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特開2024-136218積層セラミック電子部品、回路基板、電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136218
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】積層セラミック電子部品、回路基板、電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01G 4/30 20060101AFI20240927BHJP
   H01G 2/06 20060101ALI20240927BHJP
   H01G 13/00 20130101ALI20240927BHJP
   H01G 4/224 20060101ALI20240927BHJP
【FI】
H01G4/30 201K
H01G4/30 201M
H01G4/30 201N
H01G2/06 500
H01G13/00 321D
H01G4/30 311Z
H01G4/30 512
H01G4/224 100
H01G4/30 517
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023047255
(22)【出願日】2023-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000204284
【氏名又は名称】太陽誘電株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】浅子 ひかり
(72)【発明者】
【氏名】北村 翔平
(72)【発明者】
【氏名】松岡 亜友美
(72)【発明者】
【氏名】城田 歩
【テーマコード(参考)】
5E001
5E082
【Fターム(参考)】
5E001AD02
5E001AD05
5E001AE02
5E001AE03
5E001AF06
5E001AG01
5E001AJ02
5E001AJ04
5E082AA01
5E082AB03
5E082BC33
5E082EE04
5E082EE23
5E082EE35
5E082FF05
5E082FG04
5E082FG16
5E082FG26
5E082FG46
5E082GG10
5E082GG11
5E082GG28
5E082HH26
5E082HH48
5E082HH55
(57)【要約】
【課題】 信頼性を向上することができる積層セラミック電子部品、回路基板、電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】 積層セラミック電子部品は、複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された略直方体形状の積層部と、前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さい。
【選択図】図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された略直方体形状の積層部と、
前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、
前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、
前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする積層セラミック電子部品。
【請求項2】
前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、3%未満であり、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比は、3%以上であることを特徴とする請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項3】
前記断面視において、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比は、12%以下であることを特徴とする請求項2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項4】
前記断面視において、前記外周部の断面積は、前記内周部の断面積より大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項5】
前記断面視において、前記外周部の断面積は、前記内周部の断面積と前記外周部の断面積の合計の82%以上であることを特徴とする請求項4に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項6】
前記断面視において、前記外周部の断面積は、前記内周部と前記外周部の断面積の合計の90%以下であることを特徴とする請求項4に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項7】
前記断面視において、前記内周部内のポアの最大径は、0.4μm未満であり、前記外周部内のポアの最大径は、0.4μm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項8】
前記断面視において、前記外周部内のポアの最大径は、1.0μm以下であることを特徴とする請求項7に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項9】
前記積層方向及び前記幅方向に対して略直交する長さ方向のサイズが、0.25mm以下であり、
前記幅方向のサイズが、0.125mm以下であり、
前記積層方向のサイズが、0.125mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項10】
前記断面視において、前記幅方向で互いに対向する前記積層部の一対の面から外側の前記内周部及び前記外周部の断面積に対する前記外周部の断面積の比率は、前記積層方向で互いに対向する他の一対の前記積層部の面を前記積層方向から覆う前記内周部及び前記外周部の断面積に対する前記外周部の比率より大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項11】
前記幅方向で互いに対向する前記積層部の一対の面を覆う前記内周部及び前記外周部の厚みは、前記積層セラミック電子部品の前記幅方向のサイズの13%以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項12】
前記幅方向で互いに対向する前記積層部の一対の面を覆う前記内周部及び前記外周部の厚みは、前記積層セラミック電子部品の前記幅方向のサイズの15%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項13】
前記断面視において、前記外周部内のポアのうち、最長部分の長さに対する最短部分の長さの比が0.45未満であるポアの個数は、前記最長部分の長さに対する前記最短部分の長さの比が0.45以上であるポアの個数の50%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項14】
前記外周部内のポアに有機物が充填されていることを特徴とする請求項1または2に記載の積層セラミック電子部品。
【請求項15】
積層セラミック電子部品を実装した回路基板において、
前記積層セラミック電子部品は、
複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された積層部と、
前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、
前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、
前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする回路基板。
【請求項16】
積層セラミック電子部品を収容する複数の凹部が設けられた収容部と、
前記凹部の開口を封止する封止部とを有し、
前記積層セラミック電子部品は、
複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された積層部と、
前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、
前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、
前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする電子部品包装体。
【請求項17】
複数の第1誘電体グリーンシートの表面に内部電極パターンを形成する工程と、
前記複数の第1誘電体グリーンシートを、前記内部電極パターン同士が前記第1誘電体グリーンシートを介して対向するように積層する工程と、
積層された前記複数の第1誘電体グリーンシートの積層方向の両側に一対の第2誘電体グリーンシートを積層する工程と、
前記一対の第2誘電体グリーンシートの前記積層方向の両側に、前記一対の第2誘電体グリーンシートより多くの樹脂を含む一対の第3誘電体グリーンシートを積層する工程と、
積層された前記複数の第1誘電体グリーンシート、前記一対の第2誘電体グリーンシート、及び前記一対の第3誘電体グリーンシートを略直方体形状の複数の積層体に分断する工程と、
前記積層体の積層方向に対して略直交する前記積層体の幅方向において互いに対向する一対の面を覆う一対の第1セラミック層を形成する工程と、
前記一対の第1セラミック層より多くの樹脂を含み、前記一対の第1セラミック層を前記幅方向及び前記積層方向から覆う一対の第2セラミック層を形成する工程と、
前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項18】
前記積層体を焼成する工程において前記樹脂が揮発して形成されるポア内に有機物が含まれるように、前記積層体を前記有機物に浸す工程を有することを特徴とする請求項17に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項19】
前記有機物は、セルロース、PVB、及び芳香族系であることを特徴とする請求項18に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【請求項20】
前記一対の第2誘電体グリーンシートまたは前記第2セラミック層は、凝集剤を含むことを特徴とする請求項17乃至19の何れかに記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、積層セラミック電子部品、回路基板、電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、クラックの発生が抑制されるようにサイドマージン部にポアが形成された積層セラミックコンデンサが記載されている。また、特許文献2には、積層セラミックコンデンサの積層方向において、内側の誘電体の単位面積当たりのポアの断面積の合計に対する、外側の誘電体の単位面積当たりのポアの断面積の合計の比率が1以下となるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2018-107239号公報
【特許文献2】特開2016-82183号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1に開示された積層セラミックコンデンサには、カバー層にポアが形成されておらず、クラック発生を十分に抑制することができないおそれがある。また、特許文献2に開示されたポアの断面積の比率によると、内側の誘電体内部のポアが占める面積が外側の誘電体より広くなるため、外部から積層セラミックコンデンサに応力が作用した際、内部電極が積層された容量部に、ポアを起点とするクラックが発生しやすく、信頼性が低下するおそれがある。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、信頼性を向上することができる積層セラミック電子部品、回路基板、電子部品包装体、及び積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の積層セラミック電子部品は、複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された略直方体形状の積層部と、前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする。
【0007】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、3%未満であり、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比は、3%以上であってもよい。
【0008】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比は、12%以下であってもよい。
【0009】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部の断面積は、前記内周部の断面積より大きくてもよい。
【0010】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部の断面積は、前第1誘電体部の断面積と前記外周部の断面積の合計の82%以上であってもよい。
【0011】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部の断面積は、前第1誘電体部と前記外周部の断面積の合計の90%以下であってもよい。
【0012】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記内周部内のポアの最大径は、0.4μm未満であり、前記外周部内のポアの最大径は、0.4μm以上であってもよい。
【0013】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部内のポアの最大径は、1.0μm以下であってもよい。
【0014】
上記の積層セラミック電子部品において、前記積層方向及び前記幅方向に対して略直交する長さ方向のサイズが、0.25mm以下であり、前記幅方向のサイズが、0.125mm以下であり、前記積層方向のサイズが、0.125mm以下であってもよい。
【0015】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記幅方向で互いに対向する前記積層体の一対の面から外側の前記内周部及び前記外周部の断面積に対する前記外周部の断面積の比率は、前記積層方向で互いに対向する他の一対の前記積層体の面を前記積層方向から覆う前記内周部及び前記外周部の断面積に対する前記外周部の比率より大きくてもよい。
【0016】
上記の積層セラミック電子部品において、前記幅方向で互いに対向する前記積層体の一対の面を覆う前記内周部及び前記外周部の厚みは、前記積層セラミック電子部品の前記幅方向のサイズの13%以上であってもよい。
【0017】
上記の積層セラミック電子部品において、前記幅方向で互いに対向する前記積層部の一対の面を覆う前記内周部及び前記外周部の厚みは、前記積層セラミック電子部品の前記幅方向のサイズの15%以下であってもよい。
【0018】
上記の積層セラミック電子部品において、前記断面視において、前記外周部内のポアのうち、最長部分の長さに対する最短部分の長さの比が0.45未満であるポアの個数は、前記最長部分の長さに対する前記最短部分の長さの比が0.45以上であるポアの個数の50%以下であってもよい。
【0019】
上記の積層セラミック電子部品において、前記外周部内のポアに有機物が充填されてもよい。
【0020】
本発明の回路基板は、積層セラミック電子部品を実装し、前記積層セラミック電子部品は、複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された積層部と、前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする。
【0021】
本発明の電子部品包装体は、積層セラミック電子部品を収容する複数の凹部が設けられた収容部と、前記凹部の開口を封止する封止部とを有し、前記積層セラミック電子部品は、複数の誘電体層及び複数の内部電極層が積層された積層部と、前記積層部の積層方向と、前記積層方向に対して略直交する前記積層部の幅方向とに沿った断面視において、前記積層部の周囲を覆う誘電体を含む内周部と、前記断面視において、前記内周部の周囲を覆う誘電体を含む外周部とを有し、前記断面視において、前記内周部の断面積に対する前記内周部内のポアの断面積の合計の比は、前記外周部の断面積に対する前記外周部内のポアの断面積の合計の比より小さいことを特徴とする。
【0022】
本発明の積層セラミック電子部品の製造方法は、複数の第1誘電体グリーンシートの表面に内部電極パターンを形成する工程と、前記複数の第1誘電体グリーンシートを、前記内部電極パターン同士が前記第1誘電体グリーンシートを介して対向するように積層する工程と、積層された前記複数の第1誘電体グリーンシートの積層方向の両側に一対の第2誘電体グリーンシートを積層する工程と、前記一対の第2誘電体グリーンシートの前記積層方向の両側に、前記一対の第2誘電体グリーンシートより多くの樹脂を含む一対の第3誘電体グリーンシートを積層する工程と、積層された前記複数の第1誘電体グリーンシート、前記一対の第2誘電体グリーンシート、及び前記一対の第3誘電体グリーンシートを略直方体形状の複数の積層体に分断する工程と、前記積層体の積層方向に対して略直交する前記積層体の幅方向において互いに対向する一対の面を覆う一対の第1セラミック層を形成する工程と、前記一対の第1セラミック層より多くの樹脂を含み、前記一対の第1セラミック層を前記幅方向及び前記積層方向から覆う一対の第2セラミック層を形成する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする。
【0023】
上記の製造方法において、前記積層体を焼成する工程において前記樹脂が揮発して形成されるポア内に有機物が含まれるように、前記積層体を前記有機物に浸す工程を有してもよい。
【0024】
上記の製造方法において、前記有機物は、セルロース、PVB、及び芳香族系であってもよい。
【0025】
上記の製造方法において、前記一対の第2誘電体グリーンシートまたは前記第2セラミック層は、凝集剤を含んでもよい。
【発明の効果】
【0026】
本発明によると、積層セラミック電子部品の信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
図1図1は、積層セラミックコンデンサの一例を示す斜視図である。
図2図2は、図1のA-A線に沿った積層セラミックコンデンサの断面図である。
図3図1のB-B線に沿った積層セラミックコンデンサの断面図である。
図4図2のC-C線に沿った積層セラミックコンデンサの断面図である。
図5図5は、積層セラミックコンデンサの内周部及び外周部の一例を示す断面図である。
図6図6は、積層セラミックコンデンサが実装された回路基板の一例を示す側面図である。
図7図7は、ポアPの形状の例を示す図である。
図8図8は、積層セラミックコンデンサを包装した包装体の一例を示す平面図である。
図9図9は、積層セラミックコンデンサの製造工程の一例を示すフローチャートである。
図10図10は、グリーンシート成形工程から圧着工程までの一例を示す断面図である。
図11図11は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の内部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その1)。
図12図12は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の内部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その2)。
図13図13は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の内部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その3)。
図14図14は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の外部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その1)。
図15図15は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の外部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その2)。
図16図16は、焼成前の積層体の端面を正面視した場合の外部サイドマージン形成工程の一例を示す側面図である(その3)。
【発明を実施するための形態】
【0028】
[実施形態]
(積層セラミックコンデンサの構成)
図1は、積層セラミックコンデンサ1の一例を示す斜視図である。図2は、図1のA-A線に沿った積層セラミックコンデンサ1の断面図である。図3は、図1のB-B線に沿った積層セラミックコンデンサ1の断面図である。図4は、図2のC-C線に沿った積層セラミックコンデンサ1の断面図である。
【0029】
積層セラミックコンデンサ1は積層セラミック電子部品の一例である。積層セラミックコンデンサ1は、略直方体形状を有する積層チップ2と、積層チップ2において互いに対向する一対の端面2A,2Bに設けられた外部電極3a,3bとを有する。
【0030】
図1図4には、互いに略直交するX方向、Y方向、及びZ方向が示されている。X方向は、積層セラミックコンデンサ1の長さ(L)方向であり、積層チップ2の一対の端面2A,2Bが対向する方向に一致する。Y方向は、積層セラミックコンデンサ1の幅(W)方向であり、積層チップ2の一対の側面2E,2Fが対向する方向に一致する。Z方向は、積層セラミックコンデンサ1の高さ(H)方向であり、積層セラミックコンデンサ1の積層方向に一致する。積層チップ2の上面2Cと下面2Dは積層方向において互いに対向する。
【0031】
積層チップ2は、積層構造を有する略直方体形状の積層部2s、積層部2sを幅方向の両側から挟むように覆う一対のサイドマージン部40,41、及び積層部2sを積層方向の両側から挟むように覆うカバー部20,21を有する。
【0032】
積層部2sは、誘電体として機能するセラミック材料を含む誘電体層22と、内部電極層23とが、交互に積層されている。積層部2sは、積層方向において誘電体層22を挟んで内部電極層23が互いに対向した積層構造を備え、積層セラミックコンデンサ1の静電容量を実現する。
【0033】
内部電極層23は、積層方向で正面視した場合、略矩形形状であり、一端が端面2A,2Bに交互に引き出されている。図4の例では、長さ方向における内部電極層23の一端23Lが端面2Aに引き出されて一方の外部電極3bと接続されている。また、内部電極層23の他の一端23Rは端面2Bに引き出されておらず、外部電極3bと接続されていない。幅方向における内部電極層23の両端部23U,23Dはサイドマージン部40,41によりそれぞれ覆われている。
【0034】
図3に示されるように、サイドマージン部40は積層チップ2の側面2Eに設けられ、サイドマージン部41は積層チップ2の側面2Fに設けられている。サイドマージン部40,41は、積層チップ2の積層方向に沿って延びている。
【0035】
サイドマージン部40は、幅方向に積層された内部サイドマージン層400及び外部サイドマージン層401を有し、サイドマージン部41は、幅方向に積層された内部サイドマージン層410及び外部サイドマージン層411を有する。外部サイドマージン層401は側面2Eに露出し、外部サイドマージン層411は側面2Fに露出している。
【0036】
また、内部サイドマージン層400,410は、積層体2pの側面2E,2Fを覆っている。内部サイドマージン層400,410は、積層部2sの積層方向及び幅方向から外部サイドマージン層401,411により覆われているため、上面2C、下面2D、及び側面2E,2Fには露出していない。
【0037】
内部サイドマージン層400,410及び外部サイドマージン層401,411には、それぞれ、複数のポアPが含まれる。ポアPは、積層セラミックコンデンサ1の製造工程において樹脂などのバインダが揮発することにより形成される。
【0038】
また、カバー部20は積層チップ2の上面2Cに設けられ、カバー部21は積層チップ2の下面2Dに設けられている。カバー部20,21は、積層チップ2の幅方向に沿ってサイドマージン部40,41の間に延びる。
【0039】
カバー部20は、積層チップ2の積層方向に積層された内部カバー層200及び外部カバー層201を有し、カバー部21は、積層チップ2の積層方向に積層された内部カバー層210及び外部カバー層211を有する。外部カバー層201は上面2Cに露出し、外部カバー層211は下面2Dに露出している。
【0040】
幅方向における内部カバー層200の両端部は、内部サイドマージン層400,410の上面2C側の端部に接続されている。幅方向における内部カバー層210の両端部は、内部サイドマージン層400,410の下面2D側の端部に接続されている。
【0041】
また、幅方向における外部カバー層201の両端部は、外部サイドマージン層401,411の上面2C側の端部に接続されている。幅方向における外部カバー層211の両端部は、外部サイドマージン層401,411の下面2D側の端部に接続されている。
【0042】
内部カバー層200,210及び外部カバー層201,211には、それぞれ、複数のポアPが含まれる。なお、ポアPは誘電体層22にも含まれるが、その図示は省略する。
【0043】
このように、積層部2sの周囲は、内部サイドマージン層400,410及び内部カバー層200,210により覆われ、さらに内部サイドマージン層400,410及び内部カバー層200,210の周囲は、外部サイドマージン層401,411及び外部カバー層201,211により覆われている。
【0044】
内部電極層23は、Ni(ニッケル),Cu(銅),Sn(スズ)等の卑金属を主成分とする。内部電極層23として、Pt(白金)、Pd(パラジウム)、Ag(銀)、Au(金)などの貴金属やこれらを含む合金を用いてもよい。内部電極層23の厚みは、例えば0.3~1.3(μm)である。
【0045】
誘電体層22は、例えば、一般式ABOで表されるペロブスカイト構造を有するセラミック材料を主相とする。なお、当該ペロブスカイト構造は、化学量論組成から外れたABO3-αを含む。例えば、当該セラミック材料として、BaTiO(チタン酸バリウム),CaZrO(ジルコン酸カルシウム),CaTiO(チタン酸カルシウム),SrTiO(チタン酸ストロンチウム),MgTiO(チタン酸マグネシウム),ペロブスカイト構造を形成するBa1-x-yCaSrTi1-zZr(0≦x≦1,0≦y≦1,0≦z≦1)等のうち少なくとも1つから選択して用いることができる。Ba1-x-yCaSrTi1-zZrは、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸バリウムカルシウム、ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸カルシウムおよびチタン酸ジルコン酸バリウムカルシウムなどである。誘電体層22の厚みは、例えば0.3~4.0(μm)である。また、サイドマージン部40,41及びカバー部20,21も誘電体層22と同様の組成を有する。
【0046】
外部電極3a,3bは、積層セラミックコンデンサ1の長さ方向において互いに対向する積層チップ2の端面2A,2Bをそれぞれ覆う。また、外部電極3a,3bは、上面2C、下面2D、及び側面2E,2Fに延在している。ただし、外部電極3a,3bは、上面2C、下面2D、及び側面2E,2Fにおいて互いに離間している。
【0047】
(内周部及び外周部のポア面積率)
図5は、積層セラミックコンデンサ1の内周部Sin及び外周部Soutの一例を示す断面図である。図5は、積層方向及び幅方向に沿った積層チップ2の断面視を示す。図5において、図3と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0048】
積層セラミックコンデンサ1は、積層部2sと、積層部2sを囲む内周部Sin及び外周部Soutを有する。内周部Sinは、略矩形形状の境界線Bin及びBoutの間に挟まれた領域である。内周部Sinは積層部2sを覆う誘電体を含む。外周部Soutは、境界線Boutより外側の領域である。外周部Soutは内周部Sinを覆う誘電体を含む。
【0049】
内周部Sinの断面積に対する内周部Sin内のポアPの断面積の合計の比(以下、内周部Sinのポア面積比と表記)は、外周部Soutの断面積に対する外周部Sout部内のポアPの断面積の合計の比(以下、外周部Soutのポア面積比と表記)より小さい。このため、外部から積層チップ2に応力が作用した場合、内周部Sin内及び外周部Sout内のポアPにより応力を緩和することができる。さらに、内周部Sinのポア面積比が外周部Soutのポア面積比より小さいため、内周部Sin内のポアPを起点とするクラックが発生して、内周部Sinに隣接する積層部2sが損傷することが抑制される。
【0050】
内周部Sin及び外周部Soutは、一例として、積層方向に沿った線分V1~V4と、幅方向に沿った線分H1~H4とに基づいて決定される。線分V2,V3,H2,H3は、誘電体層22及び内部電極層23が交互に積層された積層部2sを囲んでいる。
【0051】
線分V2,V3は内部電極層23の端部に沿って積層方向に延びる。ここで、幅方向、つまりY軸における内部電極層23の端部の位置にはばらつきがある。このため、線分V2のY軸方向の座標は、側面2E側の内部電極層23の各端部と、側面2EとのY軸方向の距離の平均値だけ、側面2Eから内部側に位置する。また、線分V3のY軸方向の座標は、側面2F側の内部電極層23の各端部と、側面2FとのY軸方向の距離の平均値だけ、側面2Fから内部側に位置する。
【0052】
例えば、内部電極層23の層数が30以下である場合、全ての内部電極層23の端部と、側面2E,2FとのY軸方向の距離の平均値を用いてもよい。また、内部電極層23の層数が30より多い場合、上面2Cに近い10層の内部電極層23、下面2Dに近い10層の内部電極層23、及び上面2Cと下面2Dの中間付近の10層の内部電極層23の各端部と、側面2E,2FとのY軸方向の距離の平均値を用いてもよい。
【0053】
また、線分H2は、内部電極層23のうち、最も上面2Cに近い内部電極層23に沿って幅方向に延び、線分H3は、内部電極層23のうち、最も下面2Dに近い内部電極層23に沿って幅方向に延びる。積層方向、つまりZ軸上の線分H2,H3の位置は、例えば上面2Cに最も近い内部電極層23、及び下面2Dに最も近い内部電極層23に沿った線分により決定される。以下に上面2Cに最も近い内部電極層23を例に挙げて説明する。
【0054】
符号Gaは、上面2Cに最も近い内部電極層23のうち、線分V2と線分V3の間の幅方向の距離の3分の1の長さを持つ中央部分(点線枠参照)の拡大図である。凹凸のある内部電極層23の上面2C側の表面上の任意の数(例えば30点)の位置mの積層方向の座標(Z軸上の座標)の平均値から、線分H2の積層方向の座標が決定される。線分H2は、その座標をY座標としてY方向に沿ってサイドマージン部40,41まで延長された延長線である。
【0055】
また、線分V1,V4,H1,H4は、カバー部20,21及びサイドマージン部40,41のうち、ポア面積比が所定値未満となる領域を囲むように設定される。ここで、所定値は、例えば3(%)であるが、これに限定されない。
線分V1,V4は線分V2,V3と平行であり、線分H1,H4は線分H2,H3と平行である。線分V1の幅方向における位置は、サイドマージン部40の厚みd1の半分の位置、またはその半分の位置より積層部2s側に近い位置に設定される。線分V4の幅方向における位置は、サイドマージン部41の厚みd2の半分の位置、またはその半分の位置より積層部2s側に近い位置に設定される。
【0056】
また、線分H1の積層方向における位置は、上面2C側のカバー部20の厚みe1の半分の位置、またはその半分の位置より積層部2s側に近い位置に設定される。線分H4の積層方向における位置は、下面2D側のカバー部21の厚みe2の半分の位置、またはその半分の位置より積層部2s側に近い位置に設定される。
【0057】
これにより、線分V1,V4,H1,H4は、内周部Sinと外周部Soutの境界線Boutを規定する。ここで、境界線Boutの四隅の角部は、線分V1,V4,H1,H4が交差する直角の角部を切り欠いた形状を有する。例えば線分H1,V1の交差する角部は、線分H1と線分V2の交点と線分H2と線分V1の交点とを結ぶ直線kと平行な直線jにより切り欠いた角部である。ここで直線jは以下のように規定される。
【0058】
符号Gbは、上面2Cと側面2Eにわたる角部の断面(点線枠参照)の拡大図である。まず、線分H2と線分V2との交点Qaと、線分H1と線分V1との交点Qc及び交点Qaを通る線分nを延長したときに外周部Soutの外表面と交わる交点Qbとを規定する。線分n上の点Qaと点Qbとを距離sとすると、線分n上の線分kと線分jとの距離aは、距離sの5分の1以下に設定される。なお、他の3つの角部についても、これと同様に規定される。このようにして境界線Boutは設定される。
【0059】
また、線分V2,V3,H2,H3は、内周部Sinと積層部2sの境界線Binを規定する。ここで、境界線Binの四隅の角部は、外側の境界線Boutの角部と相似な形状の角部である。このようにして境界線Binは設定される。
【0060】
例えば、内周部Sinのポア面積比は3(%)未満であるのに対し、外周部Soutのポア面積比は3(%)以上である。このポア面積比によると、外周部Soutが外部からの作用する応力を抑制するために十分な弾性力を発揮し、内周部SinのポアPからクラックが生ずることを十分に抑えることが可能である。さらに好ましくは、内周部Sinのポア面積比は2.5(%)以下であるのに対し、外周部Soutのポア面積比は3(%)以上であってもよい。
【0061】
また、外周部Soutのポア面積比は12(%)以下とすることが好ましい。これは、外周部Soutのポア面積比が過剰に大きいと、応力を緩和する効果よりも硬度不足によりクラックが発生する効果が強く働くからである。さらに好ましくは、外周部Soutのポア面積比は10(%)以下としてもよい。
【0062】
また、外周部Soutの断面積は、内周部Sinの断面積より大きい。このため、外周部Sout及び内周部Sinの各断面積が等しい場合と比べると、外周部Sout内のポアPの数を増加させ、より効果的にクラックを抑制することができる。この観点から、例えば、外周部Soutの断面積は、内周部Sinの断面積と外周部Soutの断面積の合計の82(%)以上であると好ましい。また、内周部SinのポアPを起点とするクラックが発生して、内周部Sinに隣接する積層部2sが損傷する場合があるため、最低限度の内周部Sinのポア面積比を確保することが望ましいという観点から、外周部Soutの断面積は、内周部Sinの断面積と外周部Soutの断面積の合計の90(%)以下であると好ましい。
【0063】
また、クラックの抑制の観点から、内周部Sin内のポアPの最大径は、0.4(μm)未満であり、外周部Sout内のポアPの最大径は、0.4(μm)以上であると好ましい。これは、内周部Sin内のポアPの径が小さいほど、ポアPに起因するクラックは発生しにくく、外周部Sout内のポアPの径が大きいほど、応力を緩和することができるからである。さらに好ましくは、内周部Sin内のポアPの最大径は0.1(μm)未満であり、外周部Sout内のポアPの最大径は0.45(μm)以上としてもよい。また、外周部Sout内のポアPの最大径は、1.0(μm)以下としてもよい。この場合、外周部SoutのポアPの径が過剰に大きくなると、応力を緩和する効果よりも硬度不足によりクラックが発生する効果が強く働くため、より効果的にクラックが抑制される。
【0064】
また、サイドマージン部40,41の断面積に占める外周部Soutの断面積の比率は、カバー部20,21の断面積に占める外周部Soutの断面積の比率より大きくてもよい。この場合、外周部Soutの厚みを積層部2sの積層方向より幅方向において増加させることができるため、積層チップ2に積層方向から加わる圧力Pvよりも幅方向から加わる圧力Phを効果的に分散して積層部2sを圧力から保護することができる。
【0065】
ここで積層方向から加わる圧力Pvは、内部電極層23の電極面に対して実質的に垂直方向に作用し、幅方向から加わる圧力Phは、内部電極層23の端部に対して平行に作用する。このため、内部電極層23において、圧力Pvが加わる領域の面積は、圧力Phが加わる面積よりも広いため、圧力Pvは圧力Phより分散されやすい。逆に言えば、圧力Phは分散されにくいため、圧力Pvより内部電極層23に与える影響(例えば、内部電極層23間のショートなど)が大きい。
【0066】
したがって、上記のようにサイドマージン部40,41内の外周部Soutの面積の比率を、カバー部20,21内の外周部Soutの面積の比率より大きくすることにより、積層部2sを圧力Phから効果的に保護することができる。なお、サイドマージン部40,41は、幅方向で互いに対向する積層部2sの一対の面から外側の内周部Sin及び外周部Soutの一例であり、カバー部20,21は、積層方向で互いに対向する他の一対の積層部2sの面を積層方向から覆う内周部Sin及び外周部Soutの一例である。
【0067】
また、幅方向におけるサイドマージン部40,41の厚みd1,d2は、積層セラミックコンデンサ1の幅方向のサイズ、つまり幅Wの13(%)以上であってもよい。この場合も、上記と同様の理由により積層部2sを圧力Phから効果的に保護することができる。さらに好ましくは、サイドマージン部40,41の厚みd1,d2は、積層セラミックコンデンサ1の幅Wの15(%)以上であってもよい。
【0068】
また、積層セラミックコンデンサ1のサイズは、回路基板に実装した際の応力を低減するため、長さ方向が1.9(mm)、幅方向が0.125(mm)、積層方向が0.125(mm)以下であると規定する。
【0069】
図6は、積層セラミックコンデンサ1が実装された回路基板9の一例を示す側面図である。図6において、図1と共通する構成には同一の符号を付し、その説明は省略する。積層セラミックコンデンサ1は、外部電極3a,3bを介してハンダ90により回路基板9のパッド(不図示)に接続されている。
【0070】
図6には、回路基板9が撓んでいないときの状態(通常時)と、回路基板9が撓んでいるとき(撓み時)とが示されている。回路基板9が撓んでいるとき、積層セラミックコンデンサ1には、外部電極3a,3bを起点として、回路基板9に沿って外側に向かう応力Fが作用する。このため、積層セラミックコンデンサ1のサイズが小さいほど、単位体積当たりに加わる応力が大きくなるため、ポアPにより応力をより効果的に分散することができる。
【0071】
したがって、積層セラミックコンデンサ1のサイズが、長さ方向が0.25(mm)以下であり、幅方向が0.125(mm)以下であり、積層方向が0.125(mm)以下である場合、ポアPにより応力をより効果的に分散することができる。
【0072】
図7は、ポアPの形状の例を示す図である。本実施形態では、ポアPの形状を、ポアPの最長部分の長さRLと、ポアPの最短部分の長さRSとにより規定する。例えば、長さRLに対する長さRSの比(RS/RL)が0.45未満である場合、図7の紙面上部に示されるように、ポアPは、2つの円形が結合した形状を有する。この場合、結合部分が縊れているため、応力が作用した際、符号Xで示されるように、縊れからクラックが生じやすい。
【0073】
また、RS/RLが0.45以上である場合、図7の紙面下部に示されるように、ポアPは実質的に円形である。この場合、クラックの起点となる縊れがポアPにはないため、RS/RLが0.45未満である場合よりクラックが生じにくい。
【0074】
したがって、図5に示される断面視において、例えば、内周部Sin内のポアPのうち、RS/RLが0.45未満であるポアPの個数は、RS/RLが0.45以上であるポアPの個数の50(%)以下である場合、クラックの発生が抑制される。
【0075】
また、内周部Sin及び外周部Sout内のポアPに、樹脂などの有機物が充填されていると好ましい。これにより、流動性のある樹脂により応力が緩和されるだけでなく、ポアPの空隙を樹脂で埋めることで外周部Soutの硬度が保たれるため、応力によるクラックと、硬度不足によるクラックとが同時に抑制される。樹脂としてはエポキシ樹脂が挙げられるが、これに限定されない。また、複数種類の有機物の混合物がポアP内に含まれてもよい。有機物の含有量は、例えばポアPの大きさに応じて決定される。有機物の粘度は、ポアPの最大粒径が0.4~1.0(μm)以下であれば、3.2(P)とするのが好ましい。また、積層セラミックコンデンサ1の外表面に近いポアPのみに有機物が充填されていてもよい。
【0076】
(積層セラミックコンデンサの包装体)
図8は、積層セラミックコンデンサ1を包装した包装体8の一例を示す平面図である。包装体8は電子部品包装体の一例である。包装体8は、所定方向に延びたテープ状の形態を有し、その方向に配列された複数の積層セラミックコンデンサ1を収容する。
【0077】
包装体8は収容部80及び封止部81を有する。収容部80は、例えばキャリアテープであり、所定方向に延びる。収容部80には、積層セラミックコンデンサ1を収容する凹部800が所定間隔をおいて形成されている。凹部800のサイズは、収容する積層セラミックコンデンサ1のサイズに応じて設定される。
【0078】
封止部81は、積層セラミックコンデンサ1の取り出し口となる凹部800の開口800aを封止するように収容部80上に設けられる。封止部81は収容部80の表面に対して剥離可能に貼り付けられている。
【0079】
(積層セラミックコンデンサの製造方法)
図9は、積層セラミックコンデンサ1の製造工程の一例を示すフローチャートである。本製造工程は積層セラミック電子部品の製造方法の一例である。
【0080】
また、図10は、グリーンシート成形工程St1から圧着工程St6までの一例を示す断面図である。図10は、積層方向及び幅方向に沿った断面を示す。
【0081】
(グリーンシート成形工程)
まずグリーンシート成形工程St1が行われる。本工程では、例えばセラミック粉末に各種の添加化合物(焼結補助剤など)を添加することで得た誘電体材料に、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂等のバインダと、エタノール、トルエン等の有機溶剤と、可塑剤とを加えて湿式混合する。得られたスラリーを使用して、例えばダイコータ法やドクターブレード法により、基材上に誘電体グリーンシート7,70a,70b,71a,71bを塗工して乾燥させる。基材は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムである。
【0082】
なお、セラミック粉末の添加化合物としては、Mg(マグネシウム),Mn(マンガン),V(バナジウム),Cr(クロム),希土類元素(Y(イットリウム),Sm(サマリウム),Eu(ユーロピウム),Gd(ガドリニウム),Tb(テルビウム),Dy(ジスプロシウム),Ho(ホルミウム),Er(エルビウム),Tm(ツリウム)およびYb(イッテルビウム))の酸化物、並びに、Co(コバルト),Ni,Li(リチウム),B(ホウ素),Na(ナトリウム),K(カリウム)およびSi(シリコン)の酸化物もしくはガラスが用いられる。
【0083】
誘電体グリーンシート7は第1誘電体グリーンシートの一例である。誘電体グリーンシート7は主に誘電体層22を形成する。
【0084】
誘電体グリーンシート70a,70bは第2誘電体グリーンシートの一例であり、誘電体グリーンシート71a,71bは第3誘電体グリーンシートの一例である。誘電体グリーンシート70aは主に内部カバー層200を形成し、誘電体グリーンシート71aは主に外部カバー層201を形成する。誘電体グリーンシート70bは主に内部カバー層210を形成し、誘電体グリーンシート71bは主に外部カバー層211を形成する。
【0085】
誘電体グリーンシート71a,71bには、誘電体グリーンシート70a,70bより多くの樹脂がバインダとして含まれる。誘電体グリーンシート71a,71b間の樹脂量のセラミック粉体に対する重量比の差分は、例えば3(%)以上であると好ましい。
【0086】
(内部電極印刷工程)
次に内部電極印刷工程St2が行われる。本工程は、セラミック粒子が添加された導電ペーストを複数の誘電体グリーンシート7の表面にそれぞれ塗布することにより内部電極パターン6を形成する。内部電極パターン6は内部電極層23に対応する形状を有する。
【0087】
本工程では、基材上の誘電体グリーンシート7に、有機バインダを含む内部電極形成用の金属の導電ペーストをグラビア印刷などにより印刷することで、複数の内部電極パターン6を互いに離間させて成膜する。導電ペーストには、共材としてセラミック粒子を添加する。セラミック粒子の主成分は、特に限定するものではないが、誘電体層22の主成分セラミックと同じであることが好ましい。
【0088】
(誘電体層積層工程)
次に誘電体層積層工程St3が行われる。本工程では、内部電極層23となる内部電極パターン6が印刷された複数の誘電体グリーンシート7を積層する。
【0089】
(内部カバー層積層工程)
次に内部カバー層積層工程St4が行われる。本工程では、内部カバー層200,210となる誘電体グリーンシート70a,70bを、積層された複数の誘電体グリーンシート7の積層方向の両側に積層する。
【0090】
(外部カバー層積層工程)
次に外部カバー層積層工程St5が行われる。本工程では、外部カバー層201,211となる誘電体グリーンシート71a,71bを、積層された誘電体グリーンシート70a,70bの積層方向の両側に積層する。
【0091】
(圧着工程)
次に圧着工程St6が行われる。本工程では、積層された複数の誘電体グリーンシート7,70a,70b,71a,71bを加圧することにより誘電体グリーンシート7,70a,70b,71a,71b間を圧着する。圧着手段としては、例えば静水圧プレスが挙げられるが、これに限定されない。
【0092】
(切断工程)
次に切断工程St7が行われる。本工程は、圧着で得られた積層シート7Sを略直方体形状の複数個の積層体に分断する工程の一例である。本工程では、ブレードにより積層シート7Sを所定のカット線LWに沿って積層方向に切断することにより焼成前の複数の積層体が得られる。この積層体は、上記の積層部2sを積層方向の両側からカバー部20,21で覆ったものである。
【0093】
(内部サイドマージン形成工程)
次に内部サイドマージン形成工程St8が行われる。本工程は、焼成後に内部サイドマージン層400,410となるセラミックシートを形成する。
【0094】
図11図13は、焼成前の積層体2pの端面2Aを正面視した場合の内部サイドマージン形成工程St8の一例を示す側面図である。本例では、一方の側面2F上に内部サイドマージン層410を形成する過程を挙げるが、他方の側面2E上に内部サイドマージン層400を形成する過程も同様である。
【0095】
まず、図11に示されるように、平板状の弾性体BSの板面上にセラミックシート50を配置する。セラミックシート50は焼成後の内部サイドマージン層410に該当する。なお、セラミックシート50は第1セラミック層の一例である。
【0096】
また、積層体2pの一方の側面2EをテープTSにより固定しておき、他方の側面2Fがセラミックシート50の表面と対向するように、その上方に積層体2pを配置する。このとき、セラミックシート50は、点線で示されるように、積層体2pの側面2Fのうち、一方の内部カバー層200から他方の内部カバー層210までの範囲内の領域Rと実質的に同程度の面積を有する。
【0097】
次に、テープTSを不図示の押圧装置により下方へ移動させる。これにより、積層体2pが符号Dで示されるようにセラミックシート50に向かって移動する。セラミックシート50は、移動後、積層体2pの側面2Fの領域Rと接触する。
【0098】
これにより、図12に示されるように、積層体2pの側面2Fはセラミックシート50の表面に押し付けられる。このため、セラミックシート50の表面が積層体2pの側面2Fの領域Rに貼り付く。これにより、セラミックシート50は側面2Fの領域Rを覆う。なお、側面2F,2Eは積層体2pの幅方向において互いに対向する一対の面の一例である。
【0099】
次に、図13に示されるように、テープTSを不図示の押圧装置により上方へ移動させる。これにより、積層体2pが符号Uで示されるように弾性体BSから離れるように移動する。このとき、セラミックシート50は積層部2sの側面2Fに貼り付き、焼成後に内部サイドマージン層410として形成される。
【0100】
(外部サイドマージン形成工程)
次に外部サイドマージン形成工程St9が行われる。本工程は、焼成後に外部サイドマージン層401,411となるセラミックシートを形成する。
【0101】
図14図16は、焼成前の積層体2pの端面2Aを正面視した場合の外部サイドマージン形成工程St9の一例を示す側面図である。本例では、一方の側面2F上に外部サイドマージン層411を形成する過程を挙げるが、他方の側面2E上に外部サイドマージン層401を形成する過程も同様である。
【0102】
まず、図14に示されるように、平板状の弾性体BSの板面上にセラミックシート51を配置する。セラミックシート51は焼成後の外部サイドマージン層411に該当する。セラミックシート51には、セラミックシート50より多くの樹脂が含まれる。
【0103】
また、積層体2pの一方の側面2EをテープTSにより固定しておき、他方の側面2Fがセラミックシート51の表面と対向するように、その上方に積層体2pを配置する。このとき、セラミックシート51は積層体2pの側面2Fより広い面積を有する。
【0104】
次に、テープTSを不図示の押圧装置により下方へ移動させる。これにより、積層体2pが符号Daで示されるようにセラミックシート51に向かって移動する。セラミックシート51は、移動後、積層体2pの側面2F上に貼り付いたセラミックシート50と接触する。
【0105】
これにより、図15に示されるように、積層体2pの側面2F上のセラミックシート50はセラミックシート51の表面に押し付けられる。このため、セラミックシート51の表面がセラミックシート50の表面に貼り付く。
【0106】
このとき、セラミックシート51の押し付けられた部分は、積層体2p側のセラミックシート50からの押圧により凹み、その下方の弾性体BSも凹む。セラミックシート51の該当部分は、弾性体BSからの復元力により積層体2p側のセラミックシート50に押し当てられる。これにより、側面2F上の露出した端部2Fa,2Fb、及びセラミックシート50の露出した表面を覆うようにセラミックシート51の一部が貼り付く。ここで端部2Fa,2Fbは外部カバー層211,201の幅方向の端面にそれぞれ該当する。
【0107】
このとき、側面2F上のセラミックシート50は、下部のセラミックシート51の内側に位置するため、露出した部分がなくなる。その後、積層体2pの押圧力が増加すると、セラミックシート51の貼り付いた部分とその他の部分の間にせん断力が生ずるため、両部分は互いに切り離される。
【0108】
次に、図16に示されるように、テープTSを不図示の押圧装置により上方へ移動させる。これにより、積層体2pが符号Uaで示されるように弾性体BSから離れるように移動する。このとき、セラミックシート51から分離したセラミックシート51aは、内側のセラミックシート50を積層体2pの積層方向及び幅方向から覆うように積層部2sの側面2Fに貼り付き、焼成後に内部サイドマージン層410として形成される。なお、セラミックシート51aは第2セラミック層の一例である。
【0109】
このように、内部サイドマージン形成工程St8は、側面2F,2Eを覆う一対のセラミックシート50を形成し、外部サイドマージン形成工程St9は、一対のセラミックシート50を積層体2pの幅方向及び積層方向から覆う一対のセラミックシート51aを形成する。このようにして積層体2pの側面2F,2Eにサイドマージン部41,40がそれぞれ形成され、図5で示されるような焼成前の積層チップ2が作製される。
【0110】
(焼成工程)
次に焼成工程St10が行われる。本工程では、焼成前の積層チップ2を250~500℃のN2雰囲気中で脱バインダ処理した後に、酸素分圧0.003(Pa)の還元雰囲気中で1200℃以上の焼成温度で1時間程度焼成することで、積層チップ2内の各粒子が焼結する。これにより、誘電体グリーンシート7は誘電体層22となり、誘電体グリーンシート70a,70b,71a,71bはカバー部20,21となり、内部電極パターン6は内部電極層23となる。
【0111】
本工程により、誘電体グリーンシート70a,70b,71a,71b、及びセラミックシート50,51aに含まれる樹脂は揮発してポアPとなる。ここで、誘電体グリーンシート71a,71bには、誘電体グリーンシート70a,70bより多くの樹脂がバインダとして含まれる。セラミックシート51には、セラミックシート50より多くの樹脂が含まれる。このため、上述したように、内周部Sinのポア面積比は外周部Soutのポア面積比より小さくなる。また、内周部SinのポアPを外周部SoutのポアPより小さくすることができる。また、外周部Soutの樹脂量が多いため、樹脂量が少ない場合より外周部Soutの内周部Sinに対する密着性が向上する。
【0112】
また、外周部SoutのポアPの径をより大きくするため、誘電体グリーンシート71a,71b及びセラミックシート51のスラリーに凝集剤を添加してもよい。ここで、凝集剤とは樹脂を凝集させるものを含む。凝集剤の作用により凝集した樹脂が蒸散することにより、ポアPの径が大きくなる。凝集剤としては、例えばポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリダドマック、ポリミアン、及びジシアンジアミド等が挙げられる。
【0113】
(樹脂含浸工程)
次に樹脂含浸工程St11が行われる。本工程では、ポアP内に樹脂が含まれるように積層チップ2を樹脂に浸す。これにより、外表面の近傍のポアP内に樹脂が浸漬される。例えば、樹脂の粘度は0.1~0.2(P)であり、樹脂に浸す時間は1時間である。このとき、積層チップ2が浸される樹脂を加温することにより、より内側のポアP内にも樹脂を浸漬させてもよい。この場合、樹脂の粘度は2.2~3.2(P)であってもよい。なお、樹脂としてはエポキシ樹脂が挙げられるが、これに限定されない。
【0114】
その後、真空加熱脱泡装置を用いて積層チップ2の脱泡を行う。このとき、積層チップ2の周囲の圧力を0.1(MPa)まで減圧して脱気する処理を脱泡が確認されるまで繰り返す。その後、再びポアP内に樹脂が含まれるように積層チップ2を樹脂に浸す。なお、樹脂に代えて他の有機物をポアP内に含ませてもよい。有機物としては、セルロース、PVB、及び芳香族系が挙げられる。これらは、安定性が高く変性しにくいという利点がある。
【0115】
(外部電極形成工程)
次に外部電極形成工程St12が行われる。本工程では、例えば金属粉末、ガラスフリット、バインダ、および溶剤を含む導電ペーストを積層チップ2の各端面2A,2B、上面2C、下面2D、及び各側面2E,2Fに塗布する。導電ペーストの塗布後、乾燥させることにより、外部電極3a,3bが形成される。
【実施例0116】
次に積層セラミックコンデンサ1を作製して評価した結果を説明する。
【0117】
(ポア面積比)
【表1】
【0118】
表1は、内周部Sin及び外周部Soutの各ポア面積比と、クラックの発生率(%)とを示す。積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは4.5(mm)とし、幅Wは3.2(mm)とし、高さHは2.5(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は0.1~3.0(%)とし、サンプルの外周部Soutポア面積比は1.0~12.5(%)とした。
【0119】
クラックの発生率は、プリント基板の曲げ性試験により測定した。この試験では、厚さ1.6(mm)のプリント基板にサンプルを実装し、その実装面を下方に向け、サンプルから等距離(45(mm))となるプリント基板の位置を一対の支持部材で下面から支持しておき、プリント基板上のサンプルの実装位置を押し当て治具で上方から、曲げ深さが3(mm)となるまで押圧して曲げた。クラックの発生率が45(%)未満であるサンプルを良品と判定し、クラックの発生率が45(%)以上であるサンプルを不良品と判定した。表1の点線枠は、クラックの発生率が45(%)未満である範囲を示す。
【0120】
ポア面積比は、図5に示されるような各サンプルの長さ方向の中心における断面をSEM(Scanning Electron Microscope)により撮像することにより測定した。このとき、ポアの断面形状は、上述したように円形だけでなく、2つの円形が結合した形状などもある。このため、ポアの断面積は画像処理ソフトを用いて、ポア部分を二値化して算出した。なお、この手法は以下の実施例でも同様に用いた。
【0121】
内周部Sinのポア面積比は3(%)未満であり、外周部Soutのポア面積比は3(%)以上かつ12(%)以下である場合、クラックの発生率が45(%)未満となった。このポア面積比によると、外周部Soutが外部からの作用する応力を抑制するために十分な弾性力を発揮し、内周部SinのポアPからクラックが生ずることが十分に抑えられた。さらに好ましくは、内周部Sinのポア面積比は2.5(%)未満であるのに対し、外周部Soutのポア面積比は3(%)以上であってもよい。
【0122】
また、内周部Sinのポア面積比は3(%)未満であり、外周部Soutのポア面積比が12(%)以下である場合、クラックの発生率が45(%)未満となった。これは、外周部Soutのポア面積比が必要以上に高まると、応力を緩和する効果よりも硬度不足によりクラックが発生する効果が強く働くからである。さらに好ましくは、外周部Soutのポア面積比は10(%)以下としてもよい。
【0123】
(外周部の面積比)
【表2】
【0124】
表2は、内周部Sin及び外周部Soutの断面図の合計に対する外周部Soutの面積の比(%)(以下、外周部面積比と表記)と、クラックの発生率(%)とを示す。積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは4.5(mm)とし、幅Wは3.2(mm)とし、高さHは2.5(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は2.5(%)とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は12(%)とした。外周部面積比は30~93(%)とした。
【0125】
クラックの発生率は、上記の測定手法により測定した。クラックの発生率が35(%)未満であるサンプルを良品と判定し、クラックの発生率が35(%)以上であるサンプルを不良品と判定した。表2の点線枠は、クラックの発生率が35(%)未満である範囲を示す。
【0126】
外周部面積比は82~90(%)である場合、クラックの発生率が35(%)未満となった。外周部面積比が82(%)以上である場合、ポア面積比が高い外周部Soutが応力を緩和するため、クラックを抑制することができる。また、容量部に近接した部分でポアが起点となったクラックが生じた場合、積層部2sが損傷し電気特性が悪化する可能性があるため、外周部面積比は90(%)以下であると好ましい。
【0127】
(ポア最大径)
【表3】
【0128】
表3は、内周部Sin内のポアP及び外周部Sout内のポアPの最大径と、クラックの発生率(%)とを示す。積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは4.5(mm)とし、幅Wは3.2(mm)とし、高さHは2.5(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は2.5(%)とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は12(%)とした。内周部Sin内のポアPの最大径は0.1~0.4(μm)とし、外周部Sout内のポアPの最大径は1.0~3.0(μm)とした。
【0129】
クラックの発生率は、上記の測定手法により測定した。クラックの発生率が30(%)未満であるサンプルを良品と判定し、クラックの発生率が30(%)以上であるサンプルを不良品と判定した。表3の点線枠は、クラックの発生率が30(%)未満である範囲を示す。
【0130】
内周部Sin内のポアPの最大径が0.1~0.35(μm)であり、外周部Sout内のポアPの最大径が0.4~1.0(μm)である場合、クラックの発生率が30(%)未満であった。内周部Sin内のポアPの最大径が0.4(μm)未満であり、外周部Sout内のポアPの最大径が0.4(μm)以上である場合、内周部Sin内のポアPの径が小さい程、ポアPに起因するクラックは発生しにくく、外周部Sout内のポアPの径が大きい程、応力を緩和できるため、クラックの発生が効果的に抑制される。また、外周部Sout内のポアPの最大径が1.0(μm)以下である場合、外周部Soutのポア面積比が必要以上に高まると、応力を緩和する効果よりも硬度不足によりクラックが発生する効果が強く働くため、より効果的にクラックが抑制される。さらに、内周部Sin内のポアPの最大径が0.1(μm)以下であり、外周部Sout内のポアPの最大径が0.45(μm)以上である場合、さらにクラックの発生が抑制される。
【0131】
(積層チップのサイズ)
【表4】
【0132】
表4は、積層セラミックコンデンサ1のサイズ(長さL×幅W×高さH(mm))と、実施例及び比較例のクラックの発生率(%)と、その差分を示す。積層セラミックコンデンサ1の100個の実施例のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。実施例のサンプルの内周部Sinのポア面積比は3(%)未満とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は3(%)以上かつ12(%)以下とした。積層セラミックコンデンサ1のサイズは、4.3×3.2×2.5(mm)、3.2×2.5×2.5(mm)、2.0×1.25×1.25(mm)、1.0×0.5×0.5(mm)、0.4×0.2×0.2(mm)、及び0.25×0.125×0.125(mm)とした。
【0133】
また、実施例のサンプルに対する100個の比較例のサンプルを作製した。比較例のサンプルは、実施例とは異なり、内周部Sin及び外周部Soutの区別がなく、ポア面積比が3(%)以上のカバー層及びサイドマージン部を備えた積層セラミックコンデンサである。比較例のサンプルのサイズは、上記と同一である。
【0134】
クラック発生率は、上記の測定手法により測定した。比較例のクラック発生率に対する差分が29(%)以上である実施例のサンプルを良品と判定し、差分が29(%)より小さいサンプルを不良品と判定した。
【0135】
0.25×0.125×0.125(mm)のサイズの実施例のサンプルの差分だけが29(%)以上となった。したがって、積層セラミックコンデンサ1において、長さ方向のサイズが0.25(mm)以下であり、幅方向のサイズが0.125(mm)以下であり、積層方向のサイズが0.125(mm)以下である場合、ポアPにより応力をより効果的に分散することができる。
【0136】
(外周部面積比)
【表5】
【0137】
表5は、サイドマージン部40,41の断面積に占める外周部Soutの断面積の比率(サイドマージン外周面積比)(%)と、カバー部20,21の断面積に占める外周部Soutの断面積の比率(カバー層外周面積比)(%)と、クラックの発生率(%)とを示す。
【0138】
Rside=Sside_outer/(Sside_outer+Sside_inner) ・・・(1)
Rcover=Scover_outer/(Scover_outer+Scover_inner) ・・・(2)
【0139】
サイドマージン外周面積比Rsideは、上記の式(1)により算出される。式(1)において、Sside_outerは、サイドマージン部40,41内の外周部Soutの断面積を示し、Sside_innerは、サイドマージン部40,41内の内周部Sinの断面積を示す。
【0140】
カバー層外周面積比Rcoverは、上記の式(2)により算出される。式(2)において、Scover_outerは、カバー部20,21内の外周部Soutの断面積を示し、Scover_innerは、カバー部20,21内の内周部Sinの断面積を示す。
【0141】
積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは0.25(mm)とし、幅Wは3.2(mm)とし、高さHは2.5(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は2.5(%)とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は12(%)とした。サイドマージン外周面積比は70~95(%)とし、カバー層外周面積比は70~95(%)とした。
【0142】
クラックの発生率は、上記の測定手法により測定した。クラックの発生率が13(%)以下であるサンプルを良品と判定し、クラックの発生率が13(%)より大きいサンプルを不良品と判定した。表5の点線枠は、クラックの発生率が13(%)以下である範囲を示す。
【0143】
カバー層外周面積比が80(%)であり、サイドマージン外周面積比が85(%)以上である場合、及び、カバー層外周面積比が85(%)であり、サイドマージン外周面積比が90(%)以上である場合、クラックの発生率が13(%)以下となった。このように、サイドマージン外周面積比>カバー層外周面積比が成立する場合、図5を参照して述べたように、外周部Soutの厚みを積層部2sの積層方向より幅方向において増加させることができるため、積層チップ2に積層方向から加わる圧力Pvよりも幅方向から加わる圧力Phを効果的に分散して積層部2sを圧力から保護することができる。
【0144】
(サイドマージンの厚み)
【表6】
【0145】
表6は、積層セラミックコンデンサ1の幅Wに対するサイドマージン部40,41の幅方向における厚みd1、d2(図5参照)の比(サイドマージン厚み比)(%)と、積層セラミックコンデンサ1のショート率(%)と、サイドマージン厚み比が8(%)である積層セラミックコンデンサ1に対する静電容量の差(%)とを示す。ここで、サイドマージン厚み比は、d1/Wまたはd2/Wにより算出される。積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してショート率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは0.25(mm)とし、幅Wは0.125(mm)とし、高さHは0.125(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は2.5(%)とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は12(%)とした。サイドマージン厚み比は8~20(%)とした。
【0146】
ショート率及び静電容量は、ヒューレットパッカード社製の検出器により測定した。ショート率が23(%)以下であるサンプルを良品と判定し、ショート率が23(%)より大きいサンプルを不良品と判定した。表6の点線枠は、ショート率が23(%)以下である範囲を示す。
【0147】
サイドマージン厚み比が13(%)以上である場合、ショート率が23(%)以下となった。このサイドマージン厚み比では、サイドマージン部40,41が厚いため、積層部2sを圧力Phから保護し、ショートを抑制することができる。また、サイドマージン厚み比が13~15(%)である場合、容量差の減少率が他のサイドマージン厚み比の場合より小さいため、静電容量の観点から好ましい。
【0148】
(ポア形状)
【表7】
【0149】
表7は、内周部Sin内のポアPのうち、図7に示される長さRLに対する長さRSの比(RS/RL)が0.45未満であるポアPの個数について、RS/RLが0.45以上であるポアPの個数に対する比率(ポア個数比)と、クラックの発生率(%)とを示す。積層セラミックコンデンサ1の100個のサンプルを上記の製造工程に従って作製してクラックの発生率を測定した。各サンプルのサイズについて、長さLは0.25(mm)とし、幅Wは0.125(mm)とし、高さHは0.125(mm)とした。サンプルの内周部Sinのポア面積比は2.5(%)とし、サンプルの外周部Soutのポア面積比は12(%)とした。ポア個数比は30~90(%)とした。
【0150】
クラックの発生率は、上記の測定手法により測定した。クラックの発生率が3(%)以下であるサンプルを良品と判定し、クラックの発生率が3(%)より大きいサンプルを不良品と判定した。表7の点線枠は、クラックの発生率が3(%)以下である範囲を示す。
【0151】
ポア個数比が30~50(%)である場合、クラックの発生率は3(%)以下となった。ポア個数比が50(%)以下である場合、図5に示される断面において、2つの円形が結合した形状のポアPの個数が、実質的に円形状のポアPの個数に対して小さくなるため、図7を参照して述べたようにクラックが生じにくくなる。
【0152】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0153】
1 積層セラミックコンデンサ
2 積層チップ
2s 積層部
8 包装体
80 収容部
81 封止部
800 凹部
800a 開口
9 回路基板
20,21 カバー部
22 誘電体層
23 内部電極層
40,41 サイドマージン部
50,51,51a セラミックシート
P ポア
Sin 内周部
Sout 外周部
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16