JPH11162771A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンデンサ本体にクラックが発生しない。外部
電極が剥離しない。 【解決手段】セラミック層を介在して内部電極３、４を
配設してなるコンデンサ本体２の両端面に外部電極５
ａ、６ａを形成した積層セラミックコンデンサ１０であ
って、外部電極５ａ、６ａはＡｇまたはＡｇ合金からな
る導電ぺーストをディッピングして塗布し、それを焼き
付けた電極層１１と、導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂
層１２と、ニッケルメッキ層１３と、スズ系層１４とを
順次積層した層構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外部電極を改善した
積層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層セラミックコンデンサを図３
により説明する。同図は積層セラミックコンデンサ１の
断面図であって、チタン酸バリウムなどの誘電体からな
るセラミック焼結体のコンデンサ本体２で構成され、こ
のコンデンサ本体２の内部にはセラミック層（誘電体
層）を介して、ＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ合金などの貴金属
材料あるいはニッケル（Ｎｉ）などの卑金属材料からな
る内部電極３、４が配設されている。そして、内部電極
３は外部電極５に、内部電極４は外部電極６に電気的に
導通接続されている。

【０００３】外部電極５、６はそれぞれ三層構造の電極
層から構成されている。すなわち、コンデンサ本体２の
表面にＡｇまたはＡｇ−Ｐｄ合金からなる導電ぺースト
を塗布し、そして、焼き付けることで形成された電極層
７があり、この電極層７の表面に半田食われが生じ難い
材料からなるニッケルメッキ層８が形成され、さらにニ
ッケルメッキ層８の上にスズ（Ｓｎ）または半田（Ｓｎ
−Ｐｂ合金）からなる電極層９が形成されている。

【０００４】また、他の技術が特公昭５８−４０１６１
号公報および特開平４−２５７２１１号公報に提案され
ている。

【０００５】前者の技術によれば、絶縁体基板の端部や
回路素子の両側に導電ペーストよりなした導電層を設
け、その上にＡｇ一レジン系の導電性樹脂層を介して導
電層を設けた構成であり、その導電性樹脂層で外側の導
電層に対する密着強度を高め、部品の交換可能回数を向
上させている。

【０００６】後者の特開平４−２５７２１１号公報にお
いては、チップ型電子部品本体の外部に内部電極と導通
する引出し電極を設け、この引き出し電極上にエポキシ
／フエノール系の熱硬化性樹脂からなる緩衝材層を覆
い、さらにメッキ層を設けた横造であって、これによっ
て外部からの機械的および熱的なストレスを吸収してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３の
積層セラミックコンデンサ１によれば、上記電極層７を
焼き付けによって形成させるので、外部電極５、６とコ
ンデンサ本体２との接合部、とくに外部電極５、６の周
辺部分に金属粉末の焼結収縮、誘電体層へのガラス成分
の拡散によってストレスが生じ、そのため、この積層セ
ラミックコンデンサ１を回路基板に実装したものに対
し、温度サイクル試験や熱衝撃試験のような急激な熱変
化を受けた場合、あるいはそのような厳しい環境のもと
では、誘電体層、外部電極５、６、半田、回路基板、各
々の熱膨張係数差により応力吸収が不十分となり、外部
電極５、６の周辺部の残留ストレス部からコンデンサ本
体２にクラックが発生し、その結果、積層セラミックコ
ンデンサ１が機能しなくなっていた。

【０００８】他方、特公昭５８−４０１６１号公報と特
開平４−２５７２１１号公報のように導電性樹脂層を形
成した各技術においては、外部電極に対し、本体から外
側に向けられた応力が加わると、導電性樹脂層において
部分的な剥離が生じやすく、そのために実装基板との固
着力が低下し、チップ自体が脱落していた。

【０００９】したがって本発明は上記事情に鑑みて完成
されたものであり、その目的は冷熱サイクルなどの過激
な温度環境にあって応力が生じても、コンデンサ本体に
クラックが発生せず、しかも、外部電極の剥離が生じな
い高品質かつ高信頼性の積層セラミックコンデンサを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミツク
コンデンサは、第１内部電極群と第２内部電極群との間
にそれぞれ誘電体層を介して交互に積層してコンデンサ
本体を形成するとともに、第１内部電極群の端をコンデ
ンサ本体の一方端面に、第２内部電極群の端をその他方
端面に露出させ、両者の端面にそれぞれ外部電極を形成
した構成であって、この外部電極は焼き付け電極層と、
金属粉末を含有する導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂層
と、ニッケルメッキ層と、スズまたは半田のメッキ層と
を順次積層してなることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の積層セラミツクコ
ンデンサを図１と図２により詳述する。図１は本発明の
積層セラミックコンデンサ１０の断面構造を示し、図２
は本発明の他の積層セラミックコンデンサ１０ａの破断
面構造を示す。なお、これらの図において従来の積層セ
ラミックコンデンサ１と同一箇所には同一符号を付す。

【００１２】図１の積層セラミックコンデンサ１０にお
いては、チタン酸バリウムなどの誘電体からなるコンデ
ンサ本体２の内部にセラミック層を介在して、前記第１
内部電極群と第２内部電極群として、それを構成するＰ
ｄまたはＡｇ−Ｐｄ合金などの貴金属材料あるいはニッ
ケル（Ｎｉ）などの卑金属材料からなる内部電極３、４
を配設している。

【００１３】上記構成のコンデンサ本体２を作製するに
は、セラミックグリーンシートの所定の領域に内部電極
となる金属粉末のペーストを多数の長方形が規則的に並
ぶように印刷し、この印刷シートを所定の枚数を積層
し、そして、これを積層方向にある寸法に切断してチッ
プ材を形成し、ついでこのチップ材を所定の雰囲気、温
度で焼成して作製する。

【００１４】つぎに上記構成のコンデンサ本体２の両端
面に外部電極５ａ、６ａを形成する。コンデンサ本体２
の表面にＡｇまたはＡｇ合金からなる導電ぺーストをデ
ィッピングして塗布する。そして、塗布した導電ペース
トを所定の雰囲気および温度で焼き付け、前記焼き付け
電極層としての電極層１１を形成する。そして、電極層
１１の表面に導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂層１２を
形成し、その上に半田食われが生じ難い材料からなるニ
ッケルメッキ層１３を電解メッキなどで形成し、さらに
スズ（Ｓｎ）または半田（Ｓｎ−Ｐｂ合金）などの材料
からなるスズまたは半田のメッキ層１４（以下、スズ系
層と略記する）を形成する。

【００１５】上記エポキシ系熱硬化性樹脂層１２は、エ
ポキシ系熱硬化性樹脂の導電性樹脂ペーストを塗布、乾
燥、硬化の各工程を順次経て形成する。

【００１６】この導電性樹脂ペーストは金属粉末とエポ
キシ系樹脂バインダーと硬化剤との混合組成物、または
これに有機媒体を入れた混合組成物であって、金属粉末
と熱硬化性樹脂組成分を１００：５〜１００：４５の重
量比で配合させたものである。

【００１７】上記金属粉末は金、銀、白金、パラジウ
ム、ロジウム、ニッケル、銅を単独でもしくは組み合わ
せて用いる。

【００１８】エポキシ系樹脂バインダ−は分子中に２個
またはそれ以上のエポキシ基を有する化合物からなり、
硬化剤または触媒の作用で硬化する。そして、このエポ
キシ系樹脂はビスフェノールＡ型エポキシ系樹脂、ビス
フェノールＦ型エポキシ系樹脂、ビスフェノールＡＤ型
エポキシ系樹脂の液状エポキシ樹脂より選択する。

【００１９】硬化剤にはポリアミト硬化剤、脂肪族ポリ
アミン硬化剤、環状脂肪族ポリアミン硬化剤、芳香族ポ
リアミン硬化剤、ジシアンジアミド等を使用する。

【００２０】上記有機媒体として、エタノ−ル、ｉ，ｎ
−プロパノール、ブタノールなどの脂肪族アルコール、
あるいは、これらアルコールのエステル、たとえばアセ
テート、プロピオネートなどがある。さらにメチルカル
ビト−ル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、
ブチルカルビトールアセテートなどのカルビトール系溶
媒、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、
３−ペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶
媒、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、
テレピン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メ
チルペンタンなどの炭化水素系溶媒が挙げられる。

【００２１】かかる導電性樹脂ペーストは従来周知の手
段、たとえばスクリーン印刷、ディッピングなどによっ
て塗布し、付着させる。ついで８０〜１４０℃の温度に
て仮乾燥させ、その後、ペースト中の溶媒成分を完全に
除去するために６０〜１２０℃の温度雰囲気で１５〜９
０分間脱溶剤をおこなう。しかる後に、１５０〜２５０
℃の温度にて３０〜１２０分間加熱することで、硬化さ
せ、導電性のエポキシ系熱硬化性樹脂層を形成する。

【００２２】かくして本発明の積層セラミックコンデン
サ１０によれば、上記のような導電性のエポキシ系熱硬
化性樹脂層１２を設けると、この層１２において、エポ
キシ系樹脂が硬化剤との反応により架橋した３次元網目
構造の硬化物となり、しかも、エポキシ系樹脂のなかで
も低い分子量のものを使用するので、架橋密度をさらに
向上させることができ、これにより、急激な熱変化を受
けても、エポキシ系熱硬化性樹脂層１２が応力吸収し、
本体から外側に向けられた外力に対して応力吸収でき、
その結果、コンデンサ本体２にクラックが発生しなくな
り、外部電極５ａ、６ａの剥離も生じなくなった。

【００２３】図２の他の積層セラミックコンデンサ１０
ａによれば、コンデンサ本体２の端面に外部電極５ａ、
６ａを被覆した場合、その一部をコンデンサ本体２の主
面上の端にまで延在させている。図中、両者外部電極５
ａ、６ａの間を結ぶ方向をＸ方向としている。このＸ方
向に関しては、コンデンサ本体２の端面と平行で、かつ
コンデンサ本体２の厚み方向であって、Ｘ方向との直角
方向をＹ方向と定め、さらにコンデンサ本体２の端面と
平行で、かつ内部電極３、４の面方向であって、Ｘ方向
との直角方向をＺ方向と定めている。

【００２４】そして、その延在した電極層１１の端と、
コンデンサ本体２の端面上の最大厚みの箇所とのＸ方向
にわたる間隔をＱとし、さらに同様な規定によるエポキ
シ系熱硬化性樹脂層１２の間隔Ｐとして、比率Ｑ／Ｐを
０．２５〜０．８、好適には０．４５〜０．６にすると
下記の点で好適である。

【００２５】すなわち、過激な温度変化や温度サイクル
の環境にあっても、上記のように設定することで、電極
層１１の焼き付けにより、その端部に生じたストレス
を、エポキシ系熱硬化性樹脂層１２により応力吸収で
き、これにより、コンデンサ本体２にクラックが発生し
なくなり、外部電極５ａ、６ａが剥離しなくなった。

【００２６】

【実施例】（例１）本発明の積層セラミックコンデンサ
１０において、Ａｇを主材としてガラスフリットを含む
導電ぺーストを５〜２０μｍの厚みで塗布し、乾燥し、
焼き付けして電極層１１を形成シタ。ついで、Ａｇ系フ
ィラーをエポキシ系樹脂に分散した導電性樹脂ペースト
を電極層１１を完全に覆うように２０〜２００μｍの厚
みで塗布し、さらに乾燥し、ついで８０〜１２０℃の温
度にて脱溶剤し、その後、１５０〜２００℃の温度で硬
化させ、これによってエポキシ系熱硬化性樹脂層１２を
形成する。つづけてニッケルメッキ層１３を電解メッキ
で形成し、このニッケルメッキ層１３の上にスズ系層１
４を電解メッキで形成し、そして、規格にもとづく全長
２．０ｍｍの２０１２型にした。

【００２７】そして、このような積層セラミックコンデ
ンサを作製するに当たって、本発明のようなエポキシ系
熱硬化性樹脂層１２と、比較例とする各種の層を形成
し、試料Ｎｏ．１〜１０とした。ただし、試料Ｎｏ．７
〜９にて使用するエポキシ系熱硬化性樹脂層は本発明の
試料Ｎｏ．１、２のものに比べ、分子量が大きく、そし
て、試料Ｎｏ．７＜試料Ｎｏ．８＜試料Ｎｏ．９の順に
さらに大きくなっている。

【００２８】

【表１】

【００２９】これら１０種類の試料に対し、温度サイク
ル耐久性テストと高温負荷テストをおこなった。

【００３０】温度サイクル耐久性テストは、−５５℃の
雰囲気に３０分間保持し、そして、１５０℃の雰囲気に
３０分間保持し、その冷却／加熱サイクルを１０００回
おこなって、容量の低下状況、ならびに当初の固着強度
とテスト後の固着強度を調べた。その際に５０個の試料
を用いて、クラックの発生頻度と外部電極の剥離頻度を
比率でもってだした。この比率は表に示すように５０個
を分母して分子にて個数を表す。

【００３１】高温負荷テスト（ＤＣ×２）については、
試料５０個を１２５℃の雰囲気に置き、そして、１００
０時間までの劣化状況を調べ、信頼性として３段階に区
分した。○印は１０００時間経過してもなんら劣化し
なかった場合、△印は７５０時間程度経過して劣化し
た場合、×印は５００時間程度経過して劣化した場合
である。

【００３２】表から明らかなとおり、本発明の試料Ｎ
ｏ．１と試料Ｎｏ．２については、初期の固着強度が高
く、さらに温度サイクル耐久性テストをおこなっても、
ほとんど低下しなった。また、コンデンサ本体にクラッ
クが発生せず、外部電極の剥離もなった。しかも、高温
負荷テストでも１０００時間経過してもまったく劣化し
なった。

【００３３】これに対し、試料Ｎｏ．３〜１０では温度
サイクル耐久性テストおよび高温負荷テストともに劣っ
ていた。とくに試料Ｎｏ．９では実装基板より脱落し
た。

【００３４】（例２） （例１）の積層セラミックコンデンサ試料Ｎｏ．１を作
製するに当たって、電極層１１の間隔Ｑおよびエポキシ
系熱硬化性樹脂層１２の間隔Ｐ、ならびに比率Ｑ／Ｐを
それぞれ変えて、上述した温度サイクル耐久性テストと
高温負荷テスト、さらに密着強度を測定したところ、表
２に示すような結果が得られた。なお、密着強度はそれ
ぞれ１０個の試料を用意して、端子Ｌ方向引張り試験を
おこなった。

【００３５】

【表２】

【００３６】試料Ｎｏ．１２〜試料Ｎｏ．１５について
は、密着強度テスト、さらに温度サイクル耐久性テスト
と高温負荷テストのいずれにも良好な結果が得られた。
これに対し、試料Ｎｏ．１１は電極層１１をコンデンサ
本体２の端面のみに形成したことで、密着強度がもっと
も小さく、温度サイクル耐久性テストおよび高温負荷テ
ストにおいて、ともに熱応力によって不良と判定した。
また、試料Ｎｏ．１６、１７は電極層１１の間隔Ｑが大
きく、そのために焼き付けに起因した焼き締まりによる
応力を受け、温度サイクルによりコンデンサ本体２にク
ラックが発生し、容量低下が生じた。

【００３７】なお、本発明は上記の実施の形態例に限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々の変更や改良等は何ら差し支えない。

【００３８】

【発明の効果】以上のとおり、本発明の積層セラミック
コンデンサによれば、外部電極において、導電ペースト
を塗布し、焼き付けた電極層と、ニッケルメッキ層との
間に金属粉末を含有する導電性のエポキシ系熱硬化性樹
脂層を形成したので、回路基板に実装し、その後、温度
サイクルや熱衝撃によって応力が発生したとしても、コ
ンデンサ本体にクラックが発生しなくなり、さらに外部
電極が剥離しなくなり、しかも、実装基板との固着強度
にも優れ、その結果、高品質かつ長期信頼性の積層セラ
ミックコンデンサが提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサの断面図で
ある。

【図２】本発明の他の積層セラミックコンデンサの破断
面図である。

【図３】従来の積層セラミックコンデンサの断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１０、１０ａ 積層セラミックコンデンサ ２ コンデンサ本体 ３、４ 内部電極 ５、６、５ａ、６ａ 外部電極 ７、１１ 電極層 ８、１３ ニッケルメッキ層 １２ エポキシ系熱硬化性樹脂層 １４ スズ系層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１内部電極群と第２内部電極群との間に
   それぞれ誘電体層を介して交互に積層してコンデンサ本
   体を形成するとともに、第１内部電極群の端をコンデン
   サ本体の一方端面に、第２内部電極群の端をその他方端
   面に露出させ、両者端面にそれぞれ外部電極を形成した
   積層セラミックコンデンサであって、該外部電極は焼き
   付け電極層と、金属粉末を含有する導電性のエポキシ系
   熱硬化性樹脂層と、ニッケルメッキ層と、スズまたは半
   田のメッキ層とを順次積層してなることを特徴とする積
   層セラミックコンデンサ。