專利名稱：層疊陶瓷電子零部件的制作方法
技術領域：
本發明涉及層疊陶瓷電子零部件。
背景技術：
裝載著層疊陶瓷電容器、多層陶瓷基板等層疊陶瓷電子零部件的電子設備，要求高性能化、高功能化，同時還要求小型化。在層疊陶瓷電子零部件方面，也應該瞄準這些技術動向，要求通過更進一步的薄層化、多層化、高密度化來提高特性和實現小型化。
層疊陶瓷電子零部件通常包括埋設了內部電極的功能層和在功能層的兩面設置的保護層。一般而言，由于在保護層中沒有埋設內部電極，所以相應地燒結收縮率和熱膨脹系數(以下稱為燒結收縮率等)與功能層不同。例如，層疊陶瓷電容器的保護層與功能層相比較，常常是燒結收縮率較大，熱膨脹系數較小。
如果功能層和保護層的燒結收縮率等不同，則在層疊陶瓷電子零部件的制造工序中，存在的問題是在雙方的邊界附近產生較大的應力，從而容易導致剝離、層離、裂紋等問題的發生。特別在應力得以殘留的狀態下，通過熱處理(退火)或者燒結，存在容易產生裂紋等問題。
專利文獻1以防止層離和裂紋為目的，公開了一種通過調整保護層的粘合劑含量，從而調整功能層和保護層的燒結收縮率以防止裂紋的技術。
但是，專利文獻1由于必須需要多個粘合劑含量不同的薄片，所以出現了生產工序變得復雜這樣的問題。
另外，功能層以及保護層在其邊界部分的應力和物理的應變，由于伴隨著薄層化和多層化而增大，所以因近年來層疊陶瓷電子零部件的薄層化、多層化以及高密度化，上述的問題變得更加顯著。
專利文獻1特開2003-309039號公報發明內容本發明的一個目的在于提供一種可以減少剝離、層離、裂紋等發生的層疊陶瓷電子零部件。
本發明的又一個目的在于提供一種電氣特性良好的層疊陶瓷電子零部件。
本發明的另一個目的在于提供一種可以謀求生產成品率得以提高的層疊陶瓷電子零部件。
本發明的再一個目的在于提供一種容易制造的層疊陶瓷電子零部件。
為實現上述的目的，本發明的層疊陶瓷電子零部件包括陶瓷基體、內部電極和緩沖層。陶瓷基體包括保護層和功能層。保護層設置在功能層的至少一個面上。內部電極埋設在功能層中。緩沖層埋設在保護層中，并且具有與陶瓷基體的燒結收縮率不同的燒結收縮率。
在上述本發明的層疊陶瓷電子零部件中，由于內部電極埋設在功能層中，所以埋設了內部電極的功能層的燒結收縮率，就成為內部電極的燒結收縮率和在其周圍存在的陶瓷基體的燒結收縮率所合成的燒結收縮率。
另一方面，由于在保護層中埋設了緩沖層，所以埋設了緩沖層的保護層的燒結收縮率，就成為緩沖層的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率所合成的燒結收縮率。
在本發明中，緩沖層具有與陶瓷基體的燒結收縮率不同的燒結收縮率。緩沖層的燒結收縮率例如可以進行選擇，以便使埋設了內部電極的功能層的燒結收縮率和埋設了緩沖層的保護層的燒結收縮率達到相近的數值。
如果埋設了內部電極的功能層的燒結收縮率和埋設了緩沖層的保護層的燒結收縮率達到相近的數值，則可以降低在功能層-保護層的邊界附近產生的應力，從而可以減少以前成為問題的在邊界附近的剝離、層離、裂紋等。例如，即使在進行熱處理(退火)或者燒結的情況下，也可以抑制剝離、層離、裂紋等發生。
而且在保護層覆蓋功能層的同時，緩沖層埋設在保護層的內部，所以即使在層疊陶瓷電子零部件的表面附近產生剝離、層離、裂紋等的情況下，也可以用緩沖層來阻止裂紋等的發展。因此，可以避免對內部電極的影響，從而獲得良好的電氣特性。另外，可以防止使內部電極露出的不良現象(所謂覆蓋剝落)的發生，從而使生產成品率得以提高。
再者，由于緩沖層埋設在保護層的內部，所以保護層被緩沖層分割成層狀，從虛擬的角度來說，相當于減薄了保護層的厚度。由此，保護層的追蹤性變得良好，從而難以產生剝離、層離、裂紋等。
本發明的層疊陶瓷電子零部件正如專利文獻1所記載那樣，由于不需要粘合劑含量不同的薄片，所以可以簡化生產工序。例如，如果將構成功能層的陶瓷基體以及構成保護層的陶瓷基體設計為相同的材料組成，并將內部電極和緩沖層設計為相同的材料組成，則可以簡單地制造本發明的層疊陶瓷電子零部件。
另外，根據緩沖層的層數、厚度、形狀等的不同，可以很容易地調整保護層的燒結收縮率，所以生產成品率好，而且比較容易制造。
作為其它的方案，不是著眼于緩沖層的燒結收縮率，而是著眼于緩沖層的熱膨脹系數，這樣也可以使緩沖層具有與陶瓷基體不同的熱膨脹系數。在這種情況下，也可以得到同樣的作用效果。
如上所述，根據本發明，可以得到如下的效果。
(a)能夠提供一種可以減少剝離、層離、裂紋等發生的層疊陶瓷電子零部件。
(b)能夠提供一種電氣特性良好的層疊陶瓷電子零部件。
(c)能夠提供一種可以謀求生產成品率得以提高的層疊陶瓷電子零部件。
(d)能夠提供一種容易制造的層疊陶瓷電子零部件。
關于其具體實例，下面參照附圖進行更詳細的說明。附圖只不過是本發明的例示。
圖1是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的一個實施例的正面剖面圖。
圖2是圖1的2-2向剖面放大圖。
圖3是圖2的3-3向剖面圖。
圖4是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件產生裂紋時的狀態的剖面圖。
圖5是表示比較例的層疊陶瓷電子零部件產生裂紋時的狀態的剖面圖。
圖6是層疊陶瓷電容器的特性圖。
圖7是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的又一實施例的剖面圖。
圖8是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的另一實施例的剖面圖。
圖9是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的再一實施例的剖面圖。
圖10是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的再一實施例的剖面圖。
圖11是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的再一實施例的剖面圖。
圖12是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的再一實施例的剖面圖。
具體實施例方式
圖1是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的一個實施例的正面剖面圖，圖2是圖1的2-2向剖面放大圖，圖3是圖2的3-3向剖面圖。圖示的層疊陶瓷電子零部件例如為層疊陶瓷電容器、層疊陶瓷電感器、多層陶瓷基板等。
圖示的層疊陶瓷電子零部件包括陶瓷基體10、內部電極30和緩沖層50。陶瓷基體10包括功能層20和保護層40。
保護層40是用于保護功能層20的，覆蓋著功能層20。在圖中，保護層40設置在功能層20的上下面，但也可以只設置在功能層20的上面或下面。
構成功能層20的陶瓷基體以及構成保護層40的陶瓷基體，既可以是同一的組合物，也可以是互不相同的組合物。功能層20和保護層40例如可以用陶瓷電介質構成。
功能層20和保護層40可以不管雙方的邊界線能否識別。正如后面所敘述的那樣，在陶瓷基體10之中，埋設著內部電極30的部分成為功能層20，埋設著緩沖層50的部分則成為保護層40。
內部電極30是層疊陶瓷電子零部件的電路元件，埋設在功能層20內。在圖中，內部電極30具有相互對置的電極301、302。內部電極30例如也可以是構成電感器的線路、電路圖案等。內部電極30既可以是圖示的層疊構造，也可以是單層構造。
外部電極71、72設置在陶瓷基體10的側端。外部電極71與電極301電導通，外部電極72與電極302電導通。
緩沖層50用于調整燒結收縮率、或熱膨脹系數(以下稱燒結收縮率等)，并埋設在保護層40中。
緩沖層50具有與陶瓷基體10的燒結收縮率不同的燒結收縮率。例如，設合成內部電極30的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率而給出的功能層20的燒結收縮率為α1，設合成緩沖層50的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率而給出的保護層40的燒結收縮率為α2，設構成保護層40的陶瓷基體的燒結收縮率為α3，則此時優選設定的是|α1-α2|＜|α1-α3|。
另外，緩沖層50也可以具有與陶瓷基體10的熱膨脹系數不同的熱膨脹系數。例如，設合成內部電極30的熱膨脹系數和其周圍的陶瓷基體的熱膨脹系數而給出的功能層20的熱膨脹系數為β1，設合成緩沖層50的熱膨脹系數和其周圍的陶瓷基體的熱膨脹系數而給出的保護層40的熱膨脹系數為β2，設構成保護層40的陶瓷基體的熱膨脹系數為β3，則此時優選設定的是|β1-β2|＜|β1-β3|。
緩沖層50的燒結收縮率或熱膨脹系數與陶瓷基體10、內部電極30的組成、燒結收縮率等相對應，可以進行任意的設定。例如，優選將緩沖層50設定為與內部電極30具有相同的組合物，表現出相同的熱行為，具有相同的燒結收縮率，或具有相同的熱膨脹系數。
例如在層疊陶瓷電容器中，優選將緩沖層50設定為具有比其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率小的燒結收縮率，或具有比緩沖層50周圍的陶瓷基體的熱膨脹系數大的熱膨脹系數。
緩沖層50既可以是導電性的，也可以是非導電性的。在圖中，緩沖層50是不作為電路元件發揮作用的電極(偽電極dummy electrode)。
緩沖層50既可以是圖示的單層構造，也可以是層疊構造(參照圖11)。緩沖層50的層數、配置、厚度、形狀等是任意的。例如，緩沖層50的厚度既可以是均勻的，也可以是不均勻的。另外，緩沖層50的形狀既可以是對稱形狀，也可以是不對稱形狀。
關于緩沖層50的形成區域，優選的是從內部電極30的層疊方向看，只在形成有內部電極30的面的內部形成，即寬度比內部電極30的寬度狹小。這是因為緩沖層50有可能在陶瓷基體10的表面露出，從而在電學性能方面產生不良影響。
例如這是因為緩沖層50有可能在陶瓷基體10的兩側端露出，緩沖層50的一側與外部電極71電導通，另一側與外部電極72電導通，從而產生短路不良現象。
在圖2中，保護層40因為在其中埋設有緩沖層50，所以虛擬的厚度成為厚度t1、t2。厚度t1、t2優選為100μm或以下。
在上述本發明的層疊陶瓷電子零部件中，由于內部電極30埋設在功能層20內，所以功能層20的燒結收縮率就成為內部電極30的燒結收縮率和在其周圍存在的陶瓷基體10的燒結收縮率所合成的燒結收縮率。
另一方面，由于在保護層40埋設了緩沖層50，所以保護層40的燒結收縮率就成為緩沖層50的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體10的燒結收縮率所合成的燒結收縮率。
緩沖層50具有與陶瓷基體10的燒結收縮率不同的燒結收縮率。緩沖層50的燒結收縮率例如可以進行選擇，以便使埋設了內部電極30的功能層20的燒結收縮率與埋設了緩沖層50的保護層40的燒結收縮率達到相近的數值。
如果埋設了內部電極30的功能層20的燒結收縮率與埋設了緩沖層50的保護層40的燒結收縮率達到相近的數值，則可以降低在功能層20-保護層40的邊界附近所產生的應力，從而可以減少以前成為問題的在邊界附近的剝離、層離、裂紋等。例如，即使在進行熱處理(退火)或者燒結的情況下，也可以抑制剝離、層離、裂紋等發生。
與此相對照，當像以前那樣在保護層中不設置緩沖層時，埋設了內部電極的功能層和沒有埋設內部電極的保護層，其燒結收縮率大為不同，由于雙方邊界附近產生的應力的作用，容易產生剝離、層離、裂紋等現象。
圖4是表示本發明的層疊陶瓷電子零部件的表面產生裂紋時的剖面圖。圖5是表示比較例的層疊陶瓷電子零部件的表面產生裂紋時的剖面圖。比較例的電子零部件在沒有緩沖層50這一點上，是與本發明的層疊陶瓷電子零部件不同的。
如圖4所示，在本發明中，由于保護層40覆蓋著功能層20，同時緩沖層50埋設在保護層40的內部，所以即使在層疊陶瓷電子零部件的表面附近產生了剝離、層離、裂紋等的情況下，裂紋也會集中在緩沖層50，從而難以擴展到內部電極30。這樣，通過用緩沖層50來阻止裂紋的發展，可以避免對內部電極30的影響，從而獲得良好的電氣特性。另外，可以防止使內部電極30露出的不良現象(所謂覆蓋剝落)的發生，從而使生產成品率得以提高。
與此相對照，圖5所示的比較例因為沒有設置緩沖層50，所以表面發生的裂紋達到了內部電極30。
再者，在本發明中，由于緩沖層50埋設在保護層40的內部，所以因保護層40被緩沖層50分割成層狀，保護層40的追蹤性變得良好，從而難以產生剝離、層離、裂紋等。
圖6是對于層疊陶瓷電容器、表示緩沖層的層數和裂紋發生率之間的關系的圖。
圖6是對于尺寸為3.2mm×1.6mm×1.6mm的層疊陶瓷電容器、表示濕式滾磨后的裂紋發生率的圖。當設定功能層的內部電極的間隔為L1時，則最外殼的內部電極和緩沖層的間隔L2為L1的5倍。當緩沖層有多層時(參照圖11)，緩沖層之間的間隔設定為與間隔L2相同。緩沖層為長方形圖案時，其厚度為1.5μm。
如圖6所示，從沒有緩沖層(層數＝0)開始，因緩沖層1層、2層地增加，裂紋的發生率得以降低。特別當緩沖層設定為2層或更多層時，裂紋發生率幾乎為零，可以得到非常好的特性。
再者，本發明的層疊陶瓷電子零部件如專利文獻1所記載的那樣，由于不需要粘合劑含量不同的薄片，所以可以簡化生產工序。例如，如果將構成功能層20的陶瓷基體及構成保護層40的陶瓷基體設定為相同的材料組成，并將內部電極30和緩沖層50設定為相同的材料組成，則可以簡單地制作本發明的層疊陶瓷電子零部件。
圖示的層疊陶瓷電子零部件例如可以按照以下的工序制作。首先，采用薄片法或印刷法，形成成為陶瓷基體10的陶瓷坯片，在陶瓷坯片上印刷導電性漿料，以形成內部電極30或緩沖層50。
其次，依次層疊形成有內部電極30或緩沖層50的陶瓷坯片而形成層疊構造體，撕碎層疊構造體，實施脫粘合劑工序、燒結工序、熱處理(退火)工序。接著實施研磨(濕式滾磨)工序、外部電極形成工序，便可以得到圖1所示的成品。此外，本發明的陶瓷電子零部件也可以用薄片形成方法以外的方法進行制作。
本發明的層疊陶瓷電子零部件根據緩沖層50的層數、厚度、形狀等的不同，可以容易地調整保護層40的燒結收縮率，所以生產成品率得以提高，可以容易地進行制作。
作為其它的方案，不是著眼于緩沖層的燒結收縮率，而是著眼于緩沖層的熱膨脹系數，這樣也可以使緩沖層具有與陶瓷基體不同的熱膨脹系數。在這種情況下，也可以得到同樣的作用效果。
也就是說，與著眼于緩沖層的燒結收縮率的情況相同，如果功能層的熱膨脹系數和保護層的熱膨脹系數的數值達到相近的數值，則可以獲得優良的作用效果如功能層—保護層的邊界附近所產生的應力得以降低、能夠抑制裂紋等的發生等。
圖7～圖12是在本發明的層疊陶瓷電子零部件中，用于說明改變緩沖層50的形狀、配置、層數的情況。在圖7～圖12中，關于與圖1～圖6中出現的構成部分相當的部分，在此標記相同的參照符號，并省略重復說明。各自的實施例借助于共同的構成部分，可以得到同樣的作用效果，在此省略重復說明。
圖7～圖10是與上述圖3相對應的剖面圖。在圖7中，緩沖層50呈楕圓形狀。在圖8中，緩沖層50為長方形，被分斷為2個。在圖9中，緩沖層50是所謂的環狀，在中心位置有槽口501。在圖10中，緩沖層50為長方形，被分斷成4個。
圖11、圖12是與上述圖2相對應的剖面圖。在圖11中，緩沖層50設置為2層，保護層40的虛擬的厚度分別為厚度t1、t2、t3。在圖12中，緩沖層50由電介質層構成。
上面參照優選的實施例，就本發明的內容進行了具體的說明，但基于本發明基本的技術構思和示范，本領域的技術人員可以采用各種變化的方案，這是不言自明的。
權利要求
1.一種層疊陶瓷電子零部件，其包括陶瓷基體、內部電極和緩沖層，其中所述陶瓷基體包括保護層和功能層；所述保護層設置在所述功能層的至少一個面上；所述內部電極埋設在所述功能層中；所述緩沖層埋設在所述保護層中，并且具有與所述陶瓷基體的燒結收縮率不同的燒結收縮率。
2.根據權利要求1所述的層疊陶瓷電子零部件，其中設合成所述內部電極的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率而給出的所述功能層的燒結收縮率為α1，設合成所述緩沖層的燒結收縮率和其周圍的陶瓷基體的燒結收縮率而給出的所述保護層的燒結收縮率為α2，設構成所述保護層的陶瓷基體的燒結收縮率為α3，則此時|α1-α2|＜|α1-α3|。
3.根據權利要求1所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層具有比其周圍的陶瓷基體小的燒結收縮率。
4.根據權利要求1所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層實質上具有與所述內部電極相同的組成。
5.根據權利要求1所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層是偽電極，且與所述內部電極是電絕緣的。
6.一種層疊陶瓷電子零部件，其包括陶瓷基體、內部電極和緩沖層，其中所述陶瓷基體包括保護層和功能層；所述保護層設置在所述功能層的至少一個面上；所述內部電極埋設在所述功能層中；所述緩沖層埋設在所述保護層中，并且具有與所述陶瓷基體不同的熱膨脹系數。
7.根據權利要求6所述的層疊陶瓷電子零部件，其中設合成所述內部電極的熱膨脹系數和其周圍的陶瓷基體的熱膨脹系數而給出的所述功能層的熱膨脹系數為β1，設合成所述緩沖層的熱膨脹系數和其周圍的陶瓷基體的熱膨脹系數而給出的所述保護層的熱膨脹系數為β2，設構成所述保護層的陶瓷基體的熱膨脹系數為β3，則此時|β1-β2|＜|β1-β3|。
8.根據權利要求6所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層具有比其周圍的陶瓷基體大的熱膨脹系數。
9.根據權利要求6所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層實質上具有與所述內部電極相同的組成。
10.根據權利要求6所述的層疊陶瓷電子零部件，其中所述緩沖層是偽電極，且與所述內部電極是電絕緣的。
全文摘要
本發明提供一種可以降低剝離、層離、裂紋等發生的層疊陶瓷電子零部件。陶瓷基體(10)包括保護層(40)和功能層(20)。保護層(40)設置在功能層(20)的至少一個面上。內部電極(30)埋設在功能層(20)中。緩沖層(50)具有與陶瓷基體(10)的燒結收縮率不同的燒結收縮率，并埋設在保護層(40)中。
文檔編號H01G4/12GK1841596SQ20061007162
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月28日 優先權日2005年3月28日
發明者外海透, 小島達也, 巖崎彰則, 政岡雷太郎, 室澤尚吾, 山口晃, 阿部曉太朗, 佐藤司 申請人:Tdk株式會社