层叠陶瓷电容器的制作方法

1.本发明涉及层叠陶瓷电容器。


背景技术：

2.近年来，要求大电容且小型的层叠陶瓷电容器。这样的层叠陶瓷电容器具有交替地堆叠了作为介电常数比较高的强电介质材料的电介质层和内部电极的内层部。而且，在该交替地堆叠的内层部的上部和下部配置作为外层部的电介质层而形成了长方体状的层叠体主体。此外，在长方体状的层叠体主体的宽度方向上的两侧面形成有侧方间隔部(side gap portion)，在长边方向上的两端面形成有外部电极。而且，这样的层叠陶瓷电容器一般通过焊料安装于基板(参照专利文献1)。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2018
‑
32788号公报
6.但是，电介质层具有压电性、电致形变性(electrostrictive properties)，因此在施加了电场时会产生应力、机械形变。这样的应力、机械形变会变成振动而传递到安装了层叠陶瓷电容器的基板。于是，基板整体会成为声反射面，产生作为成为噪音的振动音的、所谓的“振鸣(acoustic noise)”。
7.若在安装时焊料延伸至外部电极中的、在内部存在内层部的高度方向上的位置，则振动变得容易在焊料传递而传递到基板，变得更容易产生“振鸣”。


技术实现要素：

8.发明要解决的课题
9.本发明的目的在于，提供一种能够抑制“振鸣”的产生的层叠陶瓷电容器。
10.用于解决课题的技术方案
11.为了解决上述课题，本发明提供一种层叠陶瓷电容器，具备层叠体、两个外部电极以及两个壁部，所述层叠体具备：层叠体主体，具有交替地层叠了多层电介质层和内部电极层的内层部以及分别配置在所述内层部中的层叠方向上的两侧的两个外层部；两个侧方间隔部，分别配置在所述层叠体主体中的所述宽度方向上的两侧；两个主面，分别设置在所述层叠方向上的两侧；两个侧面，分别设置在与所述层叠方向交叉的宽度方向上的两侧；以及两个端面，分别设置在与所述层叠方向以及所述宽度方向交叉的长度方向上的两侧，所述两个外部电极分别配置在所述层叠体中的所述两个端面，并从所述两个端面延伸至所述主面的一部分，所述两个壁部分别覆盖所述外部电极中的配置在所述两个端面的部分，且具有超过所述主面而突出的突出部。
12.发明效果
13.根据本发明，能够提供一种能够抑制“振鸣”的产生的层叠陶瓷电容器。
附图说明
14.图1是实施方式的层叠陶瓷电容器的概略立体图。
15.图2是图1的层叠陶瓷电容器的沿着ii
‑
ii线的剖视图。
16.图3是图1的层叠陶瓷电容器的沿着iii
‑
iii线的剖视图。
17.图4是层叠体的概略立体图。
18.图5是层叠体主体的概略立体图。
19.图6是说明层叠陶瓷电容器的制造方法的流程图。
20.图7是原料片的示意俯视图。
21.图8是示出原料片的层叠状态的概略图。
22.图9是母块的示意性立体图。
23.附图标记说明
24.1：层叠陶瓷电容器；
25.2：层叠体；
26.3：外部电极；
27.3a：第1外部电极；
28.3b：第2外部电极；
29.5：壁部；
30.10：层叠体主体；
31.11：内层部；
32.12：上部外层部；
33.13：下部外层部；
34.14：电介质层；
35.15：内部电极层；
36.15a：第1内部电极层；
37.15b：第2内部电极层；
38.30：侧方间隔部；
39.30a：第1侧方间隔部；
40.30b：第2侧方间隔部；
41.31：基底电极层；
42.32：导电性树脂层；
43.33：镀敷层；
44.51：突出部。
具体实施方式
45.以下，对本发明的实施方式涉及的层叠陶瓷电容器1进行说明。图1是实施方式的层叠陶瓷电容器1的概略立体图，示出安装在基板200的状态。图2是图1的层叠陶瓷电容器1的沿着ii
‑
ii线的剖视图。图3是图1的层叠陶瓷电容器1的沿着iii
‑
iii线的剖视图。
46.层叠陶瓷电容器1为大致长方体形状，具备层叠体2、设置在层叠体2的两端的一对外部电极3、以及配置在一对外部电极3的外侧的一对壁部5。层叠体2包含内层部11，内层部
11包含多组电介质层14和内部电极层15。
47.在以下的说明中，作为表示层叠陶瓷电容器1的朝向的用语，在层叠陶瓷电容器1中，将设置有一对外部电极3的方向设为长度方向l。将电介质层14和内部电极层15被层叠的方向设为层叠方向t。将与长度方向l以及层叠方向t中的任一者均交叉的方向设为宽度方向w。另外，在实施方式中，宽度方向与长度方向l以及层叠方向t中的任一者均正交。
48.图4是层叠体2的概略立体图。层叠体2具备层叠体主体10和侧方间隔部30。图5是层叠体主体10的概略立体图。在以下的说明中，将图4所示的层叠体2的六个外表面中的、在层叠方向t上相对的一对外表面设为第1主面aa和第2主面ab，将在宽度方向w上相对的一对外表面设为第1侧面ba和第2侧面bb，将在长度方向l上相对的一对外表面设为第1端面ca和第2端面cb。
49.另外，在无需特别区分第1主面aa和第2主面ab来进行说明的情况下，统一作为主面a来进行说明，在无需特别区分第1侧面ba和第2侧面bb来进行说明的情况下，统一作为侧面b来进行说明，在无需特别区分第1端面ca和第2端面cb来进行说明的情况下，统一作为端面c来进行说明。
50.侧方间隔部30具备设置在层叠体主体10的第1侧面ba侧的第1侧方间隔部30a和设置在层叠体主体10的第2侧面bb侧的第2侧方间隔部30b。
51.另外，在无需特别区分第1侧方间隔部30a和第2侧方间隔部30b来进行说明的情况下，统一作为侧方间隔部30来进行说明。
52.层叠体2优选在角部r1以及棱线部r2带有圆角。角部r1是主面a、侧面b以及端面c相交的部分。棱线部r2是层叠体2的两个面，即，主面a和侧面b、主面a和端面c、或侧面b和端面c相交的部分。此外，也可以在主面a、侧面b、端面c的一部分或全部形成有凹凸等。层叠体2的尺寸没有特别限定，但优选长度方向l尺寸为0.2mm以上且10mm以下，宽度方向w尺寸为0.1mm以上且10mm以下，层叠方向t尺寸为0.1mm以上且5mm以下。
53.如图5所示，层叠体主体10具备内层部11、配置在内层部11的第1主面aa侧的上部外层部12、以及配置在内层部11的第2主面ab侧的下部外层部13。
54.内层部11包含多组沿着层叠方向t交替地层叠的电介质层14和内部电极层15。
55.电介质层14的厚度为0.5μm以下。电介质层14由陶瓷材料制造。作为陶瓷材料，例如可使用以batio3为主成分的电介质陶瓷。此外，作为陶瓷材料，也可以使用在这些主成分中添加了mn化合物、fe化合物、cr化合物、co化合物、ni化合物等副成分中的至少一者的陶瓷材料。另外，构成层叠体主体10的电介质层14的片数优选包含上部外层部12以及下部外层部13在内为15片以上且700片以下。
56.内部电极层15具备多个第1内部电极层15a和多个第2内部电极层15b。第1内部电极层15a和第2内部电极层15b交替地配置。另外，在无需特别区分第1内部电极层15a和第2内部电极层15b来进行说明的情况下，统一作为内部电极层15来进行说明。
57.第1内部电极层15a具备与第2内部电极层15b对置的第1对置部152a和从第1对置部152a引出到第1端面ca侧的第1引出部151a。第1引出部151a的端部在第1端面ca露出，并与后述的第1外部电极3a电连接。
58.第2内部电极层15b具备与第1内部电极层15a对置的第2对置部152b和从第2对置部152b引出到第2端面cb的第2引出部151b。第2引出部151b的端部与后述的第2外部电极3b
电连接。
59.在第1内部电极层15a的第1对置部152a和第2内部电极层15b的第2对置部152b之间蓄积电荷，体现出电容器的特性。
60.如图3所示，在wt剖面中，在层叠方向t上相邻的两个第1内部电极层15a和第2内部电极层15b的宽度方向w上的端部的层叠方向t上的位置的偏移d在0.5μm以内，其中，wt剖面是通过层叠体2的中心的、宽度方向w以及层叠方向t上的剖面。即，在层叠方向t上上下相邻的第1内部电极层15a和第2内部电极层15b的宽度方向w上的端部在宽度方向w上处于大致相同位置，端部的位置在层叠方向t上对齐。
61.另一方面，同样地，在图3所示的wt剖面中，将在层叠方向t上相邻的第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的宽度方向w上的端部全部连结的、图中用点线示出的线m朝向外侧稍微成为凸状，其中，wt剖面是通过层叠体2的中心的、宽度方向w以及层叠方向t上的剖面。换言之，第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的层叠方向t上的中央部的内部电极层15被按压而伸长。层叠方向t上的上端以及下端向内部被按压而回缩。另外，凸状也可以称为鼓状。
62.即，关于第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的宽度方向w上的端部，若观察层叠方向t上的上下相邻的两个，则在宽度方向w上处于大致相同位置，但是若作为层叠方向t整体来观察，则朝向外侧稍微成为凸状。关于像这样成为凸状的理由，将在后面叙述。
63.内部电极层15优选由例如以ni、cu、ag、pd、ag
‑
pd合金、au等为代表的金属材料形成。内部电极层15的厚度例如优选为0.5μm以下。内部电极层15的片数优选将第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b合在一起为15片以上且200片以下。
64.上部外层部12以及下部外层部13由与内层部11的电介质层14相同的材料制造。而且，上部外层部12以及下部外层部13的厚度优选为20μm以上且60μm以下，更优选为20μm以上且40μm以下。
65.如图3以及图4所示，第1侧方间隔部30a设置在层叠体主体10的宽度方向w上的第1侧面ba侧。第2侧方间隔部30b设置在层叠体主体10的宽度方向w上的第2侧面bb侧。另外，在无需特别区分第1侧方间隔部30a和第2侧方间隔部30b来进行说明的情况下，统一作为侧方间隔部30来进行说明。
66.侧方间隔部30覆盖在层叠体主体10的两侧面b露出的内部电极层15的宽度方向w上的端部。侧方间隔部30由与电介质层14同样的材料制造，但是还作为烧结助剂而包含mg(镁)。mg通过在侧方间隔部30的烧结时向内部电极层15侧移动，从而偏析到侧方间隔部30中的与内部电极层15相接的一侧。此外，在层叠体主体10与侧方间隔部30之间存在界面。
67.关于侧方间隔部30，构成侧方间隔部30的电介质的颗粒的粒径从内层朝向外侧而变小。关于该颗粒的粒径，优选在最外侧为400nm以上且450nm以下，且在最内侧为600nm以上，优选与最外侧的颗粒的粒径相比，最内侧的颗粒的粒径为1.5倍以上。另外，关于颗粒的粒径，在侧方间隔部30的层叠方向t上的中央部从侧面侧起在宽度方向上每隔20nm分为多个区域，在各区域内测定粒径的面积，并变换为当量圆直径，在各区域中求出了平均粒子直径。关于不足20nm的区域，设为该区域内的平均粒子直径。
68.侧方间隔部30的厚度优选为如下厚度，即，如图1以及图4所示，在从侧方间隔部30的外侧观察时，能够对内部电极层15进行目识别。所谓能够进行目识别的厚度，例如为20μ
m，更优选为10μm以下。所谓能够对内部电极层15进行目识别，是指在从侧方间隔部30的外侧对层叠陶瓷电容器1进行观察时，能够透过而看见内部电极层15，能够确认内部电极层15的位置。另外，还能够通过透射率来判断是否能够对内部电极层15进行目识别，例如，在透射率为20％以上的情况下，能够判断为能够对内部电极层15进行目识别。
69.此外，虽然在实施方式中，侧方间隔部30为一层，但是并不限定于此，侧方间隔部30也可以设为位于外侧的外侧侧方间隔层和位于内部电极层15侧的内侧侧方间隔层的两层构造。
70.另外，如上所述，关于内部电极层15，在wt剖面中，将内部电极层15的侧面b侧的端部连结的线朝向外侧成为凸状。因此，设置在其外侧的侧方间隔部30也在wt剖面中朝向外侧成为凸状。
71.外部电极3具备设置在层叠体2的第1端面ca的第1外部电极3a和设置在层叠体2的第2端面cb的第2外部电极3b。另外，在无需特别区分第1外部电极3a和第2外部电极3b来进行说明的情况下，统一作为外部电极3来进行说明。外部电极3不仅覆盖端面c，还覆盖主面a以及侧面b的端面c侧的一部分。
72.如上所述，第1内部电极层15a的第1引出部151a的端部在第1端面ca露出，并与第1外部电极3a电连接。此外，第2内部电极层15b的第2引出部151b的端部在第2端面cb露出，并与第2外部电极3b电连接。由此，第1外部电极3a与第2外部电极3b之间成为多个电容器要素电并联连接的构造。
73.此外，外部电极3具有如下的三层构造，即，具备基底电极层31、配置在基底电极层31上的导电性树脂层32、以及配置在导电性树脂层32上的镀敷层33。
74.基底电极层31例如通过对包含导电性金属和玻璃的导电性膏进行涂敷、烧附而形成。作为基底电极层31的导电性金属，例如，能够使用cu、ni、ag、pd、ag
‑
pd合金、au等。
75.导电性树脂层32配置为覆盖基底电极层31。导电性树脂层32是包含热固化性树脂和金属成分的任意的结构。作为热固化性树脂的具体例，例如，能够使用环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、聚酰亚胺树脂等公知的各种各样的热固化性树脂。作为金属成分，例如能够使用ag或者在贱金属粉的表面涂布了ag的金属粉。
76.镀敷层33例如优选由从包含cu、ni、su、ag、pd、ag
‑
pd合金、au等的组选择的一种金属或包含该金属的合金的镀敷来构成。
77.像这样，导电性树脂层32包含热固化性树脂，因此，与例如包含镀敷膜、导电性膏的烧成物的基底电极层31相比，富有柔软性。因此，即使在对层叠陶瓷电容器1施加了物理冲击、起因于热循环的冲击的情况下，导电性树脂层32也会作为缓冲层而发挥功能，防止在层叠陶瓷电容器1产生裂缝，并且容易吸收压电振动，具有“振鸣”的抑制效果。
78.壁部5具备设置在包含层叠体2和外部电极3的电容器主体1a中的第1端面ca侧的第1壁部5a和设置在电容器主体1a的第2端面cb侧的第2壁部5b。另外，在无需特别区分第1壁部5a和第2壁部5b来进行说明的情况下，统一作为壁部5来进行说明。
79.在实施方式中，壁部5是在端面c涂敷绝缘性树脂之后使其热固化而得到的。
80.壁部5被涂敷在电容器主体1a的设置有外部电极3的部分的外周，因此，比外部电极3的外周大一圈。即，层叠方向t上的一端部从电容器主体1a的第1主面aa突出，层叠方向t上的另一端部从电容器主体1a的第2主面ab突出。由此，由壁部5中的、比电容器主体1a更从
第1主面aa以及第2主面ab侧突出的部分形成突出部51。
81.其中，突出部51也可以形成在第1主面aa侧以及第2主面ab侧双方。突出部51只要至少形成在电容器主体1a的第2主面ab侧即可。
82.突出部51的突出量优选为电容器主体1a的层叠方向t厚度的5％以上且200μm以下。在突出部51的突出量不足电容器主体1a的层叠方向厚度的5％的情况下，难以得到降低“振鸣”的效果，若突出部51的突出量超过250μm，则有时在壁部5产生破裂。另外，在突出部51的突出量为电容器主体1a的层叠方向t厚度的15％以上的情况下，能够进一步降低振鸣。
83.另外，也可以是粘附了以绝缘性树脂为主要的材质的基板的壁部。此外，壁部5也可以不是绝缘性树脂制，也可以是金属制。
84.如图1至图3所示，具有以上的构造的层叠陶瓷电容器1若安装到基板200，则在电容器主体1a的第2主面ab侧，突出部51与基板200抵接。而且，外部电极3和设置在基板200的图2所示的端子部201通过焊料202接合。
85.另外，也可以在第2主面ab侧的突出部51的内面侧，即，在焊料202侧的侧面设置导通部，使外部电极3和端子部201的连接更可靠。
86.焊料202优选为高熔点的无pb焊料202。在使用了高熔点的无pb焊料202的情况下，能够在确保层叠陶瓷电容器1和端子部201的接合强度的同时，确保接合部对基板安装时的流焊(flow)或回流焊(reflow)温度的耐热性。
87.高熔点的无pb焊料202例如优选为sn
‑
sb类、sn
‑
ag
‑
cu类、sn
‑
cu类、sn
‑
bi类等无pb焊料202，其中，优选为sn
‑
10sb～sn
‑
15sb焊料202。由此，能够确保安装时的接合部的耐热性。
88.图6是说明层叠陶瓷电容器1的制造方法以及向基板200的安装方法的流程图。图7是原料片103的示意俯视图。图8是示出原料片103的层叠状态的概略图。图9是母块110的示意性立体图。
89.(母块制作工序s1)
90.首先，准备包含陶瓷粉末、粘合剂以及溶剂的陶瓷浆料。通过使用金属型涂布机(die coater)、凹版涂布机、微凹版涂布机等将该陶瓷浆料在载置膜上成形为片状，从而制作层叠用陶瓷生片101。
91.接下来，通过丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷等在该层叠用陶瓷生片101印刷导电体膏，使得具有带状的图案，从而形成导电图案102。
92.由此，如图7所示，准备在成为电介质层14的层叠用陶瓷生片101的表面印刷了成为内部电极层15的导电图案102的原料片103。
93.接下来，如图8所示，将原料片103层叠多片。具体地，堆叠多个原料片103，使得成为如下状态，即，带状的导电图案102朝向同一方向，且该带状的导电图案102在相邻的原料片103之间在宽度方向上各错开半个间距。进而，在层叠了多片的原料片103的一侧堆叠成为上部外层部12的上部外层部用陶瓷生片112，在另一侧堆叠成为下部外层部13的下部外层部用陶瓷生片113。
94.接下来，将上部外层部用陶瓷生片112、堆叠的多个原料片103、以及下部外层部用陶瓷生片113进行热压接。由此，形成图9所示的母块110。
95.(母块分割工序s2)
96.接下来，如图9所示，将母块110沿着与层叠体主体10的尺寸对应的切断线x以及与切断线x交叉的切断线y进行分割。由此，可制造图5所示的多个层叠体主体10。另外，在实施方式中，切断线y与切断线x正交。
97.在此，为了防止层叠的电介质层15的层叠方向上的剥离，切断的层叠体主体10在层叠方向上被压制。于是，第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的层叠方向t上的中央部的内部电极层15被按压而伸长。因此，如图5所示，在wt剖面中，将在层叠方向t上相邻的第1内部电极层15a以及第2内部电极层15b的宽度方向w上的端部全部连结的、图中用点线示出的线m朝向外侧而稍微成为凸状。
98.(侧方间隔部用陶瓷生片粘附工序s3)
99.接着，制作在与层叠用陶瓷生片101同样的电介质粉末中作为烧结助剂而添加了mg的陶瓷浆料。然后，在树脂膜上涂敷陶瓷浆料并进行干燥，从而制作侧方间隔部用陶瓷生片。
100.然后，通过将侧方间隔用陶瓷生片粘贴到层叠体主体10的露出了内部电极层15的侧部，从而形成成为侧方间隔部30的层。此时，压住侧方间隔用陶瓷生片，使得包裹层叠体主体10的露出了内部电极层15的侧部。
101.(侧方间隔部烧成工序s4)
102.在层叠体主体10形成了成为侧方间隔部30的层的产物在氮气氛中以给定的条件进行了脱脂处理，然后在氮
‑
氢
‑
水蒸气混合气氛中以给定的温度进行烧成、烧结而成为层叠体2。
103.在此，在烧结时，侧方间隔部30的mg向内部电极层15侧移动。由此，在烧结后，侧方间隔部30的mg偏析到内部电极层侧。此外，电介质层14和侧方间隔部30用大致相同的材料制造，但是因为侧方间隔部30被粘附于包含电介质层14的层叠体主体10，所以即使在烧结后，在侧方间隔部30与层叠体主体10之间也存在界面。
104.(外部电极形成工序s5)
105.接着，在层叠体2的两端部依次形成基底电极层31、导电性树脂层32、镀敷层33而形成外部电极3。
106.(烧成工序s6)
107.然后，以设定的烧成温度在氮气氛中加热给定时间。由此，外部电极3烧附于层叠体2而制造电容器主体1a。
108.(壁部形成工序s7)
109.接下来，例如通过在端面c涂敷绝缘性树脂之后使其热固化，从而在电容器主体1a中的端面c侧的面形成壁部5。经过以上的工序，可制造层叠陶瓷电容器1。但是，并不限定于此，也可以通过粘附以绝缘性树脂为主要的材质的基板来形成壁部5。
110.(安装工序s8)
111.接着，对将层叠陶瓷电容器1安装到基板200的工序进行说明。在基板200设置有端子部201，在端子部201上预先印刷有焊料202。将层叠陶瓷电容器1配置在基板200上，使得外部电极3位于端子部201上。
112.用回流焊炉将配置了层叠陶瓷电容器1的基板200加热至焊料202的回流焊温度。由此，焊料202熔化，将外部电极部和端子部连接，从而层叠陶瓷电容器1与基板200接合。
113.在回流焊时，例如在层叠陶瓷电容器1没有壁部5的情况下，由于焊料202的润湿性，如图2中点线203所示，焊料202扩散到比层叠陶瓷电容器1更靠外侧，进而在外部电极3的侧面上升，延伸至层叠方向t上的设置有内部电极层15的位置。
114.于是，由对内部电极层15施加了电场时产生的应力、机械形变造成的振动容易经由焊料202而传递至安装了层叠陶瓷电容器1的基板200。由此，基板200整体成为声反射面，作为成为噪音的振动音的、所谓的“振鸣”增长。
115.但是，实施方式的层叠陶瓷电容器1具备壁部5。壁部5的下表面与基板200抵接。因此，设置在外部电极3与基板200之间的焊料202被壁部5阻挡，所以即使在焊料202熔化时也不会绕到外部电极3的侧面。
116.因此，不会发生如下情况，即，焊料202扩散到比层叠陶瓷电容器1更靠外侧，进而在外部电极部上上升，并延伸至层叠方向t上的设置有内部电极的位置。故此，可抑制“振鸣”的产生。
117.进而，壁部5的突出部51与基板200抵接，在层叠体主体10的第2主面ab侧与基板200之间设置有间隙。故此，也可抑制振动从层叠体主体10向基板200的传递。
118.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是并不限定于该实施方式，可在其主旨的范围内进行各种各样的变形。