TWI406308B - 疊層陶瓷電子零件 - Google Patents

Description

疊層陶瓷電子零件

本發明係關於一種疊層陶瓷電子零件。

搭載疊層陶瓷電容器、多層陶瓷基板等之疊層陶瓷電子零件的電子機器，一方面謀求高性能化、高功能化，一方面達成小型化。在疊層陶瓷電子零件中，亦對應於其技術動向，藉更進一步的薄層化、多層化、高密度化而求得特性之提高及小型化。

疊層陶瓷電子零件，通常包含埋設有內部電極之功能層、及設置於功能層之兩面的保護層。一般，在保護層中未埋設內部電極，故僅在此部分的燒成收縮率及熱膨脹係數(以下稱為燒成收縮率等)和功能層不同。例如，疊層陶瓷電容器之保護層和功能層比較，大多係燒成收縮率大而熱膨脹係數小。

功能層及保護層之燒成收縮率不同之時，在疊層陶瓷電子零件之製造步驟中，兩者的疆界附近會產生大的應力，而有容易產生剝離、層分離、龜裂等之問題。尤其，在殘留應力之狀態下，由於熱處理(退火)或燒成而有易產生龜裂等之問題。

專利文獻1係以層分離、龜裂之防止為目的，而揭示調整保護層之結合劑含有量，而調整功能層及保護層之燒成收縮率，以防止龜裂的技術。

可是，在專利文獻1中，必須將結合劑含有率不同之薄膜作成多數個的必要，因此產生生產步驟變成複雜的問題。

又，功能層及保護層之境界部分的應力，或物理上之失真，會隨著薄層化、多層化而加大，隨著近年來疊層陶瓷電子零件之薄層化、多層化、高密度化，而使上述問題變成更加顯著。

【專利文獻1】日本特開2003－309039號公報

本發明之課題係在提供一種疊層陶瓷電子零件，能降低剝離、層分離、龜裂等之產生。

本發明之另一課題在提供一種電氣特性良好的疊層陶瓷電子零件。

本發明之另一課題在提供生產良率高之一種疊層陶瓷電子零件。

本發明之另一課題在提供一種容易製造的疊層陶瓷電子零件。

為了解決上述課題，本發明之疊層陶瓷電子零件，係包含有陶瓷基體、內部電極、及緩衝層。陶瓷基體包含有保護層、及功能層。保護層係設置於功能層之至少一面上。內部電極係埋設於功能層中。緩衝層埋設於保護層中，且具有和陶瓷基體不同之燒成收縮率。

上述本發明之疊層陶瓷電子零件中，內部電極係埋設於功能層中之故，所以埋設內部電極之功能層的燒成收縮率，係為將內部電極的燒成收縮率及存在於其周邊之陶瓷基體的燒成收縮率加以合成的燒成收縮率。

另一方面，緩衝層係埋設於保護層中之故，所以埋設緩衝層之保護層的燒成收縮率，係為將緩衝層的燒成收縮率及其周邊之陶瓷基體的燒成收縮率加以合成的燒成收縮率。

本發明中，緩衝層具有和陶瓷基體不同之燒成收縮率。緩衝層的燒成收縮率，例如可選擇和埋設內部電極之功能層的燒成收縮率、及埋設緩衝層之保護層的燒成收縮率相近之值。

和埋設內部電極之功能層的燒成收縮率、及埋設緩衝層之保護層的燒成收縮率為相近之值的話，可降低產生於功能層－保護層之境界附近的應力，因而可降低成為習知之問題的境界附近之剝離、層分離、龜裂等。例如，即使在熱處理(退火)、或燒成之情況時，亦可抑制剝離、層分離、龜裂等之產生。

而且，保護層將功能層加以覆蓋，同時緩衝層係埋設於保護層之內部，故假如疊層陶瓷電子零件之表面附近產生剝離、層分離、龜裂等之情況時，亦可由緩衝層來抑止龜裂等。從而，可避免對內部電極的影響，故可獲得良好的電氣特性。並且，可防止內部電極露出之不良(所謂蓋脫離)而提高生產良率。

又，緩衝層係埋設於保護層之內部，所以保護層藉著緩衝層而分裂為層狀，而擬似地使保護層的厚度變薄。因而，使保護層的追隨性變佳，而不易產生剝離、層分離、龜裂等。

本發明之疊層陶瓷電子零件，如專利文獻1，並不須要結合劑含有率不同的薄膜，因此可使生產步驟簡單化。例如，可使構成功能層之陶瓷疊層，及構成保護層之陶瓷疊層為相同的材料組成，使內部電極及緩衝層為相同的材料組成的話，可使本發明之陶瓷電子零件簡單地製造。

又，視緩衝層之層數、厚度、形狀等，可容易地調整保護層之燒成收縮率，所以生產良率高、容易製造。

在另外之形態方面，並不著眼於緩衝層之燒成收縮率，而係著眼於緩衝層之熱膨脹係數，緩衝層亦可作成具有和陶瓷基體不同的熱膨脹係數。此時，亦可獲得同樣的作用效果。

如以上所述，依照本發明時，可獲得如下之効果。

(a)可提供降低剝離、層分離、龜裂等之產生的疊層陶瓷電子零件。

(b)可提供電氣特性良好的疊層陶瓷電子零件。

(c)可提供生產良率提高的疊層陶瓷電子零件。

(d)可提供製造容易的疊層陶瓷電子零件。

其具體例方面，將參照添附圖式而更詳細地說明。圖式只不過單純例示而已。

第1圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的一實施例的前視剖面圖。第2圖係第1圖之2－2線剖面放大圖。第3圖係第2圖之3－3線剖面放大圖。圖示之疊層陶瓷電子零件，例如疊層陶瓷電容器、疊層陶瓷電感、多層陶瓷基板等。

圖示之疊層陶瓷電子零件，包含有陶瓷基體10、內部電極30、緩衝層50。陶瓷基體10包含有功能層20、及保護層40。

保護層40係用以保護功能層20者，而將功能層20加以覆蓋。在圖中，雖然保護層40係設置在功能層20的上下面，但是亦可僅設置在功能層20的上面或下面。

構成功能層20的陶瓷基體，及構成保護層40的陶瓷基體可為同一種組成物，亦可互為不同的組成物。功能層20及保護層40，例如可使用陶瓷介電體來構成。

功能層20及保護層40，兩者的境界線是否可識別並無關係。如後述，在陶瓷基體10之中，埋設內部電極30的部分係為功能層20，埋設緩衝層50的部分係為保護層40。

內部電極30係為疊層陶瓷電子零件之電路要件，而埋設於功能層20中。在圖中，內部電極30具有互相對向之電極301,302。內部電極30，例如亦可為構成電感的線路、電路圖型等。內部電極30可為如圖示之疊層構造，亦可為單層構造。

外部電極71,72係設置於陶瓷基體10之側端。外部電極71和電極301電性導通，而外部電極72和電極302電性導通。

緩衝層50係為用以調整燒成收縮率或熱膨脹係數(以下稱為燒成收縮率等)者，係埋設在保護層40中。

緩衝層50具有和陶瓷基體10不同之燒成收縮率。例如，使內部電極30之燒成收縮率、和其周邊之陶瓷基體的燒成收縮率加以合成而賦予功能層20之燒成收縮率為α 1，使緩衝層50之燒成收縮率、和其周邊之陶瓷基體的燒成收縮率加以合成而賦予保護層40之燒成收縮率為α 2，使構成保護層40之陶瓷基體的燒成收縮率為α 3之時，作成|α 1－α 2|<|α 1－α 3|為較佳。

並且，緩衝層50具有和陶瓷基體10之熱膨脹係數不同之熱膨脹係數者亦可。例如，使內部電極30之熱膨脹係數、和其周邊之陶瓷基體的熱膨脹係數加以合成而賦予功能層20之熱膨脹係數為β 1，使緩衝層50之熱膨脹係數、和其周邊之陶瓷基體的熱膨脹係數加以合成而賦予保護層40之熱膨脹係數為β 2，構成保護層40之陶瓷基體的熱膨脹係數為β 3之時，作成：|β 1－β 2|<|β 1－β 3|為較佳。

緩衝層50之燒成收縮率或熱膨脹係數，可對應於陶瓷基體10、內部電極30之組成、燒成收縮率而任意地設定。例如，緩衝層50較佳為作成具有和內部電極30為相同之組成物者，顯示相同之熱舉動者，具有相同的燒成收縮率者，或具有相同的熱膨脹係數者。

例如，在疊層陶瓷電容器中，緩衝層50較佳為作成燒成收縮率比其周邊的陶瓷基體之燒成收縮率更小，或熱膨脹係數比緩衝層50之周邊的陶瓷基體之熱膨脹係數更大。

緩衝層50可為導電性，亦可為非導電性。在圖中，緩衝層50係作為不具電路要件的功能之電極(虛擬電極)。

緩衝層50可為如圖示單層構造，亦可為疊層構造(參照第11圖)。緩衝層50之層數、配置、厚度、形狀等可為任意。例如，緩衝層50之厚度可為均勻，亦可為非均勻。又，緩衝層50之形狀可為對稱形狀，亦可為非對稱形狀。

緩衝層50之形成區域方面，在內部電極30的疊層方向看，僅形成於形成內部電極30的面之內部，即最好比內部電極30寬度更小。這是因為緩衝層50露出於陶瓷基體10之表面，恐有受到電氣上的壞影響之故。

例如，緩衝層50露出於陶瓷基體10之兩端側，緩衝層50之一方側和外部電極71電性導通，另一方側則和外部電極72電性導通，恐有產生短路不良之虞之故。

第2圖中，保護層40藉由埋設緩衝層50，擬似厚度變成厚度t1,t2。厚度t1,t2較佳為100 μ m以下。

上面已敘述本發明疊層陶瓷電子零件中，內部電極30係埋設於功能層20中，因此功能層20之燒成收縮率，係為內部電極30的燒成收縮率、和存在於其周邊之陶瓷基體10的燒成收縮率加以合成的燒成收縮率。

另一方面，緩衝層50係埋設於保護層40中，因此保護層40的燒成收縮率，係為緩衝層50的燒成收縮率、和存在於其周邊之陶瓷基體10的燒成收縮率加以合成的燒成收縮率。

緩衝層50具有和陶瓷基體10不同之燒成收縮率。緩衝層50之燒成收縮率，例如可選擇為和埋設內部電極30的功能層20之燒成收縮率、及埋設緩衝層50的保護層40之燒成收縮率相近的值。

埋設內部電極30的功能層20之燒成收縮率、和埋設緩衝層50的保護層40之燒成收縮率如果為相近的值的話，可降低發生在功能層20－保護層40之境界附近的應力，因而可降低以往問題的境界附近之剝離、層分離、龜裂等。例如，即使在熱處理(退火)或燒成之情況，亦可抑制剝離、層分離、龜裂等之產生。

相對於此，如以往在保護層中未設置緩衝層之情形，埋設內部電極的功能層，和未埋設內部電極的保護層，燒成收縮率大不相同，故由於兩者境界附近產生的應力，而容易產生剝離、層分離、龜裂等。

第4圖係顯示在本發明疊層陶瓷電子零件之表面上產生龜裂的情形之剖面圖，第5圖係顯示在比較例之疊層陶瓷電子零件之表面上產生龜裂的惰形之剖面圖。比較例之電子零件，在未具有緩衝層50之點和本發明疊層陶瓷電子零件不同。

參照第4圖，本發明中，保護層40將功能層20加以覆蓋，同時緩衝層50係埋設於保護層40之內部，因此即使在疊層陶瓷電子零件之表面附近產生剝離、層分離、龜裂等之情況時，龜裂亦集中在緩衝層50上，而不易到達內部電極30。於是，龜裂停止於緩衝層50，藉此以避免對內部電極30產生影響，而獲得良好的電氣特性。又，可防止內部電極30露出之不良(所謂蓋剝離)，而提高生產良率。

相對於此，在第5圖所示之比較例中，並未設置緩衝層50，因此產生於表面的龜裂會到達內部電極30。

又，本發明中緩衝層50係埋設於保護層40之內部，因此保護層40藉由緩衝層50而分裂為層狀，使保護層40之追隨性變佳，而不易產生剝離、層分離、龜裂等。

第6圖係顯示疊層陶瓷電容器中緩衝層之層數和龜裂產生率之關係的圖。

第6圖係顯示尺寸為3.2mm×1.6mm×1.6mm之疊層陶瓷電容器中，在濕式桶式研磨後的龜裂發生率。功能層之內部電極之間隔為L1時，最外殼之內部電極和緩衝層之間隔L2為L1之5倍。緩衝層為多數個之情況(參照第11圖)，緩衝層彼此間隔係作成和間隔L2相同。緩衝層係作成長方形圖型，厚度為1.5 μ m。

參照第6圖，從無緩衝層者(層數＝0)增加到緩衝層為1層、2層，藉以降低龜裂之產生率。尤其，使緩衝層為2層以上時，龜裂之發生率幾乎為0，而獲得極佳之特性。

又，本發明之疊層陶瓷電子零件，如專利文獻1，不需要結合劑含有率不同的薄膜，因此可使生產步驟簡單化。例如，將構成功能層20之陶瓷基體，及構成保護層之陶瓷基體作成同一材料組成，將內部電極30及緩衝層50作成同一材料組成的話，可簡單地製造本發明之疊層陶瓷電子零件。

圖示之疊層陶瓷電子零件，例如可由以下之步驟製造獲得。首先，利用薄膜法或印刷法，形成作為陶瓷基體10的陶瓷胚料，在陶瓷胚料上印刷導電性糊膏，而形成內部電極30或緩衝層50。

其次，使形成內部電極30或緩衝層50的陶瓷胚料依序地疊層而形成疊層構造體，將疊層構造體細小地切斷，並實施脫結合劑步驟、燒成步驟、熱處理步驟(退火)。其次，實施研磨(濕式桶狀)步驟、外部電極形成步驟，而獲得第1圖所示之完成品。而，本發明疊層陶瓷電子零件，亦可由薄膜形成方法以外的方法製造而獲得。

本發明之疊層陶瓷電子零件，可視緩衝層50的層數、厚度、形狀等而容易地調整保護層40之燒成收縮率，因此可在高生產良率下容易地製造獲得。

在另外的形態方面，並不著眼於緩衝層之燒成收縮率，而係著眼於緩衝層之熱膨脹係數，緩衝層亦可作成具有和陶瓷基體不同的熱膨脹係數。此時，亦可獲得同樣的作用效果。

即，和著眼於緩衝層之燒成收縮率之情況同樣地，功能層的熱膨脹係數、及保護層的熱膨脹係數為相近之值的話，可降低產生於功能層－保護層之境界附近的應力，因而可達成抑制龜裂等之產生等優異之作用効果。

第7圖~第12圖，係本發明之疊層陶瓷電子零件中，說明變化緩衝層50之形狀、配置、層數之情況的圖。在第7圖~第12圖中，相當於出現在第1圖~第6圖之構成部分，賦予同一之參考符號，並省略重複說明。個別之實施例中，藉共同的構成部分可獲得同樣的作用効果，並省略重複說明。

第7圖~第10圖，係對應上述第3圖的剖面圖。第7圖中，緩衝層50為橢圖形。第8圖中，緩衝層50為長方形，被切斷成2個。第9圖中，緩衝層50係為所謂環狀，在中心部有缺口501。在第10圖中，緩衝層50為長方形，被切斷成4個。

第11圖、第12圖係對應上述第2圖的剖面圖。第11圖中，緩衝層50設為2層，保護層40之擬似厚度分別為厚度t1、t2、t3。第12圖中，緩衝層50為介電體層所形成。

以上，雖然已參照較佳實施形態而具體地說明本發明的內容，但是明顯地，業界可根據本發明基本的技術思想及教示而採取各種變形型態。

10．．．陶瓷基體

20．．．功能層

30．．．內部電極

40．．．保護層

50．．．緩衝層

71,72．．．外部電極

301,302．．．電極

第1圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的一實施例的前視剖面圖。

第2圖係第1圖之2－2線剖面放大圖。

第3圖係第2圖之3－3線剖面放大圖。

第4圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件上產生龜裂的狀態之剖面圖。

第5圖係顯示比較例之疊層陶瓷電子零件上產生龜裂的狀態之剖面圖。

第6圖係疊層陶瓷電容器之特性圖。

第7圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的另一實施例的剖面圖。

第8圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的更另一實施例的剖面圖。

第9圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的更另一實施例的剖面圖。

第10圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的更另一實施例的剖面圖。

第11圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的更另一實施例的剖面圖。

第12圖係顯示本發明之疊層陶瓷電子零件的更另一實施例的剖面圖。

10．．．陶瓷基體

20．．．功能層

30．．．內部電極

40．．．保護層

50．．．緩衝層

71,72．．．外部電極

301,302．．．電極

Claims (8)

1. 一種疊層陶瓷電子零件，係包含有陶瓷基體、內部電極及緩衝層；該陶瓷基體包含有保護層及功能層，該保護層係設置於該功能層之至少一面上；該內部電極係埋設於該功能層中；該緩衝層係埋設於該保護層中，且具有和該陶瓷基體燒成收縮率不同的燒成收縮率；將該內部電極和其周邊之陶瓷基體的合成燒成收縮率設為α1，且將該緩衝層和其周邊之陶瓷基體的合成燒成收縮率設為α2，且將構成該保護層之陶瓷基體的燒成收縮率設為α3時，則| α1-α2 |<| α1-α3 |。
2. 如申請專利範圍第1項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層具有比其周邊之陶瓷基體小的燒成收縮率。
3. 如申請專利範圍第1項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層和該內部電極實質上為相同之組成。
4. 如申請專利範圍第1項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層係為虛擬電極，自該內部電極實施電性絕緣。
5. 一種疊層陶瓷電子零件，係包含有陶瓷基體、內部電極、及緩衝層；該陶瓷基體包含有保護層及功能層，該保護層係設置於該功能層之至少一面上；該內部電極係埋設於該功能層中；該緩衝層係埋設於該保護層中，且具有 和該陶瓷基體不同的熱膨脹係數；將該內部電極和其周邊之陶瓷基體的合成熱膨脹係數設為β1，將該緩衝層和其周邊之陶瓷基體的合成熱膨脹係數設為β2，且將構成該保護層之陶瓷基體的熱膨脹係數設為β3時，則| β1-β2 |<| β1-β3 |。
6. 如申請專利範圍第5項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層具有比其周邊之陶瓷基體大的熱膨脹係數。
7. 如申請專利範圍第5項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層和該內部電極實質上為相同之組成。
8. 如申請專利範圍第5項之疊層陶瓷電子零件，其中該緩衝層係虛擬電極，自該內部電極實施電性絕緣。