JP4577951B2

JP4577951B2 - Multilayer electronic components

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Publication number: JP4577951B2
Application number: JP2000197388A
Authority: JP
Inventors: 芳博藤岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2020-06-29
Also published as: JP2002015942A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品に関するもので、特に、複数のセラミックグリーンシートを積み重ねて形成された積層セラミックコンデンサに好適に用いられる積層型電子部品に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の積層セラミックコンデンサは、図９乃至図１１に示すように、複数のセラミック層１と、長辺３ａと短辺３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３を交互に積層してなる積層体５の上下面に、上側端面セラミック層６および下側端面セラミック層７が形成されて、電子部品本体８が形成されており、この電子部品本体８の両端部に外部電極９を設けて構成されていた。
【０００３】
電子部品本体８は、異なる極性の内部電極３が交互に重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部１０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部１１とから構成され、電子部品本体８の両端部にそれぞれ形成された外部電極９には、内部電極３が一層毎に容量非発生部１１を介して接続されている。
【０００４】
このような積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、これをＰＥＴフィルムから剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して下側と上側の端面セラミックグリーンシートを形成する。この下側端面セラミックグリーンシートを台板上に配置し、プレス機により圧着して貼り付ける。
【０００５】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同様のセラミックスラリーを塗布し、４０〜８０℃で１０〜２０秒間乾燥後、このセラミックグリーンシート上に、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄのうち一種を含む内部電極ペーストを塗布して、セラミックグリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成した後、この内部電極パターンが形成されたグリーンシートをＰＥＴフィルムから剥離する。
【０００６】
この後、下側端面セラミックグリーンシートの上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを所定枚数積層し、次に、上側端面セラミックグリーンシートを積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体の上下面に、端面セラミックグリーンシート層が積層された電子部品成形体を作製する。
【０００７】
次に、図１２に示すように、セラミックグリーンシート１２と内部電極パターン１３が交互に積層された電子部品成形体１５を、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着し、さらに、この後、電子部品成形体１５の上部にゴム型を配置し、上記と同様の温度に加熱した状態で静水圧成形する。この後、所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成されていた。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、積層型電子部品の作製工程においては、焼成時あるいは外部電極を焼き付ける際に誘電体層と、内部電極および外部電極との収縮率、及び熱膨張係数の違いによりストレスが生じる。これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後に発生する曲げ応力により積層型電子部品にクラックを生じることがあった。そしてクラックが容量発生部の内部電極まで達すると信頼性の低下を引き起こすという問題があった。
【０００９】
また、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着していたため、図１２に矢印で示したように、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターン１３が重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシート１２が押し出され、セラミックグリーンシート１２が湾曲するとともに内部電極パターン１３が湾曲し、また、セラミックグリーンシート１２がプレス機の加圧力に応じて伸び、層厚が薄くなり、ショートの発生率が増加するという問題があった。特に、セラミックグリーンシート１２を薄くすればする程、ショート発生率が増加するという問題があった。
【００１０】
また、内部電極パターン１３に、異なる極性の内部電極パターン１３の湾曲部分が近づき、特にセラミックグリーンシート１２が薄くなればなるほど、ショート不良が発生するという問題があった。また、ショートまで至らない製品であっても、信頼性評価にて著しく寿命が低下するという問題があった。
【００１１】
また、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機により加圧して仮固定する工程を繰り返して電子部品成形体１５を形成していたため、下層のセラミックグリーンシート同士は加圧工程を受ける回数が多いため密着力は高いが、上層にいくほど加圧工程を受ける回数が少なくなり、セラミックグリーンシート同士の密着性が低下する。
【００１２】
従って、セラミックグリーンシート１２および内部電極パターン１３が軟化する温度に一挙に加熱した状態で積層方向からプレス機により加圧して圧着すると、上層のセラミックグリーンシート１２は接着強度が弱いため、容易に伸び、薄くなって、上記と同様、電子部品本体８の上層部においてショート不良が集中するという問題があった。この場合においても、小型薄型化のためにセラミック層の厚みを薄くすればする程、その傾向が大きくなるという問題があった。
【００１３】
本発明は、表面実装工程及び実装後におけるクラックの発生を抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とし、さらには、セラミック層を薄くしても異なる極性の内部電極間のショートを抑制できる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、極性の異なる内部電極をセラミック層を介して複数積層してなり、前記極性の異なる内部電極が重畳されている容量発生部および前記極性の異なる内部電極が重畳されていない容量非発生部を有する電子部品本体と、該電子部品本体の前記容量非発生部にそれぞれ形成され、前記内部電極が前記容量非発生部を介して交互に接続された外部電極とを具備する積層型電子部品において、前記容量非発生部における前記内部電極と前記セラミック層との間に空隙が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このような積層型電子部品では、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により、焼成時や外部電極焼き付け時に発生する内部応力を空隙により緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板への実装後における曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００１６】
本発明の積層型電子部品では、前記容量非発生部の前記内部電極に屈曲部が形成されていることが望ましい。
【００１７】
このような屈曲部は、セラミックグリーンシートに複数の内部電極パターンを形成する工程と、該セラミックグリーンシートを複数積層し、これを所定温度で加圧して電子部品成形体を作製する工程と、該電子部品成形体を、所定位置で切断してチップ状成形体を作製する工程とを具備する積層型電子部品の製法であって、前記電子部品成形体を作製する工程が、前記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、これを前記セラミックグリーンシートが軟化する温度で、かつ前記内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧した後、前記内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して前記加圧板により加圧し、前記電子部品成形体を作製することにより得られる。
【００１８】
このように、セラミックグリーンシートを複数積層した後、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度であって、内部電極パターンが軟化しない温度に加熱して加圧板により加圧することにより、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、容量非発生部の内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００１９】
空隙は、容量非発生部における内部電極の一部に、焼成工程において消失する材料でパターンを形成することにより、焼成後に空隙が形成されるが、上記した屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンの部分が頂点となる屈曲部を形成できる。また、屈曲部は、焼成工程において消失する材料で形成されたパターンにより形成される段差に発生しやすくなるため、屈曲部の形成位置を制御できる。
【００２０】
また、屈曲部は、積層方向に対して所定角度をなす直線上に屈曲部が形成されやすい。屈曲部を形成する消失材料によるパターンは内部電極全層に形成する必要はなく、また、屈曲部を容量発生部から離れた位置に形成することにより異なる極性の内部電極の湾曲によるショートを防止することができる。
【００２１】
この後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性、セラミックグリーンシート相互間の密着性を向上でき、クラックやデラミネーションの発生を防止できる。
【００２２】
従って、層厚が異常に薄くなることを抑制でき、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００２３】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００２４】
また、セラミックグリーンシートの軟化温度から、内部電極パターンの軟化温度までに、段階的に加圧力を大きくして加圧することが望ましい。このように段階的に加圧力を大きくすることにより、各セラミックグリーンシートをより均一厚みとすることができる。
【００２５】
また、前記空隙は、前記内部電極の前記屈曲部近傍に形成されていることが望ましい。これにより、内部電極の屈曲による応力を緩和できるとともに、外部応力が印可された際に応力を容量非発生部に集中させ、少なくとも容量発生部まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保することができる。
【００２６】
また、前記空隙は、前記屈曲部に沿って形成されており、その長さは、前記容量非発生部の前記内部電極の幅以下とされていることが望ましい。
【００２７】
さらに、空隙の幅は２〜４０μｍであることが望ましい。これにより、実装時および実装後の応力を緩和することができる。
【００２８】
また、前記電子部品本体の積層方向における端面に端面セラミック層が形成されており、積層方向における前記容量非発生部の最も外側に形成された前記内部電極の前記端面セラミック層側に前記空隙が形成されていることが望ましい。これにより、端子電極焼き付け時の応力を緩和することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品を、例えば、積層セラミックコンデンサを例にして説明する。本発明の積層セラミックコンデンサは、図１乃至図３に示すように、複数のセラミック層３１と、長辺３３ａと短辺３３ｂを有する複数の長方形状の内部電極３３を交互に積層してなる積層体３５の上下面に、上側端面セラミック層３６および下側端面セラミック層３７が形成されて、電子部品本体３８が形成されており、この電子部品本体３８の両端部に外部電極３９を設けて構成されている。
【００３０】
電子部品本体３８は、異なる極性の内部電極３３が重畳し、実質的に容量を発生させる容量発生部４０と、その両側に形成された実質的に容量を発生させない容量非発生部４１とから構成され、電子部品本体３８の両端面にそれぞれ形成された外部電極３９には、内部電極３３が一層毎に容量非発生部４１を介して接続されている。
【００３１】
内部電極３３は、図２に示すように、長辺３３ａと短辺３３ｂを有しており、その短辺３３ｂは、図１（ａ）に示したように、容量非発生部４１を介して電子部品本体３８の両端面に交互に露出しており、これらの短辺３３ｂが外部電極３９に接続されている。
【００３２】
そして、容量非発生部４１の内部電極３３には、それぞれ屈曲部Ａが形成されており、容量非発生部４１における内部電極３３の屈曲部Ａは、図３に示すように、積層方向ｘに対して（セラミック層３１の厚み方向に対して）所定角度θを有する直線状に形成されている。尚、図１（ａ）では、便宜上、屈曲部を同じ位置に記載した。
【００３３】
また、容量非発生部４１には空隙Ｂが形成されており、これらの空隙Ｂは、内部電極３３の屈曲部Ａ近傍に形成されている。空隙Ｂは、図１（ｂ）に拡大して示すように、内部電極３３の屈曲部Ａに沿って形成されており、その長さＬは、容量非発生部４１の内部電極３３の幅以下とされ、内部電極３３の幅中央部では拡幅している。
【００３４】
空隙Ｂの幅Ｈは２〜４０μｍとされている。この範囲内の場合には、応力緩和効果が大きいからである。一方、空隙Ｂの大きさが２μｍ未満であると、配線基板実装時及び実装後のストレスの緩和効果をあまり期待できず、４０μｍよりも大きいとストレス発生時に破壊源となる場合があるからである。空隙Ｂの幅Ｈは、応力緩和効果を大きくするという点から、４〜３０μｍであることが望ましい。
【００３５】
また、容量非発生部４１の最も外側に形成された内部電極３３よりも端面セラミック層３６側に空隙Ｂが形成されている。この部分に空隙Ｂを形成することにより、外部電極焼き付け時の電子部品本体への引っ張り応力を緩和することができる。
【００３６】
積層体３５の積層方向中央部における内部電極３３の長辺３３ａは、図１（ｃ）に示したように、上下端の内部電極３３の長辺３３ａよりも距離ｘだけ、即ち２０〜７０μｍ外方に突出している。また、上下端の内部電極３３の長辺３３ａ近傍が積層方向中央部に向けて湾曲しており、その曲率半径Ｒ₂は５０μｍ以上とされている。
【００３７】
複数のセラミック層３１の厚みは、３μｍ以下、特には２．５μｍ以下とされており、その厚み差は０．２μｍ以内であることが望ましい。このように、セラミック層３１の厚みが薄くなればなるほど、異なる極性の内部電極が近づき、ショートや絶縁抵抗の低下が発生し易くなる。また、厚み差を０．２μｍ以内とすることにより、ショート不良および絶縁不良を抑制することができる。
【００３８】
本発明の積層セラミックコンデンサは、例えば、先ず、ＰＥＴフィルム上に、セラミック粉末、有機バインダーおよび溶剤を含むセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、これを剥離して複数のセラミックグリーンシートを形成し、これらを複数積層して端面セラミックグリーンシートを形成する。
【００３９】
この場合、図４（ａ）に示すように下側端面セラミックグリーンシート４２の最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１が、積層後に容量非発生部となる位置（屈曲部が形成される位置）に塗布されている。尚、符号６２は切断面である。
【００４０】
空隙は、有機可塑剤ペーストと内部電極ペーストの塗布順を変えることにより、内部電極の上下いずれにも形成することが可能である。上述の有機可塑剤としてはポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等を用いる。
【００４１】
そして、端面セラミックグリーンシートを、セラミック層３１を形成する上記グリーンシートの乾燥温度よりも高く、かつ長時間乾燥させ、例えば、６０〜１２０℃で１０〜６０分間乾燥することにより、十分に乾燥させて収縮させ、硬化させる。この端面セラミックグリーンシートの厚みは、５０〜１５０μｍとされており、図５に示すように、このような端面セラミックグリーンシート４２を、台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付ける。
【００４２】
セラミック粉末としては、例えば、ＢａＴｉＯ₃粉末にＭｇＣＯ₃、ＭｎＣＯ₃、Ｙ₂Ｏ₃粉末を混合したものが用いられ、所望により焼結助剤が用いられ、有機バインダーとしては、例えば、ブチラール樹脂が用いられ、溶剤としてはトルエンが用いられる。
【００４３】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーを塗布し、乾燥器内で乾燥後、この厚み２〜１０μｍのセラミックグリーンシート３１に、図４（ｂ）に示すように、例えば、Ｎｉ粒子、ＢａＴｉＯ₃粉末、有機バインダーとして、例えば、エチルセルロースを、溶剤として炭化水素系溶剤を含む内部電極ペーストを塗布して乾燥し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターン６３を形成し、さらに容量非発生部に該当する内部電極パターンの部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト６１を塗布し、グリーンシート乾燥後、ＰＥＴフィルムから剥離する。尚、セラミックスラリーは、端面セラミックグリーンシートと同一である必要はなく、異なる組成であっても良い。
【００４４】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板により仮固定し、この工程を複数回繰り返し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、複数のセラミックグリーンシートと、長辺と短辺を有する複数の長方形状の内部電極パターンを交互に積層してなる積層成形体４５の上下面に、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が積層された電子部品成形体４７を作製する。
【００４５】
尚、有機可塑剤ペースト６１を、空隙を形成する部分のグリーンシートに形成された内部電極パターンに塗布することにより、所望の位置に、所望の数の空隙を形成できる。
【００４６】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、電子部品成形体４７が形成された台板４３を金型５１に載置し、所定温度に加熱した状態で、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧して圧着する。
【００４７】
特に、本発明では、電子部品成形体４７を、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度に加熱して加圧板により加圧した後、このセラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度まで加熱して加圧板により加圧することが重要である。このセラミックグリーンシートや内部電極パターンの軟化温度は、一般に有機バインダーの種類、量によって決定されるため、内部電極パターンの軟化温度がセラミックグリーンシートの軟化温度よりも高くなるように設定する必要がある。
【００４８】
温度は、台板４３および電子部品成形体４７に均等に温度が行き渡ってから昇圧するように一定時間をおき、また各昇圧スピードは、緩やかにすることが望ましい。
【００４９】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、所定温度に加熱した状態で、静水圧成形し、この後、台板４３から電子部品成形体４７を剥離する。尚、電子部品成形体４７を上下からゴム型により静水圧成形しても良い。静水圧成形時の加熱温度は、内部電極の軟化温度よりも高くなるように設定する。
【００５０】
このような加圧成形工程により、図８に示すような電子部品成形体４７が得られる。
【００５１】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状に符号６２の位置でカットし、そのチップ状成形体の両端面に、例えばＮｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成することにより、積層セラミックコンデンサが形成される。尚、外部電極については、焼成されたチップ状成形体の両端面に外部電極ペーストを塗布して焼き付けることによっても形成できる。
【００５２】
以上のように構成された積層セラミックコンデンサでは、図７に示すように、プレス設定温度をセラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板５３により加圧することにより、図８（ａ）に示すように、異なる極性の内部電極パターンが重畳する部分（容量発生部）から、異なる極性の内部電極パターンが重畳しない部分（容量非発生部）へ、セラミックグリーンシートが押し出されるが、内部電極パターンは軟化していないため、ある一定量グリーンシートが押し出されると、その部分で内部電極パターンが屈曲し、この内部電極パターンの屈曲部が防壁の役目をして、セラミックグリーンシートの押し出しが阻止される。
【００５３】
この後、図７に示したように、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度にまで加熱して加圧板により加圧することにより、セラミックグリーンシートと内部電極パターンとの密着性を向上でき、デラミネーションやクラックの発生を防止できる。従って、一部分においてセラミック層の層厚が異常に薄くなることを抑制できる。
【００５４】
さらに、内部電極パターンの容量非発生部に有機可塑剤を塗布することにより、厚みの段差によって、有機可塑剤を塗布した位置に屈曲部が形成される。有機可塑剤の塗布位置を容量発生部から離すことにより、異なる極性の内部電極間の近接を抑制でき、ショートの発生を抑制できる。
【００５５】
また、上層にいくほどセラミックグリーンシート同士の密着性が低下したとしても、セラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度に一挙に加熱することなく、先ず、セラミックグリーンシート軟化温度に加熱して加圧板により加圧することにより、内部電極パターンに屈曲部が形成され、それ以降のセラミックグリーンシートの押し出しが阻止されるため、上層のセラミックグリーンシートが異常に薄くなることがなく、下層部から上層部にいたるまで均一な厚みになり、上層部に集中していたショート不良の発生を抑制できる。
【００５６】
また、積層方向からプレス機の加圧板５３により加圧すると、図８（ｂ）に示すように、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が乾燥され硬化されているため延びにくく、これらの端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて上下端部の内部電極パターンの長辺の延びが抑制され、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺が、上下端の内部電極パターンの長辺よりも突出した状態となる。
【００５７】
そして、この後、ゴム型５７を用いて静水圧成形すると、図８（ｂ）に示すように、内部電極パターンの長辺近傍は、従来よりも曲率半径が大きい湾曲状態となり、その下方にある極性の異なる内部電極パターンとの距離も従来よりも大きくすることができ、ショート不良や絶縁抵抗低下を抑制することができる。
【００５８】
また、積層方向中央部では内部電極パターンの長辺近傍が横方向に延びるものの、端面セラミックグリーンシート層４２、４４が延びにくいため、この端面セラミックグリーンシート層４２、４４に引きずられて電子部品成形体４７の横方向への延びが抑制され、セラミックグリーンシート間の剥離やクラックを防止でき、これにより、積層型電子部品のデラミネーションおよびクラックの発生を抑制することができる。
【００５９】
そして、熱圧着後、成形体を所定の寸法に切断し、グリーンチップを得る。得られた生チップを、例えば、酸素分圧３×１０^-8〜３×１０^-3Ｐａ、温度１１５０〜１３００℃で０．５〜３時間焼成し、この後、酸素分圧１×１０^-2〜２×１０⁴Ｐａ、温度８００〜１１５０℃で３０分〜５時間熱処理を行い、コンデンサ本体を作製する。
【００６０】
成形工程において、有機可塑剤が塗布された部分において、その厚みの段差により、有機可塑剤塗布部分を頂点に屈曲しているが、有機可塑剤が、焼成工程において消失することにより、空隙が形成される。この空隙によりセラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成、外部電極焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【００６１】
本発明の積層型電子部品では、容量非発生部の複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、屈曲部の少なくとも１つに空隙が形成されていることが望ましい。このように屈曲部を容量非発生部に形成することにより、異なる極性の内部電極の近接を防止し、屈曲部に空隙を設けることにより内部応力の集中を抑制でき、高信頼性を確保できる。
【００６２】
さらに、本発明の積層型電子部品では、複数の内部電極にそれぞれ複数の屈曲部が形成されており、該複数の屈曲部が、積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、前記屈曲部の少なくとも１つに空隙を有することが望ましい。このように屈曲部の形成位置が積層方向に対してずれていることにより、容量発生部、容量非発生部に該当する電子部品本体の表面を平坦とすることができるとともに、容量非発生部における応力集中が抑制され、屈曲部に空隙を設けることにより、焼成時におけるクラックやデラミネーションの発生を抑制できる。
【００６３】
尚、上記例では、本発明の積層型電子部品を積層セラミックコンデンサに適用した例について説明したが、本発明では上記例に限定されるものではなく、例えば、積層型インダクタ、圧電トランス、圧電アクチュエータ等に用いても良いことは勿論である。
【００６４】
【実施例】
先ず、ＰＥＴフィルム上に、ＢａＴｉＯ₃、ＭｇＣＯ₃、ＭｎＣＯ₃およびＹ₂Ｏ₃粉末、ブチラール樹脂、およびトルエンからなるセラミックスラリーを作製し、これをドクターブレード法により塗布し、乾燥器内で６０℃で１５秒間乾燥後、これを剥離して厚み９μｍのセラミックグリーンシートを１０枚形成し、これらを積層して端面セラミックグリーンシートを形成した。
【００６５】
下側端面セラミックグリーンシートの最上層に相当するシートには、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を積層後に容量非発生部となる部分に塗布した。そして、端面セラミックグリーンシートを、９０℃で３０分間乾燥させた。
【００６６】
この端面セラミックグリーンシートを台板４３上に配置し、プレス機により圧着して台板４３上に貼り付けた。
【００６７】
一方、ＰＥＴフィルム上に、上記と同一のセラミックスラリーをドクターブレード法により塗布し、６０℃で１５秒間乾燥後、厚み２．５μｍのセラミックグリーンシートを多数作製した。このセラミックグリーンシートの軟化温度は６０℃であった。
【００６８】
このＰＥＴフィルム上のセラミックグリーンシートに、Ｎｉ粉末、ＢａＴｉＯ₃粉末、エチルセルロース、炭化水素系溶剤からなる内部電極ペーストを塗布し、グリーンシート上に長辺と短辺を有する長方形状の内部電極パターンを複数形成し、さらに内部電極パターンの容量非発生部の部分に、焼成工程において空隙を形成するための有機可塑剤ペースト（ポリビニルブチラール）を塗布し、乾燥後、剥離した。内部電極パターンの軟化温度は８０℃であった。
【００６９】
この後、図５に示すように、端面セラミックグリーンシート４２の上に、上記した内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層し、プレス機の加圧板５３により仮固定し、この工程を繰り返して内部電極パターンが形成されたグリーンシートを３００枚積層し、この後、端面セラミックグリーンシート４４を積層し、電子部品成形体４７を作製した。尚、有機可塑剤ペーストは、所定位置のグリーンシートのみに塗布した。
【００７０】
次に、電子部品成形体４７を、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、図７に示すように、セラミックグリーンシートが軟化する温度の６５℃に加熱して、段階的に加圧力で増加させて加圧板５３により加圧した後、セラミックグリーンシート軟化温度よりも高く、かつ内部電極パターンが軟化する温度の９０℃に加熱して、セラミックグリーンシート軟化温度での加圧力よりも大きい圧力で加圧した。
【００７１】
この後、図６（ｂ）に示すように、さらに電子部品成形体４７の上部にゴム型５７を配置し、静水圧成形した。
【００７２】
この後、この電子部品成形体４７を所定のチップ形状にカットし、そのチップ状成形体の両端面に、Ｎｉを含有する外部電極ペーストを塗布して、焼成し、積層セラミックコンデンサを作製した。
【００７３】
そして、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察したところ、図３に示すように、容量非発生部の内部電極に複数の屈曲部が積層方向に対して所定角度を有する直線状に形成されており、有機可塑剤ペーストが塗布された位置には内部電極の短辺以下の長さを有し、幅が２〜４０μｍの空隙が形成され、電子部品本体の上面は略平坦であった。
【００７４】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサについて、ＬＣＲメーターにより、１ＫＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件で測定し、容量およびショート不良の発生を測定し、また、容量値が得られた製品について絶縁抵抗を測定し、絶縁抵抗が１００ＫΩ以下である場合に絶縁不良とした。
【００７５】
さらに、作製された積層セラミックコンデンサの横断面を光学顕微鏡により観察して、デラミネーションやクラックの発生を確認した。
【００７６】
さらに、得られた積層セラミックコンデンサの側面および端面を研磨し内部を観察することにより、セラミック層の厚みを測定し、その平均厚みを算出するとともに、その厚みバラツキを測定した。
【００７７】
また、得られた積層セラミックコンデンサを室温から３６０℃の半田槽に１秒間浸漬し、熱衝撃によるクラックの発生を実体顕微鏡で確認した。
【００７８】
さらに、上記コンデンサを銅配線されたガラスエポキシ基板上に半田付けし、該基板の間隔が９０ｍｍの支持台に載せ、基板の裏面より押してコンデンサにクラックが入るまでのたわみ変形量を求めた（日本電子機械工業会規格ＲＣ−３４０２に準拠）。これらの結果を表１に記載した。
【００７９】
また、本発明者は、上記実施例において、有機可塑剤ペーストを塗布せず、また、図６（ａ）に示すように、金型５１上に載置し、一挙にセラミックグリーンシートおよび内部電極パターンが軟化する温度の９０℃まで加熱して、最終加圧力を上記実施例と同じように段階的に加圧した以外は、上記と同様にして比較例の積層セラミックコンデンサを作製した。この積層セラミックコンデンサについても、上記と同様の特性を評価し、表１に記載した。
【００８０】
【表１】

【００８１】
この表１から、本発明の試料１〜４では、厚みバラツキが０．１０μｍ以下であり、ショート、絶縁不良、デラミネーション、クラックの発生がなく、熱衝撃試験においてもクラックが発生せず、たわみ量も５ｍｍ以上と大きいことが判る。また、一挙に最終加圧状態まで印加した試料Ｎｏ．５では、厚みバラツキが０．１３μｍとやや大きいがショートやクラックの発生はなく、耐熱衝撃性及びたわみに対しても強いことが判る。
【００８２】
一方、一挙に内部電極パターンが軟化する温度まで上げて加圧した、空隙を形成していない比較例の試料Ｎｏ．６では、屈曲部は形成されず、しかも、厚みバラツキが０．２５μｍと大きく、また、ショートや絶縁不良が発生することが判る。また、熱衝撃試験において、１５／１００のクラックが発生し、たわみ量も２．０ｍｍと本発明に対し劣ることが判る。
【００８３】
【発明の効果】
本発明の積層型電子部品によれば、容量非発生部における内部電極とセラミック層との間に空隙が形成されているため、セラミックと金属の収縮差及び熱膨張係数の差により焼成時や外部電極の焼き付けにより発生する内部応力を緩和でき、これにより表面実装時の熱衝撃や配線基板に実装後の曲げ応力によるクラックが生じにくく、磁器強度以上の外部応力が加えられても、空隙部に応力が集中し、少なくとも容量発生部の内部電極まで達するクラックは生じないため、高信頼性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品の断面模式図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は内部電極の屈曲部およびその近傍を示す斜視図、（ｃ）は（ａ）のａ−ａ線に沿った横断面図である。
【図２】セラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図３】複数の屈曲部が直線状に配列している状態を示す断面図である。
【図４】有機可塑剤ペーストの位置を示す平面図であり、（ａ）は下側端面セラミックグリーンシートの上面に、（ｂ）は内部電極パターンの容量非発生部となる位置に有機可塑剤ペーストを塗布した平面図である。
【図５】台板上に電子部品成形体を形成した状態を示す側面図である。
【図６】本発明の積層型電子部品の製法を説明するための説明図であり、（ａ）は加圧成形する状態を示す断面図、（ｂ）はゴム型により静水圧成形する状態を示す断面図である。
【図７】時間に対する加熱温度と加圧力との関係を示すグラフである。
【図８】電子部品成形体の断面図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿った横断面図である。
【図９】従来の積層型電子部品の縦断面図である。
【図１０】図９のｂ−ｂ線に沿った横断面図である。
【図１１】従来のセラミック層上の内部電極を説明するための斜視図である。
【図１２】従来の電子部品成形体を示す断面図である。
【符号の説明】
３１・・・セラミック層
３３・・・内部電極
３８・・・電子部品本体
３９・・・外部電極
４０・・・容量発生部
４１・・・容量非発生部
４７・・・電子部品成形体
６１・・・有機可塑剤ペースト
Ａ・・・屈曲部
Ｂ・・・空隙[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer electronic component, and more particularly to a multilayer electronic component suitably used for a multilayer ceramic capacitor formed by stacking a plurality of ceramic green sheets.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 9 to 11, a conventional multilayer ceramic capacitor is a multilayer body in which a plurality of ceramic layers 1 and a plurality of rectangular internal electrodes 3 having long sides 3a and short sides 3b are alternately stacked. An upper end ceramic layer 6 and a lower end ceramic layer 7 are formed on the upper and lower surfaces 5 to form an electronic component body 8, and external electrodes 9 are provided at both ends of the electronic component body 8. It was.
[0003]
The electronic component body 8 includes a capacitance generating unit 10 that substantially overlaps the internal electrodes 3 of different polarities and generates a capacitance, and a capacitance non-generating unit 11 that does not generate a capacitance formed on both sides thereof. The internal electrodes 3 are connected to the external electrodes 9 formed at both ends of the electronic component body 8 through the capacitance non-generating portion 11 for each layer.
[0004]
In such a multilayer ceramic capacitor, for example, first, a ceramic slurry containing a ceramic powder, an organic binder and a solvent is applied on a PET film, dried at 40 to 80 ° C. for 10 to 20 seconds, and then peeled off from the PET film. Then, a plurality of ceramic green sheets are formed, and a plurality of these are laminated to form lower and upper end ceramic green sheets. This lower end face ceramic green sheet is placed on a base plate, and is bonded by pressing with a press.
[0005]
On the other hand, a ceramic slurry similar to the above is applied onto a PET film, dried at 40 to 80 ° C. for 10 to 20 seconds, and then contains, for example, one of Ni, Cu, and Ag—Pd on the ceramic green sheet. After applying an internal electrode paste to form a plurality of rectangular internal electrode patterns having long sides and short sides on the ceramic green sheet, the green sheet on which the internal electrode patterns are formed is peeled from the PET film.
[0006]
Thereafter, a process of laminating the green sheet on which the internal electrode pattern is formed on the lower end face ceramic green sheet and pressing and temporarily fixing the green sheet on the press machine is repeated to obtain the green sheet on which the internal electrode pattern is formed. The upper end face ceramic green sheet is laminated, and then the laminated molded body is formed by alternately laminating a plurality of ceramic green sheets and a plurality of rectangular internal electrode patterns having long sides and short sides. An electronic component molded body in which an end face ceramic green sheet layer is laminated on the lower surface is produced.
[0007]
Next, as shown in FIG. 12, the electronic component molded body 15 in which the ceramic green sheets 12 and the internal electrode patterns 13 are alternately laminated is heated at a temperature to soften the ceramic green sheets 12 and the internal electrode patterns 13. In this state, pressurization is performed by pressing with a pressing machine from the laminating direction, and thereafter, a rubber mold is disposed on the upper part of the electronic component molded body 15 and hydrostatic pressure molding is performed in a state heated to the same temperature as described above. After that, the multilayer ceramic capacitor was formed by cutting into a predetermined chip shape, applying an external electrode paste to both end faces of the chip-shaped molded body, and firing. The external electrode was also formed by applying and baking an external electrode paste on both end faces of the fired chip-shaped molded body.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the manufacturing process of the multilayer electronic component, stress occurs due to a difference in shrinkage rate and thermal expansion coefficient between the dielectric layer, the internal electrode, and the external electrode during firing or baking of the external electrode. As a result, cracks may occur in the multilayer electronic component due to thermal shock during surface mounting or bending stress generated after mounting on the wiring board. When the crack reaches the internal electrode of the capacity generating portion, there is a problem that reliability is lowered.
[0009]
In addition, since the ceramic green sheet 12 and the internal electrode pattern 13 were heated at once to a temperature at which they were softened, they were pressed and pressed by a pressing machine from the laminating direction, and therefore, as shown by arrows in FIG. The ceramic green sheet 12 is pushed out from the portion where the electrode pattern 13 overlaps (capacitance generating portion) to the portion where the internal electrode pattern 13 having a different polarity does not overlap (capacity non-generating portion), and the ceramic green sheet 12 is curved and internal There is a problem that the electrode pattern 13 is curved, and the ceramic green sheet 12 is stretched according to the pressurizing force of the press machine, the layer thickness is reduced, and the occurrence rate of short circuit is increased. In particular, as the ceramic green sheet 12 is made thinner, there is a problem that the occurrence rate of short circuit increases.
[0010]
  Further, the curved portion of the internal electrode pattern 13 having a different polarity approaches the internal electrode pattern 13,Ceramic green sheet 12As the thickness becomes thinner, there is a problem that a short circuit occurs. Moreover, even if the product does not reach a short circuit, there is a problem that the life is significantly reduced in the reliability evaluation.
[0011]
In addition, since the electronic component molded body 15 was formed by repeating the process of laminating the green sheets on which the internal electrode patterns were formed and pressing and temporarily fixing them with a press machine, the lower ceramic green sheets were subjected to the pressing process. The adhesive force is high because the number of times of receiving is high, but the number of times of the pressing process is reduced as the layer is in the upper layer, and the adhesiveness between the ceramic green sheets decreases.
[0012]
Therefore, when the ceramic green sheet 12 and the internal electrode pattern 13 are heated at a stretch to a temperature at which they are softened and pressed with a press from the laminating direction, the upper ceramic green sheet 12 has a low adhesive strength and thus easily stretches. As described above, there is a problem that short-circuit defects are concentrated in the upper layer portion of the electronic component main body 8 as described above. Even in this case, there is a problem that the tendency increases as the thickness of the ceramic layer is reduced in order to reduce the size and thickness.
[0013]
An object of the present invention is to provide a multilayer electronic component capable of suppressing the generation of cracks after the surface mounting process and mounting, and further, even if the ceramic layer is thinned, a short circuit between internal electrodes having different polarities can be suppressed. An object is to provide a multilayer electronic component.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The multilayer electronic component of the present invention isDifferent polarityInternal electrodeThe ceramic layer through multipleLayered,The internal electrodes of different polarities are superimposedCapacitance generatorAnd internal electrodes of different polarities are not superimposedElectronic component main body having a capacity non-generating portion, and electronic component main bodySaidIn the multilayer electronic component, wherein the internal electrodes are formed in the non-capacitance parts, and the internal electrodes are alternately connected via the non-capacitance parts.Between the internal electrode and the ceramic layerA void is formed inIt is characterized byIs.
[0015]
In such multilayer electronic components, the internal stress generated during firing or external electrode baking can be relieved by the air gap due to the difference in shrinkage and thermal expansion coefficient between ceramic and metal, which enables thermal shock and wiring during surface mounting. Highly reliable because cracks due to bending stress after mounting on a substrate are not likely to occur, and even if external stress exceeding the porcelain strength is applied, stress is concentrated in the gap and at least cracks reaching the internal electrode of the capacity generation part do not occur. Can be secured.
[0016]
  In the multilayer electronic component of the present invention,SaidCapacity non-generating partSaidIt is desirable that a bent portion is formed in the internal electrode.
[0017]
Such bent portions include a step of forming a plurality of internal electrode patterns on the ceramic green sheet, a step of laminating a plurality of the ceramic green sheets, and pressurizing them at a predetermined temperature to produce an electronic component molded body, A step of producing a chip-shaped molded body by cutting an electronic component molded body at a predetermined position, wherein the step of producing the electronic component molded body comprises A plurality of formed ceramic green sheets are laminated, heated to a temperature at which the ceramic green sheets are softened, and at a temperature at which the internal electrode patterns are not softened, and pressurized with a pressure plate, and then the internal electrode patterns are softened It is obtained by heating to a temperature to be heated and pressing with the pressure plate to produce the electronic component molded body.
[0018]
In this way, after laminating a plurality of ceramic green sheets, the internal temperature of different polarities can be obtained by heating the press set temperature to a temperature at which the ceramic green sheet is softened and the internal electrode pattern is not softened and pressurizing with a pressure plate. The ceramic green sheet is pushed out from the part where the pattern overlaps (capacity generation part) to the part where the internal electrode pattern of different polarity does not overlap (capacity non-generation part), but the internal electrode pattern is not softened, so it is constant When the quantity green sheet is pushed out, the internal electrode pattern of the capacity non-generating part is bent, and the bent part of the internal electrode pattern serves as a barrier to prevent the extrusion of the ceramic green sheet.
[0019]
A void is formed in a part of the internal electrode in the non-capacity generating part with a pattern that disappears in the firing process, so that a void is formed after firing, but the above-described bent portion is a material that disappears in the firing process. A bent portion can be formed in which the portion of the pattern formed in (1) becomes the apex. In addition, the bent portion is likely to be generated in a step formed by a pattern formed of a material that disappears in the baking process, so that the formation position of the bent portion can be controlled.
[0020]
Further, the bent portion is likely to be formed on a straight line forming a predetermined angle with respect to the stacking direction. It is not necessary to form the pattern of the disappearing material that forms the bent portion in the entire inner electrode layer, and the shorted portion due to the bending of the internal electrode of different polarity can be prevented by forming the bent portion at a position away from the capacitance generating portion. be able to.
[0021]
After that, by heating to a temperature higher than the ceramic green sheet softening temperature and softening the internal electrode pattern and pressurizing with a pressure plate, the adhesion between the ceramic green sheet and the internal electrode pattern, Can be improved, and cracks and delamination can be prevented.
[0022]
Accordingly, it is possible to suppress the layer thickness from becoming abnormally thin, to suppress the proximity between the internal electrodes having different polarities, and to suppress the occurrence of a short circuit.
[0023]
In addition, even if the adhesion between the ceramic green sheets decreases as the layer goes up, the ceramic green sheets and internal electrode patterns are first heated to the ceramic green sheet softening temperature without being heated to the temperature at which the ceramic green sheets and internal electrode patterns are softened all at once. By applying pressure with the pressure plate, a bent part is formed in the internal electrode pattern, and subsequent extrusion of the ceramic green sheet is prevented, so that the upper ceramic green sheet does not become abnormally thin, and the upper layer part is changed from the lower part to the upper part. Thus, the thickness becomes uniform and the occurrence of short-circuit defects concentrated on the upper layer portion can be suppressed.
[0024]
Further, it is desirable to pressurize by increasing the applied pressure stepwise from the softening temperature of the ceramic green sheet to the softening temperature of the internal electrode pattern. In this way, by increasing the pressing force stepwise, each ceramic green sheet can be made to have a more uniform thickness.
[0025]
  Also,SaidThe void isSaidInternal electrodeSaidIt is desirable that it be formed in the vicinity of the bent portion. As a result, the stress due to the bending of the internal electrode can be relieved, and when external stress is applied, the stress is concentrated on the non-capacity generation portion, and cracks reaching at least the capacitance generation portion do not occur, thus ensuring high reliability. be able to.
[0026]
  Also,SaidThe void isSaidIt is formed along the bend, and its length isSaidCapacity non-generating partSaidDesirably less than the width of the internal electrode.
[0027]
Furthermore, the width of the gap is desirably 2 to 40 μm. Thereby, the stress at the time of mounting and after mounting can be relieved.
[0028]
  Also,SaidElectronic component bodyOn the end face in the stacking directionAn end face ceramic layer is formed,Said in the stacking directionFormed on the outermost side of the non-capacity generation partSaidInternal electrodeofOn the end ceramic layer sideSaidIt is desirable that voids are formed. Thereby, the stress at the time of terminal electrode baking can be relieved.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The multilayer electronic component of the present invention will be described by taking a multilayer ceramic capacitor as an example. As shown in FIGS. 1 to 3, the multilayer ceramic capacitor of the present invention is a multilayer formed by alternately laminating a plurality of ceramic layers 31 and a plurality of rectangular internal electrodes 33 having long sides 33a and short sides 33b. An upper end ceramic layer 36 and a lower end ceramic layer 37 are formed on the upper and lower surfaces of the body 35 to form an electronic component body 38, and external electrodes 39 are provided at both ends of the electronic component body 38. Has been.
[0030]
The electronic component main body 38 is composed of a capacitance generating section 40 that substantially overlaps with the internal electrodes 33 of different polarities and a capacity non-generating section 41 that is formed on both sides thereof and that does not generate a capacitance substantially. The internal electrodes 33 are connected to the external electrodes 39 respectively formed on both end faces of the electronic component main body 38 via the capacitance non-generating portion 41 for each layer.
[0031]
As shown in FIG. 2, the internal electrode 33 has a long side 33 a and a short side 33 b, and the short side 33 b passes through the capacitance non-generating portion 41 as shown in FIG. The electronic component main body 38 is alternately exposed at both end faces, and these short sides 33 b are connected to the external electrode 39.
[0032]
The internal electrode 33 of the capacity non-generating part 41 is formed with a bent part A, and the bent part A of the internal electrode 33 in the capacity non-generating part 41 is arranged in the stacking direction x as shown in FIG. On the other hand, it is formed in a straight line having a predetermined angle θ (with respect to the thickness direction of the ceramic layer 31). In FIG. 1A, the bent portions are shown at the same position for convenience.
[0033]
Further, voids B are formed in the capacity non-generating portion 41, and these voids B are formed in the vicinity of the bent portion A of the internal electrode 33. The gap B is formed along the bent portion A of the internal electrode 33 as shown in an enlarged view in FIG. 1B, and its length L is equal to or less than the width of the internal electrode 33 of the capacitance non-generating portion 41. The width of the internal electrode 33 is increased at the center.
[0034]
  The width H of the gap B is 2 to 40 μmWhenHas been. This is because the stress relaxation effect is large in this range. On the other hand, if the size of the gap B is less than 2 μm, the stress relaxation effect at the time of wiring board mounting and after mounting cannot be expected so much, and if it is larger than 40 μm, it may be a source of destruction when stress occurs. . The width H of the air gap B is the stress relaxation effectTheFrom the viewpoint of increasing the size, it is desirable to be 4 to 30 μm.
[0035]
In addition, a gap B is formed on the end surface ceramic layer 36 side of the inner electrode 33 formed on the outermost side of the capacitance non-generating portion 41. By forming the gap B in this portion, it is possible to relieve the tensile stress on the electronic component main body when the external electrode is baked.
[0036]
As shown in FIG. 1C, the long side 33a of the internal electrode 33 in the central portion of the stack 35 in the stacking direction is outside the upper and lower internal electrodes 33 by a distance x, that is, 20 to 70 μm outside. It protrudes toward. Further, the vicinity of the long side 33a of the inner electrode 33 at the upper and lower ends is curved toward the central portion in the stacking direction, and the curvature radius R thereof.₂Is 50 μm or more.
[0037]
The thickness of the plurality of ceramic layers 31 is 3 μm or less, particularly 2.5 μm or less, and the thickness difference is preferably within 0.2 μm. Thus, as the thickness of the ceramic layer 31 becomes thinner, the internal electrodes of different polarities approach each other, and a short circuit and a decrease in insulation resistance are likely to occur. Moreover, short-circuit failure and insulation failure can be suppressed by setting the thickness difference to be within 0.2 μm.
[0038]
In the multilayer ceramic capacitor of the present invention, for example, first, a ceramic slurry containing a ceramic powder, an organic binder and a solvent is applied onto a PET film, dried in a drier, and then peeled off to form a plurality of ceramic green sheets. Then, a plurality of these are laminated to form an end face ceramic green sheet.
[0039]
In this case, as shown in FIG. 4A, in the sheet corresponding to the uppermost layer of the lower end face ceramic green sheet 42, the organic plasticizer paste 61 for forming voids in the firing process is not generated after lamination. It is applied to a position to be a part (position where a bent part is formed). Reference numeral 62 denotes a cut surface.
[0040]
The voids can be formed either above or below the internal electrode by changing the application order of the organic plasticizer paste and the internal electrode paste. As the above-mentioned organic plasticizer, polyvinyl butyral, polyvinyl acetate, dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, or the like is used.
[0041]
Then, the end face ceramic green sheet is sufficiently dried by drying at a temperature higher than the drying temperature of the green sheet forming the ceramic layer 31 for a long time, for example, by drying at 60 to 120 ° C. for 10 to 60 minutes. Shrink and cure. The thickness of this end face ceramic green sheet is 50 to 150 μm. As shown in FIG. 5, such end face ceramic green sheet 42 is placed on a base plate 43 and pressed by a press machine to form a base plate. 43 is pasted.
[0042]
As ceramic powder, for example, BaTiO_ThreeMgCO in powder_Three, MnCO_Three, Y₂O_ThreeA mixture of powders is used. If necessary, a sintering aid is used. For example, a butyral resin is used as the organic binder, and toluene is used as the solvent.
[0043]
On the other hand, the same ceramic slurry as described above is applied onto a PET film, dried in a drier, and then, on this ceramic green sheet 31 having a thickness of 2 to 10 μm, as shown in FIG. , BaTiO_ThreeAn internal electrode paste containing, for example, ethyl cellulose as a powder and an organic binder and a hydrocarbon solvent as a solvent is applied and dried to form a rectangular internal electrode pattern 63 having a long side and a short side on a green sheet. Further, an organic plasticizer paste 61 for forming voids is applied to the internal electrode pattern portion corresponding to the non-capacitance portion, and the green sheet is dried and then peeled off from the PET film. The ceramic slurry need not be the same as the end face ceramic green sheet, and may have a different composition.
[0044]
Thereafter, as shown in FIG. 5, a green sheet on which an internal electrode pattern is formed is laminated on the end face ceramic green sheet 42 and temporarily fixed by a press plate of a press machine, and this process is repeated a plurality of times. Thereafter, the end face ceramic green sheets 44 are laminated, and the end faces are formed on the upper and lower surfaces of the laminated molded body 45 formed by alternately laminating a plurality of ceramic green sheets and a plurality of rectangular internal electrode patterns having long sides and short sides. An electronic component molded body 47 in which the ceramic green sheet layers 42 and 44 are laminated is produced.
[0045]
It is to be noted that a desired number of voids can be formed at desired positions by applying the organic plasticizer paste 61 to the internal electrode pattern formed on the green sheet of the portion where the voids are formed.
[0046]
Next, as shown in FIG. 6A, the electronic component molded body 47 is laminated in a state where the base plate 43 on which the electronic component molded body 47 is formed is placed on the mold 51 and heated to a predetermined temperature. Pressure is applied from the direction by the pressure plate 53 of the press machine and pressure bonding is performed.
[0047]
In particular, in the present invention, as shown in FIG. 7, the electronic component molded body 47 is heated to a temperature at which the ceramic green sheet is softened and pressurized with a pressure plate, and then is higher than the ceramic green sheet softening temperature, and It is important to heat up to a temperature at which the internal electrode pattern softens and pressurize with a pressure plate. Since the softening temperature of the ceramic green sheet and internal electrode pattern is generally determined by the type and amount of the organic binder, it is necessary to set the softening temperature of the internal electrode pattern to be higher than the softening temperature of the ceramic green sheet. .
[0048]
It is desirable that the temperature is set at a certain time so that the pressure is increased after the temperature reaches the base plate 43 and the electronic component molded body 47 evenly, and each pressure increase speed is preferably slow.
[0049]
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a rubber mold 57 is further disposed on the upper part of the electronic component molded body 47, and is hydrostatically molded in a state heated to a predetermined temperature. The component molded body 47 is peeled off. The electronic component molded body 47 may be hydrostatically molded from above and below with a rubber mold. The heating temperature during isostatic pressing is set to be higher than the softening temperature of the internal electrode.
[0050]
By such a pressure molding process, an electronic component molded body 47 as shown in FIG. 8 is obtained.
[0051]
Thereafter, the electronic component molded body 47 is cut into a predetermined chip shape at the position of reference numeral 62, and an external electrode paste containing, for example, Ni is applied to both end faces of the chip-shaped molded body, followed by firing. A multilayer ceramic capacitor is formed. The external electrode can also be formed by applying and baking an external electrode paste on both end faces of the fired chip-shaped molded body.
[0052]
In the multilayer ceramic capacitor configured as described above, as shown in FIG. 7, the press set temperature is heated to the ceramic green sheet softening temperature and pressurized by the pressure plate 53 as shown in FIG. The ceramic green sheet is extruded from the part where the internal electrode patterns with different polarities overlap (capacity generation part) to the part where the internal electrode patterns with different polarities do not overlap (capacity non-generation part), but the internal electrode pattern softens Therefore, when a certain amount of green sheet is pushed out, the internal electrode pattern is bent at that portion, and the bent portion of the internal electrode pattern serves as a barrier to prevent the extrusion of the ceramic green sheet.
[0053]
Thereafter, as shown in FIG. 7, the ceramic green sheet is heated to a temperature higher than the ceramic green sheet softening temperature and the internal electrode pattern is softened, and is pressed with a pressure plate. Adhesion can be improved and delamination and cracking can be prevented. Therefore, it is possible to suppress the ceramic layer from becoming abnormally thin in part.
[0054]
Furthermore, by applying an organic plasticizer to the non-capacitance portion of the internal electrode pattern, a bent portion is formed at the position where the organic plasticizer is applied due to the thickness difference. By separating the application position of the organic plasticizer from the capacity generation portion, it is possible to suppress the proximity between the internal electrodes having different polarities, and to suppress the occurrence of a short circuit.
[0055]
In addition, even if the adhesion between the ceramic green sheets decreases as the layer goes up, the ceramic green sheets and internal electrode patterns are first heated to the ceramic green sheet softening temperature without being heated to the temperature at which the ceramic green sheets and internal electrode patterns are softened all at once. By applying pressure with the pressure plate, a bent part is formed in the internal electrode pattern, and subsequent extrusion of the ceramic green sheet is prevented, so that the upper ceramic green sheet does not become abnormally thin, and the upper layer part is changed from the lower part to the upper part. Thus, the thickness becomes uniform and the occurrence of short-circuit defects concentrated on the upper layer portion can be suppressed.
[0056]
Further, when pressure is applied from the laminating direction by the pressing plate 53 of the press machine, as shown in FIG. 8 (b), although the vicinity of the long side of the internal electrode pattern extends in the lateral direction at the center in the laminating direction, the end face ceramic

green sheet layer

42, 44 is hard to extend because it is dried and hardened, and it is dragged by these end face ceramic green sheet layers 42, 44 to suppress the extension of the long sides of the internal electrode patterns at the upper and lower end portions. The long side of the electrode pattern protrudes beyond the long sides of the upper and lower internal electrode patterns.
[0057]
After that, when the hydrostatic pressure molding is performed using the rubber mold 57, as shown in FIG. 8B, the vicinity of the long side of the internal electrode pattern is in a curved state having a larger radius of curvature than the conventional one and is below the curved state. The distance from the internal electrode patterns having different polarities can also be made longer than before, and short circuit failure and insulation resistance reduction can be suppressed.
[0058]
In addition, although the vicinity of the long side of the internal electrode pattern extends in the lateral direction in the central portion in the stacking direction, the end face ceramic green sheet layers 42 and 44 are difficult to extend. The lateral extension of the body 47 is suppressed, and peeling and cracking between the ceramic green sheets can be prevented, thereby preventing delamination and cracking of the multilayer electronic component.
[0059]
And after thermocompression bonding, a molded object is cut | disconnected to a predetermined dimension and a green chip is obtained. The obtained raw chip is, for example, oxygen partial pressure 3 × 10^-8~ 3x10^-3Baked at Pa, temperature 1150-1300 ° C. for 0.5-3 hours, and then oxygen partial pressure 1 × 10^-2~ 2x10^FourA heat treatment is performed at Pa and a temperature of 800 to 1150 ° C. for 30 minutes to 5 hours to produce a capacitor body.
[0060]
In the molding process, the organic plasticizer application part is bent at the apex due to the difference in thickness in the part where the organic plasticizer is applied, but the organic plasticizer disappears in the firing process, thereby forming a void. Is done. This void can relieve internal stress generated by firing and external electrode baking due to the difference between ceramic and metal shrinkage difference and thermal expansion coefficient, which can cause thermal shock during surface mounting and cracks due to bending stress after mounting on the wiring board. Even if an external stress greater than the porcelain strength is applied, the stress is concentrated in the void portion and cracks reaching at least the internal electrode of the capacitance generating portion do not occur, so that high reliability can be ensured.
[0061]
In the multilayer electronic component of the present invention, it is desirable that a plurality of bent portions are formed in each of the plurality of internal electrodes of the capacity non-generating portion, and a gap is formed in at least one of the bent portions. By forming the bent portion in the non-capacitance portion in this manner, the proximity of the internal electrodes of different polarities can be prevented, and the concentration of internal stress can be suppressed by providing the gap in the bent portion, thereby ensuring high reliability.
[0062]
Furthermore, in the multilayer electronic component of the present invention, a plurality of bent portions are formed in each of the plurality of internal electrodes, and the plurality of bent portions are formed in a straight line having a predetermined angle with respect to the stacking direction. It is desirable that at least one of the bent portions has a gap. As described above, since the formation position of the bent portion is deviated with respect to the stacking direction, the surface of the electronic component main body corresponding to the capacitance generation portion and the capacitance non-generation portion can be flattened, and in the capacitance non-generation portion. Stress concentration is suppressed, and the formation of cracks and delamination during firing can be suppressed by providing a gap in the bent portion.
[0063]
In the above example, the example in which the multilayer electronic component of the present invention is applied to a multilayer ceramic capacitor has been described. However, the present invention is not limited to the above example, and examples include a multilayer inductor, a piezoelectric transformer, and a piezoelectric actuator. Of course, it may be used for the above.
[0064]
【Example】
First, on a PET film, BaTiO_Three, MgCO_Three, MnCO_ThreeAnd Y₂O_ThreeA ceramic slurry consisting of powder, butyral resin, and toluene was prepared, applied by the doctor blade method, dried at 60 ° C. for 15 seconds in a dryer, and then peeled to peel off 10 ceramic green sheets having a thickness of 9 μm. Then, these were laminated to form an end face ceramic green sheet.
[0065]
In the sheet corresponding to the uppermost layer of the lower end face ceramic green sheet, an organic plasticizer paste (polyvinyl butyral) for forming voids in the firing step was applied to a portion that would become a capacity non-generating portion after lamination. Then, the end face ceramic green sheet was dried at 90 ° C. for 30 minutes.
[0066]
The end face ceramic green sheet was placed on the base plate 43, and was pressed on the base plate 43 by pressing with a press.
[0067]
On the other hand, the same ceramic slurry as described above was applied onto a PET film by a doctor blade method, dried at 60 ° C. for 15 seconds, and then a number of ceramic green sheets having a thickness of 2.5 μm were produced. The softening temperature of this ceramic green sheet was 60 ° C.
[0068]
To this ceramic green sheet on PET film, Ni powder, BaTiO_ThreeApplying an internal electrode paste consisting of powder, ethyl cellulose, and hydrocarbon solvent to form a plurality of rectangular internal electrode patterns having long and short sides on the green sheet, and further, a portion of the internal electrode pattern where no capacity is generated Then, an organic plasticizer paste (polyvinyl butyral) for forming voids in the firing step was applied, dried, and peeled off. The softening temperature of the internal electrode pattern was 80 ° C.
[0069]
Thereafter, as shown in FIG. 5, the green sheet on which the internal electrode pattern is formed is laminated on the end face ceramic green sheet 42 and temporarily fixed by the pressing plate 53 of the press machine, and this process is repeated. 300 green sheets on which internal electrode patterns were formed were laminated, and then end face ceramic green sheets 44 were laminated to produce an electronic component molded body 47. The organic plasticizer paste was applied only to the green sheet at a predetermined position.
[0070]
Next, as shown in FIG. 6A, the electronic component molded body 47 is placed on the mold 51 and heated to 65 ° C., which is the temperature at which the ceramic green sheet softens, as shown in FIG. The pressure is increased stepwise by the pressure plate 53 and pressed by the pressure plate 53, and then heated to 90 ° C., which is higher than the ceramic green sheet softening temperature and the internal electrode pattern is softened, at the ceramic green sheet softening temperature. Pressurization was performed at a pressure greater than the applied pressure.
[0071]
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a rubber mold 57 was further placed on the upper part of the electronic component molded body 47 and subjected to isostatic pressing.
[0072]
Thereafter, the electronic component molded body 47 was cut into a predetermined chip shape, an external electrode paste containing Ni was applied to both end faces of the chip-shaped molded body, and fired to produce a multilayer ceramic capacitor.
[0073]
Then, when the cross section of the produced multilayer ceramic capacitor was observed with an optical microscope, as shown in FIG. 3, a plurality of bent portions of the internal electrode of the non-capacitance portion have a linear shape having a predetermined angle with respect to the lamination direction. In the position where the organic plasticizer paste is applied, a gap having a length shorter than the short side of the internal electrode and a width of 2 to 40 μm is formed, and the upper surface of the electronic component body is substantially flat. there were.
[0074]
Further, the produced multilayer ceramic capacitor is measured with an LCR meter under the conditions of 1 KHz and 1 Vrms, the occurrence of capacitance and short-circuit failure is measured, and the insulation resistance is measured for the product with the obtained capacitance value. An insulation failure was determined when the resistance was 100 KΩ or less.
[0075]
Furthermore, the cross section of the produced multilayer ceramic capacitor was observed with an optical microscope to confirm the occurrence of delamination and cracks.
[0076]
Furthermore, the side of the obtained multilayer ceramic capacitorandBy polishing the end face and observing the inside, the thickness of the ceramic layer was measured, the average thickness was calculated, and the thickness variation was measured.
[0077]
The obtained multilayer ceramic capacitor was immersed in a solder bath at room temperature to 360 ° C. for 1 second, and the occurrence of cracks due to thermal shock was confirmed with a stereomicroscope.
[0078]
Furthermore, the capacitor was soldered onto a glass epoxy substrate with copper wiring, placed on a support with a spacing of 90 mm, and the amount of deflection deformation until the capacitor cracked was determined by pressing from the back of the substrate (Japan). (Compliant with Electronic Machine Industry Association Standard RC-3402). These results are shown in Table 1.
[0079]
In addition, the inventor did not apply the organic plasticizer paste in the above embodiment, and placed it on the mold 51 as shown in FIG. A multilayer ceramic capacitor of a comparative example was produced in the same manner as above except that the pattern was softened and heated to 90 ° C., and the final pressure was increased stepwise as in the above example. For this multilayer ceramic capacitor, the same characteristics as described above were evaluated and listed in Table 1.
[0080]
[Table 1]

[0081]
From Table 1, in Samples 1 to 4 of the present invention, the thickness variation is 0.10 μm or less, and there is no occurrence of short circuit, poor insulation, delamination or crack, and no crack is generated even in the thermal shock test. It can be seen that the amount is as large as 5 mm or more. In addition, the sample No. 5 shows that the thickness variation is a little as large as 0.13 μm, but there is no occurrence of short circuit or crack, and it is strong against thermal shock resistance and deflection.
[0082]
On the other hand, the sample No. 1 of the comparative example in which the internal electrode pattern was raised to a temperature at which the internal electrode pattern was softened and pressurized and no void was formed. No. 6 shows that the bent portion is not formed, the thickness variation is as large as 0.25 μm, and a short circuit or poor insulation occurs. In the thermal shock test, 15/100 cracks were generated, and the deflection amount was 2.0 mm, which is inferior to the present invention.
[0083]
【The invention's effect】
According to the multilayer electronic component of the present invention, the capacity non-generating portionBetween internal electrode and ceramic layerDue to the formation of voids in the ceramic, it is fired due to the difference in shrinkage and thermal expansion coefficient between ceramic and metal.TimeExternal electrodeofInternal stress generated by baking can be relieved, which makes it difficult for thermal shock during surface mounting and cracking due to bending stress after mounting on the wiring board, and stress is applied to the gap even when external stress exceeding the ceramic strength is applied. High concentration can be secured because cracks that concentrate and reach at least the internal electrode of the capacitance generating portion do not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer electronic component according to the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view, (b) is a perspective view showing a bent portion of an internal electrode and its vicinity, and (c) is (a). It is a cross-sectional view along line aa.
FIG. 2 is a perspective view for explaining internal electrodes on a ceramic layer.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a plurality of bent portions are arranged in a straight line.
FIGS. 4A and 4B are plan views showing the position of the organic plasticizer paste, where FIG. 4A is an upper surface of the lower end surface ceramic green sheet, and FIG. It is a top view which applied the paste.
FIG. 5 is a side view showing a state where an electronic component molded body is formed on a base plate.
6A and 6B are explanatory views for explaining a method of manufacturing a multilayer electronic component according to the present invention, in which FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state where pressure molding is performed, and FIG. 6B is a state where hydrostatic pressure molding is performed using a rubber mold. It is sectional drawing shown.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between heating temperature and pressure against time.
8A and 8B are cross-sectional views of the electronic component molded body, wherein FIG. 8A is a longitudinal cross-sectional view, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line cc of FIG.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a conventional multilayer electronic component.
10 is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.
FIG. 11 is a perspective view for explaining a conventional internal electrode on a ceramic layer.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a conventional electronic component molded body.
[Explanation of symbols]
31 ... Ceramic layer
33 ... Internal electrode
38 ... Electronic component body
39 ... External electrode
40 ... Capacity generator
41 ... Capacity non-generating part
47 ... Electronic component molded body
61 ... Organic plasticizer paste
A ... Bent part
B ... Gap

Claims

Different internal electrode polarity through the ceramic layer becomes by stacking a plurality of electrons having a different capacitance generation portion internal electrodes that are superimposed and the polarity of different internal electrode is not superimposed capacity non-generation unit of the polar In a multilayer electronic component comprising: a component main body; and external electrodes formed on the capacitance non-generating portion of the electronic component main body, wherein the internal electrodes are alternately connected via the capacitance non-generating portion. A multilayer electronic component , wherein a gap is formed between the internal electrode and the ceramic layer in a non-generating portion.

The multilayer electronic component according to claim 1, wherein a bent portion is formed on the inner electrode of the capacitor non-generating unit.

The gap is the multilayer electronic component according to claim 2, characterized in that it is formed on the bent portion near the internal electrode.

The gap is formed along the bent portion, the length of which, according to claim 2 or 3 stacked according to, characterized in that there is a less than or equal to the width of the internal electrode of the capacitor non-generating unit Electronic components.

It said electronic component body end surface ceramic layer on the end surface in the stacking direction is formed, the gap is formed on the end surface ceramic layer side of the inner electrode which is most formed on the outer side in the lamination direction of the capacitor non-generating unit The multilayer electronic component according to claim 1, wherein the multilayer electronic component is a multilayer electronic component.