TWI746867B - 積層陶瓷電容器及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種可抑制側邊際區域之裂痕之積層陶瓷電容器及其製造方法。 本發明之積層陶瓷電容器具備積層構造,該積層構造係將以陶瓷為主成分之介電層與內部電極層交替地積層而成,具有大致長方體形狀,且形成為積層之複數層前述內部電極層交替地露出於對向之2個端面;且在設置為覆蓋前述積層構造中積層之複數層前述內部電極層延伸至前述2個端面以外之2個側面之端部的側邊際區域中,若將距前述內部電極層之端部20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將距表層20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,1.5≦Db/Da≦10.0。

Description

積層陶瓷電容器及其製造方法
本發明係關於一種積層陶瓷電容器及其製造方法。
近年來,對於小型且大電容之積層陶瓷電容器之要求日益強烈。作為在不增大尺寸下實現大電容化之方法有:(1)增大介電體材料之相對介電常數、(2)減薄介電層厚、(3)增多介電層數、(4)增大介電體部之有效交叉面積(內部電極與內部電極對向之面積)的方法。在額定電壓低之積層陶瓷電容器中,可謂以任一方法均可實現大電容化。
作為一例,積層陶瓷電容器被用於平滑電路。在平滑電路中重視DC偏壓特性。此係緣於在使用強介電體材料之電容器中因DC成分而可產生實質的電容值降低之現象之故(例如參照專利文獻1)。若有效電容減少,則作為平滑用途之電容器變無效。
由於若以(1)之方法使介電體材料之介電常數上升,則偏壓特性惡化,故以平滑用途為目的之電容器並不令人滿意。由於若以(2)之方法減薄介電層厚,則對內部電極間施加之電場強度增加,而使偏壓特性惡化,故並非是較佳之方法。在(3)之方法中,簡單地增加積層數必須增加積層電容器之高度,而形狀變大型化。由以上內容可知,針對於在不增大尺寸下重視大電容化、尤其是有效電容之積層電容器,(4)之方法可謂最有效。
作為增大有效交叉面積之具體之方法例如可採用在積層有坯片後塗佈用於形成側邊際區域之漿料的方法(例如參照專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2004-323315號公報 [專利文獻2]日本特開平3-108306號公報
[發明所欲解決之問題]
在使用強介電體材料之積層陶瓷電容器中,具有若施加電壓則電容區域因反壓電效應而在積層方向延伸之性質。另一方面,由於未對側邊際區域施加電壓,故在側邊際區域本身無自變位,且因電容區域之變位而產生拉伸應力。若為了放大電容區域而將側邊際區域形成為較薄,則側邊際區域無法承受拉伸應力,而產生裂痕。因而,當施加低電壓時產生故障,而導致可靠性降低。
本發明係鑒於上述課題而完成者,目的在於提供一種可抑制側邊際區域之裂痕的積層陶瓷電容器及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明之積層陶瓷電容器之特徵在於具備積層構造,該積層構造係將以陶瓷為主成分之介電層與內部電極層交替地積層而成,具有大致長方體形狀,且形成為積層之複數層前述內部電極層交替地露出於對向之2個端面;且在設置為覆蓋前述積層構造中積層之複數層前述內部電極層延伸至前述2個端面以外之2個側面之端部的側邊際區域中,若將距前述內部電極層之端部20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將距表層20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,1.5≦Db/Da≦10.0。
在上述積層陶瓷電容器中,前述側邊際區域之Mn與Mg之總和可設為0.3 atm%以下。
在上述積層陶瓷電容器中,前述側邊際區域之主成分陶瓷可採用鈦酸鋇。
在上述積層陶瓷電容器中,與前述平均粒徑Db相比,前述平均粒徑Da可接近前述積層構造之露出於不同之端面之內部電極層彼此對向之電容區域之主成分陶瓷的平均粒徑。
本發明之積層陶瓷電容器之製造方法包含:第1步驟,其在包含主成分陶瓷顆粒之坯片上配置金屬導電膏之圖案;第2步驟,其獲得以前述圖案之配置位置交替地錯位之方式將由前述第1步驟獲得之積層單位積層複數個而獲得之陶瓷積層體;及第3步驟,其藉由煅燒前述陶瓷積層體而獲得積層構造,該積層構造係將介電層與內部電極層交替地積層而成,具有大致長方體形狀,且形成為積層之複數個前述內部電極層交替地露出於對向之2個端面;且在前述第3步驟中,藉由較內部之晶粒生長更為促進設置為覆蓋積層之複數層內部電極層延伸至前述2個端面以外之2個側面之端部的側邊際區域之表層部之晶粒生長,若將距前述內部電極層之端部20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將距表層20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,成為1.5≦Db/Da≦10.0。 [發明之效果]
根據本發明可抑制側邊際區域之裂痕。
以下,一面參照圖式一面針對實施形態進行說明。
(實施形態) 圖1係實施形態之積層陶瓷電容器100之部分剖視立體圖。圖2係圖1之A-A線剖視圖。圖3係圖1之B-B線剖視圖。如圖1~圖3所例示般,積層陶瓷電容器100具備:具有長方體形狀之積層晶片10、及設置於積層晶片10之任一之對向之2個端面的外部電極20a、20b。此外,將積層晶片10之該2個端面以外之4個面中之積層方向之上表面及下表面以外的2個面稱為側面。外部電極20a、20b延伸至積層晶片10之積層方向之上表面、下表面及2個側面。惟,外部電極20a、20b相互分開。
積層晶片10具有包含作為介電體而發揮功能之陶瓷材料之介電層11與包含卑金屬材料之內部電極層12交替地積層而成之構成。各內部電極層12之端緣交替地露出於設置有積層晶片10之外部電極20a之端面、及設置有外部電極20b之端面。藉此,各內部電極層12交替地與外部電極20a及外部電極20b導通。其結果為,積層陶瓷電容器100具有複數層介電層11介隔以內部電極層12積層而成之構成。又,在介電層11與內部電極層12之積層體中,在積層方向之最外層配置有內部電極層12,該積層體之上表面及下表面由覆蓋層13覆蓋。覆蓋層13以陶瓷材料為主成分。例如,覆蓋層13之材料與介電層11之陶瓷材料之主成分相同。
積層陶瓷電容器100之尺寸例如為長度0.2 mm、寬度0.125 mm、高度0.125 mm,或長度0.4 mm、寬度0.2 mm、高度0.2 mm,或長度0.6 mm、寬度0.3 mm、高度0.3 mm,或長度1.0 mm、寬度0.5 mm、高度0.5 mm,或長度3.2 mm、寬度1.6 mm、高度1.6 mm,抑或長度4.5 mm、寬度3.2 mm、高度2.5 mm,但並不限定於該等尺寸。
內部電極層12以Ni(鎳)、Cu(銅)、及Sn(錫)等之卑金屬為主成分。可將Pt(白金)、Pd(鈀)、Ag(銀)、及Au(金)等之貴金屬或包含其等之合金用作內部電極層12。介電層11例如以具有以通式ABO3 表示之鈣鈦礦結構之陶瓷材料為主成分。此外,該鈣鈦礦結構包含偏離化學計量組成之ABO3-α 。例如,作為該陶瓷材料可使用BaTiO3 (鈦酸鋇)、BaCaTiO3 (鈦酸鋇鈣),BaTiZrO3 (鋯鈦酸鋇)、及形成鈣鈦礦結構之Ba1-x Cax Ti1-y Zry O3 (0≦x≦1,0≦y≦1)等之強介電體。
如圖2所例示般,連接於外部電極20a之內部電極層12與連接於外部電極20b之內部電極層12對向之區域係在積層陶瓷電容器100中產生電容之區域。因而,將該區域稱為電容區域14。亦即,電容區域14係連接於不同之外部電極之2個相鄰之內部電極層12對向的區域。
將連接於外部電極20a之內部電極層12彼此不介隔連接於外部電極20b之內部電極層12而對向之區域稱為端部邊際區域15。又,連接於外部電極20b之內部電極層12彼此不介隔連接於外部電極20a之內部電極層12而對向之區域亦為端部邊際區域15。亦即,端部邊際區域15係連接於相同外部電極之內部電極層12不介隔連接於不同之外部電極之內部電極層12而對向的區域。端部邊際區域15係不產生電容之區域。
如圖3所例示般,在積層晶片10中,將自積層晶片10之2個側面至內部電極層12之區域稱為側邊際區域16。亦即,側邊際區域16係設置為覆蓋上述積層構造中積層之複數層內部電極層12延伸至2個側面側之端部的區域。側邊際區域16亦為不產生電容之區域。例如,側邊際區域16之厚度SMW(自積層晶片10之側面至內部電極層12之距離)為40 μm以上100 μm以下。又,例如,積層陶瓷電容器100之寬度W(積層晶片10之2個側面間之距離)為1.3 mm以上1.9 mm以下。
若對外部電極20a及外部電極20b以產生電位差之方式施加電壓,則可將積層陶瓷電容器100用作電容器。介電體材料具有根據反壓電效應、因電壓施加而在電壓施加方向延伸之性質。因而,在電壓施加時,在積層陶瓷電容器100中,有在電容區域14中介電層11在積層方向延伸之傾向。另一方面,在側邊際區域16中不對介電層11施加電壓。因而,在側邊際區域16不產生自變位。此情形時,拉伸應力作用於側邊際區域16。其結果為,在側邊際區域16有可能產生裂痕。尤其是,若為了擴大電容區域14而將側邊際區域16形成為較薄,則容易產生裂痕。
因而,在本實施形態中,在側邊際區域16中,表層附近之主成分陶瓷顆粒之平均粒徑變得大於內部電極層12附近之主成分陶瓷顆粒之平均粒徑。根據該構成,即便在電壓施加時在電容區域14產生拉伸應力,仍抑制側邊際區域16之裂痕,其結果為,可提高崩潰電壓。作為其理由可認為是緣於側邊際區域16具有內部壓縮應力以抵消因電壓施加而產生之電容區域14之拉伸應力之故。換言之,可認為是,在側邊際區域16中,藉由表層附近之主成分陶瓷顆粒之平均粒徑變得大於內部電極層12附近之主成分陶瓷顆粒之平均粒徑,而側邊際區域16具有內部壓縮應力以抵消因電壓施加而產生之電容區域14之拉伸應力。且,若側邊際區域16之裂痕被抑制,則對側邊際區域16要求之強度降低。藉此,可將側邊際區域16形成為較薄。其結果為,積層陶瓷電容器100之電容區域14之體積比提高,而可實現大電容化。
已確認若平均粒徑差為小,則拉伸應力抵消之效果變小。因而,在本實施形態中,對平均粒徑差設置下限。具體而言,如圖4所例示般,在側邊際區域16中,當將距內部電極層12之端部20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將距表層20 μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,1.5≦Db/Da。藉此,可充分地獲得拉伸應力抵消之效果。此外,基於拉伸應力抵消之觀點,Db/Da較佳為2以上。
另一方面,若平均粒徑差過大,則有在電壓施加前在側邊際區域16產生裂痕之虞。此可認為是緣於側邊際區域16之內部壓縮應力過大之故。因而,在本實施形態中,對平均粒徑差設置上限。具體而言,Db/Da≦10.0。藉此,抑制側邊際區域16之內部壓縮應力變得過大,而抑制電壓施加前之側邊際區域16之裂痕產生。此外,基於抑制內部壓縮應力之觀點,Db/Da較佳為8以下。
此外,基於抵消拉伸應力之觀點及抑制內部壓縮應力變得過大之觀點,平均粒徑Da較佳為100 nm以上300 nm以下,更佳為120 nm以上200 nm以下。平均粒徑Db較佳為150 nm以上3000 nm以下,更佳為180 nm以上2000 nm以下。
又,電容區域14之介電層11之主成分陶瓷之平均粒徑較佳為50 nm以上300 nm以下。此時,由於與平均粒徑Db相比,平均粒徑Da接近電容區域14之平均粒徑,故可緩和平均粒徑Db與電容區域14之平均粒徑之差,而抑制裂痕之產生。
繼而,針對積層陶瓷電容器100之製造方法進行說明。圖5係例示積層陶瓷電容器100之製造方法之流程之圖。
(原料粉末製作步驟) 首先,準備用於形成介電層11之介電體材料。介電層11所包含之A位元素及B位元素通常以ABO3 之顆粒之燒結體之形式包含於介電層11。例如,BaTiO3 係具有鈣鈦礦結構之四方晶化合物,顯示高介電常數。該BaTiO3 一般而言可藉由使二氧化鈦等之鈦原料與碳酸鋇等之鋇原料反應合成鈦酸鋇而獲得。作為構成介電層11之陶瓷之合成方法先前已知悉各種方法,例如已知悉固相法、溶膠凝膠法、及水熱法等。在本實施形態中,可採用其等之任一者。
根據目的在所獲得之陶瓷粉末中添加特定之添加化合物。作為添加化合物可舉出:Mg(鎂)、Mo(鉬)、Mn(錳)、V(釩)、Cr(鉻)、稀土類元素(Y(釔)、Sm(釤)、Eu(銪)、Gd(釓)、Tb(鋱)、Dy(鏑)、Ho(鈥)、Er(鉺)、Tm(銩)及Yb(鐿))之氧化物、以及Co(鈷)、Ni、Zn(鋅)、Li(鋰)、B(硼)、Na(鈉),K(鉀)及Si(矽)之氧化物或玻璃。
在本實施形態中,較佳者係,首先,將包含添加化合物之化合物混合於構成介電層11之陶瓷之顆粒並在820~1150℃下進行預燒。繼而,將所獲得之陶瓷顆粒與添加化合物一起進行濕式混合,並進行乾燥及粉碎而調製陶瓷粉末。例如,基於介電層11之薄層化之觀點,陶瓷粉末之平均粒徑較佳為50~300 nm。例如,針對如上述般獲得之陶瓷粉末,藉由根據需要進行粉碎處理並調節粒徑、或與分級處理組合而可調整粒徑。
在本實施形態中,介電體材料較佳者係易於晶粒生長者。因而,較佳者係,在介電體材料中,將Mg及Mn之總和設為0.3 atm%以下。所謂Mg及Mn之總和係意味著可不包含任一者。又,當添加Cr、Co、Ni及Zn時,將其等與Mg及Mn之總和設為0.3 atm%以下。此外,濃度(atm%)係將具有以通式ABO3 表示之鈣鈦礦結構之主成分陶瓷之B位設為100 atm%時的濃度。
(積層步驟) 其次,可在所獲得之介電體材料中添加聚乙烯醇縮丁醛(PVB)樹脂等之黏結劑、乙醇、及甲苯等之有機溶劑、以及酞酸二辛酯(DOP)等之可塑劑而進行濕式混合。使用所獲得之漿料,利用例如模具塗佈法及刮刀法,在基材上塗敷例如厚度為0.8 μm以下之帶狀之介電體坯片並使其乾燥。
其次,藉由在介電體坯片之表面利用絲網印刷、及凹版印刷等印刷包含有機黏結劑之內部電極形成用之金屬導電膏,而配置交替地被引出至極性不同之一對外部電極之內部電極層圖案。在金屬導電膏中添加作為普通材料之陶瓷顆粒。陶瓷顆粒之主成分無特別限定,但較佳為與介電層11之主成分陶瓷相同。例如,可使平均粒徑為50 nm以下之BaTiO3 均一地分散。又,將具有抑制介電體材料之晶粒生長之作用之Ni或Ni合金用於金屬導電膏。或,當使用Cu、Ag(銀)、Pd(鈀)或其等之合金時,可包含抑制晶粒生長之成分。例如,可添加Mg、Mn、Cr、Co、Ni、及Zn之任一者或複合化合物等。
之後,將印刷有內部電極層圖案之介電體坯片沖壓為特定之大小,將經沖壓之介電體坯片在剝離基材之狀態下以內部電極層12與介電層11彼此錯開之方式,且以內部電極層12之端緣交替地露出於介電層11之長度方向兩端面並被交替地引出至極性不同之一對外部電極20a、20b之方式積層特定層數(例如100~500層)。藉由在積層之介電體坯片之上下壓接成為覆蓋層13之包覆薄片,並切割為特定晶片尺寸(例如3.5 mm×1.8 mm)而獲得積層體。
(煅燒步驟) 藉由當將如上述般獲得之積層體在250~500℃之N2 氣體環境中進行完脫黏結劑處理後,在氧分壓10-5 ~10-8 atm之還原氣體環境中在1100~1300℃下煅燒10分鐘~2小時,而各化合物燒結且晶粒生長。如此,獲得積層陶瓷電容器100。
(再氧化處理步驟) 之後,可在N2 氣體環境中以600℃~1000℃進行再氧化處理。 (外部電極形成步驟) 藉由在燒結體之兩端面塗佈Cu膏,且實施燒結、鍍覆,而形成外部電極20a、20b。
根據本實施形態之製造方法,介電體材料具有易於晶粒生長之組成,金屬導電膏包含抑制介電體材料之晶粒生長之成分。此情形時,在側邊際區域16中,可抑制內部電極層12附近之主成分陶瓷顆粒之晶粒生長,且促進表層附近之主成分陶瓷顆粒之晶粒生長。藉此,即便在電壓施加時在電容區域14產生拉伸應力,仍抑制側邊際區域16之裂痕,其結果為,可提高崩潰電壓。作為其理由,可認為是在側邊際區域16產生內部壓縮應力而抵消因電壓施加而產生之電容區域14之拉伸應力之故。換言之,可認為是,在側邊際區域16中,藉由抑制內部電極層12附近之主成分陶瓷顆粒之晶粒生長,且促進表層附近之主成分陶瓷顆粒之晶粒生長,在側邊際區域16產生內部壓縮應力,而抵消因電壓施加而產生之電容區域14之拉伸應力。且,若側邊際區域16之裂痕受到抑制,則對側邊際區域16要求之強度降低。藉此,可將側邊際區域16形成為較薄。其結果為,積層陶瓷電容器100之電容區域14之體積比提高,而可實現大電容化。在本實施形態中,藉由調整晶粒生長抑制成分之含有量等,而設為1.5≦Db/Da≦10.0。
此外,若與平均粒徑Db相比,平均粒徑Da接近電容區域14之平均粒徑,則可緩和平均粒徑Db與電容區域14之平均粒徑之差,而抑制裂痕之產生。
又,藉由使側邊際區域16之表層附近之顆粒進行晶粒生長,而可減少主成分陶瓷中之氣孔數。藉此,可提高耐濕性。
(變化例1) 在上述製造方法中,介電體材料具有易於晶粒生長之組成,金屬導電膏包含抑制介電體材料之晶粒生長之成分,但並不限定於此。例如,可行的是,在介電體材料中添加抑制晶粒生長之成分(例如Mg、Mn、Cr、Co、Ni、及Zn之任一者或複合化合物),當在積層步驟獲得積層體後,將晶粒生長促進劑塗佈於相當於側邊際區域16之區域之表層部並使其含浸。此時,在煅燒步驟中,可在煅燒時使該表層部進行晶粒生長。此外,可將包含SiO2 之玻璃成分等用作晶粒生長促進劑。
(變化例2) 或,可採用下述方法,即:在暫時進行完煅燒後,自煅燒步驟變更氣體環境、氣壓、及溫度等並再次進行煅燒,促進相當於側邊際區域16之區域之表層部之晶粒生長。例如,氧分壓可高於煅燒步驟之氧分壓。又,可將該方法與上述任一之製造方法組合。
(變化例3) 或,可行的是,在介電體材料中添加抑制晶粒生長之成分(例如Mg、Mn、Cr、Co、Ni、及Zn之任一者或複合化合物),當在積層步驟獲得積層體後,在相當於側邊際區域16之部位塗佈包含具有易於晶粒生長之組成(例如Mg與Mn之總和為0.3 atm%以下)之其他之介電體材料之漿料等。 [實施例]
以下,製作實施形態之積層陶瓷電容器,針對特性進行了調查。
準備平均粒徑為150 nm且添加有各種添加物之BaTiO3 。如圖6所示,在實施例1~9中,Mn與Mg之總和成為0.3 atm%以下。在實施例1、3、4中,將Mn與Mg之總和設為0.3 atm%。在實施例2、5中,將Mn與Mg之總和設為0.2 atm%。在實施例6~8中,將Mn與Mg之總和設為0.1 atm%。在實施例9中,將Mn與Mg之總和設為0.05 atm%。
在比較例1、2中,Mn與Mg之總和超過0.3 atm%。在比較例1中,將Mn與Mg之總和設為1.0 atm%。在比較例2中,將Mn與Mg之總和設為0.5 atm%。在比較例3中,將Mn與Mg之總和設為0.1 atm%。
在介電體材料中添加作為有機黏結劑之丁醛系、作為溶劑之甲苯、乙醇,利用刮刀法以燒結後之介電層11之厚度成為5 μm之方式製作坯片。在所獲得之片材絲網印刷內部電極形成用之金屬導電膏。金屬導電膏以用於抑制晶粒生長之Ni為主成分。將印刷完之片材沖壓為特定之尺寸,並堆疊170枚,且在其上下分別積層有包覆薄片。之後,利用熱壓接獲得積層體,並將其切斷為特定之形狀。之後,當在N2 氣體環境下進行完脫黏結劑處理後,在還原氣體環境下(O2 分壓:10-5 ~10-8 atm)、及在1220℃~1250℃下煅燒而獲得燒結體。在實施例1、2、6及比較例2中,將煅燒溫度設為1220℃。在實施例3、7中,將煅燒溫度設為1225℃。在實施例4、5、8、9中,將煅燒溫度設為1230℃。在比較例1、3中,將煅燒溫度設為1250℃。當將燒結體在N2 氣體環境條件下進行完再氧化處理後,將Cu膏塗佈於兩端面並實施燒結、鍍覆,而獲得具有長度3.2 mm、寬度1.6 mm、高度1.6 mm之形狀之積層陶瓷電容器。
(分析) 在實施例1~9中,由於使介電體材料具有易於晶粒生長之組成,且將內部電極形成用之金屬導電膏之主成分設為Ni,而可抑制平均粒徑Da且增大平均粒徑Db。如圖6所示,隨著減小Mn與Mg之總和,而平均粒徑Db變大。在比較例1、2中,平均粒徑Db被抑制。認為此係緣於因介電體量之Mn與Mg之總和超過0.3 atm%而抑制晶粒生長之故。此外,對研磨後之表面進行化學蝕刻處理,並進行了SEM觀察(3萬倍)。根據複數個SEM圖像測量約500個顆粒之粒徑,將其平均值作為平均粒徑。
對於實施例1~9及比較例1、2之積層陶瓷電容器進行了DC耐電壓試驗。維持充電電流50 mA以下並使電壓升高,施加最大500 V之電壓60秒。此時,確認有絕緣破壞及外觀異常。試驗數為20,計數其中上述異常之發生個數,將0個之情形設為〇,將1~3個之情形設為△,4個以上之情形判定為NG。如圖6所示,在實施例3~7中成為〇,在實施例1、2、8、9中成為△。認為此係緣於藉由設為1.5≦Db/Da≦10.0,而由側邊際區域16之內部壓縮應力抵消在電壓施加時在電容區域14產生之拉伸應力,而抑制側邊際區域16之裂痕之故。
另一方面,在比較例1、2中,在DC耐電壓試驗中發生異常。認為此係緣於藉由Db/Da未達1.5而拉伸應力抵消之效果變小之故。此外,在比較例3中,由於在進行DC耐電壓試驗前在側邊際區域16產生裂痕,故無法進行DC耐電壓試驗。認為此係緣於Db/Da超過10.0而平均粒徑差變得過大,側邊際區域16之表層之內部壓縮應力變得過大之故。
由以上內容可知,藉由設為1.5≦Db/Da≦10.0,而抑制側邊際區域16之裂痕。
以上,針對本發明之實施例進行了詳細描述,但本發明並不限定於上述之特定之實施例,在申請專利範圍所記載之本發明之要旨之範圍內可進行各種變化、變更。
10‧‧‧積層晶片 11‧‧‧介電層 12‧‧‧內部電極層 13‧‧‧覆蓋層 14‧‧‧電容區域 15‧‧‧端部邊際區域 16‧‧‧側邊際區域 20a‧‧‧外部電極 20b‧‧‧外部電極 100‧‧‧積層陶瓷電容器 A-A‧‧‧線 B-B‧‧‧線 SMW‧‧‧厚度 W‧‧‧寬度
圖1係積層陶瓷電容器之部分剖視立體圖。 圖2係圖1之A-A線剖視圖。 圖3係圖1之B-B線剖視圖。 圖4係側邊際區域之放大圖。 圖5係例示積層陶瓷電容器之製造方法之流程之圖。 圖6係顯示測定結果之圖。
11‧‧‧介電層
12‧‧‧內部電極層
16‧‧‧側邊際區域

Claims (5)

  1. 一種積層陶瓷電容器,其特徵在於具備積層構造,該積層構造係將以陶瓷為主成分之介電層與內部電極層交替地積層而成,具有大致長方體形狀,且形成為積層之複數層前述內部電極層交替地露出於對向之2個端面;且在設置為覆蓋前述積層構造中積層之複數層前述內部電極層延伸至前述2個端面以外之2個側面之端部的側邊際區域中,若將內部電極層對側邊際區域延伸方向上之距前述內部電極層之端部20μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將內部電極層對側邊際區域延伸方向上之距表層20μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,1.5≦Db/Da≦10.0。
  2. 如請求項1之積層陶瓷電容器,其中前述側邊際區域之主成分陶瓷係鈦酸鋇。
  3. 如請求項2之積層陶瓷電容器,其中前述側邊際區域包含Mn與Mg,且前述側邊際區域之Mn與Mg之總和為0.3atm%以下。
  4. 如請求項1至3中任一項之積層陶瓷電容器,其中與前述平均粒徑Db相比,前述平均粒徑Da接近前述積層構造之露出於不同之端面之內部電極層彼此對向之電容區域之主成分陶瓷的平均粒徑。
  5. 一種積層陶瓷電容器之製造方法,其特徵在於包含: 第1步驟,其在包含主成分陶瓷顆粒之坯片上,配置金屬導電膏之圖案;第2步驟,其獲得以前述圖案之配置位置交替地錯位之方式將由前述第1步驟獲得之積層單位積層複數個而獲得之陶瓷積層體;及第3步驟,其藉由煅燒前述陶瓷積層體而獲得積層構造,該積層構造係將介電層與內部電極層交替地積層而成,具有大致長方體形狀,且形成為積層之複數層前述內部電極層交替地露出於對向之2個端面;且在前述第3步驟中,藉由較內部之晶粒生長更為促進設置為覆蓋積層之複數層內部電極層延伸至前述2個端面以外之2個側面之端部的側邊際區域之表層部之晶粒生長,若將距前述內部電極層之端部20μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Da,將距表層20μm之範圍之主成分陶瓷之平均粒徑設為Db時,成為1.5≦Db/Da≦10.0。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7089402B2 (ja) * 2018-05-18 2022-06-22 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP7145652B2 (ja) * 2018-06-01 2022-10-03 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP7446705B2 (ja) * 2018-06-12 2024-03-11 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP2020167201A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
KR20190116113A (ko) * 2019-06-21 2019-10-14 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법
JP2021002604A (ja) * 2019-06-24 2021-01-07 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品
KR20190116131A (ko) * 2019-07-10 2019-10-14 삼성전기주식회사 적층형 커패시터 및 그 실장 기판
KR102262902B1 (ko) * 2019-08-23 2021-06-09 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법
KR20190116181A (ko) * 2019-09-20 2019-10-14 삼성전기주식회사 적층형 전자 부품
JP7192741B2 (ja) * 2019-10-30 2022-12-20 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品、及び、積層セラミック電子部品の製造方法
KR20210081668A (ko) * 2019-12-24 2021-07-02 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조 방법
JP2021108360A (ja) * 2019-12-27 2021-07-29 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
US11508524B2 (en) 2019-12-27 2022-11-22 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer ceramic capacitor
US11569035B2 (en) * 2020-06-29 2023-01-31 Taiyo Yuden Co., Ltd. Ceramic electronic device
US11961681B2 (en) * 2020-12-28 2024-04-16 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Multilayer capacitor including internal electrodes having pores on ends thereof and board having the same mounted thereon
JP2022125694A (ja) * 2021-02-17 2022-08-29 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
JP2022133553A (ja) * 2021-03-02 2022-09-14 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ
US12002625B2 (en) 2021-08-31 2024-06-04 Taiyo Yuden Co., Ltd. Ceramic electronic device and manufacturing method of the same
WO2023234314A1 (ja) * 2022-06-03 2023-12-07 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
KR20240133158A (ko) * 2023-02-28 2024-09-04 삼성전기주식회사 적층형 전자 부품

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3435190A1 (de) * 1984-09-25 1986-04-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrischer kondensator mit geschichteten dielektrikumslagen und verfahren zu seiner herstellung
JPH03108306A (ja) 1989-09-21 1991-05-08 Murata Mfg Co Ltd 積層コンデンサの製造方法
JP2987995B2 (ja) * 1991-05-13 1999-12-06 松下電器産業株式会社 内部電極用ペーストおよびそれを用いた積層セラミックコンデンサ
JPH08138968A (ja) 1994-11-10 1996-05-31 Tdk Corp 積層型コンデンサ
JPH11135357A (ja) * 1997-10-30 1999-05-21 Kyocera Corp 積層セラミックコンデンサ
JP2004323315A (ja) 2003-04-25 2004-11-18 Nec Tokin Corp 誘電体磁器組成物及びその製造方法並びにそれを用いた積層セラミックコンデンサ
JP4574267B2 (ja) 2004-07-28 2010-11-04 京セラ株式会社 積層型電子部品の製法および積層型電子部品
JP2007173714A (ja) 2005-12-26 2007-07-05 Kyocera Corp 積層セラミックコンデンサおよびその製法
JP5164463B2 (ja) 2007-07-26 2013-03-21 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサの製造方法及び積層セラミックコンデンサ
JP5287869B2 (ja) * 2009-06-15 2013-09-11 株式会社村田製作所 積層セラミック電子部品およびその製造方法
KR101508503B1 (ko) 2010-08-18 2015-04-07 다이요 유덴 가부시키가이샤 적층형 세라믹 전자 부품
KR101771728B1 (ko) 2012-07-20 2017-08-25 삼성전기주식회사 적층 세라믹 전자부품 및 이의 제조방법
KR101681358B1 (ko) * 2013-04-08 2016-11-30 삼성전기주식회사 적층 세라믹 커패시터 및 그 제조방법
JP2015156470A (ja) * 2014-01-14 2015-08-27 Tdk株式会社 積層型セラミック電子部品
JP6439551B2 (ja) * 2014-05-21 2018-12-19 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ
JP6632808B2 (ja) * 2015-03-30 2020-01-22 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ
US10020117B2 (en) * 2016-02-18 2018-07-10 Taiyo Yuden Co., Ltd. Multi-layer ceramic capacitor and method of producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
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JP7227690B2 (ja) 2023-02-22
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US10672559B2 (en) 2020-06-02
KR20190012106A (ko) 2019-02-08
KR102648161B1 (ko) 2024-03-18
JP2019029422A (ja) 2019-02-21
CN109326442A (zh) 2019-02-12
US20190035554A1 (en) 2019-01-31

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