JP2001307941A - 端子電極ペーストおよび積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部電極層と電気的導通が良好にして、焼成
時に端子電極近傍のセラミック誘電体にクラック等の構
造欠陥の発生を招かない端子電極ペーストを提供し、結
果として諸特性、信頼性に優れた積層電子部品を歩留よ
く製造する方法を提供するものである。 【解決手段】（A）ニッケル粉末、コバルト粉末及びニ
ッケル−コバルト合金粉末の１種又は２種以上、（B）
酸化コバルト粉末及び（C）セラミック粉末を主成分と
する端子電極ペーストであって、（A）と（B）の割合が
重量比で100：7〜900である端子電極ペースト。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層電子部品の端
子電極ペースト、その端子電極ペーストを用いた積層セ
ラミックコンデンサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、積層セラミックコンデンサ等のセ
ラミック積層電子部品は、誘電体等の未焼成セラミック
誘電体シートと内部電極ペースト層とを交互に複数層積
重ねて未焼成の積層体を得、これを高温で同時焼成し、
さらに該積層体の内部電極が露出する端面に端子電極ペ
ーストを塗布、焼成し内部電極と電気的に導通した端子
電極を形成することによって製造されている。工程の簡
略化のために、端子電極ペーストを前記未焼成の積層体
端面に塗布し、該積層体と同時焼成することによって端
子電極を形成する場合もある。

【０００３】内部電極材料として、従来パラジウム、銀
−パラジウム、白金等の貴金属を用いていたが、近年、
省資源や、パラジウムや銀−パラジウムの焼成時の酸化
膨脹に起因するデラミネーション、クラック等の改善の
要求から、ニッケル等の卑金属材料が注目されている。
内部電極にニッケル等の卑金属を用いた積層セラミック
コンデンサは、卑金属の酸化を防止し導体としての特性
を維持するために、酸素をほとんど含まない非酸化性雰
囲気中で焼成される。その結果パラジウムや銀−パラジ
ウムの焼成時に見られた金属の酸化膨張もなく、積層数
の大きな積層セラミックコンデンサを容易に作れるよう
になってきている。

【０００４】積層数はより増加させる傾向にあり、例え
ば高容量を実現するため積層数が数百層にも及ぶものが
製造されるようになってきた。このように限られた部品
サイズの中に多くの積層数を組込むため、誘電体層を薄
膜化することと、これに伴って内部電極も薄膜化するこ
とが要求されている。例えば誘電体層の厚さは8〜10μ
ｍから2〜3μｍ程度になり、内部電極膜厚は2〜3μｍか
ら1μｍ程度と薄くなってきている。

【０００５】しかしこのような高積層品を低酸素雰囲気
下で焼成すると、種々の問題が生じる。特に、内部電極
にニッケルを用い、端子電極を、ニッケルやコバルトか
らなる導電成分に誘電体と同一組成のセラミック粉末な
どを配合したペーストを用いて未焼成の積層体と同時焼
成することにより形成する場合、大きな問題となる。す
なわち端子電極の焼結が早い時期に起こるため、未焼成
の積層体から十分にバインダが除去されないうちに端子
電極が緻密化してしまう。

【０００６】また、端子電極を同時焼成により形成する
場合、端子電極近傍のセラミック誘電体にクラック等の
構造欠陥が発生しやすい。これは一般に金属の焼結がセ
ラミック誘電体の焼結開始より早い時期に始まること、
またセラミック誘電体層と端子電極層の焼成収縮率も異
なることによると考えられる。セラミック誘電体層が薄
くなると構造欠陥がより発生しやすくなり、信頼性を大
きく低下させる。

【０００７】更に積層数の多い積層セラミックコンデン
サでは、内部電極の厚みが従来に比べて薄くなったこと
から、側面に露出している内部電極の端部と、これに接
続される端子電極との間に電気的接続状態の悪い、又は
全く接続していない部分が存在するようになる。このた
め容量の低下やばらつきが大きくなり、信頼性の低下、
製造歩留りの低下を引き起こす。特に内部電極と端子電
極の両方にニッケルを用いて同時焼成する場合には、内
部電極と端子電極の間で金属の拡散が起こりにくいの
で、接続不良が生じやすい。

【０００８】このような問題を解決するため、従来ニッ
ケル端子電極ペーストに酸化ニッケル粉末を配合したも
のも使用されているが、効果が不十分であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ニッケルを
含む内部電極との接合が良好な端子電極を形成すること
ができ、かつ焼成時、誘電体の特性を損なうことがな
く、構造欠陥の発生もない端子電極ペーストを提供する
ことを目的とするものである。特に、高積層のセラミッ
クコンデンサにおける膜厚の薄い内部電極とも強固に接
合した端子電極を形成し、延いては静電容量等の低下や
ばらつきの少ない、信頼性に優れた積層セラミックコン
デンサの製造を可能にする端子電極ペーストを提供する
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、（A）ニッケ
ル粉末、コバルト粉末及びニッケル−コバルト合金粉末
の１種又は２種以上、（B）酸化コバルト粉末及び（C）
セラミック粉末を主成分とする端子電極ペーストであっ
て、（A）と（B）の割合が重量比で100：7〜900である
端子電極ペーストを要旨とするものである。

【００１１】また本発明は、ニッケルを含む内部電極ペ
ースト層と未焼成セラミック誘電体層とが交互に複数層
積層され、得られた積層体の前記内部電極ペースト層が
露出する端面に前記端子電極ペーストを塗布し、次いで
前記積層体と端子電極ペーストとを同時に焼成すること
を特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法を要
旨とするものである。

【００１２】本発明においては、セラミック粉末の含有
量は（A）と（B）の合計量を100重量部としたとき1〜60
重量部とするのが好ましい。また本発明においては、
（B）酸化コバルト粉末の最高30重量％を酸化ニッケル
粉末に置換えることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の端子電極ペーストは、（A）成分としてニッ
ケル粉末単独、またはコバルト粉末単独、ニッケル−コ
バルト合金粉末単独、またはこれらの混合物及び（B）
成分として酸化コバルト粉末を（C）成分としてセラミ
ック粉末と混合し、普通に用いられる有機バインダ及び
溶剤からなるビヒクルと混合して調製される。

【００１４】本発明の端子電極ペーストに含有される酸
化コバルト粉末は、還元性雰囲気中で焼成する際、ある
程度高温まで還元されず、焼成後は大部分還元されてコ
バルト金属となる。このため、焼成初期において酸化コ
バルトが金属粉末の焼結を阻害し、端子電極が焼結、緻
密化する前にバインダの分解、除去を完全に行うことが
できる。また焼結開始温度が高くなることから、セラミ
ック誘電体層との焼成収縮挙動のミスマッチングによる
クラック等の構造欠陥の発生が防止される。なお酸化コ
バルトは酸化ニッケルと比べて高温まで還元されにくい
ため、この効果は、従来知られている酸化ニッケルを含
むニッケル端子電極ペーストに比べてはるかに大きい。

【００１５】焼成後還元されて生成したコバルト金属
は、導電成分として機能する。端子電極ペーストの主成
分がニッケルである場合は、コバルトはニッケルと容易
に固溶して低抵抗の導体を形成する。またニッケル内部
電極との間でコバルトとニッケルの相互拡散が生じるこ
とにより、内部電極と端子電極との接続が良好になり、
接続不良による容量ばらつきが少なくなる。焼成後一部
還元されずに残った酸化コバルトは、内部電極と誘電体
層からなるコンデンサ本体と端子電極との界面において
誘電体成分と反応し、端子電極とコンデンサ本体との密
着性を向上させると考えられる。

【００１６】なお、酸化コバルト粉末の最高30重量％を
酸化ニッケル粉末に置換えても差し支えない。（A）のニ
ッケル粉末、コバルト粉末、ニッケル−コバルト合金粉
末またはこれらの混合物と（B）の酸化コバルト粉末の
配合割合は、重量比で100：7〜900である。酸化コバル
ト粉末がこの範囲より少ないと、クラックが発生しやす
くなり、また特に（A）成分がニッケル粉末単独である
場合、内部電極との導通不良が生じやすい。酸化コバル
ト粉末がこの範囲より多くなると、逆に金属粉末の焼結
が阻害され、また酸化物成分が多くなることによって、
端子電極の導電性が低下する。

【００１７】本発明の端子電極ペーストにおけるセラミ
ック粉末は、特に限定されるものではないが、好ましく
はコンデンサ本体との焼結温度が同等かつ焼結密着性が
良いもの、例えば、誘電体層を構成するセラミックと同
一組成のセラミック粉末などが用いられる。配合量は、
（A）と（B）との合計量を100重量部としたときに1〜60
重量部である。

【００１８】また、本発明による積層セラミックコンデ
ンサの製造方法は、ニッケルを含む内部電極ペースト層
と未焼成セラミック誘電体層とを交互に複数層積層し、
得られた積層体の前記内部電極ペースト層が露出する端
面に前記端子電極ペーストを塗布し、次いで前記積層体
と端子電極ペーストとを同時に焼成するものである。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の各実施の形態について詳細に
説明する。 実施例１〜４、比較例1 ニッケル粉末、コバルト粉末、酸化コバルト粉末及びセ
ラミック粉末を表１に示す配合比となるよう混合し、次
いでビヒクルを加えて混練し、所定の粘度の各端子電極
ペーストを得た。なおセラミック粉末はコンデンサの誘
電体層を形成するのに使用されるものと同一組成のチタ
ン酸バリウムを主成分とする耐還元性セラミック粉末で
あり、ビヒクルは有機バインダとしてのエチルセルロー
ス、溶剤としてのテルピネオールおよびケロシンからな
るものである。

【００２０】セラミック誘電体としてチタン酸バリウム
を主成分とする耐還元性セラミック粉末と有機バインダ
とからなる厚み４μｍのグリーンシートを用意し、この
グリーンシート上に、ニッケルを主成分とする内部電極
用導電性ペーストを印刷した。このときの内部電極ペー
スト層の乾燥厚みは２μｍであった。このようなグリー
ンシートを誘電体有効層が400層になるように積層及び
圧着し、さらに所定形状に切断して、未焼成積層体を得
た。この積層体を、角に丸みをつけるために面取りし、
先に用意した各端子電極ペーストを、乾燥後の厚みが約
20μｍとなるよう塗布した。こうして得られた端子電極
ペーストを塗布した積層体を、窒素雰囲気中400℃で４
時間保持することにより脱バインダし、さらに２％の水
素ガスを含む窒素ガス雰囲気中にて1250℃で２時間保持
することにより本焼成を行ない積層セラミックコンデン
サを得た。

【００２１】次に、各コンデンサについて容量抜けによ
る不良率を調べ、また端子電極近傍のクラック検査、コ
ンデンサ本体と端子電極の密着性の評価を行なった。そ
の結果を表１に併せて示す。なお、ここでいう容量抜け
とは、静電容量の設計値より10％以上容量の低いものの
ことを指す。クラック検査は、コンデンサの研磨断面の
顕微鏡観察により行った。また密着性については、目視
によりコンデンサ50個中剥れの見られたものの数で示し
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明の端子電極ペースト
を同時焼成することにより、容量等の電気特性が良好で
ばらつきがなく、クラック等の構造欠陥も無く、端子電
極とコンデンサ本体との密着性が良好な、信頼性に優れ
た積層セラミックコンデンサを歩留り良く製造すること
ができる。特に積層数が多く内部電極の薄い高容量タイ
プの積層セラミックコンデンサにおいては、初期特性が
良く信頼性の高い積層セラミックコンデンサを歩留り良
く製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AF06 AH01 AH09 AJ01 AJ02 AJ03 5E082 AB03 BC38 EE04 EE23 EE35 FG26 FG54 GG10 GG11 GG28 JJ03 JJ12 JJ23 LL01 MM24 PP03 5G301 DA02 DA10 DA32 DA33 DA42 DD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （A）ニッケル粉末、コバルト粉末及び
   ニッケル−コバルト合金粉末の１種又は２種以上、
   （B）酸化コバルト粉末及び（C）セラミック粉末を主成
   分とする端子電極ペーストであって、（A）と（B）の割
   合が重量比で100：7〜900である端子電極ペースト。
2. 【請求項２】 セラミック粉末の含有量が（A）ニッケ
   ル粉末、コバルト粉末及びニッケル−コバルト合金粉末
   の１種又は２種以上と（B）酸化コバルト粉末の合計量
   を100重量部としたとき1〜60重量部である請求項１記載
   の端子電極ペースト。
3. 【請求項３】 酸化コバルト粉末の30重量％までの量を
   酸化ニッケル粉末に置換えてなる請求項１記載の端子電
   極ペースト。
4. 【請求項４】 ニッケルを含む内部電極ペースト層と未
   焼成セラミック誘電体層とを交互に複数層積層し、得ら
   れた積層体の前記内部電極ペースト層が露出する端面に
   請求項１に記載の端子電極ペーストを塗布し、次いで前
   記積層体と端子電極ペーストとを同時に焼成することを
   特徴とする積層セラミックコンデンサの製造方法。