(57)【要約】【課題】  電子部品の内部電極と外部電極に異なる種類の金属を使用した場合でも、内部電極と外部電極との接続性を確実にして、高サージによる内部電極と外部電極の接続部での破壊を抑制し、かつ、デラミネーションおよびクラックの発生を抑制する。【解決手段】  セラミック層と内部電極とを積層してなる積層体と、前記積層体の端面に形成された外部電極と、を備え、前記内部電極と前記外部電極とが異種の金属により形成されている電子部品であって、前記内部電極と前記外部電極とは引出し電極を介して接続され、前記引出し電極は、前記内部電極と積層体の面方向に重なり合う領域を有しながら前記内部電極と接続し、かつ、前記外部電極と同種の金属を少なくとも１つ以上含有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック層と内部電極とを積層してなる積層体と、
前記積層体の端面に形成された外部電極と、を備え、
前記内部電極と前記外部電極とが異種の金属により形成されている電子部品であって、
前記内部電極と前記外部電極とは引出し電極を介して接続され、
前記引出し電極は、前記内部電極と積層体の面方向に重なり合う領域を有しながら前記内部電極と接続し、かつ、前記外部電極と同種の金属を少なくとも１つ以上含有することを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記引出し電極と前記内部電極とが重なり合う領域の面積は１．２５×１０3〜２．５×１０4μｍ2であることを特徴とする請求項１に記載の電子部品。
【請求項３】
前記引出し電極と前記内部電極とが重なり合う領域の厚みは、前記内部電極と重なり合わない前記引出し電極の厚みと、前記引出し電極と重なり合わない前記内部電極の厚みと、の和より薄いことを特徴とする請求項１または２に記載の電子部品。
【請求項４】
前記引出し電極と重なり合う前記内部電極の端部と、前記引出し電極を介して前記内部電極と接続する外部電極と、の距離が２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電子部品。
【請求項５】
前記引出し電極の厚みは前記内部電極の厚みより薄いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電子部品。
【請求項６】
前記内部電極はＰｔを主成分とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の電子部品。
【請求項７】
前記外部電極はＡｇまたはＡｇ−Ｐｄを主成分とすることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の電子部品。
【請求項８】
前記電子部品は、複数のセラミック層と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層バリスタであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部電極と外部電極が異なる金属で形成された電子部品、特に、積層バリスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層バリスタとして、特許文献１に開示されるように、内部電極がＰｔ、外部電極がＡｇを主成分として形成された積層バリスタがある。
【０００３】
特許文献１に記載の積層バリスタは、図４に示すように、セラミック層４０と内部電極４１とを積層してなる積層体４５と、積層体４５の両端面に形成された外部電極４６と、から形成されている。外部電極４６は、積層体４５の両端面において内部電極４１と電気的に接続されている。
【０００４】
特許文献１に記載されるように、Ｐｔを主成分として内部電極を形成すると高温で焼成することができる。なお、外部電極４６は低コストを理由としてＡｇが用いられている。
【特許文献１】特開平５−２８３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された積層バリスタでは、内部電極４１がＰｔ、外部電極４６がＡｇというように、内部電極４１と外部電極４６とが異なる金属で形成されているため、内部電極と外部電極との接続性に問題があった。すなわち、異なる金属間では原子同士の結合が弱いため、接続性が弱いのである。また、積層バリスタでは内部電極４１と外部電極４６との接続部の接続面積が小さいため、接続性が特に問題となった。さらに、内部電極４１がＰｔを主成分として形成されている場合、Ｐｔの拡散係数が小さいためにＰｔ原子が外部電極４６側に入り込みにくく、相互拡散がおこりにくいので、前記にもまして接続性が問題となった。
【０００６】
そして、接続性に問題があると、高サージにより内部電極と外部電極の接続部が破壊されるという、サージ耐量の低下という問題が生じた。
【０００７】
この問題に対して、内部電極の厚みを厚くし、内部電極と外部電極との接続部の接続面積を拡大して接続性を向上させることも考えられるが、内部電極の厚みを厚くするとデラミネーションが生じてしまう。
【０００８】
また、内部電極の引出し部のみの厚みを厚くすることも考えられるが、クラックが生じてしまう。すなわち、外部電極形成時の加熱を高温で実施すると、外部電極のＡｇが内部電極のＰｔに拡散し、内部電極の引出し部の体積が増加して、外部電極と内部電極の引出し部の界面にクラックが発生するという問題が生じてしまうのである。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、内部電極と外部電極に異なる種類の金属を使用した場合でも、内部電極と外部電極との接続性を確実にして、高サージによる内部電極と外部電極の接続部での破壊を抑制し、かつ、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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の電子部品は、セラミック層と内部電極とを積層してなる積層体と、前記積層体の端面に形成された外部電極と、を備え、前記内部電極と前記外部電極とが異種の金属により形成されている電子部品であって、前記内部電極と前記外部電極とは引出し電極を介して接続され、前記引出し電極は、前記内部電極と積層体の面方向に重なり合う領域を有しながら前記内部電極と接続し、かつ、前記外部電極と同種の金属を少なくとも１つ以上含有することを特徴とする。
【００１１】
外部電極と引出し電極は同種の金属を少なくとも１つ以上含有しているために接続性がよい。また、内部電極と引出し電極は異種の金属で形成されているが、重なり合う領域を有しており接触面積が大きいので、接続性が向上する。このように、異種の金属により形成されている内部電極と外部電極は、引出し電極を介することにより接続性が向上する。
【００１２】
また、異種の金属が、積層体の端面ではなく積層体の内側で重なり合うので、異種の金属同士で拡散が生じてもクラックの発生を抑制することができる。
【００１３】
また、請求項２に記載の電子部品は、前記引出し電極と前記内部電極とが重なり合う領域の面積が１．２５×１０3〜２．５×１０4μｍ2であることを特徴とする。
【００１４】
外部電極と内部電極との接続性を向上させるためには、内部電極と引出し電極とが重なり合う領域が一定面積以上必要である。そして、重なり合う面積が大きいほど接続性も向上する。しかし、重なり合う領域を広げすぎると、引出し電極が、内部電極と内部電極とがセラミック層を介して重なり合う特性層にまで及んでしまいサージ耐量が低下してしまう。よって、重なり合う領域を１．２５×１０3〜２．５×１０4μｍ2とすることにより、接続性の向上およびサージ耐量の維持が可能となる。
【００１５】
また、請求項３に記載の電子部品は、前記引出し電極と前記内部電極とが重なり合う領域の厚みが、前記内部電極と重なり合わない前記引出し電極の厚みと、前記引出し電極と重なり合わない前記内部電極の厚みと、の和より薄いことを特徴とする。
【００１６】
引出し電極と内部電極とが重なり合う領域の厚みが厚いとデラミネーションが発生してしまうが、重なり合う領域の厚みを薄くすることにより、デラミネーションの発生を抑制することができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の電子部品は、前記引出し電極と重なり合う前記内部電極の端部と、前記引出し電極を介して前記内部電極と接続する外部電極と、の距離が２０μｍ以上であることを特徴とする。
【００１８】
内部電極を積層体の端面まで引き出すと、外部電極の金属が内部電極に拡散して内部電極が肥大し、クラックが発生する。そこで、外部電極と同種の金属を少なくとも１つ以上含有する引出し電極を積層体の端面に引き出すことが必要である。そして、内部電極の端部と、外部電極と、の距離を２０μｍ以上とすることで、確実にクラックの発生を抑制することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の電子部品は、前記引出し電極の厚みが前記内部電極の厚みより薄いことを特徴とする。
【００２０】
積層体の端部に引き出される引出し導体の厚みが厚ければクラックが発生する。そこで、引出し導体の厚みを内部電極の厚みより薄くすることによりクラックの発生を抑制することができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の電子部品は、前記内部電極がＰｔを主成分とすることを特徴とする。
【００２２】
Ｐｔは拡散係数が小さいため、異種の金属と相互拡散しにくい。そこで、Ｐｔと異種の金属との接続性を向上させるためには、接触面積の拡大が重要になってくる。そこで、本発明はＰｔを内部電極に使用した場合により効果がある。
【００２３】
また、前記外部電極はＡｇまたはＡｇ−Ｐｄを主成分とすることを特徴とする。
【００２４】
ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄは低コストであることから、一般に外部電極として用いられる。これにより、電子部品の量産性を向上させることができる。
【００２５】
また、前記電子部品は、複数のセラミック層と複数の内部電極とを交互に積層してなる積層バリスタであることを特徴とする。
【００２６】
積層バリスタは、内部電極と外部電極との接続面積が小さい。よって、本発明は電子部品が積層バリスタである場合により効果がある。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電子部品によれば、内部電極と外部電極に異なる種類の金属を使用した場合でも、内部電極と外部電極との接続を確実にして、高サージによる内部電極と外部電極の接続部での破壊を抑制することができる。また、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の電子部品を図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２９】
図１に示すように、本発明の電子部品の一例である積層バリスタは、セラミック層１０、内部電極１１および引出し電極１２を積層してなる積層体１５と、積層体１５の両端面に形成された外部電極１６と、から形成されている。そして、内部電極１１はＰｔ、引出し電極１２および外部電極１６はＡｇ―Ｐｄで形成されている。
【００３０】
ここで、図２に拡大して示すように、内部電極１１と引出し電極１２とは積層体１５の面方向に重なり合う領域を有している。そして、外部電極１６と内部電極１１とは、引出し電極１２を介して電気的に接続されている。
【００３１】
このように、本実施例における積層バリスタによれば、引出し電極１２と外部電極１６とが同種の金属を含有して形成されているので、引出し電極１２と外部電極１６の接続性はよい。また、内部電極１１と引出し電極１２とは異種の金属で形成されているが、重なり合う領域を有することから接触面積が大きく、接続性が向上する。これにより、引出し電極１２を介して、内部電極１１と外部電極１６との接続性が向上する。そして、接続性の向上により、高サージによる内部電極と外部電極の接続部での破壊を抑制できる。
【００３２】
また、内部電極１１と引出し電極１２が積層体１５の内部で重なり合う領域を有しているので、内部電極１１と引出し電極１２の拡散が生じてもクラックの発生を抑制することができる。
【００３３】
次に、本発明の電子部品の一例である積層バリスタの製造方法を説明する。
【００３４】
まず、図３に示すように、セラミックグリーンシート８、９を形成する。セラミックグリーンシート８、９は、セラミック粉末からなるセラミックスラリーから形成する。セラミック粉末は、例えば主成分のＺｎＯに、ＣｏＯ、Ｐｒ6Ｏ11、ＣａＣＯ3、Ｋ2ＣＯ3、Ｌａ2Ｏ3等を加え、混合して混合粉体を作製し、その後混合粉体を仮焼して作製する。仮焼は例えば８３０℃で１時間行う。
【００３５】
このようにして得たセラミック粉末に、有機溶媒および分散剤を加え、ジルコニアボールを使用して十分に混合粉砕し、セラミックスラリーを得る。ここでは、セラミックの粒径が０．５μｍ程度になるように混合粉砕した。そして、セラミックスラリーにバインダー溶液を加え、十分に混合してセラミックスラリーを得る。
【００３６】
得られたセラミックスラリーを、ドクターブレード法によってキャリアフィルム上に塗工し、乾燥する。ここでは乾燥後の厚みが２５〜３０μｍとなるようにセラミックスラリーをキャリアフィルム上に塗工した。これにより、セラミックグリーンシート８、９が形成される。
【００３７】
次に、セラミックグリーンシート９上にＰｔからなる電極ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、内部電極１１を形成する。そして、内部電極１１を乾燥した後、ＡｇとＰｄの合金からなる電極ペーストをスクリーン印刷によって塗布し、引出し電極１２を形成する。引出し電極１２は、同一のセラミックグリーンシート９上の内部電極１１と重なり合うように形成する。なお、内部電極１１と引出し電極１２が重なり合う領域１３については、内部電極１１と引出し電極１２を形成する際に、各スクリーンメッシュパターンのメッシュ孔の径を変えて、重なり合う領域の厚みが薄くなるように調整する。
【００３８】
その後、内部電極１１および引出し電極１２が形成されたセラミックグリーンシート９を交互に所定枚数積層し、上下に電極が印刷されていないセラミックグリーンシート８を積層し、加圧・焼成することにより積層体を得る。焼成は１１８０℃で８時間行った。そして、得られた積層体の両端面にＡｇとＰｄの合金からなる外部電極ペーストを塗布し、８５０℃で焼き付けた。なお、外部電極は引出し電極と同種の金属を少なくとも１つ以上含有していればよく、ＡｇからなるペーストおよびＰｄからなるペーストを用いることもできる。これにより、外部電極を形成する。これにより本実施例の積層型バリスタが製造される。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１は、上記により得られた積層バリスタの効果を確認するために行った試験結果を示す。この試験は、内部電極と引き出し電極との重なり合う領域Ｔａ（μｍ2）、重なり合う領域の厚さＴｂ（μｍ）、引出し電極の長さＴｃ（μｍ）、および引出し電極の厚さＴｄ（μｍ）、を変化させて試料Ｎｏ．１〜１６を作成した。そして、この各試料のサージ耐量（Ａ）、デラミネーション発生率（％）、および引出し電極部に発生したクラック発生率（％）を測定した。また、比較するために引出し電極と内部電極との重なり合う領域を有しない従来試料Ｎｏ．１７および１８についても同様の測定を行った。なお、サージ耐量は、８×２０μｓの波形でサージ耐量試験を行い、最大サージ耐量を測定した。サージ耐量は３０Ａ以上であることが好ましく、４０Ａ以上であればより好ましい。また、デラミネーションは、焼成後のチップ１００個について超音波探傷試験を実施し、積層面における空隙の有無を調査した。引出し電極部のクラックは、焼成後のチップ各１００個を各方面から断面研磨をし、引出し電極の周辺領域でのクラックの有無を調査した。
【００４１】
表１における試料Ｎｏ．１は本発明の積層バリスタであり、内部電極と引き出し電極とは重なり合う領域を有している。重なり合う領域を有しない従来例の積層バリスタである試料Ｎｏ．１７と比較すると、試料Ｎｏ．１７はサージ耐量が２０Ａと低いのに対して、試料Ｎｏ．１はサージ耐量が３５Ａと向上しているのがわかる。そして、試料Ｎｏ．１〜５から明らかなように、内部電極と引出し電極の重なり合う領域Ｔａ（μｍ2）を拡大することで、サージ耐量が向上している。これは、内部電極と外部電極との接続性が、内部電極と引出し電極との重なり合う領域の面積の拡大により向上した結果である。つまり、外部電極と引出し電極は同種の金属を含有しているために接続性がよく、さらに、内部電極と引き出し電極は異種金属であるが、重なり合う領域を有し、接触面積を増大することで接続性が向上するのである。もっとも試料Ｎｏ．１は、内部電極と引出し電極との重なり合う領域Ｔａ（μｍ2）の面積が５×１０2μｍ2と小さいため、サージ耐量の向上がより好ましいとはいえない。
【００４２】
ところで、試料Ｎｏ．５は、試料Ｎｏ．４と比較して重なり合う領域は拡大しているにもかかわらず、サージ耐量の向上は停滞している。すなわち、重なり合う領域を２．５×１０4μｍ2以上としても、接続性の向上効果の増大が期待できない。また、試料Ｎｏ．６は、内部電極と引出し電極との重なり領域の面積は大きいが、引出し電極が特性層にまで及んでおり、サージ耐量が低下している。ここで、特性層とは、Ｐｔからなる内部電極と内部電極とがセラミック層を介して重なり合う部分をいうが、この特性層にＡｇが拡散してしまうと、サージ耐量が低下してしまうのである。よって、１．２５×１０3〜２．５×１０4μｍ2とすることで、接続性の向上とサージ耐量の維持を確実に図ることができる。
【００４３】
また、試料Ｎｏ．７〜９から明らかなように、重なり合う領域の厚みＴｂ（μｍ）を、引出し電極の厚みＴｄ（μｍ）と内部電極の厚みＴｅ（μｍ）との和より薄くすることで、デラミネーションを抑制することができる。すなわち、試料Ｎｏ．７および８では、重なり合う領域の厚みＴａ（μｍ）が、引出し電極の厚み１．５と内部電極の厚み１．５との和３．０より薄くなっていることから、デラミネーションを抑制できている。
【００４４】
また、試料Ｎｏ．１０〜１２から、引出し電極の長さＴｃ（μｍ）が２０μｍ以上あれば、クラックを抑制できることがわかる。試料Ｎｏ．１１および１２は、引出し電極のＡｇが内部電極に拡散しても、内部電極の端部と外部電極との距離、すなわち引出し電極の長さが２０μｍ以上あり、内部電極の端部が積層体の内部に位置しているので、クラックを確実に抑制できる。一方、試料Ｎｏ．１０は引出し電極の長さが５μｍと短いためにクラックを十分に抑制できていない。
【００４５】
また、試料Ｎｏ．１３〜１６から明らかなように、引出し電極の厚みＴｄ（μｍ）を内部電極の厚みＴｅ（μｍ）より薄くすることで、クラックを抑制することができる。積層体の端面に引き出される引出し電極の厚みを薄くすることで、クラックを抑制できるのである。試料Ｎｏ．１３および１４は引出し電極の厚みＴｄ（μｍ）が内部電極の厚みＴｅ（μｍ）より薄く、クラックを抑制できている。
【００４６】
前述したように、試料Ｎｏ．１７は重なり合う領域を有しない従来の積層バリスタである。試料Ｎｏ．１７は重なり合う領域を有しないので、接続性が悪く、サージ耐量が低い。また、試料Ｎｏ．１８は重なり合う領域を有せず、内部電極の厚みＴｅ（μｍ）を太くした積層バリスタである。内部電極の厚みを太くしているためサージ耐量が若干向上しているものの、２８Ａと依然として低い。また、内部電極が厚いためデラミネーションが発生している。
【００４７】
なお、本発明は上記実施例に限られるものではない。上記実施例では、積層バリスタを例に挙げて説明したが、コンデンサ、コイル等の電子部品に本発明を適用することも可能である。また、内部電極、外部電極、および引出し電極についても、内部電極と外部電極が異種の金属で形成されており、外部電極と引出し電極とが同種の金属を少なくとも１つ以上含有していれば、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等あらゆる金属または合金を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例に係る積層バリスタの断面図である。
【図２】図１における内部電極と引出し電極が重なり合う部分の拡大図である。
【図３】本発明の一実施例に係る積層バリスタの分解斜視図である。
【図４】従来の積層バリスタの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
８、９    セラミックグリーンシート
１０    セラミック層
１１    内部電極
１２    引出し電極
１５    積層体
１６    外部電極
４０    セラミック層
４１    内部電極
４５    積層体
４６    外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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