JP2000138128A - セラミック電子部品の端子電極形成方法 - Google Patents

セラミック電子部品の端子電極形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 残留カーボンによる焼成阻害及びセラミック
素体の寿命劣化を防止する端子電極形成方法を提供す
る。 【解決手段】 セラミック基体の端部に、導電成分と、
有機バインダとを含む塗料を塗布する。次に、塗布され
た塗膜に含まれる有機バインダを除去するための熱処理
を行う。次に、還元雰囲気中で還元処理する。次に、中
性雰囲気中で熱処理して焼き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック電子部
品のための端子電極形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】内部電極を有するセラミック電子部品、
例えば、積層セラミックチップコンデンサの製造に当た
っては、グリーンシート基板に、内部電極層と、セラミ
ック誘電体層とを、必要数だけ交互に印刷塗布してグリ
ーンシート積層体を構成する。内部電極材料としては、
コストダウン等の要請から、貴金属に代えて、ニッケル
等の卑金属が用いられるようになっている。次に、グリ
ーンシート積層体を、個々の電子部品素子に切断した
後、焼成する。
【0003】次に、焼成されたセラミック素体の両端
に、導電成分及び有機バイダを含む塗料を塗布し、焼き
付けることにより、内部電極の断層面と、電気的接続す
る銅端子電極を形成する。導電成分としては、例えば、
銅粉等が主に用いられる。
【0004】この後、バレルメッキ装置等で、この端子
電極上にニッケル電解メッキ層、錫(Sn)もしくはそ
の合金電解メッキ層を形成する。電解メッキ層として
は、例えば、ニッケルまたは錫(Sn)もしくはその合
金が用いられる。
【0005】端子電極の約付けに当たっては、内部電極
の断層面が酸化して端子電極と導通不良が生じないよう
に、窒素(N2)雰囲気中或いは中性雰囲気中で、70
0℃〜900℃の温度範囲にて焼付していた。
【0006】上述のように、端子電極の焼付が、酸素
(02)の不足した窒素(N2)雰囲気中、或いは中性雰
囲気中で行われるため、端子電極に含まれる有機バイン
ダが完全焼却されず、残留カーボン(C)として残る。
この残留カーボン(C)は、焼付の際の高温度で、セラ
ミック素体に還元作用を誘起し、セラミック素体の寿命
劣化を起こす要因となる。しかも、残留カーボン(C)
は、銅端子電極の焼結を阻害し、後で形成される電解メ
ッキ層の剥離を起こす要因となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、残留
カーボンによる焼成阻害及びセラミック素体の寿命劣化
を防止することの可能なセラミック電子部品のための端
子電極形成方法を提供することである。
【0008】
【発明を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る端子電極形成方法の適用されるセラ
ミック電子部品は、セラミック基体と、少なくとも1つ
の端子電極とを含む。前記セラミック基体は内部に埋設
された少なくとも1の内部電極を含み、前記端子電極は
前記セラミック基体の端部に形成され、前記内部電極と
導通し、かつ、外部との接続部分として用いられる。
【0009】このセラミック電子部品のための端子電極
を形成する本発明に係る端子電極形成方法は、次の工程
を含む。まず、内部電極を有するセラミック基体の端部
に、金属粉を主成分とする導電成分と、有機バインダと
を含む塗料を塗布する(端子電極塗布工程と称する)。
【0010】次に、塗布された塗膜に含まれる前記有機
バインダを除去するための熱処理を行う(脱バインダ工
程と称する)。次に、還元雰囲気中で前記塗膜中の前記
導電成分を還元処理する(還元工程と称する)。その
後、中性雰囲気中で熱処理して焼き付ける(焼き付け工
程を称する)。
【0011】上述したように、本発明に係る端子電極形
成方法では、内部電極を有するセラミック基体の端部
に、導電成分と、有機バインダとを含む塗料を塗布した
後、塗布された塗膜に含まれる前記有機バインダを除去
するための熱処理を行う工程を含むので、有機成分のバ
インダを充分に燃焼させることができる。このため、残
留カーボンによる焼成阻害及び積層セラミック素体の寿
命劣化を防止することができる。
【0012】この後、還元雰囲気中で還元処理する。こ
の工程によれば、脱バインダ工程で酸化した導電成分を
還元することができる。この後、中性雰囲気中で熱処理
して焼き付けるので、電気的特性に優れた緻密な構造の
端子電極を得ることができる。
【0013】本発明の適用されるセラミック電子部品の
代表例は、積層セラミックコンデンサであるが、内部電
極に接続する端子電極を有するセラミック電子部品であ
れば、広く適用できる。例として、他のタイプのチップ
コンデンサ、インダクタ、抵抗、受動回路素子のネット
ワークである混成集積回路等を挙げることができる。
【0014】本発明は、更に、脱バインダ工程、還元工
程及び焼き付け工程における好ましい温度条件、並び
に、還元工程における好ましい還元雰囲気の具体例につ
いても開示する。
【0015】本発明の他の目的、構成及び利点は、実施
例を挙げて、更に詳細に説明する。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は本発明の適用されるセラミ
ック電子部品の一例を示す平面図、図2は図1の2ー2
線に沿った断面図である。図示実施例は、積層セラミッ
クコンデンサを示している。図示するように、本発明に
係る端子電極形成方法の適用されるセラミック電子部品
は、セラミック基体1と、少なくとも1つの端子電極2
とを含む。セラミック基体1は内部に埋設された少なく
とも1の内部電極3を含む。セラミック基体1は、得よ
うとするセラミック電子部品の特性に応じて選択され
る。セラミック基体1は、例えば、セラミックコンデン
サの場合は誘電体セラミックスであり、インダクタの場
合はフェライト磁性体や絶縁性複合磁性体であり、混成
集積回路部品等では上述したセラミックス材料を積層し
た構造となる。
【0017】実施例は、積層セラミックコンデンサを示
しているので、セラミック基体1は誘電体セラミックス
でなる。また、内部電極3は誘電体セラミック層を介し
て対向する複数の電極として構成されている。端子電極
2はセラミック基体1の端部に形成され、内部電極3と
導通し、かつ、外部との接続部分として用いられる。
【0018】図3は本発明に係る端子電極形成方法に含
まれる工程のフローチャートである。本発明に係る端子
電極形成方法は、端子電極塗布工程、立つバインダ工
程、還元工程及び焼き付け工程を含んでいる。実施例で
は、端子電極塗布工程と、立つバインダ工程との間に、
乾燥工程が備えられている。
【0019】まず、端子電極塗布工程では、内部電極3
を有するセラミック基体1の端部に、金属粉を主成分と
する導電成分と、有機バインダとを含む塗料を塗布す
る。図4は端子電極塗布工程前の電子部品素子を示し、
図5は端子電極塗布工程後の断面図を示す。図4の状態
では、内部電極3を埋設したセラミック基体1は、既に
焼成されている。内部電極3は、コストダウンの観点か
ら、ニッケルを用いることができる。塗料は、導電成分
及び有機バインダの他に、有機溶剤等も含む。導電成分
は、好ましくは、コストが比較的安価で、電気抵抗の低
い銅粉を用いる。塗布手段としては、ロールコータ法等
を用いることができる。
【0020】次に、脱バインダ工程において、塗布され
た塗膜2に含まれる有機バインダを除去するための熱処
理を行う。この脱バインダ工程により、有機成分である
バインダを充分に燃焼させることができる。このため、
残留カーボンによる焼成阻害及び積層セラミック素体の
寿命劣化を防止することができる。
【0021】空気中での脱バインダ温度の最適温度は、
300℃〜600℃である。300℃未満の温度では、
有機バインダが充分に燃焼せず、カーボンとして残り、
端子電極2の焼結性に悪影響を与える。600℃を超え
る温度では、銅成分が過酸化状態となり、生成する酸化
銅(CuO)を次工程で還元しきれず、容量特性にバラ
ツキを生じる。脱バイ処理時間は、例えば、60分であ
る。
【0022】次に、還元工程において、図5に示された
セラミック電子部品素子を、還元雰囲気中におき、還元
処理する。この還元工程によれば、脱バインダ工程で酸
化した銅を還元することができる。還元処理の好ましい
温度条件は、300℃〜600℃の範囲である。300
℃未満の温度では、脱バインダ工程において生じた酸化
銅を還元しきれず、容量特性にバラツキが見られる。6
00℃を超える温度では、誘電体セラミックスでなるセ
ラミック基体1を部分的に還元してしまうため、加速寿
命が短縮される。還元雰囲気は、好ましくは、窒素(N
2)と水素(H2)の混合ガスを含む。特に、水素
(H2)の濃度が1〜10%である混合ガスで、よい結
果が得られる。
【0023】次に、焼き付け工程において、図5に示さ
れたセラミック電子品素子を、中性雰囲気中で熱処理し
て焼き付ける。この焼き付け工程により、電気的特性に
優れた緻密な構造の端子電極2を得ることができる。焼
付工程は、600℃〜900℃の温度範囲において、窒
素(N2)ガス等の中性雰囲気で処理される。焼き付け
時間は、上述の温度条件では、例えば80分程度であ
る。図6は焼き付け工程を経て得られたセラミック電子
部品の断面図を示している。この後、バレルメッキ装置
等で、この端子電極2上にニッケル電解メッキ層、Sn
もしくはその合金電解メッキ層を形成する。
【0024】次に、脱バインダ温度、還元温度、焼き付
け温度、還元水素濃度を変えて端子電極2を形成した試
料として、実施例1〜9及び比較例(従来例)1〜3を
準備し、各試料毎10個について、残留カーボン量(PP
m)及び加速寿命(200℃、WV×4)を測定した。結
果を表1に示す。各試料は、長さ2.0mm、幅1.2m
m、高さ1.2mmの寸法を持ち、温度特性がB特性(J
IS規格)で、容量1μFの積層セラミックコンデンサ
である。
【0025】表1から判るように、本発明の実施1〜9
は、従来例である比較例1〜3に比べて、加速寿命のレ
ベルが5〜6倍のレベルにあり、良好な結果を得ること
ができた。また、脱バインダ温度が300℃〜600℃
の範囲の実施例1〜9において、残留カーボン量が20
〜35(ppm)の低レベルにある。このことは、空気中で
の脱バインダ温度の最適温度が、300℃〜600℃で
あることを示している。300℃未満の温度では、有機
バインダが充分に燃焼せず、カーボンとして残り、端子
電極2の焼結性に悪影響を与える。また、脱バインダ温
度が600℃を超えると、銅成分が過酸化となり、酸化
銅(CuO)を次工程の還元工程で、還元しきれず、容
量特性にバラツキが見られた。
【0026】次に、還元雰囲気(N2とH2)の還元温度
の適正温度は、300℃〜600℃である。300℃未
満の温度になると、酸化銅を還元しきれず、容量特性に
バラツキが見られる。600℃を超える温度では、誘電
体セラミックスでなるセラミック基体1を還元してしま
うため、加速寿命のダウンがみられる。還元雰囲気(N
2とH2)の水素(H2)濃度は、表1より、1%〜10
%範囲が良好な結果が得られることが解った。
【0027】図7は実施例1によって得られたセラミッ
ク電子部品の端子電極の表面顕微鏡写真、図8は同じく
その断面顕微鏡写真である。図9は比較例1によって得
られたセラミック電子部品の端子電極の表面顕微鏡写
真、図10は同じくその断面顕微鏡写真である。
【0028】比較例1は、図9、10に現れているよう
に、端子電極が多孔(黒い部分)性となり、綴密性を欠
いている。これは、有機バインダが充分に燃焼せず、カ
ーボンが残留しているためと推測される。
【0029】これに対して、本発明の実施例1の場合
は、図7、8に現れているように、極めて綴密性に富ん
でいることが判る。
【0030】本発明の適用されるセラミック電子部品の
代表例は、積層セラミックコンデンサであるが、内部電
極3に接続する端子電極2を有するセラミック電子部品
であれば、広く適用できることは、前述した通りであ
る。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、残
留カーボンによる焼成阻害及びセラミック素体の寿命劣
化を防止することの可能な、セラミック電子部品のため
の端子電極形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用されるセラミック電子部品の一例
を示す平面図である。
【図2】図1の2ー2線に沿った断面図である。
【図3】本発明に係る端子電極形成方法に含まれる工程
のフローチャートである。
【図4】本発明に係る電極形成方法の適用されるセラミ
ック電子部品の断面図である。
【図5】本発明に係る端子電極形成方法の一工程を示す
断面図である。
【図6】図5に示した工程の後の工程を示す断面図であ
る。
【図7】実施例1によって得られたセラミック電子部品
の端子電極の表面顕微鏡写真である。
【図8】実施例1によって得られたセラミック電子部品
の端子電極の断面顕微鏡写真である。
【図9】比較例1によって得られたセラミック電子部品
の端子電極の表面顕微鏡写真である。
【図10】比較例1によって得られたセラミック電子部
品の端子電極の断面顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1 セラミック基体 2 端子電極 3 内部電極
フロントページの続き (72)発明者 丸野 哲司 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 佐々木 伸一 秋田県由利郡仁賀保町平沢字前田151 テ ィーディーケイエムシーシー株式会社内 Fターム(参考) 5E001 AB03 AC04 AD04 AF02 AF03 AF06 AH01 AH08 AJ01 AJ03 5E082 AA01 AB03 BC14 BC38 EE04 EE23 EE35 FG06 FG26 FG46 FG54 GG10 GG11 GG28 JJ03 JJ06 JJ15 JJ23 MM24 PP06 PP10

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック電子部品の端子電極形成方法
    であって、前記セラミック電子部品は、セラミック基体
    と、少なくとも1つの端子電極とを含み、前記セラミッ
    ク基体は内部に埋設された少なくとも1の内部電極を含
    み、前記端子電極は前記セラミック基体の端部に形成さ
    れ、前記内部電極と導通し、かつ、外部との接続部分と
    して用いられるものであり、 前記セラミック基体の端部に、金属粉を主成分とする導
    電成分と、有機バインダとを含む塗料を塗布し、 塗布された塗膜に含まれる前記有機バインダを除去する
    ための熱処理を行い、還元雰囲気中で前記塗膜中の前記
    導電成分を還元処理し、 中性雰囲気中で熱処理して焼き付ける工程を含む方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された方法であって、 前記セラミック電子部品は、積層セラミックコンデンサ
    である方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の何れかに記載された
    方法であって、 前記内部電極は、ニッケルを主成分とする方法。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3の何れかに記載された方
    法であって、 前記導電成分は、銅粉を主成分とする方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4の何れかに記載された方
    法であって、 前記有機バインダを除去するための熱処理は、300℃
    〜600℃の温度条件で、空気中で行う方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5の何れかに記載された方
    法であって、 前記還元処理は、300℃〜600℃の温度条件で行う
    方法。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6の何れかに記載された方
    法であって、 前記還元雰囲気は、窒素(N2)と水素(H2)の混合ガ
    スを含み、水素(H2)濃度が1〜10%である方法。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7の何れかに記載された方
    法であって、 前記焼き付けは、700℃〜900℃の温度条件で行う
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002025849A (ja) * 2000-07-11 2002-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 積層セラミックコンデンサの製造方法
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