陶瓷电子部件及其制造方法

文档序号:570322 发布日期:2021-05-18 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 陶瓷电子部件及其制造方法 (Ceramic electronic component and method for manufacturing same ) 是由 中村智彰 田原干夫 下田贞纪 于 2020-11-17 设计创作,主要内容包括:本申请提供一种陶瓷电子部件,其包括:层叠芯片,其具有大体上长方体形状,并且包括交替地层叠的电介质层和内部电极层,内部电极层交替地露出于层叠芯片的彼此面对的两个端面;以及一对外部电极,其分别形成在两个端面上,以便与露出于各自端面的内部电极层连接,每一个外部电极延伸到层叠芯片的至少一个侧面,其中在层叠芯片中,在将内部电极层与外部电极连接的连接部附近在内部电极层周围存在包含Zn和Ni的氧化物。(The present application provides a ceramic electronic component, comprising: a laminated chip having a substantially rectangular parallelepiped shape and including dielectric layers and internal electrode layers that are alternately laminated, the internal electrode layers being alternately exposed to both end faces of the laminated chip that face each other; and a pair of external electrodes formed on both end faces so as to be connected to the internal electrode layers exposed at the respective end faces, each external electrode extending to at least one side face of the laminated chip, wherein in the laminated chip, an oxide containing Zn and Ni is present around the internal electrode layers in the vicinity of a connection portion connecting the internal electrode layers and the external electrodes.)

陶瓷电子部件及其制造方法

技术领域

本公开的某些方面涉及陶瓷电子部件及其制造方法。

背景技术

为了实现层叠陶瓷电容器的小尺寸和大电容,已经促使内部电极层和电介质层变薄以增加层叠的内部电极层和电介质层的数量,并且促使上覆盖层和下覆盖层变薄。

当层叠的内部电极层和电介质层的数量增加并且覆盖层的厚度减小时,在烘烤外部电极时在覆盖层、侧边缘和端边缘重叠的区域中可能发生开裂。侧边缘是从层叠芯片的两个侧面中的每一个到内部电极层的区域,端边缘是与同一外部电极连接的内部电极层彼此面对,而不在其间插入与另一个外部电极连接的内部电极层的区域。

为了抑制开裂的发生,如在例如日本专利申请公开第2011-135079号中所公开的,控制外部电极的金属组分在内部电极层中扩散的区域的长度(扩散长度)。

发明内容

当外部电极的烘烤温度降低时,外部电极的金属组分的扩散长度减小。然而,烘烤温度降低可能导致内部电极层与外部电极之间的反应不能充分进行,并且与内部电极层的厚度减小(0.5μm以下)相组合而使内部电极层与外部电极之间的接触劣化。

本发明的目的在于提供一种陶瓷电子部件及其制造方法,该部件及其制造方法能够抑制开裂的发生并改善内部电极层与外部电极之间的接触。

根据实施方式的第一方面,提供了一种陶瓷电子部件,其包括:层叠芯片,其具有大体上长方体形状,并且包括交替地层叠的电介质层和内部电极层,内部电极层交替地露出于层叠芯片的彼此面对的两个端面;以及一对外部电极,其分别形成在两个端面上,以便与露出于各自端面的内部电极层连接,每一个外部电极延伸到层叠芯片的至少一个侧面,其中在层叠芯片中,在将内部电极层与外部电极连接的连接部附近在内部电极层周围存在包含Zn和Ni的氧化物。

根据实施方式的第二方面,提供了一种制造陶瓷电子部件的方法,其包括以下步骤:交替地层叠用于陶瓷电介质层的生片和用于内部电极层的第一导电糊料,使用于内部电极层的第一导电糊料交替地露出于彼此面对的两个端面,来形成具有大体上长方体形状的陶瓷层叠体,其中,第一导电糊料主要由Ni组成;烧制陶瓷层叠体以形成层叠芯片;对层叠芯片进行热处理;在层叠芯片的两个端面中的每一个上设置第二导电糊料,使得第二导电糊料与露出于相应端面的内部电极层接触,其中,该第二导电糊料包含金属粉末和包括20~30重量%的ZnO的玻璃组分;以及烘烤第二导电糊料,以在内部电极层与第二导电糊料之间的连接部附近在每一个内部电极层周围形成包含Zn和Ni的氧化物。

根据实施方式的第三方面,提供了一种制造陶瓷电子部件的方法,其包括以下步骤:交替地层叠用于陶瓷电介质层的生片和用于内部电极层的第一导电糊料,使用于内部电极层的第一导电糊料交替地露出于彼此面对的两个端面,来形成具有大体上长方体形状的陶瓷层叠体,其中,第一导电糊料主要由Ni组成;烧制陶瓷层叠体以形成层叠芯片;在层叠芯片的两个端面中的每一个上设置第二导电糊料,使得第二导电糊料与露出于相应端面的内部电极层接触,其中,该第二导电糊料包含金属粉末和包括20~30重量%的ZnO的玻璃组分;以及在使升温区域中的氧浓度为10ppm以上的同时烘烤第二导电糊料,以在内部电极层与第二导电糊料之间的连接部附近在每一个内部电极层周围形成包含Zn和Ni的氧化物。

根据实施方式的第四方面,提供了一种制造陶瓷电子部件的方法,其包括以下步骤:交替地层叠用于陶瓷电介质层的生片和用于内部电极层的第一导电糊料,使用于内部电极层的第一导电糊料交替地露出于彼此面对的两个端面,来形成具有大体上长方体形状的陶瓷层叠体,其中,第一导电糊料主要由Ni组成;烧制陶瓷层叠体以形成层叠芯片;将包含20~30重量%的ZnO的玻璃糊料施加到层叠芯片的两个端面中的每一个;烘烤玻璃糊料以在与两个端面相邻的每一个内部电极层周围形成包含Zn和Ni的氧化物;在层叠芯片的两个端面中的每一个上设置第二导电糊料,使得第二导电糊料与露出于相应端面的内部电极层接触,其中,第二导电糊料包含金属粉末和玻璃组分;以及烘烤第二导电糊料。

附图说明

图1是根据实施方式的层叠陶瓷电容器的局部截面透视图;

图2A是沿图1中的线A-A截取的局部截面图,图2B是沿图1中的线B-B截取的局部截面图,并且图2C是被图2A中的虚线包围的区域的放大图;

图3是沿图1中的线A-A截取的局部截面图;

图4A和图4B是用于描述开裂的发生的图示;

图5是制造层叠陶瓷电容器的方法的流程图;

图6A示出烘烤温度与Cu的扩散长度之间的关系,并且图6B示出Cu的扩散长度与开裂发生率之间的关系;

图7是根据实施方式的第一变型的制造层叠陶瓷电容器的方法的流程图;且

图8是根据实施方式的第二变型的制造层叠陶瓷电容器的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中,将参考附图给出对实施方式的描述。

[实施方式]

首先,将描述层叠陶瓷电容器。图1是根据实施方式的层叠陶瓷电容器100的局部截面透视图。如图1所示,层叠陶瓷电容器100包括:具有长方体形状的层叠芯片10;以及分别设置在层叠芯片10的彼此面对的两个端面上的外部电极20a和20b。将层叠芯片10的两个端面以外的四个面称为侧面。外部电极20a和20b延伸到四个侧面。然而,外部电极20a和20b在四个侧面上彼此间隔开。

层叠芯片10具有被设计成具有交替地层叠的电介质层11和内部电极层12的结构。电介质层11包含用作电介质材料的陶瓷材料。内部电极层12的端缘交替地露出于层叠芯片10的第一端面和层叠芯片10的不同于第一端面的第二端面。外部电极20a设置在第一端面上。外部电极20b设置在第二端面上。因此,内部电极层12交替地电连接到外部电极20a和外部电极20b。在层叠芯片10中,覆盖层13形成在四个侧面中与电介质层11和内部电极层12层叠的方向(在下文中称为层叠方向)上的上表面和下表面相对应的两个侧面。覆盖层13主要由陶瓷材料组成。例如,覆盖层13的主要组分与电介质层11的主要组分相同。

例如,层叠陶瓷电容器100可以具有0.25mm的长度、0.125mm的宽度和0.125mm的高度。层叠陶瓷电容器100可以具有0.4mm的长度、0.2mm的宽度和0.2mm的高度。层叠陶瓷电容器100可以具有0.6mm的长度、0.3mm的宽度和0.3mm的高度。层叠陶瓷电容器100可以具有1.0mm的长度、0.5mm的宽度和0.5mm的高度。层叠陶瓷电容器100可以具有3.2mm的长度、1.6mm的宽度和1.6mm的高度。层叠陶瓷电容器100可以具有4.5mm的长度、3.2mm的宽度和2.5mm的高度。

电介质层11主要由具有由通式ABO3表示的钙钛矿结构的陶瓷材料组成。钙钛矿结构包含具有非化学计量组成的ABO3-α。此种陶瓷材料的示例包括但不限于钛酸钡(BaTiO3)、锆酸钙(CaZrO3)、钛酸钙(CaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)和具有钙钛矿结构的Ba1-x-yCaxSryTi1- zZrzO3(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1)。电介质层11的平均厚度例如为1μm以下。

内部电极层12主要由镍(Ni)组成。内部电极层12的平均厚度例如为1μm以下。

图2A是沿图1中的线A-A截取的局部截面图,图2B是沿图1中的线B-B截取的局部截面图,并且图2C是被图2A中的虚线包围的区域的放大图。如图2A所示,在与同一外部电极连接的内部电极层12彼此面对而不在其间插入与另一外部电极连接的内部电极层12的区域的至少一部分中,在内部电极层12中的每一个的上表面和下表面的附近存在包含锌(Zn)和Ni的氧化物40。另外,如图2B所示,在与同一外部电极连接的内部电极层12彼此面对而不在其间插入与另一外部电极连接的内部电极层12的区域的至少一部分中,在内部电极层12中的每一个的侧面的附近存在氧化物40。即,在外部电极20a、20b与内部电极层12之间的连接部附近在内部电极层12周围存在包含Zn和Ni的氧化物40。由于存在氧化物40,因此改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合,并且抑制了水等的渗透。因此,改善了层叠陶瓷电容器100的耐湿可靠性。在外部电极20a、20b与内部电极层12之间的连接部附近在内部电极层12周围的Zn和Ni的存在可以通过能量色散X射线谱(EDX)的元素映射来确认。可以利用扫描电子显微镜(SEM)或金相显微镜确认Zn和Ni为氧化物。

另外,内部电极层12具有外部电极20a、20b的基底导电层21的主要组分(在该实施方式中为铜(Cu))扩散的区域12a(在下文中称为Cu的扩散区域)。区域12a从外部电极20a、20b和内部电极层12之间的连接部朝向内部电极层12延伸。扩散区域12a在层叠芯片10的两个端面彼此面对的方向上的长度L(即,扩散长度)为5μm以下。Cu的扩散区域12a的长度L可以根据EDX的Cu映射照片测量。在图2C所呈现的截面的Cu映射照片中,将从外部电极到观察到Cu的位置中距外部电极最远的位置的距离定义为Cu的扩散区域12a的长度L。例如,对于在一个产品的层叠方向上处于不同位置的五个内部电极中的每一个,测量Cu的扩散区域12a的长度L,并且可以将五个内部电极中的长度L的平均值确定为Cu的扩散区域12a的长度L。

图3是外部电极20b的截面图,并且是沿图1中的线A-A截取的局部截面图。在图3中,省略了用于指示截面的阴影线。陶瓷材料主要露出于层叠芯片10的表面。因此,难以在层叠芯片10的表面上在没有基底层的情况下形成镀层。因此,如图3所示,外部电极20b具有在基底导电层21上形成镀层的结构,该基底导电层21在层叠芯片10的表面上形成。该镀层包括与基底导电层21接触并覆盖基底导电层21的第一镀层22,以及与第一镀层22接触并覆盖第一镀层22的第二镀层23。可以在基底导电层21与第一镀层22之间插入基底镀层。基底导电层21主要由诸如Cu、Ni、铝(Al)、Zn、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)或铂(Pt)的金属,或它们中的两种或更多种的合金(例如,Cu和Ni的合金)组成,并且包含用于使基底导电层21致密化的玻璃组分以及诸如用于控制基底导电层21的烧结性的共材的陶瓷。玻璃组分是钡(Ba)、锶(Sr)、钙(Ca)、Zn、Al、硅(Si)或硼(B)的氧化物。共材是主要由与电介质层11的主要组分相同的材料组成的陶瓷组分。镀层主要由诸如Cu、Ni、Al、Zn或锡(Sn)的金属或它们中的两种或更多种的合金组成。第一镀层22例如是Ni镀层,并且第二镀层23例如是Sn镀层。

根据本实施方式的层叠陶瓷电容器100包括层叠芯片10与一对外部电极20a和20b,该对外部电极20a和20b从层叠芯片10的彼此面对的两个端面形成到层叠芯片10的至少一个侧面。层叠芯片10具有大体上长方体形状,并且包括交替地层叠的主要由陶瓷组成的电介质层11和主要由Ni组成的内部电极层12。层叠的内部电极层12形成为交替地露出于两个端面。在内部电极层12与外部电极20a、20b之间的连接部附近在内部电极层12周围存在包含Zn和Ni的氧化物40。由于在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40,因此改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合,并由此抑制了水的渗透。因此,改善了层叠陶瓷电容器100的耐湿可靠性。

在内部电极层12中,随着作为基底导电层21的主要组分的Cu在两个端面彼此面对的方向上扩散的扩散区域12a的长度增加,作为内部电极层12的主要组分的Ni不连续的部分(不连续部分)被扩散的Cu填充。因此,内部电极层12的连续性提高。然而,随着扩散区域12a在两个端面彼此面对的方向上的长度增加,内部电极层12的体积膨胀增加。由此,更可能发生开裂。因此,在内部电极层12中,作为基底导电层21的主要组分的Cu在两个端面的面对方向上扩散的扩散区域12a的长度优选为5μm以下,更优选为3μm以下。

通过减小内部电极层12的平均厚度和增加层叠的内部电极层12的数量,可以增加层叠陶瓷电容器100的电容。另外,通过在不改变层叠的内部电极层12的数量的情况下减小内部电极层12的平均厚度,可以减小层叠陶瓷电容器100的尺寸。因此,内部电极层12的平均厚度优选为0.5μm以下,更优选为0.3μm以下。

在层叠陶瓷电容器100的制造过程中,当烘烤外部电极20a和20b时,如图4A和图4B所示,在覆盖层13、侧边缘16和端边缘15重叠的部分中可能发生开裂30。认为这是因为在烘烤期间内部电极层12与外部电极20a和20b反应,并且作为外部电极20a和20b的金属组分的Cu扩散到内部电极层12,并且内部电极层12膨胀,导致侧边缘16和端边缘15中的向外应力,如图4A和图4B中的箭头所指示。图4A相应于沿图1中的线A-A截取的截面,并且图4B相应于沿图1中的线B-B截取的截面。如图4A所示,端边缘15是与外部电极20a连接的内部电极层12彼此面对而不在其间插入与外部电极20b连接的内部电极层12的区域,以及与外部电极20b连接的内部电极层12彼此面对而不在其间插入与外部电极20a连接的内部电极层12的区域。侧边缘16是从层叠芯片10的两个侧面到内部电极层12的区域,如图4B所示。

现在给出对制造层叠陶瓷电容器100的方法的描述,该方法可以抑制在外部电极20a和20b的烘烤期间由于外部电极20a和20b的金属组分的扩散而导致的开裂的发生,并改善内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触。图5是示出制造层叠陶瓷电容器100的方法的图示。

[原料粉末的制作工序(S1)]

根据目的,将添加剂化合物添加到作为电介质层11的主要组分的陶瓷材料的粉末。添加剂化合物可以是镁(Mg)、锰(Mn)、钒(V)、铬(Cr)或稀土元素(钇(Y)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)和镱(Yb))的氧化物,或钴(Co)、Ni、锂(Li)、B、钠(Na)、钾(K)和Si的氧化物,或玻璃。例如,将包含添加剂化合物的化合物添加到陶瓷材料粉末并煅烧。接下来,将所得的陶瓷材料颗粒与添加剂化合物湿混、干燥并压碎。由此,制备陶瓷材料粉末。

[层叠工序(S2)]

接下来,将粘合剂诸如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、有机溶剂诸如乙醇或甲苯以及增塑剂添加到所得的陶瓷材料粉末,并进行湿混。使用所得的浆料,通过例如模涂机法或刮刀法将厚度为1.0μm以下的条形电介质生片涂布在基材上,然后干燥。

然后,通过使用丝网印刷或凹版印刷来印刷用于内部电极层的导电糊料,从而在电介质生片的表面上提供内部电极层12的图案。用于内部电极层的导电糊料包含作为内部电极层12的主要组分金属的Ni的粉末、粘合剂、溶剂和根据需要的添加剂。粘合剂和溶剂优选与上述陶瓷浆料的粘合剂和溶剂不同。作为共材,可以将作为电介质层11的主要组分的陶瓷材料分散在用于内部电极层的导电糊料中。

然后,将其上印刷有内部电极层图案的电介质生片冲裁成预定尺寸,并且在剥离基材的同时层叠预定数量(例如,200至500个)冲裁的电介质生片,使得内部电极层12和电介质层11彼此交替,并且内部电极层12的端缘交替地露出于电介质层的长度方向上的两个端面,以便交替地导出至一对不同极性的外部电极。把将要成为覆盖层13的覆盖片压制在层叠的生片上下。将所得的成形体切成预定尺寸(例如1.0mm×0.5mm)。通过上述过程,获得具有大体上长方体形状的陶瓷层叠体。

[烧制工序(S3)]

在约1100℃至1400℃的烧制温度下,在包含例如约1.0体积%的H2的还原性气氛中将所获得的陶瓷层叠体烧制约2小时。通过该过程,获得层叠芯片10,其中烧制的电介质层11和烧制的内部电极层12交替地层叠,并且覆盖层13在层叠方向上形成为层叠芯片10的最外层。为了抑制由于过度烧制引起的温度特性的劣化,烧制温度优选为1100℃至1200℃。

[再氧化工序(S4)]

可以在600℃至1000℃的温度范围内在N2气氛中对所得的烧制体进行再氧化工序。

[热处理工序(S5)]

然后,在600℃至700℃的温度下在空气气氛中对层叠芯片10进行热处理。该过程使露出于层叠芯片10的两个端面的内部电极层12的端面部分地氧化。即,在内部电极层12的端面上形成了作为内部电极层12的主要组分的Ni的氧化物。

[外部电极的形成工序(S6)]

然后,将用于基底导电层的导电糊料施加到热处理过程之后层叠芯片10的露出内部电极层图案的两个端面中的每一个。用于基底导电层的导电糊料包含基底导电层21的主要组分金属(在该实施方式中为Cu)的粉末、玻璃组分、粘合剂、溶剂和根据需要的其他助剂。粘合剂和溶剂可以与上述陶瓷糊料的粘合剂和溶剂相同。当玻璃组分的总重量定义为100重量%时,玻璃组分包含20~30重量%的ZnO。另外,玻璃组分包含一种或多种选自B2O3和SiO2的网络形成氧化物。玻璃组分可以包含一种或多种选自Al2O3、CuO、Li2O、Na2O、K2O、MgO、CaO、BaO、ZrO2和TiO2的网络改性氧化物。

使ZnO的比率为20~30重量%的原因是,通过热处理,Zn容易与在内部电极层12的端面上形成的Ni的氧化物反应,并且在后面描述的基底导电层21的烘烤期间在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物。在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物使得用于基底导电层的导电糊料的玻璃组分与内部电极层12共混。由此,内部电极层12的Ni颗粒和基底电极层21的Cu颗粒彼此润湿,并且由此,内部电极层12和基底导电层21容易彼此反应。因此,改善了内部电极层12与外部电极20a之间的接触以及内部电极层12与外部电极20b之间的接触。

然后,将施加有用于基底导电层的导电糊料的层叠芯片10在约770℃以下的温度在氮气气氛中烘烤。通过该过程,基底导电层21得以烘烤,并且获得层叠陶瓷电容器100的半成品。在此,将对基底导电层21的烘烤温度优选约为770℃以下的原因进行描述。

图6A示出了基底导电层21的烘烤温度与形成在内部电极层12中的Cu的扩散区域12a的长度L(扩散长度)之间的关系。烘烤温度是烘烤期间的最高温度。如图6A所示,随着烘烤温度变高,Cu的扩散长度变长。图6B示出了Cu的扩散区域12a的长度L(扩散长度)与具有不同尺寸的层叠陶瓷电容器的产品1至3的开裂发生率之间的关系。如图6B所示,当扩散长度为5μm以下时,在所有产品中开裂发生率为0%。因此,优选将扩散长度为5μm以下的温度(约770℃以下)设定为基底导电层21的烘烤温度。

然后,通过电镀在半成品的基底导电层21上形成第一镀层22。此外,通过电镀在第一镀层22上形成第二镀层23。

在本实施方式的制造方法中,对层叠芯片10在600℃至700℃的温度下在空气气氛中进行热处理,以使露出于层叠芯片10的两个端面的内部电极层12的端面部分地氧化。另外,用于基底导电层的导电糊料主要由Cu组成,并包含玻璃组分。当玻璃组分的总重量定义为100重量%时,玻璃组分包含20~30重量%的ZnO。因此,在烘烤外部电极20a和20b(具体地为基底导电层21)期间,在内部电极层12与外部电极20a和20b之间的连接部附近在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40。这使得用于基底导电层的导电糊料的玻璃组分容易与内部电极层12共混,从而使得内部电极层12的Ni颗粒和外部电极20a、20b(基底导电层21)的Cu颗粒彼此润湿。因此,内部电极层12与外部电极20a、20b容易彼此发生反应。因此,即使当Cu的扩散区域12a的长度减小时,即,即使当外部电极20a和20b的烘烤温度降低时,内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触也得以改善。另外,在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合。因此,抑制了水的渗透,并因此改善了层叠陶瓷电容器100的耐湿可靠性。

[第一变型]

接下来,将描述根据实施方式的第一变型的制造层叠陶瓷电容器100的方法。图7是根据第一变型的制造层叠陶瓷电容器100的方法的流程图。在此,将仅描述与图5所示的层叠陶瓷电容器100的制造方法不同的工序,并且省略其他工序的描述。

[外部电极的形成工序(S6’)]

在第一变型中,在形成外部电极之前不进行在空气气氛中的热处理。在第一变型中,在烧制或再氧化之后,将用于基底导电层的导电糊料施加到层叠芯片10的露出内部电极层图案的两个端面。用于基底导电层的导电糊料包含作为基底导电层21的主要组分金属的Cu的粉末、玻璃组分、粘合剂、溶剂和根据需要的其他助剂。粘合剂和溶剂可以与上述陶瓷糊料的粘合剂和溶剂相同。当玻璃组分的总重量定义为100重量%时,玻璃组分包含20~30重量%的ZnO。

然后,将施加有用于基底导电层的导电糊料的层叠芯片10在约770℃以下的温度在氮气气氛中烘烤。在烘烤期间,使升温区域中的氧浓度为10ppm以上。这使得在内部电极层12与外部电极20a、20b之间的连接部附近在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40。

在第一变型的制造方法中,将主要由Cu组成并且包含玻璃组分(其包含20~30重量%的ZnO)的用于基底导电层的导电糊料施加到层叠芯片10的露出内部电极层图案的两个端面。然后,将施加有用于基底导电层的导电糊料的层叠芯片10在约770℃以下的温度在氮气气氛中烘烤。在烘烤期间,使升温区域中的氧浓度为10ppm以上。这使得在内部电极层12与外部电极20a、20b之间的连接部附近在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40,由此使得用于基底导电层的导电糊料的玻璃组分容易与内部电极层12共混。因此,内部电极层12的Ni颗粒和外部电极20a、20b(基底导电层21)的Cu颗粒彼此润湿,并且这使得内部电极层12与外部电极20a、20b容易彼此发生反应。因此,即使当减小Cu的扩散区域12a的长度时,即,即使当降低外部电极20a、20b的烘烤温度时,也改善了内部电极层12与外部电极20a、20b之间的接触。另外,在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合。因此,抑制了水的渗透,并因此改善了层叠陶瓷电容器100的耐湿可靠性。

[第二变型]

接下来,将描述根据第二变型的制造层叠陶瓷电容器100的方法。图8是根据第二变型的层叠陶瓷电容器100的制造方法的流程图。将仅描述与图5所示的层叠陶瓷电容器100的制造方法不同的工序,并且省略其他工序的描述。

[玻璃糊料的施加工序(S7)]

如图8所示,在外部电极的形成工序之前,将包含玻璃组分的玻璃糊料以薄层施加到层叠芯片10的两个端面(将要形成外部电极20a和20b的端面)的每一个。通过该过程,将玻璃糊料施加到内部电极层12的端面。在此,当玻璃组分的总重量定义为100重量%时,玻璃组分包含20~30重量%的ZnO。

[烘烤工序(S8)]

然后,将玻璃糊料在600℃至700℃的温度下烘烤。通过该过程,在内部电极层12与外部电极20a、20b之间的连接部附近在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物40。

[外部电极的形成工序(S6)]

将用于基底导电层的导电糊料施加到其上烘烤有玻璃糊料的层叠芯片10的两个端面中的每一个。用于基底导电层的导电糊料包含作为基底导电层21的主要组分金属的Cu的粉末、玻璃组分、粘合剂、溶剂和根据需要的其他助剂。粘合剂和溶剂可以与上述陶瓷糊料的粘合剂和溶剂相同。在第二变型中,对用于基底导电层的导电糊料的玻璃组分中包含的ZnO的比率没有特别限制。然后,将施加有用于基底导电层的导电糊料的层叠芯片10在约770℃以下的温度在氮气气氛中烘烤。通过该过程,基底导电层21得以烘烤,并且获得层叠陶瓷电容器100的半成品。然后,通过电镀在半成品的基底导电层21上形成第一镀层22。此外,通过电镀在第一镀层22上形成第二镀层23。

在第二变型的制造方法中,在形成外部电极20a和20b之前,将包含玻璃组分(其包含20~30重量%的ZnO)的玻璃糊料施加到内部电极层12的端面,然后烘烤。因此,与图5所示的制造方法相比,在内部电极层12周围均匀地形成由Ni和Zn制成的氧化物。因此,可以改善内部电极层12与外部电极20a、20b之间的接触。

在上述实施方式和变型中,将层叠陶瓷电容器作为陶瓷电子部件的示例进行描述,但这不意在表明任何限制。例如,陶瓷电子部件可以是其他电子部件,诸如压敏电阻器和热敏电阻器。

[实施例]

制造了实施方式的层叠陶瓷电容器,并且检查了特性。

[实施例1]

在实施例1中,使用钛酸钡作为电介质层11的主要组分陶瓷。将添加剂化合物添加到钛酸钡粉末。将所得的钛酸钡粉末充分湿混并在球磨机中粉碎。因此,获得电介质材料。将有机粘合剂和溶剂添加到电介质材料,并且通过刮刀法制作电介质生片。有机粘合剂是聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂等。溶剂是乙醇、甲苯等。根据需要添加增塑剂等。然后,制成用于内部电极层的导电糊料。用于内部电极层的导电糊料包含内部电极层12的主要组分金属Ni的粉末、粘合剂、溶剂和根据需要的其他助剂。将用于内部电极层的导电糊料丝网印刷在电介质片上。层叠其上各自印刷有用于内部电极层的导电糊料的五百张电介质片,并且在电介质片的上下层叠覆盖片。此后,通过加热和压制获得陶瓷层叠体,并将其切割成预定形状。在N2气氛中从所获得的陶瓷层叠体中除去粘合剂之后,烧制所得的陶瓷层叠体以获得层叠芯片10。层叠芯片10具有1.6mm的长度、0.8mm的宽度和0.8mm的高度。

在600℃至700℃的温度在空气气氛中对所得的层叠芯片10进行热处理。

在热处理之后,将包含Cu填料、玻璃组分、粘合剂和溶剂的用于基底导电层的导电糊料施加到层叠芯片10,然后干燥。ZnO的重量相对于玻璃组分的总重量的比率为23重量%。此后,将用于基底导电层的导电糊料在760℃在氮气气氛中烘烤10分钟。使在烘烤用于基底导电层的导电糊料期间升温区域中的氧浓度低于1ppm。

此后,通过电镀在基底导电层21上形成Ni镀层作为第一镀层22,并且通过电镀在第一镀层22上形成Sn镀层作为第二镀层23。制造了400个实施例1的样品。

[实施例2]

在实施例2中,烧制后的层叠芯片10未在空气气氛中进行热处理。因此,在实施例2中,在烧制后将用于基底导电层的导电糊料施加到层叠芯片10,然后干燥。在实施例2中,使在烘烤用于基底导电层的导电糊料期间升温区域中的氧浓度为10ppm。其他条件与实施例1相同。制造了400个实施例2的样品。

表1中呈现了玻璃组分的组成和在烘烤用于基底导电层的导电糊料期间升温区域中的氧浓度。

[表1]

在比较例1中,在用于基底导电层的导电糊料中包含的玻璃组分中,ZnO的重量相对于玻璃组分的总重量的比率为11重量%,并且烧制后的层叠芯片10未在空气气氛中进行热处理。其他条件与实施例1相同。在比较例2中,在用于基底导电层的导电糊料中包含的玻璃组分中,ZnO的重量相对于玻璃组分的总重量的比率为11重量%,并且其他条件与实施例1相同。在比较例3中,在用于基底导电层的导电糊料中包含的玻璃组分中,ZnO的重量相对于玻璃组分的总重量的比率为11重量%,并且其他条件与实施例2相同。对于比较例1~3中的每一个比较例,制造了400个样品。

对于实施例1和实施例2与比较例1~3,测量了Cu的扩散区域12a的长度。另外,检查了由Zn和Ni制成的氧化物的形成以及电容减小的发生率。此外,进行了耐湿可靠性测试。对于电容减小,检查了其电容变得小于所期望电容的80%的样品的数量。在耐湿可靠性测试中,在温度=85℃,相对湿度=85%的条件下进行了10V的耐压测试400小时,并且检查了绝缘电阻值变为1MΩ以下的异常样品的数量。结果呈现在表2中。

在实施例1和实施例2与比较例1~3中的任一个中,Cu的扩散区域12a的长度为5μm以下。在实施例1和实施例2中,观察到形成包含Zn和Ni的氧化物。但是在比较例1~3中,未观察到形成包含Zn和Ni的氧化物。

在比较例1~3中,出现电容减小。认为这是因为,在比较例1~3中,由于未形成包含Zn和Ni的氧化物,因此内部电极层12与外部电极20a、20b之间的反应无法充分进行,并且内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触因此劣化。另一方面,在实施例1和实施例2中,电容减小的发生减少到0/400。认为这是因为,由于形成了包含Zn和Ni的氧化物,因此内部电极层12与外部电极20a、20b容易彼此反应,并且改善了内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触,即使烘烤温度较低。

对于比较例1和比较例2中的每一个,在耐湿可靠性测试中,异常样品的数量为两个。另一方面,在实施例1和实施例2中,异常样品的数量为零。认为这是因为在实施例1和实施例2中,由于在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物,因此改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合,并且因此抑制了水的渗透。

[表2]

[实施例3]

制备了在未形成外部电极的情况下烧制的层叠芯片10。层叠芯片10具有1.6mm的长度、0.8mm的宽度和0.8mm的高度。

将包含玻璃组分(其包含23wt%的ZnO)的玻璃糊料以薄层施加到层叠芯片10的端面,然后在600℃至700℃的温度烘烤。

将包含Cu填料、玻璃组分、粘合剂和溶剂的用于基底导电层的导电糊料施加到层叠芯片10的端面,然后干燥。用于基底导电层的导电糊料中ZnO的重量相对于玻璃组分的总重量的比率为11重量%。

此后,将用于基底导电层的导电糊料在760℃在氮气气氛中烧制10分钟。表3中呈现了玻璃组分的组成和在烘烤用于基底导电层的导电糊料期间升温区域中的氧浓度。

[表3]

此后,通过电镀在基底导电层21上形成第一镀层22,然后通过电镀在第一镀层22上形成第二镀层23。制造了400个实施例3的样品。

在比较例4中,没有施加玻璃糊料。其他条件与实施例3相同。制造了400个比较例4的样品。

对于实施例3和比较例4的每一个,检查了由Zn和Ni制成的氧化物的形成以及电容减小的发生率。此外,进行了耐湿可靠性测试。

结果呈现在表4中。在实施例3中,观察到形成包含Zn和Ni的氧化物,但是在比较例4中,未观察到形成包含Zn和Ni的氧化物。在比较例4中,发生了电容减小。认为这是因为,在比较例4中,由于未形成包含Zn和Ni的氧化物,因此内部电极层12与外部电极20a、20b之间的反应未充分进行,并因此内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触劣化。另一方面,在实施例3中,电容减小的发生减少到0/400。认为这是因为,由于形成了包含Zn和Ni的氧化物,因此内部电极层12与外部电极20a和20b容易彼此反应,并且改善了内部电极层12与外部电极20a和20b之间的接触,即使烘烤温度较低。

另外,在比较例4中,耐湿可靠性测试中的异常样品的数量为两个。另一方面,在实施例3中,异常样品的数量为零。认为这是因为在实施例3中,由于在内部电极层12周围形成包含Zn和Ni的氧化物,因此改善了内部电极层12与电介质层11之间的粘合,并且由此抑制了水的渗透。

[表4]

实施例3 比较例4
形成包含Zn和Ni的氧化物 观察到 未观察到
电容减小 0/400 3/400
耐湿可靠性测试 0/400 2/400

尽管已经详细描述了本发明的实施方式,但是应当理解,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明的实施方式进行各种改变、替换和变更。

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