WO2023089871A1 - 積層セラミック電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
- H01G4/30—Stacked capacitors
Definitions
- the present disclosure relates to a multilayer ceramic electronic component and a manufacturing method thereof.
- Patent Documents 1 and 2 Conventional laminated ceramic electronic components and manufacturing methods thereof are described in Patent Documents 1 and 2, for example.
- a multilayer ceramic electronic component of the present disclosure includes a laminate in which dielectric layers and internal electrodes are alternately laminated, a surface electrode provided on at least one of a first surface and a second surface of the laminate, and the surface electrode and an external electrode connecting the internal electrode, wherein the thickness of the surface electrode is thicker than the thickness of the internal electrode, and the surface electrode is at least one of the first surface and the second surface of the laminate. It is positioned continuously with a uniform thickness along the .
- a method for manufacturing a laminated ceramic electronic component includes steps of alternately laminating a plurality of ceramic green sheets and a plurality of internal electrodes to obtain a laminate; a step of obtaining a mother laminate having surface electrodes and a resin layer protecting the surface electrodes; The method includes a step of obtaining an element precursor, a step of removing a resin layer of the element precursor by firing, and a step of chamfering edges of the element precursor before firing.
- FIG. 1 is a perspective view of a via array capacitor, which is a type of multilayer ceramic electronic component according to an embodiment of the present disclosure
- FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a stacked state of sheets on which conductive paste is printed
- 1 is a perspective view of a mother laminate of a via array type capacitor
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a precursor body of a via array type capacitor, cut at a position passing through the center of the through conductor
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a precursor body after barrel polishing;
- FIG. 3 is a perspective view of a base precursor obtained by cutting a base laminate;
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the element body precursor of FIG. 9 along the AA'plane;
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a precursor body after barrel polishing;
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the base component after sintering;
- the size of electronic components mounted on wiring boards of electronic devices has been reduced in the multilayer ceramic electronic component having the configuration based on the multilayer ceramic electronic component of the present disclosure and the manufacturing method thereof.
- Some laminated ceramic electronic components with built-in internal electrodes have electrode pads and electronic circuits laid on their main surfaces. In the method, the electrodes were applied after the chamfering process.
- the reason why the chamfering is performed before laying the surface electrodes is that if the surface electrodes are laid and the surface electrodes are laid, the surface electrodes will be damaged if the surface electrodes are chamfered by the barrel method or sandblasting method, in which polishing is performed in a pot that rotates with the polishing material. because it gives However, as the parts become smaller, it becomes more difficult to lay electrode patterns on individual parts with high accuracy. Therefore, several methods have been proposed.
- grooves are formed by a laser along the outline of the product area on the surface of a mother laminate having surface electrodes formed by laminating and integrating internal electrodes and ceramic green sheets. are chamfered. After that, break grooves are formed, and after firing, the product is broken and divided into individual products. Since the surface electrodes can be formed on the main surface of the mother laminate that has already been chamfered before breaking, the electrodes can be formed with high positional accuracy.
- anchor tabs are provided between dielectric layers near the main surface so that external electrodes can be formed by direct plating even in a state where the element body part, which is the main body of the multilayer ceramic electronic component, is chamfered. to provide a means for the exposed portions of the anchor tabs to be more closely spaced toward the top and bottom surfaces.
- the external electrodes are formed by direct plating on such a structure, the external electrodes can be formed with good bonding to the internal electrodes, no misalignment, and high precision and high resolution.
- the anchor tab is a dummy electrode that is not involved in the formation of capacitance, and its exposed portion serves as a starting point for plating growth, forming the plating film that will become the external electrode, and also serves to fix the plating film to the ceramic of the main body. .
- an object of the present disclosure is to provide a laminated ceramic electronic component that can be easily chamfered without damaging the electrodes on the main surface, and a method for manufacturing the same.
- multilayer ceramic electronic components to be the subject of the present disclosure are not limited to multilayer ceramic capacitors, as long as they have surface electrodes on their main surfaces, and include multilayer piezoelectric elements, multilayer thermistor elements, multilayer chip coils, ceramic multilayer substrates, and the like. can also be applied to various laminated ceramic parts.
- FIG. 1 is a perspective view of a via array type capacitor 23 arranged in the immediate vicinity of an LSI on a circuit board, which is a kind of laminated ceramic capacitor according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a laminated state of sheets on which conductive paste is printed.
- FIG. 3 is a perspective view of mother laminate 11 of via array type capacitor 23 .
- This type of capacitor has a structure that reduces inductance and enables high-speed power supply to LSI (Large Scale Integration).
- the via array type capacitor 23 will be described as an example.
- the via array type capacitor 23 of this embodiment includes a laminated body in which the dielectric ceramics 4 as dielectric layers and the internal electrodes 5 are alternately laminated, and provided at both ends of the first surface and the second surface of the laminated body. and a through conductor 20 connecting the surface electrode 14 and the internal electrode 5 .
- the thickness of the surface electrode 14 is thicker than the thickness of the internal electrode 5, and the surface electrode 14 is continuously positioned along at least one of the first surface and the second surface of the laminate with a uniform thickness.
- the surface electrode 14 and the internal electrode 5 may each contain a ceramic component, and the amount of the ceramic component in the surface electrode 14 may be larger than the amount of the ceramic component in each internal electrode 5 .
- the internal electrode 5 is sandwiched and fixed between the dielectric layers, while the surface electrode 14 is fixed to the first and second surfaces of the laminate by utilizing the solid solution phenomenon of the ceramic component to the main surface.
- the surface electrode 14 and the internal electrode 5 may each contain a glass component, and the amount of the glass component in the surface electrode 14 may be larger than the amount of the glass component in the internal electrode 5 .
- the conductivity of the surface electrode 14 containing more ceramic components and glass components than the internal electrode 5 can be maintained at least equal to that of the internal electrode 5 .
- the thickness of the surface electrode 14 must be at least greater than the value obtained by multiplying the reciprocal of the volume content of the metal component in the surface electrode 14. However, the thickness varies greatly depending on the spatial structure of the metal component and other components. The thickness may be three times or more.
- the via array type capacitor 23 has a plurality of surface electrodes 14 with different polarities arranged alternately on the first and second surfaces in an array, and internal electrodes forming a capacitor inside. 5 with a through conductor 20 .
- the outer peripheral edges and corners E1 of the rectangular flat plate are chamfered by barrel polishing, sandblasting, or the like. By chamfering, the chamfered surface E2 remains, which reduces the occurrence of chips and microcracks unique to ceramics, and facilitates product handling in a parts feeder or the like.
- a step of alternately laminating a plurality of ceramic green sheets 10 and a plurality of internal electrodes 5 including through conductors 20 to form a laminate A mother laminate 11 (see FIG. 3) having surface electrodes 14 laid on at least one of the first and second surfaces of the laminate and a resin layer 15 protecting the surface electrodes 14. ), a step of cutting the mother laminate 11 along a planned cutting line 12 orthogonal to the mother laminate 11 to obtain a rectangular element precursor 13, and a step of cutting the resin layer 15 of the element precursor 13. It includes a step of removing by firing and a step of chamfering the edges of the element body precursor 13 before firing.
- the resin layer 15 is composed of a resin sheet 16, and the resin sheet 16 is laminated on at least one of the first surface and the second surface of the laminate together with the surface electrode 14 when laminating the ceramic green sheets.
- Barrel polishing which is the mainstream of chamfering of ceramic chip parts, is a simple process that can be chamfered with high production efficiency.
- the installation of 14 was done after chamfering. Therefore, the smaller the component, the more difficult it becomes to maintain the mounting position accuracy of the external electrodes 3 (see FIGS. 5A and 5B) on the first and second surfaces.
- the details of the process of laying the surface electrodes 14 at the stage of the mother laminate 11 before being cut into individual element parts 2 and then chamfering the laid surface electrodes 14 without damaging them will be described below. explain.
- ceramic mixed powder obtained by adding an additive to BaTiO 3 which is a ceramic dielectric material is wet pulverized and mixed by a bead mill.
- a polyvinyl butyral-based binder, a plasticizer, and an organic solvent are added to and mixed with the pulverized and mixed slurry to prepare a ceramic slurry.
- ceramic green sheets 10a to 10e are formed on the carrier film.
- the thickness of the ceramic green sheet 10 may be, for example, about 1 to 10 ⁇ m. As the thickness of the ceramic green sheet 10 is reduced, the capacitance of the laminated ceramic capacitor can be increased.
- the molding of the ceramic green sheets 10 is not limited to the die coater, and may be performed using, for example, a doctor blade coater, a gravure coater, or the like.
- a resin sheet 16 is prepared separately.
- the thickness of the resin sheet 16 may be, for example, approximately 10 to 50 ⁇ m. Since the resin sheet 16 functions as a protective layer during barrel polishing, if it is made thin, it will not perform its function during barrel polishing. Moreover, if it is too thick, the burden of material cost will increase.
- the aforementioned resin sheet 16 is attached to the surface of the laminate composed of the ceramic green sheets 10 and the internal electrodes 5 to form a protective layer as shown in FIG. 4B. Burn as indicated.
- the resin sheet 16 is thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylonitrile styrene, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polyurethane resin, polyethylene oxide resin, and methacrylic acid ester polymer.
- thermoplastic resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, acrylonitrile styrene, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, polyurethane resin, polyethylene oxide resin, and methacrylic acid ester polymer.
- the glass transition point of the resin of the resin sheet 16 varies greatly depending on the molecular weight of the resin, the acetyl group content, etc., even for the same type of resin.
- the resin layer 15 composed of the resin sheet 16 is a ceramic Since the green sheet 10 has a thermoplasticity close to that of the green sheet 10, a laminate having less internal strain can be obtained in the subsequent laminating press step.
- the resin layer 15 may be a resin that does not contain chlorine, fluorine, or the like. With such a resin, substances such as chlorine or fluorine remain on the surface of the element part 2 even after the precursor 13 is fired, reducing the risk of deterioration of the properties of the product due to substances such as chlorine or fluorine. can do.
- FIG. 2 is a schematic diagram corresponding to a single element body part, but at this point in time when the perforation is performed, the mother laminate 11 is in a state before being cut into the element precursors 13 of the individual element parts 2. Perforations are made in the ceramic green sheet 10 .
- the diameter of the through holes may be about 30 to 1500 ⁇ m, and the holes may be drilled, punched, or laser processed.
- the ceramic green sheet 10 having through holes prepared as described above is printed with a predetermined pattern of conductive paste for the internal electrodes 5 and the surface electrodes 14 on the base ceramic green sheet 10 and the resin sheet 16, respectively. may be formed by
- the conductive paste is printed using, for example, a screen printing method or a gravure printing method.
- the conductive paste may contain metals such as Ni, Pd, Cu, Ag, or alloys thereof.
- the conductive paste for the surface electrode 14 may be mixed with ceramic powder or glass powder in addition to the above metal powder in order to improve bonding with the ceramic body during firing.
- barium titanate powder nickel paste may be used as a common material with nickel powder as the main component.
- a conductive paste for surface electrodes 14 is printed on the ceramic green sheet 10a.
- the ceramic green sheet 10b has a plurality of through holes, and the through holes are filled with a conductive paste.
- the internal electrodes 5 for two types of polarities are printed on the ceramic green sheets 10c and 10d. At this time, the internal electrodes 5 are simultaneously embedded in the through holes.
- a conductive paste for the surface electrodes 14 is formed on the resin sheet 16 by printing.
- the thickness of the internal electrode 5 may be, for example, 1.0 ⁇ m or less.
- the ceramic green sheets 10 printed with the conductive paste are laminated in the order shown in FIG.
- a predetermined number of blank ceramic green sheets 10e serving as a cover layer are laminated, and a predetermined number of ceramic green sheets 10c and 10d printed with internal electrodes 5 for two types of polarities are alternately laminated thereon.
- a predetermined number of ceramic green sheets 10b printed with through conductors 20 are stacked, then ceramic green sheets 10a printed with surface electrodes 14 are stacked, and finally a blank resin sheet 16 is placed.
- lamination of these ceramic green sheets 10 is performed on a support sheet 18 .
- the support sheet 18 may be an adhesive release sheet such as a weak adhesive sheet or a foamed release sheet that can be adhered and peeled.
- FIG. 3 is a perspective view showing a mother laminate 11 formed by pressing and crimping the above laminates in the stacking direction to integrate them. Since the resin layer 15 is translucent, the surface electrode 14 on the main surface is visible through it. Inside the mother laminate 11 , conductive paste previously embedded in the through holes of the ceramic green sheets 10 is connected to form through conductors 20 that connect the internal electrodes 5 and the surface electrodes 14 . Under the mother laminate 11, a support sheet 18 used when laminating the ceramic green sheets 10 is positioned. In addition, the virtual lines drawn in a grid pattern on the main surface of FIG. is the boundary of
- the through conductors 20 are formed by drilling, punching, or laser drilling after manufacturing the mother laminate 11 in which the ceramic green sheets 10 are laminated. It can also be formed by embedding a conductive paste, or a resin sheet 16 can be laid on its surface.
- the surface electrodes 14 may be provided on the first surface and the second surface depending on the performance of the component. In that case, the resin sheet 16 is attached to both the first surface and the second surface.
- the resin sheet 16 may be attached to the first surface and the second surface by pressing with a thermal press.
- FIG. 4A is a cross-sectional view at a position passing through the center of the penetrating conductor 20 of the cut element precursor 13 .
- a through conductor 20 connects the internal electrode 5 and the surface electrode 14 having the same polarity.
- the surface resin layer 15 protects the surface electrode 14 .
- the body precursor 13 of FIG. 4A is chamfered by a barrel process. Barreling is performed by a wet barrel in which a plurality of pre-fired precursors 13 are placed in a rotating pot together with abrasives such as ceramic powder and resin beads, and polished in water. In the case of the element precursor 13 that dislikes water, chamfering may be performed with a dry barrel that does not use water.
- FIG. 4B is a cross-sectional view of the element precursor 13 after barrel polishing. All edges and vertices are rounded. Although it is not clearly shown, the surface is also polished, and the surface layer on the six sides is scraped off by a certain amount. On the other hand, since the first surface and the second surface have protective layers for the resin layer 15, the surface electrodes 14 are kept in their original state. Focusing on the four sides of each surface of the ceramic green sheet 10 in contact with the resin layer 15, as indicated by reference numeral E1, they are chamfered to the extent that there are no burrs or corners.
- the chamfered body precursor 13 is degreased and fired.
- the degreasing is performed by raising the temperature of the element body precursor 13 to 700° C. in a nitrogen atmosphere furnace, and the subsequent firing is performed at a peak temperature of 1100 to 1250° C. in a hydrogen atmosphere reduction furnace to sinter the element body part 2. get
- FIG. 4C is a cross-sectional view of the base component 2 after firing.
- the resin layer 15 of the element body precursor 13 is burned off in the firing process, and the element body component 2 is made up of only the ceramic portion after sintering.
- the element body part 2 is also subjected to barrel treatment prior to firing on the four sides of the first and second surfaces to be chamfered to a certain level so that burrs and sharp corners are removed as indicated by reference numeral E2. ing.
- the surface electrodes 14 of the base component 2 after firing may be plated with a single layer or multiple layers to facilitate solder mounting. Further, the method may further include a projection-forming plating step for forming projecting conductors on the surface electrodes 14 on which the plating layer is formed.
- the chamfering process is performed while the surface electrodes 14 laid in advance are protected by the resin layer 15 in the state of the mother laminate 11 before firing, the individual element bodies after firing can be chamfered.
- the conventional technique of applying the surface electrode 14 to the component 2 it is possible to form the surface electrode 14 with high precision and fineness.
- the conventional barrel process can be used for chamfering, and the process of attaching the surface electrode 14 to each element body part 2 in the post process is eliminated, so that the number of manufacturing processes is reduced and the manufacturing can be made at low cost.
- FIG. 5A is a perspective view of a general multilayer ceramic capacitor 1a
- FIG. 5B is a perspective view of a multilayer ceramic capacitor 1b called a three-terminal capacitor. Both capacitors have a substantially rectangular parallelepiped element part 2 and external electrodes 3 .
- the external electrodes 3 connected to the partially exposed internal electrodes 5 are arranged on a pair of end surfaces 8 or side surfaces 9 of the base component 2 and extend to other adjacent surfaces.
- the external electrodes 3 generally have a base electrode and a plated outer layer. Conductive paste is applied to the base part 2 and then metallized by baking at a high temperature to form the base electrode, and the plated outer layer is formed thereon. However, the thickness of the external electrodes 3 has become thinner as the parts have become smaller. is also known.
- FIGS. 6A and 6B are perspective views showing the element parts 2 of FIGS. 5A and 5B when the external electrodes 3 are formed by direct plating.
- a surface electrode 14 is laid on the first surface 7A and the second surface 7B of the base component 2, and a part of the internal electrode 5 is exposed on the first surface 7A and the second surface 7B or the side surface 9.
- the plating grows around the exposed portions of the internal electrodes 5 on the end face 8 or the side face 9 as nuclei, and adjacent portions are joined to form a plated film, forming a surface electrode 14 .
- It is possible to manufacture a product having external electrodes 3 similar to those shown in FIGS. 5A and 5B by forming a continuous plating film by bonding with the plating film formed thereon.
- the thickness of the surface electrode 14 is thicker than the thickness of the internal electrode 5, and the surface electrode 14 is continuously positioned with a uniform thickness along at least one of the first surface 7A and the second surface 7B of the laminate.
- the surface electrode 14 and the internal electrode 5 may each contain a ceramic component, and the amount of the ceramic component in the surface electrode 14 may be larger than the amount of the ceramic component in each internal electrode 5 .
- the internal electrode 5 is sandwiched and fixed between the dielectric layers, while the surface electrode 14 is self-bonded to the first surface 7A and the second surface 7B by utilizing the solid solution phenomenon of the ceramic component to the first surface 7A and the second surface 7B. It adheres to surface 7B.
- the surface electrode 14 and the internal electrode 5 may each contain a glass component, and the amount of the glass component in the surface electrode 14 may be larger than the amount of the glass component in the internal electrode 5 .
- the internal electrode 5 is sandwiched and fixed between the dielectric layers, but the surface electrode 14 is fixed to the main surface by utilizing the solid solution phenomenon of the glass component to the main surface.
- the conductivity of the surface electrode 14 containing more ceramic components and glass components than the internal electrode 5 can be maintained at least equivalent to that of the internal electrode 5 .
- the thickness of the surface electrode 14 must be at least greater than the value obtained by multiplying the reciprocal of the volume content of the metal component in the surface electrode 14. However, the thickness varies greatly depending on the spatial structure of the metal component and other components. The thickness may be three times or more.
- the internal electrode 5 located closest to the resin layer 15 of the mother laminate 11 is the anchor tab 22, and the exposed portion of the anchor tab 22 on the side surface, the exposed portion of the other internal electrode 5, and the surface electrode 14 The ends are aligned in the stacking direction.
- the surface electrode 14 protected by the resin layer 15 of the element precursor 13 has a predetermined electrode pattern and includes the external electrode 3 connecting the internal electrode 5 and the electrode pattern of the surface electrode 14 .
- a step of alternately laminating a plurality of ceramic green sheets 10 and a plurality of internal electrodes 5 to form a laminate, and a step of forming the laminate a step of obtaining a mother laminate 11 having a surface electrode 14 laid on at least one of the first surface and the second surface of the laminate and a resin layer 15 protecting the surface electrode 14; is cut along a planned cutting line 12 orthogonal to the mother laminate 11 to obtain a rectangular element precursor 13; a step of removing the resin layer 15 of the element precursor 13 by firing; , and a step of chamfering the edges of the element precursor 13 .
- the resin layer 15 is composed of a resin sheet 16, which is laminated together with the surface electrode 14 on at least one of the first surface 7A and the second surface 7B of the laminate when the ceramic green sheets 10 are laminated. Moreover, the surface electrode 14 may be laid on the resin sheet 16 .
- the manufacturing method will be described by taking the base component 2 of FIG. 6A as an example.
- a raw material slurry is prepared and the ceramic green sheet 10 is formed. Since the production of the ceramic green sheets 10 is the same as that of the first embodiment, redundant description is omitted, but the thickness of the ceramic green sheets 10 is desirably 10 ⁇ m or less.
- the external electrodes 3 are formed by plating directly on the base component 2, the plating grows with the layer ends of the internal electrodes 5 exposed on the side surfaces 9 of the base component 2 as nuclei, and the adjacent layer ends of the internal electrodes 5 grow. Since a plated film is formed that is combined with the growing plating, if the interval between the internal electrodes 5 is set to 10 ⁇ m or more, the continuity of the plated film may be impaired.
- the conductive paste used for the internal electrodes 5 and the conductive paste used for the surface electrodes 14 are prepared. Since the details are the same as those of the first embodiment, redundant description is omitted.
- the conductive paste for the anchor tabs 22 (see FIG. 7) used in the second embodiment may contain metals such as Ni, Pd, Cu, Ag, or alloys thereof.
- the same conductive paste as the internal electrode 5 may be used.
- These conductive pastes are printed on the ceramic green sheet 10 in a predetermined pattern by a printing method such as screen printing or gravure printing.
- the thickness of the resin sheet 16 may be, for example, about 10 to 100 ⁇ m.
- the material and characteristics of the resin sheet 16 are as described in the first embodiment.
- the resin sheet 16 is used to protect the electrodes present on the first and second surfaces of the base component 2 from damage and adhesion of foreign matter during the chamfering process.
- a pattern of the surface electrodes 14 is printed on some of the resin sheets 16 with a conductive paste.
- the surface electrodes 14 printed on the resin sheet 16 are pressed against the ceramic green sheet 10 after lamination pressure-bonding, and if the resin sheet 16 is fired as it is, the resin sheet 16 is burned out, and the surface electrodes 14 of the base component 2, which is a fired ceramic body, are separated from each other. Become.
- FIG. 7 is an exploded perspective view schematically showing the laminated state of the ceramic green sheets 10 on which the internal electrodes 5 are printed as a structure corresponding to one component.
- a resin sheet 16 having surface electrodes 14 printed thereon is placed on a support sheet 18 (see FIG. 8), and ceramic green sheets 10 having a predetermined number of anchor tabs 22 printed thereon are alternately stacked in a predetermined number.
- the ceramic green sheets 10 having a set number of two types of internal electrodes 5, the ceramic green sheets 10 printed with a predetermined number of anchor tabs 22, and the ceramic green sheets 10 printed with the surface electrodes 14 are laminated in this order.
- Blank resin sheets 16 are stacked.
- the support sheet 18 may be a weak adhesive sheet having a small adhesive force or an adhesive release sheet capable of being adhered and peeled off, such as a foamed release sheet.
- the laminate is crimped in a press process to obtain an integrated mother laminate 11 as shown in FIG.
- the pressing of the mother laminate 11 can be performed using, for example, a hydrostatic press.
- the adhesion of the ceramic green sheets 10 may be accelerated by heating during pressing.
- a virtual line 12 shown in FIG. 8 is a planned cutting line indicating the cutting position.
- a support sheet 18 used for laminating the ceramic green sheets 10 is positioned under the mother laminate 11 .
- the mother laminate 11 is cut along the predetermined cutting line 12 by using a press-cut cutting device to obtain the element precursor 13 shown in FIG.
- the method for cutting the mother laminate 11 is not limited to the method using the press-cut cutting device, and for example, a dicing saw device or the like may be used. Since the first and second surfaces, the end surfaces, and the side surfaces of the mother laminate 11 correspond to the first surface 7A, the second surface 7B, the end surface 8, and the side surfaces 9, respectively, of the base body precursor 13, are given the same reference numerals.
- the resin layer 15 is a translucent layer, the surface electrodes 14 are visible through the resin layer 15, but the surface electrodes 14 are protected by the resin layer 15. Also, the internal electrodes 5, the anchor tabs 22, and a part of the surface electrodes 14 shown in FIG. Since the external electrodes 3 are formed by direct plating, the areas arranged in the same row form the external electrode 3 formation areas.
- FIG. 10A is a cross-sectional view of the element body precursor 13 of FIG. 9 along the AA' plane.
- the surface electrodes 14 are protected by the resin layers 15 on the first and second surfaces.
- chamfering is performed in the barrel process. Barreling is performed by a wet barrel in which a plurality of precursors 13 are placed in a rotating pot together with an abrasive such as ceramic powder or resin beads or a lubricant, and polished in water. In the case of a body part that dislikes water, chamfering may be performed using a dry barrel that does not use water.
- FIG. 10B is a cross-sectional view of the element precursor 13 after barrel polishing. All edges and apex angles are rounded, as indicated by reference E3. Although it is not clearly stated, all the surfaces are polished, and the surface layer on the six sides is scraped off by a certain amount. On the other hand, since the first surface 7A and the second surface 7B have a protective layer for the resin layer 15, the surface electrodes 14 are kept in their original state. Focusing on the four laminated sides of the ceramic green sheets 10 that are in contact with the resin layer 15, these portions are also chamfered to the extent that there are no burrs or corners.
- the body component 2 after chamfering is degreased and fired in a firing process.
- the degreasing is carried out by raising the temperature to 700.degree.
- FIG. 10C is a perspective view of the base component 2 after firing.
- the resin layer 15 of the element body precursor 13 is burned off, and the element body component 2 is made up of only the sintered ceramic portion.
- the four sides of the first surface 7A and the second surface 7B are also barrel treated prior to firing and chamfered to a certain level, as indicated by reference numeral E4.
- electroless plating or electrolytic plating is applied to the fired base component 2 to form the external electrodes 3 made of the plating film.
- the plating film grows from the exposed end of the internal electrode 5 on the end surface 8 or the side surface 9 as a nucleus, and the adjacent portions are joined together to form a plating film, which is also joined to the plating film formed on the surface electrode 14.
- a continuous plating film is formed by contacting each other.
- the plating may be a copper plating layer.
- annealing may be performed at a high temperature of 600° C. to 800° C. to form an alloy at the joints with the internal electrodes 5 containing Ni as a main component to increase the joint strength.
- the second embodiment it is not necessary to prepare ceramic green sheets having various thicknesses and to form the external electrodes 3 by applying conductive paste, so that the number of manufacturing processes can be reduced. can be manufactured at low cost.
- the plating film can be formed thinly and is formed on the exposed portions of the surface electrode 14 and the internal electrode 5 which do not impair the shape, the parts can be miniaturized and highly accurate. It becomes easy to manufacture a capacitor that requires a narrow pitch, such as the three-terminal capacitor 1b shown in FIG. 5B or a further expanded multi-terminal capacitor.
- the surface electrodes and the internal electrodes each contain a ceramic component;
- the surface electrodes and the internal electrodes each contain a glass component;
- the internal electrode positioned closest to the resin layer is an anchor tab, and the exposed portion of the anchor tab on the side surface, the exposed portion of the other internal electrode, and the end of the surface electrode extend in the stacking direction.
- the surface electrode protected by the resin layer of the element precursor has a predetermined electrode pattern;
- the individual components can be cut without damaging the electrodes formed on the main surface of the mother laminate before being cut into individual components. Since chamfering can be performed later, it is possible to provide a small multilayer ceramic electronic component having highly accurate surface electrodes.
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Abstract
積層セラミック電子部品の製造方法は、複数のセラミックグリーンシートと複数の内部電極とを交互に積層し、積層体の少なくとも一方の主面に樹脂層で保護された電極パターンが敷設されている母積層体を得る工程と、母積層体に直交する切断予定線で切断して矩形状の素体部品を得る工程と、素体部品の樹脂層を焼成で除去する工程を含み、焼成前に、素体部品の稜部の面取りを行う工程を備える。
Description
本開示は、積層セラミック電子部品及びその製造方法に関する。
従来技術の積層セラミック電子部品及びその製造方法は、例えば特許文献1,2に記載されている。
本開示の積層セラミック電子部品は、誘電体層と内部電極とが交互に積層された積層体と、前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に設けられる表面電極と、前記表面電極と前記内部電極とを接続する外部電極と、を含み、前記表面電極の厚みが前記内部電極の厚みよりも厚く、前記表面電極が前記積層体の前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している。
本開示の積層セラミック電子部品の製造方法は、複数のセラミックグリーンシートと複数の内部電極とを交互に積層して積層体を得る工程と、前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極と、前記表面電極を保護する樹脂層とを有している母積層体を得る工程と、前記母積層体を、該母積層体に直交する切断ラインで切断して矩形状の素体前駆体を得る工程と、前記素体前駆体の樹脂層を焼成で除去する工程と、焼成前に、前記素体前駆体の稜部の面取りを行う工程と、を含む。
本開示の目的、特色、及び利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態の積層セラミック電子部品の一種であるビアアレイ型コンデンサの斜視図である。
導電ペーストが印刷されたシートの積層状態を模式的に示す分解斜視図である。
ビアアレイ型コンデンサの母積層体の斜視図である。
貫通導体の中央を通る位置で切断された、ビアアレイ型コンデンサの素体前駆体の断面図である。
バレル研磨後の素体前駆体の断面図である。
焼成後の素体部品の断面図である。
一般的な積層セラミックコンデンサの斜視図である。
三端子コンデンサと呼ばれる積層セラミックコンデンサの斜視図である。
外部電極を直接めっきで形成する場合の図5Aの素体部品を示した斜視図である。
外部電極を直接めっきで形成する場合の図5Bの素体部品を示した斜視図である。
内部電極が印刷されたセラミックグリーンシートの積層状態を、一個の部品に相当する構成体で模式的に示した分解斜視図である。
母積層体の斜視図である。
母積層体を切断して得た素体前駆体の斜視図である。
図9の素体前駆体のA-A'面における断面図である。
バレル研磨後の素体前駆体の断面図である。
焼成後の素体部品の断面図である。
まず、本開示の積層セラミック電子部品及びその製造方法が基礎とする構成の積層セラミック電子部品及びその製造方法について説明する。
本開示の積層セラミック電子部品が基礎とする構成の積層セラミック電子部品及びその製造方法においては、近年、電子機器の配線基板に搭載される電子部品の小型化が進んでいる。内部電極が内蔵された積層セラミック電子部品の中には、その主面に電極パッドや電子回路が敷設されたものがあり、これらの表面電極の主面には、印刷、蒸着、或いは浸漬などの方法で、面取り処理の後に電極が付与されていた。面取りが表面電極の敷設前に行なわれるのは、表面電極が敷設された状態で、研磨材と共に回転するポットの中で研磨を行うバレル工法やサンドブラスト工法などで面取りを行うと、表面電極にダメージを与えるからである。しかし、部品が小型になるほど、個々の部品に高精度に電極パターンを敷設することが困難になってきていた。そのため、いくつかの方法が提案されている。
例えば、前述の特許文献1では、内部電極とセラミックのグリーンシートとを積層して一体化して表面電極を備えた母積層体の表面に、製品領域の外形線に沿ってレーザーで溝部を形成して面取りしている。その後にブレーク溝を形成して、焼成後にブレークして個々の製品に分割している。既に面取りがなされたブレーク前の母積層体の状態でその主面に表面電極を形成できるので、位置精度の高い電極形成ができる。
また、例えば、前述の特許文献2では、積層セラミック電子部品の本体である素体部品が面取りされた状態でも、直接めっきによる外部電極の形成ができるように、主面に近い誘電層間にアンカータブを設置して、アンカータブの露出部の間隔を頂面及び前記底面に向かってより近接させた手段を提供している。そのような構造体に直接めっきで外部電極を形成すると、内部電極との接合がよく、位置ずれがなく、高精度で分解能の高い外部電極が形成できる。また、丸められた角部においてもめっき形成の信頼性が高い外部電極を形成できるとしている。
しかしながら、前述の特許文献1に記載の方法では、面取りのため母積層体にレーザーで溝部を形成するので、一括で面取り処理を行う他の従来技術のバレル研磨と比較して、多くの工数とコストがかかり、製造の負担となっていた。
また、前述の特許文献2に記載の方法では、隣接するアンカータブの露出部の距離を頂面及び前記底面に向かってより近接させなければならないので、アンカータブを敷設するセラミックグリーンシートの厚みを多種用意しなければならないという問題があった。アンカータブは、静電容量形成に関わっていないダミー電極であり、その露出部がめっき成長起点となり、外部電極となるめっき膜を形成するとともに、めっき膜を本体のセラミックに固定する役目を果たしている。
本開示は、上記を鑑み、主面上の電極を損なわずに、容易に面取りができる積層セラミック電子部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
以下、図面を参照しつつ、本開示の積層セラミック電子部品及びその製造方法の実施形態について、積層セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて複数の例を挙げて説明する。本開示の対象となる積層セラミック電子部品は、主面に表面電極がある電子部品であれば、積層セラミックコンデンサに限らず、積層型圧電素子、積層サーミスタ素子、積層チップコイル、及びセラミック多層基板等の様々な積層セラミック部品にも適用することができる。
(第一の実施形態)
図1は、本開示の一実施形態の積層セラミックコンデンサの一種である回路基板のLSI直近に配置されるビアアレイ型コンデンサ23の斜視図である。図2は、導電ペーストが印刷されたシートの積層状態を模式的に示す分解斜視図である。図3は、ビアアレイ型コンデンサ23の母積層体11の斜視図である。このタイプのコンデンサは、インダクタンスを低減化する構造となっていて、LSI(Large Scale Integration)への高速電源供給を可能とする。以下の積層セラミック電子部品の第一の実施形態では、ビアアレイ型コンデンサ23を例にして説明を行う。
図1は、本開示の一実施形態の積層セラミックコンデンサの一種である回路基板のLSI直近に配置されるビアアレイ型コンデンサ23の斜視図である。図2は、導電ペーストが印刷されたシートの積層状態を模式的に示す分解斜視図である。図3は、ビアアレイ型コンデンサ23の母積層体11の斜視図である。このタイプのコンデンサは、インダクタンスを低減化する構造となっていて、LSI(Large Scale Integration)への高速電源供給を可能とする。以下の積層セラミック電子部品の第一の実施形態では、ビアアレイ型コンデンサ23を例にして説明を行う。
本実施形態のビアアレイ型コンデンサ23は、誘電体層である誘電体セラミック4と内部電極5とが交互に積層された積層体と、積層体の第1面及び第2面のそれぞれの両端に設けられる電極膜によって構成される表面電極14と、表面電極14と内部電極5とを接続する貫通導体20とを含む。表面電極14の厚みが内部電極5の厚みよりも厚く、表面電極14が積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している。
表面電極14及び内部電極5は、それぞれセラミック成分を含み、表面電極14のセラミック成分量は、各内部電極5のセラミック成分量より多い構成であってもよい。内部電極5は、誘電体層に挟まれて固定されているが、表面電極14はセラミック成分の主面への固溶現象を生かして自ら積層体の第1面及び第2面に固着する。
また表面電極14及び内部電極5は、それぞれガラス成分を含み、表面電極14の成分中のガラス成分量は、前記内部電極5の成分中のガラス成分量より多い構成であってもよい。
また、表面電極14を内部電極5より厚くすることにより、セラミック成分やガラス成分を内部電極5より多く含む表面電極14の導電性を、内部電極5と少なくとも同等に保持することができる。表面電極14の厚みは、少なくとも表面電極14中の金属成分の体積含有率の逆数を乗じた値より多くしなければならないが、金属成分と他成分の空間構造によって、実際は、大きく変わるので、さらにその3倍以上の厚みとしてもよい。
ビアアレイ型コンデンサ23は、図4Cの断面図に示されるように、第1面及び第2面に極性の異なる複数の表面電極14が互い違いにアレイ状に配置され、内部でコンデンサを形成する内部電極5に貫通導体20で繋がれている。平板状の矩形の外周稜及び角部E1は、バレル研磨やサンドブラストなどで面取りされている。面取りすることで、面取り面E2が残り、セラミック固有の欠けやマイクロクラックなどの発生を減らし、パーツフィーダーなどでの製品ハンドリングをスムースにしている。
第一の実施形態の積層セラミック電子部品の製造方法に係る実施形態では、複数のセラミックグリーンシート10と貫通導体20を含む複数の内部電極5とを交互に積層して積層体を形成する工程と、この積層体の積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極14が敷設され、表面電極14を保護する樹脂層15とを有している母積層体11(図3参照)を得る工程と、母積層体11を、母積層体11に直交する切断予定線12で切断して矩形状の素体前駆体13を得る工程と、素体前駆体13の樹脂層15を焼成で除去する工程と、焼成前に、素体前駆体13の稜部の面取りを行う工程と、を含む。
樹脂層15は樹脂シート16から成り、前記樹脂シート16はセラミックグリーンシートの積層時に表面電極14とともに、積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に積層する。
セラミックチップ部品の面取りの主流であるバレル研磨は、簡便で高い生産効率で面取りを行えるプロセスであるが、角や稜部のみならず、素体部品2の表面も研磨するので、従来、表面電極14の取り付けは、面取りの後に行われていた。従って、部品が小型になればなるほど第1面及び第2面の外部電極3(図5A及び図5Bを参照)の取り付け位置精度を保つことが難しくなっていた。以下に、個々の素体部品2に切断される前の母積層体11の段階で表面電極14の敷設を行い、その後、敷設された表面電極14を損なわずに面取りを行うプロセスについての詳細を説明する。
先ず、セラミック誘電体材料であるBaTiO3に添加剤を加えたセラミックの混合粉体をビーズミルで湿式粉砕混合する。この粉砕混合したスラリーに、ポリビニルブチラール系バインダー、可塑剤、及び有機溶剤を加えて混合し、セラミックスラリーを作製する。
次に、ダイコーターを用いて、キャリアフィルム上にセラミックグリーンシート10a~10e(総称する場合には、添え字a~eを省略する)を成形する。セラミックグリーンシート10の厚みは、例えば、1~10μm程度であってもよい。セラミックグリーンシート10の厚みを薄くするほど、積層セラミックコンデンサの静電容量を高くすることができる。セラミックグリーンシート10の成形は、ダイコーターだけに限らず、例えば、ドクターブレードコーター又はグラビアコーター等を用いて行ってもよい。
また、別途、樹脂シート16を準備する。樹脂シート16の厚みは、例えば、10~50μm程度であってもよい。樹脂シート16は、バレル研磨時の保護層として機能するので、薄くすると、バレル研磨中にその機能を果たさなくなる。また、厚過ぎると、材料コストの負担が大きくなる。前述の樹脂シート16は、セラミックグリーンシート10と内部電極5とによって構成された積層体の表面に取り付けられて図4Bに示されるように保護層となるが、後の焼成工程で、図4Cに示されるように焼失する。樹脂シート16は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、ポリウレタン樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂、及びメタクリル酸エステル系ポリマー等の熱可塑性の樹脂である。
樹脂シート16の樹脂のガラス転移点は、同じ種類の樹脂でも、その樹脂の分子量やアセチル基のなどによって大きく変わる。樹脂シート16の樹脂のガラス転移点を、セラミックグリーンシート10に含有されるバインダーと可塑剤などからなる樹脂総体のガラス転移点に近いものを選ぶと、樹脂シート16から成る樹脂層15は、セラミックグリーンシート10に近い熱可塑性を有するので、後の積層プレス工程で内部歪の少ない積層体が得られる。また、樹脂の熱分解温度は、セラミックグリーンシート10及び内部電極5に含まれるバインダーの熱分解温度以下であると、後の素体前駆体13の焼成工程において、焼成プロファイルへの影響が少なくなる。さらには、樹脂層15は、塩素又はフッ素等を含有しない樹脂であってもよい。そのような樹脂であれば、塩素又はフッ素等の物質が、素体前駆体13の焼成後も素体部品2の表面に残り、製品の塩素又はフッ素等の物質による特性劣化を引き起こすおそれを低減することができる。
次に、貫通孔を備えたセラミックグリーンシート10を作成する。貫通孔を形成する位置は、図2の貫通導体20で示した中央位置である。図2は素体部品単体に相当する模式図であるが、穿孔が行われるこの時点では、母積層体11が個々の素体部品2の素体前駆体13に切断される前の状態で各セラミックグリーンシート10に穿孔が行わる。貫通孔の穿孔径は30~1500μm程度であってもよく、穿孔はドリルやパンチ或いはレーザー加工によって行なってもよい。
次に、上記で作成した貫通孔を備えたセラミックグリーンシート10は、素地のセラミックグリーンシート10、及び、樹脂シート16のそれぞれに内部電極5、表面電極14の導電性ペーストを所定のパターンで印刷することによって形成されてもよい。
導電性ペーストの印刷は、例えば、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等を用いて行う。導電性ペーストは、例えばNi、Pd、Cu、Ag等の金属、又はそれらの合金を含んでいてもよい。表面電極14用の導電性ペーストは、焼成時にセラミック素体との結合をよくするため、上記の金属粉に加えてセラミック粉やガラス粉を混合してもよい。導電性ペーストとしては、例えば、ニッケル粉を主成分として、共通材料としてチタン酸バリウム粉末ニッケルペーストであってもよい。
内部電極5及び表面電極14となる導電性ペーストの印刷パターンの概要を、1個の部品おける積層状態を例示した図2の分解斜視図で説明する。セラミックグリーンシート10aには、表面電極14の導電性ペーストが印刷される。セラミックグリーンシート10bには複数の貫通孔があり、貫通孔が導電ペーストで埋められる。セラミックグリーンシート10c及び10dは、2種類の極性用の内部電極5が印刷される。このとき、同時に貫通孔に内部電極5が埋め込まれる。樹脂シート16には、表面電極14の導電性ペーストが印刷形成される。
内部電極5の厚みは薄ければ薄いほど、内部応力による内部欠陥を減らすことができる。高積層数のコンデンサであれば、内部電極5の厚みは、例えば、1.0μm以下であってもよい。
内部電極5の印刷工程の後、導電性ペーストが印刷されたセラミックグリーンシート10は、図2に示す順番で積層される。最初に、カバー層となるブランクのセラミックグリーンシート10eを所定枚数積層し、その上に2種の極性用の内部電極5が印刷されたセラミックグリーンシート10c及び10dを交互に所定枚数積層し、さらに貫通導体20が印刷されたセラミックグリーンシート10bを所定枚数積層し、次に表面電極14が印刷されたセラミックグリーンシート10aを積層し、最後にブランクの樹脂シート16を載せる。なお、これらのセラミックグリーンシート10の積層は、支持シート18上で行う。支持シート18は、弱粘着シート又は発泡剥離シート等の粘着及び剥離が可能な粘着剥離シートであってもよい。
図3は、前述の積層体を積層方向にプレス圧着して一体化した母積層体11を示す斜視図である。樹脂層15は半透明性なので、主面の表面電極14が透けて見えている。母積層体11の内部では、予めセラミックグリーンシート10の貫通孔に埋め込まれた導体性ペーストが連結されて、内部電極5と表面電極14とを繋ぐ貫通導体20を形成している。なお、母積層体11の下には、セラミックグリーンシート10を積層する際に用いた支持シート18が位置している。また、図3の主面に格子状に描かれた仮想線は、切断位置を示す切断予定線12であり、側面に描かれた主面に平行な仮想線は、樹脂層15とセラミック層との境界である。
なお、貫通導体20は、図4A~図4Cに示されるように、セラミックグリーンシート10を積層した母積層体11を製作した後に、ドリルやパンチ或いはレーザーでなどで穿孔して形成された貫通孔に、導電性ペーストを埋め込んで形成することもでき、樹脂シート16をその表面に敷設してもよい。また、表面電極14は、部品性能により第1面及び第2面に有する場合もあるが、その場合は、第1面及び第2面とも樹脂シート16を貼り付ける。第1面及び第2面への樹脂シート16の貼付けは、温熱プレスで圧着して行ってもよい。
その後、母積層体11を、切断予定線12で切断して個々の素体前駆体13に分割する。図4Aは、切断された素体前駆体13の貫通導体20の中央を通る位置における断面図である。貫通導体20が同極性の内部電極5と表面電極14とを連結している。また、表層の樹脂層15が表面電極14を保護している。
次に、図4Aの素体前駆体13に対して、バレル工程で面取りを行う。バレルは、焼成前の複数の素体前駆体13をセラミック紛や樹脂ビーズなどの研磨材と共に回転ポットの中に入れて、水中で研磨する湿式バレルで行う。水を嫌う素体前駆体13の場合は、水を使わない乾式バレルで面取りを行ってもよい。
図4Bは、バレル研磨後の素体前駆体13の断面図である。全ての稜辺及び頂角に丸みがついている。明示できていないが、表面も研磨され、6面の表層が一定量削られて除去されている。一方、第1面及び第2面は、樹脂層15の保護層があるため、表面電極14が原形の状態が保たれている。樹脂層15と接するセラミックグリーンシート10の各面の4辺に注目すると、参照符E1で示されるように、バリや角がない程度に面取りがされている。
次に、焼成工程にて、面取り後の素体前駆体13の脱脂及び焼成を行う。脱脂は、素体前駆体13を窒素雰囲気炉で700℃まで昇温して行い、その後の焼成を、水素雰囲気の還元炉で1100~1250℃のピーク温度で行い、焼結した素体部品2を得る。
図4Cは、焼成後の素体部品2の断面図である。焼成工程で素体前駆体13の樹脂層15が焼失し、焼結後のセラミック部分だけの素体部品2となっている。素体部品2は、第1面及び第2面の4辺も焼成前に行われたバレル処理で、一定レベルの面取りがなされ、参照符E2で示されるように、バリや鋭利な角がとれている。
焼成後の素体部品2の表面電極14に、はんだ実装を容易にするために単層或いは複数層めっきを施してもよい。また、めっき層が形成された表面電極14上に突起状導体を形成するための突起形成用めっき工程をさらに含んでいてもよい。
このように第一の実施形態において、焼成前の母積層体11の状態で、予め敷設された表面電極14を樹脂層15で保護した状態で面取り処理を行うので、焼成後の個々の素体部品2に表面電極14を付与する従来技術に比べ、高精度で微細な表面電極14の形成が可能となる。また、面取りに従来のバレル工程が使用でき、且つ、後工程での個々の素体部品2への表面電極14の取り付け工程が無くなるので、製造工程数が減り、安価に製造できるようになる。
(第二の実施形態)
以下に、第二の実施形態について説明を行う。なお、前述の第一の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図5Aは一般的な積層セラミックコンデンサ1aの斜視図であり、図5Bは三端子コンデンサと呼ばれる積層セラミックコンデンサ1bの斜視図である。どちらのコンデンサも、略直方体の素体部品2と、外部電極3とを有している。一部露出している内部電極5と接続している外部電極3は、素体部品2の一対の端面8、又は側面9に配設され、他の隣接する面にまで回り込んでいる。
以下に、第二の実施形態について説明を行う。なお、前述の第一の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。図5Aは一般的な積層セラミックコンデンサ1aの斜視図であり、図5Bは三端子コンデンサと呼ばれる積層セラミックコンデンサ1bの斜視図である。どちらのコンデンサも、略直方体の素体部品2と、外部電極3とを有している。一部露出している内部電極5と接続している外部電極3は、素体部品2の一対の端面8、又は側面9に配設され、他の隣接する面にまで回り込んでいる。
外部電極3は、一般に、下地電極とめっき外層とを有し、導電ペーストを素体部品2に塗布してから高温で焼き付けを行うメタライズ処理をして下地電極を形成し、その上にめっき外層を取り付けて製造されているが、部品の小型化と同時に外部電極3の厚みが薄くなってきており、メタライズ下地電極を省略して素体部品2に直接めっきを行って外部電極3とした製品も知られている。
図6A及び図6Bは、外部電極3を直接めっきで形成する場合の図5A及び図5Bのそれぞれの素体部品2を示した斜視図である。素体部品2の第1面7A及び第2面7Bには表面電極14が敷設され、第1面7A及び第2面7B又は側面9に内部電極5の一部が露出している。このような素体部品2にめっきを行うと、端面8又は側面9の内部電極5の露出部を核として、めっきが成長し、隣接部同士が接合してめっき膜が形成され、表面電極14上に形成されためっき膜とも接合して連続しためっき膜を形成し、図5A及び図5Bと同様な外部電極3を有する製品を製造することができる。
表面電極14の厚みが内部電極5の厚みよりも厚く、表面電極14が積層体の第1面7A及び第2面7Bの少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している。
表面電極14及び内部電極5は、それぞれセラミック成分を含み、表面電極14のセラミック成分量は、各内部電極5のセラミック成分量より多い構成であってもよい。内部電極5は、誘電体層に挟まれて固定されているが、表面電極14はセラミック成分の第1面7A及び第2面7Bへの固溶現象を生かして自ら第1面7A及び第2面7Bに固着する。
また表面電極14及び内部電極5は、それぞれガラス成分を含み、表面電極14の成分中のガラス成分量は、前記内部電極5の成分中のガラス成分量より多い構成であってもよい。内部電極5は、誘電体層に挟まれて固定されているが、表面電極14はガラス成分の主面への固溶現象を生かして自ら主面に固着する。
表面電極14を内部電極5より厚くすることにより、セラミック成分やガラス成分を内部電極5より多く含む表面電極14の導通性を内部電極5と少なくとも同等に保持することができる。表面電極14の厚みは、少なくとも表面電極14中の金属成分の体積含有率の逆数を乗じた値より多くしなければならないが、金属成分と他成分の空間構造によって、実際は、大きく変わるので、さらにその3倍以上の厚みとしてもよい。
母積層体11の樹脂層15に最も近くに位置する内部電極5は、アンカータブ22であり、アンカータブ22の側面への露出部と、他の内部電極5の露出部と、表面電極14の端部が積層方向に同列に存在する。素体前駆体13の樹脂層15によって保護された表面電極14は、予め定める電極パターンを有し、内部電極5と表面電極14の電極パターンとを接続する外部電極3を含む。
第二の実施形態の積層セラミックコンデンサ1aの製造方法に係る実施形態では、複数のセラミックグリーンシート10と複数の内部電極5とを交互に積層して積層体を形成する工程と、この積層体の積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極14が敷設され、表面電極14を保護する樹脂層15とを有している母積層体11を得る工程と、母積層体11を、母積層体11に直交する切断予定線12で切断して矩形状の素体前駆体13を得る工程と、素体前駆体13の樹脂層15を焼成で除去する工程と、焼成前に、素体前駆体13の稜部の面取りを行う工程と、を含む。
樹脂層15は樹脂シート16から成り、前記樹脂シートはセラミックグリーンシート10の積層時に表面電極14とともに、積層体の第1面7A及び第2面7Bの少なくとも一方に積層する。また、樹脂シート16に、表面電極14が敷設されていてもよい。
以下の第二の実施形態では、図6Aの素体部品2を例にして、その製造方法の説明を行う。
先ず、原料スラリーを作成してセラミックグリーンシート10を成形する。セラミックグリーンシート10の作成は、第一の実施形態と同様なので、重複する説明は割愛するが、セラミックグリーンシート10の厚みは、10μm以下であるのが望ましい。素体部品2に直接めっきで外部電極3を形成する場合は、素体部品2の側面9に露出した内部電極5の層端を核としてめっきが成長して隣接の内部電極5の層端で成長するめっきと結合しためっき膜を形成するので、10μm以上の内部電極5の間隔にすると、めっき膜の連続性が損なわれるおそれがある。
一方、内部電極5に用いる導電ペースト及び表面電極14に用いる導電ペーストを準備する。詳細は第一の実施形態と同様であるので重複する説明は割愛する。第二の実施形態で用いるアンカータブ22(図7を参照)用の導電ペーストは、例えばNi、Pd、Cu、Ag等の金属、又はそれらの合金を含んでいてもよい。内部電極5と同一の導電ペーストであってもよい。これらの導電ペーストがセラミックグリーンシート10に所定のパターン形状でスクリーン印刷やグラビア印刷などの印刷法で印刷される。
別途、樹脂シート16を準備する。樹脂シート16の厚みは、例えば、10~100μm程度であってもよい。樹脂シート16の材料及びその特性は第一の実施形態で既述したとおりである。樹脂シート16は、素体部品2の第1面及び第2面に存在する電極を面取り工程での損傷及び異物の付着から保護するために用いられる。
一部の樹脂シート16には、導電ペーストで表面電極14のパターンを印刷する。樹脂シート16に印刷される表面電極14は、積層圧着後にセラミックグリーンシート10に圧接され、そのまま焼成されると、樹脂シート16は焼失し、セラミック焼成体である素体部品2の表面電極14となる。
図7は、内部電極5が印刷されたセラミックグリーンシート10の積層状態を、一個の部品に相当する構成体で模式的に示した分解斜視図である。支持シート18(図8参照)上に、表面電極14が印刷された樹脂シート16を置き、その上に、所定枚数のアンカータブ22が印刷されたセラミックグリーンシート10が、交互に積まれた所定組数の2種の内部電極5を持つセラミックグリーンシート10、所定枚数のアンカータブ22が印刷されたセラミックグリーンシート10、表面電極14が印刷されたセラミックグリーンシート10の順番で積層し、最後にブランクの樹脂シート16を重ねる。なお、上記の支持シート18は、粘着力の小さい弱粘着シート又は発泡剥離シート等の粘着及び剥離が可能な粘着剥離シートであってもよい。
次に、積層体をプレス工程で圧着して、図8に示すような一体化した母積層体11を得る。母積層体11のプレスは、例えば静水圧プレス装置を用いて行うことができる。プレス時に加温してセラミックグリーンシート10の密着を加速させてもよい。図8に示す仮想線12は、切断位置を示す切断予定線である。母積層体11の下には、セラミックグリーンシート10を積層する際に用いた支持シート18が位置している。
次に、押切り切断装置を用いて、母積層体11を切断予定線12の所定の寸法で切断し、図9の素体前駆体13を得る。なお、母積層体11を切断する方法は、押切り切断装置を用いる方法に限定されず、例えばダイシングソウ装置等を用いてもよい。母積層体11の第1面及び第2面、端面、及び側面は、素体前駆体13の第1面7A及び第2面7B、端面8、及び側面9にそれぞれ相当するため、以下では、同じ参照符号を付す。
図9では、樹脂層15が半透明層なので表面電極14が透けて見えているが、表面電極14は樹脂層15で保護されている。また、端面8及び側面9には図7で示されている内部電極5とアンカータブ22、及び表面電極14の一部が同列状態で露出している。直接めっきで外部電極3を形成するので、同列状態に配列した領域が外部電極3の形成領域となる。
図10Aは、図9の素体前駆体13のA-A'面における断面図である。第1面及び第2面の樹脂層15で表面電極14が保護されている。
次にバレル工程で面取りを行う。バレルは、複数の素体前駆体13をセラミック紛や樹脂ビーズなどの研磨材、或いは潤滑材と共に回転ポットの中に入れて水中で研磨する湿式バレルで行う。水を嫌う素体部品の場合は、水を使わない乾式バレルで面取りを行ってもよい。
図10Bは、バレル研磨後の素体前駆体13の断面図である。全ての稜辺及び頂角に、参照符E3で示されるように、丸みがついている。明示できていないが、すべての表面が研磨され、6面の表層が一定量削られて除去されている。一方、第1面7A及び第2面7B側は、樹脂層15の保護層があるため、表面電極14が原形の状態が保たれている。樹脂層15と接するセラミックグリーンシート10が積層された4辺に注目すると、この部分もバリや角がない程度に面取りがされている。
次に、面取り後の素体部品2を焼成工程で脱脂及び焼成を行う。脱脂は、窒素雰囲気炉で700℃まで昇温して行い、その後の焼成を、水素雰囲気の還元炉でピーク温度を1100~1250℃のピーク温度で行い、素体部品2を焼結させる。
図10Cは、焼成後の素体部品2の斜視図である。焼成工程で素体前駆体13の樹脂層15が焼失し、焼結したセラミック部分だけの素体部品2となっている。第1面7A及び第2面7Bの4辺も焼成前に行われたバレル処理で、参照符E4で示されるように、一定レベルで面取りされている。
最後に、焼成後の素体部品2に、無電解めっき、又は電解めっきを施して、めっき膜で構成された外部電極3を形成する。めっき膜は、端面8又は側面9の内部電極5の露出端を核として、めっきが成長し、隣接部同士が接合してめっき膜が形成され、表面電極14上に形成されためっき膜とも接合し合って連続しためっき膜を形成されている。めっきは銅めっき層であってもよい。めっき後は、600℃~800℃の高温でアニールを行い、Niを主成分とする内部電極5と接合部での合金を形成させてその接合強度を高めてもよい。
さらに、はんだ実装を容易にするために、Ni層及びSn層などを重畳した複数層のめっき外層を備えてもよい。以上の工程により、図5Aに示すような積層セラミックコンデンサ1aが完成する。
このように第二の実施形態において、各種の厚みを有するセラミックグリーンシートを用意することなく、且つ、導電ペーストを塗布して外部電極3を形成する必要がなくなるので、製造工程数を減らすことができ、安価に製造できるようになる。また、めっき膜は、薄く形成でき、しかも形状が損なわない表面電極14と内部電極5の露出部を下地として形成されるので、部品の小型化と高精度化ができる。図5Bに示した三端子コンデンサ1bあるいは、さらに拡張した多端子コンデンサのように狭いピッチが要求されるコンデンサの製造が容易になる。
本開示に係る積層セラミックコンデンサは、次の実施の態様(1)~(3)が可能である。
(1)誘電体層と内部電極とが交互に積層された積層体と、
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に設けられる表面電極と、
前記表面電極と前記内部電極とを接続する外部電極と、を含み、
前記表面電極の厚みが前記内部電極の厚みよりも厚く、前記表面電極が前記積層体の前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している積層セラミック電子部品。
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に設けられる表面電極と、
前記表面電極と前記内部電極とを接続する外部電極と、を含み、
前記表面電極の厚みが前記内部電極の厚みよりも厚く、前記表面電極が前記積層体の前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している積層セラミック電子部品。
(2)前記表面電極及び前記内部電極は、それぞれセラミック成分を含み、
前記表面電極のセラミック成分量は、前記各内部電極のセラミック成分量より多い上記(1)に記載の積層セラミック電子部品。
前記表面電極のセラミック成分量は、前記各内部電極のセラミック成分量より多い上記(1)に記載の積層セラミック電子部品。
(3)前記表面電極及び前記内部電極は、それぞれガラス成分を含み、
前記表面電極のガラス成分量は、前記内電電極のガラス成分量より多い上記(1)に記載の積層セラミック電子部品。
前記表面電極のガラス成分量は、前記内電電極のガラス成分量より多い上記(1)に記載の積層セラミック電子部品。
本開示に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、次の実施の態様(4)~(8)が可能である。
(4)複数のセラミックグリーンシートと複数の内部電極とを交互に積層して積層体を得る工程と、
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極と、前記表面電極を保護する樹脂層とをしている母積層体を得る工程と、
前記母積層体を、該母積層体に直交する切断ラインで切断して矩形状の素体前駆体を得る工程と、
前記素体前駆体の樹脂層を焼成で除去する工程と、
焼成前に、前記素体前駆体の稜部の面取りを行う工程と、を含む積層セラミック電子部品の製造方法。
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極と、前記表面電極を保護する樹脂層とをしている母積層体を得る工程と、
前記母積層体を、該母積層体に直交する切断ラインで切断して矩形状の素体前駆体を得る工程と、
前記素体前駆体の樹脂層を焼成で除去する工程と、
焼成前に、前記素体前駆体の稜部の面取りを行う工程と、を含む積層セラミック電子部品の製造方法。
(5)前記樹脂層が樹脂シートから成り、前記樹脂シートを、前記セラミックグリーンシートの積層時に、前記表面電極とともに、前記積層体の前記第1面及び第2面の少なくとも一方に積層する上記(4)に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
(6)前記樹脂シートには、前記表面電極が敷設されている上記(5)に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
(7)前記樹脂層の最も近くに位置する内部電極は、アンカータブであり、前記アンカータブの側面への露出部と、他の内部電極の露出部と、表面電極の端部が積層方向に同列に存在する上記(4)~(6)のいずれか1項に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
(8)前記素体前駆体の前記樹脂層によって保護された前記表面電極は、予め定める電極パターンを有し、
外部電極で前記内部電極と前記電極パターンとを接続する工程を、含む上記(4)に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
外部電極で前記内部電極と前記電極パターンとを接続する工程を、含む上記(4)に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
上記のように構成された本開示の積層セラミック電子部品及びその製造方法によれば、個々の部品に切り離す前の母積層体の主面に形成した電極を損なうことなく、個々の部品に切断した後に面取りができるので、高精度な表面電極を有する小型の積層セラミック電子部品を提供することができる。
本開示は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本開示の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本開示の範囲内のものである。
1 積層セラミックコンデンサ
2 素体部品
3 外部電極
4 誘電体セラミック
5 内部電極
6 保護層
7A 第1面
7B 第2面
8 端面
9 側面
10 セラミックグリーンシート
11 母積層体
12 切断予定線
13 素体前駆体
14 表面電極
15 樹脂層
16 樹脂シート
17 めっき成長起点
18 支持シート
20 貫通導体
22 アンカータブ
23 ビアアレイ型コンデンサ
1b 三端子コンデンサ
2 素体部品
3 外部電極
4 誘電体セラミック
5 内部電極
6 保護層
7A 第1面
7B 第2面
8 端面
9 側面
10 セラミックグリーンシート
11 母積層体
12 切断予定線
13 素体前駆体
14 表面電極
15 樹脂層
16 樹脂シート
17 めっき成長起点
18 支持シート
20 貫通導体
22 アンカータブ
23 ビアアレイ型コンデンサ
1b 三端子コンデンサ
Claims (8)
- 誘電体層と内部電極とが交互に積層された積層体と、
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に設けられる表面電極と、
前記表面電極と前記内部電極とを接続する外部電極と、を含み、
前記表面電極の厚みが前記内部電極の厚みよりも厚く、前記表面電極が前記積層体の前記第1面及び前記第2面の少なくとも一方に沿って均一の厚みで連続して位置している積層セラミック電子部品。 - 前記表面電極及び前記内部電極は、それぞれセラミック成分を含み、
前記表面電極のセラミック成分量は、前記各内部電極のセラミック成分量より多い請求項1記載の積層セラミック電子部品。 - 前記表面電極及び前記内部電極は、それぞれガラス成分を含み、
前記表面電極のガラス成分量は、前記内電電極のガラス成分量より多い請求項1記載の積層セラミック電子部品。 - 複数のセラミックグリーンシートと複数の内部電極とを交互に積層して積層体を得る工程と、
前記積層体の第1面及び第2面の少なくとも一方に、表面電極と、前記表面電極を保護する樹脂層とをしている母積層体を得る工程と、
前記母積層体を、該母積層体に直交する切断ラインで切断して矩形状の素体前駆体を得る工程と、
前記素体前駆体の樹脂層を焼成で除去する工程と、
焼成前に、前記素体前駆体の稜部の面取りを行う工程と、を含む積層セラミック電子部品の製造方法。 - 前記樹脂層が樹脂シートから成り、前記樹脂シートを、前記セラミックグリーンシートの積層時に、前記表面電極とともに、前記積層体の前記第1面及び第2面の少なくとも一方に積層する請求項4記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記樹脂シートには、前記表面電極が敷設されている請求項5記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記樹脂層の最も近くに位置する内部電極は、アンカータブであり、前記アンカータブの側面への露出部と、他の内部電極の露出部と、表面電極の端部が積層方向に同列に存在する請求項4~6のいずれか1項に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 前記素体前駆体の前記樹脂層によって保護された前記表面電極は、予め定める電極パターンを有し、
外部電極で前記内部電極と前記電極パターンとを接続する工程を、含む請求項4記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
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