JP2013179269A - セラミック電子部品及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セラミック電子部品1は、セラミック素体l0と、ガラスコート層15と、電極端子13,14とを備える。セラミック素体10は、内部電極11,12の端部11a,12aが表面に露出している。ガラスコート層15は、セラミック素体10の内部電極11,12が露出した部分の上を覆っている。電極端子13,14は、ガラスコート層15の直上に設けられている。電極端子13,14は、めっき膜により構成されている。ガラスコート層15は、金属粉15aが分散したガラス媒質15bからなる。金属粉15aは、導通パスを形成している。導通パスは、内部電極11,12と電極端子13,14とを電気的に接続している。
【選択図】図5
Description
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
次に、本実施形態において、実際にセラミック電子部品1のサンプルを作製した例を以下に示す。
セラミック材料:BaTiO3
焼き後のセラミック層の厚み(設計値):0.9μm
内部電極の材料:Ni
焼き後の内部電極の厚み(設計値):0.6μm
内部電極の合計枚数:45
焼成条件:1200℃で2時間保持
セラミック電子部品の容量:0.47μF
セラミック電子部品の定格電圧:4V
ガラスコート層15に含まれる金属粉:Cu粉
Cu粉の平均粒子径:3μm
Cu粉の形状:扁平粉
Cu粉のアスペクト比:8
ガラスペースト中のガラス粉の主成分:ホウケイ酸ガラス
ガラス粉の平均粒子径:1μm
ガラスペーストの固形分中のCu粉末とガラス粉の比:50体積%/50体積%
ガラスペーストの熱処理の条件:680℃
めっき膜:ガラスコート層15の上に、Cu膜(厚み6μm)、Ni膜(厚み3μm)、Sn膜(厚み3μm)をこの順に形成。
比較例として、導電性ペーストを塗布し、焼付けて形成した焼結金属膜を有するサンプルを以下の要領で作製した。
セラミック材料:BaTi2O3
焼き後のセラミック層の厚み(設計値):0.90μm
内部電極の材料:Ni
焼き後の内部電極の厚み(設計値):0.6μm
内部電極の合計枚数:45
焼成条件:1200℃で2時間保持
容量:0.47μF
定格電圧:4V
外部電極の構造:焼結金属膜
焼結金属膜に含まれる金属粉:Cu
Cu粉の形状:球形粉
Cu粉の平均粒径:3μm
導電性ペースト中のガラス粉の主成分:ホウケイ酸ガラス
ガラス粉の平均粒子径:1μm
ガラス形状:不定形(粉砕ガラス)
導電性ペーストの固形分中のCu粉末とガラス粉の比:75体積%/25体積%
導電性ペーストの熱処理の条件:800℃
めっき膜:ガラスコート層15の上に、Cu膜(厚み6μm)、Ni膜(厚み3μm)、Sn膜(厚み3μm)をこの順に形成。
上記で得られた各サンプルについて、耐湿負荷試験を次のようにして行った。各サンプルを、共晶半田を用いてガラスエポキシ基板に実装した。その後、各サンプルを、125℃、相対湿度95%RHの高温高湿槽内にて、2V、72時間の条件で耐湿加速試験を行い、絶縁抵抗値(IR値)が、2桁以上低下したものを、耐湿性が劣化したと判断した。耐湿性が劣化したサンプルの数を表1に示す。なお、ガラスコート層なしのサンプルは、セラミック素体上に直接めっき膜を形成して作製したものである。
ガラスコート層の厚みの測定方法は、上記で得られた各サンプルにおいて、サンプルのLT面を長さ方向Lに沿って、サンプルの中央(W寸の1/2)まで断面研磨し、その断面における片側の外部電極の端面中央部に位置するガラスコート層15の厚みを光学顕微鏡によって測定した。表1に示すガラスコート層の厚みの値はサンプル20個の平均値である。なお、表1に示す、「ガラスコート層なし」のデータは、ガラスコート層を形成せずに、セラミック素体の上にめっき膜を直接形成した場合のデータである。
ガラスペーストの熱処理の温度を、それぞれ550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃としたセラミック電子部品1(ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合:42.5体積%)のサンプルを20個ずつ作製した。この20個の各サンプルにおいて、ガラスコート層の厚みはそれぞれ7μmとした。各サンプルの第1及び第2の電極端子13,14の第2の部分13b,14bを、導電性接着剤を用いてガラスエポキシ樹脂基板のランドと接着させた。次に、各サンプルの第1及び第2の電極端子13,14の第1の部分13a,14aに粘着テープ(積水化学株式会社製のセロテープ(登録商標)No.252)を貼り付けた。次に、この粘着テープをサンプルの長さ方向Lに沿って、一定の力で引っ張った。このとき、ガラスコート層がセラミック素体から剥がれたサンプルをNGとした。試験結果を表1に示す。なお、比較例として、耐湿負荷試験時と同様に、導電性ペーストを用いて形成した焼結金属膜を有するサンプルを作製し、同様に、テープ剥離試験1を行った。なお、この比較例は、焼結金属膜の厚みは20μmとし、電極端子の熱処理の条件は本実施例の条件と同様とした。比較例では、焼結金属膜がセラミック素体から剥がれたサンプルをNGとした。表3にガラスコート層の上にめっき膜を設けた実施例と、焼結金属膜を設けた比較例のそれぞれにおけるテープ剥離試験1のNG数/全数を示す。
上記テープ剥離試験1で用いたサンプルと同様のサンプルを用意した。各サンプルを第2の主面10bが下になるようにステージの上に載せた。次に、各サンプルの第1の主面10aの中央部に押圧子を押し当て、徐々に荷重を加え、サンプルが破損したときの荷重(抗折強度(N))を測定した。なお、抗折強度(N)は、20個のサンプルの平均値である。抗折試験に用いたロードセル及び計測アンプは、それぞれアイコーエンジニアリング株式会社製のMODEL−3005、MODEL−1015Aである。試験結果を表4に示す。表4においては、熱処理温度を650℃としたサンプルの抗折強度を100%とした。
ガラスペーストの熱処理の温度を600℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を、それぞれ57.5体積%、50.0体積%、42.5体積%、35.0体積%、25.0体積%としたセラミック電子部品1のサンプルを20個ずつ作製した。なお、ガラスペーストの固形分中の残部はCu粉である。次に、上記テープ剥離試験1と同様にして、各サンプルについてテープ剥離試験2を行った。試験結果を表5に示す。図18に、熱処理温度を600℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。
上記テープ剥離試験2で用いたサンプルと同様のサンプルを用意した。次に、上記抗折試験1と同様にして、各サンプルについて抗折試験2を行った。試験結果を表6に示す。なお、表6においては、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%としたサンプルの抗折強度を100%とした。
ガラスペーストの熱処理の温度を650℃としたこと以外は、テープ剥離試験2と同様にしてサンプルを作製し、テープ剥離試験3を行った。試験結果を表7に示す。図19に、熱処理温度を650℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。
上記テープ剥離試験3で用いたサンプルと同様のサンプルを用意した。次に、上記抗折試験2と同様にして、各サンプルについて抗折試験3を行った。結果を表8に示す。なお、熱処理温度は、650℃とした。
ガラスペーストの熱処理の温度を700℃としたこと以外は、テープ剥離試験2と同様にしてサンプルを作製し、テープ剥離試験4を行った。試験結果を表9に示す。図20に、熱処理温度を700℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を35.0体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。図21に、熱処理温度を700℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。図22に、熱処理温度を700℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を50.0体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。図23に、熱処理温度を700℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を57.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。
上記テープ剥離試験4で用いたサンプルと同様のサンプルを用意した。次に、上記抗折試験2と同様にして、各サンプルについて抗折試験4を行った。試験結果を表10に示す。
ガラスペーストの熱処理の温度を750℃としたこと以外は、テープ剥離試験2と同様にしてサンプルを作製し、テープ剥離試験5を行った。試験結果を表11に示す。図24に、熱処理温度を750℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。また、図25に、熱処理温度を800℃とし、ガラスペーストの固形分中のガラス粉の割合を42.5体積%とした場合に得られるガラスペースト層の断面写真を示す。図26に、焼成温度を600℃とし、厚みを20μmとしたこと以外は、上記比較例と実質的に同様にして形成した焼結金属膜の断面写真を示す。図27に、焼成温度を700℃とし、厚みを20μmとしたこと以外は、上記比較例と実質的に同様にして形成した焼結金属膜の断面写真を示す。図28に、焼成温度を800℃とし、厚みを20μmとしたこと以外は、上記比較例と実質的に同様にして形成した焼結金属膜の断面写真を示す。なお、図26〜図28に示すサンプルの寸法は、1.0mm×0.5mm×0.5mmとした。
上記テープ剥離試験5で用いたサンプルと同様のサンプルを用意した。次に、上記抗折試験2と同様にして、各サンプルについて抗折試験5を行った。試験結果を表12に示す。
ガラスコート層15における金属粉15aのアスペクト比が、それぞれ1、3.6、4.6、7.4、14.2であるセラミック電子部品1のサンプルをそれぞれ5つ作製した。なお、ガラスコート層15の熱処理条件は、温度を変化させてもめっき膜の被覆率にはそれほど影響しないため、680℃のみとした。各サンプルを作製するにあたり、Cuめっき膜の形成条件を、それぞれ、電流値3A、5Aにおいて、90分間とした場合のガラスコート層15上のCuめっき膜の被覆率(%)を測定した。結果を表13に示す。
になる。
図11は、第2の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的斜視図である。
図13は、第3の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的断面図である。
図14は、第4の実施形態に係るセラミック電子部品の略図的斜視図である。
10…セラミック素体
10a…セラミック素体の第1の主面
10b…セラミック素体の第2の主面
10c…セラミック素体の第1の側面
10d…セラミック素体の第2の側面
10e…セラミック素体の第1の端面
10f…セラミック素体の第2の端面
10g…セラミック層
11…第1の内部電極
11a…第1の内部電極の端部
12…第2の内部電極
12a…第2の内部電極の端部
13…第1の電極端子
13a…第1の電極端子の第1の部分
13b…第1の電極端子の第2の部分
13c…第1の電極端子の第3の部分
13d…第1の電極端子の第4の部分
13e…第1の電極端子の第5の部分
13p…第1層
13q…第2層
13r…第3層
14…第2の電極端子
14a…第2の電極端子の第1の部分
14b…第2の電極端子の第2の部分
14c…第2の電極端子の第3の部分
14d…第2の電極端子の第4の部分
14e…第2の電極端子の第5の部分
15…ガラスコート層
15a…金属粉
15b…ガラス媒質
20…セラミックグリーンシート
21…導電パターン
22…マザー積層体
23…導電パターン
Claims (13)
- 内部電極の端部が表面に露出しているセラミック素体と、
前記セラミック素体の前記内部電極が露出した部分の上を覆うガラスコート層と、
前記ガラスコート層の直上に設けられており、めっき膜により構成された電極端子と、を備え、
前記ガラスコート層は、金属粉が分散したガラス媒質からなり、
前記金属粉は、前記内部電極と前記電極端子とを電気的に接続している導通パスを形成している、セラミック電子部品。 - 前記ガラスコート層において、前記ガラスの含有量が30.2体積%〜47.1体積%である、請求項1に記載のセラミック電子部品。
- 前記ガラスコート層の厚み方向に沿った断面において、前記金属粉が細長形状である、請求項1または2に記載のセラミック電子部品。
- 前記金属粉が棒状またはフレーク状である、請求項3に記載のセラミック電子部品。
- 前記金属粉のアスペクト比が3.6以上である、請求項3または4に記載のセラミック電子部品。
- 前記導通パスの少なくとも一つは、前記ガラスコート層の厚み方向に沿って配された複数の前記金属粉が互いに接触することで形成されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記金属粉の主成分は、前記内部電極の主成分と異なる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記金属粉のコア部はCuからなる、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記ガラスコート層の厚みが1μm〜10μmである、請求項1〜8のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記ガラスコート層の厚み方向に沿った断面において、前記導通パスを構成している前記金属粉の表面が非直線状である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記導通パスは、相対的に細い部分と、相対的に太い部分とを、それぞれ複数有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。
- 前記めっき膜の前記ガラスコート層に接した部分がCuめっき膜またはNiめっき膜に
より構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のセラミック電子部品。 - セラミック素体の内部電極が露出した部分の上に、固形分比35体積%〜50体積%のガラス粉と金属粉とを含むガラスペーストを塗布する工程と、
前記ガラスペーストを600℃〜750℃で熱処理して、セラミック素体の内部電極が露出した部分の上に、ガラスコート層を形成する工程と、
前記ガラスコート層の直上に、めっき膜からなる電極端子を形成する工程と、
を備える、セラミック電子部品の製造方法。
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