TW201833955A - 積層陶瓷電容器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種能夠無損可靠性地使積層陶瓷電容器小型化之技術。 本發明之積層陶瓷電容器具備坯體、第1外部電極及第2外部電極。坯體具有第1及第2端面、引出至第1端面之第1內部電極、引出至第2端面之第2內部電極、第1及第2內部電極所對向之電容形成部、於第1端面與第2內部電極之間形成間隔之第1端緣部、及於第2端面與第1內部電極之間形成間隔之第2端緣部。第1外部電極設置於坯體之第1端面。第2外部電極設置於坯體之第2端面。若將第1及第2端緣部之合計尺寸相對於坯體之尺寸之比率設為R(%)，將電容形成部之截面之面積設為S(mm2
)，則滿足R≧-4.4×ln(S)＋2.3之條件。
Description
本發明係關於一種用以使積層陶瓷電容器小型化之技術。
自先前以來，便對積層陶瓷電容器要求小型化(例如，參照專利文獻1、2)。近年來，隨著電子設備之小型化及高積體化，對積層陶瓷電容器要求進一步之小型化。希望將積層陶瓷電容器之長度方向之尺寸縮小至例如0.4 mm以下。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2013-089944號公報 [專利文獻2]日本專利特開2015-128177號公報
[發明所欲解決之問題] 使積層陶瓷電容器小型化時，若將積層陶瓷電容器之各部分以固定之縮小比例縮小，則將連接於一外部電極之內部電極與另一外部電極隔開之端緣(end margin)部之尺寸變小。由此，例如會因進入至端緣部之水分之影響等而容易發生短路。 鑒於如上所述之情況，本發明之目的在於提供一種能夠無損可靠性地使積層陶瓷電容器小型化之技術。 [解決問題之技術手段] 為了達成上述目的，本發明之一形態之積層陶瓷電容器具備坯體、第1外部電極及第2外部電極。 上述坯體具有於一軸方向上相互對向之第1及第2端面、引出至上述第1端面之第1內部電極、引出至上述第2端面之第2內部電極、上述第1及第2內部電極所對向之電容形成部、於上述第1端面與上述第2內部電極之間形成間隔之第1端緣部、及於上述第2端面與上述第1內部電極之間形成間隔之第2端緣部。 上述第1外部電極設置於上述坯體之上述第1端面。 上述第2外部電極設置於上述坯體之上述第2端面。 上述積層陶瓷電容器之上述一軸方向之尺寸為0.4 mm以下。 若將上述第1及第2端緣部之上述一軸方向之合計尺寸相對於上述坯體之上述一軸方向之尺寸之比率設為R(%)，將上述電容形成部之與上述一軸方向正交之截面之面積設為S(mm2
)，則滿足如下條件： R≧-4.4×ln(S)＋2.3。 根據該構成，即便使積層陶瓷電容器小型化，第1及第2端緣部之尺寸亦被確保於無損可靠性之程度。因此，於該積層陶瓷電容器中可獲得較高之可靠性。 亦可為上述第1及第2端緣部之上述一軸方向之合計尺寸係68 μm以下。 根據該構成，藉由縮小第1及第2端緣部之尺寸，能夠相應地增大電容形成部。藉此，能夠增大積層陶瓷電容器之電容。 亦可為與上述第1及第2內部電極相鄰之位置上的上述第1及第2外部電極各自之上述一軸方向之尺寸係3 μm以上。 根據該構成，第1及第2外部電極之厚度得以確保，因此能夠有效地抑制水分進入至第1及第2端緣部。 [發明之效果] 本發明可提供一種能夠無損可靠性地使積層陶瓷電容器小型化之技術。
以下，一面參照圖式，一面對本發明之實施形態進行說明。 於圖式中，適當示出相互正交之X軸、Y軸及Z軸。X軸、Y軸及Z軸於所有圖中共通。 1.積層陶瓷電容器10之整體構成 圖1～3係表示本發明之一實施形態之積層陶瓷電容器10之圖。圖1係積層陶瓷電容器10之立體圖。圖2係積層陶瓷電容器10之沿圖1之A-A'線之剖視圖。圖3係積層陶瓷電容器10之沿圖1之B-B'線之剖視圖。 積層陶瓷電容器10具有X軸方向之尺寸為0.4 mm以下之小型之形狀。於積層陶瓷電容器10中，較佳為將Y軸及Z軸方向之尺寸設為0.2 mm以下。作為一例，於積層陶瓷電容器10中，可將X軸方向之尺寸設為0.25 mm，將Y軸及Z軸方向之尺寸設為0.125 mm。 積層陶瓷電容器10具備坯體11、第1外部電極14及第2外部電極15。外部電極14、15分別將坯體11部分性地覆蓋。 坯體11具有包含面向X軸方向之2個端面、面向Y軸方向之2個側面、及面向Z軸方向之2個主面之六面體形狀。再者，坯體11亦可非嚴格之六面體形狀，例如，坯體11之各面可為曲面，坯體11亦可為整體上帶有弧度之形狀。 外部電極14、15將坯體11之兩端面覆蓋，並自兩端面沿側面及主面延伸。外部電極14、15於坯體11之側面及主面沿X軸方向相互隔開。藉此，於外部電極14、15任一者中，與X-Z平面平行之截面及與X-Y平面平行之截面之形狀均成為U字狀。 外部電極14、15各自係由電之良導體形成，作為積層陶瓷電容器10之端子而發揮功能。作為形成外部電極14、15之電之良導體，例如，可使用以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分之金屬或合金。 外部電極14、15並不限定於特定之構成。例如，外部電極14、15既可為單層構造，亦可為多層構造。多層構造之外部電極14、15例如亦可構成為基底膜與表面膜之2層構造、或基底膜、中間膜及表面膜之3層構造。 基底膜例如可為以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分之金屬或合金之燒印膜。 中間膜例如可為以鉑(Pt)、鈀(Pd)、金(Au)、銅(Cu)、鎳(Ni)等為主成分之金屬或合金之鍍覆膜。 表面膜例如可為以銅(Cu)、錫(Sn)、鈀(Pd)、金(Au)、鋅(Zn)等為主成分之金屬或合金之鍍覆膜。 坯體11具有電容形成部16、罩部17、側緣部18、第1端緣部19及第2端緣部20。電容形成部16配置於坯體11之中央部分，被罩部17、側緣部18及端緣部19、20覆蓋。 罩部17分別配置於電容形成部16之Z軸方向兩側。側緣部18分別配置於電容形成部16之Y軸方向兩側。罩部17及側緣部18主要具有保護電容形成部16並且確保電容形成部16周圍之絕緣性之功能。 端緣部19、20配置於電容形成部16之X軸方向兩側。即，第1端緣部19配置於電容形成部16與第1外部電極14之間。第2端緣部20配置於電容形成部16與第2外部電極15之間。 於坯體11，設置有複數個第1內部電極12、及複數個第2內部電極13。內部電極12、13均為沿X-Y平面延伸之片狀，且其等沿Z軸方向交替配置。內部電極12、13於電容形成部16相互對向，且並未配置於罩部17及側緣部18。 圖4係坯體11之分解立體圖。坯體11具有如圖4所示之由片材積層而成之構造。電容形成部16、側緣部18及端緣部19、20由印刷有內部電極12、13之片材構成。罩部17由未印刷內部電極12、13之片材構成。 如圖2所示，第1內部電極12於X軸方向上貫通第1端緣部19，而與第1外部電極14連接。第2內部電極13於X軸方向上貫通第2端緣部20，而與第2外部電極15連接。藉此，內部電極12、13與外部電極14、15導通。 又，第1內部電極12並未配置於第2端緣部20，而藉由第2端緣部20於第1內部電極12與第2外部電極15之間形成間隔。因此，第1內部電極12與第2外部電極15介隔第2端緣部20而絕緣。 進而，第2內部電極13並未配置於第1端緣部19，而藉由第1端緣部19於第2內部電極13與第1外部電極14之間形成間隔。因此，第2內部電極13與第1外部電極14介隔第1端緣部19而絕緣。 內部電極12、13各自係由電之良導體形成，作為積層陶瓷電容器10之內部電極而發揮功能。作為形成內部電極12、13之電之良導體，例如使用以鎳(Ni)、銅(Cu)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、銀(Ag)、金(Au)等為主成分之金屬或合金。 電容形成部16及端緣部19、20係由介電陶瓷形成。於積層陶瓷電容器10中，為了增大內部電極12、13間之各介電陶瓷層之電容，可使用高介電常數之介電陶瓷作為形成電容形成部16及端緣部19、20之材料。 作為高介電常數之介電陶瓷，例如可列舉以鈦酸鋇(BaTiO3
)為代表之、含有鋇(Ba)及鈦(Ti)之鈣鈦礦構造之材料。 又，構成電容形成部16及端緣部19、20之介電陶瓷除鈦酸鋇系以外，亦可為鈦酸鍶(SrTiO3
)系、鈦酸鈣(CaTiO3
)系、鈦酸鎂(MgTiO3
)系、鋯酸鈣(CaZrO3
)系、鈦酸鋯酸鈣(Ca(Zr,Ti)O3
)系、鋯酸鋇(BaZrO3
)系、酸化鈦(TiO2
)系等。 罩部17及側緣部18亦由介電陶瓷形成。形成罩部17及側緣部18之材料只要為絕緣性陶瓷即可，藉由使用與電容形成部16相同之組成系之材料，可使製造效率提昇，並且使坯體11之內部應力得到抑制。 藉由上述構成，於積層陶瓷電容器10中，若對外部電極14、15間施加電壓，則於電容形成部16中內部電極12、13間之複數個介電陶瓷層受到電壓施加。藉此，於積層陶瓷電容器10中，可蓄儲與外部電極14、15間之電壓相應之電荷。 再者，積層陶瓷電容器10之構成並不限定於特定之構成，而可根據對積層陶瓷電容器10所要求之尺寸或性能等適當採用公知之構成。例如，各內部電極12、13之片數、或內部電極12、13間之介電陶瓷層之厚度可適當決定。 2.積層陶瓷電容器10之詳細構成 於積層陶瓷電容器10中，因小型化故電容形成部16變小，因此必然難以獲得大電容。故而，為了確保電容，較佳為儘可能增大電容形成部16。關於該方面，藉由縮小端緣部19、20之X軸方向之尺寸，能夠增大電容形成部16。 另一方面，於積層陶瓷電容器10中，端緣部19、20之X軸方向之尺寸越小，則第1外部電極14與第2內部電極13越為接近，第2外部電極15與第1內部電極12越為接近。因此，若端緣部19、20之X軸方向之尺寸過小，則容易因例如進入至端緣部19、20之水分之影響等而使絕緣電阻下降。 又，僅配置有內部電極12、13中之一者之端緣部19、20相較於配置有內部電極12、13兩者之電容形成部16而言，密度更易變低。因此，若端緣部19、20之X軸方向之尺寸過小，則於端緣部19、20，各層之密接變得不充分，而容易發生各層剝離之脫層。 若於端緣部19、20發生脫層，則水分容易經由各層間之間隙而進入，因此容易發生絕緣電阻之下降。又，若於積層陶瓷電容器10之製造過程中，形成外部電極14、15時鍍覆液滲入至端緣部19、20，則容易使可靠性下降。 於圖2中，示出第1端緣部19之X軸方向之尺寸L1
、及第2端緣部20之X軸方向之尺寸L2
。於積層陶瓷電容器10中，當端緣部19、20之合計尺寸(L1
＋L2
)為68 μm以下時尤其難以確保可靠性。 積層陶瓷電容器10成為如下構成：即便端緣部19、20之尺寸較小，甚至端緣部19、20之合計尺寸(L1
＋L2
)為68 μm以下，可靠性亦不易受到損害。再者，端緣部19、20之尺寸L1
、L2
理想上以相等為佳，但亦可根據尺寸精度等而使之互不相同。 更詳細而言，於積層陶瓷電容器10中，藉由以X軸方向上之端緣部19、20相對於坯體11之比率R、及電容形成部16之沿Y-Z平面之截面之面積S滿足特定之條件之方式構成，可獲得較高之可靠性。以下，對端緣部19、20之比率R及電容形成部16之面積S進行說明。 於圖2中，示出坯體11之X軸方向之尺寸L3
。X軸方向上之端緣部19、20相對於坯體11之比率R係使用端緣部19、20之合計尺寸(L1
＋L2
)及坯體11之尺寸L3
，藉由以下之數式(1)而表示。 R(%)＝100×(L1
＋L2
)/L3
(1) 又，於圖3中，示出電容形成部16之Y軸方向之尺寸W及Z軸方向之尺寸T。電容形成部16之沿Y-Z平面之截面之面積S係使用電容形成部16之尺寸W、T，藉由以下之數式(2)而表示。 S(mm2
)＝W(mm)×T(mm) (2) 此處，端緣部19、20之比率R越大，則端緣部19、20中之水分滲入路徑越長，而且越不易發生脫層。因此，端緣部19、20之比率R越大，則越不易因滲入至端緣部19、20之水分之影響而使絕緣電阻下降。 另一方面，於X軸方向之尺寸為0.4 mm以下之小型之積層陶瓷電容器10中，若於維持端緣部19、20之比率R之基礎上進一步進行小型化，則可見耐濕性下降之傾向。認為其原因在於端緣部19、20之絕對尺寸L1
＋L2
變得過小。 因此，於此種小型之積層陶瓷電容器10中，隨著進一步之小型化，確保耐濕性所需之端緣部19、20之比率R會發生變化。具體而言，於本發明中，發現確保耐濕性所需之端緣部19、20之比率R會對應於電容形成部16之截面之面積S而變化。 圖5係表示端緣部19、20之比率R與電容形成部16之截面之面積S之關係的曲線圖。於圖5中，縱軸表示端緣部19、20之比率R，橫軸表示電容形成部16之截面之面積S。圖5所示之直線表示端緣部19、20之比率R之基準值。 即，藉由圖5所示之直線，決定與電容形成部16之截面之面積S對應之端緣部19、20之比率R之基準值。經實驗確認：於端緣部19、20之比率R為該基準值以上之情形時，即於圖5所示之直線之上側區域及直線上，積層陶瓷電容器10之可靠性得以確保。 圖5所示之直線係藉由以下之數式(3)而表示。 R＝-4.4×ln(S)＋2.3 (3) 因此，積層陶瓷電容器10中確保可靠性之條件係藉由以下之數式(4)而表示。 R≧-4.4×ln(S)＋2.3 (4) 再者，不僅藉由端緣部19、20能夠增大電容形成部16，藉由將外部電極14、15形成得較薄，亦能夠增大電容形成部16。另一方面，若外部電極14、15過薄，則水分容易滲入至端緣部19、20。 因此，外部電極14、15亦較佳為確保某種程度之厚度。具體而言，藉由將與內部電極12、13相鄰之位置上的外部電極14、15各自之X軸方向之尺寸設為3 μm以上，能夠有效地抑制因滲入至端緣部19、20之水分之影響而導致之絕緣電阻之下降。 3.實施例 以下，對為了評價積層陶瓷電容器10之可靠性而進行之實驗之一例進行說明。 首先，製作尺寸各樣之積層陶瓷電容器10。此處，對積層陶瓷電容器10，以X軸方向之尺寸為0.25 mm且Y軸及Z軸方向之尺寸為0.125 mm之第1尺寸、及X軸方向之尺寸為0.4 mm且Y軸及Z軸方向之尺寸為0.2 mm之第2尺寸為例而進行說明。 第1尺寸之積層陶瓷電容器10中之電容形成部16之截面之面積S為0.003745 mm2
。第2尺寸之積層陶瓷電容器10中之電容形成部16之截面之面積S為0.01286 mm2
。每種尺寸各製作端緣部19、20之比率R不同之5個樣品而獲得樣品1～10。 對積層陶瓷電容器10之各樣品1～10，藉由耐濕負荷試驗及脫層觀察進行可靠性之評價。 耐濕負荷試驗係藉由將樣品1～10各1000個於溫度40℃、濕度95%、施加電壓6.3 V之狀態下保持500小時而進行。對各樣品測定電阻值，將電阻值為50 MΩ以上之樣品判定為良品，將電阻值未達50 MΩ之樣品判斷為不良品。 於脫層觀察中，與Y-Z平面平行地研磨各樣品，使可看見內部電極12、13之積層狀態之截面露出。藉由觀察各樣品之截面，而判定於各樣品之端緣部19、20是否存在各層剝離之脫層。 表1係表示樣品1～10之可靠性之評價結果。再者，關於耐濕負荷試驗，以1000個樣品中被判定為不良品之樣品之個數加以表示。又，關於脫層觀察，以1000個樣品中被發現脫層之樣品之個數加以表示。 再者，於表1中，記錄有利用上述數式(3)(圖5所示之直線)自各樣品之電容形成部16之截面之面積S導出的端緣部19、20之比率R之基準值。即，於端緣部19、20之比率R大於該基準值之樣品中，滿足上述數式(4)之條件。 [表1]
如表1所示，就端緣部19、20之比率R為基準值以上之樣品3、4、5、8、9、10而言，於耐濕負荷試驗中，所有樣品均被判定為良品，於脫層觀察中，所有樣品均未被發現脫層。 另一方面，就端緣部19、20之比率R未達基準值之樣品1、2、6、7而言，均存在於耐濕負荷試驗中被判定為不良品之樣品及於脫層觀察中被發現脫層之樣品之至少一者。 由該結果確認：藉由將端緣部19、20之比率R設為基準值以上，能夠更確實地確保積層陶瓷電容器10之可靠性。因此，藉由以滿足上述數式(4)之條件之方式進行積層陶瓷電容器10之小型化設計，能夠無損可靠性地實現小型化。 4.其他實施形態 以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不僅限定於上述實施形態，而理所當然地可進行各種變更。
10‧‧‧積層陶瓷電容器
11‧‧‧坯體
12‧‧‧內部電極
13‧‧‧內部電極
14‧‧‧外部電極
15‧‧‧外部電極
16‧‧‧電容形成部
17‧‧‧罩部
18‧‧‧側緣部
19‧‧‧第1端緣部
20‧‧‧第2端緣部
L1‧‧‧尺寸
L2‧‧‧尺寸
L3‧‧‧尺寸
T‧‧‧尺寸
W‧‧‧尺寸
圖1係本發明之一實施形態之積層陶瓷電容器之立體圖。 圖2係上述積層陶瓷電容器之沿A-A'線之剖視圖。 圖3係上述積層陶瓷電容器之沿B-B'線之剖視圖。 圖4係上述積層陶瓷電容器之坯體之分解立體圖。 圖5係表示端緣部之比率之基準值之曲線圖。
Claims (3)
- 一種積層陶瓷電容器，其具備： 坯體，其具有於一軸方向上相互對向之第1及第2端面、引出至上述第1端面之第1內部電極、引出至上述第2端面之第2內部電極、上述第1及第2內部電極所對向之電容形成部、於上述第1端面與上述第2內部電極之間形成間隔之第1端緣部、及於上述第2端面與上述第1內部電極之間形成間隔之第2端緣部； 第1外部電極，其設置於上述坯體之上述第1端面；及 第2外部電極，其設置於上述坯體之上述第2端面，且 上述一軸方向之尺寸為0.4 mm以下， 若將上述第1及第2端緣部之上述一軸方向之合計尺寸相對於上述坯體之上述一軸方向之尺寸之比率設為R(%)，將上述電容形成部之與上述一軸方向正交之截面之面積設為S(mm2 )，則滿足如下條件： R≧-4.4×ln(S)＋2.3。
- 如請求項1之積層陶瓷電容器，其中 上述第1及第2端緣部之上述一軸方向之合計尺寸為68 μm以下。
- 如請求項1或2之積層陶瓷電容器，其中 與上述第1及第2內部電極相鄰之位置上的上述第1及第2外部電極各自之上述一軸方向之尺寸為3 μm以上。
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