JP7633788B2 - Ceramic electronic components and their manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、セラミック電子部品およびその製造方法に関する。 The present invention relates to ceramic electronic components and their manufacturing methods.
積層セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品が開発されている(例えば、特許文献1,2参照)。電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載されるセラミック電子部品についても、さらなる小型化が求められている。セラミック電子部品の基本特性である容量値は、誘電率が同等の誘電体材料を用いた場合に、誘電体層の厚さ、誘電体層の面積、および誘電体層の積層数で規定される。セラミック電子部品では、誘電体層とほぼ同数の内部電極層が設けられており、体積に占める内部電極層の割合が大きくなっている。制限された体積からより大きな容量を取り出すためには、内部電極層を薄くし、内部電極層の積層数を多くすることが望まれる。
Ceramic electronic components such as multilayer ceramic capacitors have been developed (see, for example,
しかしながら、内部電極層を薄くすると、内部電極層の連続率が低下するおそれがある。 However, making the internal electrode layer thinner may result in a decrease in the continuity rate of the internal electrode layer.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、内部電極層の高連続率を実現することができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to provide a ceramic electronic component that can achieve a high continuity rate of the internal electrode layer, and a manufacturing method thereof.
本発明に係るセラミック電子部品は、セラミックを主成分とする複数の誘電体層と、複数の内部電極層と、が積層され、複数の前記内部電極層が、対向する2端面の少なくともいずれか一方に露出するように形成された積層チップを備え、前記内部電極層には、前記2端面が対向する方向と前記複数の内部電極層が積層される方向で形成される断面において、前記内部電極層内に閉塞する複数の空隙が、前記2端面が対向する方向に沿って間隔を空けて並ぶように設けられていることを特徴とする。 The ceramic electronic component according to the present invention comprises a laminated chip in which a plurality of dielectric layers, the main component of which is ceramic, and a plurality of internal electrode layers are laminated, and the plurality of internal electrode layers are formed so as to be exposed on at least one of two opposing end faces, and the internal electrode layers are characterized in that in a cross section formed in the direction in which the two end faces face each other and in the direction in which the plurality of internal electrode layers are laminated, a plurality of voids that are closed within the internal electrode layers are provided so as to be aligned at intervals along the direction in which the two end faces face each other.
上記セラミック電子部品において、前記2端面が対向する方向における前記内部電極層の長さに対する、前記2端面が対向する方向における前記空隙の長さの合計は、3%以上、90%以下であってもよい。 In the above ceramic electronic component, the sum of the length of the gap in the direction in which the two end faces face each other may be 3% or more and 90% or less of the length of the internal electrode layer in the direction in which the two end faces face each other.
上記セラミック電子部品において、前記2端面が対向する方向における前記内部電極層の長さに対する、前記2端面が対向する方向における前記空隙の長さの合計は、15%以上、80%以下であってもよい。 In the above ceramic electronic component, the sum of the length of the gap in the direction in which the two end faces face each other may be 15% or more and 80% or less of the length of the internal electrode layer in the direction in which the two end faces face each other.
上記セラミック電子部品において、前記2端面が対向する方向における前記内部電極層の長さに対する、前記2端面が対向する方向における前記空隙の長さの合計は、30%以上、65%以下であってもよい。 In the above ceramic electronic component, the sum of the length of the gap in the direction in which the two end faces face each other may be 30% or more and 65% or less of the length of the internal electrode layer in the direction in which the two end faces face each other.
上記セラミック電子部品において、前記空隙と前記誘電体層との最短距離は、積層方向における前記空隙の長さよりも大きくてもよい。 In the ceramic electronic component, the shortest distance between the gap and the dielectric layer may be greater than the length of the gap in the stacking direction.
上記セラミック電子部品において、積層方向における前記空隙の長さは、0.03μm以上、0.8μm以下であってもよい。 In the above ceramic electronic component, the length of the void in the stacking direction may be 0.03 μm or more and 0.8 μm or less.
上記セラミック電子部品において、前記2端面が対向する方向における前記空隙の長さは、0.03μm以上、5.0μm以下であってもよい。 In the above ceramic electronic component, the length of the gap in the direction in which the two end faces face each other may be 0.03 μm or more and 5.0 μm or less.
本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、誘電体グリーンシートに、真空成膜プロセスによって内部電極パターンを成膜することによって積層単位を形成する工程と、前記誘電体グリーンシート同士が対向して貼り合わされ、かつ前記内部電極パターン同士が対向して貼り合わされるように、前記積層単位を積層することで積層体を形成する工程と、前記積層体を略直方体形状にカットし、前記内部電極パターンを、対向する2端面の少なくともいずれか一方に露出させる工程と、前記積層体を焼成する工程と、を含み、前記内部電極パターンから得られる内部電極層において、前記内部電極層内に閉塞する複数の空隙が、前記2端面が対向する方向に沿って間隔を空けて並ぶように、前記焼成する工程の条件を調整することを特徴とする。 The method for manufacturing a ceramic electronic component according to the present invention includes the steps of forming a laminate unit by forming an internal electrode pattern on a dielectric green sheet by a vacuum film-forming process, laminating the laminate units to form a laminate such that the dielectric green sheets are bonded to each other facing each other and the internal electrode patterns are bonded to each other facing each other, cutting the laminate into a substantially rectangular parallelepiped shape and exposing the internal electrode pattern on at least one of the two opposing end faces, and firing the laminate, and is characterized in that the conditions of the firing step are adjusted so that in the internal electrode layer obtained from the internal electrode pattern, a plurality of voids blocked in the internal electrode layer are arranged at intervals along the direction in which the two end faces face each other.
本発明によれば、内部電極層の高連続率を実現することができるセラミック電子部品およびその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a ceramic electronic component that can achieve a high continuity rate of the internal electrode layer and a method for manufacturing the same.
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100の部分断面斜視図である。図2は、図1のA-A線断面図である。図3は、図1のB-B線断面図である。図1~図3で例示するように、積層セラミックコンデンサ100は、略直方体形状を有する積層チップ10と、積層チップ10のいずれかの対向する2端面に設けられた外部電極20a,20bとを備える。なお、積層チップ10の当該2端面以外の4面のうち、積層方向の上面および下面以外の2面を側面と称する。外部電極20a,20bは、積層チップ10の積層方向の上面、下面および2側面に延在している。ただし、外部電極20a,20bは、互いに離間している。なお、図1において、X軸方向(第1方向)は、積層チップ10の長さ方向であって、積層チップ10の2端面が対向する方向であり、外部電極20aと外部電極20bとが対向する方向である。Y軸方向(第2方向)は、内部電極層の幅方向である。Z軸方向は、積層方向である。X軸方向と、Y軸方向と、Z軸方向とは、互いに直交している。
(Embodiment)
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a multilayer
積層チップ10は、誘電体として機能するセラミック材料を含む誘電体層11と、卑金属材料を含む内部電極層12とが、交互に積層された構成を有する。各内部電極層12の端縁は、積層チップ10の外部電極20aが設けられた端面と、外部電極20bが設けられた端面とに、交互に露出している。それにより、各内部電極層12は、外部電極20aと外部電極20bとに、交互に導通している。その結果、積層セラミックコンデンサ100は、複数の誘電体層11が内部電極層12を介して積層された構成を有する。また、誘電体層11と内部電極層12との積層体において、積層方向の最外層には内部電極層12が配置され、当該積層体の上面および下面は、カバー層13によって覆われている。カバー層13は、セラミック材料を主成分とする。例えば、カバー層13の材料は、誘電体層11とセラミック材料の主成分が同じである。
The laminated
積層セラミックコンデンサ100のサイズは、例えば、長さ0.25mm、幅0.125mm、高さ0.125mmであり、または長さ0.4mm、幅0.2mm、高さ0.2mm、または長さ0.6mm、幅0.3mm、高さ0.3mmであり、または長さ1.0mm、幅0.5mm、高さ0.5mmであり、または長さ3.2mm、幅1.6mm、高さ1.6mmであり、または長さ4.5mm、幅3.2mm、高さ2.5mmであるが、これらのサイズに限定されるものではない。
The size of the multilayer
内部電極層12は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Sn(スズ)等の卑金属を主成分とする。内部電極層12として、Pt(白金),Pd(パラジウム),Ag(銀),Au(金)などの貴金属やこれらを含む合金を用いてもよい。内部電極層12の平均厚みは、例えば、1μm以下である。誘電体層11は、例えば、一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。例えば、当該セラミック材料として、BaTiO3(チタン酸バリウム),CaZrO3(ジルコン酸カルシウム),CaTiO3(チタン酸カルシウム),SrTiO3(チタン酸ストロンチウム),ペロブスカイト構造を形成するBa1-x-yCaxSryTi1-zZrzO3(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)等を用いることができる。1層あたりの誘電体層11の厚みは、例えば、0.01μm以上5.0μm以下であり、または0.1μm以上3.0μm以下であり、または0.2μm以上1.0μm以下である。
The
誘電体層11は、例えば、一般式ABO3で表されるペロブスカイト構造を主相とするセラミック材料を主成分とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。本実施形態においては、当該セラミック材料として、BaTiO3(チタン酸バリウム)を用いる。誘電体層11は、例えば、ペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主成分とするセラミック原材料粉末を含む誘電体材料を焼成することによって得られる。
The
図2で例示するように、外部電極20aに接続された内部電極層12と外部電極20bに接続された内部電極層12とが対向する領域は、積層セラミックコンデンサ100において電気容量を生じる領域である。そこで、当該電気容量を生じる領域を、容量領域14と称する。すなわち、容量領域14は、異なる外部電極に接続された隣接する内部電極層12同士が対向する領域である。
As illustrated in FIG. 2, the region where the
外部電極20aに接続された内部電極層12同士が、外部電極20bに接続された内部電極層12を介さずに対向する領域を、エンドマージン15と称する。また、外部電極20bに接続された内部電極層12同士が、外部電極20aに接続された内部電極層12を介さずに対向する領域も、エンドマージン15である。すなわち、エンドマージン15は、同じ外部電極に接続された内部電極層12が異なる外部電極に接続された内部電極層12を介さずに対向する領域である。エンドマージン15は、電気容量を生じない領域である。
The region where the
図3で例示するように、積層チップ10において、積層チップ10の2側面から内部電極層12に至るまでの領域をサイドマージン16と称する。すなわち、サイドマージン16は、上記積層構造において積層された複数の内部電極層12が2側面側に延びた端部を覆うように設けられた領域である。サイドマージン16も、電気容量を生じない領域である。
As shown in FIG. 3, in the laminated
電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載される積層セラミックコンデンサ100についても、さらなる小型化が求められている。積層セラミックコンデンサ100の基本特性である容量値は、誘電率が同等の誘電体材料を用いた場合に、誘電体層11の厚さ、誘電体層11の面積、および誘電体層11の積層数で規定される。積層セラミックコンデンサ100では、誘電体層11とほぼ同数の内部電極層12が設けられており、体積に占める内部電極層12の割合が大きくなっている。制限された体積からより大きな容量を取り出すためには、内部電極層12を薄くし、内部電極層12の積層数を多くすることが望まれる。
As electronic devices become smaller, further miniaturization is also required for the multilayer
しかしながら、内部電極層12を薄くすると、内部電極層12の連続率が低下するおそれがある。図4は、連続率を表す図である。図4で例示するように、ある内部電極層12における長さL0の観察領域において、その金属部分の長さL1,L2,・・・,Lnを測定して合計し、金属部分の割合であるΣLn/L0をその層の連続率と定義することができる。
However, when the
本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ100は、内部電極層12の高連続率を実現することができる構成を有している。以下、詳細について説明する。
The multilayer
図5(a)は、X軸およびZ軸によって構成されるXZ平面の断面における内部電極層12の拡大図である。図5(a)で例示するように、内部電極層12には、X軸方向に沿って間隔を空けて並ぶように、内部電極層12内で閉塞された複数の空隙17が設けられている。例えば、Z軸方向における各空隙17の中央位置がX軸方向に沿って並んでいる。例えば、前記空隙17の中央位置は内部電極層12をZ軸方向に5等分したとき中央の1/5の領域内にあればよい。空隙17は、自由面が塑性変形することで応力を緩和する作用を有している。特に、積層チップ10を焼成する際の誘電体層11と内部電極層12との間の熱収縮差に起因する応力を緩和することができる。X軸方向に沿って複数の空隙17が設けられることによって、X軸方向の広い範囲にわたって応力を緩和することができる。それにより、内部電極層12の途切れが抑制され、内部電極層12の高連続率を実現することができる。
5A is an enlarged view of the
なお、空隙17が内部電極層12内で閉塞していることにより、空隙17は誘電体層11に対して露出しなくなる。空隙17が誘電体層11に対して露出しないことで、容量値の低下を抑制することができる。また、空隙17と誘電体層11のセラミックとが接しないため、セラミックに応力が集中せずに、デラミネーション、クラックなどが抑制され、誘電体層11の信頼性が向上する。
Since the
例えば、複数の空隙17は、内部電極層12の厚み方向の中央部20%から80%の範囲で、X軸方向に沿って並んでいる。または、複数の空隙17は、内部電極層12の厚み方向の中央部30%から70%の範囲で、X軸方向に沿って並んでいる。または、複数の空隙17は、内部電極層12の厚み方向の中央部40%から60%の範囲で、X軸方向に沿って並んでいる。
For example, the
図5(b)は、空隙17に関係する各サイズについて説明するための図である。図5(b)で例示するように、内部電極層12の厚みを、寸法1とする。空隙17と、誘電体層11との最短距離を、寸法2とする。X軸方向における空隙17の長さを、寸法3とする。Z軸方向における空隙17の長さを、寸法4とする。X軸方向において隣接する空隙17との間隔を、寸法5とする。
Figure 5(b) is a diagram for explaining the various sizes related to the void 17. As illustrated in Figure 5(b), the thickness of the
寸法1~寸法5は、内部電極層12の断面のSEM写真を用いて測定することができる。寸法1~寸法5として、それぞれの定義される方向に応じてX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に沿って、最大値となる長さを採用する。必要に応じてImageJなどの画像解析ソフトを使用してもよい。
内部電極層12において、各空隙17のX軸方向における合計長さ(各空隙17の寸法3の合計)が小さすぎると、十分に応力が緩和されないおそれがある。そこで、本実施形態においては、内部電極層12のX軸方向の長さに対する、各空隙17のX軸方向における合計長さの割合(存在率)に下限を設けることが好ましい。例えば、当該存在率は、3%以上であることが好ましく、15%以上であることがより好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。一方、当該存在率が大きすぎると、内部電極層12が層内で剥離してしまうなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、当該存在率に上限を設けることが好ましい。例えば、当該存在率は、90%以下であることが好ましく、80%以下であることがより好ましく、65%以下であることがさらに好ましい。
In the
空隙17は、内部電極層12において、Z軸方向の略中央に位置していることが好ましい。この場合、寸法2>寸法4の関係を実現することができる。この関係が実現されることで、最低限の電極厚さで、誘電体層11と接触する電極厚さを保ちながら応力緩和のための空隙を形成できるため、積層数を増やして容量値を大きくすることができる。
The
寸法1は、例えば、0.01μm以上5.0μm以下であり、0.05μm以上3.0μm以下であり、0.1μm以上1.0μm以下である。内部電極層12がこのように薄層化されていても、空隙17を設けることで、高連続率を実現することができる。
寸法4が小さすぎると、応力緩和に寄与する空隙のZ軸方向の寸法が短くなるため内部応力によってクラックが発生するなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、寸法4に下限を設けることが好ましい。例えば、寸法4は、0.03μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.06μm以上であることがさらに好ましい。一方、寸法4が大きすぎると、積層体における内部電極層数と誘電体層数が少なくなるため、容量値の確保が難しくなるおそれがある。そこで、寸法4に上限を設けることが好ましい。例えば、寸法4は、0.8μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましく、0.4μm以下であることがさらに好ましい。
If
寸法3が小さすぎると、応力緩和に寄与する空隙のX軸方向の寸法が短くなるため、内部応力によってクラックが発生するなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、寸法3に下限を設けることが好ましい。例えば、寸法4は、0.03μm以上であることが好ましく、0.05μm以上であることがより好ましく、0.08μm以上であることがさらに好ましい。一方、寸法3が大きすぎると、内部電極層が層内で剥離してしまうなどの不具合が生じるおそれがある。そこで、寸法3に上限を設けることが好ましい。例えば、寸法3は、5.0μm以下であることが好ましく、3.0μm以下であることがより好ましく、2.0μm以下であることがさらに好ましい。
If
続いて、積層セラミックコンデンサ100の製造方法について説明する。図6は、積層セラミックコンデンサ100の製造方法のフローを例示する図である。
Next, we will explain the manufacturing method of the multilayer
(原料粉末作製工程)
まず、誘電体層11を形成するための誘電体材料を用意する。誘電体層11に含まれるAサイト元素およびBサイト元素は、通常はABO3の粒子の焼結体の形で誘電体層11に含まれる。例えば、BaTiO3は、ペロブスカイト構造を有する正方晶化合物であって、高い誘電率を示す。このBaTiO3は、一般的に、二酸化チタンなどのチタン原料と炭酸バリウムなどのバリウム原料とを反応させてチタン酸バリウムを合成することで得ることができる。誘電体層11の主成分セラミックの合成方法としては、従来種々の方法が知られており、例えば固相法、ゾル-ゲル法、水熱法等が知られている。本実施形態においては、これらのいずれも採用することができる。
(Raw material powder preparation process)
First, a dielectric material for forming the
得られたセラミック粉末に、目的に応じて所定の添加化合物を添加する。添加化合物としては、マグネシウム(Mg)、マンガン(Mn)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、希土類元素(イットリウム(Y)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホロミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb))の酸化物、または、コバルト(Co)、ニッケル、リチウム(Li)、ホウ素(B)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)もしくはケイ素(Si)を含む酸化物、または、コバルト、ニッケル、リチウム、ホウ素、ナトリウム、カリウムもしくはケイ素を含むガラスが挙げられる。 A specific additive compound is added to the obtained ceramic powder according to the purpose. Examples of the additive compound include oxides of magnesium (Mg), manganese (Mn), vanadium (V), chromium (Cr), rare earth elements (yttrium (Y), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), and ytterbium (Yb)), or oxides containing cobalt (Co), nickel, lithium (Li), boron (B), sodium (Na), potassium (K), or silicon (Si), or glasses containing cobalt, nickel, lithium, boron, sodium, potassium, or silicon.
例えば、セラミック原料粉末に添加化合物を含む化合物を湿式混合し、乾燥および粉砕してセラミック材料を調製する。例えば、上記のようにして得られたセラミック材料について、必要に応じて粉砕処理して粒径を調節し、あるいは分級処理と組み合わせることで粒径を整えてもよい。以上の工程により、誘電体材料が得られる。 For example, a compound containing an additive compound is wet mixed with a ceramic raw material powder, and then dried and pulverized to prepare a ceramic material. For example, the ceramic material obtained as described above may be pulverized as necessary to adjust the particle size, or may be combined with a classification process to adjust the particle size. Through the above steps, a dielectric material is obtained.
(積層工程)
次に、得られた誘電体材料に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材51上に例えば厚み0.5μm以上1.0μm以下の誘電体グリーンシート52を塗工して乾燥させる。基材51は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムである。
(Lamination process)
Next, a binder such as polyvinyl butyral (PVB) resin, an organic solvent such as ethanol or toluene, and a plasticizer are added to the obtained dielectric material and wet mixed. The obtained slurry is used to coat a dielectric
次に、図7(a)で例示するように、誘電体グリーンシート52上に、真空成膜プロセスによって内部電極パターン53を成膜する。図7(a)では、一例として、誘電体グリーンシート52上に4層の内部電極パターン53が所定の間隔を空けて成膜されている。真空成膜手法は、特に限定されるものではないが、例えば、スパッタリング、蒸着などを用いることができる。内部電極パターン53が成膜された誘電体グリーンシート52を、積層単位とする。
Next, as illustrated in FIG. 7(a), an
次に、誘電体グリーンシート52を基材51から剥がしつつ、積層単位を積層する。図7(b)で例示するように、誘電体グリーンシート52同士が対向して貼り合わされるように、かつ内部電極パターン53同士が対向して貼り合わされるように、積層単位を積層する。
Next, the laminate units are stacked while peeling off the dielectric
次に、積層単位が積層されることで得られた積層体の上下にカバーシートを所定数(例えば2~10層)だけ積層して熱圧着させ、所定チップ寸法(例えば1.0mm×0.5mm)にカットする。図7(b)の例では、点線に沿ってカットする。カバーシートは、誘電体グリーンシート52と同じ成分であってもよく、添加化合物が異なっていてもよい。
Next, a predetermined number of cover sheets (e.g., 2 to 10 layers) are laminated on the top and bottom of the laminate obtained by stacking the stacking units, thermocompressed, and cut to the specified chip dimensions (e.g., 1.0 mm x 0.5 mm). In the example of FIG. 7(b), cutting is performed along the dotted lines. The cover sheet may be of the same composition as the dielectric
(焼成工程)
このようにして得られたセラミック積層体を、N2雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極20a,20bの下地層となる金属ペーストをディップ法で塗布し、酸素分圧10-5~10-8atmの還元雰囲気中で1100~1300℃で10分~2時間焼成する。このようにして、積層セラミックコンデンサ100が得られる。なお、2層の誘電体グリーンシート52から1層の誘電体層11が得られる。2層の内部電極パターン53から1層の内部電極層12が得られる。
(Firing process)
The ceramic laminate thus obtained is subjected to a binder removal process in a N2 atmosphere, after which a metal paste that will become the underlayer of the
(再酸化処理工程)
その後、N2ガス雰囲気中で600℃~1000℃で再酸化処理を行ってもよい。
(Reoxidation treatment process)
Thereafter, a re-oxidation treatment may be performed at 600° C. to 1000° C. in a N 2 gas atmosphere.
(めっき処理工程)
その後、めっき処理により、外部電極20a,20bに、Cu,Ni,Sn等の金属コーティングを行ってもよい。
(Plating process)
Thereafter, the
本実施形態に係る製造方法によれば、誘電体グリーンシート52上に真空成膜プロセスで内部電極パターン53を成膜することから、誘電体グリーンシート52と内部電極パターン53との密着性を向上させることができる。例えば、誘電体グリーンシート52上に金属粉末を印刷する場合と比較して、密着性を向上させることができる。それにより、デラミネーションが抑制され、内部電極層12の球状化が抑制され、内部電極層12の高連続率を実現することができる。ここでのデラミネーションとは、誘電体グリーンシート52および内部電極パターン53を同時焼成するときに両者の界面に沿って剥離が生じることである。また、2層の内部電極パターン53を貼り合わせることから、図5(a)で例示したように、内部電極層12のZ軸方向の略中央において、X軸方向に沿って複数の空隙17が間隔を空けて並ぶようになる。それにより、積層チップ10を焼成する際の誘電体層11と内部電極層12との間の熱収縮差に起因する応力を緩和することができる。その結果、内部電極層12の途切れが抑制され、内部電極層12の高連続率を実現することができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the
また、2層の内部電極パターン53から1層の内部電極層12を形成することから、内部電極パターン53の成膜厚みを内部電極層12の厚みの半分程度とすることができる。この場合、1層の内部電極パターン53を成膜するための時間が短縮化されるため、誘電体グリーンシート52が真空プロセスにおける低圧高温雰囲気に晒される時間が短縮される。それにより、誘電体グリーンシート52からのバインダなどの有機溶媒の蒸発量を抑制することができる。
In addition, since one
また、誘電体グリーンシート52は一方の面がPETフィルムに覆われて扱われ、他方の面はPETフィルムに覆われていないので、両面間で揮発する溶剤量や密度などに差異が生じ表面の状態が異なっている。本実施形態に係る製造方法によれば、積層後の状態において誘電体グリーンシート52の両面に内部電極パターン53を形成せず、上面にのみ内部電極パターン53を形成しているため、この密着条件に合わせてデラミネーションが発生しないように焼成温度プロファイルを調整すればよく、温度条件幅が広くなる。また、このように製造された積層セラミックコンデンサは、デラミネーションが生じにくい信頼性の高い製品とすることができる。
In addition, since the dielectric
なお、上記各実施形態においては、セラミック電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明したが、それに限られない。例えば、バリスタやサーミスタなどの、他の電子部品を用いてもよい。 In the above embodiments, a multilayer ceramic capacitor has been described as an example of a ceramic electronic component, but the present invention is not limited to this. For example, other electronic components such as a varistor or a thermistor may be used.
以下、実施形態に係る積層セラミックコンデンサを作製し、特性について調べた。 The multilayer ceramic capacitor according to the embodiment was fabricated and its characteristics were investigated.
(実施例1)
チタン酸バリウム粉末に対して添加物を添加し、ボールミルで十分に湿式混合粉砕して誘電体材料を得た。誘電体材料に有機バインダとしてブチラール系、溶剤としてトルエン、エチルアルコールを加えてドクターブレード法にてPETの基材上に誘電体グリーンシートを塗工した。誘電体グリーンシートの厚みは、0.6μmとした。
Example 1
Additives were added to the barium titanate powder, and the mixture was thoroughly wet mixed and pulverized in a ball mill to obtain a dielectric material. A butyral-based organic binder and toluene and ethyl alcohol were added to the dielectric material, and a dielectric green sheet was applied onto a PET substrate by the doctor blade method. The thickness of the dielectric green sheet was 0.6 μm.
次に、誘電体グリーンシート上に、スパッタリングによって内部電極パターンを成膜した。カソードには、Niターゲットを用いた。 Next, an internal electrode pattern was formed on the dielectric green sheet by sputtering. A Ni target was used as the cathode.
次に、誘電体グリーンシートを基材から剥がしつつ、積層単位を積層した。誘電体グリーンシート同士が対向して貼り合わされるように、かつ内部電極パターン同士が対向して貼り合わされるように、積層単位を積層した。積層単位の積層後に、大気圧下で圧力をかけてプレスした。その後、所定チップ寸法(1.5mm×0.75mm×0.3mm)にカットした。 Next, the laminate units were stacked while peeling off the dielectric green sheet from the substrate. The laminate units were stacked so that the dielectric green sheets were bonded facing each other and the internal electrode patterns were bonded facing each other. After stacking the laminate units, they were pressed under atmospheric pressure. Then, they were cut to the specified chip dimensions (1.5 mm x 0.75 mm x 0.3 mm).
このようにして得られたセラミック積層体を、N2雰囲気で脱バインダ処理した後に外部電極の下地層となる金属ペーストを塗布し、還元雰囲気において焼結を行なった。 The ceramic laminate thus obtained was subjected to a binder removal treatment in a N2 atmosphere, after which a metal paste that would become the underlayer of the external electrodes was applied thereto, and sintered in a reducing atmosphere.
得られた積層セラミックコンデンサの断面のSEM写真を取得した。実施例では、内部電極層の積層方向の略中央部に、外部電極同士が対向する方向に沿って複数の空隙が確認された。当該SEM写真において、空隙の寸法1~寸法5を測定した。なお、寸法1~寸法5はランダムに選択した20個について測定した。また、存在率(内部電極層のX軸方向の長さに対する、各空隙のX軸方向における合計長さの割合)を測定した。さらに、内部電極層の連続率を測定した。結果を表1に示す。
An SEM photograph was taken of the cross section of the obtained multilayer ceramic capacitor. In the example, multiple voids were confirmed in the direction in which the external electrodes face each other, approximately in the center of the lamination direction of the internal electrode layers. In the SEM photograph,
(実施例2)
実施例1の積層単位の積層後に、大気圧下でプレスした条件を700hPaの減圧下でプレスした条件に変更した以外は、実施例1と同じ条件で製造をおこなった。結果を表1に示す。
Example 2
After lamination of the laminate units in Example 1, the laminate was pressed under reduced pressure of 700 hPa instead of atmospheric pressure, and the laminate was produced under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1.
(比較例)
比較例では、内部電極層を形成した後、従来の製造方法と同様に同一方向に積層をおこなった。実施例のように内部電極層同士が向き合うような貼り合わせはおこなわなかった。その他の条件は、実施例と同様とした。得られた積層セラミックコンデンサの断面のSEM写真を取得した。比較例では、内部電極層の積層方向の略中央部に、外部電極同士が対向する方向に沿って並ぶような空隙は確認されなかった。
In the comparative example, after forming the internal electrode layers, they were laminated in the same direction as in the conventional manufacturing method. The internal electrode layers were not laminated so as to face each other as in the example. The other conditions were the same as in the example. SEM photographs of the cross sections of the obtained multilayer ceramic capacitors were taken. In the comparative example, no voids were found in the approximate center of the lamination direction of the internal electrode layers, aligned along the direction in which the external electrodes face each other.
表1に示すように、比較例では、内部電極層の連続率は低くなった。これに対して、実施例1,2では、内部電極層の連続率が高くなった。これは、内部電極層の積層方向の略中央部において、外部電極同士が対向する方向に並ぶように複数の空隙が形成されることで、応力が緩和されたからであると考えられる。実施例1と実施例2を比べると積層体を減圧下でプレスした実施例2では空隙が減少していた。積層体をプレスする際に減圧すれば大気圧下でプレスした場合に比べて空隙の存在率を低減できることが確認された。 As shown in Table 1, in the comparative example, the continuity rate of the internal electrode layer was low. In contrast, in Examples 1 and 2, the continuity rate of the internal electrode layer was high. This is thought to be because stress was alleviated by forming multiple voids in the approximate center of the stacking direction of the internal electrode layer so that the external electrodes were aligned in the direction facing each other. Comparing Example 1 and Example 2, the number of voids was reduced in Example 2, in which the laminate was pressed under reduced pressure. It was confirmed that the rate of voids can be reduced by reducing the pressure when pressing the laminate compared to pressing under atmospheric pressure.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention as described in the claims.
10 積層チップ
11 誘電体層
12 内部電極層
13 カバー層
14 容量領域
15 エンドマージン
16 サイドマージン
17 空隙
20a,20b 外部電極
51 基材
52 誘電体グリーンシート
53 内部電極パターン
100 積層セラミックコンデンサ
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記内部電極層には、前記2端面が対向する方向と前記複数の内部電極層が積層される方向で形成される断面において、前記内部電極層内に閉塞して積層方向におけるサイズの下限が0.03μm以上である複数の空隙が、前記2端面が対向する方向に沿って間隔を空けて並ぶように設けられ、
前記内部電極層内に存在する全ての前記空隙について、積層方向における前記空隙と前記誘電体層との最短距離は、積層方向における前記空隙の長さよりも大きいことを特徴とするセラミック電子部品。 A laminated chip in which a plurality of dielectric layers mainly made of ceramic and a plurality of internal electrode layers are laminated, and the plurality of internal electrode layers are formed so as to be exposed on at least one of two opposing end faces,
In the internal electrode layer, in a cross section formed in a direction in which the two end faces face each other and in a direction in which the plurality of internal electrode layers are stacked, a plurality of voids, each having a size in a stacking direction that is closed within the internal electrode layer and has a lower limit of 0.03 μm or more, are arranged at intervals along the direction in which the two end faces face each other,
A ceramic electronic component, characterized in that for all of the voids present in the internal electrode layers, the shortest distance between the void and the dielectric layer in the stacking direction is greater than the length of the void in the stacking direction.
前記内部電極層には、前記2端面が対向する方向と前記複数の内部電極層が積層される方向で形成される断面において、前記内部電極層内に閉塞して積層方向におけるサイズの下限が0.03μm以上である複数の空隙が、前記2端面が対向する方向に沿って間隔を空けて並ぶように設けられ、
積層方向における前記空隙と前記誘電体層との最短距離は、積層方向における前記空隙の長さよりも大きく、
前記複数の空隙の中央位置は、前記内部電極層を積層方向に5等分したとき中央の1/5の領域内にあり、
前記複数の空隙の中央位置は、前記1/5の領域以外には存在しないことを特徴とするセラミック電子部品。 A laminated chip in which a plurality of dielectric layers mainly made of ceramic and a plurality of internal electrode layers are laminated, and the plurality of internal electrode layers are formed so as to be exposed on at least one of two opposing end faces,
In the internal electrode layer, in a cross section formed in a direction in which the two end faces face each other and in a direction in which the plurality of internal electrode layers are stacked, a plurality of voids, each having a size in a stacking direction that is closed within the internal electrode layer and has a lower limit of 0.03 μm or more, are arranged at intervals along the direction in which the two end faces face each other,
a shortest distance between the gap and the dielectric layer in a stacking direction is greater than a length of the gap in the stacking direction;
a central position of the plurality of voids is within a central ⅕ region when the internal electrode layers are divided into 5 equal parts in the lamination direction,
A ceramic electronic component, characterized in that the central positions of the plurality of voids do not exist outside the 1/5 region.
前記誘電体グリーンシート同士が対向して貼り合わされ、かつ前記内部電極パターン同士が対向して貼り合わされるように、前記積層単位を積層することで積層体を形成する工程と、
前記積層体を略直方体形状にカットし、前記内部電極パターンを、対向する2端面の少なくともいずれか一方に露出させる工程と、
前記積層体を焼成する工程と、を含み、
前記内部電極パターンから得られる内部電極層において、前記内部電極層内に閉塞する複数の空隙が、前記2端面が対向する方向に沿って間隔を空けて並ぶように、前記焼成する工程の条件を調整することを特徴とするセラミック電子部品の製造方法。 forming an internal electrode pattern on a dielectric green sheet by a vacuum deposition process to form a laminate unit;
forming a laminate by laminating the lamination units so that the dielectric green sheets are bonded to each other while facing each other and the internal electrode patterns are bonded to each other while facing each other;
cutting the laminate into a substantially rectangular parallelepiped shape and exposing the internal electrode pattern on at least one of two opposing end faces;
and firing the laminate.
a first end face that faces the first electrode and a second end face that faces the second electrode, the first end face being electrically connected to the first end face of the first electrode and the second end face being electrically connected to the second ...
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