陶瓷電子部件及其製造方法
2023-10-24 02:28:02
專利名稱：陶瓷電子部件及其製造方法
技術領域：
本發明涉及陶瓷基體及其在表面上設置的外部電極的陶瓷電子部件及其製造方法。
背景技術：
對原有的作為陶瓷電子部件的層壓陶瓷電容器進行說明。
圖4為原有的層壓陶瓷電容器的剖面部。層壓陶瓷電容器21包括介電體陶瓷22和與內部電極23交替疊層而燒結形成的陶瓷基體24；和在陶瓷基體24的兩個側面形成的內部電極23連接的外部電極基底25、26；分別在其表面鍍鎳27及焊錫或鍍錫28的外部電極29、30。
對原有的層壓陶瓷電容器21的製造方法說明如下。
首先，把介電體陶瓷22和內部電極23以交替疊層，並壓制，然後，於高溫下燒制形成陶瓷基體24。
然後，在陶瓷基體24的兩個側面部分，塗布與內部電極23相同的或由其合金構成的電極漿料並進行燒結，形成外部電極基底25、26。然後，在外部電極基底25、26的表面上，為了確保規定的可靠性及焊錫附著性而形成鍍鎳層27，再於鍍鎳層27的表面形成焊錫或鍍錫層28，形成外部電極29、30，得到層壓陶瓷電容器21。
原有的層壓陶瓷電容器21的陶瓷基體24，其表面絕緣性易受到周圍環境的影響，特別是在溼度大的環境中，使外部電極29和30之間的絕緣性易於劣化。
另外，當水份附著在陶瓷基體24的表面上時，焊錫或鍍錫28易發生移動，外部電極29、30之間易發生短路。而且，由於水分的吸附，鍍層28被氧化，使焊錫的附著性能惡化。
發明概要本發明提供一種絕緣性和焊錫附著性優良的，具有高的可靠性的陶瓷電子部件及其製造方法。
該陶瓷部件具有陶瓷基體、在上述陶瓷基體表面上設置的外部電極、以及把上述陶瓷基體表面和上述外部電極表面浸漬在含有化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中的一種或其混合體，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或者選自氫原子和滷原子但至少一種是氫原子)表示的化合物中，進行脫水縮合而形成的保護膜。
附圖的簡單說明
圖1為本發明實施方案1、2的層壓陶瓷電容器的外觀側視圖。
圖2為本發明實施方案1、2的層壓陶瓷電容器的剖面圖。
圖3為本發明實施方案1、2的層壓陶瓷電容器的製造工序概略圖。
圖4為原有的層壓陶瓷電容器的剖面圖。
本發明的實施方案實施方案1下面對作為實施方案1的陶瓷電子部件的層壓陶瓷電容器進行說明。
圖1為該層壓陶瓷電容器的外觀側視圖，圖2為其剖面圖，圖3為該電容器製造工序的概略圖。
層壓陶瓷電容器1具有以交替疊層的介電體陶瓷2和內部電極3的經燒成、燒結的介電體構成的陶瓷基體4、由和陶瓷基體4的兩個側面上形成的內部電極3連接的Ag等所構成的外部電極基底5、6和在其表面上含有形成的鍍鎳層7及焊錫或鍍錫層8的外部電極9、10。
在陶瓷基體4及外部電極9、10的表面，使化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中之一種或其混合物，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或選自氫原子和滷原子但至少一個是氫原子)表示的化合物進行脫水縮合(圖中未示出)。
陶瓷基體4是含有高溫下燒成介電體陶瓷2而形成金屬氧化物的燒結介電體。其表面的金屬原子，在大氣環境中變成氫氧化物，該氫氧化物的氫氧基和上述化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3中所含的有機矽氧化物進行脫水縮合，在陶瓷基體4的表面上形成由R-構成的憎水性保護膜。因此，可以防止陶瓷基體4表面的水分吸附，使外部電極9、10之間的絕緣性提高，防止移動的發生，得到可靠性優良的層壓陶瓷電容器1。
在外部電極9、10表面也同樣形成憎水性的保護膜，可以防止環境，特別是由於溼度引起的鍍面的劣化，可以保持優良的焊錫附著性能。
對層壓陶瓷電容器1的製造方法說明如下。
首先，在介電體陶瓷2的上表面印刷Pd等厚膜糊，加以乾燥，得到內部電極3印刷的薄片。
然後，把該片進行層壓，直至得到規定的容量值及規定的厚度，形成層壓體，以一定的壓力加壓該層壓體，形成燒成前的陶瓷基體4。
然後，把該陶瓷基體4在約1300℃燒成，形成燒結的介電體。
然後，在上述陶瓷基體4的兩個側面，塗布與內部電極3電連接的Ag等厚膜電極糊，於約800～900℃燒結約10分鐘，形成外部電極基底5、6。然後，進行鍍鎳，使其覆蓋外部電極基底5、6，再在覆蓋鎳鍍層7施以錫焊錫鍍層8，得到層壓陶瓷電容器1。
其次，如圖3所示，把以化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中的任何一種或其混合物，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或選自氫原子和滷原子但至少一種是氫原子)表示的物質作為塗料液11放入容器12內，把層壓的陶瓷電容器1於該塗料液體11中浸漬約10分鐘。
這裡，往塗料液體11中混合作為稀釋劑的異丙醇等有機溶劑。塗料液11對稀釋劑和塗料液11的總重量的重量比，即稀釋濃度為0.5％～100％。
其次，把層壓陶瓷電容器11從塗料液11中取出，於約140～160℃的高溫下乾燥約20分鐘。
還有，層壓陶瓷電容器1的表面上附著的塗料液11中所含的過量的有機矽化合物，由於在熱處理過程中進行蒸發，故不必加以洗滌。
把實施方案1的層壓陶瓷電容器1和原有的層壓陶瓷電容器21各1000個，於溫度40℃、相對溼度95％的環境以及溫度-25℃的環境中，以環境變化1小時作為一次循環，在施加12V直流電壓的條件下，進行共2000次循環的溫度·溼度循環試驗。測定溫度·溼度循環試驗前後的絕緣電阻值，絕緣電阻顯著變差的電容器為絕緣不良電容器，其結果示於表1。
另外，把實施方案1的層壓陶瓷電容器1及原有的層壓陶瓷電容器21，於溫度85℃、相對溼度85％RH中放置500小時，然後，於230℃的焊錫浴中浸漬，各進行100個焊錫附著性的試驗。在外部電極面未覆蓋的樣品，其焊錫附著性不良，其結果示於表1。
表1
由表1的結果可知，實施方案1製成的層壓陶瓷電容器1，由於表面形成具有憎水性的保護膜，所以可以防止水分的吸附。因此，與原有的電容器相比，溫度·溼度循環試驗後的絕緣性不良率小，即使在潮溼的環境中放置後的焊錫附著性試驗中，不良率也少。
還有，塗料液11的濃度大於1％也是可以的。實施方案2實施方案2的層壓陶瓷電容器及其製造方法，基本上與圖1～圖3所示的實施方案1同樣，故詳細說明省略。
首先，把與實施方案1同樣的陶瓷基體4在約1300℃下進行燒成，形成燒結的介電體。在陶瓷基體4的兩個側面，塗布與內部電極3以電連接的Ag等厚膜電極糊，於約800～900℃燒結約10分鐘，形成外部電極基底5、6。然後，施加鍍鎳7，以覆蓋外部電極基底5、6，再進行鍍錫等焊錫8，以覆蓋鎳鍍層7，得到層壓陶瓷電容器1。
其次，如圖3所示，把化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中之一或其混合體，n是自然數，R′是碳原子數為1～4的烷基或選自氫和滷原子，但至少一種是氫原子)作為塗料液11放入容器12中，把層壓陶瓷電容器1於塗料液11中浸漬約10分鐘。
塗料液11與實施方案1同樣，混合作為稀釋液的異丙醇等有機溶劑。塗料液11的重量對稀釋劑和塗料液11的總重之比，即稀釋濃度為0.5％～100％。
其次，將上述層壓陶瓷電容器1從上述塗料液11中取出，於約140～160℃的高溫下乾燥約20分鐘。
把從實施方案2得到的層壓陶瓷電容器1的1000個，在與實施方案1相同的條件下進行溫度·溼度循環試驗和潮溼環境中放置試驗，評價外部電極9、10的絕緣性和焊錫附著性，所得結果示於表2。
表2
如表2所示，實施方案2中塗料液11的濃度在＜0.5％時，其絕緣性劣化不明顯，可以得到一層可靠性優良的層壓陶瓷電容器。
還有，把層壓陶瓷電容器1於大氣中浸入塗料液11中，然而，密閉容器12，使容器12內保持在真空狀態下浸漬，雜質無法混入塗料液11中，可以得到可靠性優良的電容器。
另外，本發明適用的陶瓷電子部件，不限於層壓陶瓷電容器，使陶瓷基體4的表面露出，在該陶瓷基體4表面的一部分，形成外部電極9、10的部件，可以得到與實施方案1、2同樣優良的可靠性。
權利要求
1.一種陶瓷電子部件，其中包括陶瓷基體和，設在上述陶瓷基體表面上的外部電極和，在上述陶瓷基體表面和上述外部電極表面上含有化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中之一或其混合體，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或選自氫原子和滷原子，但至少一個是氫原子)表示的化合物浸漬的脫水縮合而形成的保護膜。
2.權利要求1所述的陶瓷電子部件，其中，上述陶瓷基體是燒結成的介電體。
3.一種陶瓷電子部件，其中包括陶瓷基體和，設在上述陶瓷基體表面上的外部電極和，在上述陶瓷基體表面及外部電極表面含有以化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3表示的化合物(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中之一種或其混合體，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或者選自氫原子和滷原子，但至少一個是氫原子)浸漬的脫水縮合所形成的保護膜。
4.權利要求3所述的陶瓷電子部件，其中，上述陶瓷基體是燒結成的介電體。
5.一種陶瓷電子部件的製造方法，其中包括準備陶瓷基體和具有設在上述陶瓷基體表面上的外部電極的陶瓷電子部件的準備步驟和，在上述外部電極上進行電鍍處理的步驟和，在含有以化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中的一種或其混合體，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或選自氫原子和滷原子，但至少一個是氫原子)表示的物質的溶液中浸漬上述陶瓷部件的步驟和，把浸漬過的上述陶瓷電子部件從上述溶液中取出進行熱處理的步驟。
6.權利要求5所述的製造方法，包括，準備上述陶瓷電子部件的上述步驟層壓內部電極和陶瓷層以形成上述陶瓷基體的步驟和，在上述陶瓷基體的上述表面上形成與上述內部電極接通的上述外部電極的步驟。
7.一種陶瓷電子部件的製造方法，其中包括準備陶瓷基體和含有在上述陶瓷基體表面上形成的外部電極的陶瓷電子部件的準備步驟和，對上述外部電極進行電鍍處理的步驟和，在含有以化學式R-CnH2n-Si-(OR′)3(式中，R為選自碳原子數大於1的環氧基、烷基、烯丙基、全氟烷基、全氟烯丙基中的一種或其混合體，n為自然數，R′為碳原子數1～4個的烷基或者選自氫原子和滷原子，但至少一個是氫原子)表示的物質溶液中浸漬上述陶瓷部件的步驟和，把從上述溶液中取出的浸漬過的上述陶瓷部件進行熱處理的步驟。
8.權利要求7所述的製造方法，其中，準備上述陶瓷電子部件的上述步驟層壓內部電極和陶瓷層以形成上述陶瓷基體的步驟和，在上述陶瓷基體的上述表面上形成與上述內部電極接通的上述外部電極的步驟。
全文摘要
提供一種防止表面吸附水分，可靠性提高的陶瓷電子部件及其製造方法。在陶瓷基體表面及外周部分的外部電極上，形成有機矽化合物經脫水縮合而形成所得到的保護膜。
文檔編號H01G4/12GK1433035SQ0210098
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月11日 優先權日2002年1月11日
發明者木村猛, 井垣惠美子, 伊藤博史, 山下修, 棚橋正和 申請人:松下電器產業株式會社