專利名稱：疊層型電子部件及其制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及疊層型電子部件及其制法，特別涉及像疊層陶瓷電容器那樣電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層被薄層、多層化的疊層型電子部件及其制法。
背景技術：
近年來，作為疊層型電子部件的一種的疊層陶瓷電容器，為了小型、高容量化，已經(jīng)實現(xiàn)了電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層的薄層、多層化(例如特開平11-251173)。
但是，以往的疊層型電子部件由于電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層的薄層化和內(nèi)部電極層相對于電介質(zhì)層的面積占有率的擴大化，電介質(zhì)層之間的結(jié)合區(qū)域逐漸變小，由此產(chǎn)生電子部件主體的機械強度降低的問題。另外，電介質(zhì)層的厚度和內(nèi)部電極層的厚度差變小，在疊層工序中，由于電介質(zhì)生片(green sheet)難以吸收內(nèi)部電極圖案的階梯部分，因此在疊層后或燒成后，會產(chǎn)生在電子部件主體的層間容易發(fā)生分離的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供即使將電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層薄層多層化也可以提高電子部件主體的機械強度并且抑制層間產(chǎn)生分離的疊層型電子部件及其制法。
本發(fā)明的疊層型電子部件是在交互層疊多個電介質(zhì)層和內(nèi)部電極層而形成的電子部件主體的端面上具有外部電極的疊層型電子部件，其特征是，所述電介質(zhì)層中的一部分電介質(zhì)層為比其他的電介質(zhì)層厚度更大的電介質(zhì)層。
這樣，即使將電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層薄層多層化，也可以提高電子部件主體的機械強度，并且可以抑制層間的分離。
該疊層型電子部件中，所述較厚的電介質(zhì)層與所述其他的電介質(zhì)層的層構(gòu)成比(厚的電介質(zhì)層的層數(shù)/其他的電介質(zhì)層的層數(shù))優(yōu)選為1/5～1/20。
另外，所述疊層型電子部件中，所述較厚的電介質(zhì)層和所述其他的電介質(zhì)層最好為同質(zhì)材料。另外，在將所述其他的電介質(zhì)層的厚度設為t1，將所述較厚的電介質(zhì)層的厚度設為t2時，優(yōu)選滿足t2/t1≥1.2的關系。
通過像這樣將厚的電介質(zhì)層的材質(zhì)與其他的電介質(zhì)層設為同質(zhì)，另外將厚度比率如上設定，就可以使其他的電介質(zhì)層與較厚的電介質(zhì)層一體化，進而可以提高強度。
本發(fā)明適于所述其他的電介質(zhì)層為薄層的情況，具體來說，適于其他的電介質(zhì)層的厚度在3μm以下，特別適于1～2μm的情況。另外，所述內(nèi)部電極層的厚度優(yōu)選2μm以下，特別優(yōu)選0.1～1.8μm。
另外，本發(fā)明的疊層型電子部件中，在將構(gòu)成所述其他的電介質(zhì)層的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ1，將構(gòu)成所述較厚的電介質(zhì)層的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ2時，最好滿足φ2/φ1≥1.1的關系，所述內(nèi)部電極層最好為金屬箔，金屬箔最好為電鍍膜。
所述疊層型電子部件中，由于構(gòu)成電介質(zhì)層的晶粒的粒徑越大，則電介質(zhì)的介電常數(shù)就越高，因此通過將構(gòu)成電介質(zhì)的平均結(jié)晶粒徑設為所述范圍，就可以抑制由增厚一部分的電介質(zhì)層的厚度而帶來的靜電電容的降低。
另外，本發(fā)明中，如果用電鍍膜形成內(nèi)部電極層，則可以形成均質(zhì)，減小厚度不均，并且可以增大有效面積，另外還可以使內(nèi)部電極層極薄。
本發(fā)明的疊層型電子部件的制法的特征是，具有準備至少含有電介質(zhì)粉末的電介質(zhì)生片和厚度比該電介質(zhì)生片更厚的電介質(zhì)生片的工序、在所述電介質(zhì)生片及所述較厚電介質(zhì)生片上分別形成內(nèi)部電極圖案的工序、將形成了該內(nèi)部電極圖案的所述電介質(zhì)生片及所述較厚電介質(zhì)生片層疊而形成疊層成形體的工序、切割該疊層成形體而形成電子部件主體成形體并燒成的工序。
根據(jù)此種制法，即使將電介質(zhì)生片或內(nèi)部電極圖案薄層化，由于插設有厚度較大的電介質(zhì)生片，因此可以提高電介質(zhì)生片上的內(nèi)部電極圖案的埋入性，由此可以消除由內(nèi)部電極圖案造成的階梯，即使在疊層及燒成后，也可以容易地防止層離。
另外，本發(fā)明的制法中，所述較厚電介質(zhì)生片和所述電介質(zhì)生片的層構(gòu)成比(較厚電介質(zhì)生片的層數(shù)/電介質(zhì)生片的層數(shù))最好為1/5～1/20，所述較厚電介質(zhì)生片和所述電介質(zhì)生片最好為同質(zhì)材料，當將所述電介質(zhì)生片的厚度設為tG1，將所述較厚電介質(zhì)生片的厚度設為tG2時，最好滿足tG2/tG1≥1.2的關系，在將構(gòu)成所述電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG1，將構(gòu)成所述較厚的電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG2時，最好滿足φG2/φG1≥1.1的關系，內(nèi)部電極圖案最好為金屬箔，金屬箔最好為電鍍膜。
通過像所述那樣，電介質(zhì)生片及較厚電介質(zhì)生片中分別所含的電介質(zhì)粉末為如上所述的粒徑比(φ2/φ1≥1.1)，則即使將一部分的電介質(zhì)生片加厚，也可以抑制燒成收縮率，從而可以減小燒成前后的內(nèi)部應力。
本發(fā)明如上所述，即使將電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層薄層多層化，也可以提高電子部件主體的機械強度，并且可以抑制層間的分離。


圖1是作為本發(fā)明的疊層型電子部件的代表例的疊層陶瓷電容器的概略剖面圖。
圖2是用于制造本發(fā)明的疊層型電子部件的工序圖。
圖3是表示切割疊層成形體時的切割部位的俯視圖。
具體實施例方式
對于本發(fā)明的疊層型電子部件的一個實施方式進行詳細說明。圖1是作為本發(fā)明的疊層型電子部件的代表例的疊層陶瓷電容器的概略剖面圖。該疊層型電子部件在電子部件主體1的兩個端面2上形成有外部電極3。電子部件主體1是將電介質(zhì)層10和內(nèi)部電極層7交互層疊而構(gòu)成的。內(nèi)部電極層7在電子部件主體1的相同的端面2上與外部電極3交互連接。
此外，本發(fā)明中，十分重要的是，電介質(zhì)層10當中的一部分電介質(zhì)層為比其他的電介質(zhì)層5更厚的電介質(zhì)層8。另外，將所述其他的電介質(zhì)層5的厚度設為t1，將所述較厚電介質(zhì)層8的厚度設為t2時的t2/t1比更優(yōu)選為1.2以上。
另外，根據(jù)提高所述其他的電介質(zhì)層5和所述較厚電介質(zhì)層8的燒結(jié)性，使機械強度提高的理由，較厚電介質(zhì)層8最好與其他的電介質(zhì)層5為同質(zhì)材料。這里，所謂「同質(zhì)材料」是指，主成分由相同元素構(gòu)成的材料。
另外，將構(gòu)成其他的電介質(zhì)層5的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ1，將構(gòu)成較厚的電介質(zhì)層8的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ2時的φ2/φ1比優(yōu)選在1.1以上，更優(yōu)選在1.15以上。具體來說，平均結(jié)晶粒徑φ1為0.1～1μm左右較好，平均結(jié)晶粒徑φ2為0.2～1.2μm左右較好。另一方面，在未將比其他電介質(zhì)層5更厚的電介質(zhì)層8插設在電子部件主體1中的情況下，則無法實現(xiàn)電子部件1的機械強度的提高。
這里，本發(fā)明中，所謂「薄層多層化」是指，其他的電介質(zhì)層5的厚度在3μm以下，內(nèi)部電極層7的厚度在2μm以下，電介質(zhì)層及內(nèi)部電極層分別被層疊100層以上。本發(fā)明適于此種被薄層、多層化了的疊層型電子部件。特別優(yōu)選其他的電介質(zhì)層5的厚度為1～2μm，內(nèi)部電極層7的厚度為0.1～1.8μm。
另外，本發(fā)明中，較厚電介質(zhì)層8和其他的電介質(zhì)層5的層構(gòu)成比(較厚電介質(zhì)層8的層數(shù)/其他電介質(zhì)層5的層數(shù))優(yōu)選為1/5～1/20。
電介質(zhì)層5、8例如為包括以BaTiO3等為主成分的結(jié)晶相的陶瓷層。
構(gòu)成本發(fā)明的電子部件主體1的內(nèi)部電極層7最好為金屬箔，另外，最好由電鍍膜形成。另外，該電鍍膜優(yōu)選以賤金屬材料為主成分，特別更優(yōu)選Ni、Cu當中的任意1種或它們的合金。
下面對作為本發(fā)明的疊層型電子部件的一個適用例的疊層陶瓷電容器的制法進行說明。圖2(a)～(d)是用于制造該疊層陶瓷電容器的工序圖。
(a)首先，在BaTiO3等電介質(zhì)粉末中添加混合燒結(jié)助劑、粘合劑、溶劑等而調(diào)制了陶瓷料漿后，將該陶瓷料漿涂布在承載薄膜(carrier film)51上，形成電介質(zhì)生片53a。另外，本發(fā)明中，重要的是，準備比電介質(zhì)生片53a更厚的電介質(zhì)生片53b。根據(jù)容易進行與電介質(zhì)生片53a的一體燒成的理由，該較厚電介質(zhì)生片53b與電介質(zhì)生片53a最好為同質(zhì)材料。另外，將電介質(zhì)生片53a的厚度設為tG1，將較厚電介質(zhì)生片53b的厚度設為tG2時的tG2/tG1比最好在1.2以上。
另外，將構(gòu)成電介質(zhì)生片53a的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG1，將構(gòu)成較厚的電介質(zhì)生片53b的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG2時的φG2/φG1比更優(yōu)選在1.1以上。
而且，本發(fā)明中，電介質(zhì)生片53a的厚度最好在12μm以下，特別是根據(jù)疊層型電子部件的小型、大容量化的理由，優(yōu)選1.5～5μm的范圍。
(b)然后，在電介質(zhì)生片53a及較厚電介質(zhì)生片53b上，分別形成內(nèi)部電極圖案54a、54b。此時，內(nèi)部電極圖案54a、54b的有效面積優(yōu)選60％以上，特別優(yōu)選65％以上。另外，為了消除由形成于電介質(zhì)生片53a及較厚電介質(zhì)生片53b上的內(nèi)部電極圖案54a、54b造成的階梯，也可以沿著該內(nèi)部電極圖案54a、54b的周圍涂布有機樹脂等。而且，該有機樹脂的涂布厚度最好按照與內(nèi)部電極圖案54a、54b的厚度相當?shù)姆绞叫纬伞?br> (c)然后，將形成了該內(nèi)部電極圖案54a、54b的電介質(zhì)生片53a及較厚電介質(zhì)生片53b以特定的構(gòu)成層疊多層，然后，在該上下面，通過層疊多層未形成內(nèi)部電極圖案的電介質(zhì)生片53a并進行加熱加壓，制作成疊層成形體57。
該疊層成形體57的電介質(zhì)生片53a及較厚電介質(zhì)生片53b的層構(gòu)成比(較厚電介質(zhì)生片53b的層數(shù)/電介質(zhì)生片53a的層數(shù))更優(yōu)選為1/5～1/20。
另外，如圖2(c)及圖3所示，內(nèi)部電極圖案54a、54b由規(guī)則地排列于電介質(zhì)生片53a及較厚電介質(zhì)生片53b的表面上的多個內(nèi)部電極構(gòu)成。另外，內(nèi)部電極圖案54a和內(nèi)部電極圖案54b以內(nèi)部電極的長度方向的大約一半的長度相對錯開而層疊。而且，圖3中，雖然為了方便，按照內(nèi)部電極圖案54b比內(nèi)部電極圖案54a更寬的方式進行描繪，但是它們的寬度優(yōu)選相同。
(d)然后，將該疊層成形體57沿著圖2(c)及圖3所示的切割部位C切割成格子狀，一次制成多個電子部件主體成形體59。切割部位C是穿過構(gòu)成內(nèi)部電極圖案54a的各內(nèi)部電極之間而與電介質(zhì)生片53a、53b垂直的面或穿過構(gòu)成內(nèi)部電極圖案54b的各內(nèi)部電極之間而與電介質(zhì)生片53a、53b垂直的面。
將所得的電子部件主體成形體59在大氣中250～300℃下或在氧氣分壓0.1～1Pa的低氧氣氣氛中500～800℃下進行了脫粘合劑處理后，在非氧化性氣氛中1250～1350℃下燒成2～3小時，制作成電子部件主體1。另外，為了獲得所需的介電特性，在氧氣分壓為0.1～10-4pa左右的低氧氣分壓下，在900～1100℃下進行5～15小時的熱處理。
最后，在所得的電子部件主體1的端面11上涂布外部電極糊狀物，進行烘烤，形成外部電極3。繼而，在該外部電極3上形成Ni鍍膜及Sn鍍膜，制成疊層陶瓷電容器。而且，作為本發(fā)明中使用的內(nèi)部電極圖案54，不僅可以使用金屬糊狀物的印刷膜，而且還可以使用鍍膜、濺射膜、蒸鍍膜當中的任意一種。
本發(fā)明適于作為小型高容量的疊層陶瓷電容器。
下面雖然將舉出實施例及比較例來進一步詳細說明，但是，本發(fā)明并不限定于以下的實施例。
如下制作了作為疊層型電子部件的一種的疊層陶瓷電容器。首先，準備以BaTiO3為主成分并達到表1所示的結(jié)晶徑比(平均結(jié)晶粒徑比)的平均粒徑的電介質(zhì)粉末，分別調(diào)制各個由電介質(zhì)粉末和有機粘結(jié)劑、溶劑構(gòu)成的陶瓷料漿，制作了厚度不同的2種生片(電介質(zhì)生片及較厚電介質(zhì)生片)。電介質(zhì)生片的厚度設為3.5μm，較厚電介質(zhì)生片的厚度按照燒成后的電介質(zhì)層的厚度比(t2/t1)達到表1所示的比率的方式進行了調(diào)整。構(gòu)成較厚電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑φG2設為0.5μm，構(gòu)成電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑φG1按照燒成后的電介質(zhì)層的平均結(jié)晶粒徑比(φ2/φ1)達到表1所示的比率的方式進行了調(diào)整。
然后，對于內(nèi)部電極圖案，使用實施了鏡面加工的不銹鋼板制基板平板，在其表面涂布感光性抗蝕劑樹脂，在曝光、清洗后，形成了掩模圖案。
其后，在將該不銹鋼板制基板平板浸漬在Ni鍍液中的狀態(tài)下進行電鍍處理，形成了4mm×1mm、平均厚度為0.5μm的以Ni為主成分的金屬膜。
其后，在80℃、80kg/cm2的條件下，將所述內(nèi)部電極圖案熱壓接轉(zhuǎn)印到該所述電介質(zhì)生片及較厚電介質(zhì)生片上，制成形成了內(nèi)部電極圖案的電介質(zhì)生片及較厚電介質(zhì)生片。內(nèi)部電極相對于各電介質(zhì)層的有效面積設定為65％。
然后，將轉(zhuǎn)印了該內(nèi)部電極圖案的電介質(zhì)生片及較厚電介質(zhì)生片以表1所示的構(gòu)成比層疊共200片，利用溫度100℃、壓力80kgf/cm2的條件下的層疊壓制制成了疊層成形體。
其后，將該疊層成形體切割成格子狀，得到了電子部件主體成形體。在該電子部件主體成形體的端面，內(nèi)部電極圖案的一端交互露出。另外，沒有位置偏移地形成了沿厚度方向重疊而被層疊的內(nèi)部電極層的電極圖案。
然后，在將該電子部件主體成形體在大氣中以300℃或在氧氣分壓為0.1～1Pa的低氧氣氣氛中以500℃進行了脫粘合劑處理后，在氧氣分壓為10-7Pa的非氧化性氣氛中以1300℃燒成2小時，繼而，在氧氣分壓為0.01Pa的低氧氣分壓下以1000℃實施10小時的再氧化處理，得到了電子部件主體。
最后，對如上獲得的電子部件主體，在露出內(nèi)部電極層并形成了延伸部的各端面上涂布了含有玻璃粉末的Cu糊狀物后，在氮氣氣氛中，以900℃進行烘烤。其后，形成Ni鍍層及Sn鍍層，形成與內(nèi)部電極層電連接的外部電極，制成疊層陶瓷電容器。
所得的疊層陶瓷電容器的外形尺寸為寬1.25mm，長2.0mm，厚1.25mm，夾在內(nèi)部電極層間的電介質(zhì)層當中，作為所述電介質(zhì)生片的燒結(jié)體的電介質(zhì)層的厚度t1為2.5μm，作為所述較厚電介質(zhì)生片的燒結(jié)體的電介質(zhì)層的厚度t2與厚度t1的比率為表1所示的值。
在燒成后，對于所得的疊層陶瓷電容器，對100個試樣分別進行了靜電電容和層離的評價。層離是對截面研磨后的樣品進行評價。機械強度是對各20個進行了三點彎曲強度實驗。將各自的測定結(jié)果表示在表1中。
另一方面，作為比較例，制作了由厚度在全層都均一的電介質(zhì)層(厚度2.5μm)構(gòu)成的疊層型電子部件，用與本發(fā)明相同的方法進行了評價。
表1

*標記表示本發(fā)明的范圍外的試樣。
*2較厚電介質(zhì)層厚度/電介質(zhì)層厚度*3較厚電介質(zhì)層的層數(shù)/電介質(zhì)層的層數(shù)從表1的結(jié)果可以清楚看到，具有厚度較厚的電介質(zhì)層的試樣No.2～8中，靜電電容在4.7μF以上，層離在2/100個以下，機械強度在10kgf以上。特別是，使電介質(zhì)層的厚度t1與較厚電介質(zhì)層的厚度t2的比t2/t1在1.2以上的試樣N0.3～8中，靜電電容在4.7μF以上，并且沒有層離，機械強度高達10.4kgf。另一方面，具有未插設較厚電介質(zhì)層的全層由相同厚度(2.5μm)的電介質(zhì)層構(gòu)成的電子部件主體的試樣No.1中，靜電電容雖然高達4.9μF，但是層離的發(fā)生數(shù)多達10/100個，機械強度也低至9.5kgf。
權(quán)利要求
1.一種疊層型電子部件，是在交互層疊多個電介質(zhì)層和內(nèi)部電極層而形成的電子部件主體的端面上具有外部電極的疊層型電子部件，其特征是，所述電介質(zhì)層中的一部分電介質(zhì)層為比其他的電介質(zhì)層厚度更大的電介質(zhì)層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊層型電子部件，其特征是，所述較厚的電介質(zhì)層與所述其他的電介質(zhì)層的層構(gòu)成比，即較厚電介質(zhì)層的層數(shù)/其他的電介質(zhì)層的層數(shù)為1/5～1/20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的疊層型電子部件，其特征是，所述較厚的電介質(zhì)層和所述其他的電介質(zhì)層為同質(zhì)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的疊層型電子部件，其特征是，在將所述其他的電介質(zhì)層的厚度設為t1，將所述較厚的電介質(zhì)層的厚度設為t2時，滿足t2/t1≥1.2的關系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項所述的疊層型電子部件，其特征是，所述其他的電介質(zhì)層的厚度在3μm以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的疊層型電子部件，其特征是，所述內(nèi)部電極層的厚度在2μm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任意一項所述的疊層型電子部件，其特征是，在將構(gòu)成所述其他的電介質(zhì)層的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ1，將構(gòu)成所述較厚的電介質(zhì)層的陶瓷的晶粒的平均結(jié)晶粒徑設為φ2時，滿足φ2/φ1≥1.1的關系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項所述的疊層型電子部件，其特征是，所述內(nèi)部電極層為金屬箔。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的疊層型電子部件，其特征是，所述金屬箔為電鍍膜。
10.一種疊層型電子部件的制法，其特征是，具有準備至少含有電介質(zhì)粉末的電介質(zhì)生片和厚度比該電介質(zhì)生片更厚的電介質(zhì)生片的工序、在所述電介質(zhì)生片及所述較厚電介質(zhì)生片上分別形成內(nèi)部電極圖案的工序、將形成了該內(nèi)部電極圖案的所述電介質(zhì)生片及所述較厚電介質(zhì)生片層疊而形成疊層成形體的工序、切割該疊層成形體而形成電子部件主體成形體并燒成的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，所述較厚電介質(zhì)生片和所述電介質(zhì)生片的層構(gòu)成比，即較厚電介質(zhì)生片的層數(shù)/電介質(zhì)生片的層數(shù)為1/5～1/20。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，所述較厚電介質(zhì)生片和所述電介質(zhì)生片為同質(zhì)材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求10～12中任意一項所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，當將所述電介質(zhì)生片的厚度設為tG1，將所述較厚電介質(zhì)生片的厚度設為tG2時，滿足tG2/tG1≥1.2的關系。
14.根據(jù)權(quán)利要求10～13中任意一項所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，在將構(gòu)成所述電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG1，將構(gòu)成所述較厚的電介質(zhì)生片的電介質(zhì)粉末的平均粒徑設為φG2時，滿足φG2/φG1≥1.1的關系。
15.根據(jù)權(quán)利要求10～14中任意一項所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，內(nèi)部電極圖案為金屬箔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的疊層型電子部件的制法，其特征是，金屬箔為電鍍膜。
全文摘要
一種疊層型電子部件，是在交互層疊多個電介質(zhì)層和內(nèi)部電極層而形成的電子部件主體的端面上具有外部電極的疊層型電子部件，所述電介質(zhì)層中的一部分電介質(zhì)層為比其他的電介質(zhì)層厚度更大的電介質(zhì)層。
文檔編號H01G4/30GK1591717SQ20041005768
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者山口勝義 申請人:京瓷株式會社