JP3524298B2 - 積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法 - Google Patents
積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法Info
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Description
デンサの外部電極の形成方法に関し、特に内部電極と外
部電極の接続性を良好にでき、かつセラミックの本体片
と密着強度の高い薄膜の外部電極の形成方法に関する。
ミックコンデンサは、図4の断面図に示すように、セラ
ミックからなる六面体に形成された本体片1の内部に、
複数枚のPd又はPd−Ag合金からなる内部電極2が
交互に積層状に配設され、この本体片1における六つの
側面のうち内部電極2が露出する一対の側端面に、内部
電極2と導通する薄膜による外部電極3が形成されてい
る。
度の高いCrからなる第一電極層3aと、ハンダ食われ
防止用のバリア金属となるNiからなる第二電極層3b
と、ハンダ付け性の良いAgからなる第三電極層3cと
から構成され、スパッタリング法,真空蒸着法又はプラ
ズマ溶射法により形成される。ところで、上述の積層セ
ラミックコンデンサでは、内部電極2と外部電極3との
接続を確実に行うことが重要であるため、内部電極2を
設けた本体片1を焼成した後、内部電極2を本体片1の
側端面から十分露出させるためにバレル研磨を施した
後、本体片1の側端面に薄膜の外部電極3を形成してい
る。
電極2の過薄、内部電極2の露出部分での欠落、内部電
極2へのセラミック被覆等に起因し、内部電極2と外部
電極3との接続が不十分となる場合があり、静電容量の
損失、誘電正接(tanδ)の増大等の不具合を発生さ
せる原因となっていた。この問題を解決するために、例
えば、図5に示すような特開平6−5461に示す方法
では、本体片1をバレル研磨した後、耐熱容器10内に
Ag粉末(金属粉末)11とZrO2粉末(セラミック
粉末)とを入れて混合し、この混合中にPd又はPd−
Ag合金からなる内部電極2を有する本体片1を混在さ
せて、500〜900℃で熱処理することでAg粉末1
1を内部電極2側に拡散させて合金を形成し、実質的に
内部電極2を長くして本体片1の側端面から十分露出さ
せることができる。その結果、内部電極2と薄膜の外部
電極3との接触が確実になる。
方法では耐熱容器10内のAg粉末11が焼結してしま
い、再利用が困難というコスト的な問題が生じていた。
また、を内部電極2側に十分拡散させようとすると粉末
自体が固まってしまい本体片1が取り出せなくなる場合
があった。また、本体片1の表面全体にAg粉末11が
付着してしまい絶縁性が劣化するおそれがあった。
めにAg粉末11を拡散させているが、内部電極2との
合金形成に利用されなかったAg粉末11は本体片1の
側端面に付着したままとなる。この状態で3層かならる
外部電極3を形成すると、第一電極層3aとしてセラミ
ックとの密着強度の高いCrを使用しているにも拘わら
ず、本体片1と第一電極層3aとの間にセラミックとの
密着強度が低いAg粉末11が存在するために、外部電
極3の密着強度が低くなるという問題も生じていた。
内部電極と外部電極との接続を確実にし、絶縁性,作業
性,コスト及び外部電極と本体片の密着性を改善できる
薄膜による積層セラミックコンデンサの外部電極の形成
方法を提供することにある。
成するために次のような構成をとる。すなわち、本発明
の積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法は、
セラミックよりなる本体片の内部に複数枚の内部電極を
配設し前記本体片から内部電極を露出させた後、前記本
体片の側端面にセラミックに対し密着強度の高い第一金
属膜と内部電極材料と異なる拡散係数を持つ第二金属膜
をこの順で形成し熱処理を施した後、前記内部電極と導
通する外部電極を設けることを特徴とするものである。
の外部電極の形成方法は、前記金属膜の拡散係数が前記
内部電極材料より大きいことを特徴とするものである。
本発明よれば、セラミックに対して密着強度の高い第一
金属膜を形成した後、内部電極の材料と異なる拡散係数
を持つ第二金属膜を形成して熱処理を施すと、この第二
金属膜が第一金属膜を通過して内部電極側に拡散が起こ
り、内部電極と第二金属膜との間に合金が形成される。
その結果、内部電極が実質的に長くなり、本体片の側端
面から十分露出されて内部電極と外部電極との接続がよ
り確実になるとともに、密着強度の高い外部電極を形成
することができる。
り大きいので、内部電極に金属膜が第一電極層を通過し
て入り込み、内部電極材料と金属膜との間に合金が形成
されて内部電極の実質的に長くなり本体片の側端面から
確実に露出するようになる。
参照しつつ具体的に説明する。まず、図1(a)に示す
ように、酸化チタンやチタン酸バリウム及びPb系の複
合ペロブスカイト型化合物の誘電体材料を有機バインダ
ーに分散させたグリーンシート13上に、完成時には内
部電極となるAg−Pd系,Pd等の金属を含む導電ペ
ースト14をスクリーン印刷し、このグリーンシート1
3を所定枚数(20〜100枚程度)積み重ねて熱圧着
する。その後、熱圧着したグリーンシート13を切断線
15に沿って切断し、所定寸法の積層セラミックコンデ
ンサの本体片1を得る。
1を仮焼成して脱バインダーした後焼成し、本体片1の
一対の側端面から内部電極2が露出するようにバレル研
磨を施す。しかし、本体片1内においては丸印で囲んだ
ように複数枚(ここでは2枚)の内部電極2が側端面か
ら十分に露出していないことがあり、この状態で従来の
方法で薄膜の外部電極を本体片1の側端面に形成する
と、内部電極2と外部電極との接続が不十分となり、静
電容量の損失、誘電正接(tanδ)の増大等の不具合
を発生するおそれがある。
1を収納するための多数の貫通孔16を有する枠部17
を底板18の上に固定した治具を準備し、貫通孔16内
に側端面が上を向くように本体片1を挿入する。そし
て、この治具を側端面に金属膜を形成できる装置、例え
ばスパッタリング装置、にセットする。そして、本発明
では内部電極2との間で拡散を生じる金属膜を形成する
前に、図2(d)に示すように、スパッタリングにより
体片1の両側端面に、セラミックに対して密着性の高い
Cr,Mn又はAlからなる第一金属膜4aを膜厚0.
1〜1μm程度となるように形成した後、Ag−Pd系
又はPd等の金属からなる内部電極2より拡散係数の大
きい金属、例えばAgを膜厚0.5〜2μm程度となる
第二金属膜4bを形成する。
が形成された本体片1を治具を取り出して、トンネル炉
内にセットし、昇温温度30℃/分で,最高温度850
℃を10分保持し、側端面に金属膜4が形成された本体
片1に熱処理を施す。熱処理を施すと、図2(e)に示
すように、拡散係数の違いにより第二金属膜4bが第一
金属膜4aを通過して本来露出されるべき内部電極2と
の間で拡散が起こり、本体片1の側端面付近で第二金属
膜4bと内部電極2の合金5が形成され、内部電極2が
実質的に延長され、本体片1の側端面から十分露出する
ようになる。
膜4bの拡散係数がAg−Pd系又はPd系の内部電極
2より大きいので、第二金属膜4bが第一電極膜4aを
通過して内部電極2側に入り込み、本体片1の側端面付
近に合金5が形成されることになる。他方内部電極2の
非接続端側では内部電極2と金属膜4との間には一定の
間隔で離間されているので、上述の拡散作用による合金
形成がほとんど生じない。
金属膜4bより大きいとすれば、内部電極2が近接する
側端面側に拡散して合金5が形成されるが、内部電極2
が拡散された分膜厚が薄くり、内部電極2の一部が断線
するおそれが生じる。しかしながら、本願では第二金属
膜4aの拡散係数が大きいのでこのような問題は生じな
い。
温度で行ったが、第二金属膜4bと内部電極2との間で
拡散が生じればよく、500℃〜900℃の間で適宜選
択することができる。次いで、側端面付近に合金5が形
成された本体片1を、図1(c)と同様の治具に側端面
が上を向くように本体片1を挿入し、外部電極を形成す
るための装置、例えばスパッタリング装置、に治具ごと
セットする。
施して、図2(f)に示すように外部電極3を形成す
る。外部電極3の形成方法は、第一金属膜4a及び第二
金属膜4bが両側端面に形成された本体片1の一方の側
端面に第ハンダ食われ防止用のバリア金属となるNiか
らなる第一電極層3aを形成し、次にハンダ付け性の良
いAg等の金属材料からなる第二電極層3bを形成す
る。さらに、一方の外部電極3を形成した後、治具を裏
返して本体片1の他方の側端面が上を向くようにし、上
述と同様に2種類の電極材料をスパッタリングし、第一
電極層3a,第二電極層3bからなる外部電極3を形成
する。
は金属膜4bとの合金5の形成により側端面から十分露
出しており、内部電極2と外部電極3とは確実に電気的
に接続することになる。本発明の実施例では、内部電極
2としてAg−Pd系,Pdを、第二金属膜4bとして
Agを使用したが、拡散係数が内部電極より金属膜が大
きければどのような金属材料を使用しも良い。ここで拡
散係数について説明すると、金属の拡散係数は一般に次
の式で与えられる。 D=D0exp(−Q/RT) D:拡散係数(cm2/sec) D0:拡散の振動数項(cm2/sec) Q:活性化エネルギー(kcal/mol) R:気体定数(1.986cal/K・mol) T:絶対温度(K) ただし、拡散の振動数項D0,活性化エネルギーQは自
己拡散の実験によって決定された金属材料固有の数値で
ある。
散係数を計算すると、Ag;D0=0.395(cm2/sec),Q=4
4.09(kcal/mol)であり、Pd;D0=0.205(cm2/sec),Q
=63.6(kcal/mol)であり、T=1125Kとして式(1)にそ
れぞれ代入すると拡散係数が得られる。AgはD=0.38
7(cm2/sec)、PdはD=0.199(cm2/sec)となりAgの拡
散係数がPdより大きいことが判る。従って、上記の式
で算出される拡散係数の値を参照に適宜金属材料を選択
することができる。
ミックコンデンサと、従来のAg粉末とZrO2粉末を
利用して形成された積層セラミックコンデンサの外部電
極の密着強度に関する比較実験を行った。この実験で
は、図3(a)に示すように、薄本体片1に形成された
薄膜の外部電極3に先端に円形の取付部21を有するリ
ード線20を半田付けし、リード線21を両端側から引
張り、外部電極3が剥がれるときの引張り強度を測定す
ることで密着強度を測定した。
た。このグラフで、直線は強度のばらつきを示し、丸印
はその平均値を示している。このグラフからも明らかな
ように、本願発明の方法で形成された外部電極の密着強
度が、従来方法で形成された外部電極の密着強度に比
べ、ばらつきが少なく、しかもその引張強度が大きくな
るといえる。
セラミックコンデンサの外部電極の形成方法によれば、
セラミックに対して密着強度の高い第一金属膜を形成し
た後、内部電極の材料と異なる拡散係数を持つ第二金属
膜を形成して熱処理を施すと、この第二金属膜が第一金
属膜を通過して内部電極側に拡散が起こり、内部電極と
第二金属膜との間に合金が形成される。その結果、内部
電極が実質的に延長され、本体片の側端面から十分露出
されて内部電極と外部電極との接続がより確実になると
ともに、第一金属膜により密着強度の高い外部電極を形
成することができ、静電容量の損失、誘電正接(tan
δ)の増大、密着強度の低下等の問題を解決することが
できる。
り大きいので、内部電極に金属膜が第一電極層を通過し
て入り込み、内部電極材料と金属膜との間に合金が形成
されて内部電極の実質的に長くなり本体片の側端面から
確実に露出するようになる。
の一部を示す説明図。
の一部を示す説明図。
示すグラフ。
図。
示す断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】セラミックよりなる本体片の内部に複数枚
の内部電極を配設し前記本体片から内部電極を露出させ
た後、前記本体片の側端面にセラミックに対し密着強度
の高い第一金属膜と内部電極の材料と異なる拡散係数を
持つ第二金属膜をこの順で形成し熱処理を施した後、前
記内部電極と導通する外部電極を設けることを特徴とす
る積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法。 - 【請求項2】前記第二金属膜の拡散係数が前記内部電極
の材料より大きいことを特徴とする請求項1記載の積層
セラミックコンデンサの外部電極の形成方法。
Priority Applications (1)
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JP28706096A JP3524298B2 (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28706096A JP3524298B2 (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法 |
Publications (2)
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JPH10135064A JPH10135064A (ja) | 1998-05-22 |
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Family Applications (1)
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JP28706096A Expired - Fee Related JP3524298B2 (ja) | 1996-10-29 | 1996-10-29 | 積層セラミックコンデンサの外部電極の形成方法 |
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CN107112149A (zh) | 2015-01-30 | 2017-08-29 | 株式会社村田制作所 | 蓄电器件及其制造方法 |
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1996
- 1996-10-29 JP JP28706096A patent/JP3524298B2/ja not_active Expired - Fee Related
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