JP6720660B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

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Description

この発明は積層セラミックコンデンサに関する。
従来、種々の電子装置において、積層セラミックコンデンサなどの積層セラミック電子部品が用いられている。積層セラミックコンデンサは、通常、セラミック誘電体層を間に介在して第1内部電極および第2内部電極を配設しているセラミック積層体と、このセラミック積層体の両端部にそれぞれ形成された外部電極とを備えている。
近年、積層セラミックコンデンサは、従来に比べてより過酷な環境下で使用されるようになってきている。例えば、携帯電話及び携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器に用いられる積層セラミックコンデンサは、落下時の衝撃に耐えることが求められている。具体的には、積層セラミックコンデンサが、落下による衝撃を受けても、実装基板から脱落しないようにすると共に、積層セラミックコンデンサにクラックが生じないようにする必要がある。
また、ECU(電子制御ユニット)などの車載機器に用いられる積層セラミックコンデンサは、耐熱性が求められている。具体的には、実装基板の熱収縮や熱膨張により発生する撓み応力、または、第1外部電極および第2外部電極にかかる引張り応力を、積層セラミックコンデンサが受けても、積層セラミックコンデンサにクラックが生じないようにする必要がある。なお、上記撓み応力または引張り応力がセラミック積層体の強度を上回ると、セラミック積層体にクラックが生じる。
そこで、例えば、特許文献1には、積層セラミックコンデンサの外部電極に金属粉末を含有する導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂を用いることで、厳しい環境下でも基板から受ける応力を緩和させ、セラミック積層体にクラックが生じることを抑制する技術が提案されている。
特開平11−162771号公報
しかしながら、特許文献1のように、下地電極層である焼付け電極層上に、金属粉末を含有する導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂層と、ニッケルめっき層と、スズ系めっき層とを順に形成する構造の外部電極は、導電性であるけれども抵抗率の高いエポキシ系熱硬化性樹脂層が存在するため、導電性樹脂層を有さない通常の外部電極と比べて、等価直列抵抗(ESR)が高くなるという問題が生じることがあった。
それゆえに、この発明の主たる目的は、下地電極層とめっき層との間に導電性樹脂層が形成されていても、等価直列抵抗(ESR)が低い外部電極を有する積層セラミックコンデンサを提供することである。
この発明は、第1内部電極が表面に設けられたセラミック誘電体層と第2内部電極が表面に設けられたセラミック誘電体層と内部電極が設けられていないセラミック誘電体層とを複数積層して、積層方向に相対する第1主面および第2主面と、前記積層方向に直交する幅方向に相対する第1側面および第2側面と、前記積層方向および前記幅方向に直交する長さ方向に相対する第1端面および第2端面とを有するセラミック積層体と、前記第1内部電極が露出した前記セラミック積層体の前記第1端面の上に設けられ、端部が前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面、並びに、前記第1側面および前記第2側面に延在している第1外部電極と、前記第2内部電極が露出した前記セラミック積層体の前記第2端面の上に設けられ、端部が前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面、並びに、前記第1側面および前記第2側面に延在している第2外部電極とを備え、前記第1外部電極は、前記セラミック積層体の前記第1端面の表面上に形成され、その端部は前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面および前記第1側面および前記第2側面に延在して形成される、導電性金属およびガラス成分を含む第1下地電極層と、前記セラミック積層体の前記第1端面側の少なくとも1つの角部において前記第1下地電極層が露出するように、前記第1下地電極層の少なくとも1つの角部を除いた、前記第1端面上に位置する前記第1下地電極層上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、前記第1主面上および前記第2主面上および前記第1側面上および前記第2側面上に位置する前記第1下地電極層上に配置される、熱硬化性樹脂および金属成分を含む第1導電性樹脂層と、前記第1導電性樹脂層の上および前記第1導電性樹脂層から露出した前記第1下地電極の上に配置される第1めっき層とを有し、前記セラミック積層体の前記第1端面側の少なくとも1つの角部において、前記第1導電性樹脂層から露出した前記第1下地電極と前記第1めっき層とが直接接触し、前記第2外部電極は、前記セラミック積層体の前記第2端面の表面上に形成され、その端部は前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面および前記第1側面および前記第2側面に延在して形成される、導電性金属およびガラス成分を含む第2下地電極層と、前記セラミック積層体の前記第2端面側の少なくとも1つの角部において前記第2下地電極層が露出するように、前記第2下地電極層の少なくとも1つの角部を除いた、前記第2端面上に位置する前記第2下地電極層上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、前記第1主面上および前記第2主面上および前記第1側面上および前記第2側面上に位置する前記第2下地電極層上に配置される、熱硬化性樹脂および金属成分を含む第2導電性樹脂層と、前記第2導電性樹脂層の上および前記第2導電性樹脂層から露出した前記第2下地電極の上に配置される第2めっき層とを有し、前記セラミック積層体の前記第2端面側の少なくとも1つの角部において、前記第2導電性樹脂層から露出した前記第2下地電極と前記第2めっき層とが直接接触しており前記第1下地電極層と前記第1めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第1端面の中央部に向かって延在し、前記第2下地電極層と前記第2めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第2端面の中央部に向かって延在しており、前記第1下地電極層と前記第1めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第1端面の中央部には存在しないで、前記第2下地電極層と前記第2めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第2端面の中央部には存在しないこと、を特徴とする積層セラミックコンデンサである。
また、この発明は、第1下地電極層が、セラミック積層体の第1端面側の4つの角部において、第1導電性樹脂層から露出して、第1めっき層に直接接触し、第2下地電極層が、セラミック積層体の第2端面側の4つの角部において、第2導電性樹脂層から露出して、第2めっき層に直接接触していること、を特徴とする積層セラミックコンデンサである。
また、この発明は、第1下地電極層が、セラミック積層体の第1端面側の4つの角部および4つの稜線部において、第1導電性樹脂層から露出して、第1めっき層に直接接触し、第2下地電極層が、セラミック積層体の第2端面側の4つの角部および4つの稜線部において、第2導電性樹脂層から露出して、第2めっき層に直接接触していること、を特徴とする積層セラミックコンデンサである。
この発明によれば、導電性樹脂層が、セラミック積層体の端面側の少なくとも1つの角部において、下地電極層が露出するように、下地電極層の上に配置され、セラミック積層体の端面側の少なくとも1つの角部において、導電性樹脂層から露出した下地電極層とめっき層とが直接接触しているので、等価直列抵抗(ESR)が低い外部電極を有する積層セラミックコンデンサを提供することができる。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
本発明に係る積層セラミックコンデンサの一実施の形態を示す外観斜視図である。 図1のA−A断面図である。 外部電極のめっき層形成前のセラミック積層体を示す図であり、(A)は右側面図であり、(B)は左側面図であり、(C)は正面図であり、(D)は平面図である。 別の実施の形態を示す外部電極のめっき層形成前のセラミック積層体の右側面図である。 さらに別の実施の形態を示すLT断面図である。 図5に示した実施の形態の外部電極のめっき層形成前のセラミック積層体の右側面図である。
1.積層セラミックコンデンサ
本発明に係る積層セラミックコンデンサの一実施の形態について説明する。図1は積層セラミックコンデンサ1の外観斜視図である。図2は図1のA−A断面図であり、積層セラミックコンデンサ1の長さ方向Lの断面および積層方向Tの断面(以下、LT断面という)を示す。
積層セラミックコンデンサ1は、セラミック積層体2と、セラミック積層体2の一方の端部の表面上に形成された第1外部電極4と、セラミック積層体2の他方の端部の表面上に形成された第2外部電極5とを備えている。
(1)セラミック積層体
セラミック積層体2は、第1内部電極7が表面に設けられた複数のセラミック誘電体層10と、第2内部電極8が表面に設けられた複数のセラミック誘電体層10と、内部電極が設けられていない第1外層用セラミック誘電体層12および第2外層用セラミック誘電体層13とを積層して構成されている。セラミック積層体2は、直方体形状であり、積層方向Tに相対する第1主面20および第2主面21と、積層方向Tに直交する幅方向Wに相対する第1側面22および第2側面23と、積層方向Tおよび幅方向Wに直交する長さ方向Lに相対する第1端面24および第2端面25とを有する。
さらに、セラミック積層体2の角部および稜線部は、丸みがつけられていることが好ましい。角部はセラミック積層体2の3面が交る部分であり、稜線部はセラミック積層体2の2面が交る部分である。また、第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23および第1端面24および第2端面25の一部または全部に凹凸などが形成されていてもよい。
(a)セラミック誘電体層
セラミック積層体2を構成するセラミック誘電体層は、セラミック積層体2の積層方向Tに積層された複数のセラミック誘電体層10と、積層された複数のセラミック誘電体層10を間に挟むようにその上に配置された第1外層用セラミック誘電体層12およびその下に配置された第2外層用セラミック誘電体層13とを含む。
セラミック誘電体層10と第1外層用セラミック誘電体層12と第2外層用セラミック誘電体層13との材料としては、BaTiO3またはCaTiO3またはSrTiO3またはCaZrO3などの主成分からなる誘電体セラミックが用いられる。また、これらの主成分にMn化合物またはFe化合物またはCr化合物またはCo化合物またはNi化合物などの副成分を添加したものを用いてもよい。セラミック誘電体層10の厚みおよび第1外層用セラミック誘電体層12の厚みおよび第2外層用セラミック誘電体層13の厚みは、0.5μm以上10μm以下であることが好ましい。
(b)内部電極
第1内部電極7は略矩形状であり、第2内部電極8に対向する対向電極部70と、対向電極部70からセラミック積層体2の第1端面24に引き出された引出電極部72とを有している。第2内部電極層8は略矩形状であり、第1内部電極7に対向する対向電極部80と、対向電極部80からセラミック積層体2の第2端面25に引き出された引出電極部82とを有している。
セラミック積層体2の長さ方向Lにおいて、対向電極部70とセラミック積層体2の第2端面25との間にはギャップが形成され、対向電極部80とセラミック積層体2の第1端面24との間にはギャップが形成されている。そして、対向電極部70と対向電極部80とが、セラミック誘電体層10を間に挟んで互いに対向することによって静電容量が形成されている。
また、セラミック積層体2の幅方向Wにおいて、第1内部電極7の一方の端部とセラミック積層体2の第1側面22との間にはギャップが形成され、第1内部電極7の他方の端部とセラミック積層体2の第2側面23との間にはギャップが形成されている。第2内部電極8の一方の端部とセラミック積層体2の第1側面22との間にはギャップが形成され、第2内部電極8の他方の端部とセラミック積層体2の第2側面23との間にはギャップが形成されている。
第1内部電極7および第2内部電極8の材料としては、例えばNiまたはCuまたはAgまたはPdまたはAg−Pd合金またはAu等から選択される少なくとも1つを含む導電材料が用いられる。第1内部電極7および第2内部電極8の厚みは、それぞれ0.2μm以上2.0μm以下であることが好ましい。
(3)外部電極
第1外部電極4は、セラミック積層体2の一方の端面24の表面上に形成され、その端部はセラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23に延在している。第2外部電極5は、セラミック積層体2の他方の端面25の表面上に形成され、その端部はセラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23に延在している。第1外部電極4は、セラミック積層体2の第1端面24に露出している内部電極7の引出電極部72の端面に接合している。第2外部電極5は、セラミック積層体2の第2端面25に露出している内部電極8の引出電極部82の端面に接合している。
第1外部電極4は、セラミック積層体2の表面に配置される第1下地電極層40と、第1下地電極層40を覆うように形成された第1導電性樹脂層42と、第1導電性樹脂層42を覆うように形成された第1めっき層44とを有している。第2外部電極5は、セラミック積層体2の表面に配置される第2下地電極層50と、第2下地電極層50を覆うように形成された第2導電性樹脂層52と、第2導電性樹脂層52を覆うように形成された第2めっき層54とを有している。
(a)下地電極層
第1下地電極層40は、セラミック積層体2の一方の端面24の表面上に形成され、その端部はセラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23に延在して形成されていることが好ましい。ただし、第1下地電極層40は、セラミック積層体2の一方の端面24の表面上のみに形成されていてもよい。第2下地電極層50は、セラミック積層体2の他方の端面25の表面上に形成され、その端部はセラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23に延在して形成されていることが好ましい。ただし、第2下地電極層50は、セラミック積層体2の他方の端面25の表面上のみに形成されていてもよい。
第1下地電極層40は導電性金属とガラス成分を含み、第2下地電極層50は導電性金属とガラス成分を含む。導電性金属は、例えばCuまたはNiまたはAgまたはPdまたはAg−Pd合金またはAuなどを用いることができる。ガラス成分は、例えばBまたはSiまたはBaまたはMgまたはAlまたはLiなどを含むガラスを用いることができる。第1下地電極層40および第2下地電極層50は、導電性金属とガラス成分とを含む導電性ペーストを、セラミック積層体2の端部に塗布して焼き付けたものである。第1下地電極層40および第2下地電極層50は、セラミック積層体2と同時焼成してもよく、セラミック積層体2を焼成した後に焼き付けてもよい。第1下地電極層40の厚みおよび第2下地電極層50の厚みは、最も厚い部分で10μm以上50μm以下であることが好ましい。
(b)導電性樹脂層
第1導電性樹脂層42はセラミック積層体2の一方の第1端面24側に形成され、第2導電性樹脂層52はセラミック積層体2の他方の第2端面25側に形成されている。
図3に示すように、第1導電性樹脂層42は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうちの少なくとも1つの角部において第1下地電極層40が露出するように、第1下地電極層40の上に配置されている。より具体的には、第1導電性樹脂層42は、第1下地電極層40の少なくとも1つの角部を除いた、第1端面24上に位置する第1下地電極層40上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、第1主面20上および第2主面21上および第1側面22上および第2側面23上に位置する第1下地電極層40上に配置されている。
また、第2導電性樹脂層52は、セラミック積層体2の第2端面25側のうちの4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうち少なくとも1つの角部において第2下地電極層50が露出するように、第2下地電極層50の上に配置されている。より具体的には、第2導電性樹脂層52は、第2下地電極層50の少なくとも1つの角部を除いた、第2端面25上に位置する第2下地電極層50上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、第1主面20上および第2主面21上および第1側面22上および第2側面23上に位置する第2下地電極層50上に配置されている。
従って、第1外部電極4は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうちの少なくとも1つの角部において、抵抗率の高い第1導電性樹脂層42を介在させないで、後で詳述する第1めっき層44を第1下地電極層40上に直接接触した状態で形成することができる。第2外部電極5は、第2端面25側の4つの角部のうちの少なくとも1つの角部において、抵抗率の高い第2導電性樹脂層52を介在させないで、後で詳述する第2めっき層54を第2下地電極層50上に直接接触した状態で形成することができる。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
なお、セラミック積層体2の第1端面24側に位置する第1導電性樹脂層42は、その下に位置する第1下地電極層40を完全に覆うように配置され、セラミック積層体2の第2端面25側に位置する第2導電性樹脂層52は、その下に位置する第2下地電極層50を完全に覆うように配置されることが好ましい。
また、第1導電性樹脂層42は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dの全てにおいて第1下地電極層40が露出するように、第1下地電極層40の上に配置されていることが好ましい。第2導電性樹脂層52は、セラミック積層体2の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dの全てにおいて第2下地電極層50が露出するように、第2下地電極層50の上に配置されていることが好ましい。
これにより、第1外部電極4は、第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d全てにおいて、抵抗率の高い第1導電性樹脂層42を介在させないで、後で詳述する第1めっき層44を第1下地電極層40上に直接接触した状態で形成することができる。第2外部電極5は、第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25d全てにおいて、抵抗率の高い第2導電性樹脂層52を介在させないで、後で詳述する第2めっき層54を第2下地電極層50上に直接接触した状態で形成することができる。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
また、図4に示すように、第1導電性樹脂層42は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dの全ておよび4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hにおいて、環状に第1下地電極層40が露出するように、第1下地電極層40の上に配置されていることが好ましい。第2導電性樹脂層52は、セラミック積層体2の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dおよび4つの稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hの全てにおいて、環状に第2下地電極層50が露出するように、第2下地電極層50の上に配置されていることが好ましい。
これにより、第1外部電極4は、第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dの全ておよび4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの全てにおいて、抵抗率の高い第1導電性樹脂層42を介在させないで、後で詳述する第1めっき層44を第1下地電極層40上に直接接触した状態で形成することができる。第2外部電極5は、第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dの全ておよび4つの稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hの全てにおいて、抵抗率の高い第2導電性樹脂層52を介在させないで、後で詳述する第2めっき層54を第2下地電極層50上に直接接触した状態で形成することができる。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、より顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
また、図5および図6に示すように、第1下地電極層40と第1めっき層44とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第1端面24の中央部に向かって延在し、第2下地電極層50と第2めっき層54とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第2端面25の中央部に向かって延在していてもよい。これにより、第1下地電極層40と第1めっき層44とが直接接触する部分および第2下地電極層50と第2めっき層54とが直接接触する部分が広面積となる。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、より顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
また、第1下地電極層40と第1めっき層44とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第1主面20の中央部に向かって延在すると共に、第2主面21の中央部に向かって延在していてもよい。第2下地電極層50と第2めっき層54とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第1主面20の中央部に向かって延在すると共に、第2主面21の中央部に向かって延在していてもよい。これにより、第1下地電極層40と第1めっき層44とが直接接触する部分および第2下地電極層50と第2めっき層54とが直接接触する部分がより広面積となる。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、より顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
第1下地電極層40と第1めっき層44とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第1端面24の中央部には存在しないことが好ましい。第2下地電極層50と第2めっき層54とが直接接触する部分は、セラミック積層体2の第2端面25の中央部には存在しないことが好ましい。言い換えると、セラミック積層体2の第1端面24の中央部には第1導電性樹脂層42が存在し、セラミック積層体2の第2端面25の中央部には第2導電性樹脂層52が存在することが好ましい。これにより、セラミック積層体2にクラックが生じることを抑制する効果を効率的に維持することができる。
なお、例えば、第1下地電極層40のセラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、並びに、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hにおいて、第1下地電極層40を露出させるために、第1導電性樹脂層42を設けない構造とするには、以下の方法によって実施可能である。
第1導電性樹脂層42を形成した後に、バレル研磨を実行して、角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、並びに、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの第1導電性樹脂層42を除去する。または、第1導電性樹脂層42を形成した後に、めっき加工時に回転バレル研磨を用いて、バレル回転数を高くするなどして、第1導電性樹脂層42に導電メディアとの衝突衝撃を与えて、めっき加工初期段階に角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、並びに、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの第1導電性樹脂層42を研磨除去する。
第1外部電極4のLT断面において、第1下地電極層40の表面の長さに対する、第1めっき層46と第1下地電極層40とが直接接触して部分の長さの割合が、20%以上であることが好ましい。第2外部電極5のLT断面において、第2下地電極層50の表面の長さに対する、第2めっき層56と第2下地電極層50とが直接接触して部分の長さの割合が、20%以上であることが好ましい。これにより、効果的に本発明の効果を得ることができる。
測定方法としては、まず、セラミック積層体2が、1/2Wの位置のLT面が露出されるまで断面研磨される。次に、このLT断面において、第1下地電極層40の表面の全体の長さ、並びに、第1下地電極層40と第1めっき層44とが接触している部分の長さが測定される。その後、第1下地電極層40の表面の全体の長さに対する、第1めっき層46と第1下地電極層40とが直接接触して部分の長さの割合が算出される。さらに、LT断面において、第2下地電極層50の表面の全体の長さ、並びに、第2下地電極層50と第2めっき層54とが接触している部分の長さが測定される。その後、第2下地電極層50の表面の全体の長さに対する、第2めっき層56と第2下地電極層50とが直接接触して部分の長さの割合が算出される。
第1導電性樹脂層42の厚みは、セラミック積層体2の第1主面20上もしくは第2主面上に位置する第1下地電極層40の第1端面24および第2端面25を結ぶ方向(長さ方向L)の1/2の長さ位置上において、3μm以上20μm以下であることが好ましく、セラミック積層体2の第1端面24上に位置する第1下地電極層40の第1主面20および第2主面21を結ぶ方向(積層方向T)の1/2の長さ位置上において、20μm以上100μm以下であることが好ましい。第2導電性樹脂層52の厚みは、セラミック積層体2の第1主面20上もしくは第2主面21上に位置する第2下地電極層50の第1端面24および第2端面25を結ぶ方向(長さ方向L)の1/2の長さ位置上において、3μm以上20μm以下であることが好ましく、セラミック積層体2の第2端面25上に位置する第2下地電極層50の第1主面20および第2主面21を結ぶ方向(積層方向T)の1/2の長さ位置上において、20μm以上100μm以下であることが好ましい。
第1導電性樹脂層42は、熱硬化性樹脂および金属成分を含む。従って、第1導電性樹脂層42は、熱硬化性樹脂を含むため、例えば第1めっき層44、並びに、導電性ペーストの焼成物からなる第1下地電極層40よりも柔軟性に富んでいる。第2導電性樹脂層52は、熱硬化性樹脂および金属成分を含む。従って、第2導電性樹脂層52は、熱硬化性樹脂を含むため、例えば第2めっき層54、並びに、導電性ペーストの焼成物からなる第2下地電極層50よりも柔軟性に富んでいる。このため、セラミック積層体2に物理的な衝撃や熱サイクルに起因する衝撃が加わった場合であっても、第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52が緩衝層として機能し、セラミック積層体2にクラックが生じることを防止できる。
第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52に含まれる金属成分としては、AgまたはCuまたはそれらの合金、また、金属粉の表面にAgコーティングされたものが使用される。金属粉の表面にAgコーティングされたものを使用する際には、金属粉としてCuまたはNiを用いることが好ましい。また、Cuに酸化防止処理を施したものを使用することもできる。金属成分にAgの導電性金属粉を用いる理由としては、Agは金属の中でもっとも比抵抗が低いため電極材料に適しており、Agは貴金属であるため酸化せず対抗性が高いためである。なお、Agコーティングされた金属粉を用いる理由としては、上記のAgの特性は保ちつつ、母材の金属粉を安価なものにすることができるためである。
第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52に含まれる金属成分の形状は、特に限定されず、導電性フィラーは、例えば球状または扁平状または球状と扁平状との混合であってもよい。金属成分の平均粒径は、特に限定されず、導電性フィラーの平均粒径は、例えば0.3μm以上10μm以下程度であってもよい。金属成分は、主に第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52の通電性を担う。具体的には、導電性フィラー同士が接触することにより、第1導電性樹脂層42の内部および第2導電性樹脂層52の内部に通電経路が形成される。
第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52の樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂またはウレタン樹脂またはシリコーン樹脂またはポリイミド樹脂などの周知の種々の熱硬化性樹脂を使用することができる。特に、耐熱性および耐湿性および密着性などに優れたエポキシ系樹脂は最も適切な樹脂の一つである。また、第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52は、熱硬化性樹脂と共に硬化剤を含むことが好ましい。ベース樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノール系またはアミン系または酸無水物系またはイミダゾール系など周知の種々の化合物を使用することができる。
(b)めっき層
第1めっき層44はセラミック積層体2の一方の第1端面24側に形成され、第2めっき層54はセラミック積層体2の他方の第2端面25側に形成されている。
第1めっき層44は、第1導電性樹脂層42の上、および、セラミック積層体2の第1端面24の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうちの少なくとも1つの角部において、第1導電性樹脂層42から露出した第1下地電極40の上に配置されている。従って、セラミック積層体2の第1端面24の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうちの少なくとも1つの角部において、第1導電性樹脂層42から露出した第1下地電極40と第1めっき層44とが直接接触している。より具体的には、第1めっき層44は、セラミック積層体2の第1端面24上に位置する第1導電性樹脂層42の上、並びに、第1下地電極40の前記少なくとも1つの角部の上、セラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23の上に位置する第1下地電極40の上に配置される。
第2めっき層54は、第2導電性樹脂層52の上、および、セラミック積層体2の第2端面25の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうちの少なくとも1つの角部において、第2導電性樹脂層52から露出した第2下地電極50の上に配置されている。従って、セラミック積層体2の第2端面25の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうちの少なくとも1つの角部において、第2導電性樹脂層52から露出した第2下地電極50と第2めっき層54とが直接接触している。より具体的には、第2めっき層54は、セラミック積層体2の第2端面25上に位置する第2導電性樹脂層52の上、並びに、第2下地電極50の前記少なくとも1つの角部の上、セラミック積層体2の第1主面20および第2主面21および第1側面22および第2側面23の上に位置する第2下地電極50の上に配置される。
従って、第1外部電極4は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうちの少なくとも1つの角部において、抵抗率の高い第1導電性樹脂層42を介在させないで、第1めっき層44が第1下地電極層40上に直接接触した状態で形成されている。第2外部電極5は、第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうちの少なくとも1つの角部において、抵抗率の高い第2導電性樹脂層52を介在させないで、第2めっき層54が第2下地電極層50上に直接接触した状態で形成されている。そのため、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
なお、第1めっき層44は、その下に位置する第1導電性樹脂層42を完全に覆うように配置され、第2めっき層54は、その下に位置する第2導電性樹脂層52を完全に覆うように配置されることが好ましい。
また、第1めっき層44は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dの全てにおいて、第1導電性樹脂層42から露出している第1下地電極層40と直接接触した状態で形成されていることが好ましい。第2めっき層54は、セラミック積層体2の第1端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部54dの全てにおいて、第2導電性樹脂層52から露出している第2下地電極層50と直接接触した状態で形成されていることが好ましい。これにより、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
また、第1めっき層44は、セラミック積層体2の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dの全ておよび4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの全てにおいて、第1導電性樹脂層42から露出している環状の第1下地電極層40と直接接触した状態で形成されていることが好ましい。第2めっき層54は、セラミック積層体2の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dの全ておよび4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの全てにおいて、第2導電性樹脂層42から露出している環状の第2下地電極層50と直接接触した状態で形成されていることが好ましい。これにより、第1外部電極4および第2外部電極5は全体として、より顕著に等価直列抵抗(ESR)を低く抑えることができる。
第1めっき層44および第2めっき層54の材料としては、例えばCuまたはNiまたはAgまたはPdまたはAg−Pd合金またはAu等から選択される少なくとも1つが用いられる。第1めっき層44および第2めっき層54は、それぞれ複数層により形成されていてもよい。好ましくは、第1めっき層44は、Niめっき層44aとSnめっき層44bとの2層構造である。第2めっき層54は、Niめっき層54aとSnめっき層54bとの2層構造である。Niめっき層44aは、下地電極層40が積層セラミックコンデンサ1を実装する際のはんだによって侵食されることを防止し、Niめっき層54aは、下地電極層50が積層セラミックコンデンサ1を実装する際のはんだによって侵食されることを防止することができる。Snめっき層44bおよびSnめっき層54bは、積層セラミックコンデンサ1を実装する際のはんだの濡れ性を向上させ、積層セラミックコンデンサ1の実装を容易にする。めっき層一層毎の厚みは、1μm以上15μm以下であることが好ましい。
2.積層セラミックコンデンサの製造方法
次に、本発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下は前記積層セラミックコンデンサ1を量産する場合を例にして説明する。量産する場合には、複数のセラミック積層体2を含むマザーセラミック積層体として製造される。
(1)マザーセラミックグリーンシートの作製工程
内層のセラミック誘電体層10の原料であるセラミック誘電体粉末を含むセラミックペーストが、例えばスクリーン印刷法などによりシート状に塗布されて、乾燥されることにより、マザーセラミック誘電体グリーンシートが作製される。第1外層用セラミック誘電体層12の原料であるセラミック誘電体粉末を含むセラミックペーストが、例えばスクリーン印刷法などによりシート状に塗布されて、乾燥されることにより、第1外層用マザーセラミック誘電体グリーンシートが作製され、第2外層用セラミック誘電体層13の原料であるセラミック誘電体粉末を含むセラミックペーストが、例えばスクリーン印刷法などによりシート状に塗布されて、乾燥されることにより、第2外層用マザーセラミック誘電体グリーンシートが作製される。
内層となるマザーセラミック誘電体グリーンシートの表面には、内部電極形成用導電性ペーストが、例えばスクリーン印刷法などによって塗布されて所定の第1内部電7および第2内部電極8が形成される。なお、セラミックペーストや内部電極形成用導電性ペーストには、例えば周知のバインダーや溶媒が含まれている。
(2)マザーセラミック積層体の作製工程
第1内部電極7が表面に形成された複数のマザーセラミック誘電体グリーンシートと第2内部電極8が表面に形成された複数のマザーセラミック誘電体グリーンシートとは、交互に積層される。さらに、積層された複数のマザーセラミック誘電体グリーンシートを間に挟むようにして、複数の第1外層用マザーセラミック誘電体グリーンシートがその上に積層され、複数の第2外層用マザーセラミック誘電体グリーンシートがその下に積層される。この積層体は、静水圧プレスなどにより圧着されて、マザーセラミック積層体が作製される。
(3)セラミック積層体の作製工程
マザーセラミック積層体は、所定の形状寸法に切断され、生のセラミック積層体2が複数作製される。なお、このとき、生のセラミック積層体2に対してバレル研磨等を施し、稜線部や角部を丸めてもよい。
(4)セラミック積層体の焼成工程
次に、生のセラミック積層体2が焼成される。こうして、内部に第1内部電7および第2内部電極8が配設されたセラミック積層体2が形成される。第1内部電7の引出電極部72は、セラミック積層体2の第1端面24に引き出され、第2内部電極8の引出電極部82は、セラミック積層体2の第2端面25に引き出されている。なお、生のセラミック積層体2の焼成温度は、用いたセラミック材料や導電性材料に応じて適宜設定することができる。生のセラミック積層体2の焼成温度は、例えば、900℃以上1300℃以下程度とする。
(5)外部電極の形成工程
次に、セラミック積層体2の第1端面24に導電性ペーストが塗布・焼き付けられて、第1外部電極4の第1下地電極層40が形成され、第2端面25に導電性ペーストが塗布・焼き付けられて、第2外部電極5の第2下地電極層50が形成される。焼き付け温度は、700以上900℃以下であることが好ましい。
次に、第1下地電極層40を覆うように、熱硬化性樹脂および金属成分を含む導電性樹脂ペーストが塗布された後、250以上550℃以下の温度で熱処理を行うことによって、熱硬化性樹脂が熱硬化されて第1導電性樹脂層42が形成される。同様に、第2下地電極層50を覆うように、熱硬化性樹脂および金属成分を含む導電性樹脂ペーストが塗布された後、250以上550℃以下の温度で熱処理を行うことによって、熱硬化性樹脂が熱硬化されて第2導電性樹脂層52が形成される。この時の熱処理時の雰囲気は、N2雰囲気であることが好ましい。また、熱硬化性樹脂の飛散を防ぎ、かつ、各種金属成分の酸化を防ぐため、酸素濃度は100ppm以下に抑えることが好ましい。
第1導電性樹脂層42の形成後、バレル研磨を行って、4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、および/または、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hの第1導電性樹脂層42を除去し、第2導電性樹脂層52の形成後、バレル研磨を行って、4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25d、および/または、4つの稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hの第2導電性樹脂層52を除去する。または、第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52を形成した後のめっき加工時に、回転バレルを用いてバレル回転数を高くするなどして、導電メディアとの衝突衝撃を与えて、めっき加工初期段階に第1導電性樹脂層42の角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d並びに稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24h、および/または、第2導電性樹脂層52の角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25d並びに稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hを研磨除去する。
次に、第1導電性樹脂層42上に第1めっき層44が形成され、第2導電性樹脂層52上に第2めっき層54が形成される。必要に応じて、第1めっき層44および第2めっき層54は、複数層で形成される。
なお、この発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
(実験例)
1.評価試料の作製
積層セラミックコンデンサが、前述の製造方法を使用して、以下の仕様に基づいて作製された。
(1)実施例1
・積層セラミックコンデンサ1の寸法(設計寸法):L×W×T=1.6mm×0.8mm×0.8mm
・セラミック誘電体材料:BaTiO3
・静電容量(設計値):0.1μF
・定格電圧(設計値):50V
・第1外部電極4および第2外部電極5の構造
第1下地電極層40および第2下地電極層50:導電性金属(Cu)とガラス成分を含む電極であり、厚みは中央部で50μm、縁部で5μmである。
第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52:金属フィラーはAgであり、樹脂はエポキシ系熱硬化性樹脂で熱硬化温度は200℃である。厚みは中央部で50μm、縁部で0μmである。第1導電性樹脂層42は、セラミック積層体2の一方の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dにおいて、第1下地電極層40が露出するように設けられた。第2導電性樹脂層52は、セラミック積層体2の他方の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dにおいて、第2下地電極層50が露出するように設けられた。バレル回転数は20rpmである。
第1めっき層44および第2めっき層54:厚みが3μmのNiめっき層と厚みが3μmのSnめっき層との2層構造である。
(2)実施例2
第1導電性樹脂層42は、セラミック積層体2の一方の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、並びに、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hにおいて、第1下地電極層40が環状に露出するように設けられた。第2導電性樹脂層52は、セラミック積層体2の他方の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25d、並びに、4つの稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hにおいて、第2下地電極層50が環状に露出するように設けられた。
第1下地電極層および第2下地電極層が環状に露出するように設けた以外、実施例1と同様の構造の積層セラミックコンデンサが作製された。バレル回転数は30rpmである。
(3)比較例1
第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52を有さない積層セラミックコンデンサが作製された。具体的には、第1下地電極層40上に直接に第1めっき層44が形成され、第2下地電極層50上に直接に第2めっき層54が形成された。第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52を設けない以外は、実施例1と同様の条件で作製された。
(4)比較例2
セラミック積層体2の一方の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうち1つも第1下地電極層40が露出しないように、第1導電性樹脂層42が第1下地電極40全体を覆うように設けられ、かつ、他方の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうち1つも第2下地電極層50が露出しないように、第2導電性樹脂層52が第1下地電極50体を覆うように設けられた積層セラミックコンデンサが作製された。第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52が第1下地電極40および第2下地電極層50全体を覆うように設けた以外は、実施例1と同様の条件で作製された。
2.評価方法
作製された積層セラミックコンデンサの等価直列抵抗(ESR)の変化が測定された。等価直列抵抗は、プレシジョンLCRメーター(Agilent社製:E4980A)を用いて、測定周波数が1MHzで、測定電圧が500mVの条件で測定した。
3.評価結果
表1に示すように、セラミック積層体2の一方の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24dのうち少なくとも一つの角部において、第1下地電極層40が露出するように、第1導電性樹脂層42が第1下地電極層40上に設けられ、第1導電性樹脂層42から露出した第1下地電極層40と直接接触するように第1めっき層44が設けられることによって、第1外部電極4の角部において、抵抗率の高い第1導電性樹脂層42を介在させないで第1めっき層44を設けることができる。
また、セラミック積層体2の他方の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25dのうち少なくとも一つの角部において、第2下地電極層50が露出するように、第2導電性樹脂層52が第2下地電極層50上に設けられ、第2導電性樹脂層52から露出した第2下地電極層50と直接接触するように第2めっき層54が設けられることによって、第2外部電極5の角部において、抵抗率の高い第2導電性樹脂層52を介在させないで第2めっき層54を設けることができる。従って、第1外部電極4及び第2外部電極5全体として、従来の積層セラミックコンデンサと比べ、等価直列抵抗を低く抑えることができる。
特に、セラミック積層体2の一方の第1端面24側の4つの角部24aおよび角部24bおよび角部24cおよび角部24d、並びに、4つの稜線部24eおよび稜線部24fおよび稜線部24gおよび稜線部24hにおいて、第1下地電極40が第1導電性樹脂層42から環状に露出して、第1めっき44層に直接接触するように、第1導電性樹脂層42が設けられ、かつ、セラミック積層体2の他方の第2端面25側の4つの角部25aおよび角部25bおよび角部25cおよび角部25d、並びに、4つの稜線部25eおよび稜線部25fおよび稜線部25gおよび稜線部25hにおいて、第2下地電極50が第2導電性樹脂層52から環状に露出して、第2めっき54層に直接接触するように、第2導電性樹脂層52が設けられた場合には、等価直列抵抗が、第1導電性樹脂層42および第2導電性樹脂層52を有さない積層セラミックコンデンサの等価直列抵抗と同程度に低くなることが認められる。
なお、この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
1 積層セラミックコンデンサ
2 セラミック積層体
4 第1外部電極
5 第2外部電極
7 第1内部電極
7a 幅方向の第1内部電極の一方の端部
7b 幅方向の第1内部電極の他方の端部
8 第2内部電極
8a 幅方向の第2内部電極の一方の端部
8b 幅方向の第2内部電極の他方の端部
10 セラミック誘電体層
12,13 外層用セラミック誘電体層
20 第1主面
21 第2主面
22 第1側面
23 第2側面
24 第1端面
24a,24b,24c,24d 第1端面の角部
24e,24f,24g,24h 第1端面の稜線部
25 第2端面
25a,25b,25c,25d 第2端面の角部
25e,25f,25g,25h 第2端面の稜線部
40 第1下地電極層
42 第1導電性樹脂層
44 第1めっき層
44a,54a Niめっき層
44b,54b Snめっき層
50 第2下地電極層
52 第2導電性樹脂層
54 第2めっき層
70,80 対向電極部
72,82 引出電極部
L 長さ方向
T 積層方向
W 幅方向

Claims (3)

  1. 第1内部電極が表面に設けられたセラミック誘電体層と第2内部電極が表面に設けられたセラミック誘電体層と内部電極が設けられていないセラミック誘電体層とを複数積層して、積層方向に相対する第1主面および第2主面と、前記積層方向に直交する幅方向に相対する第1側面および第2側面と、前記積層方向および前記幅方向に直交する長さ方向に相対する第1端面および第2端面とを有するセラミック積層体と、
    前記第1内部電極が露出した前記セラミック積層体の前記第1端面の上に設けられ、端部が前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面、並びに、前記第1側面および前記第2側面に延在している第1外部電極と、
    前記第2内部電極が露出した前記セラミック積層体の前記第2端面の上に設けられ、端部が前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面、並びに、前記第1側面および前記第2側面に延在している第2外部電極とを備え、
    前記第1外部電極は、
    前記セラミック積層体の前記第1端面の表面上に形成され、その端部は前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面および前記第1側面および前記第2側面に延在して形成される、導電性金属およびガラス成分を含む第1下地電極層と、
    前記セラミック積層体の前記第1端面側の少なくとも1つの角部において前記第1下地電極層が露出するように、前記第1下地電極層の少なくとも1つの角部を除いた、前記第1端面上に位置する前記第1下地電極層上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、前記第1主面上および前記第2主面上および前記第1側面上および前記第2側面上に位置する前記第1下地電極層上に配置される、熱硬化性樹脂および金属成分を含む第1導電性樹脂層と、
    前記第1導電性樹脂層の上および前記第1導電性樹脂層から露出した前記第1下地電極の上に配置される第1めっき層とを有し、
    前記セラミック積層体の前記第1端面側の少なくとも1つの角部において、前記第1導電性樹脂層から露出した前記第1下地電極と前記第1めっき層とが直接接触し、
    前記第2外部電極は、
    前記セラミック積層体の前記第2端面の表面上に形成され、その端部は前記セラミック積層体の前記第1主面および前記第2主面および前記第1側面および前記第2側面に延在して形成される、導電性金属およびガラス成分を含む第2下地電極層と、
    前記セラミック積層体の前記第2端面側の少なくとも1つの角部において前記第2下地電極層が露出するように、前記第2下地電極層の少なくとも1つの角部を除いた、前記第2端面上に位置する前記第2下地電極層上、並びに、前記少なくとも1つの角部を除いた、前記第1主面上および前記第2主面上および前記第1側面上および前記第2側面上に位置する前記第2下地電極層上に配置される、熱硬化性樹脂および金属成分を含む第2導電性樹脂層と、
    前記第2導電性樹脂層の上および前記第2導電性樹脂層から露出した前記第2下地電極の上に配置される第2めっき層とを有し、
    前記セラミック積層体の前記第2端面側の少なくとも1つの角部において、前記第2導電性樹脂層から露出した前記第2下地電極と前記第2めっき層とが直接接触しており
    前記第1下地電極層と前記第1めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第1端面の中央部に向かって延在し、前記第2下地電極層と前記第2めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第2端面の中央部に向かって延在しており、
    前記第1下地電極層と前記第1めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第1端面の中央部には存在しないで、前記第2下地電極層と前記第2めっき層とが直接接触する部分は、前記セラミック積層体の前記第2端面の中央部には存在しないこと、
    を特徴とする積層セラミックコンデンサ。
  2. 前記第1下地電極は、前記セラミック積層体の前記第1端面側の4つの角部において、前記第1導電性樹脂層から露出して、前記第1めっき層に直接接触し、前記第2下地電極は、前記セラミック積層体の前記第2端面側の4つの角部において、前記第2導電性樹脂層から露出して、前記第2めっき層に直接接触していること、を特徴とする請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ。
  3. 前記第1下地電極は、前記セラミック積層体の前記第1端面側の4つの角部および4つの稜線部において、前記第1導電性樹脂層から露出して、前記第1めっき層に直接接触し、前記第2下地電極は、前記セラミック積層体の前記第2端面側の4つの角部および4つの稜線部において、前記第2導電性樹脂層から露出して、前記第2めっき層に直接接触していること、を特徴とする請求項1に記載の積層セラミックコンデンサ
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