JP2001307548A

JP2001307548A - 導電性ペーストおよびセラミック電子部品

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Publication number: JP2001307548A
Application number: JP2000118261A
Authority: JP
Inventors: Kiyotaka Maekawa; 清隆前川; Hisashi Wada; 久志和田; Makoto Miyazaki; 信宮崎; Tamotsu Tokuda; 有徳田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、中性雰囲気あるいは還元雰囲
気で焼付け可能で、かつ脱バインダ時の接着性を向上さ
せることが可能な特定のアクリル系樹脂を有機バインダ
として含む導電性ペースト、ならびにセラミック電子部
品を提供することにある。【解決手段】本発明の導電性ペーストは、Ｃｕ，Ｎｉか
ら選ばれる少なくとも１種の卑金属粉末と、窒素雰囲気
中における９０％重量減少温度が４００℃以上であっ
て、８００℃における残留重量が導電性ペースト１００
重量％に対して１．０重量％以下であるアクリル系樹脂
を少なくとも１種含む有機バインダと、溶剤と、ガラス
フリットとからなり、有機バインダは、導電性ペースト
１００重量％に対して０．３〜１０．０重量％含むこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ペーストお
よびセラミック電子部品に関するものであり、特に、誘
電体材料からなるセラミック素体上に塗布し焼付けして
なる外部電極を形成するのに好適な導電性ペースト、な
らびに外部電極を備えてなるセラミックコンデンサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、導電性ペーストには、金属粉
末とガラスフリットの分散性、流動特性、接着性をコン
トロールする目的で様々な樹脂から構成される有機バイ
ンダが添加され、例えばセルロースやアルキド樹脂等が
用いられている。近年、貴金属の高騰や電子部品のコス
トダウンのために導電性ペーストの卑金属化が進み、Ｃ
ｕ粉末やＮｉ粉末等を主成分とする導電性ペーストが開
発されている。これらの卑金属粉末からなる導電性ペー
ストは、一般に酸化されやすいため、中性雰囲気もしく
は還元雰囲気で焼付けを行う。しかしながら、セルロー
スやアルキド樹脂等を有機バインダとして添加した導電
性ペーストを中性雰囲気あるいは還元雰囲気で焼成した
場合、脱バインダ工程における有機バインダの分解が不
充分となり、カーボンが残留するため焼結不良となる。
そこで、中性雰囲気あるいは還元雰囲気において導電性
ペーストを焼付けする場合においても有機バインダが十
分に分解するように、分解性が良好なアクリル系樹脂が
用いられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアクリ
ル系樹脂は熱分解温度が低いため、脱バインダ工程にお
ける早い段階で熱分解あるいは焼失し、ガラスフリット
の溶融による接着が開始されるまでの間に、導電性ペー
スト／セラミック素体の界面における接着性を確保でき
ず、界面において剥離が生じ易いという問題点があっ
た。

【０００４】本発明の目的は上述の問題点を解消すべく
なされたもので、中性雰囲気あるいは還元雰囲気で焼付
け可能で、かつ脱バインダ時の接着性を向上させること
が可能な特定のアクリル系樹脂を有機バインダとして含
む導電性ペーストを提供し、これを焼付けして得られる
外部電極を備えたセラミック電子部品を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導電性ペーストは、Ｃｕ，Ｎｉから選ばれ
る少なくとも１種の卑金属粉末と、窒素雰囲気中におけ
る９０％重量減少温度が４００℃以上であって、８００
℃における残留重量が導電性ペースト１００重量％に対
して１．０重量％以下であるアクリル系樹脂を少なくと
も１種含む有機バインダと、溶剤と、ガラスフリットと
からなり、有機バインダは、導電性ペースト１００重量
％に対して０．３〜１０．０重量％含むことを特徴とす
る。

【０００６】また、上述のアクリル系樹脂は、ポリメタ
クリル酸エステルからなるを第１成分と、水酸基を有す
るポリメタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとか
ら選ばれる少なくとも１種からなる第２成分とからなる
共重合体であることが好ましい。

【０００７】また、上述のアクリル系樹脂は、メチルメ
タクリレート（ＭＭＡ）とエチルメタクリレート（ＥＭ
Ａ）とブチルメタクリレート（ＢＭＡ）から選ばれる少
なくとも１種からなる第１成分と、ヒドロキシルエチル
メタクリレート（ＨＥＭＡ）とメチルアクリレート（Ｍ
Ａ）と２エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）とか
ら選ばれる少なくとも１種からなる第２成分とからなる
共重合体であることがさらに好ましい。

【０００８】また、本発明のセラミック電子部品は、セ
ラミック素体と、外部電極とを備えるセラミック電子部
品であって、外部電極は、本発明の導電性ペーストを用
いて形成されていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の導電性ペーストに用いる
有機バインダを構成するアクリル系樹脂は、窒素雰囲気
中における９０％重量減少温度が４００℃以上であるこ
とを要する。すなわち、これが４００℃未満であると、
外部電極とセラミック素体の界面における接着性が十分
に確保されず、界面において剥離が生じる。

【００１０】また、本発明の導電性ペーストに用いる有
機バインダを構成するアクリル系樹脂は、窒素雰囲気中
における８００℃における残留重量が１．０重量％以下
であることを要する。すなわち、これが１．０重量％を
超えて残留すると、脱バインダ工程における有機バイン
ダの分解が不充分となり、カーボンが残留して焼結不良
となる。

【００１１】また、アクリル系樹脂を含む有機バインダ
の添加量は、導電性ペースト１００重量％に対して０．
３〜１０．０重量％であることを要する。すなわち、有
機バインダの添加量が０．３重量％以上であれば、脱バ
インダ時の接着性を向上させる効果が顕著となり、外部
電極とセラミック素体の界面において剥離が生じにくく
なる。他方、有機バインダの添加量が１０．０重量％以
下であれば、導電性ペースト中における溶剤と有機バイ
ンダ含有比率が適当であるため、ペースト化する。

【００１２】また、このようなアクリル系樹脂として
は、ポリメタクリル酸エステルからなるを第１成分と、
水酸基を有するポリメタクリル酸エステルとアクリル酸
エステルとから選ばれる少なくとも１種からなる第２成
分とからなる共重合体であることが好ましい。さらに特
定的には、上述のアクリル系樹脂は、メチルメタクリレ
ート（ＭＭＡ）とエチルメタクリレート（ＥＭＡ）とブ
チルメタクリレート（ＢＭＡ）から選ばれる少なくとも
１種からなる第１成分と、ヒドロキシルエチルメタクリ
レート（ＨＥＭＡ）とメチルアクリレート（ＭＡ）と２
エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）とから選ばれ
る少なくとも１種からなる第２成分と、からなる共重合
体であることがより好ましい。すなわち、これらのアク
リル系樹脂は、中性もしくは還元雰囲気での熱分解性に
優れ、かつ熱分解温度が高いため、中性もしくは還元雰
囲気で焼付けを行っても残留カーボンが微量であり、良
好な焼結状態が得られ、かつ脱バインダ時の接着持続性
が良好である点で優れる。

【００１３】本発明のセラミック電子部品の一つの実施
形態について、図１に基づいて詳細に説明する。すなわ
ち、セラミック電子部品１は、セラミック素体２と、内
部電極３，３と、外部電極４，４と、めっき膜５，５と
から構成される。

【００１４】セラミック素体２は、ＢａＴｉＯ₃を主成
分とする誘電体材料からなるセラミック層２ａが複数積
層された生のセラミック素体が焼成されてなる。

【００１５】内部電極３，３は、セラミック素体２内の
セラミック層２ａ間にあって、複数の生のセラミック層
２ａ上に、内部電極形成用の導電性ペーストが印刷さ
れ、生のセラミック層とともに積層されてなる生のセラ
ミック素体と同時焼成されてなり、内部電極３，３のそ
れぞれの端縁は、セラミック層２の何れかの端面に露出
するように形成されている。

【００１６】外部電極４，４は、セラミック素体２の端
面に露出した内部電極３，３の一端と接続されるよう
に、本発明の導電性ペーストがセラミック素体２の端面
に塗布され焼付けられてなる。

【００１７】めっき膜５，５は、例えば、ＳｎやＮｉ等
の無電解めっきや、はんだめっき等からなり、外部電極
上４，４上に形成されてなる。

【００１８】なお、本発明のセラミック電子部品のセラ
ミック素体２の材料は、上述の実施形態に限定されるこ
となく、例えばＢａＴｉＯ₃，ＰｂＺｒＯ₃等その他の誘
電体材料や、絶縁体、磁性体、半導体材料からなっても
構わない。また、本発明の積層セラミック電子部品の内
部電極の枚数は、上述の実施形態に限定されることな
く、必ずしも備えている必要はなく、また何層形成され
ていても構わない。また、めっき膜５，５は、必ずしも
備えている必要はなく、また何層形成されていても構わ
ない。

【００１９】本発明のセラミック電子部品の他の実施形
態について、図２に基づいて詳細に説明する。すなわ
ち、セラミック電子部品１１は、セラミック素体１２
と、外部電極１３，１３と、はんだ１４，１４と、リー
ド端子１５，１５と、外装樹脂１６とから構成される。
セラミック素体１２は、セラミックグリーンシートを焼
成した円板型の焼結体からなる。外部電極１３、１３
は、セラミック素体２の両主面に形成された一対の電極
膜からなる。はんだ１４，１４は、外部電極３，３とリ
ード端子５，５をそれぞれ電気的かつ機械的に接合する
ように外部電極３，３上に形成されている。外装樹脂６
は、セラミック素体２と外部電極３，３とはんだ４，４
を覆うように形成されている。

【００２０】セラミック素体１２は、例えば誘電体、絶
縁体、半導体、圧電体、磁性体として機能する材料から
なるものを適宜用いることができる。なお、図２に示し
たセラミック素体１２の形状は円板型であるが、セラミ
ック素体１２の形状は特に円板型に限定されることな
く、外部電極１３，１を形成するのに十分な面を備える
のであれば、例えば角板型等を適宜用いることができ
る。

【００２１】外部電極１３，１３は、本発明の導電性ペ
ーストがセラミック素体１２の両主面に塗布され焼付け
られてなる。なお、外部電極の形状ならびに大きさは、
本発明の実施形態に限定されることなく、例えば、セラ
ミック素体１２の両主面の全体に形成、あるいは任意の
形状のギャップ幅を取って形成することができ、何れの
場合においても本発明の効果が得られる。また、外部電
極の層数は、本発明の実施形態に限定されることなく、
例えば、第１層の外部電極上にさらに第２層の外部電極
を形成してもよく、また何層形成されていても構わな
い。

【００２２】はんだ１４，１４の材質、形状ならびに大
きさは、本発明の実施形態に限定されることなく、例え
ば、外部電極１３，１３の全体に形成、あるいは外部電
極１３，１３上の任意の一部分であってもよく、何れの
場合であっても構わない。

【００２３】リード端子１５，１５の材質、形状ならび
に大きさは、本発明の実施形態に限定されることなく、
例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｕ等からなる金属線を芯
材として、必要に応じて金属線の表面にＳｎ、Ｃｕ、Ｐ
ｄ、Ａｕ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ
メッキを施したリード端子等を適宜用いることができ
る。また、外部電極１３に接合されるリード端子１５の
数は、本発明の実施形態に限定されることなく、１つの
外部電極１３に２本以上のリード端子１５を接合しても
構わない。

【００２４】外装樹脂１６は、例えば、エポキシ樹脂、
シリコン樹脂等が挙げられるが、特にこれらに限定され
ることなく、絶縁性、耐湿性、耐衝撃性、耐熱性等に優
れるものであれば代表的な樹脂を適宜用いることができ
る。なお、外装樹脂１６は必ずしも備えている必要はな
く、また何層形成されていても構わない。

【００２５】

【実施例】まず、表１に示す組成の有機バインダを準備
し、それぞれ有機バインダ１〜８とした。次いで、有機
バインダ１〜８について、窒素雰囲気中において熱分析
（ＴＧ−ＤＴＡ）を行い、９０％重量減少温度と８００
℃における残量を測定した。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかであるように、第１成分と
してＭＭＡ、ＥＭＡ、ＢＭＡから選ばれる少なくとも１
種と，第２成分としてＨＥＭＡ、ＭＡ、２ＥＨＡから選
ばれる少なくとも１種と、からなる共重合体である有機
バインダ１〜４は、窒素雰囲気中における９０％重量減
少温度が４０５〜４４６℃であり、何れも４００℃を上
回った。また、窒素雰囲気中における８００℃残量が
０．１〜０．６重量％で、何れも１．０重量％を下回っ
た。

【００２８】これに対して、ＭＭＡ，ＢＭＡの共重合体
である有機バインダ５，ＢＭＡの単量体からなる有機バ
インダ６は、窒素雰囲気中における９０％重量減少温度
がそれぞれ３９５℃，３７９℃であり、４００℃を下回
った。

【００２９】また、アルキド樹脂、エチルセルロースか
らなる有機バインダ７および８は、窒素雰囲気中におけ
る９０％重量減少温度が、それぞれ４５３℃、４２０℃
であり、何れも４００℃を上回ったものの、窒素雰囲気
中における８００℃残量が、それぞれ５．０重量％、
３．８重量％であり、何れも１．０重量％を大きく上回
った。

【００３０】次に、有機バインダ１〜８と、Ｃｕ粉末
と、Ｎｉ粉末と、Ｂｉ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスフリッ
トと、ターピネオールからなる溶剤とを、表２に示した
組成割合で混合し混練し、三本ロールで分散して、試料
１〜１６の導電性ペーストを得た。

【００３１】次に、ＢａＴｉＯ₃を主成分とするセラミ
ックグリーンシートを複数枚積層して圧着し、これを焼
成したのち所定寸法に切断して得られるセラミック素体
を複数個準備し、このセラミック素体の長さ方向の両端
部に、試料１〜１６の導電性ペーストを塗布し、窒素雰
囲気中で８００℃で焼付けを行い、試料１〜１６の積層
セラミックコンデンサを得た。

【００３２】そこで、試料１〜１６の積層セラミックコ
ンデンサを長さ方向に縦切断し、断面構造を観察して、
外部電極の接着性、ならびに焼結性を評価した。これら
の評価の結果が良好であるものを○とし、界面における
剥離がなく、かつ焼結性に優れる試料については、総合
評価を○とした。なお、本発明の範囲外の試料について
は、総合評価を×とした。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から明らかであるように、窒素雰囲気
中における９０％重量減少温度が４００℃以上で、かつ
窒素雰囲気中における８００℃残量が１．０重量％以下
である有機バインダ１〜４を用いた導電性ペーストのう
ち、有機バインダの添加量が導電性ペースト１００重量
％に対して０．３〜１０．０重量％の範囲内である、試
料２〜４および試料６〜１０は、何れも接着性と焼結性
に優れ、本発明の範囲内となった。

【００３５】これに対して、有機バインダの添加量が
０．３重量％未満の０．１重量％である試料１と、第２
成分を含まない有機バインダ５を用いた試料１１〜１３
と、ＢＭＡの単量体からなる有機バインダ６を用いた試
料１４は、何れも接着性に劣り、外部電極とセラミック
素体の界面において剥離が生じたため、本発明の範囲外
となった。

【００３６】また、有機バインダの添加量が１０．０重
量％を超えて１５．０重量％である試料５は、導電性ペ
ースト中における溶剤の含有量が相対的に少なくなった
ため、そもそも混合物がペースト化せず、本発明の範囲
外となった。

【００３７】また、アルキド樹脂、エチルセルロースか
らなる有機バインダ７および８を用いた試料１５，１６
は、外部電極中にカーボンが残留しており、焼結性が不
良であったため、本発明の範囲外となった。

【００３８】なお、本発明の実施例においては、ガラス
フリットとしてＢｉ−Ｓｉ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスを、溶剤
としてターピネオールを用いたが、本発明は特にこれら
に限定されることなく、一般的な導電性ペーストにおい
て用いられるガラスフリットと溶剤を適宜選択して用い
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明の導電性ペースト
は、Ｃｕ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種の卑金属粉
末と、窒素雰囲気中における９０％重量減少温度が４０
０℃以上であって、８００℃における残留重量が導電性
ペースト１００重量％に対して１．０重量％以下である
アクリル系樹脂を少なくとも１種含む有機バインダと、
溶剤と、ガラスフリットとからなり、有機バインダは、
導電性ペースト１００重量％に対して０．３〜１０．０
重量％含むことを特徴とすることで、中性雰囲気あるい
は還元雰囲気で焼付け可能で、かつ脱バインダ時の接着
性を向上させることが可能である。

【００４０】また、本発明の導電性ペーストは、アクリ
ル系樹脂が、ポリメタクリル酸エステルからなるを第１
成分と、水酸基を有するポリメタクリル酸エステルとア
クリル酸エステルとから選ばれる少なくとも１種からな
る第２成分とからなる共重合体であることを特徴とする
ことで、確実に中性雰囲気あるいは還元雰囲気で焼付け
可能で、かつ脱バインダ時の接着性を確実に向上させる
ことが可能である。

【００４１】また、本発明の導電性ペーストは、アクリ
ル系樹脂が、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）とエチル
メタクリレート（ＥＭＡ）とブチルメタクリレート（Ｂ
ＭＡ）から選ばれる少なくとも１種からなる第１成分
と、ヒドロキシルエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）と
メチルアクリレート（ＭＡ）と２エチルヘキシルアクリ
レート（２ＥＨＡ）とから選ばれる少なくとも１種から
なる第２成分とからなる共重合体であることを特徴とす
ることで、より確実に中性雰囲気あるいは還元雰囲気で
焼付け可能で、かつ脱バインダ時の接着性をより確実に
向上させることが可能である。

【００４２】また、本発明のセラミック電子部品は、セ
ラミック素体と、外部電極とを備えるセラミック電子部
品であって、外部電極は、本発明の導電性ペーストを用
いて形成されていることを特徴とすることで、外部電極
とセラミック素体の界面における接着性が確保され、界
面において剥離の生じにくい外部電極を備えるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一つの実施の形態のセラミック電
子部品の断面図である。

【図２】本発明に係る他の実施の形態のセラミック電子
部品の断面図である。

【符号の説明】

１セラミック電子部品２セラミック素体４，４外部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｇ 4/12 ４３９Ｈ０１Ｇ 4/12 ４３９ (72)発明者徳田有京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5E001 AB01 AB03 AC09 AF01 AF03 AF06 AH01 AJ01 AJ03 5G301 DA06 DA10 DA34 DA42 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｕ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種
の卑金属粉末と、窒素雰囲気中における９０％重量減少温度が４００℃以
上であって、８００℃における残留重量が導電性ペース
ト１００重量％に対して１．０重量％以下であるアクリ
ル系樹脂を少なくとも１種含む有機バインダと、溶剤と、ガラスフリットとからなり、前記有機バインダは、前記導電性ペースト１００重量％
に対して０．３〜１０．０重量％含むことを特徴とす
る、導電性ペースト。
【請求項２】前記アクリル系樹脂は、ポリメタクリル
酸エステルからなるを第１成分と、水酸基を有するポリメタクリル酸エステルとアクリル酸
エステルとから選ばれる少なくとも１種からなる第２成
分とからなる共重合体であることを特徴とする、請求項
１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】前記アクリル系樹脂は、メチルメタクリ
レート（ＭＭＡ）とエチルメタクリレート（ＥＭＡ）と
ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）から選ばれる少なくと
も１種からなる第１成分と、ヒドロキシルエチルメタクリレート（ＨＥＭＡ）とメチ
ルアクリレート（ＭＡ）と２エチルヘキシルアクリレー
ト（２ＥＨＡ）とから選ばれる少なくとも１種からなる
第２成分とからなる共重合体であることを特徴とする、
請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項４】セラミック素体と、外部電極とを備える
セラミック電子部品であって、前記外部電極は、請求項
１〜３の何れかに記載の導電性ペーストを用いて形成さ
れていることを特徴とする、セラミック電子部品。。