JP5930045B2 - セラミック電子部品 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック電子部品に関し、詳しくは、セラミック素体とその表面に形成された外部電極を備えたセラミック電子部品に関する。

代表的なセラミック電子部品の一つであるチップ型の積層セラミックコンデンサは、一般的に誘電体層であるセラミック層を介して複数の内部電極が積層された積層セラミックコンデンサ素子（セラミック素体）の、互いに対向する一対の端面に、内部電極と導通するように外部電極が配設された構造を有している。

このような構造を有するセラミック電子部品として、例えば、図２に示すような構造を有するセラミック電子部品（積層コンデンサ）が提案されている（特許文献１参照）。

このセラミック電子部品（積層コンデンサ）においては、セラミック素体１１０の第１および第２の端面１１０ｃ，１１０ｄから第１および第２の側面に回り込むように一対の外部電極１３０が配置されており、一対の外部電極１３０はそれぞれ、第１の金属電極層１３２と、導電性樹脂電極層１３４とを有している。

そして、第１の金属電極層１３２は、金属を主成分として含有しており、第１および第２の端面１１０ｃ，１１０ｄ上に形成された第１の部分１３２ａと、第１および第２の側面１１０ａ，１１０ｂに回り込むように形成された第２の部分１３２ｂとを有している。

導電性樹脂電極層１３４は、導電性材料を含有しており、第１の金属電極層１３２の第１および第２の部分１３２ａ，１３２ｂ上にわたって当該第１および第２の部分１３２ａ，１３２ｂを覆うとともに、セラミック素体１１０に接触しないように形成されている。

さらに、導電性樹脂電極層１３４上には、例えばＮｉめっき膜からなる第２の金属層１３６、および、例えばＳｎまたはＳｎ合金などのめっき膜からなる第３の金属電極層１３８が形成されている。

そして、この特許文献１のセラミック電子部品の場合、上述のような構成を備えていることから、導電性樹脂電極層により外部電極の撓みを吸収し、熱衝撃によるクラックの発生を抑制、防止することができるとともに、導電性樹脂電極層１３４の剥離を防止することが可能で、信頼性の高いセラミック電子部品を得ることができるとされている。

しかしながら、この特許文献１のセラミック電子部品においては、外部電極に占める導電性樹脂電極層の割合が大きく、導電性樹脂電極層の形成に用いられる導電性樹脂が高価であることから材料コストが増大し、製品であるセラミック電子部品の製造コストの上昇を招くという問題点がある。

特開２００８−１８１９５６号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、外部電極の耐熱衝撃性や剥離しにくさを犠牲にすることなく、外部電極に占める導電性樹脂電極層の割合を低くすることが可能で、経済性に優れたセラミック電子部品を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のセラミック電子部品は、
セラミック素体と、セラミック素体の表面に形成された外部電極とを備えたセラミック電子部品であって、
前記外部電極が、
前記セラミック素体の端面から側面に回り込むように形成された、金属を主成分とする金属電極層と、
前記セラミック素体の前記端面および前記端面から前記側面に回り込んだ前記金属電極層の主要部を被覆し、前記金属電極層の前記セラミック素体の前記側面に回り込んだ部分の先端部である周縁部を露出させるように前記金属電極層上に形成された、絶縁性の樹脂からなる絶縁性樹脂層と、
前記絶縁性樹脂層を被覆するとともに、先端部が、前記絶縁性樹脂層により被覆されていない前記金属電極層の前記周縁部に達して、前記金属電極層と接するように前記絶縁性樹脂層上に形成された、導電性材料を含有する樹脂からなる導電性樹脂電極層と
を備えていることを特徴としている。

また、本発明のセラミック電子部品において、前記絶縁性樹脂層の、前記金属電極層の前記セラミック素体の前記側面に回り込んだ部分を被覆している部分の先端部が前記セラミック素体の表面にまで達することなく、前記セラミック素体の表面と接しないように形成されていることが好ましい。
上記構成を備えることにより、絶縁性樹脂層の剥離を抑制して、信頼性を向上させることができる。

また、前記導電性樹脂電極層の表面が、めっき膜層により被覆されていることが好ましい。
上記構成を備えることにより、はんだ付け性などの特性を向上させることが可能になり、本発明をより実効あらしめることが可能になる。

本発明のセラミック電子部品は、外部電極が、セラミック素体の端面から側面に回り込むように形成された金属電極層と、前記セラミック素体の前記端面および前記端面から前記側面に回り込んだ金属電極層の周縁部を露出させるように金属電極層上に形成された絶縁性樹脂層と、絶縁性樹脂層を被覆するとともに、先端部（周縁部）が、絶縁性樹脂層により被覆されていない金属電極層の周縁部に達して、金属電極層と接する導電性樹脂電極層とを備えているので、外部電極の耐熱衝撃性や剥離しにくさを確保しつつ、高価な導電性樹脂電極層の一部を、導電性材料を含まず、安価な絶縁性樹脂層で置き換えることが可能になり、外部電極全体に占める導電性樹脂電極層の割合（体積割合）を低くして、経済性に優れたセラミック電子部品を得ることが可能になる。

すなわち、本発明によれば、従来のように、耐熱衝撃性などの特性を導電性樹脂電極層により確保するようにした場合（絶縁性樹脂層と導電性樹脂電極層を組み合わせることなく樹脂含有層をすべて導電性樹脂電極層とした場合）に比べて、外部電極に占める導電性樹脂電極層の割合を低くして、製品全体のコストを低減することができる。

また、本発明によれば、従来のように樹脂含有層をすべて導電性樹脂電極層とした場合と比べて、外部電極の寸法や形状を維持したまま、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかるセラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）の構成を示す断面図である。 従来のセラミック電子部品（積層セラミックコンデンサ）を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の一実施形態（実施形態１）にかかるセラミック電子部品（この実施形態１では積層セラミックコンデンサ）の構成を示す断面図である。図１に示すように、この積層セラミックコンデンサＡは、誘電体層であるセラミック層３を介して複数の内部電極２ａ，２ｂが積層された積層セラミックコンデンサ素子（セラミック素体）１の互いに対向する一対の端面４ａ，４ｂに、内部電極２ａ，２ｂと導通するように一対の外部電極５ａ，５ｂが配設された構造を有している。

そして、外部電極５ａ，５ｂは、
（ａ）セラミック素体１の表面に形成された、金属を主成分とする金属電極層（この実施形態１では、厚膜電極である銅電極層）５１ａ，５１ｂと、
（ｂ）金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部を除く主要部は被覆するが、周縁部は露出させるような態様で、金属電極層５１ａ，５１ｂ上に形成された、絶縁性樹脂からなる絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂと、
（ｃ）絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂを被覆するとともに、先端部（周縁部）が、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂにより被覆されていない金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部に達して、金属電極層５１ａ，５１ｂと接するような態様で、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂ上に形成された、導電性材料を含有する樹脂からなる導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂと、
（ｄ）導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂを被覆するように配設された、ニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂ、および、ニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂを被覆するように配設されたスズめっき膜層５５ａ，５５ｂと
を備えている。

なお、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂは、上述のように、金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部を除く主要部は被覆するが、その先端部（周縁部）が金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部の手前の領域までしか形成されておらず、セラミック素体１の表面と接していない。

また、導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂも、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂを被覆するとともに、先端部（周縁部）が、金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部に達して、金属電極層５１ａ，５１ｂと導通するが、セラミック素体１の表面にまでは達することがなく、セラミック素体１の表面と接しないような態様で配設されている。

なお、この実施形態１にかかる積層セラミックコンデンサＡの各部の寸法は以下の通りである。

＜セラミック素体＞
長さ：３．２ｍｍ、幅：２．５ｍｍ、高さ：２．５ｍｍ

＜金属電極層＞
（ａ）セラミック素体１の端面４ａ，４ｂにおける金属電極層５１ａ，５１ｂの厚さ：５０μｍ
（ｂ）金属電極層５１ａ，５１ｂの、セラミック素体１の端面から側面に回り込んだ部分の長さ（ｅ₁）：４００μｍ

＜絶縁性樹脂層＞
（ａ）セラミック素体１の端面４ａ，４ｂにおける絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂの厚さ：８０μｍ
（ｂ）絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法（ｅ₂）：２００μｍ

＜導電性樹脂電極層＞
（ａ）セラミック素体１の端面４ａ，４ｂにおける導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂの厚さ：３０μｍ
（ｂ）導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法（ｅ₃）：３００μｍ

＜ニッケルめっき膜層＞
（ａ）セラミック素体１の端面４ａ，４ｂにおけるニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂの厚さ：３．５μｍ
なお、ニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法は、金属電極５１ａ，５１ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法（ｅ₁）と同じである。

＜スズめっき膜層＞
（ａ）セラミック素体１の端面４ａ，４ｂにおけるスズめっき膜層５５ａ，５５ｂの厚さ：３．５μｍ
なお、スズめっき膜層５５ａ，５５ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法は、金属電極５１ａ，５１ｂの、セラミック素体１の端面４ａ，４ｂから側面に回り込んだ部分の寸法（ｅ₁）と同じである。

次に、上述の積層セラミックコンデンサＡの製造方法について説明する。
（１）上述の積層セラミックコンデンサＡを製造するにあたっては、まず、セラミック素体１を用意する。このセラミック素体１の作製方法に特別の制約はなく、例えば、導電性ペーストを塗布することにより表面に内部電極パターンを形成したセラミックグリーンシートを積層する工程を経て作製することができる。さらに、上述のような積層工法に限らず、セラミックスラリー、導電性ペーストなどを順次塗布して積層体を形成する工法などによっても作製することができる。

（２）次に、セラミック素体１の表面に銅粉末を導電成分とする導電性ペーストを塗布し、焼き付けることにより、金属を主成分とする金属電極層（銅電極層）５１ａ，５１ｂを形成する。この実施形態１では、金属電極層（銅電極層）５１ａ，５１ｂはいわゆる厚膜電極である。

（３）それから、セラミック素体１に形成された金属電極層５１ａ，５１ｂの、周縁部を除く主要部は被覆するが、周縁部は露出させるような態様で、ビスＡエポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８）と、イミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）を配合した樹脂（ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール＝１００／５ｐｈｒ）を、銅電極層（金属電極層）５１ａ，５１ｂ上に塗布し、硬化させることにより、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂを形成する。なお、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂを形成するにあたっては、その先端部（周縁部）がセラミック素体１の表面と接しないように形成する。

（４）次に、ビスＡエポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８）と、イミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）と、球状銀粉末（Ｄ₅₀＝１．０μｍ）と、偏平状銀粉末（Ｄ₅₀＝３．５μｍ）と、ブチルカルビトールを配合した導電性樹脂材料（ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール／球状銀粉末／偏平状銀粉末／ブチルカルビトール＝１００／５／３５０／３５０／７０ｐｈｒ）を、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂを被覆するとともに、先端部（周縁部）が、絶縁性樹脂層５２ａ，５２ｂにより被覆されていない金属電極層５１ａ，５１ｂの周縁部に達して、金属電極層５１ａ，５１ｂと接するように塗布する。
そして、塗布された導電性樹脂膜を１００℃で５時間乾燥した後、１２０℃で１時間加熱して硬化させることにより、導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂを形成する。

（５）次に、ニッケル電解めっきを行って、導電性樹脂電極層５３ａ，５３ｂを被覆するようにニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂを形成する。

（６）さらに、スズ電解めっきを行って、ニッケルめっき膜層５４ａ，５４ｂは被覆するようにスズめっき膜層５５ａ，５５ｂを形成する。
これにより、図１に示すような構造を有する積層セラミックコンデンサＡが得られる。

この積層セラミックコンデンサにおいては、導電性物質を含まない絶縁性樹脂と、所望の導電性を備えた導電性樹脂とを組み合わせて用いているので、外部電極における樹脂層の割合が、撓みを吸収して、十分な耐熱衝撃性を実現するのに必要な割合となるようにした場合にも、高価な導電性樹脂の一部を、低コストの絶縁性樹脂に置き換えることが可能になる。その結果、耐熱衝撃性などの特性の低下を招いたりすることなく、コストダウンを図ることができる。

具体的には、この実施形態１の構成の場合、絶縁性樹脂層と導電性樹脂電極層とを組み合わせることなく、樹脂層をすべて導電性樹脂電極層とした場合に比べて、寸法や形状を維持したまま、製品全体のコストを３．２％低減することができる。

また、絶縁性樹脂層、導電性樹脂電極層を、その周縁先端部がセラミック素体と接しないような態様で配設するようにしているので、上述の絶縁性樹脂層、導電性樹脂電極層などの剥離を防止することが可能な、信頼性の高い積層セラミックコンデンサを得ることができる。

［実施形態２］
上記の実施形態１では、絶縁性樹脂として、ビスＡエポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８）と、イミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）を配合した樹脂（ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール＝１００／５ｐｈｒ）を用いたが、この実施形態２では、絶縁性樹脂として、ビスＡエポキシ樹脂（ＪＥＲ８２８）と、イミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）と、球状シリカ（東亜合成ＨＰＳ−３５００）とを、ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール／球状シリカ＝１００／５／５０ｐｈｒの割合で配合したものを用いて、積層セラミックコンデンサを作製した。

なお、この実施形態２では、絶縁性樹脂として上述の組成のものを用いたことを除いて、上記実施形態１の場合と同じ条件で、同じ工程を経て、積層セラミックコンデンサを作製した。

この実施形態２の場合にも、上記実施形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。

具体的には、この実施形態２の構成の場合、絶縁性樹脂層と導電性樹脂電極層とを組み合わせることなく、樹脂層をすべて導電性樹脂電極層とした場合に比べて、寸法や形状を維持したまま、製品全体のコストを３．８％低減することができる。

上記実施形態１および２では、セラミック電子部品としてチップ型の積層セラミックコンデンサを例にとって説明したが、本発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、例えば、ＬＣ複合部品や積層バリスタなどの、セラミック素体の表面に外部電極を有する種々のセラミック電子部品に適用することが可能である。

また、上記実施形態１および２では、絶縁性樹脂層の形成に、ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール＝１００／５ｐｈｒの絶縁性樹脂あるいは、ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール／球状シリカ＝１００／５／５０ｐｈｒの絶縁性樹脂を使用したが、例えば、他のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などの他の絶縁樹脂を用いることも可能である。

また、上記実施形態１および２では、導電性樹脂電極層の形成に、ビスＡエポキシ樹脂／イミダゾール／球状銀粉末／偏平状銀粉末／ブチルカルビトール＝１００／５／３５０／７０ｐｈｒ）の導電性樹脂を用いたが、導電性樹脂電極層を形成するための導電性樹脂としては、例えば、他のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂などの樹脂に、銅粉末、銀コート銅粉末、錫コート銅粉末、ニッケル粉末、銀コートニッケル粉末、錫粉末などの導電性粉末を配合したものなど、他の組成の導電性樹脂を用いることも可能である。

また、上記実施形態１および２では、めっき膜層がニッケルめっき膜層およびスズめっき膜層である場合を例にとって説明したが、他の種類の材料からなるめっき膜とすることも可能である。
また、場合によっては、めっき膜層を備えていない構成とすることも可能である。

本発明はさらにその他の点においても上記実施形態１および２に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ セラミック素体（積層セラミックコンデンサ素子）
２ａ，２ｂ 内部電極
３ セラミック層
４ａ，４ｂ セラミック素体の互いに対向する一対の両端面
５ａ，５ｂ 外部電極
５１ａ，５１ｂ 金属電極層（銅電極層）
５２ａ，５２ｂ 絶縁性樹脂層
５３ａ，５３ｂ 導電性樹脂電極層
５４ａ，５４ｂ ニッケルめっき膜層
５５ａ，５５ｂ スズめっき膜層
ｅ₁ 金属電極層のセラミック素体の端面から側面に回り込んだ部分の長さ
ｅ₂ 絶縁性樹脂層のセラミック素体の端面から側面に回り込んだ部分の長さ
ｅ₃ 導電性樹脂電極層のセラミック素体の端面から側面に回り込んだ部分の長さ
Ａ 積層セラミックコンデンサ（セラミック電子部品）

Claims (3)

1. セラミック素体と、セラミック素体の表面に形成された外部電極とを備えたセラミック電子部品であって、
   前記外部電極が、
   前記セラミック素体の端面から側面に回り込むように形成された、金属を主成分とする金属電極層と、
   前記セラミック素体の前記端面および前記端面から前記側面に回り込んだ前記金属電極層の主要部を被覆し、前記金属電極層の前記セラミック素体の前記側面に回り込んだ部分の先端部である周縁部を露出させるように前記金属電極層上に形成された、絶縁性の樹脂からなる絶縁性樹脂層と、
   前記絶縁性樹脂層を被覆するとともに、先端部が、前記絶縁性樹脂層により被覆されていない前記金属電極層の前記周縁部に達して、前記金属電極層と接するように前記絶縁性樹脂層上に形成された、導電性材料を含有する樹脂からなる導電性樹脂電極層と
   を備えていることを特徴とするセラミック電子部品。
2. 前記絶縁性樹脂層の、前記金属電極層の前記セラミック素体の前記側面に回り込んだ部分を被覆している部分の先端部が前記セラミック素体の表面にまで達することなく、前記セラミック素体の表面と接しないように形成されていることを特徴とする請求項１記載のセラミック電子部品。
3. 前記導電性樹脂電極層の表面が、めっき膜層により被覆されていることを特徴とする請求項１または２記載のセラミック電子部品。

Images