(57)【要約】【課題】外部電極により機械的強度の向上を図り、且つ外部電極に含まれる下地電極層と導電性樹脂層とが強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する積層セラミックコンデンサを提供する。【解決手段】積層セラミックコンデンサ１０は、複数のセラミック層３０および複数の内部電極４０ａ，４０ｂが積層されて形成された積層体２０と、内部電極４０ａ，４０ｂと電気的に接続されるように積層体２０の両端面２６ａ，２６ｂに形成された一対の外部電極１４０ａ，１４０ｂとを備え、一対の外部電極１４０ａ，１４０ｂのそれぞれは、積層体２０の表面に形成され、Ｃｕを含む下地電極層１４２と、下地電極層１４２の表面に部分的に形成され、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含む接合部１４４と、下地電極層１４２と接合部１４４の表面に形成された導電性樹脂層１４６とを含み、接合部１４４の総面積は、下地電極層の総面積の２．７％以上４０．６％以下である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセラミック層および複数の内部電極が積層されることにより形成された積層体と、前記内部電極と電気的に接続されるように前記積層体の表面に形成された一対の外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサであって、
前記一対の外部電極のそれぞれは、
前記積層体の表面に部分的に形成され、Ｃｕを含む下地電極層と、
前記下地電極層の表面に形成され、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含む接合部と、
前記下地電極層と前記接合部の表面に形成された導電性樹脂層とを含み、
前記接合部の総面積は、下地電極層の総面積の２．７％以上４０．６％以下であることを特徴とする、積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】
前記接合部の厚みは、０．１μｍ以上１．２μｍ以下である、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】
前記接合部の幅は、１．３μｍ以上１３．３μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】
前記接合部は、ＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金を含む、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層セラミックコンデンサに関し、特に、複層構造の外部電極を備えた積層セラミックコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、積層セラミックコンデンサは、従来よりも衝撃を受け易い過酷な環境下においても用いられるようになったため、これに対応し得る機械的強度を有することが求められている。例えば、携帯電話、携帯音楽プレーヤーなどのモバイル機器に用いられる積層セラミックコンデンサは、落下などの衝撃に耐えることが求められる。具体的には、積層セラミックコンデンサは、落下などの衝撃を受けても、実装基板から脱落せず、クラックが生じないようにする必要がある。また、ＥＣＵなどの車載機器に用いられる積層セラミックコンデンサは、熱サイクルなどの衝撃に耐えることが求められる。具体的には、積層セラミックコンデンサは、熱サイクルにおいて実装基板が線膨張・収縮することにより発生するたわみ応力や外部電極にかかる引張り応力を受けても、クラックが生じないようにする必要がある。
【０００３】
上記のような要求に応じることを目的として、熱硬化性樹脂層を含む外部電極を備えた積層セラミックコンデンサが知られている。特許文献１には、そのような積層セラミックコンデンサが開示されている。
【０００４】
特許文献１の積層セラミックコンデンサは、コンデンサ本体の両端面に形成された焼付け電極としての電極層と、電極層の表面に形成された導電性の熱硬化性樹脂層とを含む複層構造の外部電極を備える。特許文献１の積層セラミックコンデンサは、複層構造の外部電極において、電極層が耐湿信頼性を確保する機能を担い、熱硬化性樹脂層がコンデンサ本体へのクラック抑制機能を担う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６２７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のような積層セラミックコンデンサは、熱硬化性樹脂層に樹脂を含むため、熱硬化性樹脂層に含まれる金属の含有率が低くなる。そのため、熱硬化性樹脂層とその下面に形成される電極層との密着力が弱い傾向にある。これにより、特許文献１のような積層セラミックコンデンサは、熱硬化性樹脂層と電極層との間に水分などが侵入し、耐湿信頼性や電気特性が低下してしまうという問題があった。
上記の問題を解決する方法として、電極層と熱硬化性樹脂層の間に合金層を形成する方策があるが、電極層と熱硬化性樹脂層の間の合金の量が多すぎると、熱硬化性樹脂層によるクラック抑制機能が低下する問題があった。
【０００７】
それゆえに、この発明の主たる目的は、外部電極により機械的強度の向上を図り、且つ外部電極に含まれる下地電極層と導電性樹脂層とが強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する積層セラミックコンデンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る積層セラミックコンデンサは、複数のセラミック層および複数の内部電極が積層されることにより形成された積層体と、内部電極と電気的に接続されるように積層体の表面に形成された一対の外部電極とを備えた積層セラミックコンデンサであって、一対の外部電極のそれぞれは、積層体の表面に形成され、Ｃｕを含む下地電極層と、下地電極層の表面に部分的に形成され、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含む接合部と、下地電極層と接合部の表面に形成された導電性樹脂層とを含み、接合部の総面積は、下地電極層の総面積の２．７％以上４０．６％以下であることを特徴とする、積層セラミックコンデンサである。
好ましくは、接合部の厚みは、０．１μｍ以上１．２μｍ以下である、積層セラミックコンデンサである。
好ましくは、接合部の幅は、１．３μｍ以上１３．３μｍ以下である、積層セラミックコンデンサである。
好ましくは、接合部は、ＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金層を含む、積層セラミックコンデンサである。
【０００９】
この発明に係る積層セラミックコンデンサは、複層構造の外部電極において、下地電極層の表面に部分的に形成され、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含む接合部を介して金属接合され、接合部の総面積は、下地電極層の総面積の２．７％以上４０．６％以下である。これにより、外部電極に含まれる下地電極層と導電性樹脂層とが強固に密着するため、耐湿信頼性および電気特性が向上し、また、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生も抑制することができる。さらに、外部電極が、導電性樹脂層を含むことにより、耐基板曲げ性や落下衝撃性などの機械的強度が向上する。その結果、外部電極により機械的強度の向上を図り、且つ外部電極に含まれる下地電極層と導電性樹脂層とが強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する積層セラミックコンデンサを得ることができる。
さらに、この発明に係る積層セラミックコンデンサは、接合部の厚みが、０．１μｍ以上１．２μｍ以下である。これにより、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生をより抑制しつつ、電気特性も良好となる。
また、接合部の幅が、１．３μｍ以上１３．３μｍ以下である。これにより、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生をより確実に抑制することができる。
さらに、この発明に係る積層セラミックコンデンサは、接合部が、ＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金層を含むと、より確実に良好な電気特性を有する積層セラミックコンデンサが得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、外部電極により機械的強度の向上を図り、且つ外部電極に含まれる下地電極層と導電性樹脂層とが強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する積層セラミックコンデンサを提供し得る。
【００１１】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す外観斜視図である。
【図２】この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図２の断面図における第１の外部電極およびその近傍の拡大図である。
【図４】外部電極に形成される接合部を示すＳＥＭ画像を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．積層セラミックコンデンサ
以下、図面を参照してこの発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサについて説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す外観斜視図である。図２は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。図３は、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサを示す図２の断面図における第１の外部電極およびその近傍の拡大図である。
【００１４】
この実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ１０は、積層体２０と、第１の外部電極１４０ａおよび第２の外部電極１４０ｂ（一対の外部電極）とを備える。
【００１５】
（積層体２０）
積層体２０は、複数のセラミック層３０と、複数の第１の内部電極４０ａおよび第２の内部電極４０ｂとが積層されることにより形成される。
【００１６】
積層体２０は、直方体状に形成され、相対する第１の主面２２ａおよび第２の主面２２ｂ、相対する第１の側面２４ａおよび第２の側面２４ｂ、並びに相対する第１の端面２６ａおよび第２の端面２６ｂを含む。ここで、第１の端面２６ａと第２の端面２６ｂとを結ぶ方向が長さ（Ｌ）方向、Ｌ方向に直交し、且つ第１の側面２４ａと第２の側面２４ｂとを結ぶ方向が幅（Ｗ）方向、Ｌ方向およびＷ方向に直交し、且つ第１の主面２２ａと第２の主面２２ｂとを結ぶ方向が高さ（Ｔ）方向である。
【００１７】
積層体２０は、そのコーナー部および稜部の一部またはすべてに丸みをつけられることが好ましい。また、積層体２０の直方体形状は、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂ、第１および第２の側面２４ａ，２４ｂ、並びに第１および第２の端面２６ａ，２６ｂを含む形状であれば、特に限定されない。例えば、積層体２０は、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂ、第１および第２の側面２４ａ，２４ｂ、並びに第１および第２の端面２６ａ，２６ｂの一部またはすべてに段差や凹凸が形成されてもよい。
【００１８】
（セラミック層３０）
セラミック層３０は、第１の内部電極４０ａと第２の内部電極４０ｂとの間に挟まれ、Ｔ方向に積層される。セラミック層３０の厚みは、０．５μｍ以上１０μｍ以下程度であることが好ましい。
【００１９】
セラミック層３０のセラミック材料としては、例えば、ＢａＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＳｒＴｉＯ3，ＣａＺｒＯ3などの主成分からなる誘電体セラミックを用いることができる。なお、これらの主成分に、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物などの副成分を添加してもよい。
【００２０】
（第１および第２の内部電極４０ａ，４０ｂ）
第１の内部電極４０ａは、セラミック層３０の界面を平板状に延び、且つ積層体２０の第１の端面２６ａに露出する。一方、第２の内部電極４０ｂは、セラミック層３０を介して第１の内部電極４０ａと対向するようにセラミック層３０の界面を平板状に延び、且つ第２の端面２６ｂに露出する。したがって、第１および第２の内部電極４０ａ，４０ｂは、セラミック層３０を介して互いに対向する対向部と、第１および第２の端面２６ａ，２６ｂに引き出された引出し部とを含む。第１の内部電極４０ａと第２の内部電極４０ｂとがセラミック層３０を介して対向することにより、静電容量が発生する。第１および第２の内部電極４０ａ，４０ｂの厚みは、０．２μｍ以上２．０μｍ以下程度であることが好ましい。
【００２１】
第１および第２の内部電極４０ａ，４０ｂは、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属、Ａｇ−Ｐｄ合金、またはこれらの金属のうち少なくとも一種を含む合金などの適宜な導電材料により構成されることが好ましい。
【００２２】
（第１および第２の外部電極１４０ａ，１４０ｂ）
第１の外部電極１４０ａは、積層体２０の第１の端面２６ａから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に至るように形成され、第１の端面２６ａにおいて第１の内部電極４０ａに電気的に接続される。一方、第２の外部電極１４０ｂは、積層体２０の第２の端面２６ｂから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に至るように形成され、第２の端面２６ｂにおいて第２の内部電極４０ｂに電気的に接続される。
【００２３】
第１および第２の外部電極１４０ａ，１４０ｂは、下地電極層１４２と、接合部１４４と、導電性樹脂層１４６と、めっき層１５０とを含む複層構造である。なお、第１および第２の外部電極１４０ａ，１４０ｂは、めっき層１５０を含まなくてもよい。
【００２４】
（下地電極層１４２）
下地電極層１４２は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に至るように形成されることが好ましい。なお、下地電極層１４２は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂにのみ形成されてもよい。下地電極層１４２の最も厚い部分の厚みは、例えば、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２５】
下地電極層１４２は、例えば、導電性金属およびガラスを含む導電性ペーストを塗布・焼き付けることにより形成される。導電性金属は、例えば、ＣｕまたはＣｕ合金などを用いることができる。ガラスは、例えば、Ｂ，Ｓｉ，Ｂａ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｌｉなどを含むガラスを用いることができる。下地電極層１４２は、第１および第２の内部電極４０ａ，４０ｂと同時焼成して形成されてもよいし、導電性ペーストを塗布し焼き付けて形成されてもよい。
【００２６】
（接合部１４４）
接合部１４４は、下地電極層１４２を部分的に覆うようにその表面に形成される。具体的には、接合部１４４は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂに形成された下地電極層１４２の表面に形成され、そこから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に形成された下地電極層１４２の表面にも至るように形成されることが好ましい。なお、接合部１４４は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂに形成された下地電極層１４２の表面にのみ形成されてもよい。
【００２７】
接合部１４４は、その表面が粗化されても良い。具体的には、接合部１４４の表面粗さＲａの値が０．２μｍ以上５．１μｍ以下であることが好ましい。接合部１４４の表面粗さＲａの値が０．２μｍよりも小さい場合、接合部１４４と導電性樹脂層１４６の界面剥離が起こりやすくなる。また、接合部１４４の表面粗さＲａの値が５．１μｍよりも大きい場合、導電性樹脂層１４６の密着面積が小さくなりすぎて、同様に、界面剥離が起こりやすくなる。
【００２８】
接合部１４４は、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含む。また、接合部１４４は、ＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金を含んでもよい。接合部１４４の原子比Ｃｕ：Ｓｎ（ａｔｏｍ％）は、７０以上８０以下：２０以上３０以下ａｔｏｍ％となる。接合部１４４のＣｕ3Ｓｎ合金やＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金は、積層セラミックコンデンサ１０を製造するときの熱処理工程において、下地電極層１４２に含まれるＣｕと導電性樹脂層１４６に含まれるＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金とが反応することにより生成されるものである。すなわち、接合部１４４を介して下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６とが金属接合される。
【００２９】
接合部１４４の総面積は、下地電極層１４２の総面積の２．７％以上４０．６％以下である。また、接合部１４４の厚みは、０．１μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましい。さらに、接合部１４４の幅は、１．３μｍ以上１３．３μｍ以下であることが好ましい。接合部１４４の厚みが０．１μｍ未満であると、Ｃｕ3Ｓｎ合金が十分に生成されないため、金属接合が不完全となり下地電極層１４２と導電性樹種層１４６との密着力が弱くなる。なお、接合部１４４が全く存在しないと、下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６とが金属接合されないため、下地電極層１４２と導電性樹種層１４６との密着力が弱くなる。これにより、電気特性が安定せず、さらに、十分な耐湿信頼性を得ることもできない。また、接合部１４４の幅が、１．３μｍ未満、接合部１４４の総面積が、下地電極層１４２の総面積の２．７％未満であっても、金属接合が不完全となり、下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６との密着力が弱くなる。これにより、電気特性が安定せず、さらに、十分な耐湿信頼性を得ることもできない。
一方、接合部１４４の厚みが１．２μｍを超え、接合部１４４の幅が１３．３μｍを超え、接合部１４４の総面積が下地電極層の総面積の４０．６％を超えると、外力により第１および第２の外部電極１４０ａ，１４０ｂに応力が生じた際に、その応力を緩和することが出来ず、導電性樹脂層１４６によるクラック抑制機能が低下する。
【００３０】
なお、接合部１４４の総面積、厚みおよび幅は、上述した積層セラミックコンデンサの幅方向の１／２位置（Ｗ／２位置）まで断面研磨し、図４に示すように所定の倍率に拡大された露出断面において測定する。各測定方法は次の通りである。
まず、接合部１４４の総面積は、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる下地電極層１４２の長さに対して接合部の存在する割合を、接合部１４４の総面積として測定する。
また、接合部１４４の厚みは、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる下地電極層１４２との界面の接線に対する垂線方向に沿った厚みを、接合部１４４の厚みとして測定した。
さらに、接合部１４４の幅は、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる接合部の最大長さを、接合部１４４の幅として測定した。
【００３１】
（導電性樹脂層１４６）
導電性樹脂層１４６は、下地電極層１４２と接合部１４４を覆うようにその表面に形成される。具体的には、導電性樹脂層１４６は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂに形成された接合部１４４の表面に形成され、そこから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に形成された接合部１４４の表面にも至るように形成されることが好ましい。導電性樹脂層１４６の厚みは、例えば、１０μｍ以上１５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３２】
導電性樹脂層１４６は、導電性フィラーおよび樹脂を含む。
【００３３】
導電性フィラーは、その粒子の形状が、球状、扁平状などであってもよい。なお、導電性フィラーは、その粒子の形状が球状、扁平状などである場合、球状と扁平状を混合して用いることが好ましい。なお、導電性フィラーは、その粒子の形状が特に限定されない。また、導電性フィラーの平均粒径は、例えば、０．３μｍ以上１０μｍ以下であってもよいが、特に限定されない。
【００３４】
導電性フィラーとしては、導電性を有する金属を用いることができ、たとえば、Ｃｕ、ＡｇおよびＳｎまたはこれらの金属を含む合金を用いることができる。特に、Ｃｕ、ＡｇおよびＳｎまたはこれらの金属を含む合金を用いるのは、Ｃｕ3Ｓｎ合金や、ＡｇとＣｕとＳｎの合金を含む接合部１４４を形成するためである。
【００３５】
導電性フィラーは、主に導電性樹脂層１４６の通電性を担う。具体的には、導電性フィラーどうしが接触することにより、導電性樹脂層１４６内部に通電経路が形成される。
【００３６】
導電性樹脂層１４６に含まれる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの公知の熱硬化性樹脂を用いることができる。特に、導電性樹脂層１４６に含まれる樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂は、耐熱性、耐湿性、密着性などに優れ、最も適切な樹脂のうちの一つである。導電性樹脂層１４６は、熱硬化性樹脂とともに硬化剤を含むことが好ましい。硬化剤としては、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、フェノール系、アミン系、酸無水物系、イミダゾール系などの公知の化合物を用いることができる。
【００３７】
導電性樹脂層１４６は、樹脂を含むことにより、例えば、めっき膜や導電性ペーストの焼成物からなる導電層に比べて柔軟性に富む。したがって、導電性樹脂層１４６は、積層セラミックコンデンサ１０に加えられた物理的な衝撃や熱サイクルに起因する衝撃を緩衝する層として機能する。これにより、積層セラミックコンデンサ１０にクラックが生じることなどを防止することができる。すなわち、積層セラミックコンデンサ１０は、導電性樹脂層１４６を備えることにより、耐基板曲げ性や落下衝撃性などの機械的強度が向上する。
【００３８】
（めっき層１５０）
めっき層１５０は、導電性樹脂層１４６を覆うようにその表面に形成される。具体的には、めっき層１５０は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂに形成された導電性樹脂層１４６の表面に形成され、そこから、第１および第２の主面２２ａ，２２ｂそれぞれの一部、並びに第１および第２の側面２４ａ，２４ｂそれぞれの一部に形成された導電性樹脂層１４６の表面にも至るように形成されることが好ましい。なお、めっき層１５０は、積層体２０の第１または第２の端面２６ａ，２６ｂに形成された導電性樹脂層１４６の表面にのみ形成されてもよい。
【００３９】
めっき層１５０は、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ合金，Ａｕなどから選ばれる少なくとも１つを含む。
【００４０】
めっき層１５０は、第１のめっき層１５２と、第２のめっき層１５４とを含む２層構造である。なお、めっき層１５０は、第１のめっき層１５２のみからなる単層構造であってもよいし、３層以上の複層構造であってもよい。めっき層１５０一層あたりの厚みは、１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
【００４１】
第１のめっき層１５２は、導電性樹脂層１４６を覆うようにその表面に形成される。第１のめっき層１５２は、Ｎｉめっき層であることが好ましい。これにより、積層セラミックコンデンサ１０を実装基板に実装する際、実装に用いられるはんだによって下地電極層１４２や導電性樹脂層１４６が侵食されることを防止することができる。また、第１のめっき層１５２は、複層構造であってもよい。
【００４２】
第２のめっき層１５４は、第１のめっき層１５２を覆うようにその表面に形成される。第２のめっき層１５４は、Ｓｎめっき層であることが好ましい。これにより、積層セラミックコンデンサ１０を実装基板に実装する際、実装に用いられるはんだの外部電極１４０ａ，１４０ｂに対する濡れ性を向上させることができる。したがって、積層セラミックコンデンサ１０の実装を容易に行うことができる。
【００４３】
（効果）
この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ１０は、複層構造の外部電極１４０ａ，１４０ｂにおいて、下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６とが、Ｃｕ3Ｓｎ合金を含み、ＡｇとＣｕとＳｎの合金を含んでもよい接合部１４４を介して金属接合され、接合部の総面積は、下地電極層の総面積の２．７％以上４０．６％以下である。これにより、外部電極１４０ａ，１４０ｂに含まれる下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６とが強固に密着するため、耐湿信頼性および電気特性が向上し、また、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生も抑制することができる。さらに、外部電極１４０ａ，１４０ｂが、導電性樹脂層１４６を含むことにより、耐基板曲げ性や落下衝撃性などの機械的強度が向上する。その結果、積層セラミックコンデンサ１０は、外部電極１４０ａ，１４０ｂにより機械的強度の向上を図り、且つ外部電極１４０ａ，１４０ｂに含まれる下地電極層１４２と導電性樹脂層１４６とが強固に密着することにより良好な耐湿信頼性および電気特性を有する。
【００４４】
さらに、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ１０は、接合部１４４の厚みが、０．１μｍ以上１．２μｍ以下であれば、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生を抑制しつつ、電気特性も良好となる。また、接合部１４４の幅が、１．３μｍ以上１３．３μｍ以下であれば、積層セラミックコンデンサに対するクラックの発生をより確実に抑制することができる。
【００４５】
さらに、この発明の一実施の形態に係る積層セラミックコンデンサ１０は、接合部１４４が、ＡｇおよびＣｕのうち少なくともいずれか一方とＳｎとを含む合金層を含むと、より確実に良好な電気特性を有する積層セラミックコンデンサ１０が得られうる。
【００４６】
２．積層セラミックコンデンサの製造方法
つづいて、積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。
【００４７】
（積層体の作製）
まず、セラミック粉末を含むセラミックペーストを、例えば、スクリーン印刷法などによりシート状に塗布し、乾燥させることにより、セラミックグリーンシートを形成する。
【００４８】
次に、セラミックグリーンシートの表面に、内部電極形成用の導電ペーストを、例えば、スクリーン印刷法などにより所定のパターンに塗布し、内部電極形成用導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを得る。また、内部電極形成用導電パターンが形成されていないセラミックグリーンシートも得る。なお、セラミックペーストや内部電極形成用の導電ペーストは、例えば、公知のバインダーや溶媒を含んでもよい。
【００４９】
そして、内部電極形成用導電パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを所定枚数積層し、その表面に、内部電極形成用導電パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層し、その表面に、内部電極形成用導電パターンが形成されていないセラミックグリーンシートを所定枚数積層する。このようにして、マザー積層体を製造する。
【００５０】
なお、必要に応じて、マザー積層体を積層方向にプレスしてもよい。マザー積層体をプレスする方法としては、例えば、静水圧プレスなどが考えられる。
【００５１】
さらに、マザー積層体を所定の形状寸法にカットすることにより、複数の生の積層体を形成する。なお、このとき、生の積層体にバレル研磨等を施し、稜線部や角部に丸みを形成してもよい。
【００５２】
最後に、生の積層体を焼成することにより、内部に第１および第２の内部電極が配され、第１の内部電極の端部が第１の端面に引き出され、第２の内部電極の端部が第２の端面に引き出された積層体を形成する。なお、生の積層体の焼成温度は、セラミック材料や導電材料に応じて適宜設定することができる。生の積層体の焼成温度は、例えば、９００℃以上１３００℃以下程度とすることができる。
【００５３】
（積層体に対する外部電極の形成）
まず、上記のようにして得た積層体の両端面に対して導電性ペーストの塗布・焼き付けを行い、外部電極の下地電極層を形成する。このときの焼き付け温度は、７００℃以上９００℃以下であることが好ましい。
【００５４】
次に、下地電極層を覆うように、少なくともＳｎを含有する導電性フィラーおよび樹脂を含む導電性樹脂ペーストを塗布し、最高温度を２００℃以上３００℃以下で熱処理を行い、樹脂を熱硬化させる。なお、熱処理の最高温度は、２４０℃以上２６０℃以下が好ましい。この場合、導電性樹脂ペーストにおけるＳｎの含有量は、１０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下が好ましい。このようにして、下地電極層を覆うように導電性樹脂層が形成される。このとき、下地電極層の表面に部分的に接合部が形成される。接合部の厚みや幅は、熱処理の最高温度や熱処理時間を変化させることにより調整することができる。この実施の形態では、熱処理の最高温度を変化させることにより接合部の厚みや幅を調整している。具体的には、接合部の厚みや幅は、熱処理の最高温度を低下させることにより薄くすることができ、逆に上昇させることにより厚くすることができる。
【００５５】
なお、熱処理時の雰囲気は、Ｎ2雰囲気であることが好ましい。また、酸素濃度を１００ｐｐｍ以下に抑えることが好ましい。これにより、樹脂の飛散を防ぐことができ、且つ各種金属成分の酸化を防ぐことができる。
【００５６】
そして、必要に応じて、導電性樹脂層の表面に、Ｎｉめっき層（第１のめっき層）を形成する。Ｎｉめっき層の形成方法には、電解めっきを用いることができる。
【００５７】
また、必要に応じて、Ｎｉめっき層（第１のめっき層）の表面にＳｎめっき層（第２のめっき層）を形成する。
【００５８】
以上のようにして、この発明に係る積層セラミックコンデンサが製造される。
【００５９】
３．実験例
以下、この発明の効果を確認するために発明者らが行った実験例について説明する。実験例では、上記した積層セラミックコンデンサの製造方法にしたがって試料番号１ないし試料番号２０の試料を作製し、機械的強度および電気特性を評価した。
【００６０】
試料番号１ないし試料番号２０の試料である積層セラミックコンデンサの仕様は、次の通りである。
サイズ（設計値）Ｌ×Ｗ×Ｔ：１．６ｍｍ×０．８ｍｍ×０．８ｍｍ
セラミック材料：ＢａＴｉ2Ｏ3
静電容量：２２μＦ
定格電圧：６．３Ｖ
外部電極の構造：下地電極層、導電性樹脂層およびめっき層からなる複層構造であり、下地電極層の表面に部分的に接合部が形成
下地電極層：導電性金属（Ｃｕ）とガラスを含む焼付け電極
接合部：ＣｕとＳｎとの合金
導電性樹脂層：ＡｇおよびＳｎを含む導電性フィラー、並びにレゾール型フェノール樹脂系を含む樹脂
めっき層の構造：Ｎｉめっき層（第１のめっき層）およびＳｎめっき層（第２のめっき層）からなる２層構造
熱処理条件：時間１８ｍｉｎ、Ｎ2雰囲気中
【００６１】
試料番号１ないし試料番号２０の各試料は、導電性樹脂層を形成するために用いられる導電性樹脂ペーストに含有されるＳｎの含有量と、導電性樹脂ペーストを熱硬化させるための硬化温度の最高温度をそれぞれ変化させた試料である。
【００６２】
試料番号１ないし試料番号５では、硬化温度の最高温度を２４０℃としＳｎの含有量を０ｗｔ％から４０ｗｔ％の間で変化させた。
試料番号６ないし試料番号１０では、硬化温度の最高温度を２６０℃としＳｎの含有量を０ｗｔ％から４０ｗｔ％の間で変化させた。
試料番号１１ないし試料番号１５では、硬化温度の最高温度を２８０℃としＳｎの含有量を０ｗｔ％から４０ｗｔ％の間で変化させた。
試料番号１６ないし試料番号２０では、硬化温度の最高温度を３００℃としＳｎの含有量を０ｗｔ％から４０ｗｔ％の間で変化させた。
【００６３】
（評価方法）
試料番号１ないし試料番号２０のそれぞれの試料に対する機械的強度および電気特性を評価した。
【００６４】
機械的強度に関する試験は、次のようにして行った。ＪＥＩＴＡランド基板に鉛フリーはんだ（Ｓｎ−３．０Ａｇ−０．５Ｃｕ）を用いてリフロー実装した。基板を１秒間に１ｍｍずつたわませ、５ｍｍたわんだところで５秒間保持した。その後、チップを基板から取り外し、これを樹脂包埋して、積層セラミックコンデンサの長さ方向に沿うように積層セラミックコンデンサの幅方向寸法の１／２位置（Ｗ／２位置）まで断面研磨した。露出させた断面の下地電極層縁端におけるクラックの有無を観察し、クラックの発生した数をカウントした。機械的強度の評価試料数は、１２個とした。
【００６５】
電気特性に関する試験は、次のようにして行った。各試料について、インピーダンスアナライザ（アジレントテクノロジー社製４２９４Ａ）を用いて、電圧１Ｖｒｍｓ、周波数１ｋＨｚ〜１０ＭＨｚで走査することにより電気特性試験を行い、１ＭＨｚにおけるＥＳＲを測定した。なお、テストフィクスチャは、アジレントテクノロジー社製１６０４４Ａを用いた。平均１５ｍΩ以下となる試料を良好と判断した。電気特性試験の評価試料数は、１０個とした。
【００６６】
（分析方法）
試料番号１ないし試料番号２０の各試料である積層セラミックコンデンサの外部電極に接合部が含まれるか否かの分析方法は、次の通りである。積層セラミックコンデンサをランダムに選出し、これを樹脂包埋して、積層セラミックコンデンサの長さ方向に沿うように積層セラミックコンデンサの幅方向の１／２位置（Ｗ／２位置）まで断面研磨した。その後、露出断面において、ＦＥ−ＳＥＭを用いて、上記の積層セラミックコンデンサの端面中央の外部電極を所定の倍率で接合部の有無を観察した。
【００６７】
接合部の総面積、厚みおよび幅は、上述した積層セラミックコンデンサの幅方向の１／２位置（Ｗ／２位置）まで断面研磨した露出断面において測定した。測定方法は次の通りである。
まず、接合部の総面積は、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる下地電極層の長さに対して接合部の存在する割合を、接合部の総面積として測定し、そして、３個の試料の平均値として算出した。
また、接合部の厚みは、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる下地電極層との界面の接線に対する垂線方向に沿った厚みを、接合部の厚みとして測定し、そして、３個の試料の平均値として算出した。
さらに、接合部の幅は、露出断面の中央位置（Ｔ／２位置）において、接合部が存在する領域において、所定の倍率に拡大された露出断面のＳＥＭ画像の視野内で確認できる接合部の最大長さを、接合部の幅として測定し、そして、３個の試料の平均値として算出した。
【００６８】
（評価結果）
表１に、試料番号１ないし試料番号２０について各試料の機械的強度の特性の評価結果を示す。
【００６９】
【表１】
2018098475.tif 000003
【００７０】
表１に示すように、試料番号１ないし試料番号１０では、Ｓｎの含有量が０ｗｔ％以上４０ｗｔ％以下であり、かつ硬化温度の最高温度が２４０℃以上２６０℃以下であるので、クラックの発生した試料が存在しなかった。
また、試料番号１１ないし試料番号１４では、Ｓｎの含有量が０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であり、かつ硬化温度の最高温度が２８０℃であるので、クラックの発生した試料が存在しなかった。
さらに、試料番号１６ないし試料番号１９では、Ｓｎの含有量が０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下であり、かつ硬化温度の最高温度が３００℃であるので、クラックの発生した試料が存在しなかった。
【００７１】
一方、試料番号１５では、硬化温度の最高温度は、２８０℃であり、Ｓｎの含有量が４０ｗｔ％であるので、接合部の総面積が５８．８％であり、接合部の厚みが１．８μｍであり、接合部の幅が２７．７μｍであることから、１２個中１個クラックが発生したため、クラックの発生率が８．３％であった。
また、試料番号２０では、硬化温度の最高温度は、３００℃であり、Ｓｎの含有量が４０ｗｔ％であるので、接合部の総面積が８１．９％であり、接合部の厚みが２．６μｍであり、接合部の幅が４１．６μｍであることから、１２個中９個でクラックが発生したため、クラックの発生率が７５％であった。
【００７２】
次に、各試料のＥＳＲを確認したところ、試料番号１、試料番号６、試料番号１１および試料番号１６では、導電性樹脂ペーストにＳｎを含有していないため、接合部が存在せず、比較的高いＥＳＲが得られた。
【００７３】
一方、試料番号２ないし試料番号５、試料番号７ないし試料番号１０、試料番号１２ないし試料番号１５、ならびに試料番号１７ないし試料番号２０の試料では、導電性樹脂ペーストにＳｎを含有するので、接合部を有しない試料番号１、試料番号６、試料番号１１および試料番号１６のＥＳＲよりも低い値のＥＳＲを有する良好な積層セラミックコンデンサが得られた。
【００７４】
なお、この発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。
【符号の説明】
【００７５】
１０  積層セラミックコンデンサ
２０  積層体
２２ａ  第１の主面
２２ｂ  第２の主面
２４ａ  第１の側面
２４ｂ  第２の側面
２６ａ  第１の端面
２６ｂ  第２の端面
３０  セラミック層
４０ａ  第１の内部電極
４０ｂ  第２の内部電極
１４０ａ  第１の外部電極
１４０ｂ  第２の外部電極
１４２  下地電極層
１４４  接合部
１４６  導電性樹脂層
１５０  めっき層
１５２  第１のめっき層
１５４  第２のめっき層
【図１】
2018098475.tif 000004
【図２】
2018098475.tif 000005
【図３】
2018098475.tif 000006
【図４】
2018098475.tif 000007