JP2016225603A - Multilayer ceramic capacitor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型化及び大容量化に対応可能な積層セラミックコンデンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a monolithic ceramic capacitor that can be reduced in size and increased in capacity, and a method for manufacturing the same.
近年、電子機器の小型化及び高性能化に伴い、電子機器に用いられる積層セラミックコンデンサに対する小型化及び大容量化への要求がますます強くなってきている。積層セラミックコンデンサのサイズを小さく抑えつつ容量を大きくするためには、積層セラミックコンデンサの内部電極の交差面積(対向する内部電極同士の重なり合う部分の面積)を極力大きくすることが有効である。 In recent years, with the downsizing and high performance of electronic devices, there is an increasing demand for downsizing and increasing the capacity of multilayer ceramic capacitors used in electronic devices. In order to increase the capacitance while keeping the size of the multilayer ceramic capacitor small, it is effective to increase the intersection area of the internal electrodes of the multilayer ceramic capacitor (the area of the overlapping portion of the opposing internal electrodes) as much as possible.
内部電極の交差面積を大きくするための技術としては、積層チップの側面部分をカットオフして内部電極を切断面に露出させた後、この切断面に、内部電極の周囲の絶縁性を確保するためのサイドマージン部を後付けで形成する技術が開発されている。この技術により、サイドマージン部を薄く形成することが可能となり、内部電極の交差面積を相対的に大きくとることができる。 As a technique for increasing the crossing area of the internal electrodes, the side surface portion of the multilayer chip is cut off to expose the internal electrodes to the cut surface, and then the insulation around the internal electrodes is secured on the cut surface. For this reason, a technique for forming a side margin portion for the purpose of retrofitting has been developed. With this technique, the side margin can be formed thin, and the crossing area of the internal electrodes can be made relatively large.
積層チップの側面部分をカットオフする際には、切断面に傷が生じたり、カット片(スラッジ)のような異物の付着が生じたりする可能性がある。内部電極が切断面に露出した状態で、切断面に傷や異物の付着が生じた場合、積層方向上下の内部電極が互いに導通し合ってショートする確率が高くなってしまう。 When the side surface portion of the multilayer chip is cut off, there is a possibility that the cut surface is scratched or a foreign matter such as a cut piece (sludge) is attached. In the state where the internal electrodes are exposed on the cut surface, if scratches or foreign matters are attached to the cut surface, there is a high probability that the upper and lower internal electrodes are electrically connected to each other and short-circuited.
このような問題に対して、切断面への傷や、異物の付着を抑制しようとする改善が試みられている。例えば、特許文献1には、内部電極の延伸方向に沿って積層体を切断することにより、積層方向に沿って積層体を切断する場合に比べて内部電極間のショートを生じにくくする方法が開示されている。また、特許文献2には、積層体を積層方向の上面側から途中まで切断し、その残りの部分を下面側から切断することにより、積層体を保持する粘着シートが切削されることを防いで粘着剤屑の発生を抑える方法が開示されている。 In order to solve such a problem, attempts are being made to suppress damage to the cut surface and adhesion of foreign matter. For example, Patent Document 1 discloses a method of making a short circuit between internal electrodes less likely to occur by cutting the laminated body along the extending direction of the internal electrodes than when the laminated body is cut along the laminated direction. Has been. Further, Patent Document 2 prevents the adhesive sheet holding the laminate from being cut by cutting the laminate from the upper surface side to the middle in the lamination direction and cutting the remaining portion from the lower surface side. A method for suppressing the generation of adhesive waste is disclosed.
しかしながら、上記特許文献1及び特許文献2のような切断工程での改善を行った場合であっても、例えば切断時の内部電極の延びや、カット片の発生等を、完全に抑制することはできない。このため、積層セラミックコンデンサの小型化に伴い内部電極間の間隔が狭くなると、切断面に露出する内部電極の端部同士の間でショートが発生しやすくなってしまう。また、切断工程の後、サイドマージン部を形成するまでの間、切断面への傷や付着物を防止する必要が出てしまう。 However, even when improvements are made in the cutting process as in Patent Document 1 and Patent Document 2, for example, the extension of the internal electrode at the time of cutting, the generation of cut pieces, etc. are completely suppressed. Can not. For this reason, when the interval between the internal electrodes becomes narrow as the monolithic ceramic capacitor becomes smaller, a short circuit is likely to occur between the ends of the internal electrodes exposed on the cut surface. Further, it is necessary to prevent scratches and deposits on the cut surface until the side margin portion is formed after the cutting step.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、内部電極間のショートの発生を抑制することができる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a multilayer ceramic capacitor capable of suppressing the occurrence of a short circuit between internal electrodes and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る積層セラミックコンデンサは、積層体とサイドマージン部とを有する積層セラミックコンデンサにおいて、オフセット部を具備する。
上記積層体は、交互に積層された内部電極と誘電体層とを有する。
上記サイドマージン部は、誘電体により構成され、上記積層体の側面を覆うように設けられている。
上記オフセット部は、非晶質領域又は空隙領域からなる。上記オフセット部は、上記内部電極の上記側面側の端部を上記側面から上記積層体の内側方向へオフセットさせるように、上記内部電極と上記サイドマージン部との間に形成されている。
In order to achieve the above object, a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention includes an offset portion in a multilayer ceramic capacitor having a multilayer body and a side margin portion.
The laminate includes internal electrodes and dielectric layers that are alternately laminated.
The side margin portion is made of a dielectric and is provided so as to cover the side surface of the stacked body.
The offset portion is composed of an amorphous region or a void region. The offset portion is formed between the internal electrode and the side margin portion so as to offset an end portion on the side surface of the internal electrode from the side surface toward the inner side of the stacked body.
この構成では、積層体の側面側における内部電極の端部が積層体の内側方向にオフセットされている。このため、内部電極の端部同士の間は、誘電体層によって絶縁されている。したがって、たとえ製造過程でサイドマージン部が設けられる前に積層体の側面に傷や付着物があったとしても、側面で内部電極同士が導通することを防ぐことが可能である。これにより、内部電極間のショートの発生を抑制することができる。 In this configuration, the end portion of the internal electrode on the side surface side of the multilayer body is offset in the inner direction of the multilayer body. For this reason, the end portions of the internal electrodes are insulated from each other by the dielectric layer. Therefore, even if there are scratches or deposits on the side surface of the laminate before the side margin portion is provided in the manufacturing process, it is possible to prevent the internal electrodes from conducting on the side surface. Thereby, generation | occurrence | production of the short between internal electrodes can be suppressed.
上記オフセット部の幅は、0.1μm以上であってもよい。
オフセット部の幅を0.1μm以上とすることによって、積層体の側面における内部電極同士が導通する可能性を低減させることができる。
The offset portion may have a width of 0.1 μm or more.
By setting the width of the offset portion to 0.1 μm or more, the possibility that the internal electrodes on the side surface of the multilayer body are electrically connected can be reduced.
本発明の一形態に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、誘電体層を構成するセラミックシートと内部電極を構成する導電体とが交互に積層された積層体を作製することを含む。
上記導電体を露出させるように、上記積層体の側面が切断される。
上記積層体の上記側面の、上記露出した上記導電体に、エッチング処理が施される。
上記エッチング処理後の上記積層体の上記側面を覆うように、セラミックにより構成されるサイドマージン部が設けられて、コンデンサ素体が作製される。
上記コンデンサ素体は、焼成される。
A method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor according to an embodiment of the present invention includes manufacturing a multilayer body in which ceramic sheets constituting a dielectric layer and conductors constituting internal electrodes are alternately laminated.
The side surface of the laminate is cut so that the conductor is exposed.
Etching is performed on the exposed conductor on the side surface of the laminate.
A side margin portion made of ceramic is provided so as to cover the side surface of the stacked body after the etching process, and a capacitor body is manufactured.
The capacitor body is fired.
積層体を切断して導電体を側面に露出させた状態からサイドマージン部を後付けで形成する方法では、切断の際に側面に露出した導電体に伸びが生じて内部電極同士が接触可能となってしまったり、側面に傷や付着物が生じたりする可能性がある。これに対して、上記の製造方法では、積層体にサイドマージン部を設ける前にエッチング処理を行っている。これにより、内部電極を構成する導電体のうち積層体の側面に露出した部分を除去し、各内部電極の端部を積層体の内側方向にオフセットさせることができる。したがって、製造工程中に生じ得る、積層体側面における内部電極の伸び、側面への傷あるいは付着物の影響を受けることなく、内部電極の交差面積を大きくした積層セラミックコンデンサを製造することができる。 In the method of forming the side margin portion by retrofitting from the state in which the conductor is exposed on the side surface by cutting the laminated body, the conductor exposed on the side surface is elongated at the time of cutting so that the internal electrodes can contact each other. May cause scratches or deposits on the sides. On the other hand, in the above manufacturing method, the etching process is performed before the side margin portion is provided in the stacked body. Thereby, the part exposed to the side surface of a laminated body among the conductors which comprise an internal electrode can be removed, and the edge part of each internal electrode can be offset to the inner side of a laminated body. Therefore, it is possible to manufacture a multilayer ceramic capacitor in which the crossing area of the internal electrodes is increased without being affected by the extension of the internal electrodes on the side surfaces of the multilayer body, scratches on the side surfaces, or deposits that may occur during the manufacturing process.
なお、本明細書中、この製造方法についての記載では、特に断りのない限り、未焼成の積層体及び焼成後の積層体を総称して「積層体」といっている。したがって、上記エッチング処理は、未焼成の積層体に対して行われてもよいし、焼成された積層体に対して行われてもよい。上記エッチング処理が、焼成された積層体に対して行われる場合には、この積層体にサイドマージン部を設けてコンデンサ素体とした後で、再び焼成工程を行えばよい。 In the present specification, in this description of the production method, unless otherwise specified, the unfired laminated body and the fired laminated body are collectively referred to as “laminated body”. Therefore, the etching treatment may be performed on an unfired stacked body or may be performed on a fired stacked body. In the case where the etching process is performed on the fired stacked body, a firing process may be performed again after providing a side margin portion in the stacked body to form a capacitor body.
上記エッチング処理は、酸、イオンボンバードメント又はレーザ照射による処理であってもよい。
これにより、側面から露出した導電体の端部を除去し、積層体の内側方向に当該導電体をオフセットさせることができる。
The etching process may be a process by acid, ion bombardment or laser irradiation.
Thereby, the edge part of the conductor exposed from the side surface can be removed, and the conductor can be offset in the inner direction of the stacked body.
例えば、上記エッチング処理は、硝酸による処理であってもよい。
これにより、金属を含む導電体を溶かすことが可能であり、積層体の側面から選択的にエッチング処理を施すことができる。
さらに、上記エッチング処理は、濃硝酸による処理であってもよい。
濃硝酸を用いることで、内部電極のエッチングをより均一にすることができる。
For example, the etching process may be a process using nitric acid.
Thereby, the conductor containing a metal can be melted, and the etching process can be selectively performed from the side surface of the stacked body.
Further, the etching process may be a process using concentrated nitric acid.
By using concentrated nitric acid, the etching of the internal electrode can be made more uniform.
また、上記エッチング処理では、上記導電体を選択的に除去する条件のレーザを用いてレーザ照射してもよい。
これにより、導電体を適切にエッチングすることができ、また導電体をセラミックシートよりも優先的にエッチングすることができる。
このような条件を満たすレーザとしては、例えば、グリーンレーザやUV(Ultra Violet)レーザを用いることができる。
In the etching treatment, laser irradiation may be performed using a laser under a condition for selectively removing the conductor.
Thereby, a conductor can be etched appropriately and a conductor can be preferentially etched rather than a ceramic sheet.
As a laser that satisfies such conditions, for example, a green laser or a UV (Ultra Violet) laser can be used.
また、上記エッチング処理では、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ又はフェムト秒パルスレーザを用いてレーザ照射してもよい。
このようなレーザを用いることで、導電体を適切に除去することができる。
In the etching process, laser irradiation may be performed using a nanosecond pulse laser, a picosecond pulse laser, or a femtosecond pulse laser.
By using such a laser, the conductor can be appropriately removed.
具体的には、上記エッチング処理では、532nm波長帯のグリーンレーザ、355nm波長帯のUV(Ultra Violet)レーザ、1064nm波長帯の赤外線レーザを用いてレーザ照射してもよい。
これにより、導電体をより適切にエッチングすることができ、また導電体をセラミックシートよりも優先的にエッチングすることができる。
Specifically, in the etching process, laser irradiation may be performed using a green laser having a wavelength of 532 nm, a UV (Ultra Violet) laser having a wavelength of 355 nm, or an infrared laser having a wavelength of 1064 nm.
Thereby, a conductor can be etched more appropriately and a conductor can be preferentially etched rather than a ceramic sheet.
内部電極間のショートの発生を抑制することができる積層セラミックコンデンサ及びその製造方法を提供することができる。 It is possible to provide a multilayer ceramic capacitor and a method for manufacturing the same that can suppress the occurrence of a short circuit between internal electrodes.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図面には、適宜相互に直交するX軸、Y軸、及びZ軸が示されている。X軸、Y軸、及びZ軸は全図において共通である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawing, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are shown as appropriate. The X axis, Y axis, and Z axis are common in all drawings.
[積層セラミックコンデンサ10の構成]
図1〜3は、本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10を示す図である。図1は、積層セラミックコンデンサ10の斜視図である。図2は、積層セラミックコンデンサ10の図1のA−A'線に沿った断面図である。図3は、積層セラミックコンデンサ10のB−B'線に沿った断面図である。
[Configuration of Multilayer Ceramic Capacitor 10]
1 to 3 are views showing a multilayer
積層セラミックコンデンサ10は、素体11と、第1外部電極14と、第2外部電極15とを具備する。素体11は、複数の第1内部電極12及び複数の第2内部電極13を有する。外部電極14,15は、素体11のX軸方向両端面を覆っている。第1外部電極14は第1内部電極12に接続され、第2外部電極15は第2内部電極13に接続されている。
The multilayer
素体11は、積層体16と、第1カバー層18と、第2カバー層19と、第1サイドマージン部20と、第2サイドマージン部21と、オフセット部24とを有する。
The
積層体16は、誘電体により構成され、その内部に、複数の第1内部電極12と、複数の第2内部電極13とを有する。第1内部電極12及び第2内部電極13は、XY平面に沿って延びる平板状であり、Z軸方向に交互に積層されている。これにより、第1内部電極12と第2内部電極13との間に誘電体層17が形成されている。すなわち、積層体16は、内部電極12,13と誘電体層17とが交互に積層されたものである。
The
積層体16において、誘電体層の厚みは特に限定されず、例えば、0.5μm〜2.0μmの範囲内のものが挙げられる。内部電極の厚みも、特に限定されず、例えば、0.5μm〜2.0μmの範囲内のものが挙げられる。例えば、誘電体層の厚みと内部電極の厚みとを、それぞれ1.0μm程度としたものを用いることができる。これらの誘電体層と内部電極との積層数は任意に設定することができ、例えば数10層から数100層、多いものでは1,000層以上とすることができる。例えば、誘電体層と内部電極とをそれぞれ300層ずつとすることができるが、もちろんこれに限られない。
In the
内部電極12,13は、それぞれ導電性材料からなり、平板状に構成された積層セラミックコンデンサ10の内部電極として機能する。当該導電性材料としては、例えばニッケル(Ni)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、銀(Ag)、金(Au)、又はこれらの合金を含む金属材料が用いられる。
The
誘電体層17を構成する誘電体としては、セラミックス材料が用いられる。セラミックス材料としては、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)に代表される、バリウム(Ba)及びチタン(Ti)を含むペロブスカイト構造の材料を用いることができる。また、誘電体層17を構成するセラミックス材料は、チタン酸バリウム系以外にも、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)系、チタン酸カルシウム(CaTiO3)系、チタン酸マグネシウム(MgTiO3)系、ジルコン酸カルシウム(CaZrO3)系、チタン酸ジルコン酸カルシウム(PCZT)系、ジルコン酸バリウム(BaZrO3)系、酸化チタン(TiO2)系などであってもよい。
A ceramic material is used as the dielectric constituting the
カバー層18,19は、X−Y平面に沿って延びる平板状である。第1カバー層18は積層体16のZ軸方向上面を覆い、第2カバー層19は積層体16のZ軸方向下面を覆っている。
サイドマージン部20,21は、X−Z平面に沿って延びる平板状である。第1サイドマージン部20は積層体16のY軸方向を向いた側面を覆い、第2サイドマージン部21は積層体16の第1サイドマージン部20とは反対側の側面を覆っている。
カバー層18,19及びサイドマージン部20,21は、主に、積層体16を保護するとともに、積層体16の周囲の絶縁性を確保する機能を有する。
The cover layers 18 and 19 have a flat plate shape extending along the XY plane. The
The
The cover layers 18 and 19 and the
カバー層18,19及びサイドマージン部20,21も、誘電体であるセラミックスによって形成されている。カバー層18,19及びサイドマージン部20,21を形成する材料は、絶縁性を有する材料であればよいが、誘電体層17と同様の材料を用いることより素体11における内部応力が抑制される。
The cover layers 18 and 19 and the
図4は、図3に示した断面図の一部を拡大して示す図である。図3及び図4に示すように、オフセット部24は、各内部電極12,13と第1サイドマージン部20との間、及び、各内部電極12,13と第2サイドマージン部21との間に、それぞれ形成されている。図4には、各内部電極12,13と第2サイドマージン部21との間に形成されたオフセット部24が示されている。積層体16の側面のうち、第2サイドマージン部21に覆われた側面を側面Sとすると、各内部電極12,13は、積層体16の側面S側に、各々の端部22,23を有する。
FIG. 4 is an enlarged view of a part of the cross-sectional view shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the offset
図示及び説明を省略するが、積層体16の第1サイドマージン部20側の側面においても、各内部電極12,13及びオフセット部24の構造は、第2サイドマージン部21側の側面Sにおけるものと実質的に同一である。
Although illustration and description are omitted, the structures of the
オフセット部24は、各内部電極12,13の端部22,23を、積層体16の側面Sから積層体16の内側方向へオフセットさせるように設けられたギャップである。オフセット部24は、空隙領域(エアギャップ)であってもよい。あるいは、オフセット部24は、非晶質領域であってもよい。非晶質領域は、結晶構造を有さない材料からなる領域であって、例えばガラス質からなる。ガラス質の例としては、Ba、Ni、マンガン(Mn)等の金属元素を含むシリコン酸化物が挙げられる。
The offset
オフセット部24のオフセット幅Wは、特に限定されないが、0.1μm以上であることが好ましい。本実施形態において、オフセット幅Wとは、積層体16の側面Sから内部電極12,13の端部22,23までの距離のことである。
The offset width W of the offset
上記の構成により、積層セラミックコンデンサ10では、第1外部電極14と第2外部電極15との間に電圧が印加されると、第1内部電極12と第2内部電極13との間の複数の誘電体層17に電圧が加わる。これにより、積層セラミックコンデンサ10では、第1外部電極14と第2外部電極15との間の電圧に応じた電荷が複数の誘電体層17に蓄えられる。
With the above configuration, in the multilayer
[積層セラミックコンデンサ10の製造方法]
図5は、積層セラミックコンデンサ10の製造方法を示すフローチャートである。図6〜10は、積層セラミックコンデンサ10の製造過程を示す図である。以下、積層セラミックコンデンサ10の製造方法について、図5に沿って、図6〜10を適宜参照しながら説明する。
[Method of Manufacturing Multilayer Ceramic Capacitor 10]
FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing the multilayer
(ステップST11:セラミックシート準備工程)
ステップST11では、積層体16の誘電体層17を形成するための第1セラミックシート101及び第2セラミックシート102と、カバー層18,19を形成するための第3セラミックシート103と、を準備する。セラミックシート101,102,103は、未焼成の誘電体グリーンシートとして構成され、例えば、ロールコーターやドクターブレードを用いてシート状に成形される。
(Step ST11: Ceramic sheet preparation process)
In step ST11, a first
図6は、セラミックシート101,102,103の平面図である。この段階では、セラミックシート101,102,103は各積層セラミックコンデンサ10ごとに切り分けられていない。図6には、各積層セラミックコンデンサ10ごとに切り分ける際の切断線Lx,Lyが示されている。切断線LxはX軸に平行であり、切断線LyはY軸に平行である。
FIG. 6 is a plan view of the
図6に示すように、第1セラミックシート101には第1内部電極12に対応する未焼成の第1内部電極112が形成され、第2セラミックシート102には第2内部電極13に対応する未焼成の第2内部電極113が形成されている。なお、カバー層18,19に対応する第3セラミックシート103には内部電極が形成されていない。
As shown in FIG. 6, the first
未焼成の内部電極112,113は、本発明における、内部電極を構成する導電体に相当する。内部電極112,113は、任意の導電性ペーストを用いて形成することができる。導電性ペーストによる内部電極112,113の形成には、例えば、スクリーン印刷法を用いることができる。
The unfired
内部電極112,113は、切断線Lyによって仕切られたX軸方向に隣接する2つの領域にわたって配置され、Y軸方向に帯状に延びている。第1内部電極112と第2内部電極113とでは、切断線Lyによって仕切られた領域1列ずつX軸方向にずらされている。つまり、第1内部電極112の中央を通る切断線Lyが第2内部電極113の間の領域を通り、第2内部電極113の中央を通る切断線Lyが第1内部電極112の間の領域を通っている。
The
導電性ペーストは、典型的には、金属材料と、有機バインダと、溶剤とを含んで構成される。これらの材料は、特に限定されない。なお、後述する内部電極エッチング工程(ST14)で酸によるエッチングを行う場合、この導電性ペーストに含まれる有機バインダとしては、セラミックシート101,102,103に含まれるバインダと比べて、当該酸に溶けやすいものを採用することが好ましい。このような有機バインダとしては、例えば、エチルセルロース(EC)が挙げられる。
The conductive paste typically includes a metal material, an organic binder, and a solvent. These materials are not particularly limited. In addition, when etching with an acid is performed in the internal electrode etching step (ST14) described later, the organic binder contained in the conductive paste is more soluble in the acid than the binder contained in the
(ステップST12:積層工程)
ステップST12では、ステップST11で準備したセラミックシート101,102,103を積層することにより未焼成の積層体104を作製する。
(Step ST12: Lamination process)
In step ST12, the unfired
図7は、ステップST12で得られる積層体104の斜視図である。図7では、説明の便宜上、セラミックシート101,102,103を分解して示している。しかし、実際の積層体104では、セラミックシート101,102,103が熱圧着などにより一体化している。
FIG. 7 is a perspective view of the laminate 104 obtained in step ST12. In FIG. 7, for convenience of explanation, the
積層体104では、積層体16の誘電体層17に対応する第1セラミックシート101及び第2セラミックシート102がZ軸方向に交互に積層されている。これにより、未焼成の積層体104は、誘電体層17を構成するセラミックシートと内部電極12,13を構成する導電体とが交互に積層されたものとなっている。
In the
なお、積層体104では、交互に積層されたセラミックシート101,102のZ軸方向上下面にカバー層18,19に対応する第3セラミックシート103が積層される。図7に示す例では、第3セラミックシート103がそれぞれ3枚ずつ積層されているが、第3セラミックシート103の枚数は適宜変更可能である。
In the
(ステップST13:切断工程)
ステップST13では、ステップST12で得られた積層体104を切断することにより、積層チップ105を作製する。
(Step ST13: Cutting process)
In step ST13, the
図8は、ステップST13の後の積層体104の平面図である。積層体104は、例えば発泡テープ等のカットテープCに貼り付けられた状態で、切断線Lx,Lyに沿って切断される。これにより、積層体104が個片化され、積層チップ105が得られる。
FIG. 8 is a plan view of the laminate 104 after step ST13. The
図9は、ステップST13で得られる積層チップ105の斜視図である。積層チップ105には、未焼成の内部電極112,113、未焼成の誘電体層117、第1カバー層118、及び第2カバー層119が形成されている。積層チップ105では、切断面であるY軸方向を向いた両側面S1,S2に未焼成の内部電極112,113が露出している。
FIG. 9 is a perspective view of the
以上説明したステップST13の切断工程は、本発明における、導電体を露出させるように積層体の側面を切断する工程に相当する。 The cutting process of step ST13 described above corresponds to the process of cutting the side surface of the multilayer body so as to expose the conductor in the present invention.
(ステップST14:内部電極エッチング工程)
ステップST14では、ステップST13で得られた積層チップ105の側面に露出した未焼成の内部電極112,113に対して、上記の切断面であるY軸方向を向いた各側面S1,S2にエッチング処理を施す。
(Step ST14: Internal electrode etching process)
In step ST14, the unfired
エッチング処理は、例えば、未焼成の内部電極112,113が露出した側面S1,S2を、それぞれ酸に所定時間ずつ浸漬することにより行うことができる。このエッチング処理では、浸漬時間によって、オフセット部24のオフセット幅W(図4参照)を制御することができ、所望のオフセット幅Wを容易に得ることができる。
The etching process can be performed, for example, by immersing the side surfaces S1, S2 from which the unfired
エッチング処理に用いる酸は、内部電極112,113を構成している導電体を溶かすことができるものであればよい。酸として、例えば、硝酸、より好ましくは濃硝酸を用いることができる。これにより、金属を含む導電体を溶かすことが可能であるので、積層チップ105の側面S1,S2から選択的に、内部電極112,113と内部電極112,113由来の金属付着物とをエッチングすることができる。また、濃硝酸を用いることで、内部電極112,113のエッチングをより均一にすることができる。なお、濃硝酸とは、例えば、質量パーセント濃度が60%以上の硝酸の水溶液をいう。
The acid used for the etching process may be any acid that can dissolve the conductors constituting the
なお、積層チップ105のX軸方向を向いた各端面、すなわち、第1内部電極112の第1外部電極14側の端部及び第2内部電極113の第2外部電極15側の端部がエッチングされないように、上述したY軸方向を向いた各側面部分(S1,S2)のみを浸漬することが好ましい。あるいは、積層チップ105のX軸方向を向いた端面をマスクして積層チップ105を浸漬してもよい。
In addition, each end surface of the
ステップST14のエッチング処理は、上記した酸への浸漬を行う方法に限られない。上記以外の方法として、例えば、内部電極112,113に対するイオンボンバードメント処理を行う方法を挙げることができる。
The etching process in step ST14 is not limited to the method of immersing in the acid described above. As a method other than the above, for example, a method of performing ion bombardment processing on the
あるいは、ステップST14のエッチング処理は、レーザ照射による処理であってもよい。レーザとしては、例えばYAGレーザを用いることができる。レーザ照射装置を用いて側面S1,S2に対してレーザを照射することで、内部電極112,113の側面S1,S2から露出した端部を除去することができる。これにより、後述するように、オフセット幅Wをより細かく制御することができる。
この場合、内部電極112,113を選択的に除去する条件のレーザを用いてレーザ照射することができる。このような条件を満たすレーザとして、532nm波長帯(第2高調波)のグリーンレーザ、355nm波長帯(第3高調波)のUVレーザ、1064nm波長帯(基本波長)の赤外線レーザ等を用いることができ、例えば内部電極112,113がNiを含む場合は特にグリーンレーザを好適に用いることができる。このようなレーザを用いることにより、内部電極112,113を適切にエッチングすることができ、また内部電極112,113をセラミックシート101,102よりも優先的にエッチングすることができる。なお、本ステップにおいては、YAGレーザ以外にも、半導体レーザ、ファイバレーザ等を用いることができる。
また、本ステップにおいて、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ又はフェムト秒パルスレーザを用いてレーザ照射することができる。すなわち、レーザ照射装置として、パルス幅がナノ秒領域であるナノ秒レーザ装置、ピコ秒領域であるピコ秒レーザ装置、又はフェムト秒であるフェムト秒レーザ装置を用いることができる。このようにパルス幅の短いパルスレーザ装置を用いることで、内部電極112,113を適切に除去することができる。
Alternatively, the etching process in step ST14 may be a process by laser irradiation. For example, a YAG laser can be used as the laser. By irradiating the side surfaces S1 and S2 with laser using a laser irradiation apparatus, the end portions exposed from the side surfaces S1 and S2 of the
In this case, laser irradiation can be performed using a laser under a condition for selectively removing the
In this step, laser irradiation can be performed using a nanosecond pulse laser, a picosecond pulse laser, or a femtosecond pulse laser. That is, as the laser irradiation device, a nanosecond laser device having a pulse width of a nanosecond region, a picosecond laser device having a picosecond region, or a femtosecond laser device having a femtosecond can be used. By using a pulse laser device having a short pulse width in this way, the
(ステップST15:サイドマージン部形成工程)
ステップST15では、ステップST14で得られたエッチング処理後の未焼成の積層チップ105の側面に、未焼成の第1サイドマージン部120及び第2サイドマージン部121を設けて、未焼成の素体111を作製する。これらのサイドマージン部120,121は、例えば、誘電体層117やカバー層118,119と同様のセラミック材料からなるペースト材に、上記エッチング処理後の積層チップ105の各側面S1,S2を浸漬して引き上げることにより形成され得る(ディップ法)。これにより、積層チップ105のY軸方向を向いた側面S1,S2がサイドマージン部120,121によってそれぞれ覆われ、内部電極112,113の周囲の絶縁性が確保される。
(Step ST15: Side margin portion forming step)
In step ST15, the unfired first
なお、ステップST15のサイドマージン部120,121を形成する方法は、上記のディップ法に限られず、他の方法でもよい。例えば、エッチング処理後の積層チップ105の側面にセラミックスラリーを塗布することによりサイドマージン部120,121が形成されてもよい。
Note that the method of forming the
図10は、ステップST15によって得られる未焼成の素体111の斜視図である。ステップST14の後でステップST15を行ったことにより、未焼成の素体111の内部電極112,113と第1サイドマージン部120との間、及び、内部電極112,113と第2サイドマージン部121との間には、それぞれオフセット部24となる空隙が形成されている。
FIG. 10 is a perspective view of the
(ステップST16:焼成工程)
ステップST16では、ステップST15で得られた未焼成の素体111を焼成することにより、図1〜4に示す積層セラミックコンデンサ10の素体11を作製する。焼成は例えば還元雰囲気下、あるいは、低酸素分圧雰囲気下において行うことができる。
(Step ST16: Firing step)
In step ST16, the
焼成雰囲気によっては、エッチング処理によって形成した空隙に、誘電体層17やサイドマージン部21に含まれるSi成分を含む液相のガラスが流れ込むことがある。またこの際、サイドマージン部21や内部電極112,113に含まれるBa、Ni、Mn等の金属元素がこのガラス質に拡散することもある。これにより、非晶質領域からなるオフセット部24が形成される。
なお、上記空隙に非晶質領域が形成されない場合、空隙領域からなるオフセット部24が形成される。
Depending on the firing atmosphere, liquid phase glass containing the Si component contained in the
In the case where an amorphous region is not formed in the void, an offset
(ステップST17:外部電極形成工程)
ステップST17で、ステップST16で得られた素体11に外部電極14,15を形成することにより、図1〜3に示す積層セラミックコンデンサ10を作製する。
(Step ST17: External electrode forming step)
In step ST17,
ステップST17では、まず、素体11の一方のX軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布し、素体11の他方のX軸方向端面を覆うように未焼成の電極材料を塗布する。塗布された未焼成の電極材料を、例えば、還元雰囲気下、又は低酸素分圧雰囲気下において焼き付け処理を行って、素体11に下地膜を形成する。そして、素体11に焼き付けられた下地膜の上に、中間膜及び表面膜を電界メッキなどのメッキ処理で形成して、外部電極14,15が完成する。
In step ST17, first, an unfired electrode material is applied so as to cover one X-axis direction end face of the
このように、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10の製造方法では、サイドマージン部120、121が後付けされるため、内部電極12,13を広く確保し、内部電極12,13間の交差面積を大きくすることができる。
As described above, in the method for manufacturing the multilayer
ここで、未焼成の積層体を切断して導電体を側面に露出させた状態からサイドマージン部を後付けする製造方法では、切断の際に側面に露出した導電体に伸びが生じて内部電極同士が接触してしまったり、側面に傷や付着物が生じたりする可能性がある。このため、切断面とサイドマージン部との境界部分において、内部電極の端部同士の間でショートが発生しやすくなってしまうことが考えられる。
さらに、このような傷や付着物などの構造欠陥は、積層セラミックコンデンサの製品寿命や耐電圧の低下を招くおそれがある。
Here, in the manufacturing method in which the side margin portion is retrofitted from the state in which the unfired laminated body is cut and the conductor is exposed to the side surface, the conductor exposed on the side surface is elongated at the time of cutting, and the internal electrodes are May come into contact with each other, or scratches or deposits may be generated on the sides. For this reason, it is conceivable that a short circuit is likely to occur between the end portions of the internal electrodes at the boundary portion between the cut surface and the side margin portion.
Furthermore, such structural defects such as scratches and deposits may cause a reduction in product life and withstand voltage of the multilayer ceramic capacitor.
これに対して、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ10の製造方法では、上記のように、サイドマージン部120、121を設ける前に、積層チップ105の側面S1,S2から内部電極112,113の端部にエッチング処理を行っている。これにより、内部電極112,113を構成する導電体のうち側面S1,S2に露出した部分を除去し、各内部電極112,113の端部を積層チップ105の内側方向にオフセットさせることができる。
また、側面S1,S2に切断に伴う内部電極112,113由来の付着物があった場合、このような付着物をエッチング処理によって除去することができる。
On the other hand, in the method for manufacturing the multilayer
Further, when there are deposits derived from the
これにより、隣接する内部電極112,113間の絶縁性を確保することができる。したがって、本実施形態によると、製造工程中に生じ得る、積層体側面における内部電極の伸び、側面への傷あるいは付着物の影響を受けることなく、内部電極間のショートや、積層セラミックコンデンサ10の製品寿命や耐電圧の低下を防ぐことができる。
Thereby, the insulation between the adjacent
特に、オフセット幅Wが0.1μm以上である場合、内部電極12,13の端部22,23が積層体16の側面Sから充分に後退しているので、内部電極12,13は、積層体16の側面Sの端面への異物の付着等の影響を受けにくくなる。すなわち、側面Sにおける内部電極12,13が導通する可能性をより低減させることができる。
In particular, when the offset width W is 0.1 μm or more, the
本実施形態の効果は、以下のようにも説明できる。誘電体層117の側面S1,S2側に傷が生じた場合に、その箇所では誘電体層117の絶縁耐圧が低下し得るが、内部電極112,113をオフセットさせることにより、誘電体層117の側面S1,S2側の所定の領域が内部電極112,113に挟まれない構造となるので、絶縁破壊が生じにくくなる。これによっても、積層セラミックコンデンサ10の製品寿命や耐電圧の低下を防ぐことができる。
The effect of this embodiment can also be explained as follows. When scratches occur on the side surfaces S1 and S2 of the
本発明の実施例について説明する。本発明の実施例として、上記の製造方法による積層セラミックコンデンサ10(以下、実験チップという。)を下記に示す構成で作製した。 Examples of the present invention will be described. As an example of the present invention, a multilayer ceramic capacitor 10 (hereinafter referred to as an experimental chip) by the above-described manufacturing method was manufactured with the following configuration.
実験チップの構成:
チップ寸法(縦×横×高さ) 1.0mm×0.5mm×0.5mm(外部電極も含む)
誘電体層厚 0.7μm
誘電体層数 315層
内部電極層厚 0.7μm
内部電極層数 315層
カバー層厚 35μm
サイドマージン厚 30μm
外部電極厚(メッキ含) 30μm
エンドマージン厚 50μm
なお、エンドマージン厚とは、内部電極層における、内部電極が引き出されていない外部電極側の端縁と、当該外部電極との距離の最小値である(例えば、図2における内部電極12と外部電極15との距離等)。
Configuration of experimental chip:
Chip dimensions (vertical x horizontal x height) 1.0 mm x 0.5 mm x 0.5 mm (including external electrodes)
Dielectric layer thickness 0.7μm
Number of dielectric layers 315 Internal electrode layer thickness 0.7μm
Number of internal electrode layers 315 layers Cover layer thickness 35 μm
Side margin thickness 30μm
External electrode thickness (including plating) 30μm
End margin thickness 50μm
The end margin thickness is the minimum value of the distance between the external electrode side edge from which the internal electrode is not drawn and the external electrode in the internal electrode layer (for example, the
各実験チップのオフセット部は、サイドマージン部が後付けされる前の積層体の側面からの内部電極のオフセット量(図4のオフセット幅W)を0.5μm、1μm、10μmと異なる大きさにするよう濃硝酸でエッチングすることにより設けた。また、比較のため、積層体の側面を切断した後、エッチング処理を行うことなくサイドマージン部を後付けした、オフセット部のない積層セラミックコンデンサに対応する実験チップ(内部電極のオフセット量が0μmのもの)も作製した。 The offset portion of each experimental chip is set to a size different from 0.5 μm, 1 μm, and 10 μm in the amount of offset of the internal electrode (offset width W in FIG. 4) from the side surface of the stacked body before the side margin portion is retrofitted. It was provided by etching with concentrated nitric acid. For comparison, an experimental chip corresponding to a multilayer ceramic capacitor without an offset portion, in which a side margin portion is retrofitted without performing an etching process after cutting the side surface of the multilayer body (with an internal electrode offset amount of 0 μm). ) Was also produced.
以上のようにして、内部電極のオフセット量のみを異ならせた各種類の積層セラミックコンデンサの実験チップを100個ずつ作製し、内部電極間のショートの発生数を調べた。表1は、本発明の実施例に係る積層セラミックコンデンサの実験チップにおける内部電極のオフセット量とショートの発生数を示す表である。 As described above, 100 experimental chips of each type of multilayer ceramic capacitor with only the offset amount of the internal electrodes varied were produced, and the number of shorts between the internal electrodes was examined. Table 1 is a table showing the offset amount of the internal electrode and the number of shorts in the experimental chip of the multilayer ceramic capacitor according to the example of the present invention.
表1に示すように、内部電極のオフセット量が0.1μm以上となるようにオフセット部が設けられた各種類の実験チップでは、オフセット部が設けられていない実験チップと比較して、ショートの発生数が少なくなっていた。この結果から、オフセット部を有する積層セラミックコンデンサでは、内部電極を積層体の側面からオフセットさせたことによって、側面で内部電極同士が導通することを防ぐことが可能となり、内部電極間のショートの発生を抑制することができたと考えられる。 As shown in Table 1, in each type of experimental chip in which the offset portion is provided so that the offset amount of the internal electrode is 0.1 μm or more, compared to the experimental chip in which the offset portion is not provided, the short-circuited The number of occurrences has decreased. As a result, in the multilayer ceramic capacitor having the offset portion, it is possible to prevent the internal electrodes from conducting on the side surface by offsetting the internal electrode from the side surface of the multilayer body, and the occurrence of a short circuit between the internal electrodes. It is thought that it was possible to suppress this.
さらに、他の実施例として、内部電極のエッチングを濃硝酸に替えてレーザ照射で行った実験チップも作製し、同様の実験を行った。その結果、内部電極のオフセット量をさらに減少させることができ、具体的には、当該オフセット量が0.1μm以上0.5μm以下の実験チップにおいてショート発生率が0であった。この結果から、レーザ照射によって内部電極をオフセットさせた場合でも、内部電極間のショートの発生を良好に抑制することができるとともに、より小さいオフセット量でもショート発生数を低減させることができることがわかった。したがって、レーザエッチングによって、内部電極間の交差面積をより確実に確保することができる。 Furthermore, as another example, an experiment chip was prepared in which etching of the internal electrode was performed by laser irradiation instead of concentrated nitric acid, and a similar experiment was performed. As a result, the offset amount of the internal electrode can be further reduced. Specifically, the short-circuit occurrence rate was 0 in the experimental chip having the offset amount of 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. From this result, it was found that even when the internal electrodes were offset by laser irradiation, it was possible to satisfactorily suppress the occurrence of shorts between the internal electrodes and to reduce the number of shorts even with a smaller offset amount. . Therefore, the crossing area between the internal electrodes can be ensured more reliably by laser etching.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, a various change can be added.
例えば、上述の実施形態では、エッチング処理が酸による処理であると説明したが、これに限定されず、例えばイオンボンバードメントによる処理であってもよい。あるいは、エッチング処理として、酸以外のエッチング液を用いたウェットエッチング処理を適用してもよいし、ドライエッチング処理を適用してもよい。
また、エッチング処理がレーザを用いたレーザ照射による処理であってもよい。
For example, in the above-described embodiment, it has been described that the etching process is a process using an acid. Alternatively, as the etching process, a wet etching process using an etching solution other than an acid may be applied, or a dry etching process may be applied.
Further, the etching process may be a laser irradiation process using a laser.
上述の積層セラミックコンデンサの製造方法に係る実施形態では、オフセット部を形成するエッチング処理と、サイドマージン部を形成する工程とを、各積層チップ(積層体)の焼成前に行っていた。しかし、エッチング処理及びサイドマージン部形成のタイミングは、これに限られず、例えば、各積層チップを焼成した後であってもよい。具体的には、図11に示すように、上述した各工程のうち、導電体を露出させるように未焼成の積層体の側面を切断する工程(ステップST13)までを行った後、各積層チップを焼成して積層体を得て(ステップST24)、それから積層体の側面に露出した内部電極に対してエッチング処理を行うことができる(ステップST25)。その後、例えば、エッチング処理された積層体の側面に上記同様の方法で未焼成のサイドマージン部を後付けし(ステップ26)、得られたコンデンサ素体を焼成してサイドマージン部を完成させ(ステップ27)、上記同様に外部電極を形成することができる(ステップ28)。このように、積層セラミックコンデンサの製造工程中に、各内部電極の端部を積層体の側面から内側方向にオフセットさせることにより、上記同様の効果を得ることができる。 In the embodiment according to the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor described above, the etching process for forming the offset portion and the step for forming the side margin portion are performed before firing each multilayer chip (laminate). However, the timing of the etching process and the formation of the side margin portion is not limited to this, and may be after, for example, firing each multilayer chip. Specifically, as shown in FIG. 11, after performing the process (step ST13) of cutting the side surface of the unfired laminated body so as to expose the conductor among the above-described processes, each laminated chip. Is fired to obtain a laminate (step ST24), and then an etching process can be performed on the internal electrodes exposed on the side surfaces of the laminate (step ST25). Thereafter, for example, an unfired side margin portion is retrofitted to the side surface of the etched laminate by the same method as described above (step 26), and the obtained capacitor element body is fired to complete the side margin portion (step 26). 27) An external electrode can be formed as described above (step 28). Thus, during the manufacturing process of the multilayer ceramic capacitor, the same effect as described above can be obtained by offsetting the end of each internal electrode inward from the side surface of the multilayer body.
10…積層セラミックコンデンサ
12,13…内部電極
16…積層体
17…誘電体層
20,21…サイドマージン部
22,23…端部
24…オフセット部
101,102…未焼成のセラミックシート
104…未焼成の積層体
105…未焼成の積層チップ(積層体)
111…未焼成の素体(コンデンサ素体)
112,113…未焼成の内部電極(導電体)
117…未焼成の誘電体層
120,121…未焼成のサイドマージン部
S,S1,S2…側面
W…オフセット幅
DESCRIPTION OF
111: Unfired element (capacitor element)
112, 113 ... Unfired internal electrode (conductor)
117: Unfired
Claims (9)
誘電体により構成され、前記積層体の側面を覆うように設けられたサイドマージン部と、
を有する積層セラミックコンデンサにおいて、
前記内部電極の前記側面側の端部を前記側面から前記積層体の内側方向へオフセットさせるように前記内部電極と前記サイドマージン部との間に形成された、非晶質領域又は空隙領域からなるオフセット部を具備する
積層セラミックコンデンサ。 A laminate in which internal electrodes and dielectric layers are alternately laminated;
A side margin portion made of a dielectric material and provided to cover the side surface of the laminate;
In a multilayer ceramic capacitor having
It consists of an amorphous region or a void region formed between the internal electrode and the side margin so as to offset the end of the internal electrode on the side surface from the side surface toward the inside of the stacked body. Multilayer ceramic capacitor with offset part.
前記オフセット部の幅は0.1μm以上である
積層セラミックコンデンサ。 The multilayer ceramic capacitor according to claim 1,
A width of the offset portion is 0.1 μm or more. Multilayer ceramic capacitor.
前記導電体を露出させるように前記積層体の側面を切断し、
前記積層体の前記側面の、前記露出した前記導電体にエッチング処理を施し、
前記エッチング処理後の前記積層体の前記側面を覆うように、セラミックにより構成されるサイドマージン部を設けてコンデンサ素体を作製し、
前記コンデンサ素体を焼成する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 Fabricate a laminate in which the ceramic sheet constituting the dielectric layer and the conductor constituting the internal electrode are alternately laminated,
Cutting the side surface of the laminate to expose the conductor;
Etching the exposed conductor on the side surface of the laminate,
A capacitor body is prepared by providing a side margin portion made of ceramic so as to cover the side surface of the stacked body after the etching process,
A method for producing a multilayer ceramic capacitor, comprising firing the capacitor body.
前記エッチング処理は、酸、イオンボンバードメント又はレーザ照射による処理である
積層セラミックコンデンサの製造方法。 It is a manufacturing method of the multilayer ceramic capacitor according to claim 3,
The method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor, wherein the etching treatment is treatment by acid, ion bombardment or laser irradiation.
前記エッチング処理は、硝酸による処理である
積層セラミックコンデンサの製造方法。 It is a manufacturing method of the multilayer ceramic capacitor according to claim 4,
The etching process is a process using nitric acid.
前記エッチング処理は、濃硝酸による処理である
積層セラミックコンデンサの製造方法。 It is a manufacturing method of the multilayer ceramic capacitor according to claim 5,
The etching process is a process using concentrated nitric acid.
前記エッチング処理では、前記導電体を選択的に除去する条件のレーザを用いてレーザ照射する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 It is a manufacturing method of the multilayer ceramic capacitor according to claim 4,
In the etching process, a method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor in which laser irradiation is performed using a laser under a condition for selectively removing the conductor.
前記エッチング処理では、ナノ秒パルスレーザ、ピコ秒パルスレーザ又はフェムト秒パルスレーザを用いてレーザ照射する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 A method for producing a multilayer ceramic capacitor according to claim 4 or 7,
In the etching process, a multilayer ceramic capacitor is manufactured by performing laser irradiation using a nanosecond pulse laser, a picosecond pulse laser, or a femtosecond pulse laser.
前記エッチング処理では、532nm波長帯のグリーンレーザ、355nm波長帯のUV(Ultra Violet)レーザ、1064nm波長帯の赤外線レーザを用いてレーザ照射する
積層セラミックコンデンサの製造方法。 A method for producing a multilayer ceramic capacitor according to claim 4, 7 or 8,
In the etching process, a multilayer ceramic capacitor manufacturing method in which laser irradiation is performed using a green laser having a wavelength of 532 nm, a UV (Ultra Violet) laser having a wavelength of 355 nm, and an infrared laser having a wavelength of 1064 nm.
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