形成し、このスパッ
タリング多層膜を外部電極とする積層セラミックコンデ
ンサを完成させた。

【００４０】得られた積層セラミックコンデンサの各試
料５０個について、温度１３０℃、相対湿度１００％、
２．７気圧の雰囲気下で、１ＷＶの電圧を２５０時間印
加した後の絶縁抵抗（ＩＲ）を測定し、ＩＲが劣化した
試料数を求めた。また、内部電極と外部電極との接合状
態も観察した。これら接合状態およびＩＲ劣化数が、以
下の表４に示されている。

【００４１】

【表４】 なお、表４において、試料６は、内部電極と外部電極と
が接合不良であったため、ＩＲを測定しなかった。

【００４２】表４から、ガラスペーストにＡｇを５〜５
０ vol％含有した試料７〜１０によれば、熱処理によ
り、内部電極のＰｄへのＡｇの拡散が適正に生じ、内部
電極の延長部がガラス層の表面にまで届くようになり、
内部電極と外部電極との接続が可能となることがわか
る。これに対して、試料６のように、ガラスペーストに
Ａｇを含有しないものでは、内部電極と外部電極との接
合不良が生じた。

【００４３】他方、試料１１のように、ガラスペースト
に６０ vol％というように５０ vol％を超えてＡｇを含
有する場合には、熱処理により過剰なＡｇ同士が焼結し
て、ガラス層がマトリクス構造をとるようになってポー
ラスな構造となってしまい、耐湿性が劣り、ＩＲの劣化
したものが見られた。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る積層セラ
ミック電子部品によれば、セラミック積層体の所定の面
上には、ガラス層が形成され、内部電極が、このガラス
層を貫通して外部電極に接続されているので、積層セラ
ミック電子部品の耐湿性を高めることができる。

【００４５】また、この発明に係る積層セラミック電子
部品の製造方法によれば、ガラスおよび金属を含有し、
これらガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０
vol％含有する、ガラスペーストが用意され、セラミッ
ク積層体の所定の面上にこのガラスペーストを付与した
後、焼き付けて、ガラス層を形成するとともに、この焼
付け時の温度を利用して、内部電極の端縁からガラス層
を貫通してガラス層の表面にまで届くように、ガラスペ
ースト中の金属をカーケンダール効果に基づき移動させ
ることによって内部電極を延長することが行なわれるの
で、上述したようなセラミック積層体の内部電極が外部
電極と接続される面上にガラス層が形成された、耐湿性
に優れた積層セラミック電子部品を能率的に製造するこ
とができる。

【００４６】また、この発明において、外部電極を導電
性ペーストの焼付けにより形成する場合であって、導電
性ペーストを付与することを、ガラスペーストを焼き付
ける前に行ない、ガラスペーストを焼き付ける工程にお
いて、導電性ペーストをも同時に焼き付けるようにする
と、焼付け工程を１回実施するだけでよく、したがっ
て、工程数を少なくすることができるとともに、焼付け
に要するエネルギーコスト等を節減することができる。

【００４７】また、この発明において、外部電極を形成
する前に、ガラスペーストの焼付けを終えておけば、ガ
ラスペーストの焼付け時に形成されるべき内部電極の延
長部が適正にガラス層の表面にまで届いているかの確認
を容易にすることができるとともに、延長部が適正に形
成されていない場合には、延長部をガラス層の表面にま
で届くようにするための補助的な処置を容易に施すこと
ができ、製品の歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態による積層セラミックコ
ンデンサ１１およびその製造方法を説明するためのもの
で、（１）〜（３）において、この製造方法に含まれる
代表的な工程を順次示している。

【図２】この発明の他の実施形態による積層セラミック
コンデンサ１１ａおよびその製造方法を説明するための
もので、（１）〜（３）において、この製造方法に含ま
れる代表的な工程を順次示している。

【図３】この発明が解決しようとする課題を説明するた
めの従来の積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大し
て示す断面図である。

【符号の説明】

１１，１１ａ 積層セラミックコンデンサ １２ セラミック積層体 １３ 端面 １４，１４ａ 外部電極 １５ 内部電極 １６ ガラス層 １７ 延長部 １８ ガラスペースト １９ 導電性ペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 卓二 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック積層体と前記セラミック積層
   体の所定の面の上に形成される外部電極とを備え、前記
   セラミック積層体の内部には、前記外部電極と接続され
   る内部電極が形成された、積層セラミック電子部品にお
   いて、 前記セラミック積層体の前記所定の面上には、ガラス層
   が形成され、前記内部電極は、前記ガラス層を貫通して
   前記外部電極に接続されていることを特徴とする、積層
   セラミック電子部品。
2. 【請求項２】 内部に内部電極が形成され、かつ前記内
   部電極の端縁が所定の面上に露出している、セラミック
   積層体を用意し、 ガラスおよび金属を含有し、前記ガラスおよび金属の合
   計に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペー
   ストを用意し、 前記セラミック積層体の前記所定の面上に前記ガラスペ
   ーストを付与し、 前記ガラスペーストを焼き付けてガラス層を前記セラミ
   ック積層体の前記所定の面上に形成するとともに、当該
   焼付け時の温度を利用して、前記内部電極の端縁から前
   記ガラス層を貫通して当該ガラス層の表面にまで届くよ
   うに、前記ガラスペースト中の金属をカーケンダール効
   果に基づき移動させることによって前記内部電極を延長
   し、 前記ガラス層上において前記内部電極に接続されるべき
   外部電極を形成する、各工程を備える、積層セラミック
   電子部品の製造方法。
3. 【請求項３】 前記外部電極は、前記ガラスペースト中
   の金属含有率より多い含有率をもって金属を含有する導
   電性ペーストを付与し焼き付けることによって形成され
   る、請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記ガラスペーストを焼き付ける工程の
   前に、前記セラミック積層体の前記所定の面上に付与さ
   れたガラスペーストの上に前記導電性ペーストを付与
   し、前記ガラスペーストを焼き付ける工程において、前
   記導電性ペーストをも同時に焼き付ける、請求項３に記
   載の積層セラミック電子部品の製造方法。
5. 【請求項５】 前記ガラスペーストを焼き付ける工程の
   後に、前記セラミック積層体の前記所定の面上に形成さ
   れたガラス層の上に前記導電性ペーストを付与し、次い
   で前記導電性ペーストを焼き付ける、請求項３に記載の
   積層セラミック電子部品の製造方法。
6. 【請求項６】 前記ガラスペーストを焼き付ける工程の
   後に、前記外部電極が、前記ガラス層の上に乾式めっき
   により形成される、請求項２に記載の積層セラミック電
   子部品の製造方法。