JP2015115518A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、低背設計部品は機械強度が低く、基板のたわみ変形によって、セラミック層と内部電極層の剥離(デラミネーション)やクラックといった構造欠陥が発生し易いという問題がある。
さらに、低背設計部品に対しては、緩衝層(ダミー層)と内層との厚みを十分確保することができないので、クラックが内層へ進入することを阻止する事が困難である。
また、前記容量部を挟むように設けられた複数のダミー内部電極層は、前記一対の外部電極のいずれか一方と接続することが好ましい。上記を満足することで、セラミック基体のたわみ変形時に、セラミック基体と外部端子の接続部近傍に集中する応力をダミー内部電極層およびブリッジに分散させる事が可能になり、耐たわみ性がより強化される。
本発明の積層セラミック電子部品の一実施形態として、図1および図2に積層セラミックコンデンサの断面模式図を示す。
模式図である。積層セラミックコンデンサ1は、セラミック基体10の内部に配設された
内部電極層3が、誘電体セラミック層2を介して積層され、かつセラミック基体10の両
端面には、交互に逆側の端面に露出した内部電極層3と導通するように一対の外部電極6a,6bが配設される。
非容量層12a,12bには、ダミー内部電極層(5a−1〜5,5b−1〜5)を相互に連結させるブリッジ7が配設される。
BaTiO3、CaZrO3、(Bi0.5Na0.5)TiO3、NaNbO3、KNbO3等を主成分とした誘電体磁器組成物から構成される。
好ましくは、2μm〜20μm、より好ましくは、4μm〜10μmである。
また、ダミー内部電極層5の厚みは、内部電極層3の厚みに対して1.0〜1.5倍とする事が好ましい。
また、非容量部12の厚みは、外層部13に対して0.5〜8.0倍とする事が好ましい。
又、外部電極6には、それぞれ熱硬化性樹脂と導電性粒子とを主成分とする導電性樹脂からなる樹脂電極層を設けても良い。
<積層セラミックコンデンサの製造方法>
ペースト中の溶剤がグリーンシート中の有機バインダを膨潤または溶解させる、いわゆる「シートアタック」現象を生じる様に設計した有機ビヒクルを用いる事が好ましい。
グリーンシートとダミー内部電極層用ペーストとの界面から、グリーンシートへ導電材の一部を拡散させる事が出来る。後に記述する焼成工程において、グリーンシートへ拡散した導電材が、隣接するダミー内部電極層同士と金属接合することにより、ブリッジが形成される。
保持温度は、好ましくは1000〜1350℃であり、その保持時間は、好ましくは0.05〜1時間である。
リント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
に改変することができる。
本実施例では、BaTiO3+MgO(1.5質量部)+MnO(0.1質量部)+Y2O3(1.0質量部)+SiO2(0.5質量部)+V2O5(0.05質量部)の組成の誘電体セラミック層を有する積層セラミックコンデンサを製造した。
まず、粒径0.1〜1.0μmのBaTiO3、MgCO3、MnCO3、Y2O3、
SiO2の材料粉末を、ボールミルにより16時湿式混合し、乾燥することによって誘電体セラミック原料を用意した。
りシート成形を行い、乾燥することにより、グリーンシートを形成した。この上に内部電極用ペースト、ダミー内部電極層用ペーストを印刷した後、PETフィルムからシートを剥離した。次いで、内部電極層パターン層印刷済みグリーンシート(140枚)、ダミー内部電極層パターン層印刷済みグリーンシート(上下部各5枚)、外層部用グリーンシート(内部電極層用ペーストを印刷しないもの)とを積層、圧着して、グリーン積層体を得た。
昇温速度:50℃/時間
保持温度:600℃
保持時間:20時間
降温速度:200℃/時間
雰囲気:6.0×10−17Pa
昇温速度:600°C/時間
保持温度:1200℃
保持時間:0.2時間
降温速度:2000℃/時間
加圧量:10MPa
雰囲気:2.0×10−5Pa
昇降温速度:200℃/時間
保持温度:900℃
保持時間:2時間
雰囲気:2.0×10−2Pa
ダミー内部電極層用ペーストに含まれる導電材をグリーンシートに拡散させない為に、ダミー内部電極層用ペーストの作製工程において、内部電極層用ペーストと同様の有機ビヒクルを用いる他は、実施例1と同様に作製した。
さらに、得られたコンデンサ試料を積層方向に平行な面で切断し、断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、非容量部において、ブリッジは存在しない事を確認した。
比較例2に係る、従来の積層セラミックコンデンサ21の断面模式図を図2に示す。
積層セラミックコンデンサ31は、セラミック基体10の内部に配設された内部電極層3が、誘電体セラミック層2を介して積層され、かつセラミック基体10の両端面には、交互に逆側の端面に露出した内部電極層3と導通するように一対の外部電極5a,5bが配設される。セラミック基体10は、誘電体セラミック層2および内部電極層3が交互に積層された構成の容量部11を挟み込むように、外層部13(13a,13b)を形成する。
焼結体チップの寸法が実施例1と一致するように、ダミー内部電極層パターン印刷済みグリーンシートの代わりに外層部用グリーンシートを積層する他は、実施例1と同様に作製した。
作製した積層セラミックコンデンサを、はんだ(Sn96.5%-Ag3%-Cu0.5%)を用いてガラスエポキシ基板に実装した後、たわみ試験機を用いて、積層セラミック電子部品の実装部の下側から、ガラスエポキシ基板にたわみ応力を加え、基板曲げ試験を実施した。試験方法を図4に示す。
結果を表1に示す。
一方、比較例1、および比較例2は、故障率が高い事がわかる。
下記に示す焼成工程条件で焼成する他は、実施例1と同様に作製した。
焼成工程は、下記条件にておこなった。
昇温速度:600°C/時間(25〜1000℃)
100°C/時間(1000〜1200℃)
保持温度:1200℃
保持時間:0.2時間
降温速度:2000°C/時間
加圧量:10MPa
雰囲気:2.0×10−5Pa
下記に示す焼成工程条件で焼成する他は、実施例1と同様に作製した。
焼成工程は、下記条件にておこなった。
昇温速度:600°C/時間(25〜1000℃)
800°C/時間(1000〜1220℃)
保持温度:1220℃
保持時間:0.1時間
降温速度:2000°C/時間
加圧量:13MPa
雰囲気:3.0×10−5Pa
下記に示す焼成工程条件で焼成する他は、実施例1と同様に作製した。
焼成工程は、下記条件にておこなった。
昇温速度:600°C/時間(25〜1000℃)
2000°C/時間(1000〜1240℃)
保持温度:1240℃
保持時間:0.05時間
降温速度:2000°C/時間
加圧量:16MPa
雰囲気:7.0×10−5Pa
実施例5に係る、積層セラミックコンデンサ31の断面模式図を図3に示す。
積層セラミックコンデンサ21は、セラミック基体10の内部に配設された内部電極層3が、誘電体セラミック層2を介して積層され、かつセラミック基体10の両端面には、交互に逆側の端面に露出した内部電極層
3と、最上下層と同じ極性となるダミー内部電極層5(5a−1〜5,5b−1〜5)が導通するように一対の外部電極6a,6bが配設される。
下記に示す焼成工程条件で焼成する他は、実施例5と同様に作製した。
焼成工程は、下記条件にておこなった。
昇温速度:600°C/時間(25〜1000℃)
800°C/時間(1000〜1220℃)
保持温度:1220℃
保持時間:0.1時間
降温速度:2000°C/時間
加圧量:13MPa
雰囲気:3.0×10−5Pa
下記に示す焼成工程条件で焼成する他は、実施例5と同様に作製した。
焼成工程は、下記条件にておこなった。
昇降温速度:600°C/時間(25〜1000℃)
2000°C/時間(1000〜1240℃)
保持温度:1240℃
保持時間:0.05時間
降温速度:2000°C/時間
加圧量:16MPa
雰囲気:7.0×10−5Pa
非容量部の各ダミー誘電体セラミック層を跨ぐブリッジの層別頻度を算出するため、
得られた積層セラミックコンデンサを積層方向に平行な面で切断し、断面を走査型電子顕
鏡(SEM)で観察した。上下の非容量部を倍率1000倍で各8視野撮影した。
実施例7に対して観察した中の1枚を図5に示す。
次いで、各ダミー誘電体セラミック層4a−1〜4、4b−1〜4を跨ぐように存在する
ブリッジを数え上げ、ダミー誘電体セラミック層100μm辺りに存在するブリッジの数
を算出した。実施例2〜4に対する評価結果を図6に、実施例5〜7に対する評価結果を図7に示す。
実施例1と同様に実装し、たわみ強度試験を実施した。
試験は、実施例1と同条件の試験に加え、基板のたわみ変形量を16mmとした試験を実施した。各試験は積層セラミックコンデンサ100個について評価をおこない、デラミネーションもしくはクラックが確認できるものを故障と判断し、故障率を求めた。
結果を表2に示す。
ダミー内部電極層を外部電極と接続させた実施例5,6および7は、故障率が少ない事がわかる。また、実施例4および7は前記容量部との境界から前記外層部との境界に向かってブリッジの数が多くなるので、故障率がより少ない事がわかる。
その上、上記した2項目を満足している実施例7は、耐たわみ性が特に優れている事がわかる。
2… 誘電体セラミック層
3… 内部電極層
4,4a−1〜4,4b−1〜4… ダミー誘電体セラミック層
5,5a−1〜4,5b−1〜4… ダミー内部電極層
6,6a,6b… 外部電極
7… ブリッジ
10… セラミック基体
11… 容量部
12,12a,12b… 非容量部
13,13a,13b… 外層部
21… 従来の積層セラミック電子部品(積層セラミックコンデンサ)
Claims (3)
- 複数の誘電体セラミック層及び、該誘電体セラミック層の間に形成された複数の内部電極層で構成される容量部を有し、前記容量部を挟むように設けられた前記複数の誘電体セラミック層と層間に位置するダミー内部電極層を含む非容量部と、該非容量部の表面に外層部を有するセラミック基体と、前記セラミック基体の両端面に設けられた一対の外部電極とを備える積層セラミック電子部品であって、前記非容量部の隣接する前記ダミー内部電極層を相互に接合させる、金属からなるブリッジを有する事を特徴とする、積層セラミック電子部品。
- 前記容量部を挟むように設けられた複数のダミー内部電極層は、前記一対の外部電極のいずれか一方と接続することを特徴とする、請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
- 前記ダミー内部電極層を相互に連結させるブリッジは、前記容量部との境界から前記外層部との境界に向かって、該ブリッジの数が多くなることを特徴とする、請求項1または請求項2記載の積層セラミック電子部品。
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