特開 2024-144794 積層セラミックコンデンサ

(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】P2024144794

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】積層セラミックコンデンサ

(51)【国際特許分類】

   H01G 4/30 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

H01G4/30 201F

H01G4/30 201G

H01G4/30 516

H01G4/30 513

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056906

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 好洋

(72)【発明者】

【氏名】早川 達也

【テーマコード（参考）】

5E001

5E082

【Ｆターム（参考）】

5E001AB03

5E001AF06

5E082AA01

5E082AB03

5E082EE01

5E082FF05

5E082FG26

5E082GG10

5E082GG11

(57)【要約】

【課題】耐湿信頼性の低下を抑制しつつ小型化を実現可能な積層セラミックコンデンサを提供すること。
【解決手段】積層セラミックコンデンサ１は、交互に積層された誘電体層１４と内部電極１５とを含む内層部１１と、内層部１１を積層方向Ｔに挟んで設けられた一対の外層部１２と、積層方向Ｔに相対する一対の主面Ａと、幅方向Ｗに相対する一対の側面Ｂと、長さ方向Ｌに相対する一対の端面Ｃと、を有する積層体２と、一対の端面Ｃにそれぞれ配置された一対の外部電極３と、を備える。外部電極３は、積層体２の表面に接して形成された下地電極層３１を有する。下地電極層３１は、内部電極１５に接続されるとともに一部が外層部１２上に配置されている。下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交互に積層された誘電体層と内部電極とを含む内層部と、前記内層部を積層方向に挟んで設けられた一対の外層部と、前記積層方向に相対する一対の主面と、前記積層方向に直交する幅方向に相対する一対の側面と、前記積層方向及び前記幅方向に直交する長さ方向に相対する一対の端面と、を有する積層体と、
前記一対の端面にそれぞれ配置された一対の外部電極と、
を備える積層セラミックコンデンサであって、
前記外部電極は、前記積層体の表面に接して配置される下地電極層を有し、
前記下地電極層は、前記内部電極に接続されるとともに一部が前記外層部上に配置され、
前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下である、積層セラミックコンデンサ。

【請求項2】

前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分を除いた部分の厚さは、前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分の厚さに対して、１１倍以上である、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサ。

【請求項3】

前記外部電極は、それぞれ、前記下地電極層上に配置された第１めっき層と、前記第１めっき層上に配置された第２めっき層と、を有し、
前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分は、前記第１めっき層側と前記外層部側とを連通させる連通部を有し、
前記第１めっき層の一部は、前記連通部に入り込むとともに前記外層部まで達している、請求項１又は２に記載の積層セラミックコンデンサ。

【請求項4】

前記下地電極層は、Ｃｕを主成分の金属として含む、請求項１又は２に記載の積層セラミックコンデンサ。

【請求項5】

前記第１めっき層は、Ｎｉめっき層であり、
前記第２めっき層は、Ｓｎめっき層である、請求項３に記載の積層セラミックコンデンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層セラミックコンデンサに関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やデジタル機器等の電子機器の小型化に伴い、その電子部品である積層セラミックコンデンサについても小型化が望まれている。例えば、特許文献１の積層セラミックコンデンサによれば、その誘電体層について薄層化や誘電率向上を試みることにより、コンデンサ容量を確保しつつ小型化を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１２７１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

積層セラミックコンデンサの更なる小型化を実現するためには、例えば、外部電極の厚さを小さくすることが考えられる。しかしながら、外部電極の厚さを小さくすると、積層セラミックコンデンサの内部に水分等が浸入し易くなり、耐湿信頼性が低下してしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ小型化を実現可能な積層セラミックコンデンサ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】

上記課題を解決すべく、本発明の積層セラミックコンデンサは、交互に積層された誘電体層と内部電極とを含む内層部と、前記内層部を積層方向に挟んで設けられた一対の外層部と、前記積層方向に相対する一対の主面と、前記積層方向に直交する幅方向に相対する一対の側面と、前記積層方向及び前記幅方向に直交する長さ方向に相対する一対の端面と、を有する積層体と、前記一対の端面にそれぞれ配置された一対の外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサであって、前記外部電極は、前記積層体の表面に接して形成される下地電極層を有し、前記下地電極層は、Ｃｕを含有し、前記内部電極に接続されるとともに一部が前記外層部上に配置され、前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ小型化を実現可能な積層セラミックコンデンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】積層セラミックコンデンサ１の概略斜視図である。

【図2】図１におけるＩＩ－ＩＩ方向に切断した断面図である。

【図3】積層セラミックコンデンサ１の製造方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態に係る積層セラミックコンデンサ１について説明する。図１は、積層セラミックコンデンサ１の概略斜視図である。図２は、積層セラミックコンデンサ１の図１におけるＩＩ－ＩＩ方向に切断した断面図である。なお、図２においては、積層セラミックコンデンサ１のうち長さ方向Ｌの一方側が図示されており、他方側は図示が省略されている。

【0010】

（積層セラミックコンデンサ１）
図１に示すように、積層セラミックコンデンサ１は、略直方体形状をなし、積層体２と、積層体２の両端に設けられた一対の外部電極３と、を備える。積層体２は、誘電体層１４と内部電極１５とが積層された内層部１１を含む。積層体２は、略直方体状をなし、６つの外表面を有する。なお、一対の外部電極３は、「各外部電極３」ということがある。

【0011】

本明細書では、積層セラミックコンデンサ１において誘電体層１４と内部電極１５とが積層されている方向を積層方向Ｔとする。積層方向Ｔと直交する方向であって、一対の外部電極３が並んでいる方向を長さ方向Ｌとする。長さ方向Ｌ及び積層方向Ｔのいずれにも直交する方向を幅方向Ｗとする。

【0012】

以下の説明において、積層体２の６つの外表面のうち、積層方向Ｔの両側に設けられた一対の外表面を一対の主面Ａとし、積層方向Ｔに延び且つ幅方向Ｗの両側に設けられた一対の外表面を一対の側面Ｂとし、積層方向Ｔに延び且つ長さ方向Ｌの両側に設けられた一対の外表面を一対の端面Ｃとする。なお、一対の主面Ａと、一対の側面Ｂと、一対の端面Ｃとは、それぞれ、「各主面Ａ」、「各側面Ｂ」、「各端面Ｃ」ということがある。

【0013】

（積層体２）
積層体２は、内層部１１と、内層部１１を積層方向Ｔに挟んで配置されている一対の外層部１２と、を有する。積層体２は、全体として、略直方体状をなしている。積層体２は、角部及び稜線部に丸みが付けられていることが好ましい。なお、角部とは、積層体の３面が交わる部分であり、稜線部とは、積層体の２面が交わる部分である。

【0014】

（内層部１１）
図２に示すように、内層部１１は、複数の誘電体層１４と、複数の内部電極１５と、を有する。誘電体層１４と内部電極１５とは、交互に積層されている。

【0015】

誘電体層１４は、例えば、ＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体セラミックで形成されている。誘電体セラミックは、Ｍｎ化合物、Ｆｅ化合物、Ｃｒ化合物、Ｃｏ化合物、Ｎｉ化合物等を副成分として含んでいてもよい。

【0016】

内部電極１５は、例えば、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｇ－Ｐｄ合金、Ａｕ等の金属材料で形成されている。内部電極１５は、端面Ｃのうち一方にのみ露出する第１内部電極１５Ａと、端面Ｃのうち他方にのみ露出する第２内部電極１５Ｂと、を有する。第１内部電極１５Ａと第２内部電極１５Ｂとは交互に配置されている。なお、第１内部電極１５Ａと第２内部電極１５Ｂとは、特に区別して説明する必要のない場合、まとめて「内部電極１５」として説明する。また、内部電極１５は、側面Ｂには露出していない。

【0017】

（外層部１２）
外層部１２は、内層部１１の誘電体層１４と同じ材料で製造されている。外層部１２は、誘電体層１４よりも、厚さが大きく形成されている。なお、外層部１２には、内部電極１５は配置されていない。

【0018】

（外部電極３）
外部電極３は、各端面Ｃにそれぞれ配置されている。それぞれの外部電極３には、第１内部電極１５Ａ及び第２内部電極１５Ｂのうちいずれか一方が接続されている。外部電極３は、各端面Ｃだけでなく、各主面Ａの一部及び各側面Ｂの一部も覆っている。

【0019】

外部電極３は、積層体２の表面に接して形成された下地電極層３１と、下地電極層３１上に配置された第１めっき層３２と、第１めっき層３２上に配置された第２めっき層３３と、を含む。

【0020】

下地電極層３１は、Ｃｕ（銅）を主成分の金属として含むことが好ましい。これにより、比較的安価で下地電極層３１の導電性を高めることができる。下地電極層３１は、積層セラミックコンデンサ１の耐湿信頼性を向上させることができる。下地電極層３１は、例えば、焼き付け層である。下地電極層３１は、各端面Ｃ上に配置されている。下地電極層３１は、その一部が外層部１２上に配置されている。下地電極層３１のうち各主面Ａ上に配置されている部分は、下地電極層３１のうち各端面Ｃ上に配置されている部分及び各側面Ｂ上に配置されている部分よりも、厚さが小さくなっている。これにより、積層セラミックコンデンサ１の積層方向Ｔの寸法を小さくすることができる。なお、本明細書において、「主成分の金属」とは、対象中に含まれる金属のうち、重量％が最も大きい金属であるとする。また、下地電極層３１は、Ｃｕめっき層であってもよい。ただし、耐湿信頼性に優れる点で、下地電極層は、焼き付け層であることが好ましい。

【0021】

第１めっき層３２は、Ｎｉ（ニッケル）めっき層であることが好ましい。これにより、第１めっき層３２は、下地電極層３１が、積層セラミックコンデンサ１を実装する際のはんだによって侵食されるのを抑制することができる。

【0022】

第２めっき層３３は、Ｓｎ（錫）めっき層であることが好ましい。これにより、第２めっき層３３は、積層セラミックコンデンサ１を実装する際のはんだの濡れ性を向上させることができる。

【0023】

ここで、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下となっている。これにより、外部電極３のうち外層部１２上に配置される部分の厚さを薄くすることができるため、積層セラミックコンデンサ１の積層方向Ｔの寸法や幅方向Ｗの寸法を小さくすることができる。これにより、積層セラミックコンデンサ１を小型化することができる。なお、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分の厚さを、０．１μｍ以上とするのが望ましい。これにより、下地電極層３１が有する機能を確実に働かせることができる。

【0024】

また、外層部１２は、誘電体層１４よりも、厚さが大きく形成されている。このため、万が一、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分を通じて積層体２まで水分等が到達したとしても、外層部１２の内側に配置される内部電極１５への水分等の到達は、外層部１２により抑制される。これにより、積層セラミックコンデンサ１の耐湿信頼性の低下を抑制することができる。

【0025】

したがって、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ小型化を実現可能な積層セラミックコンデンサを提供することができる。

【0026】

下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分を除いた部分の厚さは、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分の厚さに対して、１１倍以上となっている。これにより、より好適に、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ積層セラミックコンデンサ１を小型化することができる。

【0027】

下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分は、第１めっき層３２側と外層部１２側とを連通させる連通部３１ａを有する。第１めっき層３２の一部は、連通部３１ａに入り込んでおり、詳しくは、連通部３１ａに入り込むとともに外層部１２まで達している。これにより、第１めっき層３２と、下地電極層３１及び積層体２との密着性を向上させることができるため、より好適に、耐湿信頼性の低下を抑制することができる。なお、「外層部１２まで達している」とは、「外層部１２と接触している」ことを意味する。

【0028】

（下地電極層の厚さの測定方法）
下地電極層の厚さは、積層方向と長さ方向とに平行且つ積層体の幅方向の中央部を通過する断面における、積層体の表面に対する接線に直交する方向の寸法であるとする。

【0029】

下地電極層の厚さの測定方法としては、例えば、研磨により露出させた積層体の断面を走査型電子顕微鏡にて観察する方法が挙げられる。その場合、厚さの値は、複数個所の測定値の平均値とすることができる。

【0030】

（積層セラミックコンデンサ１の製造方法）
次に、積層セラミックコンデンサ１の製造方法について説明する。図３は積層セラミックコンデンサ１の製造方法を説明するフローチャートである。

【0031】

（内部電極パターン形成工程Ｓ１）
図３に示すように、誘電体層１４となるセラミックグリーンシートに内部電極１５となる導電性ペーストが印刷（塗布）される。導電性ペーストは、例えば、スクリーン印刷、グラビア印刷、凸版印刷等により印刷される。これにより、第１内部電極１５Ａが配置された誘電体層１４となるセラミックグリーンシートと、第２内部電極１５Ｂが配置された誘電体層１４となるセラミックグリーンシートと、が製造される。なお、セラミックグリーンシートは、セラミックス粉末、バインダ及び溶剤を含むセラミックスラリーがキャリアフィルム上においてダイコータ、グラビアコータ、マイクログラビアコータ等を用いてシート状に成形された帯状のシートである。

【0032】

（積層工程Ｓ２）
第１内部電極１５Ａが配置された誘電体層１４となるセラミックグリーンシートと、第２内部電極１５Ｂが配置された誘電体層１４となるセラミックグリーンシートと、が、交互に積層される。次いで、外層部１２用のセラミックグリーンシートが、それらを積層方向Ｔに挟んで配置され、熱圧着される。これにより、マザーブロックが製造される。

【0033】

（マザーブロック切断工程Ｓ３）
マザーブロックが、長さ方向Ｌと、幅方向Ｗと、に切断（分割）される。これにより、直方体状の積層体２が複数製造される。

【0034】

（外部電極形成工程Ｓ４）
積層体２の各端面Ｃに、下地電極層３１が形成される。下地電極層３１が、焼き付け層である場合には、積層体２の各端面Ｃは、順番に下地電極用の電極材料である導電性ペーストに浸漬される。これにより、積層体２の各端面Ｃに導電性ペーストがそれぞれ塗布される。導電性ペーストは、下地電極層３１が外層部１２上にも配置されるように塗布される。この際、導電性ペーストの塗布量を部位ごとに調節することで、下地電極層３１の厚さを部位ごとに調節することができる。その後、これらの導電性ペーストは、積層体２とともに焼成される。これにより、積層体２の各端面Ｃに下地電極層３１がそれぞれ形成される。なお、下地電極用の導電性ペーストは、金属と、ガラスと、を含む。また、下地電極層３１は、めっき層である場合には、例えば、電解めっき法により形成される。

【0035】

下地電極層３１の表面に、第１めっき層３２が形成される。次いで、第１めっき層３２の表面に、第２めっき層３３が形成される。第１めっき層３２と、第２めっき層３３とは、例えば、電解めっき法により順次形成される。これにより、積層体２の各端面Ｃに外部電極３がそれぞれ形成される。

【0036】

（焼成工程Ｓ５）
外部電極３が形成された積層体２は、設定された焼成温度で、窒素雰囲気中で所定時間加熱される。これにより、外部電極３が積層体２に焼き付けられ、図１に示す積層セラミックコンデンサ１が得られる。

【0037】

（実施形態の効果）
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

【0038】

本実施形態によれば、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下となっている。これにより、外部電極３のうち外層部１２上に配置される部分の厚さを薄くすることができるため、積層セラミックコンデンサ１の積層方向Ｔの寸法や幅方向Ｗの寸法を小さくすることができる。これにより、積層セラミックコンデンサ１を小型化することができる。

【0039】

また、万が一、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分を通じて積層体２まで水分等が到達したとしても、外層部１２により内部電極１５への水分等の到達は抑制される。これにより、積層セラミックコンデンサ１の耐湿信頼性の低下を抑制することができる。

【0040】

したがって、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ小型化を実現可能な積層セラミックコンデンサ１を提供することができる。

【0041】

本実施形態によれば、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分を除いた部分の厚さは、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分の厚さに対して、１１倍以上となっている。これにより、より好適に、耐湿信頼性の低下を抑制しつつ積層セラミックコンデンサ１を小型化することができる。なお、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分を除いた部分の厚さは、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置されている部分の厚さに対して、３０倍以下であることが望ましい。

【0042】

本実施形態によれば、下地電極層３１のうち外層部１２上に配置される部分は、第１めっき層３２側と外層部１２側とを連通させる連通部３１ａを有する。第１めっき層３２の一部は、連通部３１ａに入り込んでおり、詳しくは、連通部３１ａに入り込むとともに外層部１２まで達している。これにより、第１めっき層３２と、下地電極層３１及び積層体２との密着性を向上させることができるため、より好適に、耐湿信頼性の低下を抑制することができる。

【0043】

本実施形態によれば、下地電極層３１は、Ｃｕを主成分の金属として含むことが好ましい。これにより、比較的安価で下地電極層３１の導電性を向上させることができる。

【0044】

本実施形態によれば、第１めっき層３２は、Ｎｉめっき層であることが好ましい。これにより、下地電極層３１が、積層セラミックコンデンサ１を実装する際のはんだによって侵食されるのを抑制することができる。

【0045】

本実施形態によれば、第２めっき層３３は、Ｓｎめっき層であることが好ましい。これにより、積層セラミックコンデンサ１を実装する際のはんだの濡れ性を向上させることができる。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更及び変形が可能である。また、本発明は、以下の組み合わせを含む。

【0047】

＜１＞交互に積層された誘電体層と内部電極とを含む内層部と、前記内層部を積層方向に挟んで設けられた一対の外層部と、前記積層方向に相対する一対の主面と、前記積層方向に直交する幅方向に相対する一対の側面と、前記積層方向及び前記幅方向に直交する長さ方向に相対する一対の端面と、を有する積層体と、前記一対の端面にそれぞれ配置された一対の外部電極と、を備える積層セラミックコンデンサであって、前記外部電極は、前記積層体の表面に接して配置される下地電極層を有し、前記下地電極層は、前記内部電極に接続されるとともに一部が前記外層部上に配置され、前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分の厚さは、２．３μｍ以下である、積層セラミックコンデンサ。

【0048】

＜２＞前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分を除いた部分の厚さは、前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分の厚さに対して、１１倍以上である、＜１＞に記載の積層セラミックコンデンサ。

【0049】

＜３＞前記外部電極は、それぞれ、前記下地電極層上に配置された第１めっき層と、前記第１めっき層上に配置された第２めっき層と、を有し、前記下地電極層のうち前記外層部上に配置される部分は、前記第１めっき層側と前記外層部側とを連通させる連通部を有し、前記第１めっき層の一部は、前記連通部に入り込むとともに前記外層部まで達している、＜１＞又は＜２＞に記載の積層セラミックコンデンサ。

【0050】

＜４＞前記下地電極層は、Ｃｕを主成分の金属として含む、＜１＞～＜３＞のいずれか１に記載の積層セラミックコンデンサ。

【0051】

＜５＞前記第１めっき層は、Ｎｉを主成分の金属として含み、前記第２めっき層は、Ｓｎを主成分の金属として含む、＜１＞～＜４＞のいずれか１に記載の積層セラミックコンデンサ。

【符号の説明】

【0052】

１ 積層セラミックコンデンサ１
２ 積層体
３ 外部電極
１１ 内層部
１２ 外層部
１４ 誘電体層
１５ 内部電極
３１ 下地電極層
３１ａ 連通部
３２ 第１めっき層
３３ 第２めっき層
Ａ 主面
Ｂ 側面
Ｃ 端面

【図1】

【図2】

【図3】