层叠陶瓷电容器的制作方法

文档序号:17736474发布日期:2019-05-22 03:15阅读:115来源:国知局
层叠陶瓷电容器的制作方法

本发明涉及层叠陶瓷电容器,尤其涉及例如包含将电介质层与内部电极交替地层叠而成的层叠体的层叠陶瓷电容器。



背景技术:

近年来,与以往相比在更加苛刻的环境下使用层叠陶瓷电容器。

例如,针对用于便携式电话、便携式音乐播放器等移动设备的层叠陶瓷电容器,被要求耐受落下时的冲击。具体而言,即便受到落下冲击,也需要使层叠陶瓷电容器不从安装基板脱落、或者在层叠陶瓷电容器不产生裂纹。

另外,针对用于ecu等车载设备的层叠陶瓷电容器,被要求耐受热循环的冲击。具体而言,即便受到因安装基板受热循环进行热膨胀收缩而产生的挠曲应力,也需要在层叠陶瓷电容器不产生裂纹。

对此,提出了在层叠陶瓷电容器的外部电极使用热固化性导电树脂浆料的方案。例如,在专利文献1中,在以往的电极层与ni镀覆之间形成环氧系热固化性树脂层来缓和应力,从而进行即便在苛刻的环境下也不使裂纹进入层叠体这样的对策。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-162771号公报

专利文献2:国际公开第2004/053901号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

然而,通常,在上述那样的包含热固化性的树脂的层叠陶瓷电容器中,热固化性的树脂自身本来就具有吸湿特性,容易吸附水分。另外,当暴露于进行lf焊料安装(无铅焊料安装)这样的约250℃左右的高温时,树脂被分解。因此,在将层叠陶瓷电容器回流焊安装于安装基板时,树脂电极层中的树脂所吸附的水分、树脂分解成分通过回流焊时的加热而发生气化。此时,所产生的气体通常在为了确保外部电极的密封性(防止水分等的浸入、焊料的侵蚀的性质)而设置的ni镀覆中有时以突破ni镀覆膜中的最弱的点的方式局部地喷出。以此为起因而将熔融焊料、熔融sn镀覆吹飞,从而产生被称为焊料爆裂的不良。

需要说明的是,该课题不仅在专利文献1那样的构造中,还如专利文献2那样在层叠陶瓷电容器上直接形成树脂电极层的构造中也存在显著发生的趋势。这是因为树脂对水蒸气的密封性差,因此,层叠陶瓷电容器内部所保持的水分也有时介入到树脂电极层中。因此,在树脂外部电极中气化的水分量增加,焊料爆裂的课题变得更为显著。

因此,在本发明中,在包含专利文献1和专利文献2所使用的热固化性的树脂的层叠陶瓷电容器中,提供一种即便在苛刻的条件下也难以产生焊料爆裂的层叠陶瓷电容器。

用于解决课题的手段

本发明的层叠陶瓷电容器具有:层叠体,其包括被层叠的多个电介质层和被层叠的多个内部电极,且包括在层叠方向上相对的第一主面及第二主面、在与层叠方向正交的宽度方向上相对的第一侧面及第二侧面、以及在与层叠方向及宽度方向正交的长度方向上相对的第一端面及第二端面;以及外部电极,其与内部电极连接,且配置在端面上,其中,外部电极具有:包含热固化性树脂及金属成分的树脂电极层;以及配置为在树脂电极层上相接的镀覆层,金属成分包含ni,镀覆层是sn镀覆层。

另外优选的是,在外部电极的表面存在树脂电极层的树脂成分露出的部分。

另外优选的是,在将树脂电极层与镀覆层的界面的长度设为la、将在树脂电极层与镀覆层的界面中镀覆层与树脂电极层中的金属成分接触的长度设为lf时,为lf/la≤0.98。

另外优选的是,在将树脂电极层与镀覆层的界面的长度设为la、将在树脂电极层与镀覆层的界面中镀覆层与树脂电极层中的金属成分接触的长度设为lf时,为0.92≤lf/la。

另外优选的是,外部电极还包括含有导电性金属及玻璃成分的基底电极层,基底电极层配置为覆盖层叠体的端面,在基底电极层上配置树脂电极层。

另外优选的是,作为所述金属成分的ni是ni单体或者包含ni的合金。

根据本发明的层叠陶瓷电容器,通过在以ni为主成分的树脂电极层表面直接配置sn镀覆层,从而sn镀覆与安装时的焊料一起熔解,在树脂电极层上的树脂成分上不存在sn镀覆,能够引起树脂电极层的树脂成分露出的部分。因此,通过在外部电极的表面存在未被sn镀覆覆盖的部分,从而能够确保在回流焊时从树脂电极层产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道。另外,在将树脂电极层与镀覆层的界面的长度设为la、将在树脂电极层与镀覆层的界面中镀覆层与树脂电极层中的金属接触的长度设为lf时,通过将lf/la的值设为lf/la≤0.98,能够使在回流焊时从树脂电极层产生的水蒸气或有机气体向表面脱离。在形成作为以往构造品的ni镀覆时,仅成为在ni镀覆与树脂电极层之间局部地破坏ni镀覆层而得到的点状(由于是ni镀覆覆盖树脂电极层的整个面的构造,因此,基本上不存在释放通道,但由从树脂电极层产生的水蒸气或有机气体局部地破坏电极表面),与此相对,在本发明中,将sn镀覆设置于树脂电极层上,由此,sn镀覆与安装时的焊料一起熔解,能够引起在树脂电极层上的树脂成分上不存在sn镀覆的区域。因此,通过在外部电极的表面存在未被sn镀覆覆盖的部分,从而能够使在回流焊时从树脂电极层产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道成为穿过树脂电极层的金属成分之间这样的线状(在电极表面的树脂成分上出现不存在sn镀覆的部分,描绘出该部分的线)。由此,能够确保气体向外部电极表面喷出时的脱离通道,与形成有使气体向外部电极表面喷出时的脱离通道局部化的ni镀覆的以往构造相比,在回流焊时从树脂电极层产生的水蒸气或有机气体的压力不会变高,能够可靠地抑制焊料爆裂。

另一方面,在0.92>lf/la时,树脂电极层表面的树脂与焊料相接的界面变多。由此,通常在该部分处无法得到通过焊料与外部电极表面(镀覆层)合金化而得到的固着力,产生安装后的芯片脱落的担心。因此,通过设为0.92≤lf/la,还能够牢靠地保持安装基板与层叠陶瓷电容器的固着力。

此外,不需要形成ni镀覆的成本,因此,与以往构造相比降低了成本。

另外,通过在树脂电极层中的金属包含ni,从而能够防止在安装时金属成分急速地向焊料中扩散而产生空隙(通称称为“焊料侵蚀”),能够在不存在ni镀覆层的情况下得到由原本在树脂电极层上设置的ni镀覆层负责的焊料侵蚀的抑制效果。

发明效果

因此,本发明的主要目的是提供一种即便在苛刻的条件下也难以产生焊料爆裂的层叠陶瓷电容器。

本发明的上述目的、其他目的、特征及优点通过参照附图进行的以下的具体实施方式的说明而变得更加清楚。

附图说明

图1是示出本发明的层叠陶瓷电容器的一例的外观立体图。

图2是示出本发明的层叠陶瓷电容器的图1的ii-ii线处的剖视图。

图3是示出本发明的层叠陶瓷电容器的图1的iii-iii线处的剖视图。

图4的(a)是示出将本发明的层叠陶瓷电容器的内部电极的对置电极部分割为两部分的构造的图。图4的(b)是示出将本发明的层叠陶瓷电容器的内部电极的对置电极部分割为三部分的构造的图。图4的(c)是示出将本发明的层叠陶瓷电容器的内部电极的对置电极部分割为四部分的构造的图。

图5是图2所示的a部放大图,是本发明的层叠陶瓷电容器的树脂电极层与镀覆层的界面的状态的详细图。

图6是示出本发明的层叠陶瓷电容器的固着力极限试验的方法的说明图。

图7是本发明的层叠陶瓷电容器的变形例的lt剖视图。

附图标记说明:

10、10a层叠陶瓷电容器

12层叠体

12a第一主面

12b第二主面

12c第一侧面

12d第二侧面

12e第一端面

12f第二端面

14电介质层

14a外层部

14b内层部

16内部电极层

16a第一内部电极层

16b第二内部电极层

18a第一对置电极部

18b第二对置电极部

20a第一引出电极部

20b第二引出电极部

22a侧部(w间隙)

22b端部(l间隙)

24外部电极

24a第一外部电极

24b第二外部电极

26树脂电极层

26a第一树脂电极层

26b第二树脂电极层

28镀覆层

28a第一镀覆层

28b第二镀覆层

30基底电极层

30a第一基底电极层

30b第二基底电极层

32热固化性树脂(树脂)

34金属成分

40a第一内部电极层

40b第二内部电极层

40c浮置内部电极层

42对置电极部

50基板

52加压夹具

la树脂电极层与镀覆层的界面的长度

lf镀覆层与树脂电极层中的金属成分接触的长度

t层叠方向的长度

w宽度方向的长度

l长度方向的长度

x层叠方向

y宽度方向

z长度方向。

具体实施方式

1.层叠陶瓷电容器

对本发明的层叠陶瓷电容器进行说明。图1是示出本发明的层叠陶瓷电容器的一例的外观立体图。图2是示出本发明的层叠陶瓷电容器的图1的ii-ii线处的剖视图。图3是示出本发明的层叠陶瓷电容器的图1的iii-iii线处的剖视图。

如图1至图3所示,层叠陶瓷电容器10包含长方体状的层叠体12。

(层叠体12)

层叠体12包含被层叠的电介质层14和内部电极层16。另外,层叠体12具有:在层叠方向x上相对的第一主面12a及第二主面12b;在与层叠方向x正交的宽度方向y上相对的第一侧面12c及第二侧面12d;以及在与层叠方向x及宽度方向y正交的长度方向z上相对的第一端面12e及第二端面12f。另外,层叠体12优选在角部或棱线部带有圆度。需要说明的是,角部是指层叠体的相邻的三个面相交的部分,棱线部是指层叠体的相邻的两个面相交的部分。此外,也可以在第一主面12a及第二主面12b、第一侧面12c及第二侧面12d、以及第一端面12e及第二端面12f的主面、侧面、端面的一部分或整体形成有凹凸等。

层叠体12的外形尺寸优选为,l的长度(层叠体12的长度方向z的长度)为0.370mm以上且5.500mm以下,w的长度(层叠体12的宽度方向y的长度)为0.195mm以上且4.920mm以下,t的长度(层叠体12的层叠方向x的长度)为0.195mm以上且2.960mm以下。

(电介质层14)

层叠体12的电介质层14包括:由多个电介质层构成的外层部14a;以及由多个电介质层构成的内层部14b。外层部14a是位于层叠体12的两主面侧12a、12b且位于主面12a、12b与距主面12a、12b最近的内部电极层16之间的电介质层14。被两外层部14a夹着的区域是内层部14b。

作为层叠体12的电介质层14的陶瓷材料,例如能够使用包括batio3、catio3、srtio3、cazro3等主成分的电介质陶瓷。另外,也可以使用在这些主成分添加了mn化合物、fe化合物、cr化合物、co化合物、ni化合物等副成分而得到的物质。

电介质层14的厚度优选为0.5μm以上且20μm以下。另外,外层部14a的厚度优选为50μm以上且300μm以下。

电介质层14的片数包含外层部14a在内优选为15片以上且200片以下。

(内部电极层16)

层叠体12的多个内部电极层16具有多个第一内部电极层16a和多个第二内部电极层16b。

第一内部电极层16a具备:与第二内部电极层16b相互对置的第一对置电极部18a;以及从第一对置电极部18a向层叠体12的第一端面12e引出的第一引出电极部20a。第一引出电极部20a的端部向层叠体12的第一端面12e的表面引出而形成露出部。

第二内部电极层16b具备:与第一内部电极层16a相互对置的第二对置电极部18b;以及从第二对置电极部18b向层叠体12的第二端面12f引出的第二引出电极部20b。第二引出电极部20b的端部向层叠体12的第二端面12f的表面引出而形成露出部。

需要说明的是,第一内部电极层16a及第二内部电极层16b的第一对置电极部18a及第二对置电极部18b的形状没有特别限定,但优选为矩形。不过,第一对置电极部18a及第二对置电极部18b的角部可以被弄圆,也可以例如倾斜地形成为锥状。

另外,第一内部电极层16a及第二内部电极层16b的第一引出电极部20a及第二引出电极部20b的形状没有特别限定,但优选为矩形。不过,第一引出电极部20a及第二引出电极部20b的角部可以被弄圆,也可以例如倾斜地形成为锥状。

另外,第一对置电极部18a及第二对置电极部18b的宽度与第一引出电极部20a及第二引出电极部20b的宽度可以形成为相同的宽度,也可以使任一方的宽度较窄地形成。

需要说明的是,如图4所示,也可以构成为,在第一内部电极层40a及第二内部电极层40b设置有向第一端面12e及第二端面12f中的任一方都不引出的浮置内部电极层40c,由浮置内部电极层40c将对置电极部42分割为多个。例如是图4的(a)所示那样的两串构造、图4的(b)所示那样的三串构造、图4(c)所示那样的四串构造,当然也可以是四串以上的构造。这样,通过采用将对置电极部42分割为多个的构造,从而在对置的内部电极40a、40b、40c之间形成多个电容器成分,成为这些电容器成分串联连接的结构。因此,向各个电容器成分施加的电压变低,能够实现层叠陶瓷电容器的高耐压化。

层叠体12包括层叠体12的侧部(以下称为“w间隙”)22a,该层叠体12的侧部22a位于第一内部电极层16a及第二内部电极层16b的对置的对置电极部18a、18b与侧面12c、12d之间。

此外,层叠体12包括层叠体12的端部(以下称为“l间隙”)22b,该层叠体12的端部22b位于对置的对置电极部18a、18b与端面12f、12e之间,且包括第一内部电极层16a及第二内部电极层16b中的任一方的引出电极部20a、20b。

第一内部电极层16a及第二内部电极层16b例如能够由ni、cu、ag、pd、au等金属或ag-pd合金等的包含至少一种金属在内的合金等导电材料构成。

内部电极层16的第一对置电极部18a及第二对置电极部18b彼此经由电介质层14而对置,由此形成静电电容,显现出电容器的特性。

第一内部电极层16a及第二内部电极层16b各自的厚度例如优选为0.2μm以上且2.0μm以下。另外,第一内部电极层16a及第二内部电极层16b的片数优选为15片以上且200片以下。

(外部电极24)

在层叠体12的第一端面12e侧及第二端面12f侧配置外部电极24。外部电极24与层叠体12的内部电极16连接。外部电极24具有第一外部电极24a及第二外部电极24b。

第一外部电极24a优选配置在层叠体12的第一端面12e的表面,且形成为从第一端面12e延伸从而覆盖第一主面12a、第二主面12b、第一侧面12c及第二侧面12d各自的一部分。在该情况下,第一外部电极24a与第一内部电极层16a连接。

第二外部电极24b优选配置在层叠体12的第二端面12f的表面,且形成为从第二端面12f延伸从而覆盖第一主面12a、第二主面12b、第一侧面12c及第二侧面12d各自的一部分。在该情况下,第二外部电极24b与第二内部电极层16b连接。

第一外部电极24a及第二外部电极24b具有:包含热固化性树脂32及金属成分34的树脂电极层26;以及配置为在树脂电极层26上相接的镀覆层28。

(1)树脂电极层26

树脂电极层26具有第一树脂电极层26a和第二树脂电极层26b。

第一树脂电极层26a配置为覆盖层叠体12的第一端面12e,且与第一内部电极层16a连接。具体而言,优选设置为到达第一主面12a及第二主面12b的一部分、以及第一侧面12c及第二侧面12d的一部分为止。不过,第一树脂电极层26a也可以仅配置在第一端面12e的表面上。

第二树脂电极层26b配置为覆盖层叠体12的第二端面12f,且与第二内部电极层16b连接。具体而言,优选设置为到达第一主面12a及第二主面12b的一部分、以及第一侧面12c及第二侧面12d的一部分为止。不过,第二树脂电极层26b也可以仅配置在第二端面12f的表面上。

位于第一主面12a及第二主面12b以及第一侧面12c及第二侧面12d上的第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b的长度方向的中央部处的第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b的厚度例如优选为10μm以上且120μm以下。

另外,位于第一端面12e及第二端面12f的第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b的高度方向中央部处的第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b的厚度例如优选为5μm以上且40μm以下。

如图5所示,第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b包含热固化性树脂32和金属成分34。

由于第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b包含热固化性树脂32,因此例如与由镀覆膜、导电性浆料的烧成物构成的基底电极层相比而富有柔软性。因此,即便在向层叠陶瓷电容器施加了物理冲击或因热循环引起的冲击的情况下,树脂电极层26也作为缓冲层发挥功能,能够防止在层叠陶瓷电容器10上产生裂纹。

另外,作为热固化性树脂32的具体例,例如能够使用环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等公知的各种热固化性树脂。其中,耐热性、耐湿性、粘合性等优异的环氧树脂是最适合的树脂之一。

另外,优选在第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b包含热固化性树脂32的同时还包含固化剂。作为固化剂,在使用环氧树脂作为基础树脂的情况下,能够使用酚系、胺系、酸酐系、咪唑系等公知的各种化合物来作为环氧树脂的固化剂。

第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b所含的金属成分34包含ni。具体而言,第一树脂电极层26a及第二树脂电极层26b所含的金属成分34为ni单体或者包含ni的合金或化合物。在为包含ni的合金的情况下,例如能够使用ag-ni、cu-ni,作为化合物而能够使用ni3sn、ni3sn2、ni3sn4等。这样,通过在树脂电极层26中的金属成分34包含ni,从而能够防止在安装时金属成分34急速地向焊料中扩散而产生空隙,能够在不存在ni镀覆层的情况下得到由在以往树脂电极层26上设置的ni镀覆层负责的焊料侵蚀的抑制效果。另外,不需要形成ni镀覆层的成本,因此,与以往构造相比能够降低成本。

树脂电极层26所含的金属成分34优选为相对于导电性树脂整体的体积而包含35vol%以上且92vol%以下。

另外,树脂电极层26所含的金属成分34的形状没有特别限定。例如可以为球状、扁平状、针状等。树脂电极层26所含的金属成分34优选混合使用球状金属粉和扁平状金属粉。

另外,树脂电极层26所含的金属成分34的平均粒径没有特别限定。例如可以为0.3μm以上且10μm以下。

此外,树脂电极层26所含的金属成分34主要负责树脂电极层26的通电性。具体而言,通过树脂电极层26所含的金属成分34彼此接触而在树脂电极层26内部形成通电路径。

(2)镀覆层28

镀覆层28是sn镀覆层。

镀覆层28具有第一镀覆层28a及第二镀覆层28b。

第一镀覆层28a配置为覆盖第一树脂电极层26a,第二镀覆层28b配置为覆盖第二树脂电极层26b。具体而言,第一镀覆层28a优选配置在位于层叠体12的第一端面12e上的第一树脂电极层26a上,且设置为也到达位于第一主面12a及第二主面12b以及第一侧面12c及第二侧面12d上的第一树脂电极层26a上。另外,第一镀覆层28a优选完全覆盖第一树脂电极层26a。

第二镀覆层28b优选配置在位于层叠体12的第二端面12f上的第二树脂电极层26b上,且设置为也到达位于第一主面12a及第二主面12b以及第一侧面12c及第二侧面12d上的第二树脂电极层26b上。另外,第二镀覆层28b优选完全覆盖第二树脂电极层26b。

通过在树脂电极层26的表面直接制作镀覆层28,从而sn镀覆与安装时的焊料一起熔解,在树脂电极层26上的树脂成分上不存在sn镀覆,能够引起树脂电极层26的树脂成分32露出的部分。因此,在外部电极24的表面存在未被sn镀覆覆盖的部分,通过设置树脂电极层26的树脂成分露出的部分,从而能够确保在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道。因此,能够使在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体的压力从外部电极24中释放,能够抑制焊料爆裂。

第一镀覆层28a及第二镀覆层28b的厚度优选为2μm以上且10μm以下。

包含层叠体12和外部电极24在内的外形尺寸优选为,l的长度(包含层叠体12和外部电极24在内的长度方向z的长度)为0.4mm以上且6.1mm以下,w的长度(包含层叠体12和外部电极24在内的宽度方向y的长度)为0.2mm以上且5.4mm以下,t的长度(包含层叠体12和外部电极24在内的层叠方向x的长度)为0.2mm以上且3.0mm以下。

2.层叠陶瓷电容器的制造方法

接着,对本发明的层叠陶瓷电容器的制造方法进行说明。

(1)首先,准备电介质片及内部电极用的导电性浆料。

在电介质片、内部电极用的导电性浆料包含粘合剂及溶剂,能够使用公知的有机粘合剂、有机溶剂。

(2)接着,在电介质片上例如通过丝网印刷、凹版印刷等以规定的图案来印刷内部电极用的导电性浆料,从而形成内部电极图案。

(3)接着,将未被印刷内部电极图案的外层用的电介质片层叠规定片数,在其上依次层叠被印刷有内部电极图案的电介质片,进而在其上将外层用的电介质片层叠规定片数,由此制作层叠片。

(4)接着,通过等静压等方法在层叠方向上对层叠片进行按压,由此制作层叠块。

(5)接着,将层叠块切割为规定的大小,由此切出层叠芯片。此时,也可以通过滚筒研磨等在层叠芯片的角部及棱线部带有圆度。

(6)接着,通过对层叠芯片进行烧成来制作层叠体。烧成温度也取决于电介质、内部电极的材料,但优选为900~1300℃。

(7)接着,在层叠体的两端面涂敷成为树脂电极层26的包含金属成分34及热固化性树脂32的树脂电极浆料,以250~550℃的温度进行热处理,由此使树脂32热固化。此时,热处理时的气氛优选为n2气氛。另外,为了防止树脂的飞散且防止各种金属成分的氧化,优选将氧浓度抑制到100ppm以下。

需要说明的是,树脂电极浆料中的金属成分34的含有量相对于金属成分34及树脂成分32的合计重量优选为包含79重量%以上且93重量%以下。

另外,在lf/la的调整中,需要对sn镀覆形成时的树脂电极层26的表面的树脂比率进行控制。为此,调整了树脂电极浆料的组成以使得在树脂电极浆料固化完成时比所希望的表面树脂比率稍高,在此基础上,使前述的表面树脂成分32的去除条件的确定最佳化,由此进行控制。

(8)在树脂电极层26上形成sn镀覆层作为镀覆层28。

sn镀覆层能够通过电镀法或化学镀法来形成。

通过上述的方式,制造出本实施方式的层叠陶瓷电容器10。

将树脂电极层26与镀覆层28的界面的长度设为la。另外,将在树脂电极层26与镀覆层28的界面中镀覆层28与树脂电极层26中的金属成分34接触的长度设为lf。

lf/la能够通过以下的方法来计算。

进行截面研磨直至层叠陶瓷电容器10的宽度方向w的1/2的位置为止,使层叠陶瓷电容器的lt面露出。之后,利用扫描型电子显微镜(sem),将芯片端面中央作为中心,以最低3000倍以上的倍率至少拍摄树脂电极层26(图5中用26b示出)与sn镀覆28(图5中用28b示出)的界面的长度la为100μm以上的能够测长的张数的照片。接着,通过图像解析,将镀覆层28(图5中用28b示出)与树脂电极层26(图5中用26b示出)中的金属成分34接触的总计长度设为lf而进行计算。图5是图2所示的a部放大图。例如,如图5所示,计算镀覆层28(图5中用28b示出)与树脂电极层26(图5中用26b示出)中的金属成分34接触的长度lf。

lf/la的调整能够通过如下方式来实现:通过基于卵石的滚筒研磨或喷砂等接触式的研磨、利用激光或等离子体进行的有机成分的除去等,来控制在树脂电极层26表面露出的树脂成分32的量。

焊料爆裂的确认能够通过以下的方法来进行。

在将层叠陶瓷电容器回流焊安装于玻璃环氧基板之后,通过目视来确认焊料的飞散程度。此时,对于在外部电极24中确认出喷雾状的喷出的情况,设为不良。

固着力极限试验(用于证明负责ni镀覆的效果的试验)能够通过以下的方法来进行。

如图6所示,使用焊料sac305使层叠陶瓷电容器10固着于基板50(jis焊盘设计基板)。sac305是将sn、3.0%ag以及0.5%cu混合而成的材料。使用加压夹具52,以约0.5mm/s的载荷速度向层叠陶瓷电容器的中央部施加载荷,直至外部电极24剥离。将剥离时的载荷作为固着力极限值进行记录。

像这样得到的层叠陶瓷电容器10在外部电极24的表面上存在树脂电极层26的树脂成分32露出的部分。由此,通过设置树脂电极层26的树脂成分32露出的部分,能够确保在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道。因此,能够使在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体的压力从外部电极24中释放,能够抑制焊料爆裂。

另外,在将树脂电极层26与镀覆层28的界面的长度设为la、将在树脂电极层26与镀覆层28的界面中镀覆层28与树脂电极层26中的金属成分34接触的长度设为lf时,为lf/la≤0.98。由此,能够与上述的sn镀覆的效果相结合地确保在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道。因此,能够使在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体的压力从外部电极24中释放,能够可靠地抑制焊料爆裂。

在将树脂电极层26与镀覆层28的界面的长度设为la、将在树脂电极层26与镀覆层28的界面中镀覆层28与树脂电极层26中的金属成分34接触的长度设为lf时,优选为0.92≤lf/la。由此,能够将在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道确保为不使与安装基板之间的固着力下降的程度,能够得到抑制焊料爆裂及确保固着力这两方的效果。

3.实验例及比较例

接着,为了确认上述的本发明的层叠陶瓷电容器10的效果,按照上述的制造方法,制作出图1的构造的层叠陶瓷电容器10,进行了焊料爆裂试验及固着力极限试验。

(1)评价用的试料的制作

以下,使用上述的制造方法,基于以下的条件而制作出实验例的各试料的层叠电容器10。

关于实验例所使用的层叠陶瓷电容器10,准备了以下的条件的层叠陶瓷电容器。需要说明的是,对树脂电极浆料固化后的树脂电极层26的表面,通过喷砂而对树脂电极层26的表面进行了研磨。此时,使实施喷砂的时间变化,对在树脂电极层26的表面露出的树脂量进行了控制。

(a)大小(l×w×t):1.0mm×0.5mm×0.5mm

(b)陶瓷材料:batio3

(c)静电电容:0.01μf

(d)额定电力:50v

(e)外部电极24的构造:树脂电极层26及sn镀覆层28的双层构造

(i)树脂电极层26的金属:ni

树脂电极层26的树脂:环氧系树脂

树脂电极层26的树脂的固化温度:230℃

树脂电极层26的金属的体积:42vol%

树脂电极层26的树脂的体积:58vol%

树脂电极层26的层叠体的侧面、主面的沿着长度方向的1/2位置处的厚度:22μm

树脂电极层26的层叠体的端面的沿着高度方向的1/2位置处的厚度:9μm

(ii)sn镀覆层28的层叠体的侧面、主面的沿着长度方向的1/2位置处的厚度:4μm

sn镀覆层28的层叠体的端面的沿着高度方向的1/2位置处的厚度:5.5μm

(f)内部电极16的构造:不是分割构造

内部电极16的金属:ni

关于比较例1所使用的层叠陶瓷电容器,准备了以下的条件的层叠陶瓷电容器。

(a)大小(l×w×t):1.0mm×0.5mm×0.5mm

(b)陶瓷材料:batio3

(c)静电电容:0.01μf

(d)额定电力:50v

(e)外部电极的构造:树脂电极层、ni镀覆层及sn镀覆层的三层构造

(i)树脂电极层的金属:ag

树脂电极层的树脂:环氧系树脂

树脂电极层的树脂的固化温度:230℃

树脂电极层的金属的体积:50vol%

树脂电极层的树脂的体积:50vol%

树脂电极层的层叠体的侧面、主面的沿着长度方向的1/2位置处的厚度:28μm

树脂电极层的层叠体的端面的沿着高度方向的1/2位置处的厚度:12μm

(ii)ni镀覆层的层叠体的侧面、主面的沿着长度方向的1/2位置处的厚度:2.8μm

ni镀覆层的层叠体的端面的沿着高度方向的1/2位置处的厚度:3.5μm

(iii)sn镀覆层的层叠体12的侧面、主面的沿着长度方向的1/2位置处的厚度:4.6μm

sn镀覆层的层叠体12的端面的沿着高度方向的1/2位置处的厚度:5.7μm

(f)内部电极的构造:不是分割构造

内部电极的金属:ni

针对这些得到的试料,通过以下的过程进行了焊料爆裂的确认与固着力极限试验。

通过以下的方法进行了焊料爆裂的确认。

将100个试料回流焊安装于玻璃环氧基板之后,通过目视确认了焊料的飞散程度。此时,针对在外部电极24中确认出喷雾状的喷出的情况,设为不良。表1的值表示100个试料中发生了焊料爆裂的试料的个数。

通过以下的方法进行了固着力极限试验。

使用焊料sac305使层叠陶瓷电容器10固着于基板50(jis焊盘设计基板)。sac305是将sn、3.0%ag以及0.5%cu混合而成的材料。使用加压夹具52,以约0.5mm/s的载荷速度向层叠陶瓷电容器的中央部施加载荷,直至外部电极24剥离。将剥离时的载荷作为固着力极限值进行了记录。

固着力极限试验将ave-3σ>5.00[n]设为阈值。

表1的值表示20个试料中固着力极限值的平均值(ave)、最大值(max)、最小值(min)、标准偏差(σ)及固着力极限值的下限值(ave-3σ)。

[表1]

在lf/la的值为0.98以下的情况下,未发生焊料爆裂。

另外,在lf/la的值为0.92以上的情况下,固着力为5n以上。

因此,在lf/la的值为0.92≤lf/la≤0.98的情况下,能够不发生焊料爆裂,也能够维持固着力。

根据以上的结果,认为在本发明中,通过在以ni为主成分的树脂电极层26表面直接配置sn镀覆层28,从而sn镀覆与安装时的焊料一起熔解,在树脂电极层26上的树脂成分上不存在sn镀覆,能够引起树脂电极层26的树脂成分露出的部分。因此,通过在外部电极24的表面存在未被sn镀覆覆盖的部分,从而能够确保在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道。

另外,通过将lf/la的值设为lf/la≤0.98,从而相对于在形成作为以往构造品的ni镀覆时,使在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道仅成为在ni镀覆与树脂电极层26之间局部地破坏ni镀覆层而得到的点状(由于成为ni镀覆覆盖树脂电极层26的整个面的构造,因此基本上不存在释放通道,但由从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体局部地破坏电极表面),在本发明中,通过将sn镀覆设置于树脂电极层26上,从而sn镀覆与安装时的焊料一起熔解,能够引起在树脂电极层26上的树脂成分上不存在sn镀覆的区域。因此,通过在外部电极24的表面存在未被sn镀覆覆盖的部分,从而能够使在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体向表面脱离的脱离通道成为穿过树脂电极层26的金属成分34之间这样的线状(在电极表面的树脂成分上出现不存在sn镀覆的部分,描绘出该部分的线)。由此,能够确保气体向外部电极24的表面喷出时的脱离通道,与形成有使气体向外部电极24的表面喷出时的脱离通道局部化的ni镀覆的以往构造相比,在回流焊时从树脂电极层26产生的水蒸气或有机气体的压力不会变高,能够抑制焊料爆裂。

另一方面,在0.92>lf/la时,树脂电极层26的树脂32与焊料相接的界面变多。由此,通常通过焊料与外部电极表面(镀覆层)合金化而得到的固着力在该部分处无法得到,产生安装后的芯片脱落的担心。因此,通过设为0.92≤lf/la,还能够牢靠地保持安装基板50与层叠陶瓷电容器10的固着力。

4.变形例

作为本发明的变形例,如图7那样,外部电极24也可以还包括含有导电性金属及玻璃成分的基底电极层30。由此,从内部电极16与外部电极24的接触性出发,能够牢靠地进行确保,能够提高耐湿可靠性高的层叠陶瓷电容器。

针对在层叠陶瓷电容器10a中使用的外部电极24的基底电极层30进行说明。需要说明的是,针对与上述的本发明的一实施方式的层叠陶瓷电容器10相同的部分,标注相同的参照编号,并不再重复同样的说明。

基底电极层30具有第一基底电极层30a和第二基底电极层30b。

第一基底电极层30a配置为覆盖层叠体12的第一端面12e,且与第一内部电极层16a连接。具体而言,优选设置为到达第一主面12a及第二主面12b的一部分、以及第一侧面12c及第二侧面12d的一部分为止。不过,第一基底电极层30a也可以仅配置在第一端面12e上。上述的第一树脂电极层26a配置在第一基底电极层30a上。

第二基底电极层30b配置为覆盖层叠体12的第二端面12f,且与第二内部电极层16b连接。具体而言,优选设置为到达第一主面12a及第二主面12b的一部分、以及第一侧面12c及第二侧面12d的一部分为止。不过,第二基底电极层30b也可以仅配置在第二端面12f上。上述的第二树脂电极层26b配置在第二基底电极层30b上。

第一基底电极层30a及第二基底电极层30b包含导电性金属及玻璃成分。

第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的金属例如包含从cu、ni、ag、pd、ag-pd合金、au等中选出的至少一种。

第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的玻璃例如包含从b、si、ba、mg、al、li等中选出的至少一种。

第一基底电极层30a及第二基底电极层30b也可以是多层。

第一基底电极层30a及第二基底电极层30b通过将包含玻璃及金属的导电性浆料涂敷于层叠体并进行烧接而成,可以与内部电极16同时烧成,也可以在将内部电极16烧成之后进行烧接。

位于层叠体12的第一主面12a及第二主面12b、第一侧面12c及第二侧面12d上的第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的长度方向的中央部处的第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的厚度例如优选为15μm以上且160μm以下。

位于第一端面12e及第二端面12f的第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的高度方向中央部处的第一基底电极层30a及第二基底电极层30b的厚度例如优选为5μm以上且40μm以下。

树脂电极层26的前端优选形成为从基底电极层30的前端起延伸50μm以上且800μm以下。由此,为了减少热冲击循环时的应力,能够充分地获取树脂电极层26的面积,能够得到焊料裂纹缓和效果。

需要说明的是,本发明不限定于所述实施方式,能够在其主旨的范围内进行各种变更。各实施方式是例示,能够进行在不同的实施方式中示出的结构的局部置换或组合。

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