層疊陶瓷電容器的制作方法

本發明涉及在電容器主體的相對的端部分別設置有大致l字形狀的外部電極的層疊陶瓷電容器。

背景技術：

作為在層疊陶瓷電容器的相對的端部分別設置的外部電極的形態，已知有具有沿著電容器主體的長度方向一個面的部分和沿著高度方向一個面的部分的大致l字形狀的外部電極(參照后述專利文獻1)。后述專利文獻1所公開的層疊陶瓷電容器(以下稱為現有的層疊陶瓷電容器)包括：電容器主體，其具有在長度方向上相對的第1面和第2面、在寬度方向上相對的第3面和第4面以及在高度方向上相對的第5面和第6面；大致l字形狀的第1外部電極，其具有沿著電容器主體的第1面的第1部分和沿著第5面的第2部分；和大致l字形狀的第2外部電極，其具有沿著電容器主體的第2面的第1部分和沿著第5面的第2部分。在電容器主體中，內置有由多個第1內部電極層和多個第2內部電極層隔著電介質層層疊而成的電容部。多個第1內部電極層各自的端緣與第1外部電極的第1部分連接。另外，多個第2內部電極層各自的端緣與第2外部電極的第1部分連接。

現有的層疊陶瓷電容器中，第1外部電極和第2外部電極分別為不具有沿著電容器主體的第6面的部分、沿著第3面的部分和沿著第4面的部分的大致l字形狀。因此，與使用了具有沿著第6面的部分的u字狀的外部電極的同一外形尺寸(長度、寬度和高度)的層疊陶瓷電容器相比，能夠將電容器主體的高度方向尺寸設計成增大與沿著第6面的部分的厚度相應的量。另外，與使用了具有沿著第6面的部分、沿著第3面的部分和沿著第4面的部分的有底4角筒狀的外部電極的同一外形尺寸的層疊陶瓷電容器相比，能夠將電容器主體的高度方向尺寸和寬度方向尺寸設計成分別增大與沿著第6面的部分、沿著第3面的部分和沿著第4面的部分各自的厚度相應的量。即，基于電容器主體的尺寸擴大來實現內部電極層的數量的增加和內部電極層的面積的增加，因此，能夠對電容增加有貢獻。

關于在上文中所記載的電容增加，嘗試了作為電容器主體的除了第1內部電極層和第2內部電極層之外的部分的材料，使用相對介電常數高的高介電常數類電介質陶瓷，但是，使用高介電常數類電介質陶瓷時，層疊陶瓷電容器自身的dc偏壓特性惡化，施加了比額定電壓高的直流電壓時的有效電容大幅降低。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2015-228481號公報

技術實現要素：

發明想要解決的技術問題

本發明的課題在于提供一種層疊陶瓷電容器，其不損害電容增加的好處，而且在為了進一步增加電容使用了高介電常數類電介質陶瓷的情況下也能夠抑制dc偏壓特性惡化。

用于解決技術問題的技術方案

為了解決上述課題，本發明的層疊陶瓷電容器，其特征在于，包括：(1)電容器主體，包括：在長度方向上相對的第1面和第2面；在寬度方向上相對的第3面和第4面；和在高度方向上相對的第5面和第6面，并且內置有多個第1內部電極層和多個第2內部電極層隔著電介質層層疊的電容部；(2)第1外部電極，其具有沿著上述電容器主體的上述第1面的第1部分和沿著上述第5面的第2部分，在上述第1外部電極的上述第1部分連接著上述多個第1內部電極層各自的端緣；和(3)第2外部電極，其具有沿著上述電容器主體的上述第2面的第1部分和沿著上述第5面的第2部分，在上述第2外部電極的上述第1部分連接著上述多個第2內部電極層各自的端緣，上述電容器主體的上述第1面為凹面形狀，上述第1外部電極的上述第1部分與上述電容器主體的上述第1面相接，上述電容器主體的上述第2面為凹面形狀，上述第2外部電極的上述第1部分與上述電容器主體的上述第2面相接。

發明效果

根據本發明，能夠提供一種層疊陶瓷電容器，其不損害電容增加的好處而且在為了進一步增加電容而使用了高介電常數類電介質陶瓷的情況下也能夠抑制dc偏壓特性惡化。

附圖說明

圖1是從電容器主體的第6面f6一側觀看使用了本發明的層疊陶瓷電容器的圖。

圖2是沿著圖1的s1-s1線的截面圖。

圖3是沿著圖1的s2-s2線的截面圖。

圖4是表示評價用試樣的條件和特性的圖。

附圖標記說明

10…層疊陶瓷電容器；11…電容器主體；f1…電容器主體的凹面形狀的第1面；f2…電容器主體的凹面形狀的第2面；dmax…電容器主體的凹面形狀的第1面和凹面形狀的第2面之間的最大長度方向尺寸；dmin…電容器主體的凹面形狀的第1面和凹面形狀的第2面之間的最小長度方向尺寸；f3…電容器主體的平面形狀的第3面；f4…電容器主體的平面形狀的第4面；f5…電容器主體的平面形狀的第5面、f6…電容器主體的平面形狀的第6面；12…第1外部電極；12a…第1外部電極的第1部分；12b…第1外部電極的第2部分；13…第2外部電極；13a…第2外部電極的第1部分；13b…第2外部電極的第2部分。

具體實施方式

首先，使用圖1～圖3對使用本發明的層疊陶瓷電容器10的構造進行說明。

層疊陶瓷電容器10的尺寸由長度l和寬度w以及高度h規定。該層疊陶瓷電容器10包括大致長方體形狀的電容器主體11、大致l字形狀的第1外部電極12和大致l字形狀的第2外部電極13。

電容器主體11包括：在長度方向上相對的第1面f1和第2面f2；在寬度方向上相對的第3面f3和第4面f4；和在高度方向上相對的第5面f5和第6面f6。另外，在電容器主體11中內置有由多個第1內部電極層14和多個第2內部電極層15隔著電介質層16交替層疊而成的電容部(附圖標記省略)，該電容部的寬度方向兩側和高度方向兩側被由電介質形成的邊緣部(附圖標記省略)覆蓋。即，各第1內部電極層14的輪廓和各第2內部電極層15的輪廓為矩形，各第1內部電極層14的輪廓尺寸和厚度與各第2內部電極層15的輪廓尺寸和厚度大致相同，各電介質層16的厚度大致相同。

各第1內部電極層14的長度方向一端部(圖2的左端部)為引出部14a，各引出部14a的端緣被引出到電容器主體11的第1面f1，各端緣與第1外部電極12的第1部分12a連接。另外，各第2內部電極層15的長度方向一端部(圖2的右端部)為引出部15a，各引出部15a的端緣被引出到電容器主體11的第2面f2，各端緣與第2外部電極13的第1部分13a連接。

電容器主體11的第3面f3、第4面f4、第5面f5和第6面f6分別為大致平坦的平面形狀，但是第1面f1和第2面f2分別為具有深度的凹面形狀。該“凹面形狀”是指向中央或者中央附近去深度增加的形狀，面本身可以是凹凸不平的也可以是平滑的。圖2中的dmax和dmin是替代規定“凹面形狀”的規格的尺寸，dmax表示凹面形狀的第1面f1與凹面形狀的第2面f2之間的最大長度方向尺寸(長度方向最大尺寸)、具體而言在第1面f1的邊與第2面f2的邊之間呈現的最大的長度方向尺寸，dmin表示在凹面形狀的第1面f1與凹面形狀的第2面f2之間的最小長度方向尺寸(長度方向最小尺寸)，具體而言表示在第1面f1的最深部與第2面f2的最深部之間呈現的最小的長度方向尺寸。此外，優選凹面形狀的第1面f1的最大深度與凹面形狀的第2面f2的最大深度大致相同，但是并不一定為大致相同。另外，優選凹面形狀的第1面f1的規格與凹面形狀的第2面f2的規格大致相同，但是并不一定為大致相同。

第1外部電極12為具有沿著電容器主體11的凹面形狀的第1面f1的第1部分12a和沿著平面形狀的第5面f5的第2部分12b的大致l字形狀，第1部分12a與凹面形狀的第1面f1緊貼，第2部分12b與平面形狀的第5面f5緊貼。另外，第2外部電極13為具有沿著電容器主體11的凹面形狀的第2面f2的第1部分13a和沿著平面形狀的第5面f5的第2部分13b的大致l字形狀，第1部分13a與凹面形狀的第2面f2緊貼，第2部分13b與平面形狀的第5面f5緊貼。

另外，第1外部電極12的第1部分12a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第1面f1的最大深度大，并且第2外部電極13的第1部分13a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第2面f1的最大深度大。因此，在從第6面f6一側觀看電容器主體11時，第1外部電極12的第1部分12a和第2外部電極13的第1部分13a分別從該電容器主體11突出到外側。此外，優選第1外部電極12的第1部分12a的突出部分的厚度與第2外部電極13的第1部分13a的突出部分的厚度大致相同，但是，并不一定為大致相同。另外，第1外部電極12的第2部分12b的厚度和長度方向尺寸與第2外部電極13的第2部分13b的厚度和長度方向尺寸大致相同。

雖然省略圖示，第1外部電極12具有包括與電容器主體11的凹面形狀的第1面f1和平面形狀的第5面f5緊貼的基底膜和與該基底膜的外表面緊貼的表面膜的2層構造，或者具有在基底膜和表面膜之間包括至少1個中間膜的多層構造。另外，第2外部電極13具有包括與電容器主體11的凹面形狀的第2面f2和平面形狀的第5面f5緊貼的基底膜和與該的基底膜的外表面的表面膜的2層構造、或者具有在基底膜和表面膜之間包括至少1個中間膜的多層構造。

對電容器主體11的材料補充說明，電容器主體11的除了第1內部電極層14和第2內部電極層15之外的部分，優選能夠使用以鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鈣、鈦酸鎂、鋯酸鈣、鋯鈦酸鈣、鋯酸鋇、氧化鈦等為主成分的高介電常數類電介質陶瓷，更優選能夠使用相對介電常數在1000以上的高介電常數類電介質陶瓷。

對各第1內部電極層14的材料和各第2內部電極層15的材料補充說明，各第1內部電極層14和各第2內部電極層15優選能夠使用以鎳、銅、鈀、鉑、銀、金、它們的合金等為主成分的良導體。

對第1外部電極12和第2外部電極13各自的基底膜等的材料和作制方法補充說明，第1外部電極12和第2外部電極13各自的基底膜例如由烤膜或者鍍膜構成，該基底膜優選能夠使用以鎳、銅、鈀、鉑、銀、金、它們的合金等為主成分的良導體。表面膜例如由鍍膜構成，該表面膜優選能夠使用以銅、錫、鈀、金、鋅、它們的合金等為主成分的良導體。中間膜例如由鍍膜構成，該中間膜優選能夠使用以鉑、鈀、金、銅、鎳、它們的合金等為主成分的良導體。

此外，在圖1～圖3中，描繪了長度l和寬度w以及高度h分別為長度l＞寬度w＝高度h的層疊陶瓷電容器10，但是，上述長度l、寬度w和高度h的關系除了長度l＞寬度w＞高度h、長度l＞高度h＞寬度w之外，也可以為寬度w＞長度l＝高度h、寬度w＞長度l＞高度h、寬度w＞高度h＞長度l。另外，將第1內部電極層14和第2內部電極層15各描繪了7層，并且描繪了13層的電介質層16，但是，上述是圖示的情況，第1內部電極層14和第2內部電極層15各自的數量也可以為8層以上(電介質層16的數量為15層以上)，也可以為6層以下(電介質層16的數量為11層以下)。

接著，適當引用圖1～圖3的附圖標記，對適用于上述層疊陶瓷電容器10的制法例進行說明。

在制造時，準備含有電介質陶瓷粉末的陶瓷漿料，含有良導體粉末的第1電極膏，和含有良導體粉末并且含有共材(與在陶瓷漿料中所包含的電介質陶瓷粉末相同的電介質陶瓷粉末)的第2電極膏。接著，在載體膜的表面涂敷上述陶瓷漿料并使其干燥，制作第1生片。另外，在第1生片的表面印刷上述第1電極膏并使其干燥，制作作為第1內部電極層14和第2內部電極層15的前體的形成有內部電極圖案組的第2生片。

接著，反復進行疊層熱壓接的操作直至從第1生片所取出的單位片達到規定個數，制作與高度方向一側的邊緣部對應的部位。另外，反復進行疊層熱壓接的操作直至從第2生片所取出的單位片(包含內部電極圖案組)達到規定個數，制作與電容部對應的部位。并且，反復進行疊層熱壓接的操作直至從第1生片所取出的單位片達到規定個數，制作與高度方向另一側的邊緣部對應的部位。最后，對所疊層的整體進行正式熱壓，制作未燒制層疊片。

接著，將未燒制層疊片按格子狀切斷，制作未燒制芯片。接著，在未燒制芯片的長度方向兩個面分別浸漬上述第2電極膏并使其干燥，并且，在未燒制芯片的高度方向一個面印刷上述第2電極膏并使其干燥，制作與第1外部電極12和第2外部電極13各自的基底膜對應的未燒制基底膜。

接著，將多個形成了未燒制基底膜的未燒制芯片，在與上述陶瓷漿料中所包含的電介質陶瓷粉末和上述第1電極膏以及上述第2電極膏中所包含的良導體粉末相應的氣氛下，并且按溫度曲線一并進行燒制(包括脫粘結劑處理和燒制處理)，根據需要進行二次燒制(再氧化處理)，制作燒制芯片。接著，將多個燒制芯片一并滾筒研磨(拋光)，將角和棱線進行倒圓，制作電容器主體11。

在上述未燒制芯片作制工序中所得到的未燒制芯片的長度方向兩個面分別為大致平坦的平面形狀，但是，在上述未燒制基底膜作制工序中分別在未燒制芯片的長度方向兩個面形成的未燒制基底膜中含有共材，在未燒制芯片的寬度方向兩個面和高度方向另一個面沒有形成未燒制基底膜。因此，在上述燒制芯片作制工序中，根據未燒制基底膜中所含有的共材的含量，作用將未燒制芯片的長度方向兩個面分別向寬度方向內側壓縮的力cf(參照圖1)并且作用向高度方向內側壓縮的力cf(參照圖2)，基于這些壓縮力，未燒制芯片的長度方向兩個面分別整形為凹面形狀。

此外，未燒制基底膜中所包含的共材(在此，是與上述陶瓷漿料中所包含的電介質陶瓷粉末相同的電介質陶瓷粉末)產生上述作用，但是，替代上述共材而使用具有與該共材相同程度的熱膨脹系數的材料、例如具有與上述陶瓷漿料中所包含的電介質陶瓷粉末相同程度的熱膨脹系數的其它種類的電介質陶瓷粉末、具有與上述陶瓷漿料中所包含的電介質陶瓷粉末相同程度的熱膨脹系數的玻璃粉末等，也能夠進行上述同樣的整形。

接著，通過電解電鍍、無電解電鍍等的濕式鍍層法，或者濺射、真空蒸鍍等的干式鍍層法形成覆蓋燒制芯片的各基底膜的表面膜、或者中間膜和表面膜，分別制作第1外部電極12和第2外部電極13。

接著，使用圖4，對用于評價上述層疊陶瓷電容器10而準備的試樣1～12的條件和特性等進行說明。

各試樣1～12是基于上述制法例所制造的樣品，各試樣1～12的共通條件和不同條件如以下所述。此外，共通條件和不同條件中所記載的數值均是設計上的基準值，不包含制造公差。

<試樣1～12的共通條件(引用圖1～圖3的附圖標記)＞

·額定電壓為6.3v，額定電容為2.2μf。

·長度l為600μm，寬度w為300μm，高度h為300μm。

·電容器主體11的長度方向尺寸(對應于最大長度方向尺寸dmax)為520μm，寬度方向尺寸為300μm，高度方向尺寸為275μm。

·電容器主體11的除了第1內部電極層14和第2內部電極層15之外的部分的主成分為鈦酸鋇。

·第1內部電極層14和第2內部電極層15的主成分為鎳，各自的厚度為0.5μm，各自的層數為123層。

·電介質層16的厚度為0.5μm，層數為245層。

·電容器主體11的寬度方向邊緣部的厚度為20μm，高度方向邊緣部的厚度為15μm。

·第1外部電極12的第1部分12a的突出部分的厚度和第2外部電極13的第1部分13a的突出部分的厚度為40μm，第1外部電極12的第2部分12b的厚度和第2外部電極13的第2部分13b的厚度為25μm。

·第1外部電極12和第2外部電極13分別為3層構造，基底膜的主成分為銅，中間膜的主成分為鎳，表面膜的主成分為錫。

<試樣1～12的不同條件(引用圖1～圖3的附圖標記)＞

·試樣1的最小長度方向尺寸dmin為520μm。

·試樣2的最小長度方向尺寸dmin為515μm。

·試樣3的最小長度方向尺寸dmin為510μm。

·試樣4的最小長度方向尺寸dmin為504μm。

·試樣5的最小長度方向尺寸dmin為499μm。

·試樣6的最小長度方向尺寸dmin為494μm。

·試樣7的最小長度方向尺寸dmin為489μm。

·試樣8的最小長度方向尺寸dmin為484μm。

·試樣9的最小長度方向尺寸dmin為478μm。

·試樣10的最小長度方向尺寸dmin為473μm。

·試樣11的最小長度方向尺寸dmin為468μm。

·試樣12的最小長度方向尺寸dmin為463μm。

·各試樣1～12的最小長度方向尺寸dmin在上述制法例中通過分別使用共材的含量不同的第2電極膏而變化。

圖4的“dmin/dmax”中是按試樣1～12的每一個記錄了將最小長度方向尺寸dmin除以最大長度方向尺寸dmax而得到的數值。圖4的“電容降低率(％)”中是按試樣1～12的每一個，記錄了對于試樣1～12的各100個使用安捷倫科技公司的精密lcr測試儀4284a施加比額定電壓(6.3v)高的直流電壓(7.0v)來測定這時的有效電容，并且將從額定電容減去各100個的有效電容的平均值而得到的值除以額定電容所得的值。另外，圖4的“分層產生率(％)”是按試樣1～12的每一個記錄了利用光學顯微鏡觀察試樣1～12的各100個的截面，在電容器主體內的內部電極層中產生分層的個數。

從圖4的“電容降低率(％)”的數值可知，與試樣1和2的電容降低率相比，試樣3～12的電容降低率較小。另外，從圖4的“分層產生率(％)”的數值可知，與試樣3～12中的、試樣12的分層產生率相比，試樣3～11的分層產生率較小。即，對于圖4的“電容降低率(％)”的數值考慮了“分層產生率(％)”的數值的情況下，dmin/dmax的優選范圍在0.90以上0.98以下。

接著，對通過上述層疊陶瓷電容器10獲得的效果進行說明。

(1)上述層疊陶瓷電容器10中，電容器主體11的第1面f1為凹面形狀，第1外部電極12的第1部分12a形成為與凹面形狀的第1面f1緊貼，電容器主體11的第2面f2為凹面形狀，第2外部電極13的第1部分13a形成為與凹面形狀的第2面f2緊貼。即，根據該構成，為了進一步增加電容，在電容器主體11的除了第1內部電極層14和第2內部電極層15之外的部分使用了高介電常數類電介質陶瓷的情況下，也能夠抑制層疊陶瓷電容器10自身的dc偏壓特性惡化。

通過采用上述構成能夠抑制dc偏壓特性的惡化的事實，根據使用圖4在上文所說明的內容更加明確，但是，作為其根據能夠推測是以下的內容。例如，在上述制法例的燒制芯片制作工序中，將未燒制芯片的長度方向兩個面分別向寬度方向內側壓縮的力cf(參照圖1)和向高度方向內側壓縮的力cf(參照圖2)在制造后也殘留。即，圖1～圖3所示的層疊陶瓷電容器10中，第1外部電極12和第2外部電極13分別為大致l字形狀，所以，能夠形成使將電容器主體11的凹面形狀的第1面f1和凹面形狀的第2面f2分別向寬度方向內側壓縮的力cf(參照圖1)和向高度方向內側壓縮的力cf(參照圖2)產生作用的狀態，因此，認為即使施加比額定電壓高的直流電壓，高介電常數類電介質陶瓷的相對介電常數也難以發生變化。

(2)上述層疊陶瓷電容器10中，第1外部電極12的第1部分12a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第1面f1的最大深度大，并且第2外部電極13的第1部分13a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第2面f2的最大深度大。即，根據采用該構成，即使為了進一步增加電容而在電容器主體11的除了第1內部電極層14和第2內部電極層15之外的部分使用高介電常數類電介質陶瓷的情況下，也能夠更可靠地抑制層疊陶瓷電容器10自身的dc偏壓特性惡化。

通過采用上述構成能夠更可靠地抑制dc偏壓特性的惡化的事實，根據使用圖4在上文所說明的內容變得明確，但是，作為其根據能夠推測是以下的情況。例如，在圖1～圖3所示的層疊陶瓷電容器10中，形成使將電容器主體11的凹面形狀的第1面f1和凹面形狀的第2面f2分別向寬度方向內側壓縮的力cf(參照圖1)和向高度方向內側壓縮的力cf(參照圖2)產生了作用的狀態，需要與第1外部電極12的第1部分12a和第2外部電極13的第1部分13a相應的厚度。所以，認為使第1外部電極12的第1部分12a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第1面f1的最大深度大，并且使第2外部電極13的第1部分13a的厚度比電容器主體11的凹面形狀的第2面f2的最大深度大的情況下，就能夠更可靠地維持上述狀態。

(3)上述層疊陶瓷電容器10中，電容器主體11的凹面形狀的第1面f1和凹面形狀的第2面f2之間的最大長度方向尺寸設為dmax，電容器主體11的凹面形狀的第1面f1和凹面形狀的第2面f2之間的最小長度方向尺寸設為dmin時，最大長度方向尺寸dmax和最小長度方向尺寸dmin滿足0.90≤dmin/dmax≤0.98的條件。對于該條件如使用圖4在上文所說明的那樣，只要滿足該條件，即使施加比額定電壓高的直流電壓也難以產生電容降低，因此能夠更可靠地抑制層疊陶瓷電容器10自身的dc偏壓特性惡化，并且，能夠抑制電容器主體11內的第1內部電極層14和第2內部電極層15各自產生分層的情況，提供高品質的層疊陶瓷電容器10。