CN110729129B - 层叠陶瓷电子部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够确保抗折强度的低高度型的层叠陶瓷电子部件。在层叠陶瓷电子部件中，陶瓷主体具有朝向第一轴方向的第一主面及第二主面、朝向与第一轴正交的第二轴方向的第一端面及第二端面、被引出到第一端面的第一内部电极、与第一内部电极相对且被引出到第二端面的第二内部电极；第一外部电极具有覆盖第一端面的第一覆盖部和从第一覆盖部延伸到第二主面的第一延伸部；第二外部电极具有覆盖第二端面的第二覆盖部和从第二覆盖部延伸到第二主面的第二延伸部。在层叠陶瓷电子部件中，当将陶瓷主体的厚度设为T1并将第一延伸部和第二延伸部的厚度设为T2时，T1+T2为50μm以下且T2/(T1+T2)为0.32以下。
Description
技术领域
本发明涉及一种低高度型的层叠陶瓷电子部件。
背景技术
随着电子设备的小型化，要求层叠陶瓷电子部件低高度化。专利文献1中公开了一种低高度型的层叠陶瓷电容器。在该层叠陶瓷电容器中，通过将陶瓷主体增厚外部电极的减薄量，来确保厚度方向的强度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－130999号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在陶瓷主体的厚度为50μm以下的超薄型层叠陶瓷电容器中，仅利用陶瓷主体，有时不能确保厚度方向的强度。即，在这样的层叠陶瓷电容器中，即使采用了专利文献1所记载的技术，也难以得到足够的强度。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供一种能够确保抗折强度的低高度型的层叠陶瓷电子部件。
用于解决技术问题的技术方案
为了实现所述目的，本发明的一方面提供了一种层叠陶瓷电子部件，其包括陶瓷主体、第一外部电极和第二外部电极。
上述陶瓷主体具有：朝向第一轴方向的第一主面及第二主面；朝向与上述第一轴正交的第二轴方向的第一端面及第二端面；被引出到上述第一端面的第一内部电极；和与上述第一内部电极相对且被引出到上述第二端面的第二内部电极。
上述第一外部电极具有覆盖上述第一端面的第一覆盖部和从上述第一覆盖部延伸到上述第二主面的第一延伸部。
上述第二外部电极具有覆盖上述第二端面的第二覆盖部和从上述第二覆盖部延伸到上述第二主面的第二延伸部。
在上述层叠陶瓷电子部件中，当将上述陶瓷主体的上述第一轴方向的尺寸设为T1并将上述第一延伸部及第二延伸部的上述第一轴方向的尺寸设为T2时，T1+T2为50μm以下且T2/(T1+T2)为0.32以下。
在该结构的陶瓷主体中，对设置有延伸部的第二主面施加第二轴房向的应力，另一方面，对未设置延伸部的第一主面不施加应力。即，在陶瓷主体中，在第一主面与第二主面之间形成应力差。由此，在陶瓷主体中，由于第一轴方向的强度提高，因此能得到高抗折强度。
也可以为，上述第一延伸部和第二延伸部的上述第二轴方向的尺寸分别为上述陶瓷主体的上述第二轴方向的尺寸的25％以上。
也可以为，上述第一外部电极和第二外部电极包含溅射膜。
也可以为，在上述层叠陶瓷电子部件中，T2/(T1+T2)为0.04以上。
也可以为，在上述层叠陶瓷电子部件中，T2为2μm以上。
在这些结构中，利用延伸部能够更有效地得到提高抗折强度的效果。
发明效果
能够提供一种可确保抗折强度的低高度型的层叠陶瓷电子部件。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式的层叠陶瓷电容器的立体图。
图2是沿上述层叠陶瓷电容器的A－A'线的剖视图。
图3是沿上述层叠陶瓷电容器的B－B'线的剖视图。
图4是上述层叠陶瓷电容器的陶瓷主体的分解立体图。
图5是放大表示上述层叠陶瓷电容器的图2的局部剖视图。
图6是用于说明实施例的层叠陶瓷电容器的抗折强度测定的示意图。
图7是表示实施例的层叠陶瓷电容器的抗折强度的测定结果的图表。
附图标记说明
10 层叠陶瓷电容器
11 陶瓷主体
12、13 内部电极
14、15 外部电极
14a、15a 覆盖部
14b、15b 延伸部
14c、15c 溅射膜
14d、15d 镀敷膜
16 电容形成部
17 遮覆部
18 侧边缘部。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
附图中，适当地示出了彼此正交的X轴、Y轴和Z轴。X轴、Y轴和Z轴在所有图中是相同的。
1.层叠陶瓷电容器10的整体结构
图1～3是表示本发明的一实施方式的层叠陶瓷电容器10的图。图1是层叠陶瓷电容器10的立体图。图2是沿层叠陶瓷电容器10的图1中的A－A'线的剖视图。图3是沿层叠陶瓷电容器10的图1中的B－B'线的剖视图。
层叠陶瓷电容器10构成为低高度型的，例如可以将厚度(Z轴方向的尺寸)设为50μm以下。另外，在层叠陶瓷电容器10中，例如可以将长边方向(X轴方向)的尺寸设为0.4mm～2.0mm，可以将短边方向(Y轴方向)的尺寸设为0.2mm～1.0mm。
更具体而言，可以将层叠陶瓷电容器10的尺寸设为例如0.4mm×0.2mm×50μm、0.6mm×0.3mm×50μm、1.0mm×0.5mm×50μm等。当然，也可以将层叠陶瓷电容器10设为除此以外的各种尺寸。
层叠陶瓷电容器10包括陶瓷主体11、第一外部电极14、第二外部电极15。陶瓷主体11作为层叠陶瓷电容器10的主体而构成，在X轴方向上形成为细长的。外部电极14、15分别局部地覆盖陶瓷主体11的表面。
陶瓷主体11具有包含朝向X轴方向的两个端面、朝向Y轴方向的两个侧面、朝向Z轴方向的两个主面(下面，有时称为第一主面、第二主面)的六面体形状。此外，陶瓷主体11也可以不严格地是六面体形状，例如，陶瓷主体11的各面可以为曲面，陶瓷主体11也可以为整体上带圆角的形状。
第一外部电极14具有覆盖陶瓷主体11的一端面的第一覆盖部14a和从第一覆盖部14a仅向陶瓷主体11的Z轴方向下侧的主面沿X轴方向延伸的第一延伸部14b。由此，在第一外部电极14中，与X－Z平面平行的截面成为L字状。
第二外部电极15具有覆盖陶瓷主体11的另一端面的第二覆盖部15a和从第二覆盖部15a仅向陶瓷主体11的Z轴方向下侧的主面沿X轴方向延伸的第二延伸部15b。由此，在第二外部电极15中，与X－Z平面平行的截面也成为L字状。
陶瓷主体11的Z轴方向的尺寸即厚度T1为45μm以下。这样，通过使陶瓷主体11的厚度T1非常小，能够将包含着外部电极14、15的延伸部14b、15b的厚度的层叠陶瓷电容器10的厚度设为50μm以下。
另一方面，当使陶瓷主体11的厚度T1非常小时，陶瓷主体11的长边方向的尺寸相对于厚度T1的比例(长宽比)变大。由此，对于陶瓷主体11而言，由于长边方向上的抗折强度变小，所以因施加到长边方向的中央部的厚度方向的应力而容易发生龟裂等机械损伤。
在陶瓷主体11中，当厚度T1为长边方向的尺寸的五分之一以下时，特别容易发生机械损伤。虽然考虑对陶瓷主体11在各种时刻施加厚度方向的应力，不过特别要求能够耐受安装层叠陶瓷电容器10时施加的厚度方向的应力。
即，利用吸附保持陶瓷主体11的一主面的中央部的芯片安装器(chip-mounter)将层叠陶瓷电容器10安装到基板。此时，从芯片安装器对陶瓷主体11的主面施加厚度方向的应力。在陶瓷主体11单个中，有时不能得到能够耐受该应力的抗折强度。
在本实施方式中，在陶瓷主体11的Z轴方向上侧的第一主面和Z轴方向下侧的第二主面之间设置X轴方向的应力差。由此，在陶瓷主体11中，施加到第一主面的应力沿第一主面和第二主面在X轴方向上分散，而难以局部集中，因此，抗折强度提高。
具体而言，在层叠陶瓷电容器10中，由外部电极14、15的延伸部14b、15b来形成陶瓷主体11的第一主面与第二主面之间的应力差。即，在陶瓷主体11中，能够由延伸部14b、15b仅对第二主面施加压缩应力或收缩应力。
为了从延伸部14b、15b向陶瓷主体11的第二主面施加足够的应力，优选延伸部14b、15b的X轴方向的尺寸L2分别为陶瓷主体11的X轴方向的尺寸L1的25％以上。即，优选陶瓷主体11的第二主面的一半以上的区域被延伸部14b、15b所覆盖。
从延伸部14b、15b施加到陶瓷主体11的第二主面施加的应力的种类及大小例如可以通过外部电极14、15的形成方法来控制。在本实施方式中，利用溅射法来形成外部电极14、15的基底膜，从而能够对延伸部14b、15b的应力的种类及大小进行控制。
层叠陶瓷电容器10的Z轴方向的尺寸即厚度可以表示为陶瓷主体11的厚度T1与延伸部14b、15b的厚度T2之和(T1+T2)。即，在层叠陶瓷电容器10中，可以确定厚度T1、T2的比例以使厚度(T1+T2)为50μm以下。
为了由延伸部14b、15b对陶瓷主体11的第二主面施加足够的应力，优选相对于层叠陶瓷电容器10的厚度(T1+T2)在一定程度上确保延伸部14b、15b的厚度T2。具体而言，在层叠陶瓷电容器10中，优选T2/(T1+T2)为0.04以上。
另外，从同样的观点出发，在层叠陶瓷电容器10中，延伸部14b、15b的厚度T2优选为2μm以上，更优选为4μm以上。另外，在该情况下，也可以得到在安装层叠陶瓷电容器10时能够防止延伸部14b、15b的焊接不良的效果。
另一方面，当使延伸部14b、15b的厚度T2相对于层叠陶瓷电容器10的厚度(T1+T2)的比例过大时，则陶瓷主体11的厚度T1过小，作为陶瓷主体11单个的抗折强度不够。因此，需要在一定程度上确保陶瓷主体11的厚度T1。
具体而言，在层叠陶瓷电容器10中，确定厚度T1、T2的比例以使T2/(T1+T2)为0.32以下。另外，在层叠陶瓷电容器10中，优选T2/(T1+T2)为0.3以下。由此，层叠陶瓷电容器10的长边方向上的抗折强度提高。
即，在层叠陶瓷电容器10中，通过使厚度T1、T2的比例如上述那样设置，容易得到比未设置延伸部14b、15b的结构或将延伸部14b、15b设置在陶瓷主体11的两个主面的结构高的抗折强度。因此，能够更有效地得到由延伸部14b、15b实现的效果。
此外，延伸部14b、15b的厚度T2也可以是不均匀的。在该情况下，可以将延伸部14b、15b的厚度T2规定为延伸部14b、15b的厚度的最大值。另外，外部电极14、15的覆盖部14a、15a的X轴方向的尺寸即厚度T3可以与延伸部14b、15b的厚度T2相同，也可以不同。
外部电极14、15分别由电的良导体形成，作为层叠陶瓷电容器10的端子发挥作用。作为形成外部电极14、15的电的良导体，例如可以使用以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或合金。
外部电极14、15只要为能够体现应力的结构即可，不限于特定的结构。例如，外部电极14、15可以为单层结构，也可以为多层结构。多层结构的外部电极14、15例如可以构成为包括基底膜和表面膜的双层结构或者包括基底膜、中间膜和表面膜的三层结构。
基底膜例如可以以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分而形成。在本实施方式中，通过溅射法来形成基底膜。但是，基底膜也可以通过除溅射法外的例如喷射法等来形成。
中间膜例如可以以铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、铜(Cu)、镍(Ni)等为主成分而形成。表面膜例如可以以铜(Cu)、锡(Sn)、钯(Pd)、金(Au)、锌(Zn)等为主成分而形成。中间膜和表面膜例如可以通过电解电镀法等而形成。
陶瓷主体11具有电容形成部16、遮覆部17、侧边缘部18。电容形成部16配置于陶瓷主体11的Y轴和Z轴方向上的中央部。遮覆部17从Z轴方向覆盖电容形成部16，侧边缘部18从Y轴方向覆盖电容形成部16。
更详细而言，遮覆部17分别配置于电容形成部16的Z轴方向两侧。侧边缘部18分别配置于电容形成部16的Y轴方向两侧。遮覆部17和侧边缘部18主要具有保护电容形成部16并确保电容形成部16的周围的绝缘性的功能。
在电容形成部16设置有多个第一内部电极12和多个第二内部电极13。内部电极12、13均为沿X－Y平面延伸的片状，并沿Z轴方向交替地配置。在电容形成部16中，内部电极12、13在Z轴方向上彼此相对。
图4是陶瓷主体11的分解立体图。陶瓷主体11具有如图4所示的层叠了片材的结构。电容形成部16和侧边缘部18可以由印刷有内部电极12、13的片材构成。遮覆部17可以由未印刷内部电极12、13的片材构成。
如图2所示，第一内部电极12被引出到第一外部电极14侧的陶瓷主体11的端面，与第一外部电极14连接。第二内部电极13被引出到第二外部电极15侧的陶瓷主体11的端面，与第二外部电极15连接。由此，内部电极12、13与外部电极14、15导通。
另外，第一内部电极12隔开间隔地配置于其与第二外部电极15之间，并且与第二外部电极15绝缘。第二内部电极13隔开间隔地配置于其与第一外部电极14之间，并且与第一外部电极14绝缘。即，第一内部电极12仅与第一外部电极14导通，第二内部电极13仅与第二外部电极15导通。
内部电极12、13分别通过电的良导体形成，作为层叠陶瓷电容器10的内部电极发挥作用。作为形成内部电极12、13的电的良导体，可使用例如以镍(Ni)、铜(Cu)、钯(Pd)、铂(Pt)、银(Ag)、金(Au)等为主成分的金属或合金。
电容形成部16由电介质陶瓷形成。在层叠陶瓷电容器10中，因为将内部电极12、13间的各电介质陶瓷层的电容增大，所以可以使用高介电常数的电介质陶瓷作为形成电容形成部16的材料。作为高介电常数的电介质陶瓷，例如可举出以钛酸钡(BaTiO3)为代表的含有钡(Ba)和钛(Ti)的钙钛矿结构的材料。
另外，除钛酸钡系之外，构成电容形成部16的电介质陶瓷也可以为钛酸锶(SrTiO3)系、钛酸钙(CaTiO3)系、钛酸镁(MgTiO3)系、锆酸钙(CaZrO3)系、钛酸锆酸钙(Ca(Zr,Ti)O3)系、锆酸钡(BaZrO3)系、氧化钛(TiO2)系等。
遮覆部17和侧边缘部18也由电介质陶瓷形成。形成遮覆部17和侧边缘部18的材料只要为绝缘性陶瓷即可，但通过使用与电容形成部16同样的组成系的材料，制造效率提高，并且能够抑制陶瓷主体11的内部应力。
利用上述结构，在层叠陶瓷电容器10中，当将电压施加到外部电极14、15之间时，在电容形成部16电压被施加到内部电极12、13之间的多个电介质陶瓷层。由此，在层叠陶瓷电容器10中，蓄积随外部电极14、15之间的电压而来的电荷。
此外，层叠陶瓷电容器10的结构不限于特定的结构，可以根据层叠陶瓷电容器10所要求的尺寸或性能等，适当地采用公知的结构。例如，可以适当地确定各内部电极12、13的数量或内部电极12、13之间的电介质陶瓷层的厚度。
2.外部电极14、15的详细结构
图5是放大表示图2的层叠陶瓷电容器10的局部剖视图。图5表示第二外部电极15的Z轴方向上端部附近。此外，在层叠陶瓷电容器10中，第一外部电极14具有与第二外部电极15相同的结构，因此，在图5中与第二外部电极15的附图标记一起也标注了第一外部电极14的附图标记。
在层叠陶瓷电容器10中，外部电极14、15由通过溅射法形成的溅射膜14c、15c、和通过电解电镀法形成的镀敷膜14d、15d构成。溅射膜14c、15c构成为基底膜。镀敷膜14d、15d可以为单层结构，也可以为多层结构。
溅射膜14c、15c设置于陶瓷主体11的端面。镀敷膜14d、15d覆盖溅射膜14c、15c整体，且环绕溅射膜14c、15c的周围。在外部电极14、15中，利用形成溅射膜14c、15c的溅射条件，能够对延伸部14b、15b的应力进行控制。
优选溅射膜14c、15c的Z轴方向上端部与陶瓷主体11的第一主面在Z轴方向以尺寸T4隔开间隔地配置。由此，即使镀敷膜14d、15d环绕溅射膜14c、15c的Z轴方向上侧，外部电极14、15也难以在Z轴方向从陶瓷主体11的第一主面突出。
为了防止外部电极14、15从陶瓷主体11的第一主面突出，优选溅射膜14c、15c与陶瓷主体11的第一主面之间的尺寸T4大于外部电极14、15的覆盖部14a、15a上的镀敷膜14d、15d的X轴方向的尺寸即厚度T5。
另外，为了防止外部电极14、15从陶瓷主体11的第一主面突出，优选镀敷膜14d、15d的Z轴方向上端部也与陶瓷主体11的第一主面在Z轴方向以尺寸T6隔开间隔地配置。更优选地，尺寸T6为5μm以上。
此外，优选在外部电极14、15中，溅射膜14c、15c在Z轴方向上到达遮覆部17。由此，因为所有内部电极12、13一并通过溅射膜14c、15c连接在一起，所以能够更可靠地将内部电极12、13和外部电极14、15连接在一起。
3.实施例
关于层叠陶瓷电容器10，将厚度(T1+T2)统一成45μm，制作延伸部14b、15b的厚度T2相对于厚度(T1+T2)的比例T2/(T1+T2)不同的四种样品。在任意样品中，将X轴方向的尺寸设为1.0mm、将Y轴方向的尺寸设为0.5mm。
各样品陶瓷主体11是通过烧制芯片来制作的，上述芯片是将适当地印刷了用于形成内部电极的导电性膏的电介质陶瓷生片的层叠体切断而得到的芯片。将陶瓷主体11的烧制温度设为1000℃～1400℃。
关于层叠陶瓷电容器10，在考虑烧制陶瓷主体11时的收缩量的基础上，通过调整厚度为0.5～3μm的生片的层叠数量，制作了陶瓷主体11的厚度T1为41μm、38μm、32μm、29μm、25μm的五种样品。
各样品外部电极14、15是通过对利用溅射法形成的基底膜实施镀敷处理而形成的。通过调节镀敷处理条件(电流和时间等)，将各样品外部电极14、15的延伸部14b、15b的厚度T2设为4μm、7μm、13μm、16μm、20μm。
对以上那样得到的层叠陶瓷电容器10样品进行了抗折强度测定。
图6是用于说明抗折强度测定的示意图。在抗折强度测定中，使用设置有向Z轴方向下方凹陷的凹部S1的架台S和配置于架台S的凹部S1的Z轴方向上方的按压件P。
架台S的凹部S1的X轴方向的尺寸为各样品的长边方向的尺寸的0.6倍。另外，按压件P的Z轴方向下端部以成为半径为500μm的圆弧状的截面的方式形成。各样品在长边方向上横跨凹部S1，以按压件P与陶瓷主体11的主面的中央部相对的方式安置于架台S上。
图6表示将层叠陶瓷电容器10样品安置于架台S上的状态。依照该状态，使按压件P向Z轴方向下方移动，对各样品的Z轴方向上表面施加向Z轴方向下方的应力，直至各样品发生机械损伤。期间，依次测定了从按压件P施加到各样品的负荷。
并且，将各样品发生了机械损伤时的负荷设为各样品的抗折强度。图7是表示各样品的抗折强度的测定结果的图表。图7的横轴表示各样品的延伸部14b、15b的厚度T2相对于厚度(T1+T2)的比例T2/(T1+T2)，图7的纵轴表示对各样品的抗折强度进行了标准化后的相对值。
参照图7，可知随着T2/(T1+T2)的增加，抗折强度降低。更详细而言，可知在0＜T2/(T1+T2)≤0.32的范围内抗折强度的下降为线性的，与之相反，当T2/(T1+T2)超过0.32时，抗折强度急剧下降。
由此，可以确认，在层叠陶瓷电容器10中存在通过将T2/(T1+T2)设为0.32以下而能够得到高抗折强度的趋势。另外，可以确认，在层叠陶瓷电容器10中，当T2/(T1+T2)为0.04以上使，能够得到高抗折强度。
4.其它实施方式
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不仅限于上述实施方式，当然也可以增加各种变更。
例如，在层叠陶瓷电容器10中，外部电极14、15不仅可以从陶瓷主体11的端面向Z轴方向下侧的主面延伸，也可以向朝向Y轴方向的两个侧面中的至少一个侧面延伸。即，在层叠陶瓷电容器10的外部电极14、15中，沿X－Y平面的截面也可以为U字状或L字状。
另外，上述实施方式中，作为层叠陶瓷电子部件的一例，对层叠陶瓷电容器10进行了说明，但本发明也可以应用于所有具有一对外部电极的层叠陶瓷电子部件。作为这样的层叠陶瓷电子部件，例如可举出片式压敏电阻、片式热敏电阻、层叠电感等。
Claims (5)
1.一种层叠陶瓷电子部件，其特征在于，包括：
陶瓷主体，其具有：朝向作为厚度方向的第一轴方向的第一主面及第二主面；朝向与所述第一轴正交的第二轴方向的第一端面及第二端面；被引出到所述第一端面的第一内部电极；以及与所述第一内部电极相对且被引出到所述第二端面的第二内部电极；
第一外部电极，其具有覆盖所述第一端面的第一覆盖部以及从所述第一覆盖部延伸到所述第二主面的第一延伸部；和
第二外部电极，其具有覆盖所述第二端面的第二覆盖部以及从所述第二覆盖部延伸到所述第二主面的第二延伸部，
当将所述陶瓷主体的所述第一轴方向的尺寸设为T1并将所述第一延伸部和第二延伸部的所述第一轴方向的尺寸设为T2时，T1+T2为50μm以下且T2/(T1+T2)为0.32以下，
所述第一外部电极和所述第二外部电极都不在所述第一主面上延伸。
2.如权利要求1所述的层叠陶瓷电子部件，其特征在于：
所述第一延伸部和第二延伸部的所述第二轴方向的尺寸分别为所述陶瓷主体的所述第二轴方向的尺寸的25％以上。
3.如权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件，其特征在于：
所述第一外部电极和第二外部电极包含溅射膜。
4.如权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件，其特征在于：
T2/(T1+T2)为0.04以上。
5.如权利要求1或2所述的层叠陶瓷电子部件，其特征在于：
T2为2μm以上。
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