JPH08148371A

JPH08148371A - 積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JPH08148371A
Application number: JP29007394A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Koizumi; 成一小泉; Osamu Yogoshi; 修余越
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-06-07
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JP3544569B2

Abstract

(57)【要約】【構成】誘電体磁器層９と内部電極10ａ・10ｂとを交
互に積層して形成されたコンデンサ本体８と、そのコン
デンサ本体８の端面に形成され、かつ内部電極10ａ・10
ｂに電気的に接続される外部電極11ａ・11ｂとを備えた
積層セラミックコンデンサ７において、内部電極10ａ・
10ｂおよび誘電体磁器層９の端面が、それぞれコンデン
サ本体８の端面近傍Ａで積層方向に屈曲していることを
特徴とする。【効果】外部電極上への金属メッキ膜の形成時のメッ
キ浴液のコンデンサ本体内部への浸入を防止して、耐熱
衝撃性を高めかつ電気的特性の劣化を防止した、高信頼
性の積層セラミックコンデンサを提供できる。また、回
路基板への半田実装を行なっても特性や信頼性が低下し
ない、耐熱衝撃性に優れた積層セラミックコンデンサを
提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は積層セラミックコンデン
サに関し、詳細には、メッキ浴に対する耐熱衝撃性を高
めた積層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミック（磁器）コンデンサは、
一般に、誘電体磁器層と内部電極とを交互に積層してコ
ンデンサ本体を形成し、その本体の内部電極の端部が露
出した両端面に、一対の外部電極がそれぞれの内部電極
と電気的に接続するように構成されている。このような
積層セラミックコンデンサは、通常、次のようにして作
製される。

【０００３】まず、誘電体磁器材料の粉末とバインダと
を十分に混合したスリップからドクターブレード法によ
ってセラミックグリーンシートを成形する。このグリー
ンシートに、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）合金など
からなる電極材料の粉末とバインダとを混合してペース
ト状にした導電性ペーストをスクリーン印刷法などによ
って内部電極パターンとして印刷し、それらを所望の層
数積層して圧着・切断してグリーンチップを作製する。
このグリーンチップを焼成してコンデンサ本体を形成
し、このコンデンサ本体の内部電極端部が露出した両端
面に、外部電極用のＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ合金などから
なる導電性ペーストを塗布・焼付して外部電極を形成
し、その外部電極表面にニッケル（Ｎｉ）メッキやスズ
（Ｓｎ）メッキまたは半田メッキなどの金属メッキ膜を
形成して、積層セラミックコンデンサとなる。

【０００４】上記のようにして得られた積層セラミック
コンデンサの内部構造は、図２に断面図で示したように
なっている。図２の積層セラミックコンデンサ１におい
て、２はコンデンサ本体であり、その内部には誘電体磁
器層３と内部電極４ａ・４ｂとが交互に積層されてい
る。５ａ・５ｂは外部電極、６ａ・６ｂはその上に形成
された金属メッキ膜であり、外部電極５ａ・５ｂはコン
デンサ本体２の両端面において内部電極４ａ・４ｂの端
部とそれぞれ電気的に接続している。

【０００５】同図に示すように、従来の積層セラミック
コンデンサ１では、内部電極４ａ・４ｂはコンデンサ本
体２の内部で平坦に形成されており、内部電極４ａ・４
ｂと外部電極５ａ・５ｂとがコンデンサ本体２の端部に
おいてほぼ垂直に接続されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の積層セラミックコンデンサ１においては、外
部電極５ａ・５ｂの上に金属メッキ膜６ａ・６ｂを形成
する際にメッキ浴液が外部電極５ａ・５ｂを浸透して、
コンデンサ本体２側の内部電極４ａ・４ｂや内部電極４
ａ・４ｂと誘電体磁器層２との界面に浸入することがあ
った。そしてその結果、積層セラミックコンデンサ１の
耐熱衝撃性が低下してしまって回路基板に実装する時の
半田による熱衝撃のためにコンデンサ本体２にクラック
が発生したり、コンデンサ１の誘電損失や絶縁抵抗など
の電気的特性が著しく劣化してしまうとともに使用中の
信頼性が低下してしまうという問題点があった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みて本発明者等が鋭
意研究を進めた結果完成したもので、その目的は、金属
メッキ膜の形成によるメッキ浴液のコンデンサ本体内部
への浸入を防止して、耐熱衝撃性を高め、電気的特性の
劣化を防止した、高信頼性の積層セラミックコンデンサ
を提供することにある。

【０００８】また本発明の目的は、メッキ浴液のコンデ
ンサ本体内部への浸入を防止することにより、外部電極
上への金属メッキ膜の形成あるいは回路基板への半田実
装を行なっても特性や信頼性が低下しない、耐熱衝撃性
に優れた積層セラミックコンデンサを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
コンデンサは、誘電体磁器層と内部電極とを交互に積層
して形成されたコンデンサ本体と、そのコンデンサ本体
の端面に形成され、かつ上記内部電極に電気的に接続さ
れる外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにお
いて、前記内部電極および誘電体磁器層のそれぞれ端面
が積層方向に屈曲していることを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明の積層セラミックコンデンサは、複数層
積層された内部電極および誘電体磁器層の端面がコンデ
ンサ本体の端面近傍においてそれぞれ積層方向に屈曲し
た構成としているので、外部電極上に金属メッキ膜を形
成する際や回路基板に半田実装する際に、メッキ浴液が
内部電極の内部や内部電極と誘電体磁器層との界面など
のコンデンサ本体内部に浸入することを防止できる。こ
れは、内部電極および誘電体磁器層をそのように曲げる
ことによってコンデンサ本体の端面における内部電極の
厚みが薄くなり、また内部電極と誘電体磁器層とが十分
に密着して、その端面における誘電体磁器層と内部電極
との隙間がなくなるので、メッキ液が浸入する空洞が小
さくなるためであると考えられる。

【００１１】そのため本発明の積層セラミックコンデン
サによれば、メッキ液の浸入に起因するコンデンサ本体
におけるクラックの発生、あるいはコンデンサの誘電損
失や絶縁抵抗などの電気的特性の劣化を防止することが
でき、耐熱衝撃性に優れた高信頼性の積層セラミックコ
ンデンサを提供することができる。

【００１２】本発明の積層セラミックコンデンサにおい
て内部電極および誘電体磁器層の端面を積層方向に屈曲
させるには、種々の方法を用いることができる。例え
ば、内部電極パターンを印刷したセラミックグリーンシ
ートを所望の層数積層して圧着し、それを切断してグリ
ーンチップを作製する際に切断の方法および条件を適切
に選択することにより、切断後のグリーンチップにおい
て内部電極パターンとセラミックグリーンシートとの端
面をともに積層方向に一様に屈曲させることができる。
そして、それを焼成することによって、切断された端面
近傍において内部電極および誘電体磁器層のそれぞれ端
面が積層方向に屈曲したコンデンサ本体を得ることがで
きる。従って、本発明の積層セラミックコンデンサはそ
のようにして容易に作製することができるため、製造工
程や製造コストが増加することもなく、耐熱衝撃性に優
れた高信頼性の積層セラミックコンデンサを安価に提供
することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の積層セラミックコンデンサを
実施例に基づいて詳述する。なお、本発明は以下の実施
例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しな
い範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支え
ない。

【００１４】図１は本発明の積層セラミックコンデンサ
の構成例を示す断面図である。図１の積層セラミックコ
ンデンサ７において８はコンデンサ本体であり、その内
部には誘電体磁器層９と内部電極10ａ・10ｂとが交互に
積層されている。11ａ・11ｂは外部電極、12ａ・12ｂは
その上に形成された金属メッキ膜であり、外部電極11ａ
・11ｂはコンデンサ本体８の両端面において内部電極10
ａ・10ｂの端部とそれぞれ電気的に接続している。そし
て同図に範囲Ａで示したように、本発明の積層セラミッ
クコンデンサ７では、内部電極10ａ・10ｂおよび誘電体
磁器層９のそれぞれ端面が、コンデンサ本体８の端面近
傍Ａで積層方向すなわち同図においては下方に一様に屈
曲して形成されている。

【００１５】本発明の積層セラミックコンデンサ７にお
いて内部電極10ａ・10ｂおよび誘電体磁器層９のそれぞ
れ端面をコンデンサ本体８の端面近傍で積層方向に屈曲
させるに当たっては、図１に示したように両端面におい
て同方向に曲げてもよいし、両端面でそれぞれ逆方向に
曲げてもよい。また、その屈曲部分の形状は断面が曲線
状となるように湾曲させた形状でもよく、屈曲部分の曲
率も一定であっても変化させてもよい。また、１段また
は多段に折れ曲がった形状でもよいし、それらを組み合
わせた形状であってもよい。

【００１６】図１中にＡで示した内部電極10ａ・10ｂお
よび誘電体磁器層９の屈曲部分の長さは、作製する積層
セラミックコンデンサの寸法や特性に応じて適宜設定す
るが、30〜100 μｍの長さとするのが好ましく、それに
より本発明の作用効果を顕著に高めることができる。

【００１７】コンデンサ本体８の端面近傍において内部
電極10ａ・10ｂおよび誘電体磁器層９のそれぞれ端面を
積層方向に屈曲させる方法としては、上述したように種
々の方法を用いることができるが、中でもグリーンチッ
プに切断する際の切断方法および条件によれば、比較的
簡便にかつ低コストで行なうことができるという点で好
適である。

【００１８】例えば切断によって内部電極10ａ・10ｂお
よび誘電体磁器層９の端面を屈曲させたコンデンサ本体
８を得るには、約50〜100 ℃に加熱したダイシング刃を
用いて乾式で切断する方法がある。これによれば、ダイ
シング刃の熱および摩擦熱により切断面を柔らかくでき
るため内部電極10ａ・10ｂおよび誘電体磁器層９の端面
を積層方向に一様に屈曲させることができ、その屈曲部
分の長さもダイシング刃の熱を調整することによって所
望の範囲に設定することができる。

【００１９】本発明の積層セラミックコンデンサ７の誘
電体磁器層９には、種々の誘電体材料を用いることがで
き、例えばＢａＴｉＯ₃・ＬａＴｉＯ₃・ＣａＴｉＯ₃
・ＮｄＴｉＯ₃・ＭｇＴｉＯ₃・ＳｒＴｉＯ₃・ＣａＺ
ｒＯ₃・ＳｒＳｎＯ₃・ＢａＴｉＯ₃にＮｂ₂Ｏ₅・Ｔ
ａ₂Ｏ₅・ＺｎＯ・ＣｏＯ等を添加した組成物や、Ｂａ
ＴｉＯ₃の構成原子であるＢａをＣａで、ＴｉをＺｒや
Ｓｎで部分的に置換した固溶体等のチタン酸バリウム系
材料、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃・Ｐｂ（Ｆｅ，Ｎ
ｄ，Ｎｂ）Ｏ₃系ペロブスカイト型構造化合物、Ｐｂ
（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃等の２成分系
組成物、Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃
−Ｐｂ（Ｍｇ_1/2Ｗ_1/2）Ｏ₃・Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ
_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｚｎ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−ＰｂＴｉ
Ｏ₃・Ｐｂ（Ｍｇ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｚｎ_1/3
Ｎｂ_2/3）Ｏ₃−Ｐｂ（Ｓｍ_1/2Ｎｂ_1/2）Ｏ₃等の３
成分系組成物、あるいはそれらにＭｎＯ・ＭｎＯ₂・Ｃ
ｕＯ・ＢａＴｉＯ₃等を添加したもの等の鉛系リラクサ
ー材料などが挙げられる。コンデンサ本体８の形成に際
しては、これらの誘電体粉末を有機バインダと十分に混
合したスリップからセラミックグリーンシートに成形し
たものを使用する。

【００２０】内部電極10ａ・10ｂを形成する材料として
は、例えばＰｄ・Ａｇ・Ｐｔ・Ｎｉ・Ｃｕ・Ｐｂおよび
それらの合金が挙げられる。内部電極10ａ、10ｂの形成
に当たっては、このような電極材料粉末をバインダと混
合粉砕してペースト状にした導電性ペーストを用いる。
この導電性ペーストをスクリーン印刷法などによってセ
ラミックグリーンシート上に内部電極パターンとして印
刷して、積層・圧着し、焼成して焼結させることによ
り、所望の内部電極10ａ・10ｂを形成する。

【００２１】外部電極11ａ・11ｂを形成する材料は内部
電極10ａ・10ｂとほぼ同様であり、必要に応じてガラス
フリットなどを添加して、導電性ペーストとしてコンデ
ンサ本体８の端面に塗布・焼成することにより所望の外
部電極11ａ・11ｂを形成する。あるいはスパッタリング
等の薄膜形成法による導体膜によって形成してもよい。
この外部電極11ａ・11ｂは、コンデンサ本体８の端面の
みでなく、必要に応じて側面に回り込ませて形成しても
よい。

【００２２】外部電極11ａ・11ｂ上に形成する金属メッ
キ膜12ａ・12ｂの材料としては、Ｎｉ・Ｎｉ−Ｓｎ・Ａ
ｕなどがあり、電解メッキや無電解メッキなどのメッキ
法によって形成する。

【００２３】また、積層セラミックコンデンサ７を回路
基板に半田実装する場合は、リフロー法やフロー半田法
などが用いられる。

【００２４】以下に本発明のチップ型積層セラミックコ
ンデンサの具体例を示す。〔例１〕まず、誘電体磁器層の材料としてチタン酸バリ
ウムを主成分とするＸ７Ｒ特性の材料粉末を用意し、有
機バインダと混合後、得られたスリップを用いてドクタ
ーブレード法によって厚さ15μｍのセラミックグリーン
シートを成形した。

【００２５】このセラミックグリーンシートに、Ｐｄま
たはＡｇ−Ｐｄ粉末に有機バインダを添加して混合した
導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷法により内部
電極パターンを印刷した。

【００２６】その後、印刷した内部電極パターンが交互
に櫛形構造になるように90層積層し、100 ℃で熱圧着し
て、図３に断面図で示すような構造の積層体13を得た。
図３に示すように、積層体13はセラミックグリーンシー
ト14と内部電極パターン15とが交互に櫛形構造になるよ
うに積層されている。ここで同図中の一点鎖線は、グリ
ーンチップを得るために積層体13を切断する位置を示し
ている。

【００２７】次に、この積層体13を約50〜100 ℃に加熱
したダイシング刃を用いて、回転数10,000回転／分、ス
ピード10ｃｍ／秒の条件で乾式で切断してグリーンチッ
プを作製した。

【００２８】そして、このグリーンチップを脱バインダ
処理した後 1,300℃で２時間焼成を行ない、面取り処理
を行なって本発明の実施例の試料Ａを作製した。

【００２９】また比較例として、積層体13を以下のよう
にして切断してグリーンチップを作製した。一つは上記
のダイシング刃を用いて、刃を加熱せずに回転数10,000
回転／分、スピード10ｃｍ／秒の条件で湿式で切断し
た。もう一つは厚み 100μｍのレザー刃を用いて押し切
りにより切断した。これらに同様に脱バインダ処理・焼
成・面取り処理を行なって、比較例の試料Ｂ（湿式ダイ
シング刃切断）およびＣ（レザー刃押し切り切断）を作
製した。

【００３０】これらの試料ＡおよびＢ・Ｃの内部電極お
よび誘電体磁器層の形状を、クロスセクション処理を行
なって金属顕微鏡により観察したところ、試料Ａの内部
電極および誘電体磁器層のそれぞれ端面は図１に示すよ
うに端面近傍で積層方向に一様に屈曲しており、その屈
曲部分の長さは50μｍであった。これに対して試料Ｂお
よびＣの内部電極および誘電体磁器層のそれぞれ端面
は、図２に示すように端面に至るまで直線状の平坦な形
状であった。

【００３１】〔例２〕次に、〔例１〕で作製した試料Ａ
およびＢ・Ｃについて、以下のようにして外部電極を形
成し、メッキ浴に対する耐熱衝撃性を評価・比較した。

【００３２】まず、試料ＡおよびＢ・Ｃの内部電極が引
き出された端面に、Ａｇ粉末に有機バインダを添加して
混合した導電性ペーストを塗布し、700 ℃で焼付けて厚
み 100μｍの外部電極を形成した。

【００３３】次いで、ワット浴でＮｉメッキをかけ続け
て硫酸浴でＳｎメッキをかけた。

【００３４】そして、メッキが終了した各試料をそれぞ
れ 200個ずつ、300 ℃・360 ℃・400 ℃の半田槽に３秒
間投入して熱衝撃を加えた。その後、取り出した試料を
40倍の双眼顕微鏡で観察して、熱衝撃によるクラックが
発生している試料数を調べて比較した。

【００３５】また、それぞれの試料について絶縁抵抗を
測定し、抵抗値が１×10⁴ＭΩ以下となって絶縁不良を
起こしている試料数を調べて比較した。

【００３６】これらの耐熱衝撃性の評価結果を表１に示
す。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１の結果より分かるように、本発明の試
料Ａにおいては300 ℃および 360℃ではクラックの発生
が見られず、400 ℃でわずかに１個の発生が見られただ
けであった。これに対して試料ＢおよびＣではかなりの
クラック発生が見られた。

【００３９】また、絶縁不良の発生も本発明の試料Ａで
は見られず、これに対して試料ＢおよびＣでは 360℃以
上で絶縁不良の発生が見られた。

【００４０】これらの結果より本発明の試料Ａは、内部
電極および誘電体磁器層がコンデンサ本体の端面まで平
坦に形成された従来の積層セラミックコンデンサ試料Ｂ
・Ｃより、耐熱衝撃性に優れていることが確認できた。

【００４１】〔例３〕次に〔例１〕で作製した試料Ａお
よびＢ・Ｃについて、外部電極を形成せずに、〔例２〕
と同様にしてメッキ浴に対する耐熱衝撃性を評価・比較
した。

【００４２】そして〔例２〕と同様にして、メッキが終
了した各試料をそれぞれ 200個ずつ、300 ℃・360 ℃・
400 ℃の半田槽に３秒間投入して熱衝撃を加えた。その
後、取り出した試料を40倍の双眼顕微鏡で観察して、熱
衝撃によるクラックが発生している試料数を調べて比較
した。

【００４３】この耐熱衝撃性の評価結果を表２に示す。

【００４４】

【表２】

【００４５】表２の結果より分かるように、本発明の試
料Ａにおいては 300℃および 360℃ではクラックの発生
が見られず、400 ℃でわずかに３個の発生が見られただ
けであった。これに対して試料ＢおよびＣでは 300℃で
も４〜５個、 360℃では50個前後、400 ℃では 100個近
くと、かなりのクラック発生が見られた。

【００４６】これらの結果によっても本発明の試料Ａ
は、内部電極および誘電体磁器層がコンデンサ本体の端
面まで平坦に形成された従来の積層セラミックコンデン
サ試料Ｂ・Ｃより、耐熱衝撃性に優れていることが確認
できた。

【００４７】〔例４〕次に試料ＡおよびＢ・Ｃそれぞれ
2,000個を用いて、340 ℃のフロー半田によって基板へ
の半田実装を行なった。これらを90℃・65％ＲＨの温湿
度環境の湿中槽に投入して１Ｖ／１秒の条件のパルス電
圧印加試験を96時間行なった。そして、試験後のそれぞ
れの試料について絶縁抵抗を測定し、抵抗値が１×10⁴
ＭΩ以下となって絶縁不良を起こしている試料数を調べ
て比較した。

【００４８】この評価結果を表３に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】表３の結果より分かるように、本発明の試
料Ａにおいては絶縁不良の発生は見られず、これに対し
て試料Ｂでは10個、試料Ｃでは15個の絶縁不良の発生が
見られた。

【００５１】これらの結果によっても本発明の試料Ａ
は、内部電極および誘電体磁器層がコンデンサ本体の端
面まで平坦に形成された従来の積層セラミックコンデン
サ試料Ｂ・Ｃより、耐熱衝撃性に優れて高信頼性である
ことが確認できた。

【００５２】以上のように、本発明の積層セラミックコ
ンデンサによれば、内部電極および誘電体磁器層の端面
がコンデンサ本体の端面近傍においてそれぞれ積層方向
に屈曲していることにより、内部電極および内部電極と
誘電体磁器層との界面などのコンデンサ本体へのメッキ
浴液の浸入を防止することができることから、耐熱衝撃
性に優れ、電気的特性も劣化しない、高信頼性の積層セ
ラミックコンデンサを提供することができた。

【００５３】また本発明の積層セラミックコンデンサ
は、例えば上述のように積層体をグリーンチップに切断
する際の方法や条件の選択によって容易に作製すること
ができるので、従来の積層セラミックコンデンサと比べ
ても製造工数や製造コストが増加することがない。その
ため、耐熱衝撃性に優れた高信頼性の積層セラミックコ
ンデンサを安価に提供できるものである。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の積層セラ
ミックコンデンサによれば、内部電極および誘電体磁器
層のそれぞれ端面が積層方向に屈曲していることによ
り、外部電極上への金属メッキ膜の形成時のメッキ浴液
のコンデンサ本体内部への浸入を防止して、耐熱衝撃性
を高め、電気的特性の劣化を防止した、高信頼性の積層
セラミックコンデンサを提供することができた。

【００５５】また本発明の積層セラミックコンデンサに
よれば、内部電極および誘電体磁器層のそれぞれ端面を
積層方向に屈曲してメッキ浴液のコンデンサ本体内部へ
の浸入を防止することにより、外部電極上への金属メッ
キ膜の形成のみならず回路基板への半田実装を行なって
も特性や信頼性が低下しない、耐熱衝撃性に優れた積層
セラミックコンデンサを提供することができた。

【００５６】さらに、本発明の積層セラミックコンデン
サは容易に作製することができ、従来の積層セラミック
コンデンサと比べても製造工数や製造コストが増加する
ことがないので、耐熱衝撃性に優れた高信頼性の積層セ
ラミックコンデンサを安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサの構成例を
示す断面図である。

【図２】従来の積層セラミックコンデンサの構成を示す
断面図である。

【図３】本発明の積層セラミックコンデンサの実施例に
おける積層体の構成ならびに切断位置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１、７・・・・・・・・・・・積層セラミックコンデン
サ２、８・・・・・・・・・・・コンデンサ本体３、９・・・・・・・・・・・誘電体磁器層４ａ、４ｂ、10ａ、10ｂ・・・内部電極５ａ、５ｂ、11ａ、11ｂ・・・外部電極６ａ、６ｂ、12ａ、12ｂ・・・金属メッキ膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体磁器層と内部電極とを交互に積層
して形成されたコンデンサ本体と、該コンデンサ本体の
端面に形成され、かつ上記内部電極に電気的に接続され
る外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサにおい
て、前記内部電極および誘電体磁器層のそれぞれ端面が
積層方向に屈曲していることを特徴とする積層セラミッ
クコンデンサ。