(57)【要約】【課題】外部電極が部品本体の外表面上に直接めっきを施すことによって形成された、積層セラミック電子部品において、外部電極となるめっき膜と部品本体との固着力を向上させる。【解決手段】部品本体５の、外部電極１２，１３が形成されるべき面の少なくとも一部に、Ｔｉを含むろう材を付与し、これを焼き付けることにより、Ｔｉを含む金属層１９を形成する。そして、金属層１９を少なくとも覆うように、外部電極１２，１３をめっきによって形成し、次いで、金属層１９と外部電極１２，１３となるめっき膜１４との間で相互拡散を生じさせるように熱処理を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数のセラミック層および前記セラミック層間の特定の界面に沿って形成された内部電極をもって構成されるもので、相対向する第１および第２の主面と前記第１および第２の主面間を連結する第１および第２の端面ならびに第１および第２の側面とを有し、前記内部電極の端縁の一部が前記部品本体の前記第１および第２の端面の少なくとも一方上に露出している、部品本体と、
前記内部電極が露出した、前記部品本体の少なくとも前記端面上に形成された外部電極と
を備える、積層セラミック電子部品を製造する方法であって、
前記部品本体を用意する工程と、
前記部品本体の、前記外部電極が形成されるべき面の少なくとも一部に、Ｔｉを含むろう材を付与する工程と、
前記ろう材を焼き付け、それによって前記部品本体上に金属層を形成する工程と、
前記部品本体における、前記内部電極が露出している部分および前記金属層が形成された部分を少なくとも覆うように、前記外部電極の少なくとも一部となるめっき膜をめっきによって形成する工程と、
前記金属層と前記めっき膜との間で相互拡散を生じさせるように熱処理する工程と
を備える、
積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記ろう材を付与する工程において、前記ろう材は、前記部品本体の、前記内部電極の露出している部分を除くセラミック部分上にのみ付与される、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記ろう材はＡｇおよびＣｕをさらに含む、請求項１または２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
積層された複数のセラミック層および前記セラミック層間の特定の界面に沿って形成された内部電極をもって構成されるもので、相対向する第１および第２の主面と前記第１および第２の主面間を連結する第１および第２の端面ならびに第１および第２の側面とを有し、前記内部電極の端縁の一部が前記部品本体の前記第１および第２の端面の少なくとも一方上に露出している、部品本体と、
前記内部電極が露出した、前記部品本体の少なくとも前記端面上にめっきを直接施すことにより形成された外部電極と、
前記部品本体と前記外部電極との間に存在する、Ｔｉを含む金属層と、
前記外部電極と前記金属層との間に存在する、厚み０．１μｍ以上の相互拡散層と
を備える、積層セラミック電子部品。
【請求項５】
前記金属層は、前記部品本体の、前記内部電極の露出している部分を除くセラミック部分の表面上にのみ存在する、請求項４に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項６】
前記金属層は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金を主成分とする、請求項４または５に記載の積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層セラミック電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、外部電極が部品本体の外表面上に直接めっきを施すことによって形成された、積層セラミック電子部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品に対しては、小型化の要望がある。しかしながら、たとえば積層セラミックコンデンサにおいて、小型化の要望を満たすため、部品本体を小型化すると、一般に、取得し得る静電容量が小さくなってしまう。そこで、静電容量を確保しつつ、小型化の要望を満たし得る対策として、外部電極の体積を小さくすることが考えられる。
【０００３】
従来、外部電極は、一般に、ディップ法により形成された導電性ペーストの焼き付けによる厚膜層を下地とし、その上にめっき膜を形成した層構造を有している。ここで、仮に、導電性ペーストの焼き付けによる厚膜層を省略し、めっき膜のみをもって外部電極を形成することができれば、外部電極の厚みを非常に薄くできる。したがって、その分、積層セラミックコンデンサの小型化を図ることができ、あるいは、その分、部品本体における容量形成部に充てることができる。
【０００４】
上述のように、外部電極をめっき膜のみによって形成した積層セラミックコンデンサが、たとえば特開２００５−３４０６６３号（特許文献１）に記載されている。この特許文献１では、部品本体の端面における複数の内部電極の露出部をつなぐように、端面上に直接、無電解めっきによるめっき膜を形成することによって、外部電極を形成することが記載されている。さらに、特許文献１では、部品本体の端面に隣接する２つの主面の各一部上にも回り込んで外部電極が形成されるようにするため、内部電極と同様の形成方法によってダミー電極を形成し、このダミー電極を、部品本体の主面側にも露出させることが記載されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の積層セラミックコンデンサでは、めっきによる外部電極と部品本体との界面に沿って水分が浸入しやすく、そのため、絶縁抵抗が劣化するという問題を招くことがある。特に、部品本体の２つの主面上に位置する外部電極の先端部からの水分の浸入が顕著であることがわかっている。
【０００６】
この問題を解決するため、特開２００８−４１７８６号公報（特許文献２）では、外部電極における、部品本体の主面の各一部上に回り込む部分と部品本体との間に、ガラスフリットを含むダミー電極を焼付けによって形成することが提案されている。
【０００７】
上記特許文献２に記載の構成によれば、外部電極の主面回り込み部分と部品本体との隙間が、ダミー電極に含まれるガラスフリットにより充填されるため、この隙間への水分の浸入が防止される。したがって、積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品の絶縁抵抗の劣化が抑制され、耐湿負荷特性が向上する。
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の構成を採用したとき、ダミー電極の表面にガラスが浮くことがあり、このようなガラス浮きが生じると、外部電極となるめっき膜が良好な状態で析出しないことがある。また、めっき液の種類によっては、浮いたガラスが溶けて、ダミー電極の内部にめっき液が浸入することがある。これらの不都合は、積層セラミック電子部品の信頼性に悪影響を及ぼす。
【特許文献１】特開２００５−３４０６６３号公報
【特許文献２】特開２００８−４１７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決し得る積層セラミック電子部品およびその製造方法を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、積層された複数のセラミック層およびセラミック層間の特定の界面に沿って形成された内部電極をもって構成されるもので、相対向する第１および第２の主面と第１および第２の主面間を連結する第１および第２の端面ならびに第１および第２の側面とを有し、内部電極の端縁の一部が部品本体の第１および第２の端面の少なくとも一方上に露出している、部品本体と、内部電極が露出した、部品本体の少なくとも端面上に形成された外部電極とを備える、積層セラミック電子部品を製造する方法にまず向けられるものである。
【００１１】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、前述した技術的課題を解決するため、上記部品本体を用意する工程と、部品本体の、外部電極が形成されるべき面の少なくとも一部に、Ｔｉを含むろう材を付与する工程と、このろう材を焼き付け、それによって部品本体上に金属層を形成する工程と、部品本体における、内部電極が露出している部分および金属層が形成された部分を少なくとも覆うように、外部電極の少なくとも一部となるめっき膜をめっきによって形成する工程と、金属層とめっき膜との間で相互拡散を生じさせるように熱処理する工程とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上述したろう材を付与する工程において、ろう材は、部品本体の、内部電極の露出している部分を除くセラミック部分上にのみ付与されることが好ましい。
【００１３】
また、ろう材はＡｇおよびＣｕをさらに含むことが好ましい。
【００１４】
この発明は、また、上述した製造方法を実施して得られる積層セラミック電子部品の構造にも向けられる。
【００１５】
この発明に係る積層セラミック電子部品は、積層された複数のセラミック層およびセラミック層間の特定の界面に沿って形成された内部電極をもって構成されるもので、相対向する第１および第２の主面と第１および第２の主面間を連結する第１および第２の端面ならびに第１および第２の側面とを有し、内部電極の端縁の一部が部品本体の第１および第２の端面の少なくとも一方上に露出している、部品本体と、内部電極が露出した、部品本体の少なくとも端面上にめっきを直接施すことにより形成された外部電極とを備えるとともに、部品本体と外部電極との間に存在する、Ｔｉを含む金属層と、外部電極と金属層との間に存在する、厚み０．１μｍ以上の相互拡散層とを備えることを特徴としている。
【００１６】
上述の金属層は、部品本体の、内部電極の露出している部分を除くセラミック部分の表面上にのみ存在することが好ましい。
【００１７】
また、この金属層は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ合金を主成分とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、部品本体の、外部電極が形成されるべき面の少なくとも一部に、Ｔｉを含むろう材を付与し、焼き付けることにより、部品本体が有するセラミック部分とＴｉとが酸素を介して強固に結合し、セラミック部品の表面が金属化される。さらに、セラミック表面の金属化された部分と外部電極の少なくとも一部となるめっき膜とが熱処理により金属‐金属間結合を形成する。よって、外部電極となるめっき膜とセラミック部分との間の固着力が向上する。また、その結果として、外部電極と部品本体との隙間への水分の浸入を防ぐことができるため、積層セラミック電子部品の耐湿負荷特性が向上する。
【００１９】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法において、ろう材が、部品本体の、内部電極の露出している部分を除くセラミック部分上にのみ付与されるようにすると、ろう材の付与による積層セラミック電子部品の体積増加を最小限に留めながら、大きな効果を上げることができる。
【００２０】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法において、ろう材が、Ｔｉに加えて、ＡｇおよびＣｕをさらに含むと、これを焼き付けるための温度を低くすることができるとともに、部品本体が有するセラミック部分と外部電極との接合強度を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、この発明の一実施形態による積層セラミック電子部品１を断面で示す正面図である。図示した積層セラミック電子部品１は、積層セラミックコンデンサを構成している。
【００２２】
積層セラミック電子部品１は、積層された複数のセラミック層２ならびにセラミック層２間の特定の界面に沿って形成された第１および第２の内部電極３および４をもって構成される部品本体５を備えている。セラミック層２は、たとえばチタン酸バリウム系誘電体セラミックから構成される。内部電極３および４は、たとえばＮｉを導電成分として含んでいる。
【００２３】
部品本体５は、直方体状をなしていて、相対向する第１および第２の主面６および７と第１および第２の主面６および７間を連結する第１および第２の端面８および９ならびに第１および第２の側面（図１では図示されないが、図１紙面と平行に延びる。）とを有している。
【００２４】
第１および第２の内部電極３および４は、互いの間にセラミック層２を介在させて静電容量を形成するように、セラミック層２の積層方向に関して交互に配置される。第１の内部電極３は、その端縁の一部が部品本体５の第１の端面８上に露出し、第２の内部電極４は、その端縁の一部が部品本体５の第２の端面９上に露出する。
【００２５】
部品本体５の第１および第２の端面８および９上には、それぞれ、第１および第２の外部電極１２および１３が形成される。外部電極１２および１３は、それぞれ、端面８および９上にめっきを直接施すことによって形成されたものであり、この実施形態では、たとえば銅からなる第１のめっき膜１４と、その上に形成される、たとえばニッケルからなる第２のめっき膜１５と、その上に形成される、たとえば錫または金からなる第３のめっき膜１６とを備えている。
【００２６】
外部電極１２および１３は、また、部品本体５の端面８および９の各々上に位置する主要部分１７と第１および第２の主面６および７の各一部上に回り込む回り込み部分１８とを有している。
【００２７】
図２は、図１の部分Ａを拡大して示したものである。
【００２８】
図１および図２を参照して、部品本体５と外部電極１２および１３の各々との間には、Ｔｉを含む金属層１９が存在し、さらに、外部電極１２および１３の各々と金属層１９との間には、厚み０．１μｍ以上の相互拡散層２０（特に、図２参照）が存在している。金属層１９の形成方法および相互拡散層２０が形成される理由については後述する。
【００２９】
金属層１９は、図示したように、部品本体５における、内部電極３および４の露出している部分を除くセラミック部品の表面上にのみ存在することが好ましい。この実施形態では、金属層１９は、外部電極１２および１３の各々の回り込み部分１８と部品本体５の主面６および７の各々との間に形成されている。図示しないが、外部電極１２および１３が部品本体５の第１および第２の側面の各一部上にまで回り込む部分を有している場合、金属層１９は、部品本体５の側面と外部電極１２および１３の各々との間にも形成されてもよい。
【００３０】
金属層１９は、前述したように、Ｔｉを含むものであるが、Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｔｉ合金を主成分としていることが好ましい。
【００３１】
次に、積層セラミック電子部品１の製造方法、特に外部電極１２および１３の形成方法について説明する。なお、外部電極１２および１３の形成方法の説明にあたっては、前述した図２に加えて、図３ないし図６をも参照する。図２ないし図６には、第２の外部電極１３側の構成のみが示されているが、第１の外部電極１２側の構成についても、図示した第２の外部電極１３側の構成と実質的に同様である。
【００３２】
まず、部品本体５が用意される。
【００３３】
次に、図３に示すように、部品本体５の、外部電極１２および１３が形成されるべき面の少なくとも一部に、Ｔｉを含むろう材２１が付与される。この実施形態では、ろう材２１は、部品本体５の、内部電極３および４の露出している部分を除くセラミック部分上にのみ付与される。より特定的には、ろう材２１は、部品本体５の主面６および７上であって、端面８および９の各近傍に付与される。ろう材２１は、たとえば、金属箔の形態であっても、金属粉末を有機ビヒクル中に分散させたペースト状であってもよい。ろう材２１は、前述したＴｉのほか、ＡｇおよびＣｕをさらに含むことが好ましい。
【００３４】
次に、ろう材２１を焼き付ける工程が実施される。これによって、ろう材２１は、図４に示すように、部品本体５のセラミック部分の表面上に形成される金属層１９がもたらされる。金属層１９に含まれるＴｉは、酸素を介して、部品本体５のセラミック部分と強固に結合し、セラミック部分の表面を金属化する。
【００３５】
次に、部品本体５の、金属層１９が形成された部分を少なくとも覆うように、めっきが施され、図５に示すように、外部電極１２および１３の下地となる第１のめっき膜１４がまず形成される。このめっきに際しては、電解めっきが適用されても、無電解めっきが適用されてもよい。
【００３６】
電解めっきが適用される場合、容器中に、めっき液、部品本体５および導電メディアを入れて、攪拌しながら通電することにより、第１のめっき膜１４が形成されることが好ましい。このとき、電解めっきの原理上、導電体の上にしか、めっき膜が析出しない。したがって、部品本体５の端面８および９では、当初は、内部電極３および４ならびに金属層９上にしか、めっき膜が析出しない。しかし、通電を続けると、めっき成長が生じ、隣り合うめっき析出物同士が架橋し、連続的なめっき膜となる。
【００３７】
他方、無電解めっきが適用される場合、還元剤の作用により金属イオンを金属として析出させることによって、第１のめっき膜１４が形成される。無電解めっきにおいて、めっき膜の析出は、触媒の存在する部分に起こる。したがって、部品本体５の端面８および９上ならびに主面６および７の各々上に形成された金属層１９上に、Ｐｄなどの触媒を付与する触媒付与工程が実施される。あるいは、内部電極３および４ならびに金属層１９に、触媒機能を有する金属を含有させておくと、触媒付与工程を別途実施することが不要となる。後者の場合、部品本体５の端面８および９上においては、内部電極３および４の露出部分ならびに金属層１９上にしか、めっき膜が析出しないが、前述した電解めっきの場合と同様、めっき成長のため、隣り合うめっき析出物同士が架橋し、連続しためっき膜となる。
【００３８】
次に、熱処理工程が実施される。これによって、第１のめっき膜１４と金属層１９との間に金属‐金属間結合が形成される。熱処理後の状態が図６に示されている。熱処理工程の結果、図６に示すように、第１のめっき膜１４と金属層１９との間には、厚み０．１μｍ以上の相互拡散層２０が形成される。
【００３９】
次に、第１のめっき膜１４上に、第２のめっき膜１５および第３のめっき膜１６が順次形成される。それによって、図１および図２に示す積層セラミック電子部品１が完成される。
【００４０】
なお、外部電極１２および１３における第１のめっき膜１４、第２のめっき膜１５および第３のめっき膜１６は、すべて、電解めっきおよび無電解めっきのいずれか一方のみによって形成されるのではなく、第１ないし第３のめっき膜１４ないし１６のいずれかについては、他のものと異なるめっき方法が適用されてもよい。
【００４１】
また、上述した熱処理工程は、第１のめっき膜１４が形成された後に実施されたが、第２のめっき膜１５が形成された後に実施されても、第３のめっき膜１６が形成された後に実施されてもよい。
【００４２】
以上、この発明の実施形態として説明した積層セラミック電子部品１は、積層セラミックコンデンサを構成するものであったが、この発明は、他の積層セラミック電子部品、たとえば、積層チップサーミスタ、積層チップインダクタ、積層型圧電素子などにも適用することができる。
【００４３】
次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。
【００４４】
試料となる積層セラミック電子部品は、積層セラミックコンデンサを構成するものであり、その部品本体の寸法を、長さ１．９ｍｍ、幅１．０５ｍｍおよび高さ１．０５ｍｍとした。セラミック層を、チタン酸バリウム系誘電体セラミックから構成し、内部電極の主成分をニッケルとした。また、セラミック層の積層数を４１６とし、セラミック層の厚みを１．９μｍとし、静電容量が１０μＦとなる設計とした。
【００４５】
上記部品本体の各主面上であって端面近傍に、実施例１では、Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｔｉろう材を５μｍの厚みをもって形成し、１０−３Ｐａ以上の真空中において、８００℃の温度で１０分間焼き付け、実施例２では、Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｉｎ‐Ｔｉろう材を５μｍの厚みをもって形成し、１０−３Ｐａ以上の真空中において、８００℃の温度で１０分間焼き付け、実施例３では、Ａｇ‐Ｃｕ‐Ｔｉ粉末を有機ビヒクル中に分散させたろう材ペースト（ペースト中の金属粉末の重量比率＝８５重量％）を５μｍの厚みをもって塗布し、１０−３Ｐａ以上の真空中において、８００℃の温度で１０分間焼き付けた。
【００４６】
他方、比較例１では、ろう材の付与に代えて、スパッタリングによってＴｉ膜を５ｎｍの厚みをもって形成した。比較例２では、上記のようなろう材を付与したり、Ｔｉ膜を形成したりしなかった。
【００４７】
次に、実施例１〜３ならびに比較例１および２の各々に係る部品本体に対して、外部電極の下地となる第１のめっき膜を、Ｃｕ電解めっきを施すことによって、７μｍの厚みをもって形成した。この第１のめっき膜の形成のための電解めっきでは、容積３００ミリリットルで、回転数１２ｒｐｍの水平回転バレルを用い、また、導電性メディアとして、直径１．８ｍｍの鋼製のものを用いた。また、めっき液として、上村工業社製の「ピロブライトプロセス」として市販されているめっき液を、温度５５℃およびｐＨ８．８の条件で用い、０．３０Ａ／ｄｍ２の電流密度で６０分間、めっき処理を実施した。
【００４８】
次に、実施例１〜３ならびに比較例１および２の各々に係る部品本体に対して、酸素分圧５ｐｐｍ未満の雰囲気において、８００℃の温度で２時間の条件で熱処理を行なった。
【００４９】
次に、上記第１のめっき膜上に、第１のめっき膜のめっき処理工程で用いたのと同じ回転バレルを用いて、厚み４μｍのＮｉめっき膜からなる第２のめっき膜を形成した。このＮｉめっきにおいては、ワット浴（弱酸性単純Ｎｉ浴）をめっき液とし、これを温度６０℃およびｐＨ４．２の条件で用い、０．２０Ａ／ｄｍ２の電流密度で６０分間、めっき処理を実施した。
【００５０】
次に、上記第２のめっき膜上に、上記と同じ回転バレルを用いて、厚み４μｍのＳｎめっき膜からなる第３のめっき膜を形成した。Ｓｎめっきにおいては、ディップソール社製の「Ｓｎ−２３５」として市販されているめっき液を、温度３０℃およびｐＨ５．０の条件で用い、０．１０Ａ／ｄｍ２の電流密度で６０分間、めっき処理を実施した。
【００５１】
以上のようにして得られた実施例１〜３ならびに比較例１および２の各々に係る積層セラミックコンデンサについて、外部電極の固着力を評価した。この固着力の評価は、図７に示すように、試料となる積層セラミックコンデンサ３１の外部電極３２および３３を互いに引き離す方向に荷重３４を加え、積層セラミックコンデンサ３１にせん断破壊を生じさせるようにして行なうもので、荷重速度０．５ｍｍ／秒にて、破壊が生じるまで荷重３４を加え、破壊が生じたときの破壊モードを観察した。
【００５２】
その結果、実施例１〜３では、積層セラミックコンデンサ３１に備える部品本体の内部において破壊が生じていたのに対し、比較例１および２では、第２のめっき膜と部品本体との界面において破壊が生じていた。このことから、実施例１〜３によれば、第１のめっき膜の固着力が高められていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の一実施形態による積層セラミック電子部品１を断面で示す正面図である。
【図２】図１の部分Ａの拡大図である。
【図３】図１に示した積層セラミック電子部品１の製造方法を説明するための図２に対応する図であって、ろう材２１が付与された状態を示す。
【図４】同じく製造方法を説明するための図２に対応する図であって、図３に示したろう材２１を焼き付けることによって金属層１９を形成した状態を示す。
【図５】同じく製造方法を説明するための図２に対応する図であって、金属層１９を形成した後、外部電極の下地となる第１のめっき膜１４を形成した状態を示す。
【図６】同じく製造方法を説明するための図２に対応する図であって、第１のめっき膜１４を形成した後に熱処理を施し、相互拡散層２０を形成した状態を示す。
【図７】実験例において実施した外部電極の固着力の評価方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  積層セラミック電子部品
２  セラミック層
３，４  内部電極
５  部品本体
６，７  主面
８，９  端面
１２，１３  外部電極
１４，１５，１６  めっき膜
１９  金属層
２０  相互拡散層
２１  ろう材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010129621.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010129621.tif 000007
【図６】
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【図７】
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