陶瓷电子零件 【技术领域】
本发明涉及一种陶瓷电子零件。背景技术 近年来， 伴随手机及便携音乐播放器等电子设备的小型化及薄型化， 搭载于电子 设备的配线基板的小型化正在推进。随之， 对安装于配线基板的陶瓷电子零件的薄型化及 小型化的要求增高。
作为使陶瓷电子零件薄型化的方法之一， 例如列举如下述专利文献 1 的记载， 将 形成于主面上的外部电极埋入陶瓷本体 ( 素体 ) 内部的方法。由此， 较之未将外部电极埋 入陶瓷本体内部的情况， 能够使陶瓷电子零件薄型化。
另外， 专利文献 1 中记载有通过将外部电极埋入陶瓷本体内部， 提高外部电极的 粘固力。
专利文献 1 ： 日本特开 2005-44921 号公报
但是， 如专利文献 1 所记载， 在通过将外部电极埋入陶瓷本体内部而实现了薄型 化的情况下， 往往造成陶瓷电子零件可靠性的降低。
发明内容
本发明是鉴于这一点而设立的， 其目的在于提供一种薄型且可靠性高的陶瓷电子零件。 本发明的陶瓷电子零件具备 ： 长方体状的陶瓷本体、 第一及第二内部电极、 第一外 部电极、 第二外部电极。陶瓷本体具有 ： 第一及第二主面、 第一及第二侧面、 第一及第二端 面。第一及第二主面沿长度方向及宽度方向延伸。第一及第二主面彼此相面对 ( 対向す る )。 第一及第二侧面沿长度方向及厚度方向延伸。 第一及第二侧面彼此相面对。 第一及第 二端面沿宽度方向及厚度方向延伸。第一及第二端面彼此相面对。第一及第二内部电极在 陶瓷本体的内部以至少使一部分彼此在厚度方向相面对的方式形成。 第一外部电极具有形 成于第一主面上的长度方向一侧端部的第一部分。第一外部电极与第一内部电极电连接。 第二外部电极具有形成于第一主面上的长度方向的另一侧端部的第一部分。 第二外部电极 与第二内部电极电连接。 由第一及第二内部电极在厚度方向相面对的部分构成表现出规定 的电特性的有效部。第一及第二外部电极各自的第一部分在厚度方向与有效部相面对。第 一及第二外部电极各自的第一部分沿厚度方向埋入陶瓷本体内部。 在设第一及第二外部电 极各自的第一部分的厚度为 t0、 设第一及第二外部电极各自的第一部分埋入陶瓷本体内部 (1/10)t0 ≤ t1 ≤ (2/5)t0。 的部分的厚度为 t1 时，
本发明的陶瓷电子零件的某特定方面中， 在设陶瓷本体的长度为 L、 设陶瓷本体的 厚度为 T 时， 满足 L/T ＜ 0.22。
根据本发明， 由于 (1/10)t0 ≤ t1 ≤ (2/5)t0， 所以能够同时实现陶瓷电子零件的薄 型化和高的可靠性。
附图说明
图 1 是第一实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。 图 2 是第一实施方式的陶瓷电子零件的概略侧面图。 图 3 是图 1 的线Ⅲ - Ⅲ的概略剖面图。 图 4 是将第一实施方式的陶瓷电子零件的局部进行了放大后的概略剖面图。 图 5 是形成有导电图案的陶瓷生片 ( グリ一ンシ一ト ) 的概略平面图。 图 6 是母层叠体的概略平面图。 图 7 是用于说明母层叠体的冲压 ( プレス ) 工序的概略剖面图。 图 8 是第二实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。 图 9 是第三实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。 图 10 是第一比较例的陶瓷电子零件的概略剖面图。 图 11 是第二比较例的陶瓷电子零件的概略剖面图。 图中 ： 1…陶瓷电子零件 10…陶瓷本体 10A…有效部 10a…第一主面 10b…第二主面 10c…第一侧面 10d…第二侧面 10e…第一端面 10f…第二端面 10g…陶瓷层 11…第一内部电极 12…第二内部电极 13…第一外部电极 13a…第一部分 13b…第二部分 13c…第三部分 14…第二外部电极 14a…第一部分 14b…第二部分 14c…第三部分 15…第一导电层 20…陶瓷生片 21…导电图案 22…母层叠体 23…导电图案24a、 24b…弹性体 25a、 25b…通孔电极具体实施方式
( 第一实施方式 )
下面， 以图 1 所示的陶瓷电子零件 1 为例说明本发明的最佳实施方式。其中， 陶瓷 电子零件 1 只是简单的例示。本发明不受以下所示的陶瓷电子零件 1 及其制造方法任何限 定。
图 1 是第一实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。图 2 是第一实施方式的陶瓷 电子零件的概略侧面图。图 3 是图 1 的线Ⅲ - Ⅲ的概略剖面图。图 4 是对第一实施方式的 陶瓷电子零件的局部进行了放大后的概略剖面图。
首先， 参照图 1 ～图 4 说明陶瓷电子零件 1 的构成。
如图 1 ～图 3 所示， 陶瓷电子零件 1 具备陶瓷本体 10。陶瓷本体 10 由适合于陶 瓷电子零件 1 的功能的适当的陶瓷材料构成。具体而言， 在陶瓷电子零件 1 为电容器的情 况下， 可由电介质陶瓷材料形成陶瓷本体 10。作为电介质陶瓷材料的具体例， 可列举例如 BaTiO3、 CaTiO3、 SrTiO3、 CaZrO3 等。另外， 也可以根据所期望的陶瓷电子零件 1 的特性， 以 上述陶瓷材料为主成分， 向陶瓷本体 10 适当添加例如 Mn 化合物、 Mg 化合物、 Si 化合物、 Fe 化合物、 Cr 化合物、 Co 化合物、 Ni 化合物、 稀土类化合物等副成分。
在陶瓷电子零件 1 为陶瓷压电元件的情况下， 可由压电陶瓷材料形成陶瓷本体 10。作为压电陶瓷材料的具体例列举例如 PZT( 锆钛酸铅 ) 系陶瓷材料等。
在陶瓷电子零件 1 为热敏电阻元件的情况下， 可由半导体陶瓷材料形成陶瓷本体 10。作为半导体陶瓷材料的具体例可列举例如尖晶石系陶瓷材料等。
在陶瓷电子零件 1 为电感器元件的情况下， 可由磁性体陶瓷材料形成陶瓷本体 10。作为磁性体陶瓷材料的具体例， 列举例如铁氧体陶瓷材料等。
陶瓷本体 10 形成为长方体状。如图 1 ～图 3 所示， 陶瓷本体 10 具有 ： 第一及第 二主面 10a、 10b ； 第一及第二侧面 10c、 10d ； 第一及第二端面 10e、 10f。如图 1 ～图 3 所示， 第一及第二主面 10a、 10b 沿长度方向 L 及宽度方向 W 延伸。如图 1 所示， 第一及第二侧面 10c、 10d 沿厚度方向 T 及长度方向 L 延伸。如图 3 所示， 第一及第二端面 10e、 10f 沿厚度方 向 T 及宽度方向 W 延伸。
另外， 在本说明书中， “长方体状” 还包含角部及棱线部为倒角状或 R 倒角状的长方 体。即， 所谓 “长方体状” 的构件是指具有第一及第二主面、 第一及第二侧面以及第一及第 二端面的全部构件。另外， 主面、 侧面、 端面的局部或全部也可以形成有凹凸等。即， 主面、 侧面及端面各自不一定是平坦的。
陶瓷本体 10 的尺寸无特别限定， 但是在设陶瓷本体 10 的厚度尺寸为 T、 长度尺寸 为 L、 宽度尺寸为 W 时， 优选陶瓷本体 10 为满足 T ≤ W ＜ L、 1/5W ≤ T ≤ 1/2W、 T ≤ 0.3mm 的 薄型的本体。 具体而言， 优选为 0.1mm ≤ T ≤ 0.3mm、 0.4mm ≤ L ≤ 1mm、 0.2mm ≤ W ≤ 0.5mm。
陶瓷层 10g( 参照图 3) 的厚度无特别限定。可以将陶瓷层 10g 的厚度设为例如 0.5μm ～ 10μm 程度。
如图 3 所示， 在陶瓷本体 10 的内部， 沿厚度方向 T 等间隔地交互配置有大致矩形状的多个第一及第二内部电极 11、 12。第一及第二内部电极 11、 12 分别与第一及第二主面 10a、 10b 平行。
如图 3 所示， 第一内部电极 11 以沿长度方向 L 及宽度方向 W 延伸的方式形成。第 一内部电极 11 露出于陶瓷本体 10 的第一端面 10e， 从第一端面 10e 向第二端面 10f 侧延 伸。第一内部电极 11 不到达各第二端面 10f、 第一及第二侧面 10c、 10d。另一方面， 第二内 部电极 12 也是以沿长度方向 L 及宽度方向 W 延伸的方式形成。如图 3 所示， 第二内部电极 12 露出于陶瓷本体 10 的第二端面 10f， 从第二端面 10f 向第一端面 10e 侧延伸。第二内部 电极 12 不到达各第一端面 10e、 第一及第二侧面 10c、 10d。第一及第二内部电极 11、 12 在 宽度方向 W 形成于相同的位置。因此， 第一内部电极 11 和第二内部电极 12 在陶瓷本体 10 的长度方向 L 的中央部， 隔着陶瓷层 10g 而彼此相面对。第一内部电极 11 和第二内部电极 12 在陶瓷本体 10 的长度方向 L 的两端部， 在厚度方向 T 不相面对。
陶瓷本体 10 中第一及第二内部电极 11、 12 彼此相面对的部分构成表现出作为电 容器的功能的有效部 10A。
另外， 第一及第二内部电极 11、 12 的材质无特别限定。 第一及第二内部电极 11、 12 可由例如 Ni、 Cu、 Ag、 Pd、 Au 等金属或 Ag-Pd 合金等含有这些金属的一种以上的合金形成。 第一及第二内部电极 11、 12 的厚度也无特别限定。可将第一及第二内部电极 11、 12 的厚度设为例如 0.3μm ～ 2μm 程度。
如图 1 ～图 3 所示， 在陶瓷本体 10 的表面上形成有第一及第二外部电极 13、 14。 第一外部电极 13 与第一内部电极 11 电连接。第一外部电极 13 具备 ： 形成于第一主面 10a 上的第一部分 13a、 形成于第二主面 10b 上的第二部分 13b、 形成于第一端面 10e 上的第三 部分 13c。在本实施方式中， 第一外部电极 13 以较浅地卷绕 ( 回り込む ) 在第一及第二侧 面 10c、 10d 的端部的方式形成。具体而言， 第一外部电极 13 的第一及第二侧面 10c、 10d 的 沿长度方向 L 的长度小于沿第一部分 13a 的长度方向 L 的长度的一半。 而且， 第一外部电极 13 沿宽度方向 W 几乎不从第一及第二侧面 10c、 10d 突出。由此， 能够减小陶瓷电子零件 1 的宽度方向 W 的尺寸。 另外， 第一外部电极 13 实质上也可以不形成于第一及第二侧面 10c、 10d。
另一方面， 第二外部电极 14 与第二内部电极 12 电连接。第二外部电极 14 具备 ： 形成于第一主面 10a 上的第一部分 14a、 形成于第二主面 10b 上的第二部分 14b、 形成于第 二端面 10f 上的第三部分 14c。在本实施方式中， 第二外部电极 14 以较浅地卷绕在第一及 第二侧面 10c、 10d 的长度方向 L 的端部的方式形成。具体而言， 第二外部电极 14 的第一及 第二侧面 10c、 10d 的沿长度方向 L 的长度小于沿第一部分 14a 的长度方向 L 的长度的一半。 而且， 第二外部电极 14 沿宽度方向 W 几乎不从第一及第二侧面 10c、 10d 突出。由此。能够 减小陶瓷电子零件 1 宽度方向 W 的尺寸。另外， 第二外部电极 14 实质上也可以不形成于第 一及第二侧面 10c、 10d。
另外， 第一及第二外部电极 13、 14 可由例如 Ni、 Cu、 Ag、 Pd、 Au 等金属或 Ag-Pd 合 金等含有这些金属的一种以上的合金形成。
第一及第二外部电极 13、 14 分别包含无机结合材料。无机结合材料是用于提高相 对于陶瓷本体 10 的紧贴 ( 密着 ) 强度的成分。在第一及第二外部电极 13、 14 通过预烧制 形成的情况下， 无机结合材料被称为共用材料 ( 共材 )， 例如也可以是与包含于陶瓷本体 10
的陶瓷材料同一种的陶瓷材料。无机结合材料也可以是例如主成分与包含于陶瓷本体 10 的陶瓷材料相同的陶瓷材料。另外， 在第一及第二外部电极 13、 14 通过后烧制形成的情况 下， 无机结合材料也可以是例如玻璃成分。
优选第一及第二外部电极 13、 14 中的无机结合材料的含量例如在 40 体积％～ 60 体积％的范围内。
另外， 也可以在第一及第二外部电极 13、 14 上形成镀敷层。镀敷层也可以由多层 形成。作为构成镀敷层的金属， 优选使用例如选自 Cu、 Ni、 Sn、 Pb、 Au、 Ag、 Pd、 Al、 Bi 及 Zn 构成的组中的一种金属或含有该金属的合金。
其中， 在将陶瓷电子零件 1 埋入配线基板的情况下， 作为构成镀敷层最外层的金 属， 优选使用选自 Cu、 Au、 Ag 及 Al 构成的组中的一种金属或含有该金属的合金。这是因为， 在埋入时有时会以外部电极 13、 14 为目标照射贯通配线基板的激光， 这些金属能够有效地 反射激光。
优选每一层镀敷层的厚度为 1 ～ 10μm。
在本实施方式中， 第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 的一部分在厚度方向 T 与有效部 10A 相面对。 第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 各自的一部分分 别埋入第一及第二主面 10a、 10b。 因此， 各第一及第二主面 10a、 10b 中第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 位于上方的部分比第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 不位于上方的部分在厚 度方向位于更靠近中央。
若设第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 各自的厚度 为 t0( 不包含镀敷层的厚度 )、 设分别埋入第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 各自的第一及第二主面 10a、 10b 的部分的厚度为 t1， 则在本实施方式中， t1 和 t0 满足 (1/10)t0 ≤ t1 ≤ (2/5)t0。因此， 实现陶瓷电子零件的薄型化和高的可靠性的 兼得。
若 t1 不足 (1/10)t0， 则第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 和陶瓷本体 10 的紧贴性变得过低， 第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 易产生剥离， 有时可靠性降低。另外， 若 t1 不足 (1/10)t0， 则第一及第二外部电极 13、 14 的第一及第二 部分 13a、 13b、 14a、 14b 的未埋入的部分的厚度 t2 过大， 有时不能充分实现陶瓷电子零件的 薄型化。
另一方面， 在 t1 大于 (2/5)· t0 的情况下， 有时陶瓷电子零件可靠性可能降低。这 认为是由于在将第一及第二部分 13a、 13b、 14a、 14b 埋入第一及第二主面 10a、 10b 时， 对第 一及第二内部电极 11、 12 施加大的应力， 会造成第一及第二内部电极 11、 12 损伤， 得不到所 期望的电容， 或者发生短路。
另外， 在本实施方式中， 可将 t0 设为例如 3μm ～ 20μm 程度。
下面， 说明本实施方式的陶瓷电子零件 1 的制造方法之一例。
首先， 准备含有用于构成陶瓷本体 10 的陶瓷材料的陶瓷生片 20( 参照图 5)。然 后， 如图 5 所示， 在该陶瓷生片 20 上涂敷导电膏 ( 導電性ペ一スト )， 由此形成导电图案 21。 另外， 导电图案的涂敷可通过例如网板印刷法等各种印刷法进行。导电膏除导电性微粒子 之外也可以含有公知的粘合剂及溶剂。
其次， 将未形成导电图案 21 的陶瓷生片 20 和形成有导电图案 21 的陶瓷生片 20 沿长度方向 L 一边适当错位一边层叠， 利用静水压压力机等装置在层叠方向进行冲压， 由 此制作图 6 所示的母层叠体 22。
接着， 如图 6 所示， 通过网板印刷法等适当的印刷法， 在母层叠体 22 上， 形成第一 及第二外部电极 13、 14 的第一导电层 15 的与构成第一及第二部分 13a、 13b 的部分相对应 的形状的导电图案 23。
然后， 再次利用静水压压力机等装置对母层叠体 22 向层叠方向冲压。通过该冲压 工序， 埋入导电图案 23 的一部分。导电图案 23 的埋入量可通过调整例如冲压量、 冲压压力 及冲压时与母层叠体 22 接触的构件的硬度以及弹性系数进行。
具体而言， 例如在相面对的模具 ( 金型 ) 和母层叠体 22 的两主面之间未夹杂橡胶 等弹性体而对母层叠体 22 进行冲压的情况下， 导电图案 23 的埋入量增大。与此相对， 如图 7 所示， 以在相面对的模具和母层叠体 22 的两主面之间使橡胶等弹性体 24a、 24b 接触的状 态进行冲压的情况下， 埋入量相对变小。而且， 通过调整弹性体 24a、 24b 的弹性系数等， 能 够调整埋入量。
接着， 沿假象的切割线 CL 切割母层叠体 22， 由此， 由母层叠体 22 制作多个生的陶 瓷层叠体。另外， 母层叠体 22 的切割可通过切割或挤压切割进行。 也可以在做成生的陶瓷层叠体后， 通过滚磨等进行生的陶瓷层叠体的棱线部及棱 线部的倒角或 R 倒角及表层的研磨。
其后， 在生的陶瓷层叠体的两端面例如通过浸渍法等涂敷导电膏。 由此， 也在陶瓷 层叠体的两端面形成导电膏层。
然后， 进行生的陶瓷层叠体的烧制 ( 焼成 )。在该烧制工序， 同时进行上述形成的 导电膏层的烧制 ( 预烧制 ( コファィア ))。另外， 烧制温度可根据所使用的陶瓷材料及导 电膏的种类适宜设定。烧制温度可设为例如 900℃～ 1300℃程度。
其后， 根据需要进行滚磨等研磨。
通过在同时烧制的导电膏层上实施镀敷而完成第一及第二外部电极 13、 14。
下面， 说明实施本发明的最佳方式的其它例。 在以下的说明中， 用相同的符号表示 实质上具有与上述第一实施方式同样功能的构件， 说明从略。
( 第二实施方式 )
图 8 是第二实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。
在上述第一实施方式中， 以第一及第二主面 10a、 10b 各自之上形成有第一及第二 外部电极 13、 14 为例进行了说明。但是本发明不限于该构成。在本发明中， 只要至少一个 外部电极形成于第一主面 10a 上即可。
例如图 8 所示， 第一及第二外部电极 13、 14 也可以以覆盖第一或第二端面 10e、 10f 和第一主面 10a 的方式形成。即， 第一及第二外部电极 13、 14 具有第一部分 13a、 14a， 且只 要与第一或第二内部电极 11、 12 电连接， 其形状就无特别限定。
( 第三实施方式 )
图 9 是第三实施方式的陶瓷电子零件的概略立体图。
在上述第一实施方式中， 以将第一及第二内部电极 11、 12 引出到第一或第二端面 10e、 10f， 同时在第一及第二端面 10e、 10f 上形成第一或第二外部电极 13、 14， 由此将第一
及第二内部电极 11、 12 与第一或第二外部电极 13、 14 电连接为了例进行了说明。但是， 本 发明不限于该构成。
例如图 9 所示， 也可以形成通孔电极 25a、 25b， 将第一及第二内部电极 11、 12 引出 到第一及第二主面 10a、 10b， 在第一及第二主面 10a、 10b 与第一及第二外部电极 13、 14 电连 接。该情况下， 第一及第二外部电极 13、 14 只要形成于第一及第二主面 10a、 10b 的至少一 方即可， 也可以未必在第一及第二侧面 10c、 10d 及第一及第二端面 10e、 10f 上形成第一及 第二外部电极 13、 14。
( 实施例 1)
按下述的条件， 采用上述第一实施方式所述的制造方法制作了 100 个具有与上述 第一实施方式的陶瓷电子零件 1 同样的构成的作为陶瓷电容器的陶瓷电子零件。在本实施 例中， 设 t1 ＝ 1.4μm、 设 t1 ＝ 1/10t0。
( 实施例 1 的条件 )
陶瓷电子零件的尺寸 ： 长度 1mm、 宽度 0.5mm、 厚度 0.15mm
陶瓷电子零件的电容 ： 100pF
陶瓷本体的组成 ： BaTiO3
外部电极 ： 由厚度 14μm 的 Ni 构成的膜 (t0 ＝ 14μm)
第一镀敷膜 ： 由厚度 4μm 的 Cu 构成的镀敷膜 ( 形成于外部电极上 )
第二镀敷膜 ： 由厚度 3.5μm 的 Cu 构成的镀敷膜 ( 形成于第一镀敷膜上 )
烧制的最高温度 ： 1200℃
弹性体 24a、 24b 的厚度 ： 0.1mm
冲压压力 ： 70MPa
( 实施例 2)
设弹性体 24a、 24b 的厚度为 0.1mm、 设冲压压为 77.2MPa、 设 t1 ＝ 3.5μm、 设 t1 ＝ (1/4)t0， 除此之外其它都与上述实施例 1 相同， 制作了 100 个陶瓷电子零件。
( 实施例 3)
设 弹 性 体 24a、 24b 的 厚 度 为 0.1mm、 设 冲 压 压 为 100MPa、 设 t1 ＝ 5.6μm、 t1 ＝ (2/5)·t0， 除此之外其它都与上述实施例 1 相同， 制作了 100 个陶瓷电子零件。
( 比较例 1)
设弹性体 24a、 24b 的厚度为 0.2mm、 设冲压压力为 50MPa， 如图 10 所示， 未埋入外 部电极， 设 t1 ＝ 0， 除此之外其它都与上述实施例 1 相同， 制作 100 个陶瓷电子零件。
( 比较例 2)
替代弹性体 24a、 24b 使用刚体， 将冲压压力设为 77.2MPa、 设 t1 ＝ 7.0μm、 t1 ＝ (1/2)t0， 除此以外其它都与上述实施例 1 相同， 制作了 100 个陶瓷电子零件。
另外， 比较例的说明中， 为便于说明， 用共同的符号表示实质上与上述第一实施方 式具有共同功能的构件。
( 粘接强度试验 )
对于在上述实施例 1 ～ 4 及比较例 1 ～ 3 分别制作的 100 个陶瓷电子零件， 使用 光学显微镜观察了第一及第二外部电极各自的第一及第二部分， 检查有无剥离。下述的表 1 表示观察到剥离的样品的个数。( 静电电容试验 )
对从在上述实施例 1 ～ 4 及比较例 1 ～ 3 分别制作的 100 个陶瓷电子零件中任意 抽出的各 30 个， 使用阿基莱塔 ( アジレント ) 公司制作的 C 测量仪表 4278A 测定了静电电 容， 检查静电电容是否达到了目标静电电容 (100pF)。 下述的表 1 表示静电电容未达到目标 静电电容 (100pF) 的样品个数。
表1
比较例 1 t0(μm) t1(μm) t1/t0 (1/10)t0 (2/5)t0 粘接强度试验 静电电容试验
14 0 0 1.4 5.6 3/100 0/30 实施例 1 14 1.4 1/10 1.4 5.6 0/100 0/30 实施例 2 14 3.5 1/4 1.4 5.6 0/100 0/30 实施例 3 14 5.6 2/5 1.4 5.6 0/100 0/30 比较例 2 14 7 1/2 1.4 5.6 0/100 1/30根据上述表 1 所示的结果得知， 通过设为 (1/10)t0 ≤ t1 ≤ (2/5)t0， 得到高的可靠性。