JP3267067B2 - セラミック電子部品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば積層コンデンサ
などのようなセラミック電子部品に関し、特に、外部電
極構造が改良されたセラミック電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のセラミック電子部品の一例として
の積層コンデンサを、図１を参照して説明する。

【０００３】積層コンデンサ１は、チタン酸バリウムな
どの誘電体セラミックスよりなるセラミック焼結体２を
用いて構成されている。セラミック焼結体２内には、セ
ラミック層を介して重なり合うように、複数の内部電極
３〜７が形成されている。また、焼結体２の一方端面２
ａ上には、内部電極４，６に電気的に接続されるよう
に、外部電極８が形成されている。セラミック焼結体２
の他方端面２ｂ上には、内部電極３，５，７に電気的に
接続されるように、外部電極９が形成されている。

【０００４】内部電極３〜７は、通常、Ｐｄ又はＡｇ−
Ｐｄ合金などの貴金属材料からなる。他方、外部電極
８，９の形成に際しては、内部電極３〜７との電気的接
続の信頼性を高めるために、最下層として、Ａｇ又はＡ
ｇ−Ｐｄ合金を含有する導電ペーストを塗布し、焼き付
けることにより形成された第１の電極層８ａ，９ａを形
成する。

【０００５】また、積層コンデンサ１をプリント回路基
板などに実装するに際しては、半田により外部電極８，
９をプリント回路基板上の配線電極に電気的に接続す
る。ところが、第１の電極層８ａ，９ａはＡｇなどの半
田食われを生じやすい材料を主成分とする。従って、第
１の電極層８ａ，９ａのみを外部電極材料として用いて
半田付けした場合には、半田食われ現象により、外部電
極が部分的に消失し、積層コンデンサ１を確実に機能さ
せることができなくなる。

【０００６】そこで、半田食われを防止するために、第
１の電極層８ａ，９ａ上に、Ｎｉなどの半田食われを生
じ難い材料をメッキすることより、第２の電極層８ｂ，
９ｂが形成されている。また、Ｎｉなどの半田食われを
生じ難い材料は半田付け性が十分でないため、半田付け
性を高めるためにＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ合金などの半田
付け性に優れた材料をメッキすることにより、第３の電
極層８ｃ，９ｃが形成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の積層コンデンサ
１では、上記第１〜第３の電極層８ａ〜８ｃ，９ａ〜９
ｃにより外部電極８，９が構成されていた。この種の積
層コンデンサ１を外部電極８，９を半田付けすることに
よりプリント回路基板等に実装した場合、場合によって
は、基板の撓みなどにより積層コンデンサ１にかなり大
きな外力が加わることがあった。例えば、積層コンデン
サ１が実装されたプリント回路基板を電子機器の取り付
け部分に挿入する際に、プリント回路基板に撓みが生
じ、それによって実装されている積層コンデンサ１に外
力が加わったり、あるいは周囲の温度変化等によりプリ
ント回路基板が膨張・収縮することにより基板が歪むこ
とがあった。

【０００８】特に、図２に示すように、積層コンデンサ
１が実装されている基板１０が積層コンデンサ１側に突
き出るように撓んだ場合には、外部電極８，９がセラミ
ック焼結体２から分離する方向に大きな力が加えられ
る。ところが、第１の電極層８ａ，９ａはセラミック焼
結体２に強固に密着されており、かつ第１〜第３の電極
層８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｃ間も強固に密着されている。
従って、上記のような外力が加えられた場合、セラミッ
ク焼結体２において矢印Ａで示すクラックが生じ、その
結果、積層コンデンサ１が機能しなくなることがあっ
た。

【０００９】他方、外部電極８，９のセラミック焼結体
２に対する密着性を低めれば、上記のような外力が加わ
った際に外部電極８，９をセラミック焼結体２から剥離
させることにより、上記外力を吸収することができ、セ
ラミック焼結体２におけるクラックの発生を防止し得る
と考えられる。しかしながら、外部電極８，９がセラミ
ック焼結体２から剥離してしまうと、もはや積層コンデ
ンサ１として動作させることができなくなる。

【００１０】本発明の目的は、セラミック電子部品が実
装されている基板に撓み等が生じたとしても、セラミッ
ク焼結体のクラックや外部電極の剥離が生じ難い、信頼
性に優れたセラミック電子部品を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部電極を有
するセラミック焼結体の外表面に外部電極が形成されて
いるセラミック電子部品であり、下記の構成を備えるこ
とを特徴とする。

【００１２】すなわち、本発明のセラミック電子部品
は、セラミック焼結体と、セラミック焼結体内に形成さ
れた内部電極と、セラミック焼結体の外表面に形成され
た外部電極とを備える。

【００１３】さらに、外部電極は、焼結体外表面に導電
ペーストを塗布・焼き付けることにより形成された第１
の電極層と、第１の電極層の外側に形成され、かつ内側
及び外側に位置する他の電極層よりも弾性度の大きい樹
脂層の厚み方向に貫通する貫通孔の内部に導電性材料が
埋め込まれた導電性樹脂層と、導電性樹脂層の外側に形
成された第２の電極層とを有するものである。

【００１４】第１の電極層を構成する材料としては、従
来よりセラミック電子部品の外部電極の形成時に汎用さ
れている種々の導電ペーストを用いることができる。こ
のような導電ペーストの例としては、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｇ
−Ｐｄ合金などの導電性に優れた材料粉末を主成分とす
るものが用いられる。導電ペーストは、上記のような導
電性粉末にガラス樹脂バインダ及び溶剤を混練すること
により得られ、第１の電極層は、上記導電ペーストをセ
ラミック焼結体の外表面に塗布し、焼き付けることによ
り形成されている。この導電ペーストを塗布し、焼き付
ける工程についても、従来のセラミック電子部品の外部
電極形成方法と同様に行い得る。

【００１５】また、第１の電極層の外側に形成された導
電性樹脂層は、その内側及び外側、すなわち第１の電極
層及び第２の電極層よりも破断強度の小さい樹脂層から
構成される。この樹脂層は、その厚み方向に貫通する貫
通孔を有しており、貫通孔の内部には導電性材料が埋め
込まれている。このような構成により、第１の電極層と
第２の電極層との間の導通を確保し、かつ樹脂の持つ弾
性特性を利用して外部電極に加えられる外力の作用を緩
和することを図っている。

【００１６】第２の電極層は、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ｓ
ｎ、Ｓｎ−Ｐｂなどにより構成される。第２の電極層の
厚みはさほど厚くなくともよく、従って、好ましくは、
第２の電極層は、形成の容易なメッキ法により形成され
る。

【００１７】さらに、第２の電極層は、複数の電極層を
積層したものであってもよい。例えば、半田食われしに
くいＮｉまたはＣｕなどの電極層を先ず形成し、この上
に、半田付け性を高めるために、さらにＳｎまたはＳｎ
−Ｐｂ合金のような半田付け性に優れた材料からなる電
極層を形成してもよい。このような半田付け性に優れた
材料からなる電極層は、半田付け性を高めるために設け
られているものにすぎないため、その膜厚はさほど厚く
する必要がなく、好ましくは、形成の容易なメッキ法に
より形成される。

【００１８】また、本発明では、導電性樹脂層は、連続
気泡が形成された熱硬化性樹脂層の連続気泡の内部に金
属材料が埋め込まれて構成されており、これにより第１
の電極層と第２の電極層とを電気的に接続していること
を特徴とするものである。このような熱硬化性樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フ
ェノール樹脂などが用いられる。これらの熱硬化性樹脂
は、発泡処理が施されることにより、その厚み方向に連
続気泡が形成される。従って、この連続気泡を利用し
て、その内部に金属材料を埋め込み、層全体の弾性と導
電性とを確保している。

【００１９】

【発明の作用及び効果】本発明のセラミック電子部品で
は、外部電極の第１及び第２の電極層の間に導電性樹脂
層が設けられている。この導電性樹脂層は、その内部の
貫通孔に埋め込まれた導電性材料によって第１及び第２
の電極層間の導電性を確保している。さらに、樹脂層の
特性、すなわち他の電極層よりも弾性度が大きいという
特性により、外部電極に対してセラミック焼結体から遠
ざかる方向へ外力が加わった場合に、この導電性樹脂層
が変形したり、部分的な亀裂を生じるなどして、外力の
影響を吸収することができる。これにより、外力が直接
セラミック焼結体に作用してセラミック焼結体にクラッ
クが発生するのを効果的に防止することができる。

【００２０】このように、本発明によれば外部の温度変
化や取り付けに際しての外力によって、実装されている
基板側に撓みが生じたとしても、セラミック焼結体のク
ラックの発生が生じがたく、かつその特性を安定に発揮
し得る信頼性に優れたセラミック電子部品を提供するこ
とが可能となる。

【００２１】なお、本発明は、積層コンデンサのほか、
外部電極を有するセラミック電子部品一般に適用するこ
とができる。例えば、セラミックインダクタ、積層圧電
共振部品、セラミック多層基板などに用いることができ
る。

【００２２】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ実施例を説明
することにより、本発明を明らかにする。

【００２３】図３は、本発明の一実施例に係るチップ型
積層コンデンサを示す断面図であり、図４は外部電極の
部分拡大断面図である。積層コンデンサ２１は、セラミ
ック焼結体２２を用いて構成されている。セラミック焼
結体２２は、チタン酸バリウムなどの誘電体セラミック
スよりなり、その内部には内部電極２３〜２７が形成さ
れている。内部電極２３〜２７は、セラミック層を介し
て重なり合うように配置されている。また、内部電極２
４，２６が焼結体２２の一方端面２２ａに露出されてお
り、他方、内部電極２３，２５，２７が他方端面２２ｂ
に露出されている。

【００２４】また、上記端面２２ａ，２２ｂには、外部
電極２８，２９が形成されている。本実施例は、外部電
極２８，２９の各々が第１〜第３の電極層２８ａ〜２８
ｃ，２９ａ〜２９ｃと、導電性樹脂層３０，３１とを有
することを特徴とする。

【００２５】まず、第１の電極層２８ａ，２９ａは、Ａ
ｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕなどの金属粉末を成分とする導電
ペーストを塗布し、焼き付けることにより形成されてい
る。従って、第１の電極層２８ａ，２９ａは、１０〜１
００μｍ程度の厚みを有し、かつ焼結体２２の端面２２
ａ，２２ｂに強固に密着されている。

【００２６】導電性樹脂層３０，３１は、第１の電極層
２８ａ，２９ａの表面上に発泡性の熱硬化性樹脂を塗布
し、熱硬化処理を行って形成されている。熱硬化性樹脂
としては、好ましくは発泡性エポキシ樹脂を用い、その
他アクリル樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂などが
用いられる。熱硬化処理が行われた樹脂層には、多くの
連続気泡が形成される。そして、両端子電極間に紫外線
硬化型メッキレジストを塗布し、硬化させたのち、熱硬
化性樹脂の表面に無電解Ｎｉメッキを施し、網目状の樹
脂空隙部（連続気泡）内にＮｉを析出充填し、その後メ
ッキレジストを剥離した。これにより、導電性を有する
樹脂層３０，３１が形成される。この導電性樹脂層３
０，３１は、樹脂部分３０ａが有する弾性によって外部
電極に加えられる外力の影響を緩和する働きをなし、連
続気泡内部に形成されたＮｉなどの金属充填部３０ｂに
よって、第１の電極層２８ａ，２９ａと第２の電極層２
８ｂ，２９ｂとの間の電気的接続を確保する働きとを兼
ね備えるものである。なお、樹脂空隙部内への金属材料
の充填方法としては、圧入方法を用いて溶融金属をその
内部に充填させてもよい。

【００２７】導電性樹脂層３０，３１の外側には、半田
食われを防止するために第２の電極層２８ｂ，２９ｂが
形成されている。第２の電極層２８ｂ，２９ｂは、本実
施例では、ＮｉやＣｕなどの金属材料を２〜４μｍ程度
の厚みにメッキすることにより形成されているが、Ｓｎ
やＳｎ−Ｐｂを用いてもよい。もっともＳｎやＳｎ−Ｐ
ｂを第２の電極層として形成した場合は、次に述べる第
３の電極層は不要となる。

【００２８】さらに、第３の電極層２８ｃ，２９ｃが、
上記第２の電極層２８ｂ，２９ｂ上に形成されている。
第３の電極層２８ｃ，２９ｃは、ＳｎまたはＳｎ−Ｐｂ
合金などを厚み２〜４μｍ程度にメッキすることにより
形成され、外部電極２８，２９の実装に際しての半田付
け性を高めるために形成されている。

【００２９】本実施例の積層コンデンサ２１では、プリ
ント回路基板に外部電極２８，２９を半田付けして接合
することによりプリント回路基板上に実装される。この
場合、プリント回路基板が、例えば図２に示したように
積層コンデンサ側に突出するようにたわんだ場合には、
外部電極２８，２９をセラミック焼結体２２から遠ざけ
る方向に外力が作用する。しかしながら、導電性樹脂層
３０，３１は、その樹脂部分が有する弾性により、外力
に応じて弾性変形し、これによって外力を吸収する。従
って、セラミック焼結体２２に直接外力が作用するのを
緩和し、セラミック焼結体２２内のクラックの発生を防
止する。

【００３０】次に、具体的実験例につき説明する。複数
の内部電極２３〜２７が内部形成されている４．５×
３．２×２．０ｍｍ寸法のセラミック焼結体２２を用意
した。Ａｇを主成分とする導電ペーストを乾燥後の厚み
が５０μｍとなるように塗布し、８００℃の温度で焼成
することにより第１の電極層２８ａ，２９ａを形成し
た。次に、第１の電極層２８ａ，２９ａ上に、発泡性エ
ポキシ樹脂を塗布し、温度１５０℃で１時間硬化処理を
行った。次に、端子電極間に紫外線硬化型メッキレジス
トを塗布し、硬化させた後、無電解Ｎｉメッキを施して
その表面及び網目状の樹脂空隙部内にＮｉを析出形成
し、導電性樹脂層３０，３１を形成した。

【００３１】さらに、導電性樹脂層３０，３１上に、電
解メッキにより厚み２〜４μｍのＮｉメッキ層からなる
第２電極層２８ｂ，２９ｂを形成し、さらにその上に電
解メッキにより厚み２〜４μｍのＳｎメッキ層からなる
第３の電極層２８ｃ，２９ｃを形成し、実施例の積層コ
ンデンサを作製した。

【００３２】比較のために、上記実施例の積層コンデン
サを製造する工程において、導電性樹脂層を形成せず
に、他は実施例と同様にして比較例の積層コンデンサを
作製した。

【００３３】上記のようにして用意した実施例及び比較
例の積層コンデンサ各３６個を用い、アルミナ基板上に
形成された配線電極に半田付けして実装した。そして、
積層コンデンサをアルミナ基板上に実装した状態で、−
５５℃の温度に０．５時間維持し、＋１２５℃に０．５
時間維持する工程を１サイクルとして、加熱冷却温度サ
イクル試験を行った。その結果を下記の表１に示す。表
１において、不良数は、加熱・冷却温度サイクル試験を
行った後に、その静電容量の低下が１０％以上となった
積層コンデンサの数を示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように、実施例の積層コ
ンデンサでは、上記冷却・加熱温度サイクルを５００サ
イクル繰り返しても不良数はゼロであったのに対し、比
較例の積層コンデンサでは、５０サイクル経過した時点
で、２個の不良品の発生が見られ、冷却・加熱温度サイ
クル数を増大させるに連れて、不良品発生数が増加して
いることがわかる。

【００３６】なお、実施例の積層コンデンサで不良が生
じないのは、第１の電極層２８ａ，２９ａと、第２の電
極層２８ｂ，２９ｂとの間の導電性樹脂層が弾性変形
し、それによって上記冷却・加熱温度サイクルにより積
層コンデンサに加えられた外力が吸収されていたと考え
られる。

【００３７】また、実施例の積層コンデンサと比較例の
積層コンデンサの基板上取付強度についての試験も行っ
た。その結果、表１に示されるように、両者ともほぼ同
程度の取り付け強度を有することが判明した。これによ
り、外部電極中に導電性樹脂層を形成しても、取付強度
の著しい低下が認められず、実用上問題のない取り付け
強度を確保できることが判明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の積層コンデンサを示す断面図。

【図２】従来の積層コンデンサを説明するための断面
図。

【図３】本発明の一実施例の積層コンデンサを示す断面
図。

【図４】図３に示す積層コンデンサの外部電極２８の部
分拡大図。

【符号の説明】 ２１…積層コンデンサ ２２…セラミック焼結体 ２３〜２７…内部電極 ２８，２９…外部電極 ２８ａ，２９ａ…第１の電極層 ２８ｂ，２９ｂ…第２の電極層 ２８ｃ，２９ｃ…第３の電極層 ３０，３１…導電性樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−17619（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01G 4/00 - 4/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック焼結体と、 前記セラミック焼結体内に形成された内部電極と、 前記セラミック焼結体の外表面に形成された外部電極と
   を備え、 前記外部電極が、焼結体外表面に導電ペーストを塗布・
   焼き付けることにより形成された第１の電極層と、 前記第１の電極層の外側に形成され、かつ内側及び外側
   に位置する他の電極層よりも弾性度の大きい樹脂層の厚
   み方向に貫通する貫通孔の内部に導電性材料が埋め込ま
   れた導電性樹脂層と、 前記導電性樹脂層の外側に形成された第２の電極層とを
   有し、前記導電性樹脂層は、連続気泡が形成された熱硬
   化性樹脂層の前記連続気泡の内部に金属材料が埋め込ま
   れることによって前記第１の電極層と前記第２の電極層
   とを電気的に接続していることを特徴とする、セラミッ
   ク電子部品。