(57)【要約】【課題】  電歪共振により発生する音圧レベルを簡便に下げることができるように改良された、強誘電体セラミックからなる素子本体と外部電極とを備えるセラミック電子部品を提供する。【解決手段】  強誘電体セラミックからなる素子本体と外部電極とを備えるセラミック電子部品において、防振合金であるＴｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｍｇ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ系合金からなる金属キャップにより形成されている、電歪により発生する振動を吸収する振動吸収層を、前記外部電極中に有することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体セラミックからなる素子本体と外部電極とを備えるセラミック電子部品において、電歪により発生する振動を吸収する振動吸収層を、前記外部電極中に有することを特徴とする、セラミック電子部品。
【請求項２】
前記振動吸収層は、防振合金からなる金属キャップにより形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセラミック電子部品。
【請求項３】
前記防振合金は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｍｇ系合金、およびＡｌ−Ｚｎ系合金の中から選ばれた少なくとも１つの合金であることを特徴とする、請求項２に記載の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、強誘電体セラミックからなる素子本体と外部電極とを備える、コンデンサ、バリスタ、およびＬＣフィルタのような電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、積層セラミックコンデンサ素子は、大容量を得るため、素子本体の誘電体は比誘電率の高いチタン酸バリウム系の強誘電体セラミックから構成される。このようなコンデンサを特定の周波数帯で用いると、強誘電体セラミックが持つ圧電特性により、電歪現象が引き起こされ、それによって意図しない振動が生じ、それが実装された基板に伝わって共振し、音を発する、いわゆる「鳴き」と呼ばれる現象が起こる。このような「鳴き」を生じる電子部品が組み込まれた電子機器をある条件下で使用すると、電子機器から耳障りな音が発せられることがある。
【０００３】
前記の電歪共振を抑制する技術として、例えばセラミック電子部品本体表面に電歪キャンセル用の凸部を設けることが提案されている（特許文献１参照）。この凸部の振動とセラミック電子部品本体の振動を干渉させて打ち消し合うことで、電歪共振を抑制しようとするものである。
【特許文献１】特開平１１−４０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のような構造を持ったセラミック電子部品を得るためには、例えば樹脂塗布、別途作製された部材の接合、および溝加工などの複雑な工程が必要となり、生産性に対する制約となる。同様の問題は、例えばバリスタやＬＣフィルタなど、強誘電体セラミックを誘電体として用いる他の電子部品においても生じる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、電歪共振により発生する音圧レベルを簡便に下げることができるように改良された電子部品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】
【０００６】
この発明は、強誘電体セラミックからなる素子本体と外部電極とを備えるセラミック電子部品に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、電歪により発生する振動を吸収する振動吸収層を、外部電極中に有することを特徴としている。
【０００７】
また、前記振動吸収層は、防振合金からなる金属キャップにより形成されていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、前記防振合金は、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｍｇ系合金、およびＡｌ−Ｚｎ系合金の中から選ばれた少なくとも１つの合金であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電歪により発生する振動を吸収する振動吸収層を、防振合金からなる金属キャップの冠着という形で外部電極中に設けているので、樹脂塗布、別途作製された部材の接合、および溝加工などの複雑な工程を必要とせず、生産性を低下させることなく、電歪共振により発生する音圧レベルを簡便に下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
【実施例１】
【００１１】
図１は、この発明の第一の実施形態による積層セラミックコンデンサ１の断面図である。積層セラミックコンデンサ１は、強誘電体セラミックからなる素子本体２を備え、素子本体２の内部には、複数の静電容量を構成するように、誘電体セラミック層を介して互いに対向する、複数組の内部電極３、４が形成されている。また、素子本体２の一方端面には、内部電極３に電気的に接続されるように、外部電極５が形成されている。一方、素子本体２の他方端面には、内部電極４に電気的に接続されるように、外部電極６が形成されている。
【００１２】
このような積層セラミックコンデンサ１において、外部電極５、６は、電歪により発生する振動を吸収する防振合金からなる振動吸収層７、８と、該振動吸収層を素子本体２に接合し、また内部電極３、４との電気的な導通を確保するための導電性接着剤９、１０と、前記振動吸収層の上に施されためっき層１１、１２から構成される。
【００１３】
このような構造を有する積層セラミックコンデンサ１の振動吸収特性について、具体的に調べた結果について以下に述べる。
【００１４】
まず、この発明の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。
【００１５】
素子本体として、組成式：（Ｂａ0.95Ｃａ0.05）1.010（Ｔｉ0.85Ｚｒ0.15）Ｏ3で表わされる組成を有するチタン酸バリウム系の強誘電体セラミックを用いた。上記で表わされる組成が得られるように、各成分の炭酸塩、および酸化物を出発原料として秤量し、湿式混合した後、蒸発乾燥して乾燥物を得た。この乾燥物を６０メッシュのふるいを通して造粒した後、１１５０℃で仮焼して誘電体セラミック原料粉末を得た。
【００１６】
次に、還元性雰囲気中で低温焼結を進めるための焼結助剤を準備した。この焼結助剤は、組成式：０．０８Ｌｉ2Ｏ−０．４２ＢａＯ−０．２２Ｂ2Ｏ3−０．２８ＳｉＯ2で表わされる組成を有するホウケイ酸系ガラスを用いた。上記で表わされる組成が得られるように、各成分の炭酸塩、酸化物、および水酸化物を出発原料粉末を出発原料として秤量し、湿式混合した後、蒸発乾燥して乾燥物を得た。この乾燥物を６０メッシュのふるいを通して造粒した後、アルミナるつぼに入れて１３００℃で１時間溶解し、水中に投入し急冷してガラス化させた。その後２００メッシュのふるいを通過する程度まで粉砕して焼結助剤粉末を得た。
【００１７】
誘電体セラミック原料粉末に対し、焼結助剤粉末を１重量％となるように秤量し、ボールミルで１６時間混合粉砕した後、ポリビニルブチラール系のバインダ、および可塑剤を加え、さらに１６時間混合して誘電体セラミックのスラリーを得た。このスラリーをポリエチレンテレフタレートなどからなる厚さ２５μｍのキャリアフィルム上にシート状に成形して、誘電体セラミックのグリーンシートを得た。得られたグリーンシートの厚みは１０μｍであった。
【００１８】
このグリーンシートに内部電極パターンをＮｉペーストを用いて印刷した後、互いに対向して複数の静電容量を構成するように１０１層積み重ね、さらにその上下面に内部電極パターンを印刷していないダミーのグリーンシートをそれぞれ１０層積み重ねて熱圧着し、圧着体を得た。得られた圧着体の厚さは１．２ｍｍであった。この圧着体から内部電極パターンに合わせて、長さ４ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの成形体を切り出した。
【００１９】
この成形体を大気中で２４０℃、３時間保持して脱バインダし、その後、Ｎ2−Ｈ2−Ｈ2Ｏの混合ガスを用いて、Ｎｉ内部電極が酸化しない還元雰囲気中で１２５０℃、２時間保持して焼成し、素子本体を得た。焼結後の誘電体厚さは７μｍであった。
【００２０】
次に、振動吸収層に用いる防振合金として、厚さ０．０５ｍｍのＴｉ0.50−Ｎｉ0.50合金板、Ｃｕ0.78−Ｚｎ0.14−Ａｌ0.08合金板、Ｍｎ0.40−Ｃｕ0.58−Ａｌ0.02合金板、Ｆｅ0.85−Ｃｒ0.12−Ａｌ0.03合金板、Ｍｇ0.995−Ｚｒ0.005合金板、およびＡｌ0.61−Ｚｎ0.39合金板を準備し、素子本体の幅、および厚み寸法に合わせた大きさのキャップ状に加工した。キャップ加工後、歪取りのため、８００℃で１時間の熱処理を行なった。
【００２１】
前記素子本体の両端面に導電性接着剤を塗布し、キャップ状に加工した防振合金を素子本体の両端面に冠着した後、ＮｉおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成し、この発明の積層セラミックコンデンサを得た。
【００２２】
ここで、Ｔｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、およびＭｎ−Ｃｕ系合金は、温度により低温相および高温相間で可逆的に結晶構造が変化するが、この内低温相でなければ防振性能を発揮することができない。低温相は結晶粒内に多数の内部双晶を有し、加わった振動を結晶粒内における内部双晶の可逆的な移動に伴うエネルギー損失として消費することが、防振特性の発現機構となっているためである。それで、用いられるＴｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系合金、およびＭｎ−Ｃｕ系合金としては、低温相から高温相に結晶構造が変化し始める点（Ａs点）が室温より十分高くなければならない。Ａs点は各成分元素の比率により変化させることができるが、この実験例で用いたＴｉ0.50−Ｎｉ0.50合金、Ｃｕ0.78−Ｚｎ0.14−Ａｌ0.08合金、およびＭｎ0.40−Ｃｕ0.58−Ａｌ0.02合金はＡs点がいずれも５０℃を超えており、十分な防振特性を発揮できるものである。
【００２３】
なお、Ｆｅ−Ｃｒ系合金、Ｍｇ系合金、およびＡｌ−Ｚｎ系合金は、防振特性の発現機構がそれぞれ磁気変態、転位の運動、結晶粒界での摩擦によるものであり、上記のＴｉ−Ｎｉ系合金、Ｃｕ−Ｚｎ系合金、およびＭｎ−Ｃｕ系合金とは異なり、防振特性の発現に温度依存性を有しない。
【００２４】
また、比較例として、Ｃｕ板をキャップ状に加工し、同様に前記素子本体に冠着した後、ＮｉおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成した積層セラミックコンデンサと、Ｔｉ0.49−Ｎｉ0.51であってＡs点が−１２℃と室温より低いため、室温付近でほぼ高温相状態にあり、防振特性が発揮できないＴｉ−Ｎｉ系合金板をキャップ状に加工し、同様に前記素子本体に冠着した後、ＮｉおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成した積層セラミックコンデンサを得た。
【００２５】
次に、この発明の積層セラミックコンデンサの振動吸収特性の測定方法、および測定結果について以下に述べる。
【００２６】
前記のようにして得られた積層セラミックコンデンサを、Ｃｕ箔によりランド設計の施された、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのガラス−エポキシ樹脂複合材からなる基板に、ペースト状のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだを用いて、リフロー方式により炉内設定温度２３５℃で実装した。
【００２７】
基板に実装された積層セラミックコンデンサに、振幅１６Ｖ、周波数１０Ｈｚ〜２００ＭＨｚの交流電圧を連続的に印加し、電歪により発生した「鳴き」の最大値を調べた。その際、積層セラミックコンデンサ近傍にマイクロホンを設置してを集音し、アンプで増幅して音圧（ｄＢ）を測定した。測定は室温にて行なった。その測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示すように、外部電極中に振動吸収層を設けない比較例では、「鳴き」音圧が大きくなっており、実感上でも音の発生が気になるが、外部電極中に振動吸収層を設けたこの発明の実施例では、いずれの防振合金を用いても「鳴き」音圧は比較例の１／２から１／３と大幅に低減することができる。また、実感上でも静粛であり音の発生が気にならなかった。
【実施例２】
【００３０】
図２は、この発明の第二の実施形態による積層セラミックコンデンサ２１の断面図である。積層セラミックコンデンサ２１において、外部電極５、６は電歪により発生する振動を吸収する、防振合金からなる振動吸収層７、８と、該振動吸収層を部品素子２に接合し、また内部電極３、４との電気的な導通を確保するためのＣｕ電極層２３、２４と、前記振動吸収層の上に施されためっき層１１、１２から構成される。
【００３１】
このような構造を有する積層セラミックコンデンサ２１の振動吸収特性について、具体的に調べた結果について以下に述べる。
【００３２】
前述の実施例１と同様にして得られた素子本体の両端面にＣｕペーストを塗布し、１２０℃で１０分間乾燥させた。乾燥後の部品素子の両端面にＴｉ0.50−Ｎｉ0.50合金、Ｍｎ0.40−Ｃｕ0.58−Ａｌ0.02合金、およびＦｅ0.85−Ｃｒ0.12−Ａｌ0.03合金からなる金属キャップを冠着した。酸素濃度１０ｐｐｍの雰囲気中において９００℃で焼成し、素子本体にＣｕ電極層と金属キャップを焼き付けた後、ＮｉおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成し、この発明の積層セラミックコンデンサを得た。
【００３３】
また、比較例として、防振合金からなる金属キャップを冠着せず、Ｃｕペーストのみを焼き付けた後、ＮｉおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成した積層セラミックコンデンサを得た。
【００３４】
上記の積層セラミックコンデンサについて、前述の実施例１と同様の方法で調べた振動吸収特性の測定結果について表２に示す。
【００３５】
【表２】
2005109151.tif 000004
【００３６】
表２に示すように、外部電極中に振動吸収層を設けたこの発明の実施例では、いずれの防振合金を用いても「鳴き」音圧は比較例の１／２から１／３と大幅に低減することができ、また、実感上でも静粛であり音の発生が気にならなかった。
【００３７】
以上、この発明を積層セラミックコンデンサに係る実施形態に関連して説明したが、この発明はバリスタ、およびＬＣフィルタ等の強誘電体セラミックを部品素子として用いる他の電子部品にも適用することができる。
【００３８】
また、この発明を構成する外部電極中の振動吸収層以外の材料は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、めっき層としては、ＮｉおよびＳｎめっきの代わりに、はんだめっき等を用いることができる。さらに、Ｃｕペーストの代わりにＡｇペースト等の焼き付けにより、振動吸収層と内部電極の電気的な導通を確保することができる。
【００３９】
また、外部電極の構造についても、上記実施例に限定されるものではない。例えば、焼成前の成形体の両端面にＮｉペーストを塗布し、乾燥後に成形体と同時焼成することで、予め素子本体の両端面に内部電極との導通を確保するためのＮｉ電極層を形成しておき、その上からキャップ状に加工した防振合金を圧着して、Ｎｉ電極層と接合した後、めっき処理を施して外部電極を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の第一の実施形態による積層セラミックコンデンサ１の断面図である。
【図２】この発明の第二の実施形態による積層セラミックコンデンサ２１の断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、２１    積層セラミックコンデンサ
２    素子本体
３、４    内部電極
５、６    外部電極
７、８    振動吸収層
９、１０    導電性接着剤
１１、１２    めっき層
２３、２４    Ｃｕ電極層
【図１】
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【図２】
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