(57)【要約】【課題】  基板等との接合部分におけるクラックの発生を低減できる電子部品を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の電子部品の一例であるコンデンサ１（積層セラミックコンデンサ）は、素体１０（セラミック）と、素体１０の両側面に形成された一対の外部電極２０とを備える。素体１０は、誘電体層１２と内部電極１４とが交互に積層されている。外部電極２０は、内部電極１４と接続された第１の電極層、分子量２０００以上であり複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物を主剤として含有するエポキシ樹脂の硬化物を含む第２の電極層（導電性樹脂層）、Ｎｉからなる第３の電極層及びＳｎからなる第４の電極層が、素体１０側からこの順に形成された構成を有している。【選択図】  図１
2007234800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック素体と、
前記セラミック素体の内部に設けられた内部電極と、
前記セラミック素体の表面に設けられ、前記内部電極と電気的に接続された外部電極と、を備え、
前記外部電極は、分子量２０００以上であり複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物を主剤として含有するエポキシ樹脂の硬化物を含む導電性樹脂層を有する、
ことを特徴とする電子部品。
【請求項２】
前記エポキシ樹脂は、硬化剤としてフェノール樹脂を更に含む、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品。
【請求項３】
前記エポキシ化合物は、両末端にエポキシ基を有する直鎖状の２官能エポキシ化合物である、ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、特にセラミック材料を用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサやインダクタ等のセラミック材料を用いる電子部品の多くは、セラミック材料からなる素体、素体内部に設けられた内部電極、及び、この内部電極と接続されるように素体表面上に設けられた外部電極を備える構成を有している。このような電子部品に対しては、従来から、素体と外部電極との物性の差に起因して生じる素体のクラック等を抑制するための方法が検討されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、上述した構造を有する電子部品の一例である積層セラミックコンデンサにおいて、外部電極を、素体側から第１〜第３導体層を備える３層構造とし、第２導体層として樹脂成分を含む層を設けるとともに、各層間の接合強度を所定の範囲内とすることが記載されている。この積層セラミックコンデンサにおいては、外力が第２導体層で吸収されること等によって、素体におけるクラックが生じ難くなる。
【特許文献１】特開平１１−２１９８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような電子部品は、プリント配線板等の基板上に搭載されて用いられる。この場合、電子部品は、外部電極が基板上の端子部分にはんだ付けされることによって、基板に設けられた回路等と電気的に接続されるとともに基板上に固定されるのが一般的である。
【０００５】
ところが、本発明者らが検討を行ったところ、電子部品が搭載された基板等に熱衝撃が加わった場合、基板と電子部品とは熱による膨張や収縮の度合いが大きく異なるため、電子部品と基板とのはんだによる接合部に応力が集中してクラックが入り易いことが判明した。そして、このような接合部におけるクラックの発生は、上記特許文献１のような、素体におけるクラック発生が低減された積層セラミックコンデンサを適用した場合であっても、十分に防止できない場合が多かった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、基板等との接合部分におけるクラックの発生を十分に低減できる電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の電子部品は、セラミック素体と、セラミック素体の内部に設けられた内部電極と、セラミック素体の表面に設けられ、内部電極と電気的に接続された外部電極とを備え、外部電極は、分子量２０００以上であり複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物を主剤として含有するエポキシ樹脂の硬化物を含む導電性樹脂層を有することを特徴とする。
【０００８】
外部電極が有している導電性樹脂層は、分子量２０００以上であるエポキシ化合物を主剤として含むエポキシ樹脂硬化物を含有するものである。かかるエポキシ樹脂硬化物は、その原料である主剤の分子鎖が長いことから、硬化構造中に架橋構造が形成されている割合が適度に小さくなっている。そのため、このエポキシ樹脂硬化物は、柔軟であるという特性を有している。そして、このエポキシ樹脂硬化物を含む導電性樹脂層も、２０００よりも分子量が小さいエポキシ化合物を主剤として用いたエポキシ樹脂硬化物を含む場合に比して柔軟となる。したがって、本発明の電子部品が、外部電極のはんだ付け等により基板上に搭載された状態で熱衝撃を受けた場合であっても、基板との体積変化の差に起因して接合部に加わる応力は、外部電極中の柔軟な導電性樹脂層によって十分に緩和される。その結果、本発明の電子部品は、基板との接合部においてクラックを生じ難いものとなる。
【０００９】
本発明の電子部品においては、エポキシ樹脂が、硬化剤としてフェノール樹脂を更に含むとより好ましい。こうすれば、エポキシ樹脂硬化物は、その構造中に良好に架橋構造を有するようになり、その結果、導電性樹脂層の応力緩和性が一層優れるようになる。
【００１０】
また、エポキシ化合物が、両末端にエポキシ基を有する直鎖状の２官能エポキシ化合物であると更に好ましい。これにより、エポキシ樹脂硬化物中の架橋構造の割合が更に良好に低減されるとともに、主剤の分子鎖自体も柔軟となり得るため、このエポキシ樹脂硬化物を含む導電性樹脂層の柔軟性が一層向上するようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子部品によれば、外部電極のはんだ付け等により基板等に接合された状態で熱衝撃を受けた場合であっても、基板等との接合部にかかる応力を緩和することができ、この接合部におけるクラックの発生を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、本発明は必ずしも図面の寸法比率に限定されない。以下の説明では、電子部品の一例として積層セラミックコンデンサについて説明する。
【００１３】
図１は、好適な実施形態に係る積層セラミックコンデンサ（以下、単に「コンデンサ」という）の断面構成を模式的に示す図である。図示されるコンデンサ１は、素体（セラミック素体）１０と、この素体１０の両側面に形成された一対の外部電極２０とから構成されている。
【００１４】
素体１０は、誘電体層１２と内部電極１４とが、誘電体層１２が両外側に配置されるように交互に積層されている。なお、実際には、隣り合う誘電体層１２同士はその境界が視認できない程度に一体化されている。内部電極１４は、一方の端部のみが素体１０の外部電極２０が形成されている端面に露出するように設けられている。素体１０内に配置された複数（ここでは５つ）の内部電極１２は、上記端部が素体１０の対向する端面に交互に露出するように略平行に配置されている。
【００１５】
誘電体層１２は、セラミック材料を含む誘電材料から構成される。誘電材料に含まれるセラミック材料としては、コンデンサとしての優れた特性を得るため、高い誘電率を有する材料が好ましい。例えば、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）系材料、鉛複合ペロブスカイト化合物系材料、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）系材料等が好適である。
【００１６】
内部電極１４としては、例えばＮｉやＮｉ合金からなるものが挙げられる。Ｎｉ合金としては、９５質量％以上のＮｉと、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ａｌ等の少なくとも一種を含有するものが好ましい。
【００１７】
外部電極２０は、素体１０における誘電体層１２及び内部電極１４の積層方向に平行であり、互いに対向している２つの端面にそれぞれ形成されている。この外部電極２０は、素体１０側から順に、第１の電極層２２、第２の電極層２４、第３の電極層２６及び第４の電極層２８を備える４層構造となっている。
【００１８】
第１の電極層２２は、素体１０に密着して設けられており、素体１０の端面に引き出された内部電極１４と接続される。第１の電極層２２は、内部電極１４との電気的な接続が良好な金属材料から構成される。このような金属材料としては、ＡｇやＣｕが好ましい。
【００１９】
第２の電極層２４は、エポキシ樹脂硬化物と導電材料とを含む導電性樹脂層である。この第２の電極層２４は、主に導電材料等の粒子から構成され、この粒子の隙間にエポキシ樹脂硬化物が満たされたような構造となっている。第２の電極層２４に含まれる導電材料としては、Ａｇが好ましい。
【００２０】
第２の電極層２４において、導電材料とエポキシ樹脂硬化物との合計質量中、導電材料は、７０〜９５質量％含まれていることが好ましく、８０〜９０質量％含まれていることがより好ましい。この導電材料の含有量が７０質量％未満であると、第２の電極層２４が十分な導電性を有しなくなる場合がある。一方、９５質量％を超えると、相対的にエポキシ樹脂硬化物の含有量が少なくなり過ぎ、第２の電極層２４の柔軟性が不十分となる傾向にある。
【００２１】
エポキシ樹脂硬化物を形成するためのエポキシ樹脂は、分子量２０００以上であり複数のエポキシ基を有するエポキシ化合物を主剤として含む。エポキシ化合物としては、両末端にエポキシ基を有する直鎖状の２官能エポキシ化合物が好ましい。このようなエポキシ化合物としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、下記一般式（１）で表される化合物が例示できる。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂等が好適である。
【化１】
2007234800.tif 000003
【００２２】
式中、Ｘは下記化学式（２ａ）〜（２ｅ）で表される２価の基であり、ｎは、４以上の整数である。
【化２】
2007234800.tif 000004
【００２３】
主剤であるエポキシ化合物は、上述の如く、２０００以上の分子量を有している。ここで、「分子量」とは、平均分子量をいい、具体的には、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定された数平均分子量の値を適用することができる。分子量２０００以上のエポキシ化合物は、換言すれば、分子量２０００以上となるような長さの分子鎖を有する化合物である。具体的には、エポキシ化合物が上記一般式（１）で表される化合物である場合、当該一般式におけるｎが好ましくは５以上、より好ましくは６〜２０、更に好ましくは６〜１５である。
【００２４】
主剤として分子量２０００以上のエポキシ化合物を含むエポキシ樹脂の硬化物は、主剤の分子鎖が長いことから架橋構造が適度に少なくされ、柔軟なものとなる。そして、かかる硬化物を含む第２の電極層２４も同様に柔軟となるため、外部電極２０が基板上等に固定された場合に基板の変形等により接合部に応力が生じたとしても、これを緩和することができる。
【００２５】
このような効果をより良好に得る観点からは、主剤であるエポキシ化合物の分子量は、３０００以上であると好ましい。ただし、エポキシ化合物の分子量が１００００を超えると、第２の電極層２４の第１又は第３の電極層２２，２６との密着性が悪くなるという不都合が生じる可能性があるため、エポキシ化合物の分子量の上限値は１００００程度とすることが好ましい。
【００２６】
エポキシ樹脂は、上述した主剤に加えて、硬化剤を更に含むことが好適である。硬化剤を含むことにより、エポキシ樹脂中に良好に架橋構造が形成される。硬化剤としては、フェノール樹脂、アミン、酸無水物等の公知のエポキシ樹脂硬化剤が適用できる。なかでも、硬化剤としては、フェノール樹脂が好ましい。硬化剤としてフェノール樹脂を含むことで、適度な柔軟性を有するほか、耐熱性にも優れる硬化物が得られるようになる。フェノール樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂やレゾール型フェノール樹脂等が挙げられ、なかでも、ノボラック型フェノール樹脂が好ましい。
【００２７】
エポキシ樹脂が、硬化剤としてフェノール樹脂を含む場合、主剤であるエポキシ化合物と硬化剤であるフェノール樹脂とは、エポキシ化合物／フェノール樹脂が質量比で５０／５０〜９５／５となるように配合されていることが好ましい。エポキシ化合物とフェノール樹脂との合計質量中、エポキシ化合物の含有量が５０質量％未満であると、硬化物の弾性率が過度に高まり、上述したような応力緩和性に優れる第２の電極層２４を得難くなる。一方、９５質量％を超えると、硬化物中の未反応のエポキシ基が多くなって水分を吸収し易くなり、隣接する層との接着性が低下する場合がある。良好な応力緩和性及び接着性を有する第２の電極層２４を得る観点からは、上述したエポキシ化合物の含有量が、５０〜９５質量％であると好ましく、６０〜９０質量％であるとより好ましい。
【００２８】
第２の電極層２４は、上述したエポキシ樹脂の硬化物を含む。このエポキシ樹脂硬化物は、主剤であるエポキシ化合物やその重合体から構成される鎖状の重合構造と、２以上の重合構造を繋ぐように上記硬化剤によって形成された架橋構造とから主に構成される。この架橋構造は、主に、重合構造中のエポキシ基と硬化剤中のエポキシ基と反応し得る官能基とが反応し結合を生じることによって形成される。硬化剤の上記官能基としては、硬化剤がフェノール樹脂である場合、当該樹脂が有している水酸基が挙げられる。
【００２９】
第３の電極層２６は、第２の電極層２４の表面を覆うように形成された金属層である。例えば、Ｎｉから構成される層が挙げられる。また、第４の電極層２８は、更に第３の電極層２６の表面を覆うように形成された金属層である。例えば、Ｓｎから構成される層が挙げられる。これらの第３及び第４の電極層２６，２８により、外部電極２０と基板上の端子等との電気的な接続が良好となる。また、外部電極２０の基板上の端子等へのはんだ付けを良好に行うことができるようになる。
【００３０】
次に、上述した構成を有するコンデンサ１の好適な製造方法について説明する。
【００３１】
まず、誘電体層１２を構成する誘電材料の原料を準備する。例えば、セラミック材料の原料としては、セラミック材料を構成する各金属元素の酸化物等が挙げられる。この原料を混合した後、８００〜１３００℃程度で仮焼成する。この仮焼成物を、ジェットミルやボールミル等により所望の粒径となるまで粉砕する。その後、粉砕物にバインダーや可塑剤等を添加して、誘電体層１２形成用のペースト（以下、「誘電体ペースト」という）を得る。
【００３２】
また、内部電極１４を構成する金属や合金等の粉末を、バインダー、溶剤等とともに混合して、内部電極層１４形成用のペースト（以下、「内部電極ペースト」という）を調製する。
【００３３】
次いで、誘電体ペーストと内部電極ペーストとを交互に塗布することにより、誘電体ペースト層と内部電極ペースト層とが交互に積層された積層体を得る。この積層体を必要に応じて所望のサイズに切断した後、加熱する等して、各ペースト層中のバインダーを除去する（脱バインダー）処理を行う。その後、積層体を、Ｎ２やＨ２等の不活性ガス雰囲気下、１２００〜１４００℃で本焼成して、素体１０を得る。かかる本焼成により、誘電体ペースト層及び内部電極ペースト層がそれぞれ誘電体層１２及び内部電極１４となる。
【００３４】
それから、素体１０において内部電極１４の端部が露出している２つの端面に、第１の電極層２２を構成するＡｇ等の金属を焼き付け、当該端面上に第１の電極層２２を形成する。具体的には、例えば、金属にバインダー等を添加した導電性ペーストを上記端面に塗布した後、８００℃程度の温度で焼成することにより、第１の電極層２２を形成することができる。
【００３５】
次いで、第１の電極層２２を覆うように、上述した第２の電極層２４を形成するための導電材料及びエポキシ樹脂を含む導電性ペースト（導電性樹脂材料）を塗布する。塗布後、１５０〜２５０℃程度の加熱を行うことで導電性ペースト中のエポキシ樹脂を硬化させ、これにより第１の電極層２２の表面上に第２の電極層２４を形成する。
【００３６】
さらに、電解めっき等の湿式めっき法により、第２の電極層２４を覆うようにＮｉ等からなる第３の電極層２６を形成する。そして、第３の電極層２６の表面上に、同様にしてＳｎ等からなる第４の電極層２８を形成する。こうして、図１に示す構造を有するコンデンサ１が得られる。
【００３７】
以上のように構成されたコンデンサ１は、外部電極２０中に、上述したように適度に柔軟な第２の電極層２４を備えている。コンデンサ１を、外部電極２０のはんだ付け等により基板等に固定した場合、コンデンサ１と基板等とは熱による体積変化の差が通常大きいことから、熱衝撃を受けた場合には、これらが接合されたはんだ付け部分に応力が集中し易い傾向にある。ところが、コンデンサ１においては、このような応力は、外部電極２０中の柔軟な第２の電極層２４によって十分に緩和され得る。そのため、熱衝撃等により上述した応力が発生した場合であっても、コンデンサ１と基板との接合部（はんだ付け部分）には、クラック等が発生し難くなる。
【００３８】
なお、本発明の電子部品は、上述した実施形態の積層セラミックコンデンサ（コンデンサ１）に限定されるものではない。例えば、まず、コンデンサ１は、外部電極２０として、少なくとも第２の電極層２４に該当する導電性樹脂層を備えていればよい。すなわち、外部電極２０は、第２の電極層２４のみから構成されてもよく、また上述したような４層よりも多い層構造を有していてもよい。さらに、外部電極２０が複数層から構成される場合は、第２の電極層２４（導電性樹脂層）の形成位置は、素体１０側から２層目に限定されない。ただし、外部電極２０のはんだ付け等を良好に行う観点からは、外部電極２０の最も外側の層は、第２の電極層２４ではなく、はんだ付けに有利なＳｎ等の金属層であることが好ましい。
【００３９】
また、本発明の電子部品は、上述した積層セラミックコンデンサに限定されず、セラミック素体の表面に外部電極を備える構造を有するセラミック電子部品であれば、特に制限されない。このようなセラミック電子部品としては、圧電体素子、インダクタ、バリスタ、サーミスタ等が挙げられる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［コンデンサの製造］
【００４１】
（実施例１）
まず、チタン酸バリウムからなる誘電体層と、ニッケルからなる内部電極層とが、誘電体層が両外側となるように交互に配置された素体を準備した。次いで、この素体における対向する一対の端面に、Ｃｕ、ガラスフリット及び有機バインダーとしてエチルセルロースを含む導電性ペーストを塗布した後、８００℃で焼成して、素体の両端面上に第１の電極層を形成した。
【００４２】
次に、第１の電極層の表面上に、平均粒径１μｍの粒状Ａｇ粉末３５重量％、平均粒径１０μｍのフレーク状Ａｇ粉末３５重量％、分子量２９００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（主剤）１０重量％、ノボラック型フェノール樹脂（硬化剤）２重量％、及び、ブチルカルビトール（溶剤）１８重量％を含む導電性ペーストを塗布した。次いで、２００℃、６０分の加熱を行い、導電性ペーストを硬化させて、第１の電極層上に第２の電極層を形成した。
【００４３】
その後、第２の電極層の表面上に、電解めっき法によりＮｉめっき層及びＳｎめっき層を順次形成して、第３の電極層及び第４の電極層をそれぞれ形成させ、素体の両端面に４層構造の外部電極を備えるコンデンサを完成させた。
【００４４】
（実施例２）
第２の電極層を形成するための導電性ペーストとして、平均粒径１μｍの粒状Ａｇ粉末３３．７重量％、平均粒径１０μmのフレーク状Ａｇ粉末３３．７重量％、分子量３８００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（主剤）９．６重量%、ノボラック型フェノール樹脂（硬化剤）１．９重量％及びブチルカルビトール（溶剤）２１．１重量％を含むものを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてコンデンサを得た。
【００４５】
（比較例１）
第２の電極層を形成するための導電性ペーストとして、平均粒径１μｍの粒状Ａｇ粉末３５重量％、平均粒径１０μmのフレーク状Ａｇ粉末３５重量％、分子量１６５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（主剤）８重量%、ノボラック型フェノール樹脂（硬化剤）４重量％及びブチルカルビトール（溶剤）１８重量％を含むものを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてコンデンサを得た。
［熱衝撃試験］
【００４６】
実施例１〜２及び比較例１のコンデンサ素子を、それぞれ基板上に外部電極をはんだ付けすることにより固定したサンプルを作製した。このサンプルに対し、−５５℃で３０分の冷却、及び、１２５℃で３０分の加熱を１つのサイクルとする熱衝撃を所定のサイクル数加える熱衝撃試験を行い、かかる試験後に、はんだ付け部分にクラックが生じているか否かを確認した。熱衝撃試験は、熱衝撃サイクル数を１０００、２０００及び３０００サイクルとする条件でそれぞれ行った。また、各熱衝撃試験においては、各実施例又は比較例に対応するサンプル５０個ずつを試験に用い、５０個のサンプルのうちのクラックの発生が見られたサンプルの数を数えた。これをクラック発生サンプル数とした。得られた結果を表１に示す。
【表１】
2007234800.tif 000005
【００４７】
表１より、実施例１及び２のコンデンサは、比較例１のコンデンサに比して、外部電極のはんだ付けにより基板上に搭載されて熱衝撃を受けた場合であっても、はんだ付け部分にクラック等を生じ難いことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】好適な実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…コンデンサ、１０…素体、１２…誘電体層、１４…内部電極、２０…外部電極、２２…第１の電極層、２４…第２の電極層、２６…第３の電極層、２８…第４の電極層。
【図１】
2007234800.tif 000006