JP2024144793A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】より信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供すること。【解決手段】積層セラミックコンデンサ１は、誘電体層１４及び内部電極１５を含む積層体２を備える。内部電極１５は、積層体２の第１端面ＣＡに引き出される第１内部電極１５Ａと、第２端面ＣＢに引き出される第２内部電極１５Ｂと、を有する。誘電体層１４は、第１誘電体層１７と、第２誘電体層１８と、からなる。第１誘電体層１７は、第１内部電極１５Ａと第２内部電極１５Ｂとの間に配置されており、第２誘電体層１８は、内部電極１５を介して対向する第１誘電体層１７間の、内部電極１５が配置されていない領域において、第１誘電体層１７と積層方向Ｔに重畳するように配置されている。内部電極１５と、当該内部電極１５と長さ方向Ｌに隣り合う第２誘電体層１８と、の間には、空隙１９が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。

積層セラミックコンデンサ等の積層電子部品を製造する際、内部電極が印刷された複数のセラミックグリーンシートが積み重ねられる。セラミックグリーンシートに内部電極が印刷されると、内部電極が印刷されている部分と印刷されていない部分との間に段差が生じる。そのため、内部電極が印刷された複数のセラミックグリーンシートを積層してプレスしてマザー積層体を製造すると、マザー積層体において、内部電極が印刷されている部分と印刷されていない部分とで厚さが異なる。そうすると、マザー積層体を切断した積層チップから製造される積層電子部品が変形する。

このような、積層電子部品の変形を防止するため、内部電極が印刷されていない部分に、段差吸収用ペーストを印刷することで、段差を緩和することが行われている（特許文献１参照）。

特開２００５－０７９２８４号

しかしながら、段差解消用の誘電体を印刷する際に、誘電体が内部電極にかかってしまうと、積層体のプレス時に、内部電極の平滑性が損なわれてしまうおそれがある。その場合、構造欠陥や絶縁不良といった不具合が引き起こされ、積層セラミックコンデンサの信頼性が損なわれるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より信頼性の高い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。

上記課題を解決すべく、本発明の積層セラミックコンデンサは、積層方向に積層される、誘電体層及び内部電極を含む積層体と、前記内部電極に接続される外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサであって、前記積層体は、前記積層方向において相対する第１主面及び第２主面と、前記積層方向に直交する幅方向において相対する第１側面及び第２側面と、前記積層方向及び前記幅方向に直交する長さ方向において相対する第１端面及び第２端面と、を有し、前記内部電極は、前記第１端面に引き出される第１内部電極と、前記第２端面に引き出される第２内部電極と、を含み、前記誘電体層は、第１誘電体層と、第２誘電体層と、からなり、前記第１誘電体層は、前記第１内部電極と前記第２内部電極との間に配置されており、前記第２誘電体層は、前記内部電極を介して対向する前記第１誘電体層間の、前記内部電極が配置されていない領域において、前記第１誘電体層と前記積層方向に重畳するように配置されており、前記内部電極と、当該内部電極と前記長さ方向に隣り合う前記第２誘電体層と、の間には、空隙が設けられている。

本発明によれば、より信頼性の高い積層セラミックコンデンサを提供することができる。

積層セラミックコンデンサ１の概略斜視図である。 積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩ－ＩＩ方向に切断した断面図である。 積層セラミックコンデンサ１の図２におけるＰ部の部分拡大図である。 積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ方向に切断した断面図である。 積層セラミックコンデンサ１の第１内部電極１５Ａに沿った断面図である。 マザーブロックの一例を模式的に示す分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１について説明する。図１は、積層セラミックコンデンサ１の概略斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩ－ＩＩ方向に切断した断面図である。図３は、積層セラミックコンデンサ１の図２におけるＰ部の部分拡大図である。図４は、積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ方向に切断した断面図である。図５は、積層セラミックコンデンサ１の第１内部電極１５Ａに沿った断面図である。

（積層セラミックコンデンサ１）
図１及び図２に示すように、積層セラミックコンデンサ１は、略直方体形状をなし、積層体２と、積層体２の両端に設けられた一対の外部電極３と、を備える。積層体２は、誘電体層１４と内部電極１５とが積層された内層部１１を含む。積層体２は、略直方体状をなし、６つの外表面を有する。

本明細書では、積層セラミックコンデンサ１において誘電体層１４と内部電極１５とが積層されている方向を積層方向Ｔとする。積層方向Ｔと直交する方向であって、各外部電極３が並んでいる方向を長さ方向Ｌとする。長さ方向Ｌ及び積層方向Ｔのいずれにも直交する方向を幅方向Ｗとする。

以下の説明において、積層体２の６つの外表面のうち、積層方向Ｔの両側に設けられた一対の外表面を主面Ａとし、積層方向Ｔに延び且つ幅方向Ｗの両側に設けられた一対の外表面を側面Ｂとし、積層方向Ｔに延び且つ長さ方向Ｌの両側に設けられた一対の外表面を端面Ｃとする。主面Ａのうち一方を主面ＡＡとし、他方を主面ＡＢとする。側面Ｂのうち一方を側面ＢＡとし、他方を側面ＢＢとする。端面Ｃのうち一方を端面ＣＡとし、他方を端面ＣＢとする。

（積層体２）
積層体２は、積層体チップ１０と、一対の側面側外層部２０とを備える。

（積層体チップ１０）
積層体チップ１０は、内層部１１と、一対の外層部１２と、を備える。

（内層部１１）
図２及び図３に示すように、内層部１１は、積層方向Ｔに積層された誘電体層１４と、内部電極１５と、を複数含む。

（誘電体層１４）
誘電体層１４は、誘電体材料により構成されている。誘電体材料は、例えば、ＢａＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、又はＣａＺｒＯ３等の成分を含む誘電体セラミックを用いることができる。また、誘電体材料は、これらの主成分にＭｎ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物等の副成分を添加したものであってもよい。

（内部電極１５）
内部電極１５は、導電性ペーストが焼結されたものである。導電ペーストは、例えばＮｉである金属粉末と、バインダと、可塑剤や分散剤等の添加剤と、有機溶剤と、を含む。

内部電極１５は、第１端面ＣＡに引き出される第１内部電極１５Ａと、第２端面ＣＢに引き出される第２内部電極１５Ｂと、を有する。第１内部電極１５Ａと、第２内部電極１５Ｂとは、積層方向Ｔに交互に配置されている。

第１内部電極１５Ａは、隣り合う第２内部電極１５Ｂと対向する第１対向部１５Ａａと、当該第１対向部１５Ａａから第１端面ＣＡに延びる第１引出部１５Ａｂと、を有する。第１引出部１５Ａｂは、積層体２の第１端面ＣＡに露出している。第１内部電極１５Ａは、第２端面ＣＢ及び両側面Ｂからそれぞれ離間している。

第２内部電極１５Ｂは、隣り合う第１内部電極１５Ａと対向する第２対向部１５Ｂａと、当該第２対向部１５Ｂａから第２端面ＣＢに延びる第２引出部１５Ｂｂと、を有する。第２引出部１５Ｂｂは、積層体２の第２端面ＣＢに露出している。第２内部電極１５Ｂは、第１端面ＣＡ及び両側面Ｂからそれぞれ離間している。なお、第１対向部１５Ａａと、第２対向部１５Ｂａとは、まとめて「対向部１５ａ」ということがある。第１引出部１５Ａｂと、第２引出部１５Ｂｂとは、まとめて「引出部１５ｂ」ということがある。

（外層部１２）
外層部１２は、内層部１１を積層方向Ｔから挟むようにそれぞれ配置されている。各外層部１２は、誘電体層１４と同様の誘電体材料により構成されている。

（側面側外層部２０）
側面側外層部２０は、積層体チップ１０の両側面を、積層体チップ１０の幅方向Ｗからに挟むように配置されている。詳細には、各側面側外層部２０は、積層体チップ１０両側面の内層部１１と外層部１２をそれぞれ覆っている。各側面側外層部２０は、誘電体層１４と同様の誘電体材料により構成されている。

（外部電極３）
各外部電極３は、端面Ｃにそれぞれ配置されている。各外部電極３は、端面Ｃだけでなく、主面Ａ及び側面Ｂの当該端面Ｃ側の一部もそれぞれ覆っている。各外部電極３のうち、第１端面ＣＡ側のものには、第１内部電極１５Ａが接続され、第２端面ＣＢ側のものには、第２内部電極１５Ｂが接続されている。図示していないが、各外部電極３は、例えば、下地電極層と、下地電極層の上に配置されたＮｉめっき層と、Ｎｉめっき層の上に配置されたＳｎめっき層と、をそれぞれ含む。

ここで、誘電体層１４は、第１誘電体層１７と、第２誘電体層１８とからなる。第１誘電体層１７は、第１内部電極１５Ａと、第２内部電極１５Ｂとの間に配置されている。第２誘電体層１８は、内部電極１５を介して対向する第１誘電体層１７間の、内部電極１５が配置されていない領域において、第１誘電体層１７と積層方向Ｔに重畳するように配置されている。換言すると、一の第１誘電体層１７上には、第１内部電極１５Ａ及び第２内部電極１５Ｂのうちいずれか一の内部電極１５と、第２誘電体層１８とが、長さ方向Ｌに並んで配置されている。

図２、図３及び図４に示すように、内部電極１５と、当該内部電極１５と長さ方向Ｌに隣り合う第２誘電体層１８との間には、空隙１９が設けられている。これにより、誘電体セラミックが内部電極１５上に部分的に配置されることを抑制することができるため、内部電極１５の平滑性が損なわれてしまうのを抑制することができる。したがって、積層セラミックコンデンサ１の信頼性を高めることができる。

空隙１９の長さ方向Ｌの寸法は、当該空隙１９の界面を形成する内部電極１５と対向する内部電極１５の引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法に対して、０．１％以上、５０％以下となっており、例えば、０．１μｍ以上、５μｍ以下となっている。空隙１９の長さ方向Ｌの寸法が、当該空隙１９の界面を形成する内部電極１５と対向する内部電極１５の引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法に対して０．１％以上となっていることで、誘電体セラミックが内部電極１５上に部分的に配置されることを抑制することを、より好適に抑制することができる。空隙１９の長さ方向Ｌの寸法が、当該空隙１９の界面を形成する内部電極１５と対向する内部電極１５の引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法に対して５０％以下となっていることで、隣接する第１誘電体層１７同士の密着性の低下を抑制することができる。

（空隙１９の長さ方向Ｌの寸法の測定方法）
空隙１９の長さ方向Ｌの寸法を測定する場合、積層体を研磨して所定の断面を露出させる。そして、マイクロメータや光学顕微鏡で露出された断面を観察し、空隙１９の長さ方向Ｌの寸法を測定する。所定の断面は、長さ方向Ｌ及び積層方向Ｔに平行且つ各内部電極１５の幅方向Ｗの中央部を通過する断面である。なお、引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法についても、同様に測定する。

（積層セラミックコンデンサ１の製造方法）
続いて、積層セラミックコンデンサ１の製造方法について説明する。図６は、マザー積層体１０４の一例を模式的に示す分解斜視図である。

まず、第１誘電体層１７用のセラミックグリーンシートと、内部電極１５用の導電性ペーストと、第２誘電体層１８用の誘電体ペースト１１８が準備される。これらセラミックグリーンシート、誘電体ペースト１１８は、バインダ及び溶剤を含む。第２誘電体層１８用の誘電体ペースト１１８には、バインダ及び溶剤の量をセラミックグリーンシートと変えたものを使用可能である。導電性ペーストは、金属粉末に有機バインダ及び有機溶剤が加えられたものとされる。

次いで、セラミックグリーンシート上に、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷等により、所定のパターンで複数の内部電極１５用の導電性ペーストが印刷される。これにより、複数の第１内部電極１５Ａのパターンが形成されたセラミックグリーンシート（「第１セラミックグリーンシート１０１」という）と、複数の第２内部電極１５Ｂのパターンが形成されたセラミックグリーンシート（「第２セラミックグリーンシート１０２」という）とが得られる。

次いで、第１セラミックグリーンシート１０１及び第２セラミックグリーンシート１０２の内部電極１５のパターンが形成されていない領域に、例えばスクリーン印刷等により、第２誘電体層１８用の誘電体ペースト１１８が、それぞれ印刷される。各内部電極１５のパターンと、第２誘電体層１８用の誘電体ペースト１１８との間には、所定の間隔が設けられる。これにより、内部電極１５と、第２誘電体層１８との間に空隙１９が形成される。なお、所定の間隔は、積層セラミックコンデンサ１の完成品において、空隙１９の長さ方向Ｌの寸法が所望の値となるように調整される。

なお、先に第２誘電体層１８用の誘電体ペースト１１８が配置され、この後に導電性ペーストによる複数の内部電極１５のパターンが形成されてもよい。

次いで、内部電極１５のパターンが印刷されていないセラミックグリーンシート（「第３セラミックグリーンシート１０３」という）が所定枚数積層されることにより、外層部１２となる部分が形成される。その上に、第１セラミックグリーンシート１０１と、第２セラミックグリーンシート１０２と、が順次交互に積層されて、内層部１１となる部分が形成される。内層部１１となる部分の上に、第３セラミックグリーンシート１０３が所定枚数積層され、外層部１２となる部分が形成される。これにより、マザー積層体１０４が得られる。

次いで、マザー積層体１０４は、プレスされる。マザー積層体１０４がプレスされる方法としては、例えば、剛体プレス、静水圧プレスといった方法を採用可能である。

次いで、プレスされたマザー積層体１０４は、チップ形状にカットされる。マザー積層体１０４がカットされる方法としては、例えば、押切り、ダイシング、レーザーカットといった方法を採用可能である。

次いで、マザー積層体１０４は、導電性ペーストが配置されていない位置において、幅方向Ｗに沿ってカットされる。これにより、当該カットにより生じたマザー積層体１０４のカット面において、導電性ペーストが露出しないようにすることができる。マザー積層体１０４は、長さ方向Ｌに沿って積層方向Ｔにカットされる。当該カットにより生じたマザー積層体１０４のカット面においては、導電性ペーストが露出しており、詳しくは、当該カット面と、各導電性ペーストの当該カット面側の端部と、は、略面一となっている。これにより、各内部電極１５の長さ方向Ｌの端部の位置を容易に揃えることができる。以上により、積層体チップ１０が得られる。

次いで、積層体チップ１０に側面側外層部用セラミックグリーンシートが貼り付けられる。側面側外層部用セラミックグリーンシートは、導電性ペーストが露出する各カット面にそれぞれ貼り付けられる。これにより、積層体チップ１０に側面側外層部２０が形成される。以上により、積層体２が得られる。なお、積層体２には、バレル研磨等が施されることが好ましい。これにより、積層体２の角部や稜線部に丸みがつけられる。

次いで、積層体２は、窒素雰囲気中で脱脂処理される。次いで、積層体２は、窒素と水素と水蒸気との混合雰囲気中で焼成される。なお、積層体２が焼成される際の温度は、例えば、９００℃以上且つ１３００℃以下であることが好ましい。

次いで、積層体２に各外部電極３が形成される。例えば、積層体２の端面Ｃにおいて、下地電極層と、Ｓｎめっき層と、Ｎｉめっき層とが、順次形成される。下地電極層は、例えば、導電性金属とガラスとを含む導電性ペーストが塗布されて焼き付けられることにより形成される。下地電極層の導電性金属は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ－Ｐｄ合金、Ａｕ等である。Ｎｉめっき層及びＳｎめっき層は、例えば、電解めっき法又は無電解めっき法により形成される。

以上により、積層セラミックコンデンサ１が得られる。

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

内部電極１５と、当該内部電極１５と長さ方向Ｌに隣り合う第２誘電体層１８との間には、空隙１９が設けられている。これにより、誘電体セラミックが内部電極１５上に部分的に配置されることを抑制することができるため、内部電極１５の平滑性が損なわれてしまうのを抑制することができる。したがって、積層セラミックコンデンサ１の信頼性を高めることができる。

空隙１９の長さ方向Ｌの寸法は、当該空隙１９の界面を形成する内部電極１５と対向する内部電極１５の引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法に対して０．１％以上となっている。これにより、誘電体セラミックが内部電極１５上に部分的に配置されることを、より好適に抑制することができる。

また、空隙１９の長さ方向Ｌの寸法は、当該空隙１９の界面を形成する内部電極１５と対向する内部電極１５の引出部１５ｂの長さ方向Ｌの寸法に対して５０％以下となっている。これにより、隣接する第１誘電体層１７同士の密着性の低下を抑制することができるため、積層セラミックコンデンサ１の信頼性を、より好適に高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。

例えば、全ての内部電極１５が、長さ方向Ｌに隣り合う第２誘電体層１８との間に空隙１９を有している必要はなく、一部の内部電極１５は、第２誘電体層１８と接触していてもよい。ただし、全ての内部電極１５のうち、５０％以上の内部電極１５が、当該内部電極１５と長さ方向Ｌに隣り合う第２誘電体層１８との間に空隙１９を有していることが好ましい。これにより、所望の効果を好適に得ることができる。

１ 積層セラミックコンデンサ
２ 積層体
３ 外部電極
１１ 内層部
１４ 誘電体層
１５ 内部電極
１５ａ 対向部
１５ｂ 引出部
１５Ａ 第１内部電極
１５Ｂ 第２内部電極
１７ 第１誘電体層
１８ 第２誘電体層
１９ 空隙
ＡＡ 第１主面
ＡＢ 第２主面
ＢＡ 第１側面
ＢＢ 第２側面
ＣＡ 第１端面
ＣＢ 第２端面

Claims (3)

1. 積層方向に積層される、誘電体層及び内部電極を含む積層体と、
   前記内部電極に接続される外部電極と、
   を備える積層セラミックコンデンサであって、
   前記積層体は、前記積層方向において相対する第１主面及び第２主面と、前記積層方向に直交する幅方向において相対する第１側面及び第２側面と、前記積層方向及び前記幅方向に直交する長さ方向において相対する第１端面及び第２端面と、を有し、
   前記内部電極は、前記第１端面に引き出される第１内部電極と、前記第２端面に引き出される第２内部電極と、を含み、
   前記誘電体層は、第１誘電体層と、第２誘電体層と、からなり、
   前記第１誘電体層は、前記第１内部電極と前記第２内部電極との間に配置されており、
   前記第２誘電体層は、前記内部電極を介して対向する前記第１誘電体層間の、前記内部電極が配置されていない領域において、前記第１誘電体層と前記積層方向に重畳するように配置されており、
   前記内部電極と、当該内部電極と前記長さ方向に隣り合う前記第２誘電体層と、の間には、空隙が設けられている、積層セラミックコンデンサ。
2. 全ての前記内部電極のうち、５０％以上の前記内部電極が、当該内部電極と前記長さ方向に隣り合う前記第２誘電体層との間に前記空隙を有している、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
3. 前記内部電極は、前記積層方向に隣り合う前記内部電極同士で対向する対向部と、前記対向部から前記外部電極へ延びる引出部と、を有し、
   前記空隙の前記長さ方向の寸法は、当該空隙の界面を形成する前記内部電極と対向する前記内部電極の前記引出部の前記長さ方向の寸法に対して、０．１％以上、５０％以下となっている、請求項１又は２に記載の積層セラミックコンデンサ。

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