疊層陶瓷電容器的製作方法
2023-07-18 00:38:06
專利名稱：疊層陶瓷電容器的製作方法
技術領域：
本發明涉及疊層陶瓷電容器，該疊層陶瓷電容器是具有內部電極圖形與陶瓷層的疊層體，並於該層疊體的端部設置有能夠導通前述內部電極的外部電極。特別涉及在疊層體的內部不易發生龜裂及層間剝離等狀況的疊層陶瓷電容器。
疊層陶瓷電容器是把陶瓷層(由具有內部電極的電介質所構成)予以層疊多數層，並且在此疊層體的內部，內部電極會形成對向，而且前述的內部電極會被交互地引出於此疊層體的對向端面上。並且，在端部上(包含這些內部電極被引出的疊層體的端面)會有外部電極形成，該外部電極會分別連接於內部電極(在疊層體的內部形成對向)。
該疊層陶瓷電容器的疊層體3具有如圖3所示的層構造。亦即，由具有內部電極5，6的電介質所構成的陶瓷層7，7………是依照圖3所示的順序而層疊，並且分別在兩側重疊複數層未形成內部電極5，6的陶瓷層7，7………。而且在具有如此層構造的疊層體3的端部上，內部電極5，6會交互的露出，如
圖1所示，在此疊層體3的端部形成有前述的外部電極2，2。
該疊層陶瓷電容器，通常不是以圖3所示的零件為1單位而各個予以製造，實際上是採用以下所示的製造方法。亦即，首先是混練微細化後的陶瓷粉末與有機黏合劑，而作成泥漿，然後藉由刮漿刀來使泥漿薄薄的展開於載體膜(由聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜等所構成)，接著予以乾燥，而製成陶瓷未加工薄板。其次，在支持薄膜上載置陶瓷未加工薄板的狀態下，以切割頭來裁成所期望的大小，並且在一面上藉由網版印刷法來印刷導電糊劑，然後予以乾燥。藉此，如第6圖所示，可取得縱橫向配列有複數組的內部電極圖形2a，2b的陶瓷未加工薄板1a，1b。
其次，層疊具有前述內部電極圖形2a，2b的陶瓷未加工薄板1a，1b，然後在上下層疊幾片未具有內部電極圖形2a，2b的陶瓷未加工薄板1，1，接著予以壓著，而製成疊層體。在此，前述陶瓷未加工薄板1a，1b是交互層疊內部電極圖形2a，2b在長度方向上只有一半的長度偏移者。之後，將此疊層體切斷成所期望的大小，而作成疊層未加工片，並且燒固此疊層未加工片。而使能夠取得圖1及圖3所示的疊層體。
其次，在此燒固完成的疊層體3的兩端塗上導電糊劑，並且予以烘烤，然後在烘烤後的導體膜的表面施以電鍍，而來完成兩端形成有外部電極2，2的疊層陶瓷電容器(如圖1所示)。
對於前述疊層陶瓷電容器的陶瓷層7的疊層體3而言，內部電極5，6與陶瓷層7的層間密合性要比陶瓷層7彼此間的層間密合性來得差。因此，在燒固疊層體3時，會因為內部電極5，6與陶瓷層7的收縮率及收縮舉動的不同，而使得疊層體3的內部產生應力。如此一來，陶瓷層7會相互剝離，特別是在內部電極5，6導出後的疊層體3的兩端部，亦即發生所謂的層間剝離。並且，在疊層體3的內部也會產生微細的龜裂。
尤其是最近為了能夠以小型來取得較大的靜電電容，而使得內部電極5，6與陶瓷層7的層厚會有形成較薄之傾向。如此一來，在疊層體3的內部更容易因前述的應力而產生龜裂及層間剝離。
在此，有監於前述習知技術的課題，本發明的目的是在於提供一種可以緩和疊層體燒固時產生的應力，以及疊層體燒固時不容易在疊層體的內部發生龜裂及層間剝離。
本發明為了達成前述目的，經由前述陶瓷層7而於疊層體3的內部形成對向的內部電極5，6是在陶瓷層7間沿著與陶瓷層7的界面而連結1個的導體粒子8。藉此，可以緩和疊層體3燒固時內部電極5，6與陶瓷層7的應力，以及能夠防止疊層體3燒固時疊層體3的內部發生龜裂及層間剝離。
亦即，本發明的疊層陶瓷電容器具有交互疊層陶瓷層7與內部電極5，6的疊層體3，及設置於該疊層體3的端部的外部電極2，2，藉助於前述內部電極5，6是分別到達陶瓷層7彼此形成對向的至少一對的緣的任一方，使得能夠在疊層體3的對向端面上分別導出內部電極5，6，並且在同一疊層體3的端面上被導出的內部電極5，6會分別連接於前述外部電極2，2，其特徵在於，通過前述陶瓷層7而於疊層體3的內部形成對向的內部電極5，6是在陶瓷層7間，導體粒子8沿著陶瓷層7的界面1個接1個連結而成。
在此，為內部電極5，6中具有不存在導體粒子的間隙部9，且於鄰接的間隙部9間沿著與陶瓷層7的界面而連結的導體粒子8為20個以下。又，在每一個內部電極5，6的間隙部9中形成陶瓷層7的陶瓷粒子10為10個以上。如此的內部電極5，6的間隙部9是佔內部電極5，6的面積的25～75％。
在如此的疊層陶瓷電容器中，由於通過前述陶瓷層7而於疊層體3的內部形成對向的內部電極5，6是在陶瓷層7間沿著與陶瓷層7的界面而連結1個的導體粒子8，因此內部電極5，6與陶瓷層7的接觸阻抗會變小。甚至燒固時容易進行內部電極5，6的導體粒子8間的分離。藉此，可以緩和疊層體3燒固時內部電極5，6與陶瓷層7的應力。因此，能夠防止疊層體3燒固時疊層體3的內部發生龜裂及層間剝離。
又，由於在經由陶瓷層7而於疊層體3的內部形成對向的內部電極5，6中部份設置有不存在導體粒子8的導狀間隙部9，且使形成陶瓷層7的陶瓷粒子10存在於該間隙部9中，因此不只是內部電極5，6與陶瓷層7的層間會機械性地互相結合，甚至在前述間隙部9中也會機械性地互相結合。因此，即使內部電極5，6的膜厚為3μm以下，也不會容易引起內部電極5，6與陶瓷層7間的剝離，亦即所謂的層間剝離。又，由於挾持內部電極5，6而鄰接的陶瓷層7會在前述間隙部9中互相結合，因此鄰接的陶瓷層7間的結合力會變得很強，這將能夠有效地防止在疊層體內部發生龜裂及層間剝離。
因此，較理想是在內部電極5，6的間隙部9中存在某種程度的陶瓷粒子，具體而言，最好是在每一個間隙部9中形成陶瓷層7的陶瓷粒子10為10個以上。並且，如此的內部電極5，6的間隙部9必須佔內部電極5，6的面積的某種程度，間隙部9較理想是佔內部電極5，6的50％左右，更具體而言，最好是佔25～75％的面積。若間隙部9的內部電極5，6所佔的面積比率未滿25％，則難以取得錨固效果(anchor effect)，並且無法充分防止發生龜裂及層間剝離。相反的，若間隙部9的內部電極5，6所佔的面積比率超過75％，則內部電極5，6的對向面積會減少，而難以取得所要的靜電電容。
圖1是表示本發明的疊層陶瓷電容器的一部份缺口立體圖。
圖2是表示同一疊層陶瓷電容器的圖1的A部的關鍵部分放大剖視圖。
圖3是表示分離同一疊層陶瓷電容器的疊層體的各層後的分解立體圖。
圖4是表示同一疊層陶瓷電容器的圖3的B部的關鍵部分放大圖。
圖5是表示同一疊層陶瓷電容器的圖4的C部的關鍵部分放大圖。
圖6是表示供以製造疊層陶瓷電容器的陶瓷未加工薄片的疊層狀態的各層的分離立體圖。
其次，參照圖面來具體且詳細說明本發明的實施形態。
首先，均一的將鈦酸鋇等的電介質陶瓷原料粉末予以分散於有機黏合劑(例如溶解於乙醇等溶劑後的丙烯等之有機黏合劑)，而調整製成陶瓷泥漿。然後以均一的厚度把該陶瓷泥漿塗抹於聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜等之基礎薄膜上，並予以乾燥，而製成膜狀的陶瓷未加工薄板。之後，將此陶瓷未加工薄板剪裁成適當的大小。
其次，如圖6所示，在剪裁後的陶瓷未加工薄板1a，1b上，使用導電糊劑，分別印刷兩種類的內部電極圖形2a，2b。在此，導電糊劑是使用在Ni，Cu，Ag，Pd，Ag-Pd等粉末中(100重量％)添加3～12重量％的黏合劑(乙基纖維素，丙烯，聚酯等)，及80～120重量％的溶劑(丁基卡必醇，丁基卡必醇乙酸，帖品醇，乙基溶纖劑，碳化氫等)，以及5～30重量％的共材(鈦酸鋇粉末)，然後予以均一混合分散者。分散於Ni等導電糊劑中的金屬粒子的平均粒徑為0.2～1.0μm。
使用Ni等的導電糊劑，並且分別在陶瓷未加工薄板1a，1b上印刷厚度0.5～2.0μm的內部電極圖形2a，2b。如此一來，印刷時的內部電極圖形2a，2b的厚度方向的導體粒子的存在數量約為1～3個。
接著，如圖6所示，將印刷有內部電極圖形2a，2b的陶瓷未加工薄板1a，1b交互重疊，且於兩側重疊未印刷內部電極圖形2a，2b的陶瓷未加工薄板1，1，亦即重疊所謂的假薄板(dummy sheet)，然後予以壓著，而取得疊層體。其次，再對該疊層體進行縱橫裁斷，使分割成各個的片狀疊層體。之後，對這些疊層體進行燒固處理，而來取得具有第3圖所示的層構造的疊層體3。
如圖3所示，疊層體3是重疊陶瓷層7，7、、、(由具有內部電極5，6的電介質所構成)，並且分別在兩側重疊複數層未形成內部電極5，6的陶瓷層7，7………。而且，經由陶瓷層7而形成對向的各內部電極5，6會被交互的導出於疊層體3的兩端面。
如圖1所示，在分別導出內部電極5，6的疊層體3的兩端塗抹Cu糊劑等的導體糊劑，然後予以烘烤。並且在此導體膜上實施Ni電鍍，以及Sn或焊錫電鍍，而來形成外部電極2，2。藉此，完成疊層陶瓷電容器。
此外，在前述疊層體的燒固過程中，若內部電極5，6被燒固，則形成內部電極圖形的導電糊劑的金屬粒子會再進行配列，並且形成內部電極圖形的導體粒子會在陶瓷層7間成長於界面方向。
藉此，如圖2所示，形成內部電極5，6的導體粒子8會再形成成長於陶瓷層7的界面方向的扁平粒子，然後在此扁平導電粒子於陶瓷層7的界面方向上形成接連的狀態下來形成膜狀的內部電極5，6。
另外，導電粒子的大小等控制方法，例如有調整內部電極形成用的導電糊劑的組成(金屬量，共材量，黏合劑)，導體粒子的粒徑或燒固條件等。
圖2是表示將完成的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，在與陶瓷層7的疊層方向形成垂直的方向上進行研磨，而使其剖面露出，然後藉由光學顯微鏡來進行觀察而取得的顯微鏡照片模式圖。相當於圖1的A部份放大圖。
如圖2所示，在陶瓷層7間，扁平的導體粒子是大致沿著陶瓷層7的界面方向1個接1個連結成一列，而形成內部電極5，6。但，內部電極5，6並非是在所有的部份完全連接，局部形成不存在導體膜的島狀間隙部9。在此，在相鄰的間隙部9間所連結的導體粒子8為20個以下。
圖4是表示將完成的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，在陶瓷層7的疊層方向上進行研磨，而使其剖面露出，然後藉由光學顯微鏡來觀察內部電極5，6的平面而取得的顯微鏡照片模式圖。相當於圖3的B部份放大圖。又，圖5是表示放大圖4的C部份的模式圖。
如圖所示，在不存在導體膜的島狀間隙部9中存在陶瓷粒子10。並且，在每一處的間隙部9中所存在的陶瓷粒子的數量為10個以上。而且，內部電極5，6的間隙部9是佔內部電極5，6的50％左右，更具體而言是佔25～75％的面積。
其次，說明本發明的具體實施例及其比較例。
(實施例)首先，均一的將鈦酸鋇等的電介質陶瓷原料粉末分散於有機黏合劑(例如溶解於乙醇等溶劑後的丙烯等之有機黏合劑)而製成陶瓷泥漿，然後以均一的厚度(10μm)把該陶瓷泥漿塗抹於聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜等之基礎薄膜上，並予以乾燥，而製成膜狀的陶瓷未加工薄板。之後，從基礎薄膜上剝離陶瓷未加工薄板，而製成複數片的陶瓷未加工薄板(150mm×150mm)。
另一方面，如圖6所示，使用導電糊劑，藉由網版印刷機，在各陶瓷未加工薄板上分別形成厚度0.5～2μm的內部電極圖形1a，1b。在此，所使用導電糊劑是在平均粒徑為0.2～1.0μm的Ni粉末中(100重量％)添加8重量％的黏合劑(乙基纖維素)，及100重量％的溶劑(帖品醇)，以及15重量％的共材(鈦酸鋇粉末)，然後予以均一混合分散者。
接著，將印刷有內部電極圖形的陶瓷未加工薄板交互重疊，且於上下重疊未印刷內部電極圖形的陶瓷未加工薄板，亦即重疊所謂的假薄板(dummy sheet)，然後在疊層方向上以120℃的溫度及200t的壓力來予以壓著，而取得疊層體。
接著，將此疊層體裁剪成5.3mm×5.0mm的大小，且以1320℃的溫度予以燒固，而取得第3圖所示之燒固完成的疊層體3。又，於燒固完成的疊層體3的兩端部塗抹Cu糊劑，並予以烘烤。之後，予以放入電解電鍍槽中，對Ag膜進行電鍍處理，並且在同Ag膜上依次實施Ni電鍍及Sn電鍍。藉此來形成外部電極2，2，而取得圖1所示的疊層陶瓷電容器。
其次，將50個的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，在與內部電極5，6的疊層方向形成垂直的方向上進行研磨，然後藉由光學顯微鏡來觀察內部電極5，6與陶瓷層7的疊層狀態。其結果如圖2所示，在陶瓷層7間，扁平的導體粒子是大致沿著陶瓷層7的界面方向1個接1個連結成一列，而形成內部電極5，6，並且在內部電極5，6的局部形成不存在導體膜的島狀間隙部9。在此，在相鄰的間隙部9間所連結的導體粒子8為最大為20個。
其次，再將另外的50個的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，於內部電極5，6的疊層方向上進行研磨，然後藉由光學顯微鏡來進行觀察。其結果，如圖2所示，在內部電極5，6中存在有未形成導體膜的島狀間隙部9。此間隙部9的面積約佔電極5，6平面的49％。並且，分別在這些間隙部9的部份至少存在10個的陶瓷粒子。
然後針對合計100個的疊層陶瓷電容器進行調查，是否在疊層體3的內部有發生龜裂或陶瓷層7是否有剝離(層間剝離)，其結果並沒有發現龜裂或層間剝離。又，使用50個同時製造的另外疊層陶瓷電容器，並將其兩端的外部電極2，2錫焊於電路基板上的電極，然後研磨該疊層陶瓷電容器，接著與前述同樣的調查是否在疊層體3的內部有發生龜裂或陶瓷層7是否有剝離(層間剝離)，其結果並沒有發現龜裂或層間剝離。
疊層陶瓷電容器的製造過程，除了供以形成內部電極5，6的Ni糊劑的共材為3重量％(Ni粉末為100重量％)，以及使裁斷後的薄片燒固時的溫度上升梯度趨於平緩下進行燒固以外，其餘與前述實施例相同。
其次，將50個的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，在與內部電極5，6的疊層方向形成垂直的方向上進行研磨，然後藉由光學顯微鏡來觀察內部電極5，6與陶瓷層7的疊層狀態。其結果，雖然在陶瓷層7間，導體粒子大致連結成一列，而形成內部電極5，6，但在此內部電極5，6的局部是稀疏形成不存在導體膜的島狀間隙部9。在此，在相鄰的間隙部9間所連結的導體粒子8形成20個以上的地方較多。
其次，再將另外的50個的疊層陶瓷電容器埋入丙烯系樹脂中，且於此狀態下，於內部電極5，6的疊層方向上進行研磨，而使內部電極5，6的平面露出，然後藉由光學顯微鏡來進行觀察。其結果，雖然在內部電極5，6中存在有未形成導體膜的島狀間隙部9，但內部電極5，6佔平面的比例為23％。並且，存在於這些間隙部9的部份的陶瓷粒子10的數量為9個以下。
然後針對合計100個的疊層陶瓷電容器進行調查，是否在疊層體3的內部有發生龜裂或陶瓷層7是否有剝離(層間剝離)，其結果並沒有發現龜裂或層間剝離。但，使用50個同時製造的另外疊層陶瓷電容器，並將其兩端的外部電極2，2錫焊於電路基板上的電極，然後研磨該疊層陶瓷電容器，接著與前述同樣的調查是否在疊層體3的內部有發生龜裂或陶瓷層7是否有剝離(層間剝離)，其結果發現18處龜裂或層間剝離。
此外，在本實施例中，雖是在燒固本體之後再燒固外部電極，但本發明並非只限定於此，即使是同時燒固本體與外部電極，依然可以取得同樣的效果。
如以上所述，在本發明的疊層陶瓷電容器中，由於疊層體內部的內部電極5，6與陶瓷層7的界面的接觸阻抗小，因此可以緩和疊層體燒固時內部電極5，6與陶瓷層7的收縮率不同而產生的應力。藉此，能夠取得在疊層體的內部不易發生龜裂及層間剝離等狀況的疊層陶瓷電容器。
權利要求
1.一種疊層陶瓷電容器，包括交互疊層陶瓷層(7)與內部電極(5)，(6)的疊層體(3)，及設置於該疊層體(3)的端部的外部電極(2)，(2)，藉助於所述內部電極(5)，(6)是分別到達陶瓷層(7)彼此形成對向的至少一對的緣的任一方，使得能夠在疊層體(3)的對向端面上分別導出內部電極(5)，(6)，在同一疊層體(3)的端面上被導出的內部電極(5)，(6)會分別連接於所述外部電極(2)，(2)，其特徵在於，通過所述陶瓷層(7)而於疊層體(3)的內部形成對向的內部電極(5)，(6)是在陶瓷層(7)間，導體粒子(8)沿著陶瓷層(7)的界面1個接1個連結而成。
2.如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器，其特徵在於，在所述內部電極(5)，(6)中具有不存在導體粒子的間隙部(9)，在鄰接的間隙部(9)間沿著與陶瓷層(7)的界面而連結的導體粒子(8)為20個以下。
3.如權利要求2所述的疊層陶瓷電容器，其特徵在於，在每一個內部電極(5)，(6)的間隙部(9)中形成陶瓷層(7)的陶瓷粒子(10)為10個以上。
4.如權利要求2或3所述的疊層陶瓷電容器，其特徵在於，內部電極(5)，(6)的間隙部(9)是佔內部電極(5)，(6)的面積的25～75％。
全文摘要
本發明揭示一種疊層陶瓷電器,包括交互疊層陶瓷層7與內部電極5,6的疊層體3,及設置於該疊層體3的端部的外部電極2,2藉助於內部電極5,6是分別到達陶瓷層7彼此形成對向的至少一對的緣的任一方,使得能夠在疊層體3的對向端面上分別導向內部電極5,6,並且在同一疊層體3的端面上被導出的內部電極5,6會分別連接於外部電極2,2。通過陶瓷層7而於疊層體3的內部形成對向的內部電極5,6是在陶瓷層7間,導體粒子8沿著陶瓷層7的界面1個接1個連結而成。而且,在內部電極5,6中具有不存在導體粒子的間隙部9。
文檔編號H01G7/00GK1267895SQ00104360
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月17日 優先權日1999年3月19日
發明者增田淳 申請人:太陽誘電株式會社