專利名稱：電子部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子部件、特別是使用陶瓷材料的電子部件。
背景技術：
電容器、電感器等很多使用陶瓷材料的電子部件具有這樣的結構，即其具備由陶瓷材料形成的素體、設置于素體內(nèi)部的內(nèi)部電極以及以與該內(nèi)部電極相連接的方式設置在素體表面上的外部電極。對于這種電子部件，一直以來都在研究用于抑制由于素體與外部電極的物性差而產(chǎn)生的素體的裂縫等的方法。
例如，在日本特開平11-219849號公報中，記載了以下內(nèi)容在具有上述結構的電子部件的一例疊層陶瓷電容器中，使外部電極為從素體側開始具備第1～第3導體層的3層結構，并設置含有樹脂成分的層作為第2導體層，同時，使各層之間的接合強度在規(guī)定的范圍內(nèi)。在該疊層陶瓷電容器中，由于由第2導體層吸收外力，因而素體中的裂縫難以產(chǎn)生。
如上所述的電子部件被安裝在印刷電路板等的基板上而使用。在這種情況下，一般通過將外部電極焊接在基板上的端子部分，使電子部件與設置在基板上的電路等電連接，同時固定在基板上。
但是，本發(fā)明者們進行研究后明確了，在安裝了電子部件的基板等上加上熱沖擊時，由于受熱引起的基板和電子部件的膨脹、收縮的程度大不相同，在由電子部件和基板的焊接而產(chǎn)生的接合部應力集中因而裂縫容易進入。因此，往往即使如上述的現(xiàn)有文獻所述，在減少了素體中的裂縫的產(chǎn)生的疊層陶瓷電容器的情況中，也不能充分防止這種接合部上的裂縫的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是鑒于這樣的情況而做出的，目的是提供能充分減少在與基板的接合部分上的裂縫的產(chǎn)生的電子部件。
為達到上述目的，本發(fā)明的電子部件，其特征在于，具備陶瓷素體，設置于陶瓷素體的內(nèi)部的內(nèi)部電極以及設置于陶瓷素體的表面且與內(nèi)部電極電連接的外部電極；外部電極具有包含環(huán)氧樹脂的固化物的導電性樹脂層，該環(huán)氧樹脂的固化物含有分子量為2000以上且具有多個環(huán)氧基的環(huán)氧化合物作為主劑。
外部電極所具有的導電性樹脂層含有環(huán)氧樹脂固化物，該環(huán)氧樹脂固化物包含分子量為2000以上的環(huán)氧化合物作為主劑。該環(huán)氧樹脂固化物，由于作為其原料的主劑的分子鏈長，固化結構中形成有交聯(lián)結構的比例適當?shù)刈冃?。因此，該環(huán)氧樹脂固化物具有柔軟的特性。因此，與包含使用分子量小于2000的環(huán)氧化合物作為主劑的環(huán)氧樹脂固化物的情況相比，包含該環(huán)氧樹脂固化物的導電性樹脂層也更柔軟。因此，本發(fā)明的電子部件，即使在通過外部電極的焊接等而被安裝在基板上的狀態(tài)下受到熱沖擊，由于與基板的體積變化之差而被施加到接合部的應力，也被外部電極中的柔軟的導電性樹脂層充分緩和。其結果是，本發(fā)明的電子部件，在與基板的接合部上難以產(chǎn)生裂縫。
在本發(fā)明的電子部件中，更優(yōu)選環(huán)氧樹脂還包含酚醛樹脂作為固化劑。這樣，環(huán)氧樹脂固化物，在其結構中良好地具有交聯(lián)結構，其結果是，使得導電性樹脂層的應力緩和性更加優(yōu)異。
此外，更優(yōu)選環(huán)氧化合物為兩末端具有環(huán)氧基的直鏈狀的雙官能團環(huán)氧化合物。由此，因為進一步良好地減少了環(huán)氧樹脂固化物中的交聯(lián)結構的比例，同時，主劑的分子鏈自身也能夠變得柔軟，所以進一步提高了包含該環(huán)氧樹脂固化物的導電性樹脂層的柔軟性。


圖1為表示優(yōu)選的實施方式相關的疊層陶瓷電容器的剖面結構的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式。在此，本發(fā)明不一定限于附圖的尺寸比例。在以下的說明中，作為電子部件的一個例子，對疊層陶瓷電容器進行說明。
圖1為表示優(yōu)選的實施方式相關的疊層陶瓷電容器(以下簡稱“電容器”)的剖面結構的示意圖。圖示的電容器1由素體(陶瓷素體)10、在該素體10的兩個側面形成的一對外部電極20構成。
素體10以將電介體層12配置在兩個外側的方式交替層疊有電介體層12和內(nèi)部電極14。實際上，相鄰的電介體層12彼此間被一體化為其邊界在視覺上難以辨認的程度。內(nèi)部電極14被設置為只有一個端部露出于形成有素體10的外部電極20的端面。配置在素體10內(nèi)的多個(在此為5個)內(nèi)部電極12，大致平行地配置為使得上述端部交替地露出于素體10的相對的端面。
電介體層12由含有陶瓷材料的介電材料構成。為了得到作為電容器的優(yōu)良的特性，優(yōu)選具有高介電常數(shù)的材料作為包含于介電材料中的陶瓷材料。例如優(yōu)選鈦酸鋇(BaTiO3)類材料、鉛復合鈣鈦礦化合物類材料、鈦酸鍶(SrTiO3)類材料等。
作為內(nèi)部電極14，可以舉出，例如由Ni或Ni合金形成的電極。作為Ni合金，優(yōu)選含有95質(zhì)量％以上的Ni和Mn、Cr、Co、Al等的至少一種的合金。
外部電極20分別形成于與素體10中電介體層12和內(nèi)部電極14的層疊方向平行且相互面對的兩個端面上。該外部電極20為4層結構，從素體10側開始，依次具有第1電極層22、第2電極層24、第3電極層26及第4電極層28。
第1電極層22與素體10緊貼而設置，與被引出至素體10的端面的內(nèi)部電極14相連接。第1電極層22由與內(nèi)部電極14電連接良好的金屬材料構成。作為這種金屬材料優(yōu)選Ag或Cu。
第2電極層24為含有環(huán)氧樹脂固化物和導電材料的導電性樹脂層。該第2電極層24主要由導電材料等的粒子構成，成為環(huán)氧樹脂固化物充滿該粒子的間隙的結構。優(yōu)選Ag作為第2電極層24中所包含的導電材料。
在第2電極層24中，優(yōu)選導電材料和環(huán)氧樹脂固化物的合計質(zhì)量中，導電材料含70～95質(zhì)量％，更優(yōu)選含80～90質(zhì)量％。如果該導電材料的含量不足70質(zhì)量％，會有第2電極層24不具有足夠的導電性的情況；而超過95質(zhì)量％時，環(huán)氧樹脂固化物的含量相對過少，存在第2電極層24的柔軟性不足的趨勢。
用于形成環(huán)氧樹脂固化物的環(huán)氧樹脂包含分子量為2000以上且具有多個環(huán)氧基的環(huán)氧化合物作為主劑。作為環(huán)氧化合物，優(yōu)選在兩個末端具有環(huán)氧基的直鏈狀的雙官能團環(huán)氧化合物。作為這樣的環(huán)氧化合物，優(yōu)選雙酚型環(huán)氧化合物，可示例有用下述通式(1)表示的化合物。具體地說，優(yōu)選雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂等。
式中，X為用下述化學式(2a)～(2e)表示的2價的基，n為4以上的整數(shù)。
-C(CH3)2- (2a) -CH2- (2b) -CH(CH3)- (2c)-SO2- (2d)-CPh2- (2e)如上所述，作為主劑的環(huán)氧化合物具有2000以上的分子量。在此，“分子量”指平均分子量，具體地說，可以使用通過凝膠滲透色譜法測定的數(shù)平均分子量。換言之，分子量2000以上的環(huán)氧化合物為具有成為分子量2000以上的長度的分子鏈的化合物。具體地說，在環(huán)氧化合物為用上述通式(1)表示的化合物的情況下，該通式中n優(yōu)選為5以上，更優(yōu)選為6～20，進一步優(yōu)選為6～15。
包含分子量為2000以上的環(huán)氧化合物作為主劑的環(huán)氧樹脂的固化物，由于主劑的分子鏈長因而適當減少了交聯(lián)結構，成為柔軟的固化物。于是，由于包含該固化物的第2電極層24也同樣變得柔軟，所以即使外部電極20被固定在基板上等時由于基板的變形等而在接合部產(chǎn)生應力，也可以使其緩和。
從更良好地得到這種效果的觀點出發(fā)，優(yōu)選作為主劑的環(huán)氧化合物的分子量為3000以上。但是，當環(huán)氧化合物的分子量超過10000時，可能產(chǎn)生第2電極層24的與第1或第3電極層22、26的附著性變差的不利狀況，因此優(yōu)選環(huán)氧化合物的分子量的上限值為10000左右。
優(yōu)選除了上述主劑之外，環(huán)氧樹脂還含有固化劑。通過含有固化劑，在環(huán)氧樹脂中良好地形成交聯(lián)結構。作為固化劑，可以適用酚醛樹脂、胺、酸酐等的公知的環(huán)氧樹脂固化劑。其中，優(yōu)選酚醛樹脂作為固化劑。通過包含酚醛樹脂作為固化劑，可以得到不但具有適度的柔軟性，耐熱性也優(yōu)異的固化物。作為酚醛樹脂，可以舉出熱塑型酚醛樹脂(novolac type phenolic resin)和熱固型酚醛樹脂(resol typephenolic resin)等，其中優(yōu)選熱塑型酚醛樹脂。
環(huán)氧樹脂含有酚醛樹脂作為固化劑時，優(yōu)選主劑環(huán)氧化合物和固化劑酚醛樹脂被配制為，環(huán)氧化合物/酚醛樹脂按照質(zhì)量比成為50/50～95/5。環(huán)氧化合物和酚醛樹脂的合計質(zhì)量中，如果環(huán)氧化合物的含量不足50質(zhì)量％，則固化物的彈性率過高，難以得到如上所述的應力緩和性優(yōu)良的第2電極層24。而超過95質(zhì)量％時，固化物中未反應的環(huán)氧基增多而容易吸收水分，有與相鄰的層的粘結性降低的情況。從得到具有良好的應力緩和性和粘結性的第2電極層24的觀點出發(fā)，優(yōu)選上述環(huán)氧化合物的含量為50～95質(zhì)量％，更優(yōu)選為60～90質(zhì)量％。
第2電極層24含有上述環(huán)氧樹脂的固化物。該環(huán)氧樹脂固化物主要由鏈狀的聚合結構和交聯(lián)結構構成，上述鏈狀的聚合結構由主劑環(huán)氧化合物或其聚合物構成，上述交聯(lián)結構由上述固化劑形成為連接兩個以上的聚合結構。該交聯(lián)結構主要是通過聚合結構中的環(huán)氧基與固化劑中的能夠與環(huán)氧基反應的官能團進行反應并生成鍵而形成。作為固化劑的上述官能團，當固化劑為酚醛樹脂時，可以舉出該樹脂所具有的羥基。
第3電極層26為形成為覆蓋第2電極層24的表面的金屬層。例如可以舉出由Ni構成的層。此外，第4電極層28為形成為進一步覆蓋第3電極層26的表面的金屬層。例如可以舉出由Sn構成的層。由于這些第3和第4電極層26、28，外部電極20與基板上的端子的電連接變得良好。此外，還可以良好地進行外部電極20在基板的端子等上的焊接。
下面，說明具有上述結構的電容器1的優(yōu)選制造方法。
首先，準備構成電介體層12的介電材料的原料。例如，作為陶瓷材料的原料，可以舉出構成陶瓷材料的各金屬元素的氧化物等。將該原料混合后，在800～1300℃左右進行預燒結，將該預燒結物用噴射磨和球磨等粉碎至所需粒徑。其后，在粉碎物中添加粘結劑和增塑劑等，得到用于形成電介體層12的膏(以下稱為“電介體膏”)。
此外，將構成內(nèi)部電極14的金屬或合金等的粉末與粘結劑、溶劑等一起混合，調(diào)制用于形成內(nèi)部電極14的膏(以下稱為“內(nèi)部電極膏”)。
接著，將電介體膏和內(nèi)部電極膏交替涂布，由此得到電介體膏層和內(nèi)部電極膏層被交替層疊的層壓體。將該層壓體根據(jù)需要切斷成所希望的尺寸后，進行通過加熱等除去各膏層中的粘結劑(脫粘結劑)的處理。隨后，將層壓體在N2或H2等惰性氣氛下在1200～1400℃下進行主燒結，得到素體10。通過該主燒結，電介體膏層和內(nèi)部電極膏層分別成為電介體層12和內(nèi)部電極層14。
接著，在素體10中露出有內(nèi)部電極14的端部的兩個端面上燒接構成第1電極層22的Ag等的金屬，在該端面上形成第1電極層22。具體地說，例如，在上述端面上涂布了在金屬中添加了粘結劑等的導電膏后，在800℃左右的溫度下進行燒結，由此可以形成第1電極層22。
接著，涂布用于形成上述第2電極層24的含有導電材料和環(huán)氧樹脂的導電膏(導電性樹脂材料)使其覆蓋第1電極層22。涂布后，進行在150～250℃左右的加熱從而使導電膏中的環(huán)氧樹脂固化，由此在第1電極層22的表面上形成第2電極層24。
進一步，通過電解電鍍等濕式電鍍法，形成由Ni等形成的第3電極層26使其覆蓋第2電極層24。接著，同樣在第3電極層26的表面上，形成由Sn等形成的第4電極層28。這樣，得到具有如圖1所示的結構的電容器1。
如以上這樣構成的電容器1，在外部電極20中，具備如上所述適度柔軟的第2電極層24。通過外部電極20的焊接等將電容器1固定在基板等上時，由于電容器1和基板等由熱引起的體積變化之差通常很大，在受到熱沖擊時，有將它們相接合的焊接部分處容易集中應力的趨勢。但是，在電容器1中，這樣的應力能夠被外部電極20中的柔軟的第2電極層24充分緩和。因此，即使由于熱沖擊等產(chǎn)生上述應力時，在電容器1與基板的接合部(焊接部分)也難以產(chǎn)生裂縫等。
此外，本發(fā)明的電子部件，不限于上述實施方式的疊層陶瓷電容器(電容器1)。例如，首先，電容器1只要至少具有與第2電極層24相當?shù)膶щ娦詷渲瑢幼鳛橥獠侩姌O20即可。即，外部電極20可以只由第2電極層24構成，也可以具有比如上所述的四層還多的層結構。并且，外部電極20由多層構成時，第2電極層24(導電性樹脂層)的形成位置不限于從素體10側開始的第二層。但是，從良好地進行外部電極20的焊接等的觀點出發(fā)，優(yōu)選外部電極20的最外側的層不是第2電極層24，而是有利于焊接的Sn等的金屬層。
此外，本發(fā)明的電子部件，不限于上述的疊層陶瓷電容器，只要是具有在陶瓷素體的表面具備外部電極的結構的陶瓷電子部件，就沒有特別的限制。作為這樣的陶瓷電子部件，可以舉出壓電體元件、電感器、變阻器、熱敏電阻等。
以下，通過實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。
(實施例1)首先準備素體，它是將由鈦酸鋇形成的電介體層和由鎳形成的內(nèi)部電極層交替配置使得電介體層位于兩個外側而得到的素體。接著，在該素體上相對的一對端面上涂布導電膏，該導電膏含有Cu、玻璃粉及作為有機粘結劑的有機纖維素，之后，在800℃下燒結，在素體的兩個端面上形成第1電極層。
接著，在第1電極層的表面上涂布導電膏，該導電膏包含35重量％的平均粒徑為1μm的粒狀Ag粉末、35重量％的平均粒徑為10μm的片狀Ag粉末、10重量％的分子量為2900的雙酚A型環(huán)氧樹脂(主劑)、2重量％的熱塑型酚醛樹脂(固化劑)以及18重量％的丁醚(溶劑)。接著，進行200℃、60分鐘的加熱，使導電膏固化，從而在第1電極層上形成了第2電極層。
其后，通過電解電鍍法在第2電極層的表面上依次形成Ni電鍍層和Sn電鍍層，從而分別形成第3電極層及第4電極層，完成在素體的兩個端面上具備四層結構的外部電極的電容器。
(實施例2)除了使用包含33.7重量％的平均粒徑為1μm的粒狀Ag粉末、33.7重量％的平均粒徑為10μm的片狀Ag粉末、9.6重量％的分子量為3800的雙酚A型環(huán)氧樹脂(主劑)、1.9重量％的熱塑型酚醛樹脂(固化劑)以及21.1重量％的丁醚(溶劑)作為用于形成第2電極層的導電膏之外，與實施例1同樣得到了電容器。
(比較例1)除了使用包含35重量％的平均粒徑為1μm的粒狀Ag粉末、35重量％的平均粒徑為10μm的片狀Ag粉末、8重量％的分子量為1650的雙酚A型環(huán)氧樹脂(主劑)、4重量％的熱塑型酚醛樹脂(固化劑)以及18重量％的丁醚(溶劑)作為用于形成第2電極層的導電膏之外，與實施例1同樣得到了電容器。
制作通過將外部電極焊接在基板上而將實施例1～2和比較例1的電容器元件分別固定在基板上的樣品。對該樣品進行施加規(guī)定的循環(huán)數(shù)的熱沖擊的熱沖擊試驗，該熱沖擊以在-55℃下冷卻30分鐘和在125℃下加熱30分鐘作為一個循環(huán)，試驗后，確認焊接部分是否產(chǎn)生裂縫。熱沖擊試驗分別在使循環(huán)次數(shù)為1000、2000及3000個循環(huán)的條件下進行。此外，在各熱沖擊試驗中，將對應于各個實施例及比較例的樣品各50個用于試驗，對50個樣品中看到產(chǎn)生裂縫的樣品數(shù)進行計數(shù)。將其作為產(chǎn)生裂縫的樣品數(shù)。在表1中表示所得的結果。


由表1確認了，與比較例1的電容器相比，實施例1及2的電容器，即使通過外部電極的焊接安裝在基板上并受到熱沖擊的情況下，在焊接部分也難以產(chǎn)生裂縫等。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明相關的電子部件，即使在通過外部電極的焊接等接合在基板上的狀態(tài)下受到熱沖擊的情況下，也能夠緩和施加在與基板的接合部的應力，可以減少在此接合部的裂縫的產(chǎn)生。
權利要求
1.一種電子部件，其特征在于，具備陶瓷素體；設置于所述陶瓷素體的內(nèi)部的內(nèi)部電極；以及設置于所述陶瓷素體的表面并與所述內(nèi)部電極電連接的外部電極；所述外部電極具有含有環(huán)氧樹脂的固化物的導電性樹脂層，該環(huán)氧樹脂的固化物含有分子量2000以上且具有多個環(huán)氧基的環(huán)氧化合物作為主劑。
2.如權利要求1所述的電子部件，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂還含有酚醛樹脂作為固化劑。
3.如權利要求1所述的電子部件，其特征在于，所述環(huán)氧化合物為在兩末端具有環(huán)氧基的直鏈狀的雙官能團環(huán)氧化合物。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠減少在與基板等的接合部分上的裂縫的產(chǎn)生的電子部件。作為本發(fā)明的電子部件的一個例子的電容器(1)(疊層陶瓷電容器)具備素體(10)(陶瓷)和形成于素體(10)的兩側面的一對外部電極(20)。素體(10)交替層疊有電介體層(12)和內(nèi)部電極(14)。外部電極(20)具有從素體(10)一側起按以下順序形成各電極層的結構與內(nèi)部電極(14)連接的第1電極層；包含環(huán)氧樹脂的固化物的第2電極層(導電性樹脂層)，該環(huán)氧樹脂的固化物含有分子量2000以上且具有多個環(huán)氧基的環(huán)氧化合物作為主劑；由Ni形成的第3電極層以及由Sn形成的第4電極層。
文檔編號C08L63/00GK101030476SQ20071008478
公開日2007年9月5日 申請日期2007年2月28日 優(yōu)先權日2006年2月28日
發(fā)明者小松敬, 田邊孝司 申請人:Tdk株式會社