專利名稱：層疊型陶瓷電子部件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及層疊型陶瓷電子部件及其制造方法，特別涉及通過直接進(jìn)行鍍覆層而形成為外部端子與內(nèi)部電極電連接的層疊型陶瓷電子部件及其制造方法。
背景技術(shù)：
如圖3所示，以層疊陶瓷的電容器為代表的層疊型陶瓷電子部件101 —般例如具備層疊構(gòu)造的部件本體105，該部件本體105包括由介電陶瓷構(gòu)成的層疊了的多個(gè)陶瓷層 102 ；沿著陶瓷層102之間的界面形成的多個(gè)層狀的內(nèi)部電極103和104。在部件本體105 的一個(gè)和另一個(gè)端面106和107上形成外部端子電極108和109，使得分別露出多個(gè)內(nèi)部電極103和多個(gè)內(nèi)部電極104的各端部，并分別將這些內(nèi)部電極103的各端部和內(nèi)部電極 104的各端部相互電連接起來。在形成外部端子電極108和109時(shí)，一般通過將包含金屬成分和玻璃成分的金屬膏涂涂布在部件本體105的端面106和107上，接著進(jìn)行燒接，由此首先形成膏電極層110。 接著，在膏電極層110上形成例如以鎳為主要成分的第一鍍覆層111，進(jìn)而在其上，形成例如以錫或金為主要成分的第二鍍覆層112。S卩，外部端子電極108和109分別由膏電極層 110、第一鍍覆層111和第二鍍覆層112的3層構(gòu)造構(gòu)成。對(duì)于外部端子電極108和109，在使用焊錫將層疊型陶瓷電子部件101安裝到基板上時(shí)，要求與焊錫的浸潤(rùn)性(solderability)良好。同時(shí)，要求以下的作用對(duì)于外部端子電極108，將處于相互電絕緣狀態(tài)的多個(gè)內(nèi)部電極103相互電連接起來，并且，對(duì)于外部端子電極109，將處于相互電絕緣狀態(tài)的多個(gè)內(nèi)部電極104相互電連接起來。確保焊錫的浸潤(rùn)性起到上述第二鍍覆層112的作用，內(nèi)部電極103和104相互電連接起到膏電極層110的作用。第一鍍覆層111起到防止焊錫接合時(shí)的焊錫浸出的作用。但是，膏電極層110的厚度大到數(shù)十ym 數(shù)百μπι。因此，為了使該層疊型陶瓷電子部件101的尺寸收斂到一定的規(guī)格值，需要確保該膏電極層110的體積，即使是不理想的，也需要減少用于確保靜電電容的實(shí)效體積。另一方面，由于鍍覆層111和112的厚度是數(shù)Pm左右，所以如果假設(shè)只由第一鍍覆層111和第二鍍覆層112構(gòu)成外部端子電極108 和109，則能夠更多地確保用于確保靜電電容的實(shí)效體積。例如，在國(guó)際公開第2008/059666號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，記載了將成為外部端子電極的鍍覆層直接形成在部件本體的端面上。進(jìn)而，在專利文獻(xiàn)1中，還記載了在形成鍍覆層后進(jìn)行熱處理，從而在內(nèi)部電極與鍍覆層的邊界部分形成相互擴(kuò)散區(qū)域。由此，如果適用該現(xiàn)有技術(shù)，則由于在相互擴(kuò)散區(qū)域中造成金屬的體積膨脹，所以能夠有效地掩蓋存在于陶瓷層分別與內(nèi)部電極和外部電極的界面處的間隙，能夠有效地防止在其后實(shí)施的一些鍍覆處理中的鍍液和其他水分浸入到部件本體中的情況。另外，如果適用該現(xiàn)有技術(shù)，則期待在部件本體中，提高構(gòu)成隔著內(nèi)部電極層疊的陶瓷層的陶瓷與鍍覆層之間的界面處的粘著力。另外，在要求提高該粘著力的情況下，認(rèn)為優(yōu)選在構(gòu)成鍍覆層的金屬的共晶溫度的1000°c以上的溫度下進(jìn)行熱處理。例如，在形成鍍銅層的情況下，認(rèn)為優(yōu)選在接近銅的共晶溫度的1000°c以上的溫度下進(jìn)行熱處理。但是，如果在1000°C以上的溫度下進(jìn)行熱處理時(shí)，則有可能遇到銅的一部分產(chǎn)生熔融的問題。其結(jié)果，在利用焊錫將該層疊型陶瓷電子部件安裝到電路基板上時(shí)，對(duì)電路基板的粘著力有可能降低。另外，在鍍銅層上形成鎳等的鍍覆層的情況下，與鍍銅層的附著力也有可能有些降低。[專利文獻(xiàn)1]國(guó)際公開第2008/059666號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠解決上述那樣的問題點(diǎn)的層疊型陶瓷電子部件的制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種通過上述制造方法制造的層疊型陶瓷電子部件。本發(fā)明提供一種層疊型電子部件的制造方法，其特征在于包括準(zhǔn)備部件本體的工序，該部件本體具有包括多個(gè)陶瓷層而構(gòu)成的層疊構(gòu)造，在內(nèi)部形成內(nèi)部電極，并且內(nèi)部電極的一部分露出；和在部件本體的外表面上形成與內(nèi)部電極電連接的外部端子電極的工序。外部端子電極形成工序包括在部件本體的內(nèi)部電極的露出面上形成鍍覆層的工序。 該層疊型電子部件的制造方法還包括在1000°c以上的溫度下對(duì)形成了鍍覆層的部件本體進(jìn)行熱處理的工序，其中，為了解決上述技術(shù)課題，在上述熱處理工序中，將從室溫上升到1000°C以上的最高溫度的平均升溫速度設(shè)定為100°C /分鐘以上。本發(fā)明還提供一種層疊型陶瓷電子部件，其特征在于包括部件本體，具有包括多個(gè)陶瓷層而構(gòu)成的層疊構(gòu)造，在內(nèi)部形成內(nèi)部電極，并且內(nèi)部電極的一部分露出；和外部端子電極，與內(nèi)部電極電連接，并且形成在部件本體的外表面上。外部端子電極包括形成在部件本體的內(nèi)部電極的露出面上的鍍覆層。本發(fā)明涉及的層疊型陶瓷電子部件的特征在于 上述鍍覆層的表面積率為1.01以上。另外，在多個(gè)鍍覆層形成為層疊狀的情況下，具有這樣的表面積率的鍍覆層是形成在部件本體上的最下面的鍍覆層。上述表面積率用表面積率=三維面積/ 二維面積來表示。在此，二維面積是測(cè)量區(qū)域的面積，三維面積是加上了測(cè)量區(qū)域的深度方向(換一種說法就是凹凸)的表面積。因此，表面積率為1是指處于沒有表面粗糙的完全平面的狀態(tài)。另一方面，表面積率越大，則表面的凹凸越嚴(yán)重。根據(jù)本發(fā)明，由于在1000°C以上的溫度下進(jìn)行的熱處理中，將從室溫上升到 1000°C以上的最高溫度的平均升溫速度設(shè)定為100°c /分鐘以上，所以能夠在確保鍍覆層與部件本體之間的粘著力的同時(shí)，大致完全地防止鍍覆層的熔融。這樣，由于始終將鍍覆層的表面積率保持得較高，所以還能夠進(jìn)一步提高與其上的鍍覆層的附著力。在本發(fā)明中，當(dāng)以銅作為鍍覆層的主要成分時(shí)，由于銅本來就是對(duì)陶瓷具有良好粘著性的金屬，因此能夠進(jìn)一步提高鍍覆層與部件本體之間的粘著力。在本發(fā)明涉及的層疊型陶瓷電子部件中，在鍍覆層與內(nèi)部電極的邊界部分，形成了能夠檢測(cè)出包含在鍍覆層中的金屬成分和包含在內(nèi)部電極中的金屬成分的雙方的相互擴(kuò)散區(qū)域，將該相互擴(kuò)散區(qū)域形成為延伸到鍍覆層側(cè)和內(nèi)部電極側(cè)的雙方，能夠確認(rèn)在內(nèi)部電極側(cè)，如果到達(dá)與部件本體的內(nèi)部電極的露出面距離2μπι以上的位置，則充分發(fā)揮上述熱處理的效果。


圖1是表示通過本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的制造方法制造出的層疊型陶瓷電子部件的截面圖。圖2是表示在圖1所示的層疊型陶瓷電子部件的制造過程中，為了形成外部端子電極而在部件本體上形成第一鍍覆層，接著實(shí)施熱處理后的部件本體的一部分的放大截面
圖。
圖3是現(xiàn)有的層疊型陶瓷電子部件的截面圖。
符號(hào)說明
1層疊型陶瓷電子部件
2部件本體
3、4內(nèi)部電極
5陶瓷層
6、7端面
8、9外部端子電極
IOUl第一鍍覆層
12、13第二鍍覆層
25相互擴(kuò)散區(qū)域
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1和圖2，說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的層疊型陶瓷電子部件1及其制造方法。層疊型陶瓷電子部件1具備層疊構(gòu)造的部件本體2。部件本體2在其內(nèi)部形成有多個(gè)內(nèi)部電極3和4。更詳細(xì)地說，部件本體2具備層疊了的多個(gè)陶瓷層5、和沿著陶瓷層 5之間的界面形成的多個(gè)層狀的內(nèi)部電極3和4。內(nèi)部電極3和4的主要成分例如為鎳。在層疊型陶瓷電子部件1構(gòu)成層疊陶瓷電容器時(shí)，陶瓷層5由介電陶瓷構(gòu)成。另外，層疊型陶瓷電子部件1還可以構(gòu)成電感器、熱敏電阻、壓電部件等。因此，根據(jù)層疊型陶瓷電子部件1的功能，除了介電陶瓷以夕卜，陶瓷層5也可以由磁性體陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、壓電體陶瓷等構(gòu)成。在部件本體2的一個(gè)和另一個(gè)端面6和7上，分別露出了多個(gè)內(nèi)部電極3和多個(gè)內(nèi)部電極4的各端部，形成外部端子電極8和9使得分別將這些內(nèi)部電極3的各端部和內(nèi)部電極4的各端部相互電連接起來。另外，圖示的層疊型陶瓷電子部件1是具備2個(gè)外部端子電極8和9的2端子型的，但本發(fā)明也可以適用于多端子型的層疊型陶瓷電子部件。外部端子電極8和9各自分別具備通過直接鍍覆形成在部件本體2的內(nèi)部電極 3和4的露出面、即端面6和7上的第一鍍覆層10和11 ；和形成在其上的第二鍍覆層12和 13。
第一鍍覆層10和11分別用于使多個(gè)內(nèi)部電極3和4相互電連接，優(yōu)選以銅為主要成分。另一方面，第二鍍覆層12和13用于提高或賦予層疊型陶瓷電子部件1的安裝性，各自分別具備焊錫阻擋層14和15，例如由以鎳為主要成分的鍍覆層構(gòu)成；焊錫浸潤(rùn)性賦予層16和17，為了賦予焊錫浸潤(rùn)性而形成在焊錫阻擋層14和15上，并且例如由以錫或金為主要成分的鍍覆層構(gòu)成。另外，上述以錫為主要成分的鍍覆也包含例如Sn-Pb焊錫鍍。另外，以鎳為主要成分的鍍覆也包含基于無電解鍍覆的Ni-P鍍。如上所述，第一鍍覆層10和11如果以鍍覆處理時(shí)的附著性良好的銅為主要成分， 則能夠謀求鍍覆處理的高效率，并且提高外部端子電極8和9的粘著力。用于形成第一鍍覆層10和11以及第二鍍覆層12和13的方法可以是使用還原劑析出金屬離子的無電解鍍覆法，也可以是進(jìn)行通電處理的電解鍍覆法。接著，說明圖1所示的層疊型陶瓷電子部件1的制造方法，特別是外部端子電極8 和9的形成方法。首先，通過公知的方法，制作部件本體2。接著，在部件本體2的端面6和7上形成外部端子電極8和9，使得與內(nèi)部電極3和4電連接。在形成該外部端子電極8和9時(shí)，首先在部件本體2的端面6和7上形成第一鍍覆層10和11。在鍍覆前的部件本體2中，在一個(gè)端面6露出的多個(gè)內(nèi)部電極3相互之間、 以及在另一個(gè)端面7露出的多個(gè)內(nèi)部電極4相互之間都處于電絕緣狀態(tài)。為了形成第一鍍覆層10和11，首先使鍍液中的金屬離子從內(nèi)部電極3和4各自的露出部分析出。然后，進(jìn)一步使該鍍覆析出物生長(zhǎng)，使相鄰的內(nèi)部電極3的各露出部分以及相鄰的內(nèi)部電極4的各露出部分各自的鍍覆析出物在物理上處于連接狀態(tài)。這樣，形成均勻并且致密的第一鍍覆層10和11。在該實(shí)施例中，層疊型陶瓷電子部件1的部件本體2實(shí)質(zhì)上形成以下這樣的長(zhǎng)方體形狀，即除了上述一對(duì)端面6和7以外，還具有相互對(duì)置的一對(duì)主面19和20、以及一對(duì)對(duì)置的側(cè)面(在圖1中沒有圖示)。另外，上述第一鍍覆層10和11分別形成在一對(duì)端面6 和7上，并且其端部邊緣位于與端面6和7相鄰的一對(duì)主面19和20上以及一對(duì)側(cè)面上。如上所述，由于能夠有效地形成第一鍍覆層10和11，使得其端部邊緣直到一對(duì)主面19和20上以及一對(duì)側(cè)面上為止，所以可以在部件本體2的主面19和20的與端面6和7 相鄰的端部上和/或部件本體2的外層部分形成虛擬導(dǎo)體，但圖中并未圖示。這樣的虛擬導(dǎo)體雖然對(duì)于電氣特性的體現(xiàn)沒有實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)，但其作用在于使得析出用于形成第一鍍覆層10和11的金屬離子，并且促進(jìn)鍍覆生長(zhǎng)。優(yōu)選在上述的鍍覆工序之前，為了使端面6和7中的內(nèi)部電極3和4充分露出， 而對(duì)部件本體2的端面6和7實(shí)施研磨處理。在該情況下，如果對(duì)內(nèi)部電極3和4的各露出端實(shí)施研磨處理直到從端面6和7突出的程度為止，則由于各露出端在面方向展寬，所以能夠降低鍍覆生長(zhǎng)所需要的能量。接著，對(duì)上述那樣形成了第一鍍覆層10和11的部件本體2進(jìn)行熱處理。作為熱處理溫度，采用1000°c以上的溫度。圖2示出了該熱處理后的狀態(tài)。在圖2中，圖示了內(nèi)部電極3和第一鍍覆層10。圖2中沒有圖示出的內(nèi)部電極4和第一鍍覆層11側(cè)的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上與圖2所示的內(nèi)部電極3和第一鍍覆層10側(cè)的結(jié)構(gòu)相同，因此省略其說明。參考圖2，在內(nèi)部電極3和第一鍍覆層10之間形成相互擴(kuò)散區(qū)域25。優(yōu)選該相互擴(kuò)散區(qū)域25存在于從內(nèi)部電極3與第一鍍覆層10的邊界開始2 μ m以上的長(zhǎng)度L的區(qū)域中。換言之，優(yōu)選在上述長(zhǎng)度L為2μπι以上這樣的條件下實(shí)施熱處理。在相互擴(kuò)散區(qū)域25 中，由于引起金屬的體積膨脹，因此有效地掩埋了可能存在于陶瓷層5與內(nèi)部電極3以及第一鍍覆層10各自的界面處的間隙，其結(jié)果起到了防止水分向部件本體2的內(nèi)部浸入的效果。另外，由于在構(gòu)成第一鍍覆層10和11的金屬的共晶溫度即1000°C以上的溫度下實(shí)施上述的熱處理，所以在部件本體2中，還能夠提高構(gòu)成介入內(nèi)部電極3和4而層疊的陶瓷層5的陶瓷與第一鍍覆層10以及11之間的界面處的粘著力。因此，在熱處理時(shí)，在 IOOO0C以上的溫度下實(shí)施持續(xù)的工序。但是，如果進(jìn)行1000°C以上的溫度下的熱處理，則構(gòu)成以銅為主要成分的第一鍍覆層10和11的金屬的一部分有可能產(chǎn)生熔融。其結(jié)果，在使用焊錫將該層疊型陶瓷電子部件1安裝到電路基板(未圖示)上時(shí)，與電路基板的粘著力有可能下降。另外，形成在第一鍍覆層10和11上的第二鍍覆層12和13與第一鍍覆層10和11的粘著力也有可能有些下降。因此，在上述1000°C以上的溫度下的熱處理工序中，從室溫到1000°C以上的最高溫度的平均升溫速度被設(shè)定為100°c /分鐘以上。由此，能夠在保持第一鍍覆層10和11與部件本體2之間的粘著力的同時(shí)，大致完全地防止構(gòu)成第一鍍覆層10和11的金屬的熔融。 由此，如根據(jù)后述的實(shí)驗(yàn)例所知的那樣，能夠?qū)⒌谝诲兏矊?0和11的表面積率始終較高地保持在1.01以上，因此還能夠增大與以下所說明的第二鍍覆層12和13之間的附著力。接著，形成第二鍍覆層12和13。第二鍍覆層12和13是在形成了第一鍍覆層10 和11之后，因此，能夠通過通常的方法容易地形成。這是因?yàn)樵谝纬傻诙兏矊?2和 13的階段，應(yīng)該進(jìn)行鍍覆的位置已經(jīng)成為具有導(dǎo)電性的連續(xù)面。在該實(shí)施例中，為了形成第二鍍覆層12和13，而順序地實(shí)施以下的工序例如由鎳構(gòu)成的焊錫阻擋層14和15的形成工序；以及例如由錫或金構(gòu)成的焊錫浸潤(rùn)性賦予層16 和17的形成工序。以下，說明為了確定本發(fā)明的范圍、以及為了確認(rèn)本發(fā)明的效果而實(shí)施的實(shí)驗(yàn)例。作為樣品的層疊型陶瓷電子部件的部件本體，準(zhǔn)備了以下這樣的部件長(zhǎng) 0. 94mm、寬0. 47mm以及高0. 47mm的層疊陶瓷電容器用部件本體，其陶瓷層由鈦酸鋇系介電陶瓷構(gòu)成，內(nèi)部電極以鎳為主要成分。在該部件本體中，陶瓷層的層疊數(shù)是220層，陶瓷層的各厚度是1.5 μ m。另外，作為完成品的層疊陶瓷電容器被設(shè)計(jì)為靜電電容是2. 2 μ F，額定電壓是6. 3V。接著，將500個(gè)上述部件本體投入到容積300毫升的水平旋轉(zhuǎn)桶中，在此基礎(chǔ)上， 投入100毫升的直徑0. 7mm的媒介。然后，將旋轉(zhuǎn)桶浸漬到pH值調(diào)整為8. 7的液溫25°C的銅鍍液中，一邊以桶圓周速度2. 6m/分鐘使其旋轉(zhuǎn)，一邊以電流密度0. 5A/dm2進(jìn)行通電，在內(nèi)部電極露出的部件本體的端面上，直接形成膜厚度約Iym的鍍銅層。另外，上述銅鍍液包含了 Hg/升的焦磷酸銅、120g/升的焦磷酸、以及IOg/升的草酸鉀。接著，在氧濃度IOOppm的氛圍氣中，以表1所示那樣的升溫速度，使上述那樣形成了鍍銅層的部件本體從室溫開始升溫到1065°C的最高溫度，在該最高溫度下持續(xù)1分鐘。表 權(quán)利要求
1.一種層疊型陶瓷電子部件的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備部件本體的工序，上述部件本體具有包括多個(gè)陶瓷層而構(gòu)成的層疊構(gòu)造，在內(nèi)部形成內(nèi)部電極，并且上述內(nèi)部電極的一部分露出；和在上述部件本體的外表面上，形成與上述內(nèi)部電極電連接的外部端子電極的工序， 上述外部端子電極形成工序包括在上述部件本體的上述內(nèi)部電極的露出面上形成鍍覆層的工序，該層疊型陶瓷電子部件的制造方法還包括在1000°c以上的溫度下對(duì)形成了上述鍍覆層的上述部件本體進(jìn)行熱處理的工序，在上述熱處理工序中，將從室溫上升到1000°c以上的最高溫度的平均升溫速度設(shè)定為 100°C /分鐘以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊型陶瓷電子部件的制造方法，其特征在于， 上述鍍覆層以銅為主要成分。
3.一種層疊型陶瓷電子部件，其特征在于，包括部件本體，具有包括多個(gè)陶瓷層而構(gòu)成的層疊構(gòu)造，在內(nèi)部形成內(nèi)部電極，并且上述內(nèi)部電極的一部分露出；外部端子電極，與上述內(nèi)部電極電連接，并且形成在上述部件本體的外表面上， 上述外部端子電極包括形成在上述部件本體的上述內(nèi)部電極的露出面上的鍍覆層， 上述鍍覆層的表面積率為1.01以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊型陶瓷電子部件，其特征在于，在上述鍍覆層與上述內(nèi)部電極的邊界部分，形成了能夠檢測(cè)出包含在上述鍍覆層中的金屬成分和包含在上述內(nèi)部電極中的金屬成分的雙方的相互擴(kuò)散區(qū)域，上述相互擴(kuò)散區(qū)域形成為延伸到上述鍍覆層側(cè)和上述內(nèi)部電極側(cè)的雙方為止，在上述內(nèi)部電極側(cè)，到達(dá)與上述部件本體的上述內(nèi)部電極的露出面距離2μπι以上的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的層疊型陶瓷電子部件，其特征在于， 上述鍍覆層以銅為主要成分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種層疊型陶瓷電子部件及其制造方法。在對(duì)露出了內(nèi)部電極的各端部的部件本體的端面實(shí)施例如鍍銅，從而形成了用作外部端子電極的鍍覆層后，當(dāng)為了提高外部端子電極的附著強(qiáng)度和耐濕性，而在1000℃以上的溫度下實(shí)施熱處理時(shí)，有時(shí)鍍覆層的一部分產(chǎn)生熔融，鍍覆層的粘著力降低。在1000℃以上的溫度下對(duì)形成了鍍覆層(10，11)的部件本體(2)進(jìn)行熱處理的工序中，將從室溫升溫到1000℃以上的最高溫度的平均升溫速度設(shè)為100℃/分鐘以上。由此，在構(gòu)成鍍覆層的金屬的共晶溫度附近持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)，能夠在鍍覆層中保持適度的共晶狀態(tài)，能夠充分地確保鍍覆層的粘著力。
文檔編號(hào)H01G4/30GK102222563SQ20111007699
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者元木章博, 小川誠(chéng), 川崎健一, 松本修次, 竹內(nèi)俊介, 西原誠(chéng)一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所