專利名稱：層疊型電子元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊型電子元件及其制造方法，尤其涉及如層疊陶瓷電容那樣使內(nèi)部電極層薄層化的層疊型電子元件及其制造方法背景技術(shù)近年來，伴隨著電器的小型化和高集成化，要求層疊型電子元件、例如層疊陶瓷電容小型、具有高容量以及高可靠性。為此，試圖使層疊型電子元件，①介質(zhì)層薄型化和層疊數(shù)增加；②內(nèi)部電極層薄型化；③介質(zhì)層的介電常數(shù)提高，例如，開發(fā)出了介質(zhì)層厚度在5μm以下，介質(zhì)層的層疊數(shù)在100層以上的高容量層疊型電子元件。
原來，層疊型電子元件的內(nèi)部電極層是用導(dǎo)電膠利用絲網(wǎng)印刷法來形成，作為導(dǎo)電膠的成分除金屬成分以外還含有陶瓷粉末組成的共同材料成分和樹脂成分以及有機(jī)溶劑成分等，通過燒結(jié)收縮而形成網(wǎng)眼狀的內(nèi)部電極層。為此，難以完全覆蓋應(yīng)該形成內(nèi)部電極層的區(qū)域，從而存在內(nèi)部電極層的有效面積降低，得不到靜電容量之類的問題。
為了解決有關(guān)這種內(nèi)部電極層薄層化時(shí)出現(xiàn)的問題，例如在特開平2000-243650號公報(bào)中所公布的層疊型電子元件中，以濺射或蒸鍍之類的物理成膜方法，或者無電解鍍之類的化學(xué)成膜方法在薄膜上形成成為內(nèi)部電極層的金屬膜，通過將它們轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片上來形成內(nèi)部電極圖案，這樣來制作層疊電子元件。
采用特開平2000-243650號公報(bào)中所公布的層疊型電子元件的制作方法，以濺射或蒸鍍之類的物理成膜方法，或者無電解鍍之類的化學(xué)成膜方法在薄膜上形成厚度均勻的作為內(nèi)部電極層金屬膜，通過將它們轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片上來形成內(nèi)部電極圖案，這樣來制作層疊電子元件。
然而，在用了這種厚度均勻的內(nèi)部電極圖案的場合，雖然內(nèi)部電極層的有效面積能夠變大，但由于伴隨著內(nèi)部圖案薄層化的端部邊緣的截面積的減少，而內(nèi)部電極層和外部電極的電連接性易于降低，結(jié)果難以得到設(shè)計(jì)要求的靜電容量，另外，還存在由此產(chǎn)生的靜電容量偏差變大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種即使內(nèi)部電極層薄層化，內(nèi)部電極層和外部電極層的電連接性也良好的層疊型電子元件及其制造方法。
本發(fā)明的層疊型電子元件其特征在于由包含交替層疊的介質(zhì)層和內(nèi)部電極層且內(nèi)部電極層沿層疊方向交替地在相反側(cè)的端面露出的電子元件主體；和設(shè)在該電子元件主體兩端面并與所述內(nèi)部電極層連接的外部電極構(gòu)成，所述內(nèi)部電極層的與所述外部電極的連接端側(cè)的厚度比非連接端側(cè)的厚度大。
在上述層疊型電子元件中，希望內(nèi)部電極層從連接端側(cè)向非連接端側(cè)逐漸薄層化。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，即使使內(nèi)部電極層薄層化，也由于該內(nèi)部電極層與外部電極的連接端側(cè)的厚度較厚，從而能夠提高內(nèi)部電極層與外部電極的電連接性。結(jié)果，能夠得到設(shè)計(jì)上的靜電容量，也能夠使靜電容量的偏差變小。另外，因內(nèi)部電極層厚度變化而具有傾斜面從而能夠使有效面積變大。
本發(fā)明的層疊型電子元件的制作方法具備準(zhǔn)備具有掩膜圖案的基板的工序；以所述掩膜圖案朝向下方的方式使所述基板傾斜后進(jìn)行電鍍，在所述基板表面的由所述掩膜圖案分隔開的凹部內(nèi)形成端部邊緣彼此厚度不同的內(nèi)部電極圖案的工序；將所述基板表面上的所述電極圖案轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片上的工序；使所述內(nèi)部電極圖案的端部邊緣的總厚度在層疊方向相互抵消地進(jìn)行層疊而形成層疊成形體的工序；以及沿層疊方向切斷該層疊成形體而形成露出所述內(nèi)部電極圖案的一側(cè)端部邊緣的電子元件主體成形體的工序。
本發(fā)明的其它層疊型電子元件其特征在于由具有交替層疊介質(zhì)層和內(nèi)部電極層而成、具有靜電容量的容量部、和在該容量部周圍通過所述介質(zhì)層形成的不具有靜電容量的非容量部的電子元件主體；以及分別設(shè)在該電子元件主體兩端面的、與所述內(nèi)部電極層連接的一對外部電極所構(gòu)成，在所述電子元件主體的兩端面具有從所述內(nèi)部電極層延續(xù)出的延伸部。


圖1是表示本發(fā)明的層疊型電子元件的一個(gè)例子的概略剖視圖。
圖2是用于制造圖1所示的層疊型電子元件的工序圖。
圖3是表示內(nèi)部電極圖案的形成工序的示意圖。
圖4是表示本發(fā)明的層疊型電子元件的其它例子的概略剖視圖。
圖5是表示電子元件主體的端面中容量部的概略剖視圖。
圖6是用于制造圖4、5所示的層疊型電子元件的工序圖。
具體實(shí)施例方式
第1實(shí)施例參照圖1來詳細(xì)說明作為本發(fā)明的層疊型電子元件的層疊陶瓷電容的一個(gè)實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明的層疊型電子元件在長方體狀的電子元件主體1的兩端形成有外部電極3、3。
電子元件主體1由內(nèi)部電極層5和介質(zhì)層7交替層疊而構(gòu)成。內(nèi)部電極層5在電子元件主體1的兩端面11交替露出，交替與外部電極3、3電連接。
重要的是，內(nèi)部電極層5中與外部電極3的連接端21側(cè)的厚度相比對向的非連接端23側(cè)的厚度更大。希望該內(nèi)部電極層5最好從連接端21側(cè)向非連接端23側(cè)逐漸薄層化。
在本發(fā)明中，所謂具有厚度差的內(nèi)部電極層5是指內(nèi)部電極層5在面內(nèi)的最大厚度與最小厚度之差至少在0.1μm以上，比該厚度差更小的范圍當(dāng)成是具有大致均勻的厚度。
這樣，在本發(fā)明中，基于通過內(nèi)部電極層5的厚度差降低臺階差，并且使介質(zhì)層7的厚度變化變緩的理由，在從連結(jié)端21到非連接端23的距離為L，上述內(nèi)部電極層的最大厚度為t時(shí)，希望滿足(L/t)≥500(例如，長度為0.5mm，厚度為1μm)的關(guān)系。優(yōu)選L/t在4000以上。
在即使是與外部電極的連接端側(cè)變厚的本發(fā)明的內(nèi)部電極層，朝向連接端側(cè)有緩慢的傾斜地逐漸變厚這一點(diǎn)最好是通過內(nèi)部電極層的的厚度差降低臺階差，并且使介質(zhì)層的厚度緩慢變化來實(shí)現(xiàn)。由這種L/t的條件規(guī)定的內(nèi)部電極層能夠提高與外部電極的連接性，同時(shí)，能夠進(jìn)一步抑制剝層等缺陷。
并且，優(yōu)選內(nèi)部電極層5的平均厚度在1μm以下，特別優(yōu)選在0.8μm以下。這里，內(nèi)部電極層5的平均厚度是在該內(nèi)部電極層5的最大厚度為tmax，最小厚度為tmin時(shí)，由(tmax+tmin)/2求得。
另外，為了提高內(nèi)部電極層5和外部電極3之間的電連接性，優(yōu)選使內(nèi)部電極層5與外部電極3的連接端21的最小厚度在0.3μm以上，更優(yōu)選在0.5μm以上，最優(yōu)選在0.7μm以上。
但是，為了使層疊型電子元件能夠小型化、層疊化，并且通過內(nèi)部電極層5來降低臺階差的影響，內(nèi)部電極層5的最大厚度較好是在2μm以下，更好是在1.5μm以下。
另外，本發(fā)明的內(nèi)部電極層5，為了即使薄層化也還能夠使有效面積變大，同時(shí)能夠更高精度地控制厚度差，較好是通過電鍍膜來形成。另外，假如內(nèi)部電極層5是通過鍍膜形成的話，由于即使內(nèi)部電極層薄層化也能夠使有效面積變大，從而能夠提高靜電容量。
并且，構(gòu)成這種內(nèi)部電極層5的電鍍膜較好是從Ni、Cu、Co、Fe等群之中選出來的至少一種賤金屬，并且，考慮到能夠與介質(zhì)層7同時(shí)燒結(jié)這一點(diǎn)，更好是使用Ni或Cu。這樣，通過將賤金屬用作成為內(nèi)部電極圖案的金屬膜，能夠易于以高純度形成低成本的內(nèi)部電極。
另一方面，構(gòu)成本發(fā)明的層疊型電子元件的介質(zhì)層7，為了力求層疊陶瓷電容的小型化和層疊化，而能夠高容量化，較好是使其厚度在5μm以下，特別是，在3μm以下，進(jìn)一步在2μm一下則更好。即，由于內(nèi)部電極層5的最少非連接端變薄，在介質(zhì)層7的厚度薄到5μm以下的場合也能夠通過內(nèi)部電極層5降低臺階差，從而能夠抑制剝層等缺陷。
作為本發(fā)明的介質(zhì)層7的介質(zhì)材料，在內(nèi)部電極層5用了Ni時(shí)，適合于用BaTiO3為主要成分，較好是含有用于提高它們的燒結(jié)性和介電特性的助劑。并且，在內(nèi)部電極層5用了Cu時(shí)，相對于所述含有助劑的介質(zhì)材料，較好是使之還含有用于使玻璃成分等的低溫?zé)Y(jié)的助劑。
其次，基于圖2對本實(shí)施例的層疊型電子元件的制作方法進(jìn)行具體說明。
(a)首先，在載體薄膜25上制作成為介質(zhì)層7的厚1.5～5μm的介質(zhì)生片27。該介質(zhì)生片27例如用表面積比率大的BaTiO3原料粉末調(diào)制出的漿料，從刮板法、提拉法、逆轉(zhuǎn)輥涂法、凹版涂層法等之中選一種比較合適的成形方法。
用這種工藝形成的介質(zhì)生片27的厚度在12μm以下，特別是，為了層疊型電子元件的小型大容量化，較好是形成在1.5～5μm的范圍。
其次，利用電鍍法形成內(nèi)部電極層5。圖3表示的是本發(fā)明的內(nèi)部電極圖案的形成工序。如圖3(a)所示，作為成膜用的基板31用的是表面拋光了的不銹鋼板或鈦板等。在該基板31的表面全部涂上感光性抗蝕樹脂，放上掩膜使形成成為內(nèi)部電極層5的內(nèi)部電極圖案的部分不感光，進(jìn)行曝光和顯影。
然后，通過洗凈除去未硬化的抗蝕層，就形成了形成有內(nèi)部電極層5的部分的抗蝕層被除去的電鍍用掩膜圖案33。該場合，基板31上掩膜圖案33較好是形成有成為內(nèi)部電極圖案的金屬膜的區(qū)域成為豎起來的凹部35。凹部35的傾斜角度θ1較好為60～100°，更好是為70～90°。
其次，如圖3(b)所示，對形成有掩膜圖案33的基板31用Ni電鍍液進(jìn)行電鍍。該場合，由于使所形成的內(nèi)部電極圖案厚度發(fā)生變化，采用使掩膜圖案33朝向下方來使基板31傾斜在電鍍液中而浸泡的工藝。即，在本發(fā)明中，使所述基板31傾斜來使所述掩膜圖案33對豎直線僅成θ2的角度，來進(jìn)行電鍍。
這樣一來，在電鍍時(shí)產(chǎn)生的氣體(氫氣)就滯留在掩膜圖案33的凹部35的底面角部37，由于存在這樣滯留的氣體，該底面角部37的電鍍就變差，在凹部35內(nèi)厚度不同的電鍍膜，即，以矩形的電鍍膜面對的一對端部邊緣的厚度不同為特征的本發(fā)明的內(nèi)部電極圖案41就形成了(圖3(c))。
并且，通過這樣使基板31傾斜，能夠得到使厚度逐漸變化的內(nèi)部電極圖案41。該場合，角度θ2在1°～45°就可以。
即，要得到厚度均勻的內(nèi)部電極圖案41，使掩膜圖案33在0°～-15°的范圍傾斜并浸泡到電鍍液中，并充分?jǐn)嚢枋箽怏w不滯留在掩膜圖案33的凹部35的底面角部37就可以。
然后，通過清洗除去掩膜圖案33，在基板31上形成成為內(nèi)部電極圖案41的Ni金屬膜。該場合，希望成為內(nèi)部電極圖案的金屬膜的平均厚度在1μm以下，更好是在0.8μm以下。
通過這樣以電鍍法形成內(nèi)部電極圖案41，就能夠控制厚度差，同時(shí)，能夠制備即使平均厚度薄至1μm以下也完全沒有孔等缺陷的金屬膜。
(b)其次，將形成了內(nèi)部電極圖案41的基板31以熱壓接轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片27上。
(c)通過該轉(zhuǎn)印工序，能夠在介質(zhì)生片27的一個(gè)主面上形成內(nèi)部電極圖案41。該場合，為了通過形成于介質(zhì)生片27上的內(nèi)部電極圖案41消除臺階差，也可以沿該內(nèi)部電極圖案41的周圍涂上有機(jī)樹脂等。還有，希望該有機(jī)樹脂涂覆的厚度為相當(dāng)于內(nèi)部電極圖案41的厚度。
(d)其次，將多個(gè)形成了該內(nèi)部電極圖案41的介質(zhì)生片27層疊起來。在該層疊工序中，重要的是使所述內(nèi)部電極圖案41的端部邊緣43a、43b的厚度差在層疊方向相互抵消來層疊。即，在本發(fā)明中，在內(nèi)部電極圖案41的厚的一側(cè)的端部邊緣43a的上下方向配置薄的一側(cè)的端部邊緣43b，亦即使端部邊緣43a和端部邊緣43b對向來層疊。
另外，內(nèi)部電極圖案41是使具有該內(nèi)部電極圖案41最大厚度的端部邊緣43a以殘存不與配置于其上下的內(nèi)部電極層41、41的具有最小厚度的端部邊緣43b重疊的非重疊部45的方式層疊起來。
其次，在該上下面，把多個(gè)沒有形成內(nèi)部電極圖案41的介質(zhì)生片27層疊起來，通過加熱加壓來制作層疊成形體47。
(e)其次，將該層疊成形體47每隔所定尺寸切斷來制作電子元件主體成形體。該場合，如該圖中切斷線C所示，將層疊成形體47切斷使在該層疊成形體47內(nèi)部規(guī)則地配置的內(nèi)部電極圖案41的所述非重疊部45厚度大的一側(cè)的一部分被除去。
其次，將電子元件主體成形體在大氣中250～300℃或者氧分壓0.1～1Pa的低氧氣氛中500～800℃進(jìn)行脫粘接劑處理后，在非氧化氣氛中以1250～1350℃燒結(jié)2～3小時(shí)，制作電子元件主體1。
并且，為了得到所需的介電特性，在氧分壓為0.1～10-4Pa左右的低氧分壓下，在900～1100℃進(jìn)行5～15小時(shí)的熱處理。
最后，在所得到的電子元件主體1的端面11涂上外部電極膠，燒結(jié)后形成外部電極3。另外，也可以將外部電極膠涂在電子元件主體成形體67的端面，同時(shí)燒結(jié)來形成外部電極3。
由于露出于電子元件主體1端面的內(nèi)部電極層5的連接端21的厚度比電子元件主體1的內(nèi)部更厚，所以即使在使內(nèi)部電極層5更薄層化時(shí)也能夠確保與外部電極3的連接。
還有，外部電極膠是用Cu粉末、粘接劑、以及溶劑來調(diào)制的。為了提高與做得更薄的內(nèi)部電極層5的連接性，希望在該Cu粉末中含有重量為Cu粉末全部的10重量％以上的具有比內(nèi)部電極層5的厚度更小的平均顆粒度的Cu的微細(xì)粉末。
再有，在這種外部電極3中，除金屬粉末及有機(jī)樹脂以外，希望在膠中含有作為燒結(jié)助劑的玻璃來提高電子元件主體1與外部電極3的粘接性。
在外部電極3上形成Ni鍍膜以及Sn鍍膜，制作層疊陶瓷電容。
再有，本實(shí)施例中內(nèi)部電極層5的連接端21也可以如下所說明的那樣具有從連接端21延續(xù)出來的延伸部。
第2實(shí)施例詳細(xì)說明作為本發(fā)明的層疊型電子元件的層疊陶瓷電容的其它實(shí)施例。圖4是本實(shí)施例中層疊陶瓷電容的概略剖視圖。該層疊型電子元件在電子元件主體51的兩端面52、52上形成有外部電極53、53。
電子元件主體51包含由內(nèi)部電極層55和介質(zhì)層57交替層疊并具有靜電容量的容量部59，和在該容量部59周圍由與介質(zhì)層55同一材料形成的不具有靜電容量的非容量部61。
內(nèi)部電極層57在同一端面52交替與外部電極53連接。內(nèi)部電極層57具有在該端面52從內(nèi)部延續(xù)出來的延伸部13。該場合所謂的延伸部13是說從電子元件主體51的端面52突出來的至少1μm以上的部分。
另外，如圖5所示，希望延伸部63在電子元件主體51的端面52至少相鄰的延伸部63、63相互連接起來。
希望內(nèi)部電極層57的最大厚度在2μm以下，特別是，為了抑制內(nèi)部電極層57的破損和孔穴的形成以確保有效面積，希望厚度在4～1.8μm的范圍。
在電子元件主體51的端面52的容量部59的面積為A0，延伸部63的面積為A1時(shí)，希望滿足(A1/A0)≥0.01％的關(guān)系?？紤]到從外部電極53和內(nèi)部電極層57延伸出來的延伸部63的連接，以及外部電極53與端面52的非容量部61也牢固地連接這點(diǎn)，希望A1/A0在0.05～60％，更好是在0.1～10％的范圍。這里，所謂延伸部63的面積是指從一個(gè)端面52突出的全部延伸部63的一面的面積的總和。
容量部59的面積A0以及延伸部63的面積A1能夠通過拍攝端面的金屬顯微鏡照片，從圖像分析求出。
內(nèi)部電極層57希望是通過電鍍膜形成。該電鍍膜以賤金屬材料為主要成分，較好的是Ni、Cu之中的任意一種，或者是它們的合金。
另外，內(nèi)部電極層57可以在整個(gè)長度上具有大致均勻的厚度，也可以如上述(第1實(shí)施例)那樣使連接端的厚度比非連接端更大。
希望介質(zhì)層55的厚度在4μm以下。特別是，當(dāng)介質(zhì)層55的厚度在3μm以下，較好是在2μm以下時(shí)，能夠確保形成于內(nèi)部電極層57的延伸部63彼此間的連接。
在制造本實(shí)施例的層疊型電子元件時(shí)，通過上述如圖3所示那樣利用電鍍法來制作內(nèi)部電極圖案。
本實(shí)施例的層疊型電子元件能夠根據(jù)圖6(a)～(d)所示的工序來制造。還有，上述的圖2(a)～(c)的方法由于也可以應(yīng)用于本實(shí)施例的制造工序，所以就省略了其重復(fù)說明。
(a)首先，在載體薄膜71上涂上所定的陶瓷漿料來形成介質(zhì)生片73。
(b)其次，將所述內(nèi)部電極圖案65以熱壓接轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片73上。該場合，成為內(nèi)部電極圖案65的金屬膜的平均厚度在2μm以下，希望是在1.8μm以下。
(c)將多個(gè)形成了該內(nèi)部電極圖案65的介質(zhì)生片73層疊起來，在其上下面，層疊多個(gè)沒有形成內(nèi)部電極圖案65的介質(zhì)生片73，通過加熱加壓來制造層疊成形體66。該場合，內(nèi)部電極圖案65在每一層僅錯(cuò)開內(nèi)部電極圖案65的長邊方向的一半而層疊起來。
其次，將該層疊成形體66切斷成格子狀來制作電子元件主體成形體67(圖6(d))。該場合，如上那樣層疊起來的內(nèi)部電極圖案65在長邊方向的一半的間隔處(切斷線C)切斷。
此時(shí)，在電子元件主體成形體67的端面具有從內(nèi)部電極圖案65延續(xù)出來的延伸部71而切斷。具體地說，提高用回轉(zhuǎn)切割器切斷層疊成形體66時(shí)的回轉(zhuǎn)切割器的旋轉(zhuǎn)數(shù)，使延伸部71變大。另一方面，回轉(zhuǎn)切割器的旋轉(zhuǎn)數(shù)低的話延伸部就小。另外，通過調(diào)整回轉(zhuǎn)切割器的送出速度也能夠形成延伸部71。
(d)即，通過高速切斷，利用電鍍膜對剪切力的延性，就能夠以內(nèi)部電極圖案65的端部比電子元件主體成形體67的端部更長的狀態(tài)切斷。這樣就能夠易于形成從電子元件主體成形體67的內(nèi)部延伸出來的延伸部71。
其次，在對該電子元件主體成形體69進(jìn)行脫粘接劑處理后，進(jìn)行燒結(jié)。并且，為了得到所需的介電特性，也可以在低氧分壓下進(jìn)行熱處理。最后，在端面11形成外部電極53。在該外部電極上形成Ni鍍膜以及Sn鍍膜，制作層疊陶瓷電容。
在本實(shí)施例中，由于在內(nèi)部電極層57形成延伸部63，該延伸部63從端面52突出，所以即使在使內(nèi)部電極層57更薄層化的場合也能夠確保與外部電極53的連接。
其它與第1實(shí)施例相同。
還有，構(gòu)成內(nèi)部電極層5、57的電鍍膜是從Ni、Cu、Co、Fe等中選至少一種的賤金屬，或從元素周期表中3b～6b族元素的群之中選至少一種元素，較好是含有硫。
從元素周期表中3b～6b族元素的群之中選至少一種元素的含有量希望是相對于內(nèi)部電極層5在5～2000μg/g的范圍。這樣，由于能夠控制構(gòu)成內(nèi)部電極層的賤金屬的熔點(diǎn)，能夠控制燒結(jié)時(shí)的變形和收縮，所以能夠進(jìn)一步提高與介質(zhì)層之間的追隨性和粘接性，能夠抑制剝層和裂紋。另外，所謂3b～6b族元素的含有量相對于內(nèi)部電極層為5～2000μg/g是指3b～6b族元素相對于1g作為內(nèi)部電極層的主要成分的Ni等賤金屬的含有量。
在制造層疊型電子元件時(shí)，通過電鍍法在基板上形成含有賤金屬以及元素周期表3b～6b族元素的群之中選出的至少一種元素的內(nèi)部電極圖案就可以，此外都與上述制造方法同樣。
該場合，為了使鍍膜中易于含有電鍍液中的3b～6b族元素，希望電鍍的電流密度在30A/cm2以下。3b～6b族元素使用的是含有這些元素的Ni合金時(shí)，可以使之以NiSO4、Ni(NH2SO3)2等鹽的形態(tài)含在電鍍液中。
在電鍍液中，由于能夠根據(jù)該金屬的溶解度來使各種金屬離子均勻溶解，所以能夠使所述3b～6b族元素也均勻地含有。在用含有周期表3b～6b族元素的金屬膜作為內(nèi)部電極圖案時(shí)，燒結(jié)時(shí)，由于使構(gòu)成內(nèi)部電極圖案的賤金屬材料的熔點(diǎn)降低而易于形成液相，從而能夠使內(nèi)部電極圖案的剛性降低。為此，燒結(jié)時(shí)內(nèi)部電極層的向介質(zhì)層表面的形狀追隨性提高，從而能夠強(qiáng)化介質(zhì)層和內(nèi)部電極層的粘接，能夠防止層疊電子元件的剝層和裂紋。
本發(fā)明的層疊型電子元件在基層陶瓷電容以外還可以應(yīng)用于層疊型傳動裝置，電感等。
實(shí)施例I如下那樣制作了作為層疊型電子元件之一的層疊陶瓷電容。
首先，在以BaTiO3為主要成分的介質(zhì)粉末中以所定量混合有機(jī)粘接劑、可塑劑、分散劑以及溶媒，用振動脫粒，粉碎、混煉，調(diào)制出漿料后，通過印模涂布機(jī)，在聚酯組成的載體薄膜上制作厚2.4μm的介質(zhì)生片。
其次，用拋過光(鏡面加工)的不銹鋼的基板在其表面涂上感光性抗蝕樹脂形成抗蝕圖案。
然后，使掩膜圖案朝下將該基板浸泡在電鍍液中，對電流密度和電鍍時(shí)間進(jìn)行各種調(diào)整后進(jìn)行電鍍，在不銹鋼制的基板上形成兩端厚度不同的Ni鍍膜。平均厚度為0.7μm。
其次，將該Ni鍍膜組成的內(nèi)部電極圖案放置在介質(zhì)生片上，以80℃、80kg/cm2的條件熱壓接轉(zhuǎn)印，制作轉(zhuǎn)印了內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片。
將轉(zhuǎn)印了內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片如圖2(d)所示那樣層疊400張，以溫度100℃、壓力200kgf/cm2的條件通過層疊壓印制作層疊成形體。
然后，用回轉(zhuǎn)切割器將該層疊成形體如圖2(e)所示在所定位置c切斷，得到電子元件主體成形體。此時(shí)，不限于調(diào)整回轉(zhuǎn)切割器的旋轉(zhuǎn)數(shù)來制作內(nèi)部電極層的延伸部。其次，將該電子元件主體成形體在非氧化性氣氛中以500℃～800℃進(jìn)行脫粘接劑處理后，在同一氣氛中在以1300℃燒結(jié)2小時(shí)來制作電子元件主體。
在該電子元件主體的兩端面，使比內(nèi)部電極層的其它部分更厚的連接端露出，在厚度方向重疊而層疊起來的內(nèi)部電極層位置不錯(cuò)位。
最后，對這樣所得到的電子元件主體，在內(nèi)部電極層露出的各端面涂上含有玻璃粉末的Cu導(dǎo)電膠后，在氮?dú)夥罩羞M(jìn)行燒結(jié)。在該外部電極的表面形成Ni鍍膜以及Sn鍍膜，制作具有與內(nèi)部電極層電連接的外部電極的層疊陶瓷電容。所得到的層疊陶瓷電容的外形尺寸為寬1.25mm，長2.0mm，厚1.25mm，夾在內(nèi)部電極層之間的介質(zhì)層的厚度為2μm。內(nèi)部電極層從外部電極連接端到非連接端的間隔為1.7mm。調(diào)整電鍍條件以得到L/t為表1所示的值。在沒有使內(nèi)部電極圖案逐漸變厚時(shí)，在進(jìn)行一次薄的電鍍后在局部設(shè)置抗蝕層，再次進(jìn)行電鍍來形成具有厚度差的電鍍膜。
燒結(jié)后，對所得到的層疊陶瓷電容測量100個(gè)初始的靜電容量(C)，來評價(jià)其偏差。測量是在25℃進(jìn)行的，以頻率為1.0kHz，輸入信號級別為0.5Vrms的條件進(jìn)行測量。另外，對100個(gè)試樣評價(jià)了燒結(jié)后的剝層以及耐熱沖擊試驗(yàn)后的發(fā)生數(shù)。全部試樣的內(nèi)部電極層的被覆蓋率為95％。還有，耐熱沖擊試驗(yàn)用了加熱到365℃的釬料液。
作為比較例，制作了用在面內(nèi)的厚度差小于0.1μm，從本發(fā)明說來即為厚度均勻的內(nèi)部電極圖案形成的層疊陶瓷電容，進(jìn)行與本發(fā)明同樣的評價(jià)。這種厚度均勻的內(nèi)部電極圖案使如圖3(b)所示的角度θ2在0～-15°的范圍傾斜并且充分地?cái)嚢鑱碇谱餮谀D案。
表1

*所示的是本發(fā)明范圍外的試樣。
從表1的結(jié)果可知，在具有與外部電極的連接端比其它的面內(nèi)部分更厚的內(nèi)部電極層的試樣No.I-2～5中，即使在使內(nèi)部電極層的平均厚度薄至0.7μm的場合也得到了靜電容量接近目標(biāo)值10μF的9.7μF以上的值，另外，靜電容量的偏差在0.55％以下。另外，在試樣No.I-2～5中，燒結(jié)后以及耐熱沖擊試驗(yàn)后沒有發(fā)現(xiàn)剝層。
特別是，在使內(nèi)部電極層從與外部電極的連接端到非連接端逐漸薄層化的試樣No.I-3～5中，靜電容量在9.8μF以上，其偏差在0.53％以下。
另一方面，在具有均勻厚度的內(nèi)部電極層的試樣中，在No.I-1中，靜電容量低、為9.3μF以下，靜電容量的偏差大、為0.7％。另外，在該試樣中，燒結(jié)后以及耐熱沖擊試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)了剝層。
實(shí)施例II如下那樣制作了作為層疊型電子元件之一的層疊陶瓷電容。
首先，調(diào)制以BaTiO3為主要成分的介質(zhì)粉末和有機(jī)粘接劑以及溶劑。用該陶瓷漿料通過印模涂布機(jī)，在聚酯組成的載體薄膜上制作厚3.5μm的介質(zhì)生片。
其次，用拋過光的不銹鋼制基板在其表面涂上感光性抗蝕樹脂，曝光和清洗后形成抗蝕圖案。
然后，對該不銹鋼制基板在浸泡在Ni電鍍液的狀態(tài)下進(jìn)行電鍍處理，形成4mm×1mm見方，平均厚度為1.8μm的以Ni為主要成分的金屬膜。在試樣No.II-8中，利用無電解鍍法制作了同樣的Ni鍍膜。
然后，將通過電鍍法以及無電解鍍法制作的Ni鍍膜組成的內(nèi)部電極圖案以80℃、80kg/cm2的條件熱壓接轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片上，制作形成了內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片。
將轉(zhuǎn)印了該內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片層疊200張，以溫度100℃、壓力80kgf/cm2的條件通過層疊壓印制作層疊成形體。
然后，用回轉(zhuǎn)切割器以表2所示的旋轉(zhuǎn)數(shù)將該層疊成形體切割成格子狀來得到電子元件主體成形體。在該電子元件主體成形體上，內(nèi)部電極圖案的一端交替露出，并且在局部形成從內(nèi)部電極圖案延續(xù)出來的延伸部，并且，相鄰的延伸部之間在容量部的端面相互連接。另外，在厚度方向重疊而層疊起來的內(nèi)部電極層不錯(cuò)位。
其次，對該電子元件主體成形體在大氣中300℃或氧分壓0.1～1Pa的低氧分壓氣氛中在500℃進(jìn)行脫粘接劑后，在氧分壓10-7Pa的非氧化性氣氛中以1300℃燒結(jié)2小時(shí)，并且，在氧分壓為0.01Pa的低氧分壓下以1000℃進(jìn)行10個(gè)小時(shí)的再氧化處理而得到電子元件主體。
最后，對這樣所得到的電子元件主體，露出內(nèi)部電極層，在形成有延伸部的各端面涂上含有玻璃粉末的Cu導(dǎo)電膠后，在氮?dú)夥罩?00℃進(jìn)行燒結(jié)。然后，形成Ni鍍膜以及Sn鍍膜，制作具有與內(nèi)部電極層電連接的外部電極的層疊陶瓷電容。
所得到的層疊陶瓷電容的外形尺寸為寬1.25mm，長2.0mm，厚1.25mm，介于內(nèi)部電極層9間的介質(zhì)層的厚度為2.5μm。
對所得到的層疊陶瓷電容測量100個(gè)試樣的靜電容量，測量條件為1V，1kHz。
另外，將制作的層疊陶瓷電容安裝到評價(jià)用印刷線路板上，從側(cè)面施加500g的荷重，評價(jià)外部電極有無剝離(外部電極粘接強(qiáng)度測量)。評價(jià)所示的是對20個(gè)試樣中發(fā)生了剝離的試樣的數(shù)目。各測量結(jié)果表示在表2中。
另一方面，作為比較例，用原來的導(dǎo)電膠制作形成的試樣，用同樣的方法來評價(jià)內(nèi)部電極層。
表2

*所示的是本發(fā)明范圍外的試樣。
*2在容量部端面的面積為A0、延伸部的面積為A1時(shí)A1/A0的比從表2的結(jié)果可知，在電子元件主體端面具有從內(nèi)部電極層的延伸部的試樣No.II-1～8中，靜電容量在9.1μF以上，另外，靜電容量的偏差在0.1μF以下，與外部電極的粘接力評價(jià)中的剝離也在3/20個(gè)以下，從而得到了良好的結(jié)果。
另外，在用電鍍膜作為內(nèi)部電極層的試樣No.II-1～7中，靜電容量在9.2μF以上，其靜電容量的偏差在0.09μF以下，與外部電極的粘接力評價(jià)中的剝離也在2/20個(gè)以下，從而得到了良好的結(jié)果。
再有，在延伸部的面積比在0.01～60％范圍的試樣No.II-2～6中，靜電容量在9.5μF以上，其靜電容量的偏差在0.06μF以下，與外部電極的粘接力評價(jià)中的剝離也在1/20個(gè)以下，特別是，在延伸部的面積比在0.01～10％范圍的試樣No.II-3～5中，靜電容量在9.7μF以上，其靜電容量的偏差在0.05μF以下，與外部電極的粘接力評價(jià)中沒有發(fā)現(xiàn)剝離的現(xiàn)象。
另一方面，在本發(fā)明對象外的試樣No.II-9中，靜電容量低并且偏差大，在粘接力評價(jià)中剝離數(shù)也多、為5/20個(gè)。
參考例與實(shí)施例I同樣，在基板的表面形成抗蝕圖案。然后，對電流密度和電鍍時(shí)間進(jìn)行各種調(diào)整來進(jìn)行電鍍，在不銹鋼板制的基板上形成3b～6b族元素的含有量不同的厚度均勻的Ni鍍膜(厚0.5μm)。這時(shí)，例如，對3b～6b族元素之中硫成分來說，用含有約4×104μg/g的硫成分的Ni陽極進(jìn)行電鍍。對其它3b～6b族元素來說也用含有同樣含量的Ni合金來進(jìn)行電鍍。
其次，將該Ni鍍膜組成的內(nèi)部電極圖案放置在介質(zhì)生片上，以80℃、80kg/cm2的條件熱壓接轉(zhuǎn)印，制作轉(zhuǎn)印了內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片。
其次，將轉(zhuǎn)印了該內(nèi)部電極圖案的介質(zhì)生片層疊200張，以溫度100℃、壓力200kgf/cm2的條件通過層疊壓印制作層疊成形體。
然后，將該層疊成形體切割成格子狀來得到電子元件主體成形體。其次對該電子元件主體成形體在非氧化氣氛中以300℃～500℃進(jìn)行脫粘接劑處理后，在同樣的氣氛中以1300℃燒結(jié)2小時(shí)，制作電子元件主體。
最后，對這樣所得到的電子元件主體，在露出內(nèi)部電極層的各端面涂上含有玻璃粉末的Cu導(dǎo)電膠后，在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行燒結(jié)。并且，在該外部電極的表面形成Ni鍍膜以及Sn鍍膜，制作具有與內(nèi)部電極層電連接的外部電極的層疊陶瓷電容。
所得到的層疊陶瓷電容的外形尺寸為寬1.25mm，長2.0mm，厚1.25mm，介于內(nèi)部電極層間的介質(zhì)層的厚度為2μm。
燒結(jié)后，對所得到的層疊陶瓷電容測量各100個(gè)初始的靜電容量(C)。測量是在基準(zhǔn)溫度25℃進(jìn)行的，以頻率為1.0kHz，輸入信號級別為0.5Vrms的條件進(jìn)行測量。另外，對各100個(gè)試樣評價(jià)了燒結(jié)后的剝層以及耐熱沖擊試驗(yàn)后的發(fā)生數(shù)。還有，耐熱沖擊試驗(yàn)用了加熱到365℃的釬料液，將試樣浸泡在其中來進(jìn)行。內(nèi)部電極層中的3b～6b族元素的含有量是利用ICP熒光分光分析法來求得的。
表3

從表3的結(jié)果可知，在用電鍍膜中含有3b～6b族元素之中任何一種的內(nèi)部電極圖案制作的試樣No.III-1～11中，燒結(jié)后剝層的發(fā)生率改善到7/100個(gè)以下，耐熱沖擊試驗(yàn)后的發(fā)生率在14/100個(gè)以下。
特別是，用含有硫的電極圖案來形成的試樣No.III-1～6中，硫含有量多、為3000μg/g的試樣No.III-6發(fā)生內(nèi)部電極層的中間斷開現(xiàn)象靜電容量降低，但是在耐熱沖擊試驗(yàn)的剝層和裂紋發(fā)生率在9/100個(gè)以下。并且，在用硫含有量在150～1500μg/g的內(nèi)部電極圖案的試樣No.III-2～4中，耐熱沖擊試驗(yàn)后的剝層和裂紋進(jìn)一步減少，次品率在3/100個(gè)以下。
權(quán)利要求
1.一種層疊型電子元件，其特征在于由包含交替層疊的介質(zhì)層和內(nèi)部電極層且內(nèi)部電極層沿層疊方向交替地在相反側(cè)的端面露出的電子元件主體；和設(shè)在該電子元件主體兩端面并與所述內(nèi)部電極層連接的外部電極構(gòu)成，所述內(nèi)部電極層的與所述外部電極的連接端側(cè)的厚度比非連接端側(cè)的厚度大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層從與外部電極的連接端側(cè)向非連接端側(cè)逐漸薄層化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層的平均厚度在1μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于介質(zhì)層的厚度在5μm以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層的從連接端到非連接端的距離L與所述內(nèi)部電極層的最大厚度t滿足(L/t)≥500的關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層是由電鍍膜所形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層為賤金屬。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于所述內(nèi)部電極層含有賤金屬材料和從元素周期表的3b～6b族元素的群中選出來的至少一種元素。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊型電子元件，其特征在于從元素周期表的3b～6b族元素的群中選出來的至少一種元素為硫。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的層疊型電子元件，其特征在于元素周期表的3b～6b族元素的含有量相對于內(nèi)部電極層在5～2000μg/g的范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型電子元件，其特征在于內(nèi)部電極層在與所述外部電極的連接端部具有延伸部。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的層疊型電子元件，其特征在于延伸部彼此間相連接。
13.一種層疊型電子元件的制造方法，其特征在于，包含準(zhǔn)備具有掩膜圖案的基板的工序；以所述掩膜圖案朝向下方的方式使所述基板傾斜后進(jìn)行電鍍，在所述基板表面的由所述掩膜圖案分隔開的凹部內(nèi)形成端部邊緣彼此厚度不同的內(nèi)部電極圖案的工序；將所述基板表面上的所述電極圖案轉(zhuǎn)印到介質(zhì)生片上的工序；使所述內(nèi)部電極圖案的端部邊緣的總厚度在層疊方向相互抵消地進(jìn)行層疊而形成層疊成形體的工序；沿層疊方向切斷該層疊成形體而形成露出所述內(nèi)部電極圖案的一側(cè)端部邊緣的電子元件主體成形體的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的層疊型電子元件的制造方法，其特征在于內(nèi)部電極圖案從被露出的端部邊緣側(cè)向非露出端部邊緣側(cè)逐漸薄層化。
15.如權(quán)利要求13所述的層疊型電子元件的制造方法，其特征在于內(nèi)部電極圖案的平均厚度在1μm以下。
16.如權(quán)利要求13所述的層疊型電子元件的制造方法，其特征在于內(nèi)部電極圖案的主要成分為賤金屬。
17.如權(quán)利要求13所述的層疊型電子元件的制造方法，其特征在于內(nèi)部電極圖案含有賤金屬材料和從元素周期表的3b～6b族元素的群中選出的至少一種元素。
18.一種層疊型電子元件，其特征在于由具有交替層疊介質(zhì)層和內(nèi)部電極層而成且顯示出靜電容量的容量部、和在該容量部周圍通過所述介質(zhì)層形成的不顯示出靜電容量的非容量部的電子元件主體；以及分別設(shè)在該電子元件主體兩端面上并與所述內(nèi)部電極層連接的一對外部電極所構(gòu)成，在所述電子元件主體的兩端面具有從所述內(nèi)部電極層延續(xù)出的延伸部。
19.如權(quán)利要求18所述的層疊型電子元件，其特征在于延伸部彼此間在電子元件主體的端面上相連接。
全文摘要
一種層疊型電子元件及其制造方法，本發(fā)明的層疊型電子元件包含交替層疊的介質(zhì)層(7)和內(nèi)部電極層(5)，內(nèi)部電極層(5)沿層疊方向交替從相反側(cè)露出的、在兩端部具有與所述內(nèi)部電極層(5)連接的外部電極(3)，由于所述內(nèi)部電極層(5)的與所述外部電極(3)的連接端側(cè)的厚度比非連接側(cè)的厚度更大，所以即使使內(nèi)部電極層薄層化也能夠得到內(nèi)部電極層與外部電極良好的電連接，以及高的靜電容量。
文檔編號H01G4/228GK1532859SQ20041003322
公開日2004年9月29日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者山口勝義, 東原伸浩, 佐古田秀人, 浩, 秀人 申請人:京瓷株式會社