TWI739987B - 積層陶瓷電子零件 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種能夠確保長邊方向上之抗彎強度之低高度型之積層陶瓷電子零件。 於積層陶瓷電子零件中，陶瓷坯體具有朝向第1軸方向之第1及第2主面、朝向與第1軸正交之第2軸方向之第1及第2端面、被引出至第1端面之第1內部電極、及與第1內部電極對向且被引出至第2端面之第2內部電極，且於與第1及第2軸正交之第3軸方向長條地形成。第1外部電極具有覆蓋第1端面之第1被覆部、及自第1被覆部延出至第2主面之第1延出部。第2外部電極具有覆蓋第2端面之第2被覆部、及自第2被覆部延出至第2主面之第2延出部。於積層陶瓷電子零件中，若將陶瓷坯體之厚度設為T1
，將第1及第2延出部之厚度設為T2
，則T1
為80 μm以下，且T2
/(T1
＋T2
)為0.32以下。
Description
本發明係關於一種低高度型之積層陶瓷電子零件。
隨著電子機器之小型化，要求積層陶瓷電子零件之低高度化。於專利文獻1中，揭示有一種低高度型之積層陶瓷電容器。該積層陶瓷電容器係使外部電極變薄，相應地使陶瓷坯體變厚，藉此確保厚度方向之強度。
[專利文獻1] 日本專利特開2014-130999號公報
然而，於陶瓷坯體之厚度為80μm以下之超薄型之積層陶瓷電容器中，存在僅藉由陶瓷坯體無法確保厚度方向之強度之情形。亦即，於此種積層陶瓷電容器中，即便採用專利文獻1所記載之技術，亦難以獲得充分之強度。
鑒於如以上般之情況，本發明之目的在於提供一種能夠確保長邊方向上之抗彎強度的低高度型之積層陶瓷電子零件。
為了達成上述目的，本發明之一形態之積層陶瓷電子零件具備陶瓷坯體、第1外部電極、及第2外部電極。
上述陶瓷坯體具有朝向第1軸方向之第1及第2主面、朝向與上述第1軸正交之第2軸方向之第1及第2端面、被引出至上述第1端面之第1內部電極、以及與上述第1內部電極對向且被引出至上述第2端面之第2內部電極，且於與上述第1及第2軸正交之第3軸方向長條地形成。
上述第1外部電極具有：第1被覆部，其覆蓋上述第1端面；及第1延出部，其自上述第1被覆部延出至上述第2主面。
上述第2外部電極具有：第2被覆部，其覆蓋上述第2端面；及第2延出部，其自上述第2被覆部延出至上述第2主面。
於上述積層陶瓷電子零件中，若將上述陶瓷坯體之上述第1軸方向之尺寸設為T1，將上述第1及第2延出部之上述第1軸方向之尺寸設為T2，則T1為80μm以下，且T2/(T1+T2)為0.32以下。
於該積層陶瓷電子零件中，沿著陶瓷坯體之長邊方向設置第1及第2外部電極，藉由第1及第2外部電極加強陶瓷坯體。於該構成中，藉由將第1及第2延出部之厚度T2相對於積層陶瓷電子零件之厚度(T1+T2)的比率設為0.32以下，而作為陶瓷坯體及外部電極之整體可獲得長邊方向上之較高之抗彎強度。
於上述積層陶瓷電子零件中，T2/(T1+T2)亦可為0.04以上。
於上述積層陶瓷電子零件中，T2亦可為3μm以上。
於該構成中，可更有效地獲得藉由第1及第2外部電極加強陶瓷坯體之效果。
可提供一種能夠確保長邊方向上之抗彎強度的低高度型之積層陶瓷電子零件。
10:積層陶瓷電容器
11:陶瓷坯體
12:內部電極
13:內部電極
14:外部電極
14a:被覆部
14b:延出部
15:外部電極
15a:被覆部
15b:延出部
16:電容形成部
17:外殼部
18:側邊緣部
110:積層陶瓷電容器
111:陶瓷坯體
114:外部電極
115:外部電極
L1:陶瓷坯體11之短邊方向之尺寸
L2:延出部14b、15b之Y軸方向之尺寸
P:按壓件
S:台座
S1:凹部
T1:厚度
T2:厚度
T3:厚度
X:軸
Y:軸
Z:軸
圖1 係本發明之一實施形態之積層陶瓷電容器之立體圖。
圖2 係沿著上述積層陶瓷電容器之A-A'線之剖視圖。
圖3 係沿著上述積層陶瓷電容器之B-B'線之剖視圖。
圖4 係上述積層陶瓷電容器之陶瓷坯體之分解立體圖。
圖5 係比較例之積層陶瓷電容器之立體圖。
圖6 係用以對實施例及比較例之積層陶瓷電容器之抗彎強度測定進行說明之模式圖。
圖7 係表示實施例及比較例之積層陶瓷電容器之抗彎強度之測定結果的曲線圖。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。
於圖式中，適當表示相互正交之X軸、Y軸、及Z軸。X軸、Y軸、及Z軸於所有圖中共通。
圖1~3係表示本發明之一實施形態之積層陶瓷電容器10之圖。圖1係積層陶瓷電容器10之立體圖。圖2係積層陶瓷電容器10之沿著圖1之A-A'線之剖視圖。圖3係積層陶瓷電容器10之沿著圖1之B-B'線之剖視圖。
積層陶瓷電容器10構成為低高度型，例如可將厚度(Z軸方向之尺寸)設為100μm以下。又，於積層陶瓷電容器10中，例如，可將長邊方向(X軸方向)之尺寸設為0.5mm~2.0mm，可將短邊方向(Y軸方向)之尺寸設為0.2mm~1.0mm。
更具體而言，積層陶瓷電容器10之尺寸例如可設為0.6mm×0.3
mm×50μm、1.0mm×0.5mm×80μm、1.6mm×0.8mm×100μm等。當然，積層陶瓷電容器10除了該等尺寸以外還可設為各種尺寸。
積層陶瓷電容器10具備陶瓷坯體11、第1外部電極14、及第2外部電極15。陶瓷坯體11構成為積層陶瓷電容器10之本體，於X軸方向長條地形成。外部電極14、15分別局部地覆蓋陶瓷坯體11之表面。
陶瓷坯體11具有包含朝向X軸方向之2個側面、朝向Y軸方向之2個端面、及朝向Z軸方向之2個主面的六面體形狀。再者，陶瓷坯體11嚴格而言亦可並非六面體形狀，例如，亦可陶瓷坯體11之各面為曲面，或陶瓷坯體11整體上為帶有弧度之形狀。
陶瓷坯體11之Z軸方向之尺寸即厚度T1為80μm以下。藉由如此般使陶瓷坯體11之厚度T1非常小，能夠將包含外部電極14、15之厚度在內之積層陶瓷電容器10之厚度設為100μm以下。
另一方面，若使陶瓷坯體11之厚度T1非常小，則陶瓷坯體11中之長邊方向之尺寸相對於厚度T1之比率(縱橫比)變大。藉此，於陶瓷坯體11中，長邊方向上之抗彎強度變小，故而因施加至長邊方向之中央部之厚度方向之應力容易產生龜裂等機械性損傷。
陶瓷坯體11中，於厚度T1為長邊方向之尺寸之五分之一以下之情形時，尤其容易產生機械性損傷。對於陶瓷坯體11，考慮到會於各種時點施加厚度方向之應力，要求尤其能夠耐受積層陶瓷電容器10之安裝時施加之厚度方向之應力。
亦即，積層陶瓷電容器10係藉由吸附保持陶瓷坯體11之一主面之中央部的貼片機而安裝於基板。此時，自貼片機對陶瓷坯體11之主面施加厚度方向之應力。若為陶瓷坯體11單獨體，則存在無法獲得能夠耐受該應力
之抗彎強度之情形。
於本實施形態中，外部電極14、15係遍及陶瓷坯體11之長邊方向之整個範圍設置，具有沿著長邊方向加強陶瓷坯體11之功能。第1外部電極14具有覆蓋陶瓷坯體11之一端面之第1被覆部14a，第2外部電極15具有覆蓋陶瓷坯體11之另一端面之第2被覆部15a。
第1外部電極14具有自第1被覆部14a沿著Y軸方向延出至Z軸方向下側之主面之第1延出部14b。第2外部電極15具有自第2被覆部15a沿著Y軸方向延出至Z軸方向下側之主面之第2延出部15b。延出部14b、15b於Y軸方向上相互隔開。
另一方面，第1外部電極14未延出至陶瓷坯體11之Z軸方向上側之主面。又，第2外部電極15亦未延出至陶瓷坯體11之Z軸方向上側之主面。藉由該等，於外部電極14、15中，與Y-Z平面並行之剖面均成為L字狀。
亦即，陶瓷坯體11之短邊方向之兩端部由具有L字狀之剖面之外部電極14、15覆蓋。藉此，陶瓷坯體11藉由外部電極14、15沿著長邊方向予以加強。因此，於積層陶瓷電容器10中，作為陶瓷坯體11及外部電極14、15之整體可確保抗彎強度。
積層陶瓷電容器10之Z軸方向之尺寸即厚度可表示為陶瓷坯體11之厚度T1與延出部14b、15b之Z軸方向之尺寸即厚度T2的合計(T1+T2)。亦即，於積層陶瓷電容器10中，能夠以成為所要求之厚度(T1+T2)之方式，決定厚度T1、T2之比率。
於積層陶瓷電容器10中，主要藉由外部電極14、15之延出部14b、15b之存在，而獲得沿著長邊方向加強陶瓷坯體11之效果。因此，只要延出部14b、15b之厚度T2大於0，則可提高積層陶瓷電容器10之抗彎強度。
然而，為了更有效地獲得藉由延出部14b、15b加強陶瓷坯體11之效果，較佳為確保延出部14b、15b之厚度T2為某種程度。具體而言，於積層陶瓷電容器10中，較佳為T2/(T1+T2)為0.04以上。
又，就相同之觀點而言，於積層陶瓷電容器10中，延出部14b、15b之厚度T2較佳為3μm以上，進而較佳為5μm以上。又，於該情形時，亦能夠獲得於積層陶瓷電容器10之安裝時可防止延出部14b、15b中之焊料侵蝕之效果。
另一方面，若使延出部14b、15b之厚度T2相對於積層陶瓷電容器10之厚度(T1+T2)的比率過大，則陶瓷坯體11之厚度T1變得過小，作為陶瓷坯體11單獨體之抗彎強度變得不充分。因此，必須確保陶瓷坯體11之厚度T1為某種程度。
具體而言，於積層陶瓷電容器10中，以T2/(T1+T2)成為0.32以下之方式，決定厚度T1、T2之比率。又，於積層陶瓷電容器10中，較佳為T2/(T1+T2)為0.3以下。藉此，積層陶瓷電容器10之長邊方向上之抗彎強度提高。
亦即，於積層陶瓷電容器10中，藉由使厚度T1、T2之比率如上所述，容易獲得較於外部電極14、15未設置延出部14b、15b之構成、即厚度T2為0之構成更高之抗彎強度。因此，可有效地獲得藉由在外部電極14、15設置延出部14b、15b所帶來之效果。
再者，延出部14b、15b之厚度T2亦可不均一。於該情形時，延出部14b、15b之厚度T2可規定為延出部14b、15b之厚度之最大值。又，外部電極14、15之被覆部14a、15a之Y軸方向之尺寸即厚度T3既可與延出部14b、15b之厚度T2為相同程度，亦可不同。
又，於延出部14b、15b中，為了良好地獲得加強陶瓷坯體11之主面之功能，較佳為將Y軸方向之尺寸L2設為陶瓷坯體11之短邊方向之尺寸L1之25%以上。又，就相同之觀點而言，延出部14b、15b之尺寸L2較佳設為125μm以上。
外部電極14、15分別由電性良導體形成，且作為積層陶瓷電容器10之端子而發揮功能。作為形成外部電極14、15之電性良導體，例如，可使用以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分之金屬或合金。
外部電極14、15並不限定於特定之構成。例如，外部電極14、15既可為單層構造亦可為複層構造。複層構造之外部電極14、15例如亦可構成為基底膜與表面膜之2層構造或基底膜、中間膜及表面膜之3層構造。
基底膜例如能以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分而形成。於本實施形態中，藉由濺鍍法而形成基底膜。然而，基底膜除了利用濺鍍法以外，例如亦能夠利用浸漬法、噴霧法、印刷法等形成。
中間膜例如能以鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)等為主成分而形成。表面膜例如能以銅(Cu)、錫(Sn)、鈀(Pd)、金(Au)、鋅(Zn)等為主成分而形成。中間膜及表面膜例如可利用鍍覆法等形成。
陶瓷坯體11具有電容形成部16、外殼部17、及側邊緣部18。電容形成部16配置於陶瓷坯體11之X軸及Z軸方向上之中央部。外殼部17自Z軸方向覆蓋電容形成部16，側邊緣部18自X軸方向覆蓋電容形成部16。
更詳細而言，外殼部17分別配置於電容形成部16之Z軸方向兩側。側邊緣部18分別配置於電容形成部16之X軸方向兩側。外殼部17及側邊緣部
18主要具有保護電容形成部16並且確保電容形成部16周圍之絕緣性的功能。
於電容形成部16，設置有複數個第1內部電極12及複數個第2內部電極13。內部電極12、13均為沿著X-Y平面延出之片狀，且沿著Z軸方向交替地配置。內部電極12、13於電容形成部16中在Z軸方向相互對向。
圖4係陶瓷坯體11之分解立體圖。陶瓷坯體11具有如圖4所示之將片材積層而成之構造。電容形成部16及側邊緣部18可利用印刷有內部電極12、13之片材構成。外殼部17可利用未印刷內部電極12、13之片材構成。
如圖3所示，第1內部電極12被引出至第1外部電極14側之陶瓷坯體11之端面，且連接於第1外部電極14。第2內部電極13被引出至第2外部電極15側之陶瓷坯體11之端面，且連接於第2外部電極15。藉此，內部電極12、13與外部電極14、15導通。
又，第1內部電極12係與第2外部電極15之間空出間隔而配置，且與第2外部電極15絕緣。第2內部電極13係與第1外部電極14之間空出間隔而配置，且與第1外部電極14絕緣。亦即，第1內部電極12僅與第1外部電極14導通，第2內部電極13僅與第2外部電極15導通。
內部電極12、13分別由電性良導體形成，且作為積層陶瓷電容器10之內部電極而發揮功能。作為形成內部電極12、13之電性良導體，可使用例如以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分之金屬或合金。
電容形成部16係由介電陶瓷形成。於積層陶瓷電容器10中，為了增大內部電極12、13間之各介電陶瓷層之電容，而使用高介電常數之介電
陶瓷作為形成電容形成部16之材料。作為高介電常數之介電陶瓷，例如，可列舉以鈦酸鋇(BaTiO3)為代表之包含鋇(Ba)及鈦(Ti)之鈣鈦礦構造之材料。
又，構成電容形成部16之介電陶瓷除了鈦酸鋇系以外，亦可為鈦酸鍶(SrTiO3)系、鈦酸鈣(CaTiO3)系、鈦酸鎂(MgTiO3)系、鋯酸鈣(CaZrO3)系、鋯鈦酸鈣(Ca(Zr,Ti)O3)系、鋯酸鋇(BaZrO3)系、氧化鈦(TiO2)系等。
外殼部17及側邊緣部18亦由介電陶瓷形成。形成外殼部17及側邊緣部18之材料只要為絕緣性陶瓷即可，但藉由使用與電容形成部16相同之組成系之材料，而提高製造效率，並且抑制陶瓷坯體11中之內部應力。
藉由上述構成，於積層陶瓷電容器10中，若對外部電極14、15之間施加電壓，則於電容形成部16中對內部電極12、13之間之複數個介電陶瓷層施加電壓。藉此，於積層陶瓷電容器10中，可蓄積與外部電極14、15之間之電壓對應之電荷。
再者，積層陶瓷電容器10之構成並不限定於特定之構成，能夠根據積層陶瓷電容器10所要求之尺寸或性能等，適當採用公知之構成。例如，能夠適當決定各內部電極12、13之片數或內部電極12、13之間之介電陶瓷層之厚度。
圖5係比較例之積層陶瓷電容器110之立體圖。積層陶瓷電容器110與本實施形態之積層陶瓷電容器10不同，具有於陶瓷坯體111之長邊方向(X軸方向)之兩端部設置有外部電極114、115之普通構成。
於比較例之積層陶瓷電容器110中，長邊方向之中央部僅由陶瓷坯體111構成。因此，積層陶瓷電容器110之長邊方向上之抗彎強度與陶瓷坯體
111單獨體之長邊方向上之抗彎強度相等。
因此，於積層陶瓷電容器110中，若將陶瓷坯體111之厚度T1設為80μm以下，則長邊方向上之抗彎強度變得不充分。因此，於積層陶瓷電容器110中，若於安裝時等對陶瓷坯體111之長邊方向之中央部施加厚度方向之應力，則容易產生龜裂等機械性損傷。
另一方面，於本實施形態之積層陶瓷電容器10中，如上所述，陶瓷坯體11係藉由外部電極14、15沿著長邊方向予以加強。因此，於積層陶瓷電容器10中，可獲得較比較例之積層陶瓷電容器110更高之長邊方向上之抗彎強度。
亦即，於本實施形態之積層陶瓷電容器10中，藉由將外部電極14、15自普通構成進行變更，而能夠提高長邊方向上之抗彎強度。因此，於積層陶瓷電容器10中，能夠不添加新的構成而防止機械性損傷。
進而，於本實施形態之積層陶瓷電容器10中，由於在陶瓷坯體11之短邊方向之兩端部設置有外部電極14、15，故而外部電極14、15彼此接近。因此，於積層陶瓷電容器10中，可降低等效串聯電感(ESL：Equivalent Series Inductance)。
關於積層陶瓷電容器10，製作將厚度(T1+T2)統一為67μm且延出部14b、15b之厚度T2相對於厚度(T1+T2)之比率T2/(T1+T2)不同之6種樣品。於任一樣品中，均將X軸方向之尺寸設為1.0mm，將Y軸方向之尺寸設為0.5mm。
各樣品之陶瓷坯體11係藉由對晶片進行煅燒而製作，該晶片係將適當印刷有用以形成內部電極之導電膏之介電陶瓷之坯片之積層體切斷而獲
得。陶瓷坯體11之煅燒溫度設為1000℃~1400℃。
關於積層陶瓷電容器10，考慮陶瓷坯體11之煅燒時之收縮量之後，調整厚度為0.5~3μm之坯片之積層數，藉此製作陶瓷坯體11之厚度T1為67μm、64μm、62μm、57μm、47μm、37μm之6種樣品。
各樣品之外部電極14、15係藉由對利用濺鍍法成膜之基底膜實施鍍覆處理而形成。各樣品之外部電極14、15之延出部14b、15b之厚度T2係藉由調整鍍覆處理之條件(電流及時間等)而設為0μm(無延出部14b、15b)、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm。
再者，延出部14b、15b之厚度T2為3μm、5μm、10μm、20μm、30μm之5個樣品與上述實施形態之實施例符合。另一方面，未設置延出部14b、15b、亦即延出部14b、15b之厚度T2為0μm之樣品與上述實施形態之比較例符合。
關於藉由以上方式而獲得之積層陶瓷電容器10之樣品，進行抗彎強度測定。圖6係用以對抗彎強度測定進行說明之模式圖。於抗彎強度測定中使用設置有向Z軸方向下方凹陷之凹部S1的台座S、及配置於台座S之凹部S1之Z軸方向上方的按壓件P。
台座S之凹部S1之X軸方向之尺寸為各樣品之長邊方向之尺寸的0.6倍。又，按壓件P之Z軸方向下端部以成為半徑500μm之圓弧狀之剖面之方式形成。各樣品係以於長邊方向跨越凹部S1且按壓件P與陶瓷坯體11之主面之中央部對向之方式設置於台座S上。
圖6表示將積層陶瓷電容器10之樣品設置於台座S上之狀態。自該狀態使按壓件P向Z軸方向下方移動，對各樣品之Z軸方向上表面施加朝向Z軸方向下方之應力直至各樣品產生機械性損傷為止。於該期間，逐次測定
自按壓件P施加至各樣品之負載。
然後，將各樣品產生機械性損傷時之負載設為各樣品之抗彎強度。圖7係表示各樣品之抗彎強度之測定結果之曲線圖。圖7之橫軸表示各樣品之延出部14b、15b之厚度T2相對於厚度(T1+T2)的比率T2/(T1+T2)，圖7之縱軸表示各樣品之抗彎強度。
再者，圖7所示之抗彎強度並非以負載之測定值表示，而以如下值表示，即，將積層陶瓷電容器10中T2/(T1+T2)為0(亦即無延出部14b、15b)之比較例之樣品的抗彎強度設為「1」，將實施例之各樣品之抗彎強度標準化所得之值。亦即，圖7所示之抗彎強度為各樣品之抗彎強度之相對值。
如圖7所示，根據各曲線，可描繪山形之近似曲線。更詳細而言，積層陶瓷電容器10之抗彎強度係於T2/(T1+T2)為0至0.15左右之區域增加，自T2/(T1+T2)超過0.15附近開始減少，於T2/(T1+T2)超過0.25之區域直線地減少。
又，可知：若為0<T2/(T1+T2)≦0.32，則抗彎強度大於1.0，亦即可獲得較無延出部14b、15b之樣品更大之抗彎強度。又，可知：若為0.04≦T2/(T1+T2)≦0.3，則抗彎強度為1.1以上，可獲得較無延出部14b、15b之樣品大1成以上之抗彎強度。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但當然本發明並不僅限定於上述實施形態，可添加各種變更。
例如，於積層陶瓷電容器10中，外部電極14、15亦可自陶瓷坯體11之端面不僅延出至Z軸方向下側之主面，而且亦延出至朝向X軸方向之兩側面中之至少一者。亦即，於積層陶瓷電容器10之外部電極14、15中，
沿著X-Y平面之剖面亦可為U字狀或L字狀。
又，於上述實施形態中，作為積層陶瓷電子零件之一例，對積層陶瓷電容器10進行了說明，但本發明能夠應用於具有一對外部電極之所有積層陶瓷電子零件。作為此種積層陶瓷電子零件，例如，可列舉晶片變阻器、晶片熱敏電阻、積層電感器等。
10‧‧‧積層陶瓷電容器
11‧‧‧陶瓷坯體
14‧‧‧外部電極
14a‧‧‧被覆部
14b‧‧‧延出部
15‧‧‧外部電極
15a‧‧‧被覆部
15b‧‧‧延出部
X‧‧‧軸
Y‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
Claims (3)
- 一種積層陶瓷電子零件，其具備：陶瓷坯體，其具有第1主面及第2主面、各自於第1軸方向將上述第1主面連接到第2主面之第1側面及第2側面、經由上述第1主面及上述第2主面之各者於與上述第1軸方向正交之第2軸方向相互連接並且各自於與上述第1軸方向及上述第2軸方向正交之第3軸方向將上述第1側面與第2側面連接之第1端面及第2端面、被引出至上述第1端面之第1內部電極、以及與上述第1內部電極對向且被引出至上述第2端面之第2內部電極，且沿上述第3軸方向測得之長度較沿上述第1軸方向以及第2軸方向測得之長度更長；第1外部電極，其具有覆蓋上述第1端面之第1被覆部、及自上述第1被覆部延出且覆蓋上述第2主面之第1部分之第1延出部；以及第2外部電極，其具有覆蓋上述第2端面之第2被覆部、及自上述第2被覆部延出且覆蓋上述第2主面之第2部分之第2延出部；且若將上述陶瓷坯體之沿上述第1軸方向測得之長度設為T1，將上述第1及第2延出部之沿上述第1軸方向測得之長度設為T2，則T1為80μm以下，且T2/(T1+T2)為0.32以下。
- 如請求項1之積層陶瓷電子零件，其中T2/(T1+T2)為0.04以上。
- 如請求項1或2之積層陶瓷電子零件，其中T2為3μm以上。
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