JP2000277370A - 積層セラミック電子部品 - Google Patents

積層セラミック電子部品

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JP2000277370A
JP2000277370A JP11085289A JP8528999A JP2000277370A JP 2000277370 A JP2000277370 A JP 2000277370A JP 11085289 A JP11085289 A JP 11085289A JP 8528999 A JP8528999 A JP 8528999A JP 2000277370 A JP2000277370 A JP 2000277370A
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external electrodes
electrodes
laminate
multilayer ceramic
electronic component
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JP11085289A
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Takeshi Mori
猛 森
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層体にクラックが生じにくく、外部電極と
積層体との密着性も良好で、且つ外部電極の半田付け性
を良好とする。 【解決手段】 積層セラミック電子部品は、セラミック
層7と内部電極5、6とが交互に積層された積層体3
と、この積層体3の端部に設けられた外部電極2、2と
を有し、前記積層体3の端面に導出された内部電極5、
6が前記外部電極2、2に各々接続されている。前記外
部電極2、2の内面側部分21と表面側部分22との導
体密度が大きく、それら内面側部分21と表面側部分2
2との間の中間部分23の導体密度が小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、内部電極
パターンとセラミック層との積層体を有し、この積層体
の端部に前記内部電極に導通するように外部電極を設け
た積層セラミック電子部品に関し、特に外部電極に積層
体のセラミック層を形成するセラミック材料と共通する
共材料を添加した積層セラミック電子部品に関する。
【0002】
【従来の技術】積層電子部品としては、例えば積層コン
デンサ、積層インダクタ、積層圧電部品、積層フィル
タ、セラミック多層回路基板等をあげることができる。
例えば、積層電子部品の最も代表的な例である積層セラ
ミックコンデンサは、内部電極を有する誘電体からなる
セラミック層が多数層に積層され、この積層体の互いに
対向する端面に内部電極が交互に引き出されている。そ
して、これらの内部電極が引き出された積層体の端面に
外部電極が形成され、この外部電極が各々前記内部電極
に接続されている。
【0003】このような積層セラミックコンデンサの前
記積層体3は、例えば、図3に示すような層構造を有す
る。すなわち、内部電極5、6を有する誘電体からなる
セラミック層7、7…が図3で示す順序に積層され、さ
らにその両側に内部電極5、6が形成されてないセラミ
ック層7、7…が各々複数層積み重ねられる。そして、
このような層構造を有する積層体3の端部には内部電極
5、6が交互に露出しており、図1に示すように、この
積層体3の端部に前記の外部電極2、2が形成される。
【0004】このような積層セラミックコンデンサは、
通常図3に示すような部品1個単位が個々に製造される
訳ではなく、実際は次に示すような製造方法がとられ
る。すなわち、まず微細化したセラミック粉末と有機バ
インダーとを混練してスラリーを作り、これをドクター
ブレード法によってポリエチレンテレフタレートフィル
ム等からなるキャリアフィルム上に薄く展開し、乾燥
し、セラミックグリーンシートを作る。次に、このセラ
ミックグリーンシートを支持フィルムの上に載ったまま
カッティングヘッドで所望の大きさに切断し、その片面
にスクリーン印刷法によって導電ペーストを印刷し、乾
燥する。これにより、図4に示すように、縦横に複数組
分の内部電極パターン2a、2bが配列されたセラミッ
クグリーンシート1a、1bが得られる。
【0005】次に、前記内部電極パターン2a、2bを
有する複数枚のセラミックグリーンシート1a、1bを
積層し、さらに、内部電極パターン2a、2bを有しな
い何枚かのセラミックグリーンシート1、1…を上下に
積み重ね、これらを圧着し、積層体を作る。ここで、前
記セラミックグリーンシート1a、1bは、内部電極パ
ターン2a、2bが長手方向に半分の長さ分だけずれた
ものを交互に積み重ねる。その後、この積層体を所望の
サイズに切断して、積層生チップを製作し、この生チッ
プを焼成する。こうして図3に示すような積層体が得ら
れる。次に、この焼成済みの積層体3の両端に導電ペー
ストを塗布し、焼付け、焼き付けた導体膜の表面にメッ
キを施すことにより、両端に外部電極2、2が形成され
た図1に示すような積層セラミックコンデンサが完成す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記のような積層セラ
ミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品は、回路
基板上に搭載され、その両端の外部電極2、2が回路基
板上のランド電極に半田付けされる。ところが、このよ
うな積層セラミックコンデンサは、外部電極の半田付け
時のヒートショックや半田付け後の使用状態下における
環境温度の変動により積層体3に熱応力が発生する。こ
の熱応力により、特に積層体3の外部電極2、2の縁の
部分にクラックが発生しやすい。積層体3に発生したク
ラックは、湿気の浸入等による絶縁性の低下や、内部電
極5、6の不連続性による静電容量の低下等の電気的特
性の劣化を招き、信頼性を低下させる原因となる。
【0007】このような積層体にクラックを発生させる
熱応力は、積層体3を形成する主材料であるセラミック
材料と、外部電極2、2を形成する主材料である導体と
の熱膨張率の違いにより生じる。そこで従来では、外部
電極2、2を形成する導電ペーストの中に、セラミック
層7を形成するセラミック材料を共材料として添加し、
セラミック層7と外部電極2、2との熱応力等の物理的
な特性の違いを小さくする対策がとられている。
【0008】しかしながら、外部電極2、2を形成する
導電ペーストの中にセラミック層7を形成するセラミッ
ク材料を共材料として添加すると、外部電極2、2の内
部電極5、6への密着性が悪くなり、外部電極2、2と
内部電極5、6との接続抵抗が大きく、電気特性が悪く
なる。また、外部電極2、2の表面への半田メッキやS
nメッキ等の付着性も悪くなる。この結果、外部電極
2、2の半田濡れ性が悪くなり、積層セラミック電子部
品を回路基板に搭載するときに搭載ミスが起こりやすく
なる。
【0009】そこで、本発明は、前記従来技術の課題に
鑑み、半田付け時やその後の使用環境下における温度変
動に伴う積層体の熱応力が生じにくいため、積層体にク
ラックが生じにくく、しかも、外部電極と内部電極との
密着性も良好で、外部電極のメッキの付着性も良好であ
るため、外部電極の半田付け性も良好な積層セラミック
電子部品を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、外部電極2、2の内周側部分21及び
外周側部分22とそれらの中間部分23との間で導体密
度を異ならせたものである。具体的には、外部電極2、
2の内周側部分21及び外周側部分22とそれらの中間
部分23との間で共材料の濃度を異ならせた。つまり、
外部電極2、2の内周側部分21及び外周側部分22で
共材料の濃度を小さくすることにより、導体密度を大き
くする一方で、中間部分23の共材料の濃度を大きくす
ることにより、導体密度を小さくした。これにより、外
部電極2、2の内部電極5、6への密着性と外部電極
2、2への半田やSnのメッキの付着性を良好とし、な
お且つ中間部分23でのヒートショックの緩衝作用によ
り、積層体3の熱応力を低減できるようにした。
【0011】すなわち、本発明による積層セラミック電
子部品は、セラミック層7と内部電極5、6とが交互に
積層された積層体3と、この積層体3の端部に設けられ
た外部電極2、2とを有し、前記内部電極5、6がセラ
ミック層7の縁に達していることにより、積層体3の端
面に内部電極5、6が導出され、同積層体3の端面に導
出された内部電極5、6が前記外部電極2、2に各々接
続されている。そして、前記外部電極2、2の内面側部
分21と表面側部分22との導体密度が大きく、それら
内面側部分21と表面側部分22との間の中間部分23
の導体密度が小さい。
【0012】ここで、外部電極2、2の中間部分23
は、その表面側部分22と内面側部分21に比べて、セ
ラミック層7を形成するセラミック材料と共通する共材
料の含有率が大きい。なお、外部電極2、2の前記内面
側部分21、表面側部分22及び中間部分23は、同時
焼き付けにより一体の導体層として形成されている。
【0013】このような積層セラミック電子部品では、
積層体3のセラミック層7と密着する外部電極2、2の
内面側部分21の導体密度が大きいため、外部電極2、
2と内部電極5、6との密着性が良好となり、外部電極
2、2と内部電極5、6との接続抵抗が小さくなる。ま
た、回路基板上のランド電極等に半田付けされる外部電
極2、2の表面側部分22の導体密度も大きいため、外
部電極2、2の表面での半田メッキやSnメッキ等の付
着性が良好となる。この結果、外部電極2、2の半田濡
れ性も良好となり、搭載時の半田付け強度も高くなる。
【0014】しかも、これら外部電極2、2の内面側部
分21と表面側部分22との間の中間部分23の導体密
度が小さく、セラミック層7を形成するセラミック材料
と共通する共材料の含有率が大きいため、外部電極2、
2の中間部分23とセラミック層7との熱膨張率が近
く、温度変動に伴って発生する熱応力が小さい。このた
め、セラミック層7にヒートショックによるクラックも
発生しなくなる。
【0015】外部電極2、2の中間部分23の共材料の
含有率は、導体成分の100重量%に対して5〜80重
量%とするのがよい。外部電極2、2の中間部分23の
共材料の含有率が導体成分の100重量%に対して5重
量%未満であると、外部電極2、2の熱応力を吸収する
作用に乏しい。他方、外部電極2、2の中間部分23の
共材料の含有率が導体成分の100重量%に対して80
重量%を越えると、外部電極2、2の内面側部分21と
外面側部分22との電気抵抗が大きくなり、電気的特性
の劣化を招く。
【0016】また、外部電極2、2の内面側部分21と
表面側部分22の共材料の含有率は、導体成分の100
重量%に対して3〜40重量%とするのがよい。外部電
極2、2の内面側部分21と表面側部分22の共材料の
含有率が導体成分の100重量%に対して3重量%未満
であると、外部電極2、2の熱応力を吸収する作用に乏
しい。また内面側部分21では、セラミック層7の表面
との密着性が悪くなり、これにより外部電極2、2が積
層体3の表面から剥がれ易くなる。他方、外部電極2、
2の内面側部分21と表面側部分22の共材料の含有率
が導体成分の100重量%に対して40重量%を越える
と、外部電極2、2の内部電極5、6への密着性や半田
メッキやSnメッキの付着性が悪くなる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について具体的且つ詳細に説明する。積
層セラミック電子部品の例として、積層セラミックコン
デンサとその製造方法について説明する。まず、チタン
酸バリウム等の誘電体セラミック原料粉末を、溶剤に溶
解したエチルセルロース等の有機バインダに均一に分散
し、セラミックスラリを調整する。このセラミックスラ
リをポリエチレンテレフタレートフィルム等のベースフ
ィルム上に薄く均一な厚さで塗布し、乾燥し、膜状のセ
ラミックグリーンシートを作る。その後、このセラミッ
クグリーンシートを適当な大きさに裁断する。
【0018】次に、図4に示すように、この裁断したセ
ラミックグリーンシート1a、1bの上に、導電ペース
トを使用し、2種類の内部電極パターン2a、2bを各
々印刷する。例えば導電ペーストは、Ni、Cu、A
g、Pd、Ag−Pd等から選択された1種の導体粉末
の100重量%に対して、バインダとしてエチルセルロ
ース、アクリル、ポリエステル等から選択された1種を
3〜12重量%、溶剤としてブチルカルビトール、ブチ
ルカルビトールアセテート、テルピネオール、エチルセ
ロソルブ、炭化水素等から選択された1種を80〜12
0重量%添加し、均一に混合、分散したものを使用す
る。
【0019】このような内部電極パターン2a、2bが
印刷されたセラミックグリーンシート1a、1bを、図
4に示すように交互に積み重ね、さらにその両側に内部
電極パターン2a、2bが印刷されてないセラミックグ
リーンシート1、1、いわゆるダミーシートを積み重
ね、これらを圧着し、積層体を得る。さらに、この積層
体を縦横に裁断し、個々のチップ状の積層体に分割す
る。その後、これらの積層体を焼成することで、図3に
示すような層構造を有する焼成済みの積層体3を得る。
【0020】図3に示すように、積層体3は内部電極
5、6を有する誘電体からなるセラミック層7、7…が
積層され、さらにその両側に内部電極5、6が形成され
てないセラミック層7、7…が各々複数層積み重ねられ
たものである。このような積層体3は、セラミック層7
を介して対向している各内部電極5、6が、積層体3の
両端面に交互に導出されている。
【0021】図1に示すように、内部電極5、6が各々
導出している積層体3の両端に導電ペーストが塗布さ
れ、これが焼き付けられ、外部電極2、2が形成され
る。ここではNi粉末の100重量%に対して、バイン
ダとしてエチルセルロースを3〜12重量%、溶剤を8
0〜120重量%、いわゆる共材料としてチタン酸バリ
ウム粉末を3〜40重量%添加した第一の導電ペースト
と、Ni粉末の100重量%に対して、バインダとして
エチルセルロースを3〜12重量%、溶剤を80〜12
0重量%、いわゆる共材料としてチタン酸バリウム粉末
を5〜80重量%添加した第二の導電ペーストとを用意
する。
【0022】そしてまず、内部電極5、6が各々導出し
ている積層体3の両端に前記の第一の導電ペーストを塗
布し、乾燥する。その後この乾燥した第一の導電ペース
トの上に、前記の第二の導電ペーストを塗布し、乾燥す
る。その後この乾燥した第二の導電ペーストの上に、再
び前記の第一の導電ペーストを塗布し、乾燥する。そし
てこれら塗布した導電ペーストを1200℃程度の温度
で焼き付ける。さらにこの焼き付けにより形成された導
電膜上にSnまたは半田メッキが施され、外部電極2、
2が形成される。これにより、積層セラミック電子部品
が完成する。
【0023】図2はこのようにして形成された外部電極
2の断面を模式的に示すもので、図1のA部に当たる部
分の拡大断面図である。符号24は、外部電極2の最も
外側のメッキ層を示す。この図2に示すように、外部電
極2は、第一の導電ペースト、第二の導電ペーストそし
て第一の導電ペーストと塗布された塗布層が同時に焼き
付けられ、一体の導体層として形成されている。ただこ
の外部電極2の内面側部分21、表面側部分22及び中
間部分23は、それぞれ共材料の含有量が異なってお
り、そのため導体密度も異なっている。
【0024】すなわち、外部電極2の中間部分23に比
べて、外部電極2の内面側部分21と表面側部分2で
は、共材料の含有量が小さく、その分だけ導体密度が高
くなっている。具体的には、外部電極2の内面側部分2
1と表面側部分2では、Ni粉末の100重量%に対し
て、いわゆる共材料としてチタン酸バリウムが3〜40
重量%含有されており、外部電極2の中間部分23で
は、Ni粉末の100重量%に対して、いわゆる共材料
としてチタン酸バリウム粉末が5〜80重量%含有され
ている。
【0025】
【実施例】次に、本発明のより具体的な実施例とそれら
に対する比較例について説明する。 (実施例)チタン酸バリウム等の誘電体セラミック原料
粉末を、溶剤に溶解したエチルセルロース等の有機バイ
ンダに均一に分散したセラミックスラリを作り、これを
ポリエチレンテレフタレートフィルム等のベースフィル
ム上に薄く均一な厚さで塗布し、乾燥し、膜状のセラミ
ックグリーンシートを作った。その後、このセラミック
グリーンシートをベースフィルムから剥離し、150m
m角のセラミックグリーンシートを複数枚作った。
【0026】他方、Ni粉末の100重量%に対して、
バインダとしてエチルセルロースを8重量%、溶剤を1
00重量%、いわゆる共材としてチタン酸バリウム粉末
を15重量%添加し、均一に混合、分散し、導電ペース
トを調整した。このNiペーストを使用し、スクリーン
印刷機により各々のセラミックグリーンシートに図6に
示すような内部電極パターン1a、1bを各々形成し
た。
【0027】このような内部電極パターン1a、1bが
印刷されたセラミックグリーンシート2a、2bを交互
に所定枚数積み重ね、その上下に内部電極パターンが印
刷されていないセラミックグリーンシート、いわゆるダ
ミーシートを積み重ね、これらを積層方向に120℃の
温度下において200tの圧力で加圧して圧着し、積層
体を得た。
【0028】この積層体を、5.3mm×5.0mmの
大きさに裁断し、この積層体を1320℃の温度で焼成
し、図3に示すような焼成済の積層体3を得た。Ni粉
末の100重量%に対して、バインダとしてエチルセル
ロースを3〜12重量%、溶剤を80〜120重量%、
いわゆる共材料としてチタン酸バリウム粉末を5重量%
添加した第一の導電ペーストと、Ni粉末の100重量
%に対して、バインダとしてエチルセルロースを3〜1
2重量%、溶剤を80〜120重量%、いわゆる共材料
としてチタン酸バリウム粉末を60重量%添加した第二
の導電ペーストとを用意した。
【0029】まず、内部電極5、6が各々導出している
積層体3の両端に前記の第一の導電ペーストを塗布し、
乾燥した。その後この乾燥した第一の導電ペーストの上
に、前記の第二の導電ペーストを塗布し、乾燥した。そ
の後この乾燥した第二の導電ペーストの上に、前記の第
一の導電ペーストを塗布し、乾燥した。そしてこれら塗
布した導電ペーストを1200℃程度の温度で焼き付け
た。
【0030】その後、チップを電解バレルメッキ槽に入
れて、Ni膜上にSnメッキ膜を施した。これにより、
外部電極2、2を形成し、図1に示すような積層セラミ
ックコンデンサを作った。この積層セラミックコンデン
サを表1において実施例1として示した。この実施例1
の積層セラミックコンデンサから任意に100個を抜き
取り、その外部電極2の表面のメッキ層24(図2参
照)の密着状態を光学顕微鏡により観察した。その結
果、積層セラミック電子部品の100個において、何れ
も外部電極2のメッキ層24の密着状態が良好であり、
これを表1に「○」で示した。
【0031】また、この実施例1の積層セラミックコン
デンサの100個を回路基板上に搭載し、その外部電極
2、2を回路基板上のランド電極に半田付けした。その
後、積層セラミックコンデンサを回路基板から取り外
し、アクリル系樹脂に埋め込み、保持した状態で、この
積層セラミックコンデンサを内部電極5、6の積層方向
と直交する方向に研磨した。この研磨により露出した断
面部分で外部電極2と内部電極5、6との密着状態を光
学顕微鏡により観察した。
【0032】この観察の結果、積層セラミックコンデン
サの100個において、何れも外部電極2と内部電極
5、6との密着状態が良好であり、これを表1に「○」
で示した。また、この100個の積層セラミックコンデ
ンサの積層体3の内部のクラックの有無を観察したとこ
ろ、全100個の積層セラミックコンデンサの中で、積
層体3の内部のクラックが見られたものはなく、その数
を表1に「0」として示した。
【0033】この実施例と同様にして、表1に実施例2
〜7に示すような第一と第二のNiペーストをそれぞれ
使用し、外部電極2を形成した積層セラミックコンデン
サを作った。製造した積層セラミックコンデンサからそ
れぞれ任意に100個ずつ抜き取り、これら100個の
積層セラミックコンデンサについて、外部電極2の表面
のメッキ層24の密着状態と外部電極2と内部電極5、
6との密着状態を光学顕微鏡により観察した。その結
果、何れも密着状態が良好であったので、これを表1に
「○」で示した。
【0034】また、前記実施例1と同様にして、前記1
00個の積層セラミックコンデンサを回路基板上に搭載
し、取り外した後、それらの積層体3の内部のクラック
の有無を観察した。その結果、全100個の積層セラミ
ックコンデンサの中で、積層体3の内部のクラックが見
られたものはなく、その数を表1に「0」として示し
た。
【0035】(比較例)前記実施例1において、第一と
第二の導電ペーストの共材料の組成を表1に示すように
変えて外部電極2を形成したこと以外は、同実施例と同
様にして積層セラミック電子部品を製造した。これを表
1に比較例1〜6として示した。製造した積層セラミッ
クコンデンサからそれぞれ任意に100個ずつ抜き取
り、これら100個の積層セラミックコンデンサについ
て、外部電極2の表面のメッキ層24の密着状態と外部
電極2と内部電極5、6との密着状態を光学顕微鏡によ
り観察した。その結果、密着状態が良好であったものを
「○」として、不良であったものを「×」としてそれぞ
れ表1に示した。
【0036】また、前記実施例1と同様にして、前記1
00個の積層セラミックコンデンサを回路基板上に搭載
し、取り外した後、それらの積層体3の内部のクラック
の有無を観察し、100個の積層セラミックコンデンサ
の中で、積層体3の内部のクラックが見られた数を表1
に示した。
【0037】表1の比較例6については、外部電極2、
2の導体層を全て同じ導電ペーストを使用して形成し
た。すなわち、外部電極2、2の内面側部分、外面側部
分及び中間部分に分けて導電ペーストを塗布することな
く、同じ導電ペーストを使用して外部電極2、2の導体
膜の全体を同じ共材料含有率を有する導電ペーストを使
用して形成した。
【0038】
【表1】
【0039】なお、以上の例は、積層セラミック電子部
品として積層セラミックコンデンサを主として説明した
が、本発明による積層セラミック電子部品は、例えば、
積層セラミックインダクタ、積層セラミックLC複合部
品、セラミック多層配線基板等、その他の積層セラミッ
ク電子部品にも同様にして適用することができる。
【0040】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による積層セ
ラミック電子部品では、外部電極2、2と内部電極5、
6との密着性が良好となり、外部電極2、2と内部電極
5、6との接続抵抗が小さくなる。また、外部電極2、
2の表面での半田やSn等のメッキ付性が良好となる。
この結果、外部電極2、2の半田濡れ性も良好となり、
搭載時の半田付け強度も高くなる。しかも、これら外部
電極2、2の中間部分23とセラミック層7との温度変
動に伴う熱膨張率が近く、熱応力が小さい。このため、
セラミック層7にクラックも発生しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による積層セラミック電子部品の例を示
す一部切欠斜視図である。
【図2】同積層セラミック電子部品の図1のA部を示す
要部拡大断面図である。
【図3】同積層セラミック電子部品の例の積層体の各層
を分離して示した分解斜視図である。
【図4】積層セラミック電子部品を製造するためのセラ
ミックグリーンシートの積層状態を示す各層の分離斜視
図である。
【符号の説明】
2 外部電極 3 積層体 5 内部電極 6 内部電極 7 セラミック層 21 外部電極の内面側部分 22 外部電極の表面側部分 23 外部電極の中間部分 24 メッキ層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック層(7)と内部電極(5)、
    (6)とが交互に積層された積層体(3)と、この積層
    体(3)の端部に設けられた外部電極(2)、(2)と
    を有し、前記内部電極(5)、(6)がセラミック層
    (7)の縁に達していることにより、積層体(3)の端
    面に内部電極(5)、(6)が各々導出され、同積層体
    (3)の端面に導出された内部電極(5)、(6)が前
    記外部電極(2)、(2)に各々接続されている積層セ
    ラミック電子部品において、前記外部電極(2)、
    (2)の内面側部分(21)と表面側部分(22)の導
    体密度が大きく、それら内面側部分(21)と表面側部
    分(22)に比べて、その間の中間部分(23)の導体
    密度が小さいことを特徴とする積層セラミック電子部
    品。
  2. 【請求項2】 外部電極(2)、(2)の中間部分(2
    3)は、その表面側部分(22)と内面側部分(21)
    に比べて、セラミック層(7)を形成するセラミック材
    料と共通する共材料の含有率が大きいことを特徴とする
    請求項1に記載の積層セラミック電子部品。
  3. 【請求項3】 外部電極(2)、(2)の中間部分(2
    3)の共材料の含有率は、導体成分の100重量%に対
    して5〜80重量%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。
  4. 【請求項4】 外部電極(2)、(2)の内面側部分
    (21)と表面側部分(22)の共材料の含有率は、導
    体成分の100重量%に対して3〜40重量%であるこ
    とを特徴とする請求項2または3に記載の積層セラミッ
    ク電子部品。
  5. 【請求項5】 外部電極(2)、(2)の内面側部分
    (21)、表面側部分(22)及び中間部分(23)
    は、同時焼き付けにより一体の導体層として形成されて
    いることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の積
    層セラミック電子部品。
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