专利名称：陶瓷电子部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷电子部件，尤其涉及陶瓷电子部件中具备的外部电极结构。
背景技术：
近年来，随着携带式电话机和携带式音乐播放器等电子设备的小型化和薄型化， 搭载在电子设备上的陶瓷电子部件的小型化和薄型化也得到急速发展。通常，陶瓷电子部件安装于搭载在电子设备内部的配线基板上，但随着陶瓷电子部件的小型化和薄型化，陶瓷电子部件的本身强度存在下降的倾向。例如，在日本特开2009-146732号公报(专利文献I)的图I中记载的那种陶瓷电子部件中具有如下结构，即，使用具有特定组成的导电性糊剂，通过烧焊形成外部电极的基底层，并在其上形成镀敷层，但是，在安装时产生的应力容易在包括镀敷层的外部电极的前端部分集中，存在以该部分为起点而在陶瓷电子部件上产生裂缝的情况。以下，参照图15 进一步具体地进行说明。图15是图解表示作为以往的陶瓷电子部件的一例的层叠陶瓷电容器I的剖视图， 是用于说明在安装时因施加的应力而引起的问题的图。层叠陶瓷电容器I所具备的陶瓷体2具有相互对置的第一主面3及第二主面4，第二主面4朝向安装面侧。在陶瓷体2的各端部形成有外部电极5及6。在向配线基板(未图示)安装该层叠陶瓷电容器I时，通过安装器的吸附头(未图示)吸附第一主面3，并安放在配线基板的焊盘上，但如图15所示，在第一主面3上施加有因安放时的惯性产生的应力，因此形成着力点7。并且，形成在层叠陶瓷电容器I的两端的第一外部电极及第二外部电极5及6与配线基板的触点成为支点8及9。其结果是，安装面上的外部电极5及6的各自的向主面4弯入的弯入部的前端部分(用虚线包围的部分)成为作用点10及11，容易以该部分为起点在陶瓷体2的内部产生裂缝。该现象在陶瓷体2的主面3及4与安装面平行的情况下容易发生，其中，层叠陶瓷电容器I的高度方向的尺寸越薄则越容易发生该现象。在先技术文献专利文献专利文献I日本特开2009-146732号公报
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够解决上述这样的问题的陶瓷电子部件的外部电极结构。本发明涉及一种陶瓷电子部件，其具备陶瓷体，其具有相互对置的第一主面及第二主面、相互对置的第一侧面及第二侧面、相互对置的第一端面及第二端面，且第二主面朝向安装面侧；第一外部电极，其配置在陶瓷体的第一端面侧的位置上且达到至少第二主面上；第二外部电极，其配置在陶瓷体的第二端面侧的位置上且达到至少第二主面上，第一外部电极与第二外部电极以在第二主面上隔着规定的间隙区域相互对置的方式配置，为了解决上述技术问题，所述陶瓷电子部件的特征在于具备如下的结构。即，第一外部电极及第二外部电极包括基底层和覆盖基底层的由至少一层构成的 Cu镀层，在第一外部电极及第二外部电极中，当基底层的间隙区域侧的端部位置上的Cu镀层的厚度为t、从基底层的间隙区域侧的端部到Cu镀层的间隙区域侧的端部的距离为d时， 满足O. I彡t/d彡O. 5ο关于对上述厚度t及距离d进行的测定，利用研磨机与侧面平行地对作为试料的陶瓷电子部件实施研磨，直至将第一侧面及第二侧面间连结的方向上的尺寸变为1/2，可以利用带测长功能的显微镜等测定呈现在该研磨剖面上的Cu镀层的厚度t、距离d。在优选的实施方式中，在第一外部电极及第二外部电极中，Cu镀层的厚度比基底
层的厚度厚。此外，也可以构成为第一外部电极及第二外部电极的剖面形状分别形成为，从第一端面及第二端面侧越朝向间隙区域侧而前端越变细。发明效果根据本发明，在陶瓷体的朝向安装面侧的第二主面中，如由O. I彡t/d彡O. 5表示的那样，通过延长Cu镀层，能够加长基底层的端部与镀敷层的端部的距离，其结果是，不会使向外部电极的在第二主面上的前端部分的应力集中于一点，而能够使其分散，从而能够抑制在安装时产生的裂缝。此外，通过使Cu镀层的前端延伸，还能够缩短外部电极间的距离，因此能够增加对安装时的应力的强度，抑制在安装时产生的裂缝。
图I是表示基于本发明的第一实施方式的层叠陶瓷电容器21的外观的立体图。图2是表示图I所示的层叠陶瓷电容器21的第二侧面30侧的侧视图。图3是图I的沿线A-A的剖视图。图4是表示图I所示的层叠陶瓷电容器21所具备的陶瓷体22的内部结构的俯视图。图5是将图3的部分B放大表示的剖视图。图6是表示基于本发明的第二实施方式的层叠陶瓷电容器21a的、与图3对应的首1J视图。图7是表示基于本发明的第三实施方式的层叠陶瓷电容器21b的、与图3对应的首1J视图。图8是表示基于本发明的第四实施方式的层叠陶瓷电容器21c的一部分的剖视图。图9是表示基于本发明的第五实施方式的层叠陶瓷电容器21d的、与图2对应的侧视图。图10是表示图9所示的层叠陶瓷电容器21d的、与图3对应的剖视图。图11是表示图9所示的层叠陶瓷电容器21d所具备的陶瓷体22的内部结构的、 与图4对应的俯视图。
图12是表示基于本发明的第六实施方式的层叠陶瓷电容器21e的、与图2对应的侧视图。图13是表示图12所示的层叠陶瓷电容器21e的、与图3对应的剖视图。图14是表示图12所示的层叠陶瓷电容器21e所具备的陶瓷体22的内部结构的、 与图4对应的俯视图。图15是表示作为以往的层叠陶瓷电子部件的一例的层叠陶瓷电容器I的剖视图， 是用于说明在安装时施加的应力所引起的问题的图。符号说明21、21a、21b、21c、21d、21e 层叠陶瓷电容器22陶瓷体
23第一外部电极
24第二外部电极
25第一内部电极
26第二内部电极
27第一主面
28第二主面
29第一侧面
30第二侧面
31第一端面
32第二端面
33陶瓷层
34间隙区域
35基底层
36Cu镀层
具体实施例方式[第一实施方式]参照图I至图5说明本发明的第一实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器21。层叠陶瓷电容器21具备陶瓷体22、外部电极23及24、内部电极25及26。以下， 将层叠陶瓷电容器21的结构的详细情况分为(I)陶瓷体、(2)外部电极、(3)内部电极而加以说明，然后，对(4)制造方法进行说明。(I)陶瓷体如图I等所示，陶瓷体22具有相互对置的第一主面27及第二主面28、相互对置的第一侧面29及第二侧面30、相互对置的第一端面31及第二端面32。在安装层叠陶瓷电容器21时，第二主面28朝向安装面侧而安装在配线基板(未图示)上。陶瓷体22优选在角部及棱部施加圆角处理。如图3所示，陶瓷体22具有由层叠的多个陶瓷层33构成的层叠结构。作为构成陶瓷层33的陶瓷材料，例如可以使用以BaTi03、CaTiO3> SrTiO3> CaZrO3等为主要成分的电介体陶瓷。此外，也可以使用向所述主要成分中添加Mn化合物、Mg化合物、Si化合物、Co化合物、Ni化合物、稀土类元素化合物等副成分而成的材料。陶瓷体22经过烧成工序获得，各陶瓷层33的烧成后的厚度优选为O. 5 10 μ m。在形成有后述的外部电极23及24的陶瓷体22、即层叠陶瓷电容器I中，如图I所示，当将第一及第二端面31及32之间连结的方向上的尺寸为L、将第一及第二侧面29及 30之间连结的方向上的尺寸为W、将第一及第二主面27及28之间连结的方向上的尺寸为 T时，优选为满足T彡W < L，1/5W彡T彡1/2W，T ( O. 3mm的薄型化结构。具体而言，优选
O.Imm < T < O. 3mm, O. 4mm ^ L ^ 1mm, O. 2mm < W < 0. 5mm。需要说明的是，在该实施方式中，作为陶瓷电子部件的示例列举了层叠陶瓷电容器21，因此作为构成陶瓷层33的陶瓷使用了电介体陶瓷，但如果使用PZT系陶瓷等压电体陶瓷，则能够得到作为压电部件发挥功能的陶瓷电子部件，如果使用尖晶石系陶瓷等半导体陶瓷，则能够得到作为热敏电阻发挥功能的陶瓷电子部件，如果使用铁素体等磁性体陶瓷，则能够得到作为电感发挥功能的陶瓷电子部件。此外，在该实施方式中，陶瓷体22具有由多个陶瓷层33构成的层叠结构，但在不构成层叠型的陶瓷电子部件时，陶瓷体也可以不具有内部电极，不构成层叠结构而采用单层结构。(2)外部电极第一外部电极23配置在陶瓷体22的第一端面31侧的位置上且达到至少第二主面28上，第二外部电极24配置在陶瓷体22的第二端面32侧的位置上且达到至少第二主面28上。并且，第一外部电极23和第二外部电极24在第二主面28上配置成隔着规定的间隙区域34而相互对置。更具体而言，第一外部电极23形成到第一主面27、第一端面31及第二主面28上， 在第一端面31上与第一内部电极25电连接。另一方面，第二外部电极24形成到第一主面 27、第二端面32及第二主面28上，在第二端面32上与第二内部电极26电连接。在该实施方式中，如图I及图2可知，优选第一外部电极及第二外部电极23及24 实质上并未形成在第一侧面及第二侧面29及30上。因此，在图I所示的W方向上，能够实现层叠陶瓷电容器21的小型化。对于第一外部电极23而言，如图5所示，第一外部电极及第二外部电极23及24 均具有基底层35和覆盖基底层35的由至少一层构成的Cu镀层36。作为构成基底层35的导电成分，例如可以使用Ni、Cu、Ag、Pd、Au等金属或Ag-Pd 合金等包含一种以上所述金属的合金。基底层35包括无机结合材料。无机结合材料是用于提高相对于陶瓷体22的密接强度的成分。在基底层35通过与陶瓷体22同时烧成而形成的情况下，作为无机结合材料可以使用与包含在陶瓷体22中的陶瓷材料相同的陶瓷材料或主要成分相同的陶瓷材料。另一方面，在基底层35通过涂敷导电性糊剂而烧焊形成的情况下，作为无机结合材料例如可以使用玻璃成分。基底层35中的无机结合材料的含有量优选在40体积％ 60体积％的范围内。基底层35通常以从第一主面27经由第一端面或第二端面31或32而到达第二主面28的方式形成，但也可以仅在第一主面及第二主面27及28上形成，甚至可以仅在第二主面27上形成。在如后者那样基底层35未在端面31或32上形成时，Cu镀层36直接与第一内部电极或第二内部电极25或26电连接。Cu镀层36也可以由多层构成。前述的基底层35的厚度可以为O. I 20μπι左右，但Cu镀层36无论是由一层构成还是由多层构成，其厚度都优选比基底层35的厚度厚。 具体而言，Cu镀层36的厚度为I 15 μ m。虽然未图示，但也可以根据需要在Cu镀层36上进一步形成上层镀敷层。作为构成上层镀敷层的导电成分，例如可以使用由Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、Bi及Zn构成的组中选出的一种金属或含有该金属的合金。上层镀敷层的厚度优选为I 15μπι。此外，上层镀敷层也可以由多层构成。优选，上层镀敷层为Ni镀敷层及Sn镀敷层的双层结构。 如上所述，第一外部电极23和第二外部电极24在第二主面28上配置成隔着规定的间隙区域34相互对置。在该实施方式中，第一外部电极23和第二外部电极24在第一主面27上也配置成隔着规定的间隙区域相互对置。在本发明中，如图5所示，在基底层35的间隙区域34(参照图3)侧的端部位置上的Cu镀层36的厚度为t、从基底层35的间隙区域34侧的端部到Cu镀层36的间隙区域 34侧的端部的距离为d时，满足O. I彡t/d彡O. 5的条件。由此，因为能够减小基底层35的间隙区域34侧的端部位置上的Cu镀层36的厚度t，并同时加长基底层35的端部与Cu镀层36的前端的距离d，因此在安装时不会使对基底层35的端部作用的应力和对Cu镀层36的前端作用的应力集中到一点上，而能够使应力分散，从而能够抑制在安装时产生的裂缝。此外，通过使Cu镀层36的前端延伸，从而能够缩短外部电极23及24间的距离，因此能够增加对安装时的应力的强度，能够抑制安装时产生的裂缝。满足上述这样的条件、即减小上述厚度t并伸长上述距离d的目的例如可以通过使用于Cu镀层36的电镀液的金属离子浓度比通常低来实现。通常，在形成镀敷层时，在陶瓷体的主面及端面形成的基底层附近，为了形成镀敷层而使金属离子的消耗量增加，存在金属离子浓度变稀的倾向。另一方面，在陶瓷体的间隙区域附近，由于不存在基底层，因此金属离子的消耗量比形成有基底层的部分少，存在金属离子浓度比较浓的倾向。该倾向在金属离子浓度低的电镀液中更加显著。此外，在形成镀敷层时，因电场在基底层的间隙区域侧的端部位置比基底层的主面及端面部分容易集中， 因此在电场容易集中的基底层的间隙区域侧的端部位置，镀敷层优先析出。由上述两个理由可知，在利用金属离子浓度低的电镀液来形成镀敷层时，在形成在陶瓷体的主面及端面上的基底层附近，金属离子少，电场也低，因此成为镀敷层难以形成的状态。另一方面，在基底层的端部，与形成在陶瓷体的主面及端面上的基底层附近相比， 电场高且金属离子的浓度也高，因此金属离子的供给量比形成在陶瓷体的主面及端面上的基底层附近多。其结果是，在镀敷层中，能够抑制厚度t的增加，并且能够加长距离d。Cu镀层36具有越分别从陶瓷体22的端面31及32接近间隙区域34侧的端部则前端越细的形状。关于第一外部电极23，如图5所示，也可以将外部电极23及24的各自的一部分、 更具体而言将基底层35的一部分埋入陶瓷体22的内部。此时，当位于主面28上的外部电极23的厚度为t0、外部电极23的一部分埋入陶瓷体22中的部分的厚度为tl时，优选 (1/10) t0 ≤ tl ≤ (2/5) t0ο
若tl小于(1/10) t0，则外部电极23与陶瓷体22的密接性过低，存在外部电极23 容易产生剥离、可靠性变低的情况。此外，若tl小于(1/I0)t0，则外部电极23的未埋入的部分的厚度过大，可能无法充分实现层叠陶瓷电容器21的薄型化。另一方面，若tl大于(2/5) t0，则层叠陶瓷电容器21的可靠性可能下降。更具体而言，在将外部电极23埋入陶瓷体22的主面28时，对内部电极25或26施加大的应力，可能损伤内部电极25或26，造成无法得到期望的容量或产生短路等。需要说明的是，在该实施方式中，t0例如为10 50 μ m左右。(3)内部电极如图3所示，多个第一内部电极25及多个第二内部电极26隔着陶瓷层33相互对置，并同时沿陶瓷体22的层叠方向交替排列。在图4中，第一内部电极25用实线表示，第二内部电极26用虚线表示。如图4及图3所不,第一内部电极25以在第一端面31与第一外部电极23电连接的方式引出，另一方面，第二内部电极26以在第二端面32与第二外部电极24电连接的方式引出。作为构成内部电极25及26的导电成分，例如可以使用Ni、Cu、Ag、Pd、Ag_Pd合金、 Au等。此外，内部电极25及26的各厚度优选为O. 3 2. O μ m。(4)制造方法层叠陶瓷电容器21例如以下方式制造。(4)-1.准备用于成为陶瓷层33的陶瓷生片(green sheet)、内部电极用导电性糊剂及外部电极的基底层用的导电性糊剂。在陶瓷生片及内部电极用及外部电极的基底层用的各导电性糊剂中含有粘合物及溶剂，可以使用公知的有机粘合物和有机溶剂。(4)-2.在陶瓷生片上例如通过丝网印刷等以规定的图案印刷导电性糊剂，形成用于内部电极的导电性糊剂膜。(4) -3.将规定张数的未印刷有导电性糊剂膜的外层用陶瓷生片层叠，在其上依次层叠印刷有用于内部电极的导电性糊剂膜的陶瓷生片，并在其上层叠规定张数的外层用陶瓷生片，由此制作主(mother)层叠体。(4) -4.在主层叠体的两主面上通过丝网印刷等形成用于成为外部电极的基底层的导电性糊剂膜。(4) -5.将主层叠体利用静水压挤压等手段沿层叠方向挤压。此时，在埋入基底层时，其埋入量例如可以通过变更挤压量、挤压压力、在挤压时与主层叠体接触的构件的硬度或弹性率来调整。例如，在对置的模具和主层叠体的两主面的各自之间未夹有橡胶等弹性体的状态下挤压主层叠体时，基底层的埋入量变大。相对于此，在对置的模具和主层叠体的两主面的各自之间夹有橡胶等弹性体的状态下进行挤压时，埋入量相对变小。并且，能够通过变更弹性体的弹性率等对埋入量进行微调整。
(4) -6.将主层叠体切断成规定的尺寸，切出生陶瓷体。此时，也可以通过转筒研磨等在生陶瓷体的角部或棱部施加圆角处理。(4)-7.根据需要，在生陶瓷体的两端面都例如通过浸溃法等涂敷导电性糊剂。由此，在陶瓷体的两端面上都形成用于成为外部电极的基底层的导电性糊剂膜。(4)-8.烧成生陶瓷体。虽然烧成温度也根据使用的陶瓷材料和导电材料来确定，但优选为900 1300°C。由此，同时烧成陶瓷生片、内部电极用导电性糊剂及外部电极的基底层用的导电性糊剂，能够得到处于烧结后状态的陶瓷体22。(4)-9.根据需要，对陶瓷体22进行转筒研磨等研磨。(4)-10.然后，实施镀敷处理，形成覆盖外部电极的基底层的Cu镀层。在进行镀敷处理时， 也可以采用电解镀敷及无电解镀敷中的任一种。需要说明的是，在无电解镀敷中，为了提高镀敷析出速度，需要利用催化剂等进行前序处理，从而存在工序复杂化的缺点。因此，通常优选采用电解镀敷。在进行镀敷处理时，优选使用转筒镀敷法。(4)-11.接下来，根据需要在Cu镀层上形成上层镀敷层。如上所述，由此完成层叠陶瓷电容器21。接下来，为了确认基于本发明的效果，对根据上述第一实施方式实施的实施例进行说明。在实验中使用的层叠陶瓷电容器满足以下这样的设计条件。烧成后的陶瓷层的厚度1. 4μπι构成陶瓷层的陶瓷材料=BaTiO3内部电极的层叠数23张容量IOOnF额定电压6.3V层叠陶瓷电容器整体的尺寸LXWXT = ImmXO. 5臟Χ0· 15臟陶瓷体的厚度108μπι外部电极的基底层厚度5. Oym的Ni膜外部电极的Cu镀层形成一层间隙区域侧的端部位置上的厚度t为7 μ m的Cu镀
层烧成条件以最高温度1200°C保持两小时。通过共用上述的设计条件并同时向降低电镀液的金属离子浓度的方向进行控制， 分别制作出样品I 7的层叠陶瓷电容器各20个，如表I所示，样品I 7的从外部电极的基底层的间隙区域侧的端部到Cu镀层的间隙区域侧的端部的距离d在11. 7 70. O μ m 的范围内变化。需要说明的是，对Cu镀层所涉及的上述的厚度t及距离d如以下方式进行了测定。将作为样品的层叠陶瓷电容器利用研磨机(UNION光学株式会社制“GP-101”)与 LT面平行地实施研磨直至W方向的尺寸变为1/2，利用光学显微镜(株式会社尼康制 “MEASURESCOPE MM-10")对呈现在该研磨剖面上的Cu镀层测定了上述厚度t及距离d。上述厚度t及距离d是平均值化后得到的值，即，对在样品I 7各制作出20个的样品的研磨剖面上呈现的四个基底层的间隙区域侧的端部的厚度t及距离d分别进行测定，最后将它们全部按照样品I 7进行平均值化计算。为了评价得到的样品，对各样品的层叠陶瓷电容器的抗折强度进行了测定。需要说明的是，关于测定方法采用在日本特开2010-237197号公报中记载的方法。具体而言，将按压件压抵到载置于载物台上的层叠陶瓷电容器的主面的中央处，以使载荷逐渐变高的方式施加力，利用AE(声发射(Acoustic Emission))传感器检测陶瓷电容器损坏时的载荷, 并将此时的载荷值作为抗折强度。在样品I 7中，分别对20个值进行测定，并将按照样品I 7进行平均值化计算后的结果在表I中示出。表I
权利要求
1.一种陶瓷电子部件，其具备陶瓷体，其具有相互对置的第一主面及第二主面、相互对置的第一侧面及第二侧面、相互对置的第一端面及第二端面，且所述第二主面朝向安装面侧；第一外部电极，其配置在所述陶瓷体的所述第一端面侧的位置上且达到至少所述第二主面上；第二外部电极，其配置在所述陶瓷体的所述第二端面侧的位置上且达到至少所述第二主面上，所述第一外部电极与所述第二外部电极配置成在所述第二主面上隔着规定的间隙区域而相互对置，所述第一外部电极及所述第二外部电极包括基底层和覆盖所述基底层的由至少一层构成的Cu镀层，在所述第一外部电极及所述第二外部电极中，当所述基底层的所述间隙区域侧的端部位置上的所述Cu镀层的厚度为t、从所述基底层的所述间隙区域侧的端部到所述Cu镀层的所述间隙区域侧的端部的距离为d时，满足O. I彡t/d彡O. 5。
2.根据权利要求I所述的陶瓷电子部件，其特征在于，在所述第一外部电极及第二外部电极中，所述Cu镀层的厚度比所述基底层的厚度厚。
3.根据权利要求I或2所述的陶瓷电子部件，其特征在于，所述第一外部电极及第二外部电极的剖面形状分别形成为从所述第一端面及第二端面侧越朝向所述间隙区域侧而前端越变细。
全文摘要
本发明提供一种陶瓷电子部件，尤其对于薄型的陶瓷电子部件而言能够抑制在安装时或使用时施加应力而产生的裂缝。第一及第二外部电极(23、24)在陶瓷体(22)的朝向安装面侧的主面(28)上以隔着规定的间隙区域相互对置的方式配置。外部电极(23、24)包括基底层(35)和覆盖基底层的Cu镀层(36)。当基底层(35)的间隙区域侧的端部位置上的Cu镀层(36)的厚度为t、从基底层(35)的间隙区域侧的端部到Cu镀层(36)的间隙区域侧的端部的距离为d时，满足0.1≤t/d≤0.5。如此，通过伸长Cu镀层(36)，从而能够使向外部电极(23、24)的在主面(28)上的前端部分的应力集中得到分散，能够抑制在安装时或使用时产生的裂缝。
文档编号H01G4/232GK102610388SQ20121002071
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月18日 优先权日2011年1月21日
发明者佐藤浩司, 小川诚, 真田幸雄, 西坂康弘 申请人:株式会社村田制作所