JP4577951B2 - 積層型電子部品 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品に関するもので、特に、複数のセラミックグリーンシートを積み重ねて形成された積層セラミックコンデンサに好適に用いられる積層型電子部品に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の積層セラミックコンデンサは、図９乃至図１１に示すように、複数のセラミック層１と、長辺３ａと短辺３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３を交互に積層してなる積層体５の上下面に、上側端面セラミック層６および下側端面セラミック層７が形成されて、電子部品本体８が形成されており、この電子部品本体８の両端部に外部電極９を設けて構成されていた。
【０００３】
電子部品本体８は、異なる極性の内部電極３が交互に重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部１０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部１１とから構成され、電子部品本体８の両端部にそれぞれ形成された外部電極９には、内部電極３が一層毎に容量非発生部１１を介して接続されている。
【０００４】
このような積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、これをＰＥＴフィルムから剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して下側と上側の端面セラミックグリーンシートを形成する。この下側端面セラミックグリーンシートを台板上に配置し、プレス機により圧着して貼り付ける。
【０００５】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同様のセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、このセラミックグリーンシート上に、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄのうち一種を含む内部電極ペーストを塗布して、セラミックグリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成した後、この内部電極パターンが形成されたグリーンシートをＰＥＴフィルムから剥離する。
【０００６】
この後、下側端面セラミックグリーンシートの上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを所定枚数積層し、次に、上側端面セラミックグリーンシートを積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体の上下面に、端面セラミックグリーンシート層が積層された電子部品成形体を作製する。
【０００７】
次に、図１２に示すように、セラミックグリーンシート１２と内部電極パターン１３が交互に積層された電子部品成形体１５を、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着し、さらに、この後、電子部品成形体１５の上部にゴム型を配置し、上記と同様の温度に加熱した状態で静水圧成形する。この後、所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成されていた。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層型電子部品の作製工程においては、焼成時あるいは外部電極を焼き付ける際に誘電体層と、内部電極および外部電極との収縮率、及び熱膨張係数の違いによりストレスが生じる。これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後に発生する曲げ応力により積層型電子部品にクラックを生じることがあった。そしてクラックが容量発生部の内部電極まで達すると信頼性の低下を引き起こすという問題があった。
【０００９】
また、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着していたため、図１２に矢印で示したように、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシート１２が押し出され、セラミックグリーンシート１２が湾曲するとともに内部電極パターン１３が湾曲し、また、セラミックグリーンシート１２がプレス機の加圧力に応じて伸び、層厚が薄くなり、ショートの発生率が増加するという問題があった。特に、セラミックグリーンシート１２を薄くすればする程、ショート発生率が増加するという問題があった。
【００１０】
また、内部電極パターン１３に、異なる極性の内部電極パターン１３の湾曲部分が近づき、特にセラミックグリーンシート１２が薄くなればなるほど、ショート不良が発生するという問題があった。また、ショートまで至らない製品であっても、信頼性評価にて著しく寿命が低下するという問題があった。
【００１１】
また、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して電子部品成形体１５を形成していたため、下層のセラミックグリーンシート同士は加圧工程を受ける回数が多いため密着力は高いが、上層にいくほど加圧工程を受ける回数が少なくなり、セラミックグリーンシート同士の密着性が低下する。
【００１２】
従って、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着すると、上層のセラミックグリーンシート１２は接着強度が弱いため、容易に伸び、薄くなって、上記と同様、電子部品本体８の上層部においてショート不良が集中するという問題があった。この場合においても、小型薄型化のためにセラミック層の厚みを薄くすればする程、その傾向が大きくなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、表面実装工程及び実装後におけるクラックの発生を抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とし、さらには、セラミック層を薄くしても異なる極性の内部電極間のショートを抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、極性の異なる内部電極をセラミック層を介して複数積層してなり、前記極性の異なる内部電極が重畳されている容量発生部および前記極性の異なる内部電極が重畳されていない容量非発生部を有する電子部品本体と、該電子部品本体の前記容量非発生部にそれぞれ形成され、前記内部電極が前記容量非発生部を介して交互に接続された外部電極とを具備する積層型電子部品において、前記容量非発生部における前記内部電極と前記セラミック層との間に空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような積層型電子部品では、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により、焼成時や外部電極焼き付け時に発生する内部応力を空隙により緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後における曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００１６】
本発明の積層型電子部品では、前記容量非発生部の前記内部電極に屈曲部が形成されていることが望ましい。
【００１７】
このような屈曲部は、セラミックグリーンシートに複数の内部電極パターンを形成する工程と、該セラミックグリーンシートを複数積層し、これを所定温度で加圧して電子部品成形体を作製する工程と、該電子部品成形体を、所定位置で切断してチップ状成形体を作製する工程とを具備する積層型電子部品の製法であって、前記電子部品成形体を作製する工程が、前記内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数積層し、これを前記セラミックグリーンシートが軟化する温度で、かつ前記内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧した後、前記内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して前記加圧板により加圧し、前記電子部品成形体を作製することにより得られる。
【００１８】
このように、セラミックグリーンシートを複数積層した後、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度であって、内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧することにより、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、容量非発生部の内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００１９】
空隙は、容量非発生部における内部電極の一部に、焼成工程において消失する材料でパターンを形成することにより、焼成後に空隙が形成されるが、上記した屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンの部分が頂点となる屈曲部を形成できる。また、屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンにより形成される段差に発生しやすくなるため、屈曲部の形成位置を制御できる。
【００２０】
また、屈曲部は、積層方向に対して所定角度をなす直線上に屈曲部が形成されやすい。屈曲部を形成する消失材料によるパターンは内部電極全層に形成する必要はなく、また、屈曲部を容量発生部から離れた位置に形成することにより異なる極性の内部電極の湾曲によるショートを防止することができる。
【００２１】
この後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性、セラミックグリーンシート相互間の密着性を向上でき、クラックやデラミネーションの発生を防止できる。
【００２２】
従って、層厚が異常に薄くなることを抑制でき、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００２３】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００２４】
また、セラミックグリーンシートの軟化温度から、内部電極パターンの軟化温度までに、段階的に加圧力を大きくして加圧することが望ましい。このように段階的に加圧力を大きくすることにより、各セラミックグリーンシートをより均一厚みとすることができる。
【００２５】
また、前記空隙は、前記内部電極の前記屈曲部近傍に形成されていることが望ましい。これにより、内部電極の屈曲による応力を緩和できるとともに、外部応力が印可された際に応力を容量非発生部に集中させ、少なくとも容量発生部まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保することができる。
【００２６】
また、前記空隙は、前記屈曲部に沿って形成されており、その長さは、前記容量非発生部の前記内部電極の幅以下とされていることが望ましい。
【００２７】
さらに、空隙の幅は２〜４０μｍであることが望ましい。これにより、実装時および実装後の応力を緩和することができる。
【００２８】
また、前記電子部品本体の積層方向における端面に端面セラミック層が形成されており、積層方向における前記容量非発生部の最も外側に形成された前記内部電極の前記端面セラミック層側に前記空隙が形成されていることが望ましい。これにより、端子電極焼き付け時の応力を緩和することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品を、例えば、積層セラミックコンデンサを例にして説明する。本発明の積層セラミックコンデンサは、図１乃至図３に示すように、複数のセラミック層３１と、長辺３３ａと短辺３３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３３を交互に積層してなる積層体３５の上下面に、上側端面セラミック層３６および下側端面セラミック層３７が形成されて、電子部品本体３８が形成されており、この電子部品本体３８の両端部に外部電極３９を設けて構成されている。
【００３０】
電子部品本体３８は、異なる極性の内部電極３３が重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部４０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部４１とから構成され、電子部品本体３８の両端面にそれぞれ形成された外部電極３９には、内部電極３３が一層毎に容量非発生部４１を介して接続されている。
【００３１】
内部電極３３は、図２に示すように、長辺３３ａと短辺３３ｂを有しており、その短辺３３ｂは、図１（ａ）に示したように、容量非発生部４１を介して電子部品本体３８の両端面に交互に露出しており、これらの短辺３３ｂが外部電極３９に接続されている。
【００３２】
そして、容量非発生部４１の内部電極３３には、それぞれ屈曲部Ａが形成されており、容量非発生部４１における内部電極３３の屈曲部Ａは、図３に示すように、積層方向ｘに対して（セラミック層３１の厚み方向に対して）所定角度θを有する直線状に形成されている。尚、図１（ａ）では、便宜上、屈曲部を同じ位置に記載した。
【００３３】
また、容量非発生部４１には空隙Ｂが形成されており、これらの空隙Ｂは、内部電極３３の屈曲部Ａ近傍に形成されている。空隙Ｂは、図１（ｂ）に拡大して示すように、内部電極３３の屈曲部Ａに沿って形成されており、その長さＬは、容量非発生部４１の内部電極３３の幅以下とされ、内部電極３３の幅中央部では拡幅している。
【００３４】
空隙Ｂの幅Ｈは２〜４０μｍとされている。この範囲内の場合には、応力緩和効果が大きいからである。一方、空隙Ｂの大きさが２μｍ未満であると、配線基板実装時及び実装後のストレスの緩和効果をあまり期待できず、４０μｍよりも大きいとストレス発生時に破壊源となる場合があるからである。空隙Ｂの幅Ｈは、応力緩和効果を大きくするという点から、４〜３０μｍであることが望ましい。
【００３５】
また、容量非発生部４１の最も外側に形成された内部電極３３よりも端面セラミック層３６側に空隙Ｂが形成されている。この部分に空隙Ｂを形成することにより、外部電極焼き付け時の電子部品本体への引っ張り応力を緩和することができる。
【００３６】
積層体３５の積層方向中央部における内部電極３３の長辺３３ａは、図１（ｃ）に示したように、上下端の内部電極３３の長辺３３ａよりも距離ｘだけ、即ち２０〜７０μｍ外方に突出している。また、上下端の内部電極３３の長辺３３ａ近傍が積層方向中央部に向けて湾曲しており、その曲率半径Ｒ2は５０μｍ以上とされている。
【００３７】
複数のセラミック層３１の厚みは、３μｍ以下、特には２．５μｍ以下とされており、その厚み差は０．２μｍ以内であることが望ましい。このように、セラミック層３１の厚みが薄くなればなるほど、異なる極性の内部電極が近づき、ショートや絶縁抵抗の低下が発生し易くなる。また、厚み差を０．２μｍ以内とすることにより、ショート不良および絶縁不良を抑制することができる。
【００３８】
本発明の積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、これを剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して端面セラミックグリーンシートを形成する。
【００３９】
この場合、図４（ａ）に示すように下側端面セラミックグリーンシート４２の最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１が、積層後に容量非発生部となる位置（屈曲部が形成される位置）に塗布されている。尚、符号６２は切断面である。
【００４０】
空隙は、有機可塑剤ペーストと内部電極ペーストの塗布順を変えることにより、内部電極の上下いずれにも形成することが可能である。上述の有機可塑剤としてはポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等を用いる。
【００４１】
そして、端面セラミックグリーンシートを、セラミック層３１を形成する上記グリーンシートの乾燥温度よりも高く、かつ長時間乾燥させ、例えば、６０〜１２０℃で１０〜６０分間乾燥することにより、十分に乾燥させて収縮させ、硬化させる。この端面セラミックグリーンシートの厚みは、５０〜１５０μｍとされており、図５に示すように、このような端面セラミックグリーンシート４２を、台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付ける。
【００４２】
セラミック粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ3粉末にＭｇＣＯ3、ＭｎＣＯ3、Ｙ2Ｏ3粉末を混合したものが用いられ、所望により焼結助剤が用いられ、有機バインダーとしては、例えば、ブチラール樹脂が用いられ、溶剤としてはトルエンが用いられる。
【００４３】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、この厚み２〜１０μｍのセラミックグリーンシート３１に、図４（ｂ）に示すように、例えば、Ｎｉ粒子、ＢａＴｉＯ3粉末、有機バインダーとして、例えば、エチルセルロースを、溶剤として炭化水素系溶剤を含む内部電極ペーストを塗布して乾燥し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターン６３を形成し、さらに容量非発生部に該当する内部電極パターンの部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１を塗布し、グリーンシート乾燥後、ＰＥＴフィルムから剥離する。尚、セラミックスラリーは、端面セラミックグリーンシートと同一である必要はなく、異なる組成であっても良い。
【００４４】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板により仮固定し、この工程を複数回繰り返し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体４５の上下面に、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が積層された電子部品成形体４７を作製する。
【００４５】
尚、有機可塑剤ペースト６１を、空隙を形成する部分のグリーンシートに形成された内部電極パターンに塗布することにより、所望の位置に、所望の数の空隙を形成できる。
【００４６】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、電子部品成形体４７が形成された台板４３を金型５１に載置し、所定温度に加熱した状態で、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧して圧着する。
【００４７】
特に、本発明では、電子部品成形体４７を、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度に加熱して加圧板により加圧した後、このセラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して加圧板により加圧することが重要である。このセラミックグリーンシートや内部電極パターンの軟化温度は、一般に有機バインダーの種類、量によって決定されるため、内部電極パターンの軟化温度がセラミックグリーンシートの軟化温度よりも高くなるように設定する必要がある。
【００４８】
温度は、台板４３および電子部品成形体４７に均等に温度が行き渡ってから昇圧するように一定時間をおき、また各昇圧スピードは、緩やかにすることが望ましい。
【００４９】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、所定温度に加熱した状態で、静水圧成形し、この後、台板４３から電子部品成形体４７を剥離する。尚、電子部品成形体４７を上下からゴム型により静水圧成形しても良い。静水圧成形時の加熱温度は、内部電極の軟化温度よりも高くなるように設定する。
【００５０】
このような加圧成形工程により、図８に示すような電子部品成形体４７が得られる。
【００５１】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状に符号６２の位置でカットし、そのチップ状成形体の両端面に、例えばＮｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成される。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成できる。
【００５２】
以上のように構成された積層セラミックコンデンサでは、図７に示すように、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板５３により加圧することにより、図８（ａ）に示すように、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、その部分で内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００５３】
この後、図７に示したように、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性を向上でき、デラミネーションやクラックの発生を防止できる。従って、一部分においてセラミック層の層厚が異常に薄くなることを抑制できる。
【００５４】
さらに、内部電極パターンの容量非発生部に有機可塑剤を塗布することにより、厚みの段差によって、有機可塑剤を塗布した位置に屈曲部が形成される。有機可塑剤の塗布位置を容量発生部から離すことにより、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００５５】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００５６】
また、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧すると、図８（ｂ）に示すように、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が乾燥され硬化されているため延びにくく、これらの端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて上下端部の内部電極パターンの長辺の延びが抑制され、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺が、上下端の内部電極パターンの長辺よりも突出した状態となる。
【００５７】
そして、この後、ゴム型５７を用いて静水圧成形すると、図８（ｂ）に示すように、内部電極パターンの長辺近傍は、従来よりも曲率半径が大きい湾曲状態となり、その下方にある極性の異なる内部電極パターンとの距離も従来よりも大きくすることができ、ショート不良や絶縁抵抗低下を抑制することができる。
【００５８】
また、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が延びにくいため、この端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて電子部品成形体４７の横方向への延びが抑制され、セラミックグリーンシート間の剥離やクラックを防止でき、これにより、積層型電子部品のデラミネーションおよびクラックの発生を抑制することができる。
【００５９】
そして、熱圧着後、成形体を所定の寸法に切断し、グリーンチップを得る。得られた生チップを、例えば、酸素分圧３×１０-8〜３×１０-3Ｐａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼成し、この後、酸素分圧１×１０-2〜２×１０4Ｐａ、温度８００〜１１５０℃で３０分〜５時間熱処理を行い、コンデンサ本体を作製する。
【００６０】
成形工程において、有機可塑剤が塗布された部分において、その厚みの段差により、有機可塑剤塗布部分を頂点に屈曲しているが、有機可塑剤が、焼成工程において消失することにより、空隙が形成される。この空隙によりセラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成、外部電極焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００６１】
本発明の積層型電子部品では、容量非発生部の複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、屈曲部の少なくとも１つに空隙が形成されていることが望ましい。このように屈曲部を容量非発生部に形成することにより、異なる極性の内部電極の近接を防止し、屈曲部に空隙を設けることにより内部応力の集中を抑制でき、高信頼性を確保できる。
【００６２】
さらに、本発明の積層型電子部品では、複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、該複数の屈曲部が、積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、前記屈曲部の少なくとも１つに空隙を有することが望ましい。このように屈曲部の形成位置が積層方向に対してずれていることにより、容量発生部、容量非発生部に該当する電子部品本体の表面を平坦とすることができるとともに、容量非発生部における応力集中が抑制され、屈曲部に空隙を設けることにより、焼成時におけるクラックやデラミネーションの発生を抑制できる。
【００６３】
尚、上記例では、本発明の積層型電子部品を積層セラミックコンデンサに適用した例について説明したが、本発明では上記例に限定されるものではなく、例えば、積層型インダクタ、圧電トランス、圧電アクチュエータ等に用いても良いことは勿論である。
【００６４】
【実施例】
先ず、ＰＥＴフィルム上に、ＢａＴｉＯ3、ＭｇＣＯ3、ＭｎＣＯ3およびＹ2Ｏ3粉末、ブチラール樹脂、およびトルエンからなるセラミックスラリーを作製し、これをドクターブレード法により塗布し、乾燥器内で６０℃で１５秒間乾燥後、これを剥離して厚み９μｍのセラミックグリーンシートを１０枚形成し、これらを積層して端面セラミックグリーンシートを形成した。
【００６５】
下側端面セラミックグリーンシートの最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を積層後に容量非発生部となる部分に塗布した。そして、端面セラミックグリーンシートを、９０℃で３０分間乾燥させた。
【００６６】
この端面セラミックグリーンシートを台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付けた。
【００６７】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーをドクターブレード法により塗布し、６０℃で１５秒間乾燥後、厚み２．５μｍのセラミックグリーンシートを多数作製した。このセラミックグリーンシートの軟化温度は６０℃であった。
【００６８】
このＰＥＴフィルム上のセラミックグリーンシートに、Ｎｉ粉末、ＢａＴｉＯ3粉末、エチルセルロース、炭化水素系溶剤からなる内部電極ペーストを塗布し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成し、さらに内部電極パターンの容量非発生部の部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を塗布し、乾燥後、剥離した。内部電極パターンの軟化温度は８０℃であった。
【００６９】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、上記した内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板５３により仮固定し、この工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを３００枚積層し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、電子部品成形体４７を作製した。尚、有機可塑剤ペーストは、所定位置のグリーンシートのみに塗布した。
【００７０】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度の６５℃に加熱して、段階的に加圧力で増加させて加圧板５３により加圧した後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度の９０℃に加熱して、セラミックグリーンシート軟化温度での加圧力よりも大きい圧力で加圧した。
【００７１】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、静水圧成形した。
【００７２】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に、Ｎｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成し、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００７３】
そして、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察したところ、図３に示すように、容量非発生部の内部電極に複数の屈曲部が積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、有機可塑剤ペーストが塗布された位置には内部電極の短辺以下の長さを有し、幅が２〜４０μｍの空隙が形成され、電子部品本体の上面は略平坦であった。
【００７４】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサについて、ＬＣＲメーターにより、１ＫＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件で測定し、容量およびショート不良の発生を測定し、また、容量値が得られた製品について絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が１００ＫΩ以下である場合に絶縁不良とした。
【００７５】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察して、デラミネーションやクラックの発生を確認した。
【００７６】
さらに、得られた積層セラミックコンデンサの側面および端面を研磨し内部を観察することにより、セラミック層の厚みを測定し、その平均厚みを算出するとともに、その厚みバラツキを測定した。
【００７７】
また、得られた積層セラミックコンデンサを室温から３６０℃の半田槽に１秒間浸漬し、熱衝撃によるクラックの発生を実体顕微鏡で確認した。
【００７８】
さらに、上記コンデンサを銅配線されたガラスエポキシ基板上に半田付けし、該基板の間隔が９０ｍｍの支持台に載せ、基板の裏面より押してコンデンサにクラックが入るまでのたわみ変形量を求めた（日本電子機械工業会規格ＲＣ−３４０２に準拠）。これらの結果を表１に記載した。
【００７９】
また、本発明者は、上記実施例において、有機可塑剤ペーストを塗布せず、また、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、一挙にセラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度の９０℃まで加熱して、最終加圧力を上記実施例と同じように段階的に加圧した以外は、上記と同様にして比較例の積層セラミックコンデンサを作製した。この積層セラミックコンデンサについても、上記と同様の特性を評価し、表１に記載した。
【００８０】
【表１】
【００８１】
この表１から、本発明の試料１〜４では、厚みバラツキが０．１０μｍ以下であり、ショート、絶縁不良、デラミネーション、クラックの発生がなく、熱衝撃試験においてもクラックが発生せず、たわみ量も５ｍｍ以上と大きいことが判る。また、一挙に最終加圧状態まで印加した試料Ｎｏ．５では、厚みバラツキが０．１３μｍとやや大きいがショートやクラックの発生はなく、耐熱衝撃性及びたわみに対しても強いことが判る。
【００８２】
一方、一挙に内部電極パターンが軟化する温度まで上げて加圧した、空隙を形成していない比較例の試料Ｎｏ．６では、屈曲部は形成されず、しかも、厚みバラツキが０．２５μｍと大きく、また、ショートや絶縁不良が発生することが判る。また、熱衝撃試験において、１５／１００のクラックが発生し、たわみ量も２．０ｍｍと本発明に対し劣ることが判る。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の積層型電子部品によれば、容量非発生部における内部電極とセラミック層との間に空隙が形成されているため、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成時や外部電極の焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品の断面模式図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は内部電極の屈曲部およびその近傍を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）のａ−ａ線に沿った横断面図である。
【図２】セラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図３】複数の屈曲部が直線状に配列している状態を示す断面図である。
【図４】有機可塑剤ペーストの位置を示す平面図であり、（ａ）は下側端面セラミックグリーンシートの上面に、（ｂ）は内部電極パターンの容量非発生部となる位置に有機可塑剤ペーストを塗布した平面図である。
【図５】台板上に電子部品成形体を形成した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の積層型電子部品の製法を説明するための説明図であり、（ａ）は加圧成形する状態を示す断面図、（ｂ）はゴム型により静水圧成形する状態を示す断面図である。
【図７】時間に対する加熱温度と加圧力との関係を示すグラフである。
【図８】電子部品成形体の断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿った横断面図である。
【図９】従来の積層型電子部品の縦断面図である。
【図１０】図９のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。
【図１１】従来のセラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図１２】従来の電子部品成形体を示す断面図である。
【符号の説明】
３１・・・セラミック層
３３・・・内部電極
３８・・・電子部品本体
３９・・・外部電極
４０・・・容量発生部
４１・・・容量非発生部
４７・・・電子部品成形体
６１・・・有機可塑剤ペースト
Ａ・・・屈曲部
Ｂ・・・空隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品に関するもので、特に、複数のセラミックグリーンシートを積み重ねて形成された積層セラミックコンデンサに好適に用いられる積層型電子部品に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の積層セラミックコンデンサは、図９乃至図１１に示すように、複数のセラミック層１と、長辺３ａと短辺３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３を交互に積層してなる積層体５の上下面に、上側端面セラミック層６および下側端面セラミック層７が形成されて、電子部品本体８が形成されており、この電子部品本体８の両端部に外部電極９を設けて構成されていた。
【０００３】
電子部品本体８は、異なる極性の内部電極３が交互に重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部１０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部１１とから構成され、電子部品本体８の両端部にそれぞれ形成された外部電極９には、内部電極３が一層毎に容量非発生部１１を介して接続されている。
【０００４】
このような積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、これをＰＥＴフィルムから剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して下側と上側の端面セラミックグリーンシートを形成する。この下側端面セラミックグリーンシートを台板上に配置し、プレス機により圧着して貼り付ける。
【０００５】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同様のセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、このセラミックグリーンシート上に、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄのうち一種を含む内部電極ペーストを塗布して、セラミックグリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成した後、この内部電極パターンが形成されたグリーンシートをＰＥＴフィルムから剥離する。
【０００６】
この後、下側端面セラミックグリーンシートの上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを所定枚数積層し、次に、上側端面セラミックグリーンシートを積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体の上下面に、端面セラミックグリーンシート層が積層された電子部品成形体を作製する。
【０００７】
次に、図１２に示すように、セラミックグリーンシート１２と内部電極パターン１３が交互に積層された電子部品成形体１５を、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着し、さらに、この後、電子部品成形体１５の上部にゴム型を配置し、上記と同様の温度に加熱した状態で静水圧成形する。この後、所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成されていた。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層型電子部品の作製工程においては、焼成時あるいは外部電極を焼き付ける際に誘電体層と、内部電極および外部電極との収縮率、及び熱膨張係数の違いによりストレスが生じる。これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後に発生する曲げ応力により積層型電子部品にクラックを生じることがあった。そしてクラックが容量発生部の内部電極まで達すると信頼性の低下を引き起こすという問題があった。
【０００９】
また、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着していたため、図１２に矢印で示したように、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシート１２が押し出され、セラミックグリーンシート１２が湾曲するとともに内部電極パターン１３が湾曲し、また、セラミックグリーンシート１２がプレス機の加圧力に応じて伸び、層厚が薄くなり、ショートの発生率が増加するという問題があった。特に、セラミックグリーンシート１２を薄くすればする程、ショート発生率が増加するという問題があった。
【００１０】
また、内部電極パターン１３に、異なる極性の内部電極パターン１３の湾曲部分が近づき、特にセラミックグリーンシート１２が薄くなればなるほど、ショート不良が発生するという問題があった。また、ショートまで至らない製品であっても、信頼性評価にて著しく寿命が低下するという問題があった。
【００１１】
また、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して電子部品成形体１５を形成していたため、下層のセラミックグリーンシート同士は加圧工程を受ける回数が多いため密着力は高いが、上層にいくほど加圧工程を受ける回数が少なくなり、セラミックグリーンシート同士の密着性が低下する。
【００１２】
従って、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着すると、上層のセラミックグリーンシート１２は接着強度が弱いため、容易に伸び、薄くなって、上記と同様、電子部品本体８の上層部においてショート不良が集中するという問題があった。この場合においても、小型薄型化のためにセラミック層の厚みを薄くすればする程、その傾向が大きくなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、表面実装工程及び実装後におけるクラックの発生を抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とし、さらには、セラミック層を薄くしても異なる極性の内部電極間のショートを抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、極性の異なる内部電極をセラミック層を介して複数積層してなり、前記極性の異なる内部電極が重畳されている容量発生部および前記極性の異なる内部電極が重畳されていない容量非発生部を有する電子部品本体と、該電子部品本体の前記容量非発生部にそれぞれ形成され、前記内部電極が前記容量非発生部を介して交互に接続された外部電極とを具備する積層型電子部品において、前記容量非発生部における前記内部電極と前記セラミック層との間に空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような積層型電子部品では、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により、焼成時や外部電極焼き付け時に発生する内部応力を空隙により緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後における曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００１６】
本発明の積層型電子部品では、前記容量非発生部の前記内部電極に屈曲部が形成されていることが望ましい。
【００１７】
このような屈曲部は、セラミックグリーンシートに複数の内部電極パターンを形成する工程と、該セラミックグリーンシートを複数積層し、これを所定温度で加圧して電子部品成形体を作製する工程と、該電子部品成形体を、所定位置で切断してチップ状成形体を作製する工程とを具備する積層型電子部品の製法であって、前記電子部品成形体を作製する工程が、前記内部電極パターンが形成されたセラミックグリーンシートを複数積層し、これを前記セラミックグリーンシートが軟化する温度で、かつ前記内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧した後、前記内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して前記加圧板により加圧し、前記電子部品成形体を作製することにより得られる。
【００１８】
このように、セラミックグリーンシートを複数積層した後、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度であって、内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧することにより、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、容量非発生部の内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００１９】
空隙は、容量非発生部における内部電極の一部に、焼成工程において消失する材料でパターンを形成することにより、焼成後に空隙が形成されるが、上記した屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンの部分が頂点となる屈曲部を形成できる。また、屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンにより形成される段差に発生しやすくなるため、屈曲部の形成位置を制御できる。
【００２０】
また、屈曲部は、積層方向に対して所定角度をなす直線上に屈曲部が形成されやすい。屈曲部を形成する消失材料によるパターンは内部電極全層に形成する必要はなく、また、屈曲部を容量発生部から離れた位置に形成することにより異なる極性の内部電極の湾曲によるショートを防止することができる。
【００２１】
この後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性、セラミックグリーンシート相互間の密着性を向上でき、クラックやデラミネーションの発生を防止できる。
【００２２】
従って、層厚が異常に薄くなることを抑制でき、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００２３】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００２４】
また、セラミックグリーンシートの軟化温度から、内部電極パターンの軟化温度までに、段階的に加圧力を大きくして加圧することが望ましい。このように段階的に加圧力を大きくすることにより、各セラミックグリーンシートをより均一厚みとすることができる。
【００２５】
また、前記空隙は、前記内部電極の前記屈曲部近傍に形成されていることが望ましい。これにより、内部電極の屈曲による応力を緩和できるとともに、外部応力が印可された際に応力を容量非発生部に集中させ、少なくとも容量発生部まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保することができる。
【００２６】
また、前記空隙は、前記屈曲部に沿って形成されており、その長さは、前記容量非発生部の前記内部電極の幅以下とされていることが望ましい。
【００２７】
さらに、空隙の幅は２〜４０μｍであることが望ましい。これにより、実装時および実装後の応力を緩和することができる。
【００２８】
また、前記電子部品本体の積層方向における端面に端面セラミック層が形成されており、積層方向における前記容量非発生部の最も外側に形成された前記内部電極の前記端面セラミック層側に前記空隙が形成されていることが望ましい。これにより、端子電極焼き付け時の応力を緩和することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品を、例えば、積層セラミックコンデンサを例にして説明する。本発明の積層セラミックコンデンサは、図１乃至図３に示すように、複数のセラミック層３１と、長辺３３ａと短辺３３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３３を交互に積層してなる積層体３５の上下面に、上側端面セラミック層３６および下側端面セラミック層３７が形成されて、電子部品本体３８が形成されており、この電子部品本体３８の両端部に外部電極３９を設けて構成されている。
【００３０】
電子部品本体３８は、異なる極性の内部電極３３が重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部４０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部４１とから構成され、電子部品本体３８の両端面にそれぞれ形成された外部電極３９には、内部電極３３が一層毎に容量非発生部４１を介して接続されている。
【００３１】
内部電極３３は、図２に示すように、長辺３３ａと短辺３３ｂを有しており、その短辺３３ｂは、図１（ａ）に示したように、容量非発生部４１を介して電子部品本体３８の両端面に交互に露出しており、これらの短辺３３ｂが外部電極３９に接続されている。
【００３２】
そして、容量非発生部４１の内部電極３３には、それぞれ屈曲部Ａが形成されており、容量非発生部４１における内部電極３３の屈曲部Ａは、図３に示すように、積層方向ｘに対して（セラミック層３１の厚み方向に対して）所定角度θを有する直線状に形成されている。尚、図１（ａ）では、便宜上、屈曲部を同じ位置に記載した。
【００３３】
また、容量非発生部４１には空隙Ｂが形成されており、これらの空隙Ｂは、内部電極３３の屈曲部Ａ近傍に形成されている。空隙Ｂは、図１（ｂ）に拡大して示すように、内部電極３３の屈曲部Ａに沿って形成されており、その長さＬは、容量非発生部４１の内部電極３３の幅以下とされ、内部電極３３の幅中央部では拡幅している。
【００３４】
空隙Ｂの幅Ｈは２〜４０μｍとされている。この範囲内の場合には、応力緩和効果が大きいからである。一方、空隙Ｂの大きさが２μｍ未満であると、配線基板実装時及び実装後のストレスの緩和効果をあまり期待できず、４０μｍよりも大きいとストレス発生時に破壊源となる場合があるからである。空隙Ｂの幅Ｈは、応力緩和効果を大きくするという点から、４〜３０μｍであることが望ましい。
【００３５】
また、容量非発生部４１の最も外側に形成された内部電極３３よりも端面セラミック層３６側に空隙Ｂが形成されている。この部分に空隙Ｂを形成することにより、外部電極焼き付け時の電子部品本体への引っ張り応力を緩和することができる。
【００３６】
積層体３５の積層方向中央部における内部電極３３の長辺３３ａは、図１（ｃ）に示したように、上下端の内部電極３３の長辺３３ａよりも距離ｘだけ、即ち２０〜７０μｍ外方に突出している。また、上下端の内部電極３３の長辺３３ａ近傍が積層方向中央部に向けて湾曲しており、その曲率半径Ｒ2は５０μｍ以上とされている。
【００３７】
複数のセラミック層３１の厚みは、３μｍ以下、特には２．５μｍ以下とされており、その厚み差は０．２μｍ以内であることが望ましい。このように、セラミック層３１の厚みが薄くなればなるほど、異なる極性の内部電極が近づき、ショートや絶縁抵抗の低下が発生し易くなる。また、厚み差を０．２μｍ以内とすることにより、ショート不良および絶縁不良を抑制することができる。
【００３８】
本発明の積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、これを剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して端面セラミックグリーンシートを形成する。
【００３９】
この場合、図４（ａ）に示すように下側端面セラミックグリーンシート４２の最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１が、積層後に容量非発生部となる位置（屈曲部が形成される位置）に塗布されている。尚、符号６２は切断面である。
【００４０】
空隙は、有機可塑剤ペーストと内部電極ペーストの塗布順を変えることにより、内部電極の上下いずれにも形成することが可能である。上述の有機可塑剤としてはポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等を用いる。
【００４１】
そして、端面セラミックグリーンシートを、セラミック層３１を形成する上記グリーンシートの乾燥温度よりも高く、かつ長時間乾燥させ、例えば、６０〜１２０℃で１０〜６０分間乾燥することにより、十分に乾燥させて収縮させ、硬化させる。この端面セラミックグリーンシートの厚みは、５０〜１５０μｍとされており、図５に示すように、このような端面セラミックグリーンシート４２を、台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付ける。
【００４２】
セラミック粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ3粉末にＭｇＣＯ3、ＭｎＣＯ3、Ｙ2Ｏ3粉末を混合したものが用いられ、所望により焼結助剤が用いられ、有機バインダーとしては、例えば、ブチラール樹脂が用いられ、溶剤としてはトルエンが用いられる。
【００４３】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、この厚み２〜１０μｍのセラミックグリーンシート３１に、図４（ｂ）に示すように、例えば、Ｎｉ粒子、ＢａＴｉＯ3粉末、有機バインダーとして、例えば、エチルセルロースを、溶剤として炭化水素系溶剤を含む内部電極ペーストを塗布して乾燥し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターン６３を形成し、さらに容量非発生部に該当する内部電極パターンの部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１を塗布し、グリーンシート乾燥後、ＰＥＴフィルムから剥離する。尚、セラミックスラリーは、端面セラミックグリーンシートと同一である必要はなく、異なる組成であっても良い。
【００４４】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板により仮固定し、この工程を複数回繰り返し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体４５の上下面に、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が積層された電子部品成形体４７を作製する。
【００４５】
尚、有機可塑剤ペースト６１を、空隙を形成する部分のグリーンシートに形成された内部電極パターンに塗布することにより、所望の位置に、所望の数の空隙を形成できる。
【００４６】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、電子部品成形体４７が形成された台板４３を金型５１に載置し、所定温度に加熱した状態で、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧して圧着する。
【００４７】
特に、本発明では、電子部品成形体４７を、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度に加熱して加圧板により加圧した後、このセラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して加圧板により加圧することが重要である。このセラミックグリーンシートや内部電極パターンの軟化温度は、一般に有機バインダーの種類、量によって決定されるため、内部電極パターンの軟化温度がセラミックグリーンシートの軟化温度よりも高くなるように設定する必要がある。
【００４８】
温度は、台板４３および電子部品成形体４７に均等に温度が行き渡ってから昇圧するように一定時間をおき、また各昇圧スピードは、緩やかにすることが望ましい。
【００４９】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、所定温度に加熱した状態で、静水圧成形し、この後、台板４３から電子部品成形体４７を剥離する。尚、電子部品成形体４７を上下からゴム型により静水圧成形しても良い。静水圧成形時の加熱温度は、内部電極の軟化温度よりも高くなるように設定する。
【００５０】
このような加圧成形工程により、図８に示すような電子部品成形体４７が得られる。
【００５１】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状に符号６２の位置でカットし、そのチップ状成形体の両端面に、例えばＮｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成される。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成できる。
【００５２】
以上のように構成された積層セラミックコンデンサでは、図７に示すように、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板５３により加圧することにより、図８（ａ）に示すように、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、その部分で内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００５３】
この後、図７に示したように、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性を向上でき、デラミネーションやクラックの発生を防止できる。従って、一部分においてセラミック層の層厚が異常に薄くなることを抑制できる。
【００５４】
さらに、内部電極パターンの容量非発生部に有機可塑剤を塗布することにより、厚みの段差によって、有機可塑剤を塗布した位置に屈曲部が形成される。有機可塑剤の塗布位置を容量発生部から離すことにより、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００５５】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００５６】
また、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧すると、図８（ｂ）に示すように、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が乾燥され硬化されているため延びにくく、これらの端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて上下端部の内部電極パターンの長辺の延びが抑制され、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺が、上下端の内部電極パターンの長辺よりも突出した状態となる。
【００５７】
そして、この後、ゴム型５７を用いて静水圧成形すると、図８（ｂ）に示すように、内部電極パターンの長辺近傍は、従来よりも曲率半径が大きい湾曲状態となり、その下方にある極性の異なる内部電極パターンとの距離も従来よりも大きくすることができ、ショート不良や絶縁抵抗低下を抑制することができる。
【００５８】
また、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が延びにくいため、この端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて電子部品成形体４７の横方向への延びが抑制され、セラミックグリーンシート間の剥離やクラックを防止でき、これにより、積層型電子部品のデラミネーションおよびクラックの発生を抑制することができる。
【００５９】
そして、熱圧着後、成形体を所定の寸法に切断し、グリーンチップを得る。得られた生チップを、例えば、酸素分圧３×１０-8〜３×１０-3Ｐａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼成し、この後、酸素分圧１×１０-2〜２×１０4Ｐａ、温度８００〜１１５０℃で３０分〜５時間熱処理を行い、コンデンサ本体を作製する。
【００６０】
成形工程において、有機可塑剤が塗布された部分において、その厚みの段差により、有機可塑剤塗布部分を頂点に屈曲しているが、有機可塑剤が、焼成工程において消失することにより、空隙が形成される。この空隙によりセラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成、外部電極焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００６１】
本発明の積層型電子部品では、容量非発生部の複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、屈曲部の少なくとも１つに空隙が形成されていることが望ましい。このように屈曲部を容量非発生部に形成することにより、異なる極性の内部電極の近接を防止し、屈曲部に空隙を設けることにより内部応力の集中を抑制でき、高信頼性を確保できる。
【００６２】
さらに、本発明の積層型電子部品では、複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、該複数の屈曲部が、積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、前記屈曲部の少なくとも１つに空隙を有することが望ましい。このように屈曲部の形成位置が積層方向に対してずれていることにより、容量発生部、容量非発生部に該当する電子部品本体の表面を平坦とすることができるとともに、容量非発生部における応力集中が抑制され、屈曲部に空隙を設けることにより、焼成時におけるクラックやデラミネーションの発生を抑制できる。
【００６３】
尚、上記例では、本発明の積層型電子部品を積層セラミックコンデンサに適用した例について説明したが、本発明では上記例に限定されるものではなく、例えば、積層型インダクタ、圧電トランス、圧電アクチュエータ等に用いても良いことは勿論である。
【００６４】
【実施例】
先ず、ＰＥＴフィルム上に、ＢａＴｉＯ3、ＭｇＣＯ3、ＭｎＣＯ3およびＹ2Ｏ3粉末、ブチラール樹脂、およびトルエンからなるセラミックスラリーを作製し、これをドクターブレード法により塗布し、乾燥器内で６０℃で１５秒間乾燥後、これを剥離して厚み９μｍのセラミックグリーンシートを１０枚形成し、これらを積層して端面セラミックグリーンシートを形成した。
【００６５】
下側端面セラミックグリーンシートの最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を積層後に容量非発生部となる部分に塗布した。そして、端面セラミックグリーンシートを、９０℃で３０分間乾燥させた。
【００６６】
この端面セラミックグリーンシートを台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付けた。
【００６７】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーをドクターブレード法により塗布し、６０℃で１５秒間乾燥後、厚み２．５μｍのセラミックグリーンシートを多数作製した。このセラミックグリーンシートの軟化温度は６０℃であった。
【００６８】
このＰＥＴフィルム上のセラミックグリーンシートに、Ｎｉ粉末、ＢａＴｉＯ3粉末、エチルセルロース、炭化水素系溶剤からなる内部電極ペーストを塗布し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成し、さらに内部電極パターンの容量非発生部の部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を塗布し、乾燥後、剥離した。内部電極パターンの軟化温度は８０℃であった。
【００６９】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、上記した内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板５３により仮固定し、この工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを３００枚積層し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、電子部品成形体４７を作製した。尚、有機可塑剤ペーストは、所定位置のグリーンシートのみに塗布した。
【００７０】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度の６５℃に加熱して、段階的に加圧力で増加させて加圧板５３により加圧した後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度の９０℃に加熱して、セラミックグリーンシート軟化温度での加圧力よりも大きい圧力で加圧した。
【００７１】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、静水圧成形した。
【００７２】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に、Ｎｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成し、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００７３】
そして、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察したところ、図３に示すように、容量非発生部の内部電極に複数の屈曲部が積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、有機可塑剤ペーストが塗布された位置には内部電極の短辺以下の長さを有し、幅が２〜４０μｍの空隙が形成され、電子部品本体の上面は略平坦であった。
【００７４】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサについて、ＬＣＲメーターにより、１ＫＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件で測定し、容量およびショート不良の発生を測定し、また、容量値が得られた製品について絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が１００ＫΩ以下である場合に絶縁不良とした。
【００７５】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察して、デラミネーションやクラックの発生を確認した。
【００７６】
さらに、得られた積層セラミックコンデンサの側面および端面を研磨し内部を観察することにより、セラミック層の厚みを測定し、その平均厚みを算出するとともに、その厚みバラツキを測定した。
【００７７】
また、得られた積層セラミックコンデンサを室温から３６０℃の半田槽に１秒間浸漬し、熱衝撃によるクラックの発生を実体顕微鏡で確認した。
【００７８】
さらに、上記コンデンサを銅配線されたガラスエポキシ基板上に半田付けし、該基板の間隔が９０ｍｍの支持台に載せ、基板の裏面より押してコンデンサにクラックが入るまでのたわみ変形量を求めた（日本電子機械工業会規格ＲＣ−３４０２に準拠）。これらの結果を表１に記載した。
【００７９】
また、本発明者は、上記実施例において、有機可塑剤ペーストを塗布せず、また、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、一挙にセラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度の９０℃まで加熱して、最終加圧力を上記実施例と同じように段階的に加圧した以外は、上記と同様にして比較例の積層セラミックコンデンサを作製した。この積層セラミックコンデンサについても、上記と同様の特性を評価し、表１に記載した。
【００８０】
【表１】
この表１から、本発明の試料１〜４では、厚みバラツキが０．１０μｍ以下であり、ショート、絶縁不良、デラミネーション、クラックの発生がなく、熱衝撃試験においてもクラックが発生せず、たわみ量も５ｍｍ以上と大きいことが判る。また、一挙に最終加圧状態まで印加した試料Ｎｏ．５では、厚みバラツキが０．１３μｍとやや大きいがショートやクラックの発生はなく、耐熱衝撃性及びたわみに対しても強いことが判る。
【００８２】
一方、一挙に内部電極パターンが軟化する温度まで上げて加圧した、空隙を形成していない比較例の試料Ｎｏ．６では、屈曲部は形成されず、しかも、厚みバラツキが０．２５μｍと大きく、また、ショートや絶縁不良が発生することが判る。また、熱衝撃試験において、１５／１００のクラックが発生し、たわみ量も２．０ｍｍと本発明に対し劣ることが判る。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の積層型電子部品によれば、容量非発生部における内部電極とセラミック層との間に空隙が形成されているため、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成時や外部電極の焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品の断面模式図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は内部電極の屈曲部およびその近傍を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）のａ−ａ線に沿った横断面図である。
【図２】セラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図３】複数の屈曲部が直線状に配列している状態を示す断面図である。
【図４】有機可塑剤ペーストの位置を示す平面図であり、（ａ）は下側端面セラミックグリーンシートの上面に、（ｂ）は内部電極パターンの容量非発生部となる位置に有機可塑剤ペーストを塗布した平面図である。
【図５】台板上に電子部品成形体を形成した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の積層型電子部品の製法を説明するための説明図であり、（ａ）は加圧成形する状態を示す断面図、（ｂ）はゴム型により静水圧成形する状態を示す断面図である。
【図７】時間に対する加熱温度と加圧力との関係を示すグラフである。
【図８】電子部品成形体の断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿った横断面図である。
【図９】従来の積層型電子部品の縦断面図である。
【図１０】図９のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。
【図１１】従来のセラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図１２】従来の電子部品成形体を示す断面図である。
【符号の説明】
３１・・・セラミック層
３３・・・内部電極
３８・・・電子部品本体
３９・・・外部電極
４０・・・容量発生部
４１・・・容量非発生部
４７・・・電子部品成形体
６１・・・有機可塑剤ペースト
Ａ・・・屈曲部
Ｂ・・・空隙
Claims (5)
- 極性の異なる内部電極をセラミック層を介して複数積層してなり、前記極性の異なる内部電極が重畳されている容量発生部および前記極性の異なる内部電極が重畳されていない容量非発生部を有する電子部品本体と、該電子部品本体の前記容量非発生部にそれぞれ形成され、前記内部電極が前記容量非発生部を介して交互に接続された外部電極とを具備する積層型電子部品において、前記容量非発生部における前記内部電極と前記セラミック層との間に空隙が形成されていることを特徴とする積層型電子部品。
- 前記容量非発生部の前記内部電極に屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の積層型電子部品。
- 前記空隙は、前記内部電極の前記屈曲部近傍に形成されていることを特徴とする請求項２記載の積層型電子部品。
- 前記空隙は、前記屈曲部に沿って形成されており、その長さは、前記容量非発生部の前記内部電極の幅以下とされていることを特徴とする請求項２または３記載の積層型電子部品。
- 前記電子部品本体の積層方向における端面に端面セラミック層が形成されており、前記容量非発生部の積層方向における最も外側に形成された前記内部電極の前記端面セラミック層側に前記空隙が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の積層型電子部品。
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