JP7081543B2 - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents
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Description
本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。
従来、積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを含むセラミック素体と、内部電極と電気的に接続され、セラミック素体の両端面に設けられた外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサが知られている。
特許文献１には、上述した構造を有し、かつ、外部電極が、銅を含む下地電極層と、下地電極層を覆うＮｉめっき層、および、Ｎｉめっき層を覆うＳｎめっき層とを備えた構造の積層セラミックコンデンサが記載されている。
ここで、積層セラミックコンデンサの大容量化への要求は大きい。積層セラミックコンデンサのサイズを大きくすることなく大容量化を実現するための１つの方法として、外部電極を薄層化する方法がある。
しかしながら、外部電極を薄層化すると、長さ方向における内部電極の端部と、外部電極の表面との間の距離が短くなるため、長さ方向の端部側からの水分の侵入経路が短くなり、耐湿信頼性が低下する可能性がある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、外部電極を薄層化する場合でも耐湿信頼性の低下を抑制することができる積層セラミックコンデンサを提供することを目的とする。
本発明の積層セラミックコンデンサは、
積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを含み、積層方向において相対する第１の主面および第２の主面と、前記積層方向と直交する幅方向において相対する第１の側面および第２の側面と、前記積層方向および前記幅方向と直交する長さ方向において相対する第１の端面および第２の端面とを有するセラミック素体と、
前記内部電極と電気的に接続され、前記セラミック素体の前記第１の端面および前記第２の端面にそれぞれ設けられた外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、前記第１の端面および前記第２の端面を被覆する端面被覆部と、前記第１の主面の一部および前記第２の主面の一部をそれぞれ被覆する主面被覆部とを有しており、
前記端面被覆部および前記主面被覆部はそれぞれ、前記セラミック素体を覆う下地電極層と、前記下地電極層を覆うめっき層とを備えており、
前記端面被覆部は、前記下地電極層と前記めっき層との間に、前記下地電極層とは構成成分が異なる焼結金属層をさらに備え、
前記主面被覆部は、前記焼結金属層を含まず、
前記端面被覆部のうち、前記めっき層より下の層には、前記下地電極層と前記焼結金属層の２層のみが含まれることを特徴とする。
積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを含み、積層方向において相対する第１の主面および第２の主面と、前記積層方向と直交する幅方向において相対する第１の側面および第２の側面と、前記積層方向および前記幅方向と直交する長さ方向において相対する第１の端面および第２の端面とを有するセラミック素体と、
前記内部電極と電気的に接続され、前記セラミック素体の前記第１の端面および前記第２の端面にそれぞれ設けられた外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、前記第１の端面および前記第２の端面を被覆する端面被覆部と、前記第１の主面の一部および前記第２の主面の一部をそれぞれ被覆する主面被覆部とを有しており、
前記端面被覆部および前記主面被覆部はそれぞれ、前記セラミック素体を覆う下地電極層と、前記下地電極層を覆うめっき層とを備えており、
前記端面被覆部は、前記下地電極層と前記めっき層との間に、前記下地電極層とは構成成分が異なる焼結金属層をさらに備え、
前記主面被覆部は、前記焼結金属層を含まず、
前記端面被覆部のうち、前記めっき層より下の層には、前記下地電極層と前記焼結金属層の２層のみが含まれることを特徴とする。
前記下地電極層は、ガラスを含有していてもよい。
前記焼結金属層に含まれる金属の融点は、前記下地電極層に含まれる金属の融点よりも低くてもよい。
前記焼結金属層に含まれる空隙の平均サイズは、前記下地電極層に含まれる空隙の平均サイズよりも小さくてもよい。
前記焼結金属層のうち、前記積層方向の最も外側に位置する前記内部電極の前記幅方向の端部の位置における前記長さ方向の外側に位置する部分の厚さは、０．５μｍ以上であってもよい。
前記端面被覆部の前記下地電極層のうち、前記積層方向の最も外側に位置する前記内部電極の前記幅方向の端部の位置における前記長さ方向の外側に位置する部分の厚さは、０．２μｍ以下であってもよい。
本発明の積層セラミックコンデンサによれば、外部電極のうちの端面側に位置する部分の下地電極層とめっき層との間に、下地電極層とは構成成分が異なる焼結金属層を有するので、長さ方向の端部側からの水分の侵入を抑制することができ、耐湿信頼性を向上することができる。
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴を具体的に説明する。
図１は、一実施形態における積層セラミックコンデンサ１０の斜視図である。図２は、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、図１に示す積層セラミックコンデンサ１０のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図１～図３に示すように、積層セラミックコンデンサ１０は、全体として直方体形状を有する電子部品であり、セラミック素体１１と、一対の外部電極１４ａ、１４ｂとを有している。一対の外部電極１４ａ、１４ｂは、図１に示すように、対向するように配置されている。
ここでは、一対の外部電極１４ａ、１４ｂが対向する方向を積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌと定義し、後述する誘電体層１２と内部電極１３ａ、１３ｂとが積層されている方向を積層方向Ｔと定義し、長さ方向Ｌおよび積層方向Ｔのいずれの方向にも直交する方向を幅方向Ｗと定義する。
積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、および積層方向Ｔの寸法の一例は、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３ｍｍであり、他の例は、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２ｍｍである。ただし、積層セラミックコンデンサ１０の寸法が上述した数値に限定されることはない。積層セラミックコンデンサ１０の寸法は、マイクロメータまたは光学顕微鏡で測定することができる。
セラミック素体１１は、長さ方向Ｌに相対する第１の端面１５ａおよび第２の端面１５ｂと、積層方向Ｔに相対する第１の主面１６ａおよび第２の主面１６ｂと、幅方向Ｗに相対する第１の側面１７ａおよび第２の側面１７ｂとを有する。
第１の端面１５ａには、第１の外部電極１４ａが設けられており、第２の端面１５ｂには、第２の外部電極１４ｂが設けられている。
セラミック素体１１は、角部および稜線部に丸みを帯びていることが好ましい。ここで、角部は、セラミック素体１１の３面が交わる部分であり、稜線部は、セラミック素体１１の２面が交わる部分である。本発明において、第１の端面１５ａおよび第２の端面１５ｂは、第１の主面１６ａおよび第２の主面１６ｂならびに第１の側面１７ａおよび第２の側面１７ｂとそれぞれ交わる角部および稜線部を含む。
図２および図３に示すように、セラミック素体１１は、積層された複数の誘電体層１２と複数の内部電極１３ａ、１３ｂとを含む。内部電極１３ａ、１３ｂには、第１の内部電極１３ａと第２の内部電極１３ｂとが含まれている。より詳細には、セラミック素体１１は、第１の内部電極１３ａと第２の内部電極１３ｂとが積層方向Ｔにおいて、誘電体層１２を介して交互に複数積層された構造を有する。
誘電体層１２は、セラミック素体１１の積層方向Ｔの両外側に位置する外層誘電体層１２１と、第１の内部電極１３ａと第２の内部電極１３ｂとの間に位置する内層誘電体層１２２とを含む。外層誘電体層１２１の厚みは、例えば１０μｍ以上５０μｍ以下である。また、内層誘電体層１２２の厚みは、例えば０．４μｍ以上５．０μｍ以下である。
誘電体層１２は、例えば、ＢａＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、または、ＣａＺｒＯ3などを主成分とするセラミック材料からなる。上述した主成分に、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物などの、主成分よりも含有量の少ない副成分が添加されていてもよい。
第１の内部電極１３ａおよび第２の内部電極１３ｂは、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕなどの金属、またはＡｇとＰｄの合金などを含有している。第１の内部電極１３ａおよび第２の内部電極１３ｂは、さらに誘電体層１２に含まれるセラミックと同一組成系の誘電体粒子を含んでいてもよい。
第１の内部電極１３ａおよび第２の内部電極１３ｂの厚みは、例えば０．２μｍ以上１．０μｍ以下である。
第１の外部電極１４ａは、セラミック素体１１の第１の端面１５ａの全体に形成されているとともに、第１の端面１５ａから、第１の主面１６ａ、第２の主面１６ｂ、第１の側面１７ａ、および第２の側面１７ｂに回り込むように形成されている。第１の外部電極１４ａは、第１の内部電極１３ａと電気的に接続されている。
第１の外部電極１４ａは、セラミック素体１１の第１の端面１５ａを被覆する第１の端面被覆部３１ａと、第１の主面１６ａの一部および第２の主面１６ｂの一部をそれぞれ被覆する第１の主面被覆部３２ａとを少なくとも有している。
第１の端面被覆部３１ａは、セラミック素体１１を覆う第１の下地電極層４１ａと、第１の下地電極層４１ａを覆い、第１の下地電極層４１ａとは構成成分が異なる第１の焼結金属層４２ａと、第１の焼結金属層４２ａを覆う第１のめっき層４３ａとを備える。第１の端面被覆部３１ａの厚さは、例えば３０μｍ以下である。
第１の主面被覆部３２ａは、セラミック素体１１を覆う第１の下地電極層４１ａと、第１の下地電極層４１ａを覆う第１のめっき層４３ａとを備える。本実施形態において、第１の主面被覆部３２ａは、焼結金属層を含まない。第１の主面被覆部３２ａの厚さは、例えば２０μｍ以下である。
すなわち、第１の下地電極層４１ａと第１のめっき層４３ａは、第１の端面被覆部３１ａと第１の主面被覆部３２ａのそれぞれに形成されているが、第１の焼結金属層４２ａは、第１の端面被覆部３１ａにのみ形成されている。
第２の外部電極１４ｂは、セラミック素体１１の第２の端面１５ｂの全体に形成されているとともに、第２の端面１５ｂから、第１の主面１６ａ、第２の主面１６ｂ、第１の側面１７ａ、および第２の側面１７ｂに回り込むように形成されている。第２の外部電極１４ｂは、第２の内部電極１３ｂと電気的に接続されている。
第２の外部電極１４ｂは、セラミック素体１１の第２の端面１５ｂを被覆する第２の端面被覆部３１ｂと、第１の主面１６ａの一部および第２の主面１６ｂの一部をそれぞれ被覆する第２の主面被覆部３２ｂとを少なくとも有している。
第２の端面被覆部３１ｂは、セラミック素体１１を覆う第２の下地電極層４１ｂと、第２の下地電極層４１ｂを覆い、第２の下地電極層４１ｂとは構成成分が異なる第２の焼結金属層４２ｂと、第２の焼結金属層４２ｂを覆う第２のめっき層４３ｂとを備える。第２の端面被覆部３１ｂの厚さは、例えば３０μｍ以下である。
第２の主面被覆部３２ｂは、セラミック素体１１を覆う第２の下地電極層４１ｂと、第２の下地電極層４１ｂを覆う第２のめっき層４３ｂとを備える。本実施形態において、第２の主面被覆部３２ｂは、焼結金属層を含まない。第２の主面被覆部３２ｂの厚さは、例えば２０μｍ以下である。
すなわち、第２の下地電極層４１ｂと第２のめっき層４３ｂは、第２の端面被覆部３１ｂと第２の主面被覆部３２ｂのそれぞれに形成されているが、第２の焼結金属層４２ｂは、第２の端面被覆部３１ｂにのみ形成されている。
第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂは、ガラスとＣｕとを含む層である。ただし、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂに含まれる金属がＣｕに限定されることはなく、例えば、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、および、Ａｕなどの金属や、ＡｇとＰｄの合金などであってもよい。
第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂは、ガラスおよびＣｕを含む導電ペーストをセラミック素体に塗布して焼き付けることによって形成される。導電ペーストに含まれるガラスの含有量は、例えば２０重量％以上４０重量％以下である。焼き付けは、セラミック素体の焼成と同時に行ってもよいし、セラミック素体の焼成後に行ってもよい。
ここで、導電ペーストに含まれるガラスの含有量が多くなると、セラミック素体の端面にガラスが析出してめっきがつきにくくなる。しかしながら、本実施形態では、第１の下地電極層４１ａと第１のめっき層４３ａとの間に第１の焼結金属層４２ａが設けられ、第２の下地電極層４１ｂと第２のめっき層４３ｂとの間に第２の焼結金属層４２ｂが設けられているので、上述しためっき形成時の不具合の発生を抑制することができる。
第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａ、および、第２の端面被覆部３１ｂにおける第２の下地電極層４１ｂの厚さは、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔの位置によって異なる。図４は、第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａを長さ方向Ｌに見たときの平面図である。第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａを長さ方向Ｌに見たときに、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔのそれぞれの中心となる位置Ｃ１の厚さが最も厚い。また、第１の下地電極層４１ａの中心位置Ｃ１の厚さと比べて、幅方向Ｗの外側端部に近い位置、および、積層方向Ｔの外側端部に近い位置の厚さは薄い。図を用いた説明は省略するが、第２の端面被覆部３１ｂの第２の下地電極層４１ｂの厚さについても同様である。
第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａのうち、積層方向Ｔの最も外側に位置する内部電極１３ａ、１３ｂの幅方向Ｗの端部の位置Ｓ１（図３参照）における長さ方向Ｌの外側に位置する部分の厚さは、０．２μｍ以下であることが好ましい。換言すると、積層方向Ｔの最も外側に位置する内部電極１３ａ、１３ｂと同じ高さの位置における第１の下地電極層４１ａのうち、その内部電極１３ａ、１３ｂの幅方向Ｗの端部と幅方向Ｗにおいて同じ位置の厚さが０．２μｍ以下であることが好ましい。
同様に、第２の端面被覆部３１ｂにおける第２の下地電極層４１ｂのうち、積層方向Ｔの最も外側に位置する内部電極１３ａ、１３ｂの幅方向Ｗの端部の位置における長さ方向Ｌの外側に位置する部分の厚さは、０．２μｍ以下であることが好ましい。第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの上記部分の厚さを０．２μｍ以下とすることにより、耐湿性を維持したまま外部電極１４ａ、１４ｂを薄層化することができ、積層セラミックコンデンサ１０のサイズを大型化することなく、大容量化することが可能となる。
第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの厚さは、積層セラミックコンデンサ１０の大きさによって異なる。例えば、第１のサイズ例として、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの寸法、幅方向Ｗの寸法、積層方向Ｔの寸法がそれぞれ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２ｍｍの場合、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、２０μｍ、８μｍ、８μｍである。
ここで、第１の下地電極層４１ａの長さ方向Ｌの寸法とは、第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａのうち、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔのそれぞれの中心となる位置Ｃ１（図４参照）における長さ方向Ｌの寸法である。第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌの寸法についても同様である。
また、第１の下地電極層４１ａの幅方向Ｗの寸法とは、第１の側面１７ａおよび第２の側面１７ｂに位置する第１の下地電極層４１ａのうち、長さ方向Ｌおよび積層方向Ｔのそれぞれの中心となる位置における幅方向Ｗの寸法である。第２の下地電極層４１ｂの幅方向Ｗの寸法についても同様である。
また、第１の下地電極層４１ａの積層方向Ｔの寸法とは、第１の主面被覆部３２ａにおける第１の下地電極層４１ａのうち、長さ方向Ｌおよび幅方向Ｗのそれぞれの中心となる位置における積層方向Ｔの寸法である。第２の下地電極層４１ｂの積層方向Ｔの寸法についても同様である。
第２のサイズ例として、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの寸法、幅方向Ｗの寸法、積層方向Ｔの寸法がそれぞれ、０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３ｍｍの場合、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、２９μｍ、９μｍ、９μｍである。
第３のサイズ例として、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの寸法、幅方向Ｗの寸法、積層方向Ｔの寸法がそれぞれ、１．０ｍｍ、０．５ｍｍ、０．５ｍｍの場合、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、３５μｍ、１０μｍ、１０μｍである。
第４のサイズ例として、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの寸法、幅方向Ｗの寸法、積層方向Ｔの寸法がそれぞれ、１．６ｍｍ、０．８ｍｍ、０．８ｍｍの場合、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、５０μｍ、２０μｍ、２０μｍである。
第５のサイズ例として、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの寸法、幅方向Ｗの寸法、積層方向Ｔの寸法がそれぞれ、２．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．２ｍｍの場合、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、７０μｍ、３０μｍ、３０μｍである。
第１の焼結金属層４２ａは、第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａと第１のめっき層４３ａとの間に位置する。本実施形態では、第１の焼結金属層４２ａは、例えばＡｇを含む。ただし、第１の焼結金属層４２ａに含まれる金属がＡｇに限定されることはなく、例えばＣｕであってもよい。
上述したように、第１の焼結金属層４２ａは、第１の下地電極層４１ａとは構成成分が異なる。例えば、第１の焼結金属層４２ａに含まれる金属と、第１の下地電極層４１ａに含まれる金属とは異なる。また、第１の焼結金属層４２ａと第１の下地電極層４１ａに含まれている金属が同じであっても、金属以外に含まれている成分が異なる場合や、金属の粒径が異なる場合であっても、両者の構成成分が異なる態様に含まれる。
本実施形態では、第１の下地電極層４１ａはガラスを含んでいるが、第１の焼結金属層４２ａはガラスを含んでいないため、第１の焼結金属層４２ａに含まれる金属と、第１の下地電極層４１ａに含まれる金属とが同じであっても、両者の構成成分は異なる。第１の下地電極層４１ａと第１の焼結金属層４２ａの構成成分の違いは、ＷＤＸ（波長分散型Ｘ線分光分析）またはＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光分析）で確認することができる。後述する第２の下地電極層４１ｂと第２の焼結金属層４２ｂの構成成分についても同様である。
第１の焼結金属層４２ａに含まれる金属の融点は、第１の下地電極層４１ａに含まれる金属の融点よりも低いことが好ましい。第１の焼結金属層４２ａに含まれる金属の融点が第１の下地電極層４１ａに含まれる金属の融点よりも低い場合、第１の焼結金属層４２ａの形成時に、第１の下地電極層４１ａに含まれる金属が溶融することを抑制することができる。
第２の焼結金属層４２ｂは、第２の端面被覆部３１ｂにおける第２の下地電極層４１ｂと第２のめっき層４３ｂとの間に位置する。上述したように、第２の焼結金属層４２ｂは、第２の下地電極層４１ｂとは構成成分が異なる。本実施形態では、第２の焼結金属層４２ｂは、例えばＡｇを含む。ただし、第２の焼結金属層４２ｂに含まれる金属がＡｇに限定されることはなく、例えばＣｕであってもよい。
第２の焼結金属層４２ｂに含まれる金属の融点は、第２の下地電極層４１ｂに含まれる金属の融点よりも低いことが好ましい。第２の焼結金属層４２ｂに含まれる金属の融点が第２の下地電極層４１ｂに含まれる金属の融点よりも低い場合、第２の焼結金属層４２ｂの形成時に、第２の下地電極層４１ｂに含まれる金属が溶融することを抑制することができる。
本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０では、第１の端面被覆部３１ａにおける第１の下地電極層４１ａと第１のめっき層４３ａとの間に第１の焼結金属層４２ａが設けられ、第２の端面被覆部３１ｂにおける第２の下地電極層４１ｂと第２のめっき層４３ｂとの間に第２の焼結金属層４２ｂが設けられていることにより、長さ方向Ｌの端部側を、下地電極層、焼結金属層、およびめっき層の３層構造としている。これにより、積層セラミックコンデンサ１０の長さ方向Ｌの端部側からの水分の侵入を抑制することができる。したがって、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂを薄層化した場合でも、耐湿信頼性の低下を抑制することができる。
また、第１の外部電極１４ａの第１の主面被覆部３２ａ、および、第２の外部電極１４ｂの第２の主面被覆部３２ｂは、下地電極層およびめっき層の２層構造としているので、積層セラミックコンデンサ１０の幅方向Ｗおよび高さ方向Ｔのサイズが大きくなることを抑制することができる。
第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂの厚さは、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔの位置によって同じであってもよいし、異なっていてもよい。
第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂを長さ方向Ｌに見たときに、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔのそれぞれの中心となる位置の厚さは、例えば５．０μｍ以下である。上述したように、第１の下地電極層４１ａ、および、第２の端面被覆部３１ｂを長さ方向Ｌに見たときに、幅方向Ｗおよび積層方向Ｔのそれぞれの中心となる位置の厚さが最も厚いため、上記中心位置での耐湿信頼性は高い。したがって、上記中心位置における第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂの厚さを５．０μｍ以下とすることにより、耐湿信頼性を確保しつつ、第１の外部電極１４ａおよび第２の外部電極１４ｂの厚さを薄くすることができる。
また、第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂのうち、積層方向Ｔの最も外側に位置する内部電極１３ａ、１３ｂの幅方向Ｗの端部の位置における長さ方向Ｌの外側に位置する部分の厚さは、例えば０．５μｍ以上６．０μｍ以下である。換言すると、積層方向Ｔの最も外側に位置する内部電極１３ａ、１３ｂと同じ高さの位置における第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂのうち、その内部電極１３ａ、１３ｂの幅方向Ｗの端部と幅方向Ｗにおいて同じ位置の厚さが、例えば０．５μｍ以上６．０μｍ以下である。第１の端面被覆部３１ａの第１の下地電極層４１ａおよび第２の端面被覆部３１ｂの第２の下地電極層４１ｂの厚さが薄い部分において、第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂの厚さを０．５μｍ以上６．０μｍ以下とすることにより、積層セラミックコンデンサ１０の耐湿信頼性を向上させつつ、第１の外部電極１４ａおよび第２の外部電極１４ｂの厚さが厚くなることを抑制することができる。
第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂにはそれぞれ、複数の空洞が含まれている。第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂに含まれる空隙の平均サイズは、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂに含まれる空隙の平均サイズよりも小さい。すなわち、第１の焼結金属層４２ａおよび第２の焼結金属層４２ｂは、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂと比べて緻密な構造であり、積層セラミックコンデンサ１０の耐湿性を向上させることができる。
図５（ａ）は、積層セラミックコンデンサ１０の幅方向Ｗの中央の位置で、長さ方向Ｌおよび積層方向Ｔにより規定される断面が露出するように切断したときの、第１の外部電極１４ａ側の断面を示す図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す部分のうちの角部の拡大図である。なお、図５（ａ）、（ｂ）ではそれぞれ、第１のめっき層４３ａを形成する前の積層セラミックコンデンサ１０の断面を示している。
図６（ａ）は、積層セラミックコンデンサ１０の幅方向Ｗの外側の位置で、長さ方向Ｌおよび積層方向Ｔにより規定される断面が露出するように切断したときの、第１の外部電極１４ａ側の断面を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す部分のうちの角部の拡大図である。なお、図６（ａ）、（ｂ）ではそれぞれ、第１のめっき層４３ａを形成する前の積層セラミックコンデンサ１０の断面を示している。
第１のめっき層４３ａおよび第２のめっき層４３ｂは、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、およびＡｕなどの金属、またはＡｇとＰｄの合金などのうちの少なくとも１つを含む。第１のめっき層４３ａおよび第２のめっき層４３ｂは、１層であってもよいし、複数層であってもよい。
例えば、第１のめっき層４３ａおよび第２のめっき層４３ｂは、Ｎｉめっき層と、Ｎｉめっき層を覆うＳｎめっき層の２層構造とすることができる。Ｎｉめっき層は、第１の下地電極層４１ａおよび第２の下地電極層４１ｂが積層セラミックコンデンサ１０を実装する際のはんだによって侵食されるのを防止する機能を有する。また、Ｓｎめっき層は、積層セラミックコンデンサ１０を実装する際のはんだの濡れ性を向上させる機能を有する。
第１のめっき層４３ａおよび第２のめっき層４３ｂの厚さは、例えば１μｍ以上６μｍ以下である。上述した第１のサイズ例～第５のサイズ例において、第１のめっき層４３ａおよび第２のめっき層４３ｂの長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、積層方向Ｔの寸法はそれぞれ、６μｍ、６μｍ、６μｍとすることができる。
（積層セラミックコンデンサの製造方法）
上述した積層セラミックコンデンサ１０の製造方法の一例を以下で説明する。
上述した積層セラミックコンデンサ１０の製造方法の一例を以下で説明する。
初めに、セラミックグリーンシートおよび内部電極用導電性ペーストをそれぞれ用意する。セラミックグリーンシート、および、内部電極用導電性ペーストはそれぞれ、有機バインダおよび有機溶剤を含む公知のものを用いることができる。
続いて、セラミックグリーンシートに内部電極用導電性ペーストを印刷することによって、内部電極パターンを形成する。内部電極用導電性ペーストの印刷は、例えば、スクリーン印刷やグラビア印刷などの印刷方法を用いることができる。
続いて、内部電極パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを所定枚数積層し、その上に、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順次積層し、その上に、内部電極パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを所定枚数積層して、マザー積層体を作製する。
続いて、マザー積層体を、剛体プレス、静水圧プレスなどの方法により、積層方向にプレスした後、押切り、ダイシング、レーザなどの切断方法により、所定のサイズにカットし、積層チップを得る。この後、バレル研磨などにより、積層チップの角部および稜線部に丸みをつけてもよい。
続いて、積層チップの両端面と、両主面の一部および両側面の一部とに、外部電極用導電性ペーストを塗工する。外部電極用導電性ペーストには、例えばＣｕ粉、ガラスフリット、有機溶剤などが含まれる。外部電極用導電性ペーストの塗工は、例えばディップ法により行う。
続いて、外部電極用導電性ペーストを塗工した積層チップを焼成する。焼成温度は、用いられるセラミック材料や導電性ペーストの材料にもよるが、例えば９００℃以上１３００℃以下である。これにより、セラミック素体および外部電極の下地電極層が形成される。
続いて、積層チップの両端面側における下地電極層の上にＡｇナノインクを塗工する。Ａｇナノインクには、バインダやガラス成分などが添加されていてもよい。Ａｇナノインクの塗工は、例えばスクリーン印刷によって行うことができる。ただし、塗工する素材がＡｇナノインクに限定されることはなく、Ｃｕナノインクでもよいし、導電性高分子を含むペーストであってもよい。
続いて、Ａｇナノインクを塗工した積層チップを乾燥させる。積層チップの乾燥は、例えばオーブンを用いて、１５０℃、１０分～２０分の条件で行う。乾燥条件は、Ａｇ粒子のサイズなどに応じて、適宜調整する。これにより、積層チップの両端面側における下地電極層の上に焼結金属層が形成される。
最後に、焼結金属層の全体と、両主面の一部および両側面の一部に位置する下地電極層とをそれぞれ覆うように、めっき層を形成する。めっき層は、例えば電解めっきにより、Ｎｉめっき層と、Ｎｉめっき層を覆うＳｎめっき層の２層構造で形成する。
上述した工程により、積層セラミックコンデンサを製造することができる。
（耐湿試験）
６５℃、９０ＲＨ％の環境下で、６．３Ｖの直流電圧を印加することによって絶縁抵抗の経時劣化を観察する耐湿試験を行った。ここでは、本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０と、従来の積層セラミックコンデンサのそれぞれについて、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、および積層方向Ｔの寸法が０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３ｍｍの０６０３サイズのものと、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２ｍｍの０４０２サイズのものをそれぞれ７２個用意した。従来の積層セラミックコンデンサは、外部電極が下地電極層とめっき層からなり、焼結金属層を備えていない。
６５℃、９０ＲＨ％の環境下で、６．３Ｖの直流電圧を印加することによって絶縁抵抗の経時劣化を観察する耐湿試験を行った。ここでは、本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０と、従来の積層セラミックコンデンサのそれぞれについて、長さ方向Ｌ、幅方向Ｗ、および積層方向Ｔの寸法が０．６ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３ｍｍの０６０３サイズのものと、０．４ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２ｍｍの０４０２サイズのものをそれぞれ７２個用意した。従来の積層セラミックコンデンサは、外部電極が下地電極層とめっき層からなり、焼結金属層を備えていない。
０６０３サイズのものについて、本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０では、絶縁抵抗が所定値以下となる絶縁抵抗劣化が生じたと判定されたものは０個であったが、従来の積層セラミックコンデンサでは、絶縁抵抗劣化と判定されたものが１１個あった。
また、０４０２サイズのものについて、本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０では、絶縁抵抗劣化と判定されたものは０個であったが、従来の積層セラミックコンデンサでは、絶縁抵抗劣化と判定されたものが４個あった。
すなわち、本実施形態における積層セラミックコンデンサ１０は、従来の積層セラミックコンデンサと比べて、耐湿信頼性が向上している。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
１０ 積層セラミックコンデンサ
１１ セラミック素体
１２ 誘電体層
１３ａ 第１の内部電極
１３ｂ 第２の内部電極
１４ａ 第１の外部電極
１４ｂ 第２の外部電極
１５ａ セラミック素体の第１の端面
１５ｂ セラミック素体の第２の端面
１６ａ セラミック素体の第１の主面
１６ｂ セラミック素体の第２の主面
１７ａ セラミック素体の第１の側面
１７ｂ セラミック素体の第２の側面
３１ａ 第１の端面被覆部
３１ｂ 第２の端面被覆部
３２ａ 第１の主面被覆部
３２ｂ 第２の主面被覆部
４１ａ 第１の下地電極層
４１ｂ 第２の下地電極層
４２ａ 第１の焼結金属層
４２ｂ 第２の焼結金属層
４３ａ 第１のめっき層
４３ｂ 第２のめっき層
１２１ 外層誘電体層
１２２ 内層誘電体層
１１ セラミック素体
１２ 誘電体層
１３ａ 第１の内部電極
１３ｂ 第２の内部電極
１４ａ 第１の外部電極
１４ｂ 第２の外部電極
１５ａ セラミック素体の第１の端面
１５ｂ セラミック素体の第２の端面
１６ａ セラミック素体の第１の主面
１６ｂ セラミック素体の第２の主面
１７ａ セラミック素体の第１の側面
１７ｂ セラミック素体の第２の側面
３１ａ 第１の端面被覆部
３１ｂ 第２の端面被覆部
３２ａ 第１の主面被覆部
３２ｂ 第２の主面被覆部
４１ａ 第１の下地電極層
４１ｂ 第２の下地電極層
４２ａ 第１の焼結金属層
４２ｂ 第２の焼結金属層
４３ａ 第１のめっき層
４３ｂ 第２のめっき層
１２１ 外層誘電体層
１２２ 内層誘電体層
Claims (6)
- 積層された複数の誘電体層と複数の内部電極とを含み、積層方向において相対する第１の主面および第２の主面と、前記積層方向と直交する幅方向において相対する第１の側面および第２の側面と、前記積層方向および前記幅方向と直交する長さ方向において相対する第１の端面および第２の端面とを有するセラミック素体と、
前記内部電極と電気的に接続され、前記セラミック素体の前記第１の端面および前記第２の端面にそれぞれ設けられた外部電極と、
を備え、
前記外部電極は、前記第１の端面および前記第２の端面を被覆する端面被覆部と、前記第１の主面の一部および前記第２の主面の一部をそれぞれ被覆する主面被覆部とを有しており、
前記端面被覆部および前記主面被覆部はそれぞれ、前記セラミック素体を覆う下地電極層と、前記下地電極層を覆うめっき層とを備えており、
前記端面被覆部は、前記下地電極層と前記めっき層との間に、前記下地電極層とは構成成分が異なる焼結金属層をさらに備え、
前記主面被覆部は、前記焼結金属層を含まず、
前記端面被覆部のうち、前記めっき層より下の層には、前記下地電極層と前記焼結金属層の２層のみが含まれることを特徴とする積層セラミックコンデンサ。 - 前記下地電極層は、ガラスを含有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。
- 前記焼結金属層に含まれる金属の融点は、前記下地電極層に含まれる金属の融点よりも低いことを特徴とする請求項１または２に記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記焼結金属層に含まれる空隙の平均サイズは、前記下地電極層に含まれる空隙の平均サイズよりも小さいことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記焼結金属層のうち、前記積層方向の最も外側に位置する前記内部電極の前記幅方向の端部の位置における前記長さ方向の外側に位置する部分の厚さは、０．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
- 前記端面被覆部の前記下地電極層のうち、前記積層方向の最も外側に位置する前記内部電極の前記幅方向の端部の位置における前記長さ方向の外側に位置する部分の厚さは、０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
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