JP2002198249A

JP2002198249A - 積層型電子部品

Info

Publication number: JP2002198249A
Application number: JP2000395996A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Hase; 和人長谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】内部電極層を薄層化しても、優れた耐湿性を維
持できる積層型電子部品を提供する。【解決手段】誘電体層３と内部電極層４とを交互に積層
してなる電子部品本体１と、該電子部品本体１に設けら
れ、内部電極層４に交互に接続する一対の外部端子２と
を具備するとともに、内部電極層４が矩形状であり、そ
の一端部が外部端子２に接続される積層型電子部品にお
いて、内部電極層４の外部端子２側にクビレ部１１を形
成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層型電子部品に関
し、特に誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなる
積層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、誘電体層と内部電極層とを交互に積
層してなる電子部品本体に、内部電極層に交互に接続す
る一対の外部端子を設けた積層セラミックコンデンサが
知られている。従来の積層セラミックコンデンサは、内
部電極層の平面形状が長方形状であり、この内部電極層
が、平面形状が長方形状で内部電極層よりも幅広の誘電
体層に積層され、内部電極層の一端部が外部端子に接続
されている。

【０００３】このような積層セラミックコンデンサは、
高誘電率材料からなるセラミックグリーンシートに導電
性ペーストをスクリーン印刷して内部電極パターンを形
成し、この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て、積層成形体を作製し、焼
成し、電子部品本体を作製し、この電子部品本体の両端
部に外部端子を形成し製造されていた。

【０００４】近年、積層セラミックコンデンサにおいて
大容量化、小型化が求められており、それらをある一定
の外形寸法内で実現するために、誘電体層１層あたりの
静電容量（誘電率）や積層数を増やす必要があり、誘電
体層厚みや内部電極層厚みを薄くする方法等が採用され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
内部電極層の薄型化に伴い、内部電極層が従来よりもポ
ーラス化しており、湿度が高い雰囲気中で積層セラミッ
クコンデンサが使用される場合、雰囲気中の水分が外部
端子側から内部電極層を介して内部に浸透し、耐湿性が
低下するという問題があった。これは、近年の薄層化に
伴う内部電極層のポーラス化により、内部電極層中に水
分の伝達経路の体積が増加し、水分が浸透する速度を速
めてしまうからであった。

【０００６】即ち、内部電極層の薄層化が進むにつれ
て、セラミックグリーンシート上に塗布される単位面積
あたりの電極材料が減少してきている。また、内部電極
層同士の短絡を防ぐために電極面の平滑化が必要であ
り、それに伴い金属粉を微粉化する技術が取り入れられ
ている。従って、比表面積の増加した金属粉が焼結の際
に凝集粒を生成しやすくなってきている。

【０００７】このような理由により、焼成後の金属粉自
体の表面張力による球状化や誘電体層との収縮率の差に
よって、内部電極層面と垂直な方向の焼結収縮よりも平
行な方向の焼結収縮が顕著になり、内部電極は従来より
もポーラスになってきている。

【０００８】これにより、積層セラミックコンデンサの
周囲に水分が多く存在した場合に、水分の伝達する経路
の体積が増加し、積層セラミックコンデンサの構造内部
に水分が浸透する速度を速め、耐湿性が低下するという
問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、内部電極層を薄層化しても、優れた耐湿性を維持で
きる積層型電子部品を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の積層型電子部品
は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなる電子
部品本体と、該電子部品本体に設けられ、前記内部電極
層が交互に接続する一対の外部端子とを具備するととも
に、前記内部電極層が矩形状であり、その一端部が前記
外部端子に接続される積層型電子部品において、前記内
部電極層の外部端子側にクビレ部を形成してなるもので
ある。

【００１１】一般に、雰囲気中の水分はポーラスな内部
電極層を伝わって中央部まで浸透しやすいが、本発明の
積層型電子部品では、内部電極層の外部端子側にクビレ
部を形成したので、水分の浸透経路を狭くすることがで
き、これにより誘電体層の構造欠陥が発生しやすい内部
電極中央部にまで到達する水分量を減少させることがで
き、到達する時間が長くなり、優れた耐湿性を長期間維
持できる。

【００１２】また、本発明の積層型電子部品では、内部
電極層の厚みが２μｍ以下であることが望ましい。この
ように内部電極層の厚みを２μｍ以下とすることによ
り、小型薄型化を達成することができるとともに、この
ような薄層の内部電極層はポーラスとなりやすいため、
本発明を適用する効果は大きい。

【００１３】本発明の積層型電子部品では、誘電体層の
一方面に形成される内部電極層のクビレ部に、前記誘電
体層の他方面に形成される内部電極層の端部が位置する
ことが望ましい。導電性ペーストを塗布して内部電極層
を形成すると、内部電極層の端部が盛り上がることが知
られており、積層体を作製すると、その盛り上がりが重
畳され、変形したり、その部分に応力集中し、デラミネ
ーションが発生しやすいが、本発明では、内部電極層の
クビレ部に、その上下に存在する内部電極の端部を位置
させることにより、クビレ部内に上下の内部電極層の端
部の盛り上がり部が収容されるように積層されるため、
積層成形体の変形を抑制することができ、また、内部電
極端部近傍への応力集中が緩和され、デラミネーション
の発生を抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の積層セラミックコ
ンデンサからなる積層型電子部品の外観斜視図を示すも
ので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図、（ｃ）は横
断面図である。

【００１５】本発明の積層型電子部品は、図１（ａ）に
示すように電子部品本体１の両端部に外部端子２を形成
して構成されており、電子部品本体１は、図１（ｂ）
（ｃ）に示すように、例えばＢａＴｉＯ₃を主成分とす
る複数の誘電体層３と、Ｎｉ等の卑金属を主成分とする
複数の内部電極層４が交互に積層されて構成されてい
る。

【００１６】これらの内部電極層４は、交互に左右の外
部端子２に接続されている。即ち、内部電極層４は、図
２に示すように、平面形状が矩形状（長方形状）をして
おり、その短辺が外部端子２に接続されている。

【００１７】そして、内部電極層４の外部端子２側に
は、クビレ部１１が形成されている。このクビレ部１１
は、内部電極層４の一対の長辺の対向する位置に、長方
形状の凹部１３を形成して作製されている。

【００１８】内部電極層４の幅をＡ、クビレ部１１の幅
をＢとしたとき、Ｂ／Ａが０．０８〜０．８３を満足す
ることが望ましい。この範囲とすることにより、水分が
外部端子側から内部電極層４中を伝達しようとする経路
の体積を内部電極層４の途中で減少させることができ、
その結果、容量を発生させる内部電極層４の中央部に到
達する速度が遅くなり、誘電体層３中央部に存在しやす
い微小な構造欠陥に水分が到達する速度を遅くすること
ができる。

【００１９】また、Ｂ／Ａは０．１７以上で静電容量が
ほぼ損なわれることなく得られること、また、耐湿性を
さらに向上できるという点から、Ｂ／Ａは０．１７〜
０．６６であることが望ましい。

【００２０】一方、Ｂ／Ａが０．０８よりも小さくなる
と、そのクビレ部１１で焼成後に内部電極が凝集し、電
気的導通が取れなくなる可能性があるからである。ま
た、Ｂ／Ａが０．８３よりも大きいと、水分が伝達する
経路の体積を十分に減少させることができず、耐湿性の
向上効果が小さいからである。

【００２１】本発明の積層型電子部品では、誘電体層３
の厚みが０．５〜５０μｍであり、内部電極層４の厚み
が２μｍ以下であることが望ましい。このように内部電
極層４の厚みが薄い場合に、内部電極層４がポーラスと
なりやすく、水分が内部電極層４を介して容量発生部ま
で進入してきやすいため、本発明を用いる価値がある。
内部電極層４の厚みは、薄層化および静電容量の低下防
止という点から、０．２〜２μｍであることが望まし
い。

【００２２】また、本発明では、内部電極層表面の気孔
が占める面積の割合を気孔率とすると、気孔率７０％〜
９５％に好適に用いることができる。

【００２３】さらに、本発明の積層型電子部品では、図
１（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示すように、誘電体層３
の下面に形成された内部電極層４のクビレ部１１に、誘
電体層３の上面に形成された内部電極層４の外部端子２
と接続されない側の端部１７が位置することが望まし
い。

【００２４】内部電極層４は、図２（ｃ）に示すよう
に、導電性ペーストを塗布して形成すると、塗布膜端部
が表面張力で盛り上がることが知られているが、本発明
では、内部電極層４のクビレ部１１に、その上下に存在
する内部電極層４の端部１７を位置させることにより、
クビレ部１１内に上下の内部電極層４の端部１７の盛り
上がり部が収容されるように積層されているため、積層
成形体の変形を抑制することができ、また、内部電極層
４端部近傍への応力集中が緩和され、デラミネーション
の発生を防止できる。

【００２５】また、外部端子２と接続する部分は従来の
内部電極層と同一幅を有しているため、外部端子２との
充分な接続強度を有しており、また、電子部品本体の角
部にデラミネーションが発生しやすいが、外部端子２と
接続する部分を狭くした場合に比べて、積層成形体のプ
レス時に充分な加圧力を印可でき、密着性を向上でき、
電子部品本体の角部におけるデラミネーションの発生を
抑制できる。

【００２６】本発明の積層型電子部品は、以下の方法で
作製される。先ず、セラミックグリーンシートの作製方
法を述べる。ＢａＴｉＯ₃を主原料とし、Ｙ₂Ｏ₃、Ｍｇ
Ｏ、ＢａＣＯ₃、ＭｎＣＯ₃、ＳｉＯ₂系ガラスを添加剤
として使用し、有機系溶剤、分散剤を調合し、所定粒度
に到達するまでＺｒＯ₂ボールを用いた振動ミルで混合
・粉砕し、セラミックスラリーを作製する。これらのス
ラリーにバインダー、可塑剤を加えスリップを作製し
た。さらに、必要に応じて界面活性剤、静電気防止剤、
消泡剤、酸化防止剤、滑剤、硬化剤を添加してもよい。

【００２７】このスリップを用いてＰＥＴフィルム上に
セラミックグリーンシートを作製する。作製方法にはド
クターブレード法、グラビアコーター法、スクリーン印
刷法、グラビア印刷法などの手法を用いる。

【００２８】内部電極層の作製方法を述べる。内部電極
層用の導電性ペーストはＣｏ、Ｎｉ、Ｃｕなどの卑金属
を主原料とし、これらの卑金属は球状、フレーク状など
の種々の形状の粉末が使用される。これらに分散剤、バ
インダーを添加し導電性ペーストとする。また、焼成後
にセラミックと金属間の剥離を無くすために、セラミッ
ク粉末を共材として導電性ペースト中に混合してもよ
い。

【００２９】この導電性ペーストを用いてセラミックグ
リーンシート上に内部電極パターンを形成する。形成方
法にはスクリーン印刷法、押し出し法、グラビア印刷
法、オフセット印刷法を用いる。

【００３０】そして、内部電極パターンが形成されたグ
リーンシートを、図２（ｃ）に示すように複数積層し、
この積層成形体を大気中で２００℃〜４００℃の温度で
脱バインダーをし、１１００℃〜１３５０℃の還元性雰
囲気で２〜３時間焼成し、電子部品本体１を作製する。

【００３１】さらに、電子部品本体１の端面にＣｕを主
成分とする外部端子用ペーストを塗布し、９００℃、窒
素雰囲気下で酸素ガスを導入して焼き付けて外部端子を
形成し、内部電極層４と電気的に接続する。さらに、Ｓ
ｎ、Ｎｉなどを主成分とするメッキ層を形成すること
で、ハンダとの濡れ性を高めることができる。

【００３２】以上のように構成された積層型電子部品で
は、内部電極層４の外部端子２側にクビレ部１１を形成
したので、水分が内部電極層４中央部まで進入するには
クビレ部１１を通過するしかないため、水分の浸透経路
が長くなり、水分が内部電極中央部まで到達する時間を
長くすることができ、また、クビレ部分により進入する
水分量を減少させることができる。これらにより、故障
までの時間をパラメーターとする耐湿負荷信頼性におい
て水分の浸入する速度を抑制することができ、優れた耐
湿性を長期間維持できる。

【００３３】尚、本発明の積層型電子部品は、上記例に
限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更
が可能である。例えば、上記例では、長方形状の凹部を
形成してクビレ部１１を形成したが、三角形状の凹部で
あっても良く、また、両側に凹部を形成する必要はな
く、一方側に凹部を形成してクビレ部を形成しても良
い。

【００３４】

【実施例】先ず、Ｎｉ粉末４５重量％、ならびにエチル
セルロース５．５重量％とα−テルピネオール９４．５
重量％からなるビヒクル５５重量％とを３本ロールで混
練し、内部電極層用の導電性ペーストを作製した。

【００３５】つぎにＢａＴｉＯ₃ ９７．５モル％とＣ
ａＺｒＯ₃ ２．０モル％とＭｎＯ０．５モル％とから
なる主成分１００モル部に対して、Ｙ₂Ｏ₃を０．５モル
部添加した組成のセラミックスラリーを、ポリエステル
又はポリプロピレンなどの合成樹脂よりなる帯状のキャ
リアフィルム上に、ドクターブレード法で成膜し、乾燥
させ、これによって厚み１０μｍの帯状のセラミックグ
リーンシートを得た。そして、このセラミックグリーン
シートをキャリアフィルムから剥離し、縦２００ｍｍ、
横２００ｍｍのサイズに打ち抜いた。

【００３６】次に上記セラミックグリーンシートの一方
主面に、スクリーン印刷装置を用いて導電性ペーストを
印刷し、図２（ｃ）に示すように、この塗布膜が形成さ
れたセラミックグリーンシートを３６枚積層し、積層成
形体を得た。なお、１００個の積層成形体の外観を双眼
顕微鏡にて観察し、クラックの有無を調べ、いずれにも
クラックが発生していないことを確認した。

【００３７】しかる後に、この積層成形体を大気中４０
０℃の温度で加熱し、バインダーを燃焼させ、さらに還
元雰囲気中にて１２５０℃で２時間焼成し、続けて窒素
雰囲気中にて９００℃で再酸化処理を行い、これによっ
て幅１．６ｍｍ、長さ３．２ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの電
子部品本体１を得た。この電子部品本体を内部電極層と
平行に破断し、内部電極層表面の気孔が占める面積の割
合を気孔率とすると、本発明の内部電極層の気孔率は７
０％〜９５％であった。

【００３８】また、各誘電体層３の厚みは８μｍ、内部
電極層４の厚みは１．５μｍであり、さらにその有効積
層数は３６層であり、１層あたりの対向内部電極層４の
面積は２．１ｍｍ²であった。また、クビレ部１１の幅
Ｂは１．２ｍｍ、１．０ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍ
ｍ、０．２ｍｍ、０．１ｍｍの５種類とし、さらに内部
電極４の幅Ａは１．２ｍｍとした。

【００３９】その後、各電子部品本体１の端面にＣｕを
主成分とする外部端子用ペーストを塗布し、９００℃、
窒素雰囲気下で酸素ガスを導入し、内部電極層４と電気
的に接続した外部端子２を形成し、積層型電子部品を得
た。

【００４０】得られた積層型電子部品について、測定周
波数１ｋＨｚ、印加電圧１Ｖｒｍｓ、温度２５℃の条件
において静電容量を測定し、また、温度６５℃、湿度９
０％の雰囲気中で６．３Ｖ印加して耐湿負荷試験を行
い、ショートした場合を不良として不良発生の有無を調
査した。その結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】この表１から、内部電極層にクビレ部を形
成した本発明の試料Ｎｏ．２〜６では耐湿負荷試験にお
いて不良が発生しないことがわかる。しかも、Ｂ／Ａが
０．１７〜０．８３では、静電容量も大きいことが判
る。尚、試料Ｎｏ．６については、クビレ部において抵
抗が大きくなり、静電容量が小さくなったものと考えて
いる。

【００４３】一方、クビレ部を形成しない比較例の試料
Ｎｏ．１では、静電容量が高いものの、耐湿負荷試験に
おいて不良が発生することが判る。

【００４４】

【発明の効果】本発明の積層型電子部品では、内部電極
層の外部端子側にクビレ部を形成したので、水分の浸透
経路を長くすることができ、これにより水分が内部電極
層中央部まで到達する時間が長くなり、優れた耐湿性を
長期間維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層型電子部品を示すもので、（ａ）
は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った縦断面
図、（ｃ）は（ｂ）の横断面図である。

【図２】本発明の積層型電子部品の内部電極層を示すも
ので、（ａ）、（ｂ）は断面図、（ｃ）は内部電極パタ
ーンを形成したグリーンシートを積層する状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１・・・電子部品本体２・・・外部端子３・・・誘電体層４・・・・内部電極層１１・・・クビレ部１７・・・内部電極層の端部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体層と内部電極層とを交互に積層して
なる電子部品本体と、該電子部品本体に設けられ、前記
内部電極層が交互に接続する一対の外部端子とを具備す
るとともに、前記内部電極層が矩形状であり、その一端
部が前記外部端子に接続される積層型電子部品におい
て、前記内部電極層の外部端子側にクビレ部を形成して
なることを特徴とする積層型電子部品。
【請求項２】内部電極層の厚みが２μｍ以下であること
を特徴とする請求項１記載の積層型電子部品。
【請求項３】誘電体層の一方面に形成される内部電極層
のクビレ部に、前記誘電体層の他方面に形成される内部
電極層の端部が位置することを特徴とする請求項１また
は２記載の積層型電子部品。