JP2000232031A - 導電ペーストおよびこれを用いた積層セラミックコンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の導電ペーストは、一般に軟化点の低いホ
ウケイ酸亜鉛系ガラスフリットが用いられることが多
く、積層セラミックコンデンサの外部電極を形成した場
合、ガラス成分が外部電極の表面やセラミック素体との
界面に移動し、外部電極の内部に無数のポアが発生す
る。ガラス成分が外部電極の表面に移動しこれを被覆す
ると、外部電極にメッキ処理を施す場合にメッキがつき
にくいという問題があった。 【解決手段】導電粉末と混合ガラスフリットとを有機ビ
ヒクル中に分散してなる導電ペーストであって、前記混
合ガラスフリットは、第１ガラスフリットと第２ガラス
フリットからなり、前記第１ガラスフリットは、非晶質
ガラスフリットからなり、前記第２ガラスフリットは、
結晶化ガラスフリットまたは結晶物析出ガラスフリット
のいずれか１種からなることを特徴する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に積層セラミッ
クコンデンサの外部電極として用いられる導電ペースト
および積層セラミックコンデンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の導電ペーストは、Ａｇ、Ａｇ／Ｐ
ｄ、Ｃｕからなる導電粉末と、ホウケイ酸ガラスなどの
ガラスフリットと、有機ビヒクルからなり、導電粉末と
ガラスフリットを有機ビヒクル中に分散して得られる。

【０００３】従来の積層セラミックコンデンサは、内部
電極と誘電体セラミック層とが交互に積層されたセラミ
ック素体を備え、セラミック素体の端面には内部電極と
導通する外部電極が形成されている。この外部電極は、
積層セラミックコンデンサ用導電ペーストをセラミック
素体の端面にディッピングにより塗布し焼付けして得ら
れる。

【０００４】さらに、外部電極のはんだ濡れ性ならびに
耐熱性を向上させるために、外部電極の上からこれを覆
うようにしてＮｉ、Ｓｎ、はんだ等のメッキ膜が施され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の導電ペー
ストは、一般に軟化点の低いホウケイ酸亜鉛系ガラスフ
リットが用いられることが多く、積層セラミックコンデ
ンサの外部電極を形成した場合、ガラス成分が外部電極
の表面やセラミック素体との界面に移動し、外部電極の
内部に無数のポアが発生する。ガラス成分が外部電極の
表面に移動しこれを被覆すると、外部電極にメッキ膜を
施す場合にメッキがつきにくくなる。メッキ膜の膜厚は
厚いほど優れ、少なくとも１．１μｍ以上が求められ
る。

【０００６】また、外部電極に対して長時間メッキ処理
すると、メッキ液が外部電極の内部に発生したポアを伝
い、外部電極とセラミック素体との界面に移動して、外
部電極の接着強度が低下してしまう。接着強度は、引張
り強度試験において少なくとも５０Ｎ以上が求められ
る。

【０００７】また、ガラスフリットの軟化点が低いた
め、導電ペーストを焼付けして外部電極を形成する際に
外部電極が収縮してセラミック素体が強く締めつけら
れ、積層セラミックコンデンサのたわみ強度が低下する
ことになる。たわみ強度が低下すると、積層セラミック
コンデンサを実装した基板をセット部品内に組み込む際
に、積層セラミックコンデンサの内部に応力がかかり、
クラック発生の原因となる。たわみ強度は、少なくとも
５．０ｎｍ以上が求められる。

【０００８】本発明は上記の問題を解決するものであ
り、メッキ付き性が向上し、外部からの機械的応力に対
してコンデンサ特性の劣化を防止して信頼性の高い外部
電極を形成することができる導電ペースト、および前記
導電ペーストを用いた積層セラミックコンデンサを提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導電ペーストは、導電粉末と混合ガラスフ
リットとを有機ビヒクル中に分散してなる導電ペースト
であって、前記混合ガラスフリットは、第１ガラスフリ
ットと第２ガラスフリットからなり、前記第１ガラスフ
リットは、非晶質ガラスフリットからなり、前記第２ガ
ラスフリットは、結晶化ガラスフリットまたは結晶物析
出ガラスフリットのいずれか１種からなることを特徴す
る。

【００１０】また、前記第１ガラスフリットは、軟化点
が３５０℃ないし６３０℃であることが好ましい。

【００１１】また、前記第２ガラスフリットは、結晶化
開始温度が５６０℃ないし７５０℃であることが好まし
いまた、本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体
セラミック組成物からなる誘電体層と、誘電体セラミッ
ク組成物に内部電極を形成してなる内部電極層とが交互
に積層された積層体と、前記積層体両端に設けられた外
部電極と、を備え、前記外部電極は、前記本発明の導電
ペーストを塗布し焼付けしてなることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の導電性ペーストは、導電
性粉末と、混合ガラスフリットと、有機ビヒクルからな
る。混合ガラスフリットは、第１ガラスフリットと第２
ガラスフリットを所定の割合で混合したもの用いる。

【００１３】第１ガラスフリットは非晶質のガラスフリ
ットであり、特に限定はしないがホウケイ酸塩ガラス、
ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラスなどがある。ま
た、第１ガラスフリットは、軟化点が３５０℃ないし６
３０℃であることが好ましい。すなわち、第１ガラスフ
リットの軟化点が３５０℃未満である導電ペーストを用
いると、セラミック素体に塗布し外部電極を焼成する際
に、接合を助ける無機バインダとしての効果に欠ける。
他方、軟化点が６３０℃より高い場合は、外部電極を焼
成する際にガラス粘度が高いためセラミック素体の界面
への移動およびセラミック素体への濡れが抑制され、セ
ラミック素体と外部電極との接着強度が低下する。

【００１４】第２ガラスフリットは結晶化ガラスフリッ
トあるいは結晶物析出ガラスフリットから選ばれる１種
であり、特に限定はしないがホウケイ酸塩系ガラス、ケ
イ酸塩系ガラス、アルミン酸塩系ガラス、リン酸塩系ガ
ラスなどがある。

【００１５】また、第２ガラスフリットは、結晶化開始
温度が５６０℃ないし７５０℃であることが好ましい。
すなわち、第２ガラスフリットの結晶化開始温度が５６
０℃未満である導電ペーストを用いると、外部電極を焼
成する際にガラスが低温で結晶化し始めるため外部電極
の焼結が制限される。その結果、メッキ処理時にメッキ
液がセラミック素体の内部に浸入し、積層セラミックコ
ンデンサの場合に電気特性が劣化することがある。他
方、電気特性の劣化などセラミック素体への悪影響を避
けるために外部電極の焼成温度は７５０℃以下が好まし
く、従って結晶化開始温度は焼結温度以下であることが
好ましい。

【００１６】なお、結晶物析出ガラスフリットとは、加
熱前の初期状態でガラス相と結晶相が混在したガラス類
似物である。過冷却液体が結晶することなしに固化した
ものをガラスということから、結晶物析出ガラスは厳密
にはガラスではない。しかし、加熱前の初期状態におい
てアモルファスである非晶質ガラスフリット、または結
晶化ガラスフリットと対比するため、これを便宜的に結
晶物析出ガラスと呼ぶこととする。また、明細書中でガ
ラス化させて結晶物析出ガラスを得る旨の表現がある
が、上記主旨からガラス類似の状態に変化させる意であ
る。

【００１７】また、結晶物析出ガラスは、ガラス作成時
に結晶相と非結晶相の割合を制御することで、焼成時の
ガラスの粘性をコントロールすることができることか
ら、同一組成の結晶化ガラスより優れる。従って、第２
ガラスフリットは、結晶物析出ガラスフリットが好まし
い。

【００１８】本発明の積層セラミックコンデンサは、セ
ラミック素体、内部電極、外部電極からなる。セラミッ
ク素体は、例えばＢａＴｉＯ₃を主成分とする誘電体セ
ラミック層からなる。内部電極はセラミック素体の内部
に積層されている。外部電極は本発明の導電ペーストか
らなり、セラミック素体の端部に塗布し焼付けして形成
されている。また、内部電極はセラミック素体の端部に
おいて外部に露出しており、外部電極と電気的に接続さ
れている。

【００１９】

【実施例】そこで、本発明に基づく導電ペーストとこれ
を用いた積層セラミックコンデンサを作製してその効果
を確認する実験を行った。

【００２０】まず、第１ガラスフリットとして非晶質ガ
ラスからなるガラスフリット１ないし３を、第２ガラス
フリットとして結晶物析出ガラスからなるガラスフリッ
ト４ないし６を用意した。ガラスフリット１としてホウ
ケイ酸亜鉛系ガラスフリット２としてホウケイ酸鉛系ガ
ラスフリット３としてホウケイ酸カルシア鉛系ガラスフ
リット４としてホウケイ酸亜鉛系ガラスフリット５とし
てホウケイ酸カルシア系ガラスフリット６としてケイ酸
塩ビスマス系ガラスを用いた。

【００２１】ガラスフリット１ないし６の熱物性および
構成成分について表１にまとめた。なお熱物性は、第１
ガラスフリットについては軟化点を、第２ガラスフリッ
トについては結晶化開始温度を示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】次に、本発明の導電ペーストの作製方法を
説明する。まず、ガラスフリット１ないし６に示す組成
比率の出発原料を用意してこれを調合して１０００ない
し１２００℃で溶融させた後に急冷してガラス化させ、
微粉砕してガラスフリット１ないし６を得た。ガラスフ
リット１ないし６の平均粒径は特に限定はしないが１μ
ｍないし１０μｍのものが好ましい。

【００２４】次に、ガラスフリット１ないし６から２種
を選び所定の割合で混合して、試料１ないし１３のガラ
スフリットを得た。また、試料１ないし１３に対する比
較例として、ガラスフリット１，４，６，３を用意し、
それぞれ試料ａないしｄのガラスフリットとした。

【００２５】次に、試料１ないし１３および試料ａない
しｄのガラスフリットをそれぞれ４．４重量％と、粒径
が０．５ないし５μｍのＡｇ粉末からなる導電粉末を７
１．４重量％と、有機ビヒクルを２４．２重量％の割合
とした。

【００２６】次に、これらを三本ロールで混練し分散し
て試料１ないし１３および試料ａないしｄの導電ペース
トを作製した。なお、有機ビヒクルにはエチルセルロー
ス、アルキド樹脂をそれぞれ２５重量％の比率でエチル
カルビトール、１−オクタノール、ケロシン系溶剤中に
溶解させたものを用いた。

【００２７】次に、本発明の積層セラミックコンデンサ
の製造方法を説明する。まず、ＢａＴｉＯ₃を主成分と
して、素体内部に内部電極を有する複数のセラミック素
体を用意した。

【００２８】次に、これら素体の両端に試料１ないし１
３および試料ａないしｄの導電ペーストをそれぞれ塗布
し乾燥させ、大気中７５０℃の条件下で１０分間焼付け
して外部電極を形成した。次に、ＮｉメッキとＳｎメッ
キを外部電極を覆うようにして電解メッキをそれぞれ施
して２層のメッキ膜を形成し、試料１ないし１３および
試料ａないしｄの積層セラミックコンデンサを得た。

【００２９】こうして得られた試料１ないし１３および
試料ａないしｄの積層セラミックコンデンサについて、
ＮｉメッキおよびＳｎメッキ膜厚の測定、外部電極の引
張り強度およびたわみ強度の測定、熱衝撃試験による特
性評価を行い、その結果を表２に示す。

【００３０】なお、＊印のついた試料ａないしｄは、本
発明の導電ペーストと比較するために用意した従来技術
に基づく導電ペーストであり、本発明の範囲外である。

【００３１】また、メッキ膜厚はｎ＝５の平均値であ
り、厚いほどメッキ付き性が良く、はんだ濡れ性および
耐熱性が向上する。

【００３２】また、引張り強度およびたわみ強度はｎ＝
１０の平均値であり、値が大きいほど優れた特性を示
す。

【００３３】また、熱衝撃試験は、ｎ＝１００で温度差
３５０℃の熱衝撃を与えた後の不良品の発生率を示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２から明らかなように、試料１，２，
３，６，７，１０，１１，１３は、試料４，５，８，
９，１２および試料ａないしｄと比較して、Ｎｉメッキ
膜厚が１．１μｍ以上、たわみ強度が５．０ｎｍ以上、
引張り強度が５０Ｎ以上、熱衝撃試験においてクラック
発生なしで、総合的に優れた結果となった。

【００３６】Ｎｉメッキ膜厚が厚く優れる理由として
は、導電ペーストを塗布して外部電極を焼成する際に第
２ガラスフリットを含有する導電ペーストは流動しにく
いこと、外部電極を焼成する際に外部電極の収縮による
セラミック素体の締めつけが緩和されてガラスが外部電
極の表面に押し出されにくいことが挙げられる。

【００３７】たわみ強度が高く優れる理由としては、結
晶化開始温度が焼成温度である７５０℃より低い第２ガ
ラスフリット４，６を含む試料は、導電ペーストを塗布
して外部電極を焼付けする際に外部電極の収縮によるセ
ラミック素体の締めつけが緩和されて残留応力が減少し
たことが挙げられる。

【００３８】引張り強度および耐熱衝撃性に優れる理由
としては、軟化点が焼成温度よりも１００℃以上低いガ
ラスフリット１，２を含む試料は、外部電極を焼成する
際に第１ガラスフリットがセラミック素体と外部電極の
界面に移動し、これによりセラミック素体と外部電極と
の接着強度が向上したことが挙げられる。また、ガラス
によりセラミック素体と外部電極の界面に熱衝撃に対す
る緩衝機能を果たす反応層が形成され、従来の積層セラ
ミックコンデンサに劣らない高温での耐熱衝撃性を確保
できるからである。

【００３９】なお、本実施例では混合ガラスフリットと
して、表１に示す第１ガラスフリットおよび第２ガラス
フリットを表２に示す所定の割合で混合したガラスフリ
ットを用いたが、混合ガラスフリットを構成する第１ガ
ラスフリットおよび第２ガラスフリットの組成や混合の
割合は本実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨の範囲内において任意に変化させることができる。

【００４０】また、本実施例では導電粉末としてＡｇ粉
末を用いたが、導電粉末はＡｇ粉末に限られるものでは
なく、例えばＣｕ粉末等、他の単体金属粉末またはＡｇ
−Ｐｄ粉末のような合金粉末などを導電粉末として用い
ることができる。

【００４１】また、本実施例で用いた有機ビヒクルの種
類および各構成成分の混合の割合についても、発明の要
旨の範囲内において種々の応用ならびに変形を加えるこ
とができる。

【００４２】

【発明の効果】上述のように本発明の導電ペーストは、
導電粉末と混合ガラスフリットとを有機ビヒクル中に分
散してなる導電ペーストであって、前記混合ガラスフリ
ットは、第１ガラスフリットと第２ガラスフリットから
なり、前記第１ガラスフリットは、非晶質ガラスフリッ
トからなり、前記第２ガラスフリットは、結晶化ガラス
フリットまたは結晶物析出ガラスフリットのいずれか１
種からなることにより、メッキ付き性が向上し、たわ
み、引っ張り等の外部からの機械的応力ならびに熱衝撃
に対してコンデンサ特性の劣化を防止する信頼性の高い
外部電極を得ることができる。

【００４３】また、前記第１ガラスフリットは、軟化点
が３５０℃ないし６３０℃であることを特徴とすること
で、より信頼性の高い外部電極を得ることができる。

【００４４】また、前記第２ガラスフリットは、結晶化
開始温度が５６０℃ないし７５０℃であることを特徴と
することで、より信頼性の高い外部電極を得ることがで
きる。

【００４５】また、本発明の積層セラミックコンデンサ
は、内部電極を備えるセラミック素体と、前記セラミッ
ク素体の両端に設けられた外部電極と、を備え、前記外
部電極は、本発明の導電ペーストを塗布し焼付けしてな
ることを特徴とすることで、たわみ、引っ張り等の外部
からの機械的応力ならびに熱衝撃に対するコンデンサ特
性劣化防止の信頼性が高い。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G062 AA08 AA09 AA15 BB01 BB05 BB08 DA03 DA04 DA05 DB01 DC01 DC02 DC03 DC04 DC05 DD01 DE01 DE02 DE03 DE04 DE05 DF01 DF02 DF03 DF04 DF05 DF06 DF07 EA01 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 ED01 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA02 GA03 GA04 GA05 GA06 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM34 NN24 NN32 PP12 5E001 AB03 AF06 AH01 AH09 AJ03 5E082 AB03 BC31 BC40 FG26 GG10 GG26 GG28 JJ03 JJ23 PP06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電粉末と混合ガラスフリットとを有機
   ビヒクル中に分散してなる導電ペーストであって、 前記混合ガラスフリットは第１ガラスフリットと第２ガ
   ラスフリットからなり、 前記第１ガラスフリットは、非晶質ガラスフリットから
   なり、前記第２ガラスフリットは、結晶化ガラスフリッ
   トまたは結晶物析出ガラスフリットのいずれか１種から
   なることを特徴する導電ペースト。
2. 【請求項２】 前記第１ガラスフリットは、軟化点が３
   ５０℃ないし６３０℃であることを特徴とする請求項１
   に記載の導電ペースト。
3. 【請求項３】 前記第２ガラスフリットは、結晶化開始
   温度が５６０℃ないし７５０℃であることを特徴とする
   請求項１または２に記載の導電ペースト。
4. 【請求項４】 素体内部に内部電極を備えるセラミック
   素体と、前記セラミック素体の両端に設けられた外部電
   極と、を備え、 前記外部電極は、請求項１ないし３のいずれかに記載の
   導電ペーストを塗布し焼付けしてなることを特徴とする
   積層セラミックコンデンサ。