(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に内部電極が形成され、かつ前記内部電極の端縁が所定の面上に露出している、セラミック積層体を用意し、
ガラスおよび金属を含有し、前記ガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有し、前記金属として、前記内部電極に含まれる金属と合金化するものであるとともに、前記内部電極に対する拡散速度の比較的速いものが用いられ、前記ガラスとして、焼付け時の温度で前記金属が移動するような軟化点を有するものが用いられている、ガラスペーストを用意し、
前記セラミック積層体の前記所定の面上に前記ガラスペーストを付与し、
前記ガラスペーストを焼き付けてガラス層を前記セラミック積層体の前記所定の面上に形成するとともに、当該焼付け時の温度を利用して、前記内部電極の端縁から前記ガラス層を貫通して当該ガラス層の表面にまで届くように、前記ガラスペースト中の金属をカーケンダール効果に基づき移動させることによって前記内部電極を延長し、
前記ガラス層上において前記内部電極に接続されるべき外部電極を形成する、各工程を備える、積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記外部電極は、前記ガラスペースト中の金属含有率より多い含有率をもって金属を含有する導電性ペーストを付与し焼き付けることによって形成される、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記ガラスペーストを焼き付ける工程の前に、前記セラミック積層体の前記所定の面上に付与されたガラスペーストの上に前記導電性ペーストを付与し、前記ガラスペーストを焼き付ける工程において、前記導電性ペーストをも同時に焼き付ける、請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、前記セラミック積層体の前記所定の面上に形成されたガラス層の上に前記導電性ペーストを付与し、次いで前記導電性ペーストを焼き付ける、請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、前記外部電極が、前記ガラス層の上に乾式めっきにより形成される、請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の製造方法によって製造された、積層セラミック電子部品であって、
セラミック積層体と前記セラミック積層体の所定の面の上に形成される外部電極とを備え、前記セラミック積層体の内部には、前記外部電極と接続される内部電極が形成され、
前記セラミック積層体の前記所定の面上には、ガラス層が形成され、前記内部電極は、前記内部電極の延びる方向に延びかつ前記内部電極の端縁から前記ガラス層を貫通して前記ガラス層の表面にまで届く延長部を有し、前記延長部が前記外部電極に接触することによって、前記内部電極が前記外部電極に接続されていることを特徴とする、積層セラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、積層セラミック電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、積層セラミック電子部品に備える内部電極と外部電極との接続部分の構造および接続部分の接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この発明にとって興味ある、たとえば積層セラミックコンデンサのような積層セラミック電子部品は、部品本体としてのセラミック積層体を備え、このセラミック積層体のたとえば端面の上には、外部電極が形成されている。また、セラミック積層体の内部には、外部電極と接続される内部電極が形成されている。
【０００３】
上述の外部電極は、一般的には、ガラスを２〜１０wt％程度含有する導電性ペーストをセラミック積層体の端面のような所定の面上に付与し、次いで焼き付けることによって形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような外部電極の形成方法によると、以下のような問題に遭遇することがある。
図３は、この問題を説明するためのもので、積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す断面図である。図３には、セラミック積層体２と、このセラミック積層体２の内部に形成された内部電極３と、セラミック積層体２の端面４の上に形成された外部電極５とが図示されている。
【０００５】
外部電極５を、前述のように、導電性ペーストの焼付けによって形成したとき、セラミック積層体２の端面４上であって、内部電極３の端縁が位置する部分において、外部電極５側に空洞６が不所望にも生じることがある。これは、導電性ペースト中の金属が、カーケンダール効果と呼ばれる現象に基づき、導電性ペーストに接する内部電極３の端縁上に移動することによって、内部電極３の端縁を端面４から突出させるように内部電極３を成長させ、その結果生じた内部電極３の延長部７が外部電極５の一部を突き上げるためであると考えられている。
【０００６】
このような空洞６を生じた積層セラミックコンデンサ１は、耐湿性が劣り、たとえば外部電極５上に電気めっきを施したとき、めっき液が空洞６からセラミック積層体２内に浸入したり、あるいは、高湿雰囲気中に置かれたとき、水分が空洞６からセラミック積層体２内に浸入したりして、絶縁抵抗等の特性劣化を招くことがある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、積層セラミック電子部品およびその製造方法を提供しようとすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法は、上述した技術的課題を解決するため、次のような工程を備えることを特徴としている。
すなわち、内部に内部電極が形成され、かつこの内部電極の端縁が所定の面上に露出している、セラミック積層体を用意するとともに、ガラスおよび金属を含有し、これらガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペーストを用意する。ここで、金属として、上記内部電極に含まれる金属と合金化するものであるとともに、内部電極に対する拡散速度の比較的速いものが用いられ、ガラスとして、焼付け時の温度で上記金属が移動するような軟化点を有するものが用いられる。
【００１０】
次いで、セラミック積層体の所定の面上にガラスペーストを付与した後、このガラスペーストを焼き付けてガラス層をセラミック積層体の所定の面上に形成するとともに、当該焼付け時の温度を利用して、内部電極の端縁からガラス層を貫通して当該ガラス層の表面にまで届くように、ガラスペースト中の金属をカーケンダール効果に基づき移動させることによって内部電極を延長する。
【００１１】
また、ガラス層上において内部電極に接続されるべき外部電極を形成する。
この発明において、外部電極の形成方法に関して、次のようないくつかの態様がある。
外部電極は、まず大別して、焼付けにより形成する方法と乾式めっきにより形成する方法とがある。
【００１２】
前者の焼付けにより形成する方法では、前記したガラスペースト中の金属含有率より多い含有率をもって金属を含有する導電性ペーストが用いられる。この場合、第１の態様では、ガラスペーストを焼き付ける工程の前に、セラミック積層体の所定の面上に付与されたガラスペーストの上に導電性ペーストを付与し、ガラスペーストを焼き付ける工程において、導電性ペーストをも同時に焼き付けることが行なわれ、第２の態様では、ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、セラミック積層体の所定の面上に形成されたガラス層の上に導電性ペーストを付与し、次いで導電性ペーストを焼き付けることが行なわれる。
【００１３】
他方、後者の乾式めっきにより形成する方法では、ガラスペーストを焼き付ける工程の後に、外部電極が、ガラス層の上に乾式めっきにより形成される。
また、この発明は、上述した製造方法によって製造された、積層セラミック電子部品にも向けられる。この積層セラミック電子部品は、セラミック積層体とセラミック積層体の所定の面の上に形成される外部電極とを備え、セラミック積層体の内部には、外部電極と接続される内部電極が形成され、セラミック積層体の所定の面上には、ガラス層が形成され、内部電極は、内部電極の延びる方向に延びかつ内部電極の端縁からガラス層を貫通してガラス層の表面にまで届く延長部を有し、延長部が外部電極に接触することによって、内部電極が外部電極に接続されていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による積層セラミック電子部品およびその製造方法を説明するためのもので、（１）〜（３）において、この製造方法に含まれる代表的な工程を順次示している。なお、この実施形態は、積層セラミック電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサの製造方法に向けられ、図１（３）には、完成された積層セラミックコンデンサ１１の一部が拡大されて断面図で示されている。
【００１５】
まず、図１（３）を参照して、積層セラミックコンデンサ１１の構造について説明する。
積層セラミックコンデンサ１１は、セラミック積層体１２とこのセラミック積層体１２の端面１３の上に形成される外部電極１４とを備え、セラミック積層体１２の内部には、外部電極１４と接続される内部電極１５が形成されている。ここまでの構成は、従来の積層セラミックコンデンサと同様である。
【００１６】
この発明にとって特徴的な構成として、セラミック積層体１２の端面１３上には、ガラス層１６が形成される。そして、上述した内部電極１５は、図解的に示すように、ガラス層１６を貫通して外部電極１４と接続されるようにするための延長部１７を有している。
このような積層セラミックコンデンサ１１は、次のようにして製造することができる。
【００１７】
まず、図１（１）に示すように、内部に内部電極１５が形成され、かつこの内部電極１５の端縁が端面１３上に露出している、セラミック積層体１２が用意される。
他方、ガラスおよび金属を含有し、これらガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペースト１８が用意され、このガラスペースト１８が、同じく図１（１）に示すように、セラミック積層体１２の端面１３上に付与される。
【００１８】
また、ガラスペースト１８中の金属含有率より多い含有率をもって金属を含有する導電性ペースト１９が用意され、この導電性ペースト１９が、図１（２）に示すように、ガラスペースト１８の上に付与される。
次いで、焼付け工程が実施される。この焼付け工程において、ガラスペースト１８が焼き付けられて、図１（３）に示すように、前述したガラス層１６が形成されるとともに、導電性ペースト１９も焼き付けられて、前述した外部電極１４が形成される。
【００１９】
上述した焼付け工程において、注目すべきは、次のような現象も生じることである。すなわち、この焼付け時の温度によって、ガラスペースト１８中の金属がカーケンダール効果に基づき移動する。それによって、この金属は、図３（３）に示すように、内部電極１５の延びる方向に延びかつ内部電極１５の端縁からガラス層１６を貫通してこのガラス層１６の表面にまで届く延長部１７を形成するように、内部電極１５の端縁上で成長する。内部電極１５のこの延長部１７が外部電極１４に接触し、内部電極１５と外部電極１４との接続が達成される。
【００２０】
このようにして、従来、不具合をもたらす原因として考えられていたカーケンダール効果をむしろ有利に利用することによって、内部電極１５の延長部１７をガラス層１６内に形成することができ、この延長部１７によりガラス層１６を通して内部電極１５と外部電極１４とを接続することができる。しかも、このようなカーケンダール効果による延長部１７の成長時には、図３に示したような空洞６は生じない。なぜなら、セラミック積層体１２の端面１３に接するガラスペースト１８ないしはガラス層１６はガラスリッチであるとともに、ガラスペースト１８ないしはガラス層１６と導電性ペースト１９ないしは外部電極１４との境界では、この境界を介して両側にガラスが存在するので、焼付け工程において、ガラスが空洞を埋めるように有利に回り込むためである。
【００２１】
上述したガラスペースト１８に含有される金属は、導電性ペースト１９に含有される金属と同種であることが好ましい。
また、ガラスペースト１８に含有される金属としては、内部電極１５に含まれる金属と合金化するとともに、内部電極１５に対する拡散速度の比較的速いものが有利に用いられる。たとえば、内部電極１５がＰｄを含む場合、ガラスペースト１８に含有される金属としては、Ａｇが有利に用いられ、内部電極１５がＮｉを含む場合、ガラスペースト１８に含有される金属としては、Ｃｕが有利に用いられる。
【００２２】
なお、図１に示した実施形態では、ガラスペースト１８を焼き付ける工程の前に、図１（２）に示すように、ガラスペースト１８の上に導電性ペースト１９を付与し、ガラスペースト１８を焼き付ける工程において、導電性ペースト１９をも同時に焼き付けることが行なわれたが、これに代えて、図１（１）に示すように、ガラスペースト１８をセラミック積層体１２の端面１３上に付与しただけの段階で、ガラスペースト１８を焼き付けて、ガラス層１６を形成するとともに、延長部１７を形成し、その後、このガラス層１６の上に導電性ペースト１９を付与し、次いで再び焼付け工程を実施することによって、この導電性ペースト１９を焼き付けて、外部電極１４を形成するようにしてもよい。
【００２３】
図２は、この発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサ１１ａおよびその製造方法を説明するための図１に相当する図である。なお、図２において、図１に示した要素に相当する要素には、同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
まず、図２（３）に示すように、積層セラミックコンデンサ１１ａの実質的な構造については、図１（３）に示した積層セラミックコンデンサ１１と同様である。この実施形態では、積層セラミックコンデンサ１１ａの外部電極１４ａが、焼付けによるのではなく、乾式めっきによって形成されたものであることを特徴としている。
【００２４】
このような積層セラミックコンデンサ１１ａは、次のようにして製造することができる。
まず、図１を参照して前述した実施形態の場合と同様、図２（１）に示すように、内部に内部電極１５が形成され、かつこの内部電極１５の端縁が端面１３上に露出している、セラミック積層体１２が用意されるとともに、ガラスおよび金属を含有し、これらガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペースト１８が用意され、このガラスペースト１８が、セラミック積層体１２の端面１３上に付与される。
【００２５】
次に、ガラスペースト１８が焼き付けられて、図２（２）に示すように、ガラス層１６が形成される。このとき、焼付け時の温度によって、ガラスペースト１８中の金属がカーケンダール効果に基づき移動する。それによって、この金属は、内部電極１５の端縁からガラス層１６を貫通してこのガラス層１６の表面にまで届く延長部１７を形成する。
【００２６】
なお、延長部１７がガラス層１６の表面にまで完全に届くことを確実にするため、必要に応じて、たとえば、フッ化水素ガスによるリアクティブエッチング等を、以下に説明する工程の前処理として実施するようにしてもよい。
次に、図２（３）に示すように、外部電極１４ａが、たとえばスパッタリング、蒸着、イオンプレーティング等の乾式めっきにより、ガラス層１６の上に形成される。このとき、外部電極１４ａは、ガラス層１６の表面上で内部電極１５の延長部１７に接触し、内部電極１５と外部電極１４ａとの接続が達成される。
【００２７】
なお、ガラスペースト１８に含有される好ましい金属としては、図１に示した実施形態と同様の要領で選択することができる。
この発明は、上述したような積層セラミックコンデンサに限らず、セラミック積層体とこのセラミック積層体の所定の面の上に形成される外部電極とを備え、セラミック積層体の内部には、外部電極と接続される内部電極が形成された、積層セラミック電子部品であれば、積層セラミックバリスタ、積層型セラミックフィルタ、セラミック多層回路基板等、どのような積層セラミック電子部品に対しても適用することができる。
【００２８】
以下に、この発明の効果を確認するために実施した実験例について説明する。
【００２９】
【実験例１】
Ｐｄを含む内部電極を有するセラミック積層体を用意した。他方、以下の表１に示すような組成を有するガラスペーストを用意した。
【００３０】
【表１】
0003758293.tif 000002
表１において、Ａｇ量およびガラス量は、ガラスペースト中におけるＡｇおよびガラスの合計に対するＡｇ量およびガラス量の各々を vol％で示している。また、ガラスとしては、ホウケイ酸亜鉛系ガラスであって、軟化点６００℃のものを用いた。
【００３１】
次に、各試料毎に、セラミック積層体の端面上に、表１に示したガラスペーストを塗布し、乾燥させた。このガラスペーストの厚みは、乾燥後において、１５μｍとなるようにした。次いで、ガラスペースト上に、Ａｇ量９５ vol％およびガラス量５ vol％の導電性ペーストを塗布し、乾燥させた。
次いで、８００℃で１０分間の熱処理工程を実施し、導電性ペーストおよびガラスペーストを同時に焼き付けて、セラミック積層体の端面上にガラス層を介して外部電極を形成するとともに、ガラスペーストにＡｇを含有する試料にあっては、内部電極に延長部を形成するようにした。
【００３２】
次いで、外部電極上にＮｉおよびＳｎの電気めっきを順次施し、積層セラミックコンデンサを完成させた。
得られた積層セラミックコンデンサの各試料５０個について、温度１３０℃、相対湿度１００％、２．７気圧の雰囲気下で、１ＷＶの電圧を１００時間印加した後の絶縁抵抗（ＩＲ）を測定し、ＩＲが劣化した試料数を求めた。また、内部電極と外部電極との接合状態も観察した。これら接合状態およびＩＲ劣化数が、以下の表２に示されている。
【００３３】
【表２】
0003758293.tif 000003
なお、表２において、試料１は、内部電極と外部電極とが接合しなかったため、ＩＲを測定しなかった。
【００３４】
表２から、ガラスペーストにＡｇを５〜５０ vol％含有した試料２〜４によれば、熱処理により、内部電極のＰｄへのＡｇの拡散が適正に生じ、内部電極の延長部がガラス層の表面にまで届くようになり、内部電極と外部電極との接続が可能となることがわかる。
これに対して、試料１のように、ガラスペーストにＡｇを含有しないものでは、内部電極と外部電極との接続が達成されなかった。
【００３５】
他方、試料５のように、ガラスペーストに６０ vol％というように５０ vol％を超えてＡｇを含有する場合には、空洞を生じることを防ぎ得ず、耐湿性が劣り、ＩＲの劣化したものが見られた。
【００３６】
【実験例２】
Ｐｄを含む内部電極を有するセラミック積層体を用意した。他方、以下の表３に示すような組成を有するガラスペーストを用意した。
【００３７】
【表３】
0003758293.tif 000004
表３において、Ａｇ量およびガラス量は、前述した表１と同様の要領で示され、また、ガラスとしては、実験例１と同様のものを用いた。
【００３８】
次に、実験例１と同様の方法で、各試料毎に、セラミック積層体の端面上に、表３に示したガラスペーストを塗布し、乾燥させた。次いで、８００℃で１０分間の熱処理工程を実施し、ガラスペーストを焼き付けて、セラミック積層体の端面上にガラス層を形成するとともに、ガラスペーストにＡｇを含有する試料にあっては、内部電極に延長部を形成するようにした。
【００３９】
また、試料１２として、ガラス層を形成しないものも用意した。
次いで、試料６〜１１については、ガラス層上に、また、試料１２については、セラミック積層体の端面上に、それぞれ、▲１▼Ｎｉ−Ｃｒ、▲２▼Ｎｉ−Ｃｕ、▲３▼Ａｇの順にスパッタリングを実施して各０．５μｍの厚みを有する多層膜を形成し、このスパッタリング多層膜を外部電極とする積層セラミックコンデンサを完成させた。
【００４０】
得られた積層セラミックコンデンサの各試料５０個について、温度１３０℃、相対湿度１００％、２．７気圧の雰囲気下で、１ＷＶの電圧を２５０時間印加した後の絶縁抵抗（ＩＲ）を測定し、ＩＲが劣化した試料数を求めた。また、内部電極と外部電極との接合状態も観察した。これら接合状態およびＩＲ劣化数が、以下の表４に示されている。
【００４１】
【表４】
0003758293.tif 000005
なお、表４において、試料６は、内部電極と外部電極とが接合不良であったため、ＩＲを測定しなかった。
【００４２】
表４から、ガラスペーストにＡｇを５〜５０ vol％含有した試料７〜１０によれば、熱処理により、内部電極のＰｄへのＡｇの拡散が適正に生じ、内部電極の延長部がガラス層の表面にまで届くようになり、内部電極と外部電極との接続が可能となることがわかる。
これに対して、試料６のように、ガラスペーストにＡｇを含有しないものでは、内部電極と外部電極との接合不良が生じた。
【００４３】
他方、試料１１のように、ガラスペーストに６０ vol％というように５０ vol％を超えてＡｇを含有する場合には、熱処理により過剰なＡｇ同士が焼結して、ガラス層がマトリクス構造をとるようになってポーラスな構造となってしまい、耐湿性が劣り、ＩＲの劣化したものが見られた。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る製造方法によって製造された積層セラミック電子部品によれば、セラミック積層体の所定の面上には、ガラス層が形成され、内部電極が、このガラス層を貫通して外部電極に接続されているので、積層セラミック電子部品の耐湿性を高めることができる。
【００４５】
また、この発明に係る積層セラミック電子部品の製造方法によれば、ガラスおよび金属を含有し、これらガラスおよび金属の合計に対して金属を５〜５０ vol％含有する、ガラスペーストが用意され、セラミック積層体の所定の面上にこのガラスペーストを付与した後、焼き付けて、ガラス層を形成するとともに、この焼付け時の温度を利用して、内部電極の端縁からガラス層を貫通してガラス層の表面にまで届くように、ガラスペースト中の金属をカーケンダール効果に基づき移動させることによって内部電極を延長することが行なわれるので、上述したようなセラミック積層体の内部電極が外部電極と接続される面上にガラス層が形成された、耐湿性に優れた積層セラミック電子部品を能率的に製造することができる。
【００４６】
また、この発明において、外部電極を導電性ペーストの焼付けにより形成する場合であって、導電性ペーストを付与することを、ガラスペーストを焼き付ける前に行ない、ガラスペーストを焼き付ける工程において、導電性ペーストをも同時に焼き付けるようにすると、焼付け工程を１回実施するだけでよく、したがって、工程数を少なくすることができるとともに、焼付けに要するエネルギーコスト等を節減することができる。
【００４７】
また、この発明において、外部電極を形成する前に、ガラスペーストの焼付けを終えておけば、ガラスペーストの焼付け時に形成されるべき内部電極の延長部が適正にガラス層の表面にまで届いているかの確認を容易にすることができるとともに、延長部が適正に形成されていない場合には、延長部をガラス層の表面にまで届くようにするための補助的な処置を容易に施すことができ、製品の歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による積層セラミックコンデンサ１１およびその製造方法を説明するためのもので、（１）〜（３）において、この製造方法に含まれる代表的な工程を順次示している。
【図２】この発明の他の実施形態による積層セラミックコンデンサ１１ａおよびその製造方法を説明するためのもので、（１）〜（３）において、この製造方法に含まれる代表的な工程を順次示している。
【図３】この発明が解決しようとする課題を説明するための従来の積層セラミックコンデンサ１の一部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１１，１１ａ  積層セラミックコンデンサ
１２  セラミック積層体
１３  端面
１４，１４ａ  外部電極
１５  内部電極
１６  ガラス層
１７  延長部
１８  ガラスペースト
１９  導電性ペースト
【図１】
0003758293.tif 000006
【図２】
0003758293.tif 000007
【図３】
0003758293.tif 000008