层叠电子部件转让专利

申请号 : CN201711339221.1

文献号 : CN108231413B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 野田洋平田中博文

申请人 : TDK株式会社

摘要 :

本发明涉及一种具备多个内部电极层以及电介质层交替层叠而成的元件主体的层叠电子部件。在元件主体的相互相对的一对侧面上分别具备绝缘层。绝缘层包含玻璃成分以及陶瓷成分。

权利要求 :

1.一种层叠电子部件,其特征在于:该层叠电子部件具备多个内部电极层以及电介质层交替层叠而成的元件主体,在所述元件主体的至少一个侧面上具备绝缘层,所述绝缘层包含玻璃成分以及陶瓷成分,将所述绝缘层整体设为100wt%,所述陶瓷成分的含量为10~70wt%。

2.如权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于:所述陶瓷成分包含含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn中的任意1种以上元素的氧化物。

3.如权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含35~75wt%的SiO2。

4.如权利要求2所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含35~75wt%的SiO2。

5.如权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含10~35wt%的碱金属。

6.如权利要求2所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含10~35wt%的碱金属。

7.如权利要求3所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含10~35wt%的碱金属。

8.如权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含10~50wt%的BaO。

9.如权利要求1所述的层叠电子部件,其特征在于:将所述玻璃成分整体设为100wt%,所述玻璃成分包含1~10wt%的Al2O3。

说明书 :

层叠电子部件

技术领域

[0001] 本发明涉及层叠电子部件。

背景技术

[0002] 近年来,伴随着用于手机等数码电子设备中的电子电路的高密度化,对于电子部件小型化的要求越来越高,且构成该电路的层叠电子部件的小型化以及大容量化正在急速发展。
[0003] 例如,在层叠陶瓷电容器等层叠电子部件中,多个内部电极被配置于陶瓷烧结体内。
[0004] 在专利文献1中有方案提出有一种为了既提高电极材料的使用效率又提高静电容量的增大和精度等而去除掉侧隙(side gap)的结构的层叠陶瓷电容器。
[0005] 但是,由于内部电极露出于陶瓷烧结体侧面,因此存在耐电压低的问题。
[0006] 在专利文献2中提案有可以提高耐电压的结构。即,在获得了内部电极露出于一对侧面的陶瓷烧结体之后,除去内部电极侧端缘附近部分。接着,通过将绝缘性材料注入被除去的部分并形成绝缘层,从而可谋求到耐电压的提高。
[0007] 在专利文献3中提案有下述的陶瓷烧结体的制造方法,即,通过陶瓷烧结体的陶瓷成分包含规定重量比的玻璃成分从而使玻璃析出于陶瓷烧结体的外表面,并由此就能够获得由以玻璃作为主成分的绝缘层覆盖的陶瓷烧结体。
[0008] 然而,在将玻璃用于绝缘层的情况下,如果玻璃收到外部冲击而引入裂纹则因其特性而有裂纹延伸,并且到达陶瓷基底的担忧。在裂纹到达陶瓷烧结体的情况下,存在在电镀工序中容易发生镀液的浸入或耐湿性的降低的问题。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1:日本特公平2-30570号公报
[0012] 专利文献2:日本特开平3-82006号公报
[0013] 专利文献3:日本特开平11-340089号公报

发明内容

[0014] 发明所要解决的技术问题
[0015] 本发明就是鉴于上述实际情况而完成的,其目的在于提供一种在耐湿性方面优异的层叠电子部件。
[0016] 解决技术问题的手段
[0017] 为了完成上述目的,本发明的层叠电子部件如下所述。
[0018] [1]一种层叠电子部件,其特征为:该层叠电子部件具备多个内部电极层以及电介质层交替层叠而成的元件主体,在上述元件主体的至少一个侧面上具备绝缘层,并且上述绝缘层包含玻璃成分以及陶瓷成分。
[0019] 根据本发明就能够提供一种在耐湿性方面优异的层叠电子部件。
[0020] 作为上述[1]的具体形态可例示下述形态。
[0021] [2]如[1]所述的层叠电子部件,其特征为:将上述绝缘层整体设为100wt%,上述陶瓷成分的含量为10~70wt%。
[0022] [3]如[1]或[2]所述的层叠电子部件,其特征为:上述陶瓷成分包含含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn中的任意1种以上的氧化物。
[0023] [4]如[1]~[3]中任意一项所述的层叠电子部件,其特征为:将上述玻璃成分整体设为100wt%,上述玻璃成分包含35~75wt%的SiO2。
[0024] [5]如[1]~[4]中任意一项所述的层叠电子部件,其特征为:将上述玻璃成分整体设为100wt%,上述玻璃成分包含10~35wt%的碱金属。
[0025] [6]如[1]~[5]中任意一项所述的层叠电子部件,其特征为:将上述玻璃成分整体设为100wt%,上述玻璃成分包含10~50wt%的BaO。
[0026] [7]如[1]~[6]中任意一项所述的层叠电子部件,其特征为:将上述玻璃成分整体设为100wt%,上述玻璃成分包含1~10wt%的Al2O3。

附图说明

[0027] 图1是本发明的实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器的概略截面图。
[0028] 图2是沿着图1所表示的II-II线的截面图。
[0029] 图3是说明本实施例的弯曲试验方法的示意图。
[0030] 符号说明
[0031] 2、102……层叠陶瓷电容器
[0032] 3……元件主体
[0033] 4……陶瓷烧结体
[0034] 6……第1外部电极
[0035] 8……第2外部电极
[0036] 10……内侧电介质层
[0037] 11……外包装区域
[0038] 12……内部电极层
[0039] 12A、12B……抽出部
[0040] 13……内装区域
[0041] 14……电容区域
[0042] 15A、15B……抽出区域
[0043] 16……绝缘层
[0044] 16a……覆盖部
[0045] 104……基板
[0046] 106……加压夹具
[0047] 114……焊垫部
[0048] 118A、118B……试验端子
[0049] 120……加压部

具体实施方式

[0050] 参照附图并根据本实施方式详细说明本发明,但是本发明并不只限定于以下所说明的实施方式。
[0051] 另外,在下述的结构要素中包括本领域技术人员能够容易想得到的要素、实质上相同的要素。进一步,以下所述的结构要素可以适当组合。
[0052] 以下基于附图所示的实施方式说明本发明。
[0053] 层叠陶瓷电容器的整体结构
[0054] 作为本实施方式所涉及的层叠电子部件的一个实施方式,针对层叠陶瓷电容器的整体结构进行说明。
[0055] 如图1所示,本实施方式所涉及的层叠陶瓷电容器2具有陶瓷烧结体4、第1外部电极6和第2外部电极8。另外,如图2所示,陶瓷烧结体4具有元件主体3和绝缘层16。
[0056] 元件主体3具有实质上平行于包含有X轴以及Y轴的平面的内侧电介质层10和内部电极层12,内部电极层12在内侧电介质层10之间沿着Z轴方向进行交替层叠。在此,所谓“实质上平行”是指大部分为平行,但是也可以有多少有些不平行的部分,内部电极层12和内侧电介质层10其宗旨是既可以多少有些凹凸也可以有些倾斜。
[0057] 内侧电介质层10和内部电极层12交替层叠的部分为内装区域13。
[0058] 另外,元件主体3在其层叠方向Z(Z轴)的两端面上具有外包装区域11。外包装区域11是通过层叠多层比构成内装区域13的内侧电介质层10厚的外侧电介质层来形成的。
[0059] 另外,以下存在将“内侧电介质层10”以及“外侧电介质层”合并称为“电介质层”的情况。
[0060] 构成内侧电介质层10以及外包装区域11的电介质层的材质既可以相同也可以不同,没有特别的限定,例如,可以以ABO3等化学式表示的钙钛矿结构的电介质材料作为主成分来构成。
[0061] 在上述ABO3中,A并没有特别的限制,例如是选自Ca、Ba、Sr中的至少一种;B并没有特别的限制,例如是选自Ti、Zr中的至少一种。A/B的摩尔比没有特别的限定,例如是0.980~1.020。除此之外,作为包含于电介质材料的副成分例如可以列举稀土类的氧化物、碱土金属氧化物、氧化镁、过渡金属的氧化物。还可列举包含上述各个氧化物的混合物。还可列举含有上述各元素中的任意的复合氧化物。进一步可以列举含有SiO2作为玻璃的烧结助剂等。所谓稀土类是指选自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb以及Lu中的至少一种。作为过渡金属例如可以列举V、W、Mn以及Mo,也是可以是其它过渡金属。
[0062] 交替层叠的一方的内部电极层12具有相对于形成在陶瓷烧结体4的Y轴方向第1端部的外侧的第1外部电极6的内侧作电连接的抽出部12A。另外,交替层叠的另一方的内部电极层12具有相对于形成在陶瓷烧结体4的Y轴方向第2端部的外侧的第2外部电极8的内侧作电连接的抽出部12B。
[0063] 内装区域13具有容量区域14和抽出区域15A、15B。容量区域14为内部电极层12沿着层叠方向夹住内侧电介质层10而层叠的区域。抽出区域15A是位于连接于外部电极6的内部电极层12的抽出部12A之间的区域。抽出区域15B是位于连接于外部电极8的内部电极层12的抽出部12B之间的区域。
[0064] 在内部电极12中所含有的导电材料并没有特别的限定,可以使用Ni、Cu、Ag、Pd、Al、Pt等金属或者这些金属的合金。特别优选使用Ni或者Ni合金。在使用Ni合金的情况下,优选选自Mn、Cr、Co以及Al中的1种以上元素与Ni的合金,合金中的Ni含量优选为95重量%以上。还有,在Ni或者Ni合金中,也可以含有0.1重量%以下的P等各种微量成分。
[0065] 如图2所示,在陶瓷烧结体4的X轴方向的两端面即内部电极12的端部露出的侧面具备覆盖元件主体3的内部电极层12端部的绝缘层16。绝缘层16所具备的侧面也可以只是X轴方向一方的端面。另外,绝缘层16也可以也在陶瓷烧结体4的Z轴方向(层叠方向)的上部以及/或者下部形成。
[0066] 绝缘层16包含玻璃成分以及陶瓷成分。
[0067] 绝缘层16通过包含玻璃成分和陶瓷成分从而可以防止耐湿性的降低。耐湿性提高的理由,本发明人认为是由于通过绝缘层16包含陶瓷成分,从而即使绝缘层16内部发生裂纹也能够防止裂纹到达元件主体3。另外,陶瓷成分例如是以陶瓷填料的形式含有的。
[0068] 对于构成绝缘层16的陶瓷成分的含量来说没有特别的限制,优选将绝缘层整体设为100wt%时为10~70wt%。通过将将陶瓷成分的含量为10wt%以上从而防止裂纹伸长的效果就变大。通过将上述含量调整到70wt%以下,从而就能够提高绝缘层16的烧结性,特别是后面所述的间隙部的烧结性,并且能够进一步提高耐湿性。进一步,通过将上述含量调整到10~70wt%,从而压缩应力提高,因此弯曲应力以及弯曲强度也能够提高。另外,陶瓷成分的含量进一步优选为30~60wt%,最优选为40~56wt%。
[0069] 构成绝缘层16的陶瓷成分并没有特别的限定,但是优选包含含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn当中的至少1种元素的氧化物。在含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn当中的至少1种元素的氧化物中包含含有各元素当中的至少1种元素的复合氧化物。另外,进一步优选包含含有选自Cu、Co、Ce、Mn、Al、Zr以及Ti当中的至少1种元素的氧化物,更加优选包含含有选自Cu以及Co当中的至少1种元素的氧化物。在包含含有选自Cu以及Co当中的至少1种元素的氧化物的情况下,与只使用其它元素的氧化物的情况相比,相对来说能够进一步提高直至基底的裂纹的防止率。
[0070] 通过包含含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn当中的至少1种元素的氧化物,能够抑制源自绝缘层16的后述的间隙部内部的裂纹的发生。能够抑制裂纹的发生的理由还不甚明了,但是本发明人认为是由于含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn中的至少1种元素的氧化物与玻璃的反应性比较缓和。再有,通过包含含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn中的至少1种元素的氧化物从而弯曲应力以及弯曲强度也能够有所提高。
[0071] 另外,对于构成绝缘层16的陶瓷成分中Ba的含量来说并没有上限,优选将陶瓷成分整体设为100wt%时以BaO进行换算为50wt%以下。同样,优选Ca的含量以CaO进行换算为50wt%以下,Sr的含量以SrO进行换算为50wt%以下。这样,在将Ba的含量、Ca的含量以及Sr的含量换算为BaO、CaO以及SrO的情况下,优选将Ba的含量、Ca的含量以及Sr的含量的合计控制在50wt%以下。
[0072] 对于构成绝缘层16的玻璃成分来说并没有特别的限制,优选在将玻璃成分整体设为100wt%时含有35~75wt%的SiO2。
[0073] 通过将构成绝缘层16的玻璃成分中的SiO2含量控制在35wt%以上,从而耐电镀性提高。另外,通过将SiO2含量控制在75wt%以下,从而容易抑制绝缘层16内部的裂纹的发生。通过将SiO2含量控制在75wt%以下从而就会变得容易抑制裂纹发生的理由还不甚明了,但是本发明人认为是由于如果SiO2的含量超过了75%的话则绝缘层16的脆性有变高的倾向。
[0074] 对于绝缘层16,优选将玻璃成分整体设定为100wt%时含有10~35wt%的碱金属成分。
[0075] 通过将构成绝缘层16的玻璃成分中的碱金属含量控制在10wt%以上从而芯片的弯曲强度提高。芯片的弯曲强度提高的理由还不甚明了,但是本发明人认为是由于通过玻璃成分的软化点降低并且变得容易适度地与陶瓷成分发生反应而容易对绝缘层16施加压缩应力。另外,通过将碱金属的含量控制在35wt%以下从而玻璃成分的电阻率就会有所提高并且能够提高耐压值。
[0076] 优选将构成绝缘层16的玻璃成分整体设定为100wt%时含有10~50wt%的BaO。
[0077] 通过将构成绝缘层16的玻璃成分中的BaO的含量控制在10wt%以上从而就会有耐电镀性提高的倾向。另外,通过将BaO的含量控制在50wt%以下,从而就会有耐电镀性提高的倾向。
[0078] 优选将构成绝缘层16的玻璃成分整体设定为100wt%时含有1~10wt%的Al2O3。
[0079] 通过将构成绝缘层16的玻璃成分中的Al2O3的含量控制在1wt%以上且10wt%以下,从而耐电镀性会有所提高。
[0080] 作为构成绝缘层16的玻璃成分也可以含有其它化合物。例如可以列举CaO、SrO、B2O3。对于其它化合物的含量来说并没有特别的限制。
[0081] 外部电极6、8的材质并没有特别的限定,但是可以使用Ni、Pd、Ag、Au、Cu、Pt、Rh、Ru、Ir等中的至少1种或者它们的合金。通常可使用Cu和Cu合金以及Ni或者Ni合金等、或Ag和Ag-Pd合金以及In-Ga合金等。
[0082] 另外,在图1中,X轴、Y轴以及Z轴相互垂直,Z轴与内侧电介质层10以及内部电极层12的层叠方向相一致,Y轴与抽出区域15A、15B(抽出部12A、12B)形成的方向相一致。
[0083] 元件主体3的形状或尺寸可根据目的或用途做适当决定,优选X轴方向的宽度W0为0.1mm~1.6mm,Y轴方向的长度L0为0.2mm~3.2mm,Z轴方向的高度H0为0.1mm~1.6mm。
[0084] 在本实施方式中,如图2所示将绝缘层16中沿着陶瓷烧结体4的宽度方向(X轴方向)从元件主体3的X轴方向的端面直至绝缘层16外表面的区间作为间隙部。
[0085] 在本实施方式中,间隙部的X轴方向的宽度Wgap与沿着陶瓷烧结体4的宽度方向(X轴方向)从元件主体3的X轴方向的端面到绝缘层16的X轴方向的端面为止的尺寸相一致,但是宽度Wgap没有必要沿着Z轴方向是均匀的,可以多少有些变动。宽度Wgap优选为0.5μm~30μm,如果与元件主体3的宽度W0相比,则相对来说为极小。
[0086] 通过将Wgap控制在上述范围内从而就变得难以发生裂纹并且即使陶瓷烧结体4被进一步小型化,静电容量的降低也少。
[0087] 在本实施方式中,如图2所示在绝缘层16的Z轴方向的两端部,覆盖元件主体3的Z轴方向的两端面的X轴方向端部的覆盖部16a被一体形成于绝缘层16。从元件主体3的X轴方向的两端面起的覆盖部16的X轴方向的各个宽度W1为0以上,最大为宽度W0的1/2。另外,W1/W0优选为1/100~1/10。通过将W1/W0控制在上述范围内,从而既保持了高密封性又能够提高耐热冲击性。
[0088] 还有,陶瓷烧结体4的X轴方向的两侧的宽度Wgap既可以互相相同又可以互相不同。另外,陶瓷烧结体4的X轴方向的两侧的宽度W1也是既可以互相相同又可以互相不同。另外,优选绝缘层16不覆盖图1所示的元件主体3的Y轴方向的两端面。在元件主体3的Y轴方向的两端面上有必要形成外部电极6、8来与内部电极12相连接。外部电极6、8也可以覆盖一部分图2所表示的覆盖部16a的Y轴方向的端部,另外,也可以覆盖一部分绝缘层16的Y轴方向的端部。
[0089] 内侧电介质层10的厚度td与内部电极层12的厚度te之比并没有特别的限定,优选td/te为2~0.5。另外,外包装区域11的厚度to与元件主体3的高度H0之比并没有特别的限定,但是优选to/H0为0.01~0.05。
[0090] 层叠陶瓷电容器的制造方法
[0091] 接下来,针对作为本发明的一个实施方式的层叠陶瓷电容器2的制造方法进行具体说明。
[0092] 首先,为了制造在烧成之后成为构成图1所示的内侧电介质层10的内侧坯料薄片以及成为构成外侧电介质层的外侧坯料薄片,准备内侧坯料薄片用膏体以及外侧坯料薄片用膏体。
[0093] 内侧坯料薄片用膏体以及外侧坯料薄片用膏体通常是由通过混炼陶瓷粉末和有机载体而获得的有机溶剂性膏体或者水性膏体而构成的。
[0094] 作为陶瓷粉末原料可以从成为复合氧化物或氧化物的各种化合物,例如碳酸盐、硝酸盐、氢氧化物、有机金属氧化物等当中适当选择并进行混合使用。陶瓷粉体原料在本实施方式中其平均粒径为0.45μm以下,优选作为0.1~0.3μm程度的粉体来使用。另外,为了将内侧坯料薄片做到极薄的薄片而优选使用比坯料薄片厚度更细小的粉体。
[0095] 所谓有机载体就是指将胶粘剂溶解于有机溶剂中的混合物。用于有机载体的胶粘剂并没有特别的限定,可从乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等通常的各种胶粘剂中适当选择。所使用的有机溶剂也没有特别的限定,可从丙酮、甲苯等各种有机溶剂中适当选择。
[0096] 另外,在坯料薄片用膏体中可根据需要含有选自各种分散剂、增塑剂、电介质、副成分化合物、玻璃粉、绝缘体等中的添加物。
[0097] 作为增塑剂可以例示苯二甲酸二辛酯和苯二甲酸丁苄酯等苯二甲酸酯、己二酸、磷酸酯、二醇类等。
[0098] 另外,在内侧坯料薄片用膏体和外侧坯料薄片用膏体中既可以使用相同的坯料薄片用膏体,也可以使用不同的坯料薄片用膏体。
[0099] 接着,为了制造在烧成之后成为构成图1所示的内部电极层12的的内部电极图案层而准备内部电极层用膏体。内部电极层用膏体是通过混炼由上述的各种导电性金属或合金构成的导电材料和上述的有机载体而调制。
[0100] 烧成之后成为构成图1所示的外部电极层6、8的外部电极用膏体可以以与上述的内部电极层用膏体相同的方法来调制。
[0101] 使用上述调制的内侧坯料薄片用膏体以及内部电极层用膏体,交替层叠内层坯料薄片和内部电极图案层,从而制造出内部层叠体。然后,在制造内部层叠体之后使用外侧坯料薄片用膏体以形成外侧坯料薄片,在层叠方向上进行加压从而制得坯料层叠体。
[0102] 内部电极图案层的形成方法并没有特别的限定。如以上所述既可以使用内部电极层用膏体并以印刷法或者转印法来形成,也可以不使用内部电极层用膏体而通过蒸镀或者溅射等薄膜形成方法来进行形成。
[0103] 另外,作为坯料层叠体的制造方法,除了上述方法之外,也可以在外侧坯料薄片上直接以规定层数交替层叠内侧坯料薄片和内部电极图案层,而在层叠方向上进行加压来制得坯料层叠体。
[0104] 接下来,切断坯料层叠体从而获得坯料芯片。
[0105] 坯料芯片通过固化干燥而除去增塑剂并被固化。固化干燥后的坯料芯片与介质以及研磨液一起被投入到滚筒容器内,通过水平离心滚筒机等进行滚筒研磨。滚筒研磨后的坯料芯片用水进行清洗,之后进行干燥。通过对于干燥后的坯料芯片实行脱胶粘剂工序、烧成工序、根据需要进行的退火处理工序,从而可制得元件主体3。
[0106] 脱胶粘剂工序和烧成工序以及退火工序既可以连续进行又可以单独进行。
[0107] 对通过如上所述获得的元件主体3的Y轴方向的两端面和Z轴方向的两端面,例如也可以通过滚筒研磨或喷砂研磨等来实施端面研磨。
[0108] 接着,通过在上述元件主体3的X轴方向的两端面上涂布绝缘层用膏体并进行烧结,从而形成绝缘层16并获得图1以及图2所表示的陶瓷烧结体4。该绝缘层用膏体例如可通过以下所述方法来获得,即,使用混合搅拌机来混炼上述的玻璃原料、陶瓷填料、以乙基纤维素作为主成分的胶粘剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮。
[0109] 将绝缘层用膏体涂布到素体主体3的涂布方法并没有特别的限定,例如可以列举浸涂法、印刷法、涂布法、蒸镀法、喷雾法等方法。
[0110] 涂布有绝缘层用膏体的元件主体3的烧结条件并没有特别的限定,例如可在加湿N2或者干燥N2的氛围气体中以700℃~1300℃的温度条件保持0.1小时~3小时,从而被烧结。
[0111] 在以上述形式得到的陶瓷烧结体4的Y轴方向的两端面和Z轴方向的两端面上,例如也可以由滚筒研磨或喷砂研磨等来实施端面研磨。
[0112] 接下来,在烧结有绝缘层16的陶瓷烧结体的Y轴方向的两端面上涂布外部电极用膏体并进行烧成,从而形成外部电极6、8。关于外部电极6、8的形成既可以先于绝缘层16的形成来实行,也可以在形成绝缘层16之后实行,也可以与绝缘层16的形成同时实行。
[0113] 另外,就外部电极6、8的形成方法也没有特别的限定,可以使用对外部电极用膏体的涂布·烧结、电镀、蒸镀、溅射等适当的方法。
[0114] 然后,根据需要通过电镀等在外部电极6、8表面形成覆盖层。
[0115] 这样制造出来的本实施方式的层叠陶瓷电容器2可由焊接等而被安装于印刷电路基板上等,并被用于各种电子设备等。
[0116] 在本实施方式中,通过将绝缘层用膏体烧结于烧成后的元件主体3,从而将绝缘层16形成于元件主体3。通过采用该方法从而能够提高耐湿性并且能够提高相对于热冲击或其它物理冲击等外部环境变化的耐久性。
[0117] 以上针对本发明的实施方式进行了说明,但是本发明丝毫不限定于上述的实施方式,可以在不脱离本发明宗旨的范围内做各种各样的改变。
[0118] 另外,本发明的层叠电子部件并不限于层叠陶瓷电容器,可以适用于其它层叠电子部件。作为其它层叠电子部件可以是电介质层夹着内部电极而被层叠的所有的电子部件,例如可以例示带通滤波器、电感器、层叠三端子滤波器、压电元件、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、变阻器等。
[0119] 实施例
[0120] 以下是基于详细的实施例来进一步说明本发明,但是本发明并不限定于这些实施例。
[0121] 首先,分别准备作为电介质材料的主成分的BaTiO3粉末:100质量份;作为副成分的SiO2:0.5质量份;Y2O3:0.8质量份;MgO:0.5质量份;MnO:1.0质量份。
[0122] 接着,用球磨机来对上述准备好的BaTiO3粉末100质量份和副成分的原料实行15小时的湿式粉碎,通过干燥从而获得电介质材料的原料(电介质原料)。
[0123] 接着,用球磨机来对所获得的电介质原料100质量份、聚乙烯醇缩丁醛树脂10质量份、作为增塑剂的苯二甲酸二辛酯(DOP)5质量份、作为溶剂的乙醇:100质量份进行混合并进行膏体化,从而制得坯料薄片用膏体。
[0124] 另外,用三轴轧辊机来对Ni颗粒44.6质量份、松油醇52质量份、乙基纤维素3质量份、苯并三唑0.4质量份实行混炼并使之膏体化,从而制作出内部电极层用膏体。
[0125] 使用由上述方式进行制作的坯料薄片用膏体,在PET薄膜上形成内侧坯料薄片。接着,在这之上使用内部电极层用膏体来形成内部电极图案层,并得到具有内部电极图案层的内侧坯料薄片。
[0126] 在层叠具有内部电极图案层的内侧坯料薄片从而制造出内部层叠体之后,在内部层叠体的上下使用坯料薄片用膏体来形成恰当片数的外侧坯料薄片,并在层叠方向上实施加压从而获得坯料层叠体。
[0127] 接下来,切割坯料层叠体并获得坯料芯片。
[0128] 接下来,对于所获得的坯料芯片以下述条件实行脱胶粘剂处理、烧成以及退火处理从而获得元件主体3。
[0129] 脱胶粘剂处理条件分别设为升温速度:25℃/小时;保持温度:235℃;保持时间:8小时;氛围气体:空气。
[0130] 烧成条件分别设为升温速度:600~1000℃/小时;保持温度:1100~1150℃;温度保持时间:1小时。降温速度为200℃/小时。另外,氛围气体为加湿了的N2+H2混合气体,氧分压成为10-12MPa。
[0131] 退火条件分别设为升温速度:200℃/小时;保持温度:1050℃;保持时间:3小时;降温速度:200℃/小时;氛围气体:加湿了的N2氮气(氧分压为10-7MPa)。
[0132] 另外,加湿器被使用于烧成以及退火时的氛围气体的加湿中。
[0133] 接着,用混合搅拌机来对表1所示组成的具有玻璃成分的玻璃粉末、具有陶瓷填料成分的陶瓷填料、以乙基纤维素作为主成分的胶粘剂、作为分散介质的松油醇以及丙酮进行混炼,从而调制出绝缘层用膏体。还有,表1所示的数值单位为重量%。
[0134] 将绝缘层用膏体涂布于元件主体3的X轴方向的端面,在干燥N2的氛围气体中,以1000℃的温度条件保持2小时,通过烧结来将绝缘层16形成于元件主体3从而获得了陶瓷烧结体4。绝缘层16的间隙部的厚度做成10~30μm。
[0135] 接下来,将外部电极6、8形成于陶瓷烧结体4并获得了电容器试样(层叠陶瓷电容器2)。以下述方法评价所获得的电容器试样等。
[0136] <陶瓷成分的含有率>
[0137] 陶瓷成分的含有率是通过对绝缘层16使用SEM-EDX装置来进行分析从而算出的。分析方法具体地来说,首先对于电容器试样进行研磨直至沿着图1的II-II线的截面[在Y轴方向上自元件主体3的端部起长度为(L0/2)的地方]为止。接下来,在Z轴方向上以(H0/2)的位置成为中心的形式进行调整以在绝缘层16内部设定15μm×5μm的测定区域。进一步,以将所述测定区域作为中心并分别在Z方向的前后与所述测定区域不相接触的形式在绝缘层16内部设定2个15μm×5μm的测定区域。此时,X轴方向的位置并没有特别指定,但是优选为以能够完成检测电介质层的成分的精确的面分析的形式不接触于图2的绝缘层16与内侧电介质层10的边界。使用SEM-EDX装置来对总共3个测定区域实行面分析,测定其结果中的在各个测定区域中的陶瓷成分的含有率,并计算出平均值。还有,玻璃成分和陶瓷成分重复的情况下,通过将玻璃成分中检测精度最高的元素(例如SiO2)作为玻璃成分的基准来计算玻璃成分含有率从而获得陶瓷成分的组成含有率。另外,在绝缘层16的厚度小于5μm的情况下,将各个测定区域的X轴方向的长度做成与绝缘层16的厚度相同。Z轴方向的长度就做成15μm不变。将结果示于表中。
[0138] <间隙部上的裂纹的发生率>
[0139] 用喷砂来使电容器试样的形成了绝缘层16的侧面造成伤痕。喷砂的条件为在0.4MPa下进行5秒。接着,将电容器试样的截面进行树脂填埋研磨。树脂填埋研磨被进行至沿着图1的II-II线的截面[在Y轴方向上自元件主体3的端部起长度为(L0/2)的地方]。观察该界面,并观察间隙部上的有无裂纹发生以及有无裂纹到达元件主体3。对100个电容器试样进行该试验,将有裂纹的电容器试样2的比例作为裂纹发生率。进一步,将具有到达元件主体3的裂纹(以下有时称之为基底裂纹)的电容器试样2的比例作为到达元件主体的裂纹发生率。然后,将没有到达元件主体3的裂纹的电容器试样2相对于具有裂纹的电容器试样2的比例作为到达元件主体的裂纹的防止率(以下有时称之为基底到达防止率)。将结果示于表格中。
[0140] 对于基底裂纹发生率来说,将小于25%作为良好,15%以下作为更好,5%以下作为最好。在表格中,将5%以下记为◎;超过5%且为15%以下记为〇;超过15%且小于30%记为Δ;25%以上记为×。
[0141] 对于裂纹发生率来说,将小于35%作为良好,25%以下作为更好,小于10%作为最好。在表格中,将小于10%记为◎;10%以上且25%以下记为〇;超过25%且小于35%记为Δ;35%以上记为×。
[0142] 对于基底到达防止率来说,将20%以上作为良好,40%以上作为更良好,超过80%或者裂纹发生率为0%的情况作为最好。在表格中,将超过80%或者裂纹发生率为0%记为◎;40%以上且80%以下记为〇;20%以上且小于40%记为Δ;小于20%记为×。
[0143] <耐湿试验>
[0144] 对10个喷砂前的电容器试样2以及10个喷砂后的电容器试样2进行耐湿试验。对耐湿试验后的各个电容器试样进行耐电压试验,评价喷砂后耐电压平均值相对于喷砂前耐电压平均值的减少比例。减少比例(%)是将喷砂前耐电压的平均值设定为Va,并将喷砂后耐电压的平均值设定为Vb,并且以计算式[(Vb/Va)-1]×100来进行计算。
[0145] 上述的耐湿试验是在暴露于80%加湿氛围气体中100小时的条件来进行的。上述的耐电压是以升压速度为10V/s的条件来进行测定的。将结果示于表格中。
[0146] 耐电压的减少比例的绝对值为30%以下的情况为良好,20%以下的情况为更好,5%以下的情况为最好。另外,耐电压的减少比例为正的情况(Va<Vb的情况)通常是最好。
在表格中,将5%以下记为◎;将超过5%且为20%以下记为〇;超过20%且为30%以下为Δ;将超过30%记为×。
[0147] <弯曲试验>
[0148] 如图3所述,通过焊接将电容器试样102的外部电极安装于试验用基板104的焊垫部。试验用基板104的材质为玻璃布基材环氧树脂。试验用基板104的尺寸为:X轴方向的宽度40mm;Y轴方向的长度100mm;厚度0.8mm。
[0149] 将上述试验用基板104配置于图3所示的装置124,用加压部120加压试验用基板104至弯曲量成为10mm,保持5秒钟。将LCR测试仪连接于图3所示的试验端子118A以及118B(通过各配线连接于电容器试样102的外部电极)并测定静电容量。静电容量的测定在频率
1kHz、0.5Vrm下进行测定。将加压前的静电容量设定为C,将与加压后的静电容量之差设定为ΔC,将ΔC/C成为±10%以下的时候判定为合格。对20个电容器试样进行上述操作,不合格数为3个以下的情况被判定为良好,不合格数为0的情况被判定为更好。将结果示于表格中。在表格中,将弯曲试验不合格数为0的情况记作◎;将弯曲试验不合格数为3个以下的情况记作〇;将弯曲试验不合格数超过3个的情况被记作为Δ。另外,本实施例所涉及的电容器试样102的内部结构与图1所示的层叠陶瓷电容器2相同。
[0150] <耐电镀性试验后的玻璃的重量变化>
[0151] 将上述绝缘层用膏体涂布于构成各个电容器试样2的陶瓷基板并进行烧结。陶瓷基板上的玻璃表面积为1cm2。在室温条件下将玻璃基板浸渍于pH为3的水溶液中60小时。然后,计算出烧结了玻璃的陶瓷基板上的浸渍前后的重量变化。将该结果示于表3和表4中。在本实施方式中,耐电镀性试验后的玻璃的重量减少量的优选范围为小于3mg,更加优选的范围为小于1mg。将结果示于表格中。在表格中,在耐电镀性试验后的玻璃的重量减少率小于1mg的情况下将耐电镀性记作◎,在为1mg以上且小于3mg的情况下将耐电镀性记作〇,在
3mg以上的情况下将耐电镀性记作×。
[0152]
[0153]
[0154] 表1以及表2的试样编号1~57是除了试样编号56之外将构成绝缘层16的玻璃成分做成相同并改变陶瓷成分的种类以及含量的试样。另外,试样编号54(比较例)中取代陶瓷填料而使用了金属颗粒(Fe颗粒)。试样编号55(比较例)中取代陶瓷填料而使用了耐热树脂颗粒。作为耐热树脂使用了聚酰亚胺树脂。试样编号56(比较例)中,绝缘层16仅由钛酸钡(非玻璃)构成。试样编号57(比较例)中没有使用陶瓷填料。
[0155] 从表1以及表2可知,绝缘层16由玻璃成分以及陶瓷成分构成的试样编号1~53与绝缘层16中不包含陶瓷成分的试样编号54~57相比,到达基底的裂纹相对较少,小于25%。
[0156] 包含于绝缘层16中的陶瓷成分的含量为10~70wt%范围内的试样相比于其为10~70wt%范围外的试样倾向于到达基底的裂纹发生率、裂纹发生率、裂纹防止率以及耐湿试验的结果均优异。
[0157] 陶瓷成分的含量为30~60wt%范围内的试样倾向于到达基底的裂纹发生率、裂纹发生率、裂纹防止率以及耐湿试验的结果更加优异。进一步,陶瓷成分的含量为40~60wt%范围内的试样倾向于到达基底的裂纹发生率以及耐湿试验的结果更加优异。
[0158] 在作为包含于绝缘层16中的陶瓷填料含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Fe、Mn、Cu、Co以及Zn中的元素的氧化物的情况下,与不包含上述各个元素的氧化物的情况相比较,倾向于到达基底的裂纹发生率、裂纹发生率、裂纹防止率以及耐湿试验的结果表现优异。进一步,在含有选自Al、Zr、Ti、Ce、Mn、Cu以及Co中的元素的氧化物的情况下,不含选自Al、Zr、Ti、Ce、Mn、Cu以及Co中的元素的氧化物的情况相比,倾向于裂纹防止率表现优异。
[0159]
[0160] 表3的试样编号58~88中,作为陶瓷填料使用了选自Al、Zr、Ti、Ce、Mn、Cu以及Co中的元素的氧化物,并且进一步改变玻璃成分。
[0161] 含有作为玻璃成分的SiO235~75wt%、碱金属10~35wt%、BaO10~50wt%、Al2O31~10wt%的试样编号1~53与作为玻璃成分的SiO2、碱金属、BaO以及/或者Al2O3的含量为上述范围外的试样编号58~88相比较,其裂纹发生率、弯曲试验以及/或者耐电镀性的结果优异。
[0162]
[0163] 表4的试样编号91~97是将构成绝缘层16的玻璃成分做成相同并改变了陶瓷成分的种类以及含量的试样。与表1~表3所记载的试样不同,作为陶瓷填料混合了CuO和NiO这2种陶瓷填料并且分别含有表4所记载的量。
[0164] 从表1~表4可知,即使是使用了2种陶瓷填料的情况也有与使用1种陶瓷填料的情况相同的倾向。