(57)【要約】【課題】内部電極層の薄層化とともに、内部電極層の有効面積の減少やばらつきを抑制して、高容量化を図れる積層型電子部品およびその製法を提供する。【解決手段】誘電体層１１と内部電極層９とを交互に積層してなる直方体状の電子部品本体１と、該電子部品本体１の両端部にそれぞれ設けられ、前記内部電極層９と交互に接続する一対の外部電極７と、を具備する積層型電子部品であって、前記内部電極層９の外部電極７との接続端を除く３方の周辺部１６の厚みが、前記内部電極層９の中央部１７よりも厚く形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなる直方体状の電子部品本体と、該電子部品本体の両端部にそれぞれ設けられ、前記内部電極層と交互に接続する一対の外部電極と、を具備する積層型電子部品であって、前記内部電極層の外部電極との接続端を除く３方の周辺部の厚みが、前記内部電極層の中央部よりも厚く形成されていることを特徴とする積層型電子部品。
【請求項２】
内部電極層の３方の周辺部の厚みをｔ１、前記内部電極層の中央部の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の積層型電子部品。
【請求項３】
積層された複数の誘電体グリーンシートの各シート間に、少なくとも矩形状の内部電極パターンを所定間隔をおいて複数形成してなる母体積層体を格子状に切断して複数の電子部品本体成形体を形成する工程と、該電子部品本体成形体を焼成して電子部品本体を形成する工程と、を具備する積層型電子部品の製法であって、前記内部電極パターンの周辺部の厚みを前記内部電極パターンの中央部よりも厚く形成したことを特徴とする積層型電子部品の製法。
【請求項４】
内部電極パターンの周辺部の厚みをｔ１、前記内部電極パターンの中央部の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することを特徴とする請求項３に記載の積層型電子部品の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品およびその製法に関し、特に、積層セラミックコンデンサに用いられる積層型電子部品およびその製法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化に伴い、積層型電子部品、例えば、積層セラミックコンデンサは、小型、高容量、および、高い信頼性が求められており、このため、▲１▼誘電体層の薄層化と積層数の増加、▲２▼内部電極層の薄層化、▲３▼誘電体層の高誘電率化が図られており、例えば、誘電体層の厚みを５μｍ以下、誘電体積層数を１００層以上とした高容量の積層型電子部品が開発されている。
【０００３】
このような積層型電子部品としては、例えば、下記の特許文献１に開示されるようなものが知られている。
【０００４】
この特許文献１に開示された積層型電子部品では、電子部品本体を構成する誘電体層の厚みが５０μｍ以下で、また、その誘電体層の表面に形成された内部電極層の厚みが１．５μｍ以下とされている。そして、焼成後にこのような誘電体層となる誘電体グリーンシートは、形成される誘電体層の厚みの０．６倍以下の平均粒径を有する誘電体粉末を用いて、スリップキャスト法等のシート成形法により形成される。また、焼成後に内部電極層となる内部電極パターンは、これも形成される内部電極層の厚みよりも微細なＮｉ金属粉末を用いて調製された導電性ペーストを用いて、前記誘電体グリーンシート上にスクリーン印刷法により形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４３６５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に開示された積層型電子部品では、内部電極パターンの薄層化を行うために、導電性ペーストは多くの溶媒を含み低粘度化されたものが用いられ、一方、印刷用のスクリーンはメッシュパターンのオープニングが均一なものが用いられている。このため、印刷後の内部電極パターンは、その周辺部が誘電体グリーンシート面に対して、その厚みが先細りとなり、焼成後においては、内部電極パターンを構成するＮｉ金属粉末の焼結により、その内部電極パターンが全方位的に収縮し、さらに薄くなることから、焼成後の内部電極層は、その周辺部の近傍に空隙が形成され易くなり、このため内部電極層の面積が変化することにより、静電容量の発生に寄与する有効面積の減少やばらつきが大きくなるという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、内部電極層の薄層化とともに、内部電極層の有効面積の減少やばらつきを抑制して、高容量化を図れる積層型電子部品およびその製法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、誘電体層と内部電極層とを交互に積層してなる直方体状の電子部品本体と、該電子部品本体の両端部にそれぞれ設けられ、前記内部電極層と交互に接続する一対の外部電極と、を具備する積層型電子部品であって、前記内部電極層の外部電極との接続端を除く３方の周辺部の厚みが、前記内部電極層の中央部よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記積層型電子部品では、内部電極層の３方の周辺部の厚みをｔ１、前記内部電極層の中央部の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明の積層型電子部品の製法は、積層された複数の誘電体グリーンシートの各シート間に、少なくとも矩形状の内部電極パターンを所定間隔をおいて複数形成してなる母体積層体を格子状に切断して複数の電子部品本体成形体を形成する工程と、該電子部品本体成形体を焼成して電子部品本体を形成する工程と、を具備する積層型電子部品の製法であって、前記内部電極パターンの周辺部の厚みを前記内部電極パターンの中央部よりも厚く形成したことを特徴とする。
【００１１】
そして、上記積層型電子部品の製法では、内部電極パターンの周辺部の厚みをｔ１、前記内部電極パターンの中央部の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することが望ましい。
【００１２】
このような製法によれば、印刷後の内部電極パターンの周辺部の厚みをその内部電極パターンの中央部よりも大きくすることができ、焼成後においては、内部電極パターンを構成するＮｉ金属粉末が焼結して、その内部電極パターンが全方位的に収縮し、さらに薄くなったとしても、焼成後の内部電極層は、その周辺部の近傍に空隙が形成され難い。このため内部電極層の面積の減少やばらつきを抑制できることから、内部電極層の薄層化を図ったとしても、その内部電極層の有効面積の減少やばらつきが抑制され高容量化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品である積層セラミックコンデンサの一形態について、図１の概略断面図および図２のＡ−Ａ断面図をもとに詳細に説明する。
【００１４】
本発明の積層型電子部品は、図１に示すように、直方体状の電子部品本体１の両端部に外部電極７が形成されている。
【００１５】
電子部品本体１は、内部電極層９と誘電体層１１を交互に積層して構成されている。そして、本発明の内部電極層９は、図２に示すように、外部電極７と接続される端部を除く３方の周辺部１６が、その内部電極層９の中央部１７よりも厚く形成されていることが重要である。なお、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
また、この内部電極層９は、その３方の周辺部１６の厚みをｔ１、中央部１７の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することが望ましいが、誘電体層１１に対する内部電極層９による段差を抑制するという理由から、そのｔ１／ｔ２比率は１．２〜１．３であることがより望ましい。
【００１７】
また、誘電体層１１はＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体粉末を焼成して形成されたものであり、この誘電体層１１の厚みは、静電容量を高めるうえで５μｍ以下、特に３μｍ以下、さらには２μｍ以下が望ましく、また、誘電体層１１の厚みばらつきは０．２μｍ以下であることが静電容量のばらつきを抑制する点で望ましい。
【００１８】
次に、本発明の積層セラミックコンデンサからなる積層型電子部品の製法について、図３を基に詳細に説明する。
【００１９】
まず、図３（ａ）に示すように、誘電体グリーンシート３１をキャリアフィルム３２上に形成する。誘電体グリーンシート３１を構成する誘電体材料としては、例えば、ＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体粉末に対して焼結助剤を混合することが望ましい。これらの誘電体材料のうち、主原料のＢａＴｉＯ３粉は、固相法、液相法（シュウ酸塩を経過する方法等）、水熱合成法等により合成されるが、そのうち粒度分布が狭く、結晶性が高いという理由から水熱合成法が好適に用いられる。そして、この誘電体粉末の平均粒径は、誘電体層１１を薄層化しても絶縁抵抗を高めるという理由から０．５μｍ以下であることが望ましく、特に、静電容量を向上させるという点で、その平均粒径は０．２〜０．４μｍの範囲であることがより望ましい。
【００２０】
そして、このように微細な原料粉末をバインダおよび溶媒と混合してセラミックスラリを調製し、このセラミックスラリをキャリアフィルム３２上に塗布して誘電体グリーンシート３１が形成される。
【００２１】
このような工法で形成された誘電体グリーンシート３１の厚みは６μｍ以下であり、特に、積層型電子部品の小型、大容量化という理由から、４μｍ以下、さらには３μｍ以下が望ましく、また、誘電体グリーンシート３１の厚みばらつきは０．２μｍ以下であることが静電容量のばらつきを抑制する点で望ましい。
【００２２】
次に、図３（ｂ）に示すように、上記の誘電体グリーンシート３１の表面に、焼成後に内部電極層９となる矩形状の内部電極パターン３３を複数形成する。この内部電極パターン３３は、その周辺部３５が中央部３７よりも厚く形成されることが重要であり、特に、内部電極パターン３３の周辺部３５の厚みをｔ１、中央部３７の厚みをｔ２としたときに、ｔ１／ｔ２≧１．１の関係を満足することが望ましく、さらには、誘電体グリーンシート３１との段差を低減するという理由からｔ１／ｔ２比は１．２〜１．３の範囲であることがより望ましい。また、この内部電極パターン３３の厚みは、積層型電子部品の薄層化ならびに高容量化を達成するために、０．５〜１．７μｍの範囲であることが望ましく、特に、静電容量のばらつきを抑制するという点で、０．４〜１．１μｍであることが望ましい。
【００２３】
また、この内部電極パターン３３を形成するために用いられる導電性ペーストは、金属粒子と、有機溶剤と、有機粘結剤とを含有するものである。金属粒子としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕがあり、金属の焼成温度が一般の誘電体の焼成温度と一致する点、およびコストが安いという点からＮｉが望ましい。また、この卑金属粒子の平均粒径は、薄層化しても均質な内部電極パターン３３を形成する点で０．１〜０．５μｍの範囲が望ましい。
【００２４】
また、導電性ペーストには、固形分として、金属粉末以外に、内部電極パターン３３の焼結性を抑えるために微細な誘電体粉末を混合して用いることが好ましく、内部電極層９の均一な粒子径の形成と、平滑性を向上させるために、誘電体粉末の粒径は０．０１〜０．２μｍが望ましい。
【００２５】
本発明のような誘電体グリーンシート３１上に内部電極パターン３３を形成する手段としては、スクリーン印刷法あるいはやグラビア印刷法が好適に用いられる。
【００２６】
そして、本発明の内部電極パターン３３において、その周辺部３５と中央部３７との厚み差を形成するためには、厚みを大きくする部分に複数回の印刷を行う方法も考えられるが、本製法では、図４に示すように、用いる印刷用スクリーン３９について工夫を行い、内部電極パターン３３の周辺部３５側となる印刷用スクリーン３９の周辺領域３９ａのオープニングを中央領域３９ｂ側のオープニングよりも大きくしたものが好適に用いられる。即ち、メッキなどにより中央領域３９ｂのオープニングを周辺領域３９ａのオープニングよりも小さくしたものである。
【００２７】
つまり、上記のように、該当するパターンによって印刷用スクリーン３９のオープニングを異ならせたものを用いることにより、内部電極パターン３３の周辺部３５と中央部３７とを同時に形成しても、厚みの異なるパターンを容易に形成できる。このような印刷用スクリーン３９において同一スクリーン中にオープニングの異なる部位を形成するには、周辺領域３９ａにマスクを施した状態で中央領域３９ｂにメッキを行うことで形成できる。
【００２８】
即ち、本発明の積層型電子部品の製法では、誘電体グリーンシート３１の表面に、オープニングの異なる印刷用スクリーン３９を用いて、周辺部３５の厚みが中央部３７の厚みよりも大きい内部電極パターン３３を形成することを特徴とするものである。
【００２９】
次に、図３（ｃ）に示すように、誘電体グリーンシート３１の表面に形成された内部電極パターン３３による段差を解消するために、その内部電極パターン３３の周囲に、これもスクリーン印刷法を用いてセラミックパターン４０を形成する。このセラミックパターン４０の厚みは、内部電極パターン３３の周辺部３５と実質的に同じ厚みであることが望ましい。また、このセラミックパターン４０を構成するセラミック粉末は実質的に誘電体グリーンシート３１を構成する誘電体粉末と同一組成であることが焼成収縮を均一にするうえで望ましい。
【００３０】
次に、図３（ｄ１）、（ｄ２）に示すように、上記のように局部的に厚みの異なる内部電極パターン３３およびセラミックパターン４０を形成した誘電体グリーンシート３１を複数層密着させて母体積層体４３を形成する。この場合、誘電体グリーンシート３１間に形成された矩形状の内部電極パターン３３は、矩形状でありエンドマージン周辺４１ａとサイドマージン周辺４１ｂを有しており、特に、エンドマージン周辺４１ａが積層方向に対して一層毎に交互にずれるように形成されている。
【００３１】
次に、この母体積層体４３を切断線Ｃに沿って縦横に切断することによって電子部品本体成形体を作製する。この場合、母体積層体４３の内部に形成された内部電極パターン３３は、焼成後に外部電極７と接続される両端の中央近傍で切断される。そして、電子部品本体成形体においては、前記した外部電極７との接続端以外の３方の周辺部３５が、その内部電極パターン３３の中央部３７よりも厚く形成されることになる。
【００３２】
この電子部品本体成形体の対向する一対の端面には、内部電極パターン３３の端部が交互に露出している。この内部電極パターン３３の一部の露出により該内部電極パターン３３の位置ずれを容易に確認できる。
【００３３】
次に、電子部品本体成形体を大気中または低酸素雰囲気中５００〜８００℃で脱バイした後、非酸化性雰囲気中、１２００〜１３００℃で２〜３時間焼成する。
【００３４】
さらに、所望により、酸素分圧が焼成雰囲気よりも高い酸素分圧下、９００〜１１００℃で５〜１５時間の再酸化処理を施すことにより、前工程の非酸化性雰囲気焼成において還元された電子部品本体１を酸化することにより、高い静電容量と絶縁特性を有する電子部品本体１を得ることができる。
【００３５】
最後に、得られた電子部品本体１に対し、各端面にＣｕペーストを塗布し、これを７００〜９００℃で焼き付けて外部電極７を形成する。更に外部電極７上にＮｉ／Ｓｎメッキを施し、積層セラミックコンデンサを作製する。
【００３６】
【実施例】
積層型電子部品の一つである積層セラミックコンデンサを以下のようにして作製した。先ず、平均粒径が０．４μｍのＢａＴｉＯ３に各酸化物を所定量配合し、これにバインダと溶媒とを所定量混合してセラミックスラリを調製した後、ダイコータ法により、キャリアフィルム上に厚み２μｍの誘電体グリーンシートを作製した。
【００３７】
次に、内部電極層となる内部電極パターンは、平均粒径０．２μｍのＮｉ粉末と、共材として平均粒径０．１μｍの誘電体粉末と、有機粘結剤と有機溶剤と混合して導電性ペーストを作製した。
【００３８】
次に、この導電性ペーストを上記の誘電体グリーンシートの一方主面上に、スクリーン印刷装置を用いて表１に示す厚みになるように印刷し乾燥させた。内部電極パターンの中央部の厚みは１μｍとした。この場合、形成する内部電極パターンの周辺部と中央部に相当する位置に対してオープニングの異なる印刷用スクリーンを用いた。
【００３９】
次に、上記の誘電体グリーンシートの内部電極パターンの周囲に、これもスクリーン印刷法を用いて内部電極パターンの周辺部とほぼ同一厚みになるようにセラミックパターンを形成した。このセラミックパターンを構成するセラミック粉末として誘電体グリーンシートを構成する誘電体粉末と同一組成のものを用いた。
【００４０】
次に、上記のように内部電極パターンおよびセラミックパターンを形成した誘電体グリーンシートを４００枚積層し、その上下の誘電体グリーンシートと同一材料からなるグリーンシートを積層して、温度５５℃、圧力１０ｋｇｆ／ｃｍ２で、第１回目の積層を行い仮積層成形体を形成した。この条件で作製した仮積層成形体は、誘電体グリーンシートが完全に密着されていない状態であり、次の第２回目の積層プレス時に充分な脱気ができるだけの隙間を残しておいた。
【００４１】
次に、この仮積層成形体を温度１００℃、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ２で第２回目の積層プレスを行い、この仮積層体成形体を完全に密着させて母体積層体を得た。
【００４２】
この積層プレス工程において、積層した誘電体グリーンシートに形成した内部電極パターンは、その周辺部が中央部よりも厚く形成されているにもかかわらず、積層面はほぼ平坦化されたものであった。
【００４３】
次に、この母体積層体を格子状に切断して複数の電子部品本体成形体を得た。この電子部品本体成形体の両端面には、内部電極パターンの一端が交互に露出していた。
【００４４】
次に、この電子部品本体成形体を大気中３００℃または酸素分圧０．１〜１Ｐａの低酸素雰囲気中５００℃で脱バイした後、酸素分圧１０−７Ｐａの非酸化性雰囲気中１３００℃で２時間焼成し、さらに、酸素分圧が０．０１Ｐａの低酸素分圧下１０００℃で１０時間の再酸化処理を施し電子部品本体を得た。
【００４５】
最後に、得られた電子部品本体に対し、各端面にガラス粉末を含んだＣｕペーストを塗布した後、還元雰囲気中、９００℃で焼き付けを行った。その後、ＮｉおよびＳｎメッキを施し、内部電極層と電気的に接続された外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを作製した。
【００４６】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅１．２５ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍであり、誘電体層の厚みは１．６μｍであった。
【００４７】
焼成後に、得られた積層セラミックコンデンサについて、１００個の試料を光学式顕微鏡にて観察し、デラミネーションの有無を検査した。デラミネーションが生じた磁器の割合を表１に示す。また、上記のようにして得られた積層セラミックコンデンサを用いて耐熱衝撃性試験を行った。試験内容はＪＩＳ規格に基づいて行った。試料数１００個について温度（ΔＴ＝３４０℃）のときのクラックの発生率を表１に示す。内部電極層の周辺部の厚みｔ１および中央部の厚みｔ２は、試料を破断し走査電子顕微鏡観察により評価した。静電容量は周波数１ｋＨｚ、１Ｖｒｍｓの条件で測定し、さらにそのばらつきを求めた。その結果を表１に示す。
【００４８】
また、比較例として、オープニングの均一な印刷用スクリーンを用いて内部電極パターンを形成し、焼成後の内部電極層の周辺部の厚みが先細りとなる、所謂、従来の積層セラミックコンデンサを作製した。
【００４９】
【表１】
2004179349.tif 000003
【００５０】
表１の結果から明らかなように、電子部品本体の内部に形成される内部電極層の周辺部の厚みを中央部よりも厚くなるように形成した試料Ｎｏ．２〜５では、デラミネーションやクラックが無く、静電容量が９．７μＦ以上、静電容量のばらつきが２．１％以下となり積層コンデンサの特性を改善できた。
【００５１】
特に、内部電極層の周辺部の厚みｔ１と中央部の厚みｔ２との比ｔ１／ｔ２を１．２および１．３とした試料Ｎｏ．３、４では、静電容量が１０μＦ以上となり、かつ静電容量のばらつきも１．５％以下にできた。
【００５２】
一方、内部電極層を通常の印刷用スクリーンを用いて作製した試料Ｎｏ．１では、デラミネーションやクラックが最大４％となり、また、静電容量が８．９μＦに低下し、そのばらつきが４．６％と大きくなった。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、電子部品本体の内部に形成された内部電極層の外部電極との接続端を除く３方の周辺部を中央部よりも厚くすることにより、極めて薄くした内部電極層であっても内部電極層の周辺部近傍の空隙を低減でき、内部電極層の有効面積を大きくでき、静電容量の低下とそのばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品の概略断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の積層型電子部品の製法を示す概略工程図である。
【図４】本発明の内部電極パターンを形成するための印刷用スクリーンの模式図である。
【符号の説明】
１          電子部品本体
７          外部電極
９          内部電極層
１１        誘電体層
１６、３５  周辺部
１７、３７  中央部
３１        誘電体グリーンシート
３３        内部電極パターン
【図１】
2004179349.tif 000004
【図２】
2004179349.tif 000005
【図３】
2004179349.tif 000006
【図４】
2004179349.tif 000007