JP2002134351A

JP2002134351A - 導電性ペースト及びそれを用いた積層セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP2002134351A
Application number: JP2000330138A
Authority: JP
Inventors: Morio Sonoda; 守夫園田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2002-05-10
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP3850212B2

Abstract

(57)【要約】【課題】積層セラミックコンデンサの外部電極を形成
するために用いた場合に、表面厚みを薄くして、実装時
の不具合を解決し、しかも容量低下を起こすことがない
導電性ペーストを提供する。【課題手段】本発明は、少なくともニッケル粉末、フ
レーク状の銅粉末及びガラスフリットを含み、チップ型
電子部品の所定の面に塗布することで外部電極４として
形成する導電性ペーストであって、銅粉末の最長径の平
均が５〜１５μｍの範囲にあり、かつニッケル粉末の平
均粒径が１．５μｍ以下であることを特徴とする外部電
極用導電性ペーストである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅粉末及びニッケ
ル粉末を含有した導電性ペーストに関し、詳しくは、浸
漬塗布工法により積層セラミックコンデンサの外部電極
を形成するのに適した導電性ペーストに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミックコンデンサに代表される
チップ型電子部品は、一般に、チップ型電子部品の構成
する誘電体ブロックの端面を導電性ペーストに浸漬し
て、誘電体ブロックの端面及び両端の端部にまで回り込
んで導電性ペーストを付着させる浸漬塗布工法が用いら
れており、その後、誘電体ブロックに付着させた導電性
ペーストを焼き付けることによって外部電極が形成され
ている。

【０００３】積層セラミックコンデンサの外部電極を形
成するために用いられる従来の導電性ペーストにおいて
は、通常、導電粉末（例えば銅粉末）として、球状粉末
が使用されており、この粉末に、ガラスフリット及びべ
ース樹脂と有機溶剤とで作製された有機ビヒクル等を混
合して構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
ペーストは、球状の銅粉末を用いているために、塗布、
乾燥時における形状性が悪く、表面の平坦性や平滑性が
確保できないという問題があった。

【０００５】すなわち、図３に示すように、導電性ペー
ストを用いた積層セラミックコンデンサ２０の場合、外
部電極２４の誘電体ブロック２１の端面から両主面にか
けて回り込んだ部分の厚み（ｔ）（以後、表面厚みと呼
ぶ）が厚くなりすぎる。従って、実装工程で用いられる
自動実装機の真空吸引式吸着ノズル２６を、通常は主面
側の外部電極２４が形成されていない部分に吸着させて
いるが、吸着ノズル２６により積層セラミックコンデン
サ２０を吸着する場合、吸着ノズル２６の下端面が接す
ることになる誘電体ブロック２１の上面（吸着面）の外
部電極２４が形成される部分と形成されていない部分の
境界部に大きな段差が形成されるため、真空吸引による
吸着信頼性が低下するというものである。

【０００６】また、表面厚み（ｔ）が大きいため、誘電
体ブロック２１の下面と実装基板２７との間に大きな隙
間が形成され、吸着ノズル２６を積層セラミックコンデ
ンサ２０に押し付けて吸着したりする際に、誘電体ブロ
ック２１が大きく撓んでクラック２５が生じたり、場合
によっては誘電体ブロック２１が割れてしまうという問
題点があった。

【０００７】さらに、このような積層セラミックコンデ
ンサ２０を搬送し、実装基板２７に搭載する際には、複
数の積層セラミックコンデンサ２０を収納するスティッ
クケース、テーピング、バルクカセットなどに収納し、
実装位置まで積層セラミックコンデンサを搬送して１つ
ずつ実装することが行われる。

【０００８】このとき、例えば図４に示すスティックケ
ース２８は、収納された積層セラミックコンデンサが順
次導出されるように、スティックケース２８の幅と積層
セラミックコンデンサ２０の幅が略近似している。

【０００９】このようなスティックケース２８に積層セ
ラミックコンデンサ２０を収容して実装位置に導出する
場合、表面厚み（ｔ）が大きいと、スティックケース２
８内の途中で引っかかってしまい、積層セラミックコン
デンサ２０をスティックケース２８から実装基板２７上
の所定位置に実装する際に、安定して導出できなくな
る。さらに、バルク実装、すなわちバルクケース中に収
容された積層セラミックコンデンサ２０が、フィーダー
部に搬送され、吸着ノズル２６に吸着される場合も、フ
ィーダー部において、同様の問題点があった。

【００１０】一方、フレーク状の銅粉末を用いた場合、
焼結性が悪くなるため、容量低下が起こるという問題点
があった。

【００１１】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、積層セラミックコンデンサ
の外部電極を形成するために用いた場合に、表面厚みを
薄くして、実装時の不具合を解決し、またガラスフリッ
ト添加量を調節することにより、外部電極と誘電体ブロ
ックとの接着強度を向上させることができ、しかも容量
低下を起こすことがない導電性ペーストを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の導電性ペースト
は、少なくともニッケル粉末、フレーク状の銅粉末及び
ガラスフリットを含み、チップ型電子部品の所定の面に
塗布することで外部電極として形成する導電性ペースト
であって、前記銅粉末の最長径の平均が５〜１５μｍの
範囲にあり、かつ前記ニッケル粉末の平均粒径が１．５
μｍ以下であることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の導電性ペーストを
図面に基づいて説明する。

【００１４】図１は、本発明の導電性ペーストを形成し
た積層セラミックコンデンサの外観斜視図であり、図２
は、その断面図である。

【００１５】図において、１０は積層セラミックコンデ
ンサ、１は誘電体ブロックであり、２は誘電体ブロック
１を構成する誘電体層、３は誘電体ブロック１内に形成
した内部電極であり、４は本発明の導電性ペーストによ
り形成した外部電極である。

【００１６】誘電体層２は、チタン酸バリウムを主成分
とする非還元性誘電体材料及びガラス成分を含む誘電体
材料からなり、その形状は、２．０ｍｍ×１．２ｍｍな
どである。この誘電体層２が図上、上方向に積層して誘
電体ブロック１が構成される。なお、誘電体層２の形
状、厚み、積層数は容量値によって任意に変更すること
ができる。

【００１７】内部電極３は、ニッケルを主成分とする材
料から構成されている。そして、誘電体層２の積層方向
に隣接しあう２つの内部電極３は、互いに誘電体ブロッ
ク１の異なる端面側に延出し、各々異なる外部電極４に
接続されている。その厚みは、１〜２μｍとしている。

【００１８】外部電極４は下地導体膜４１からなる。そ
の表面には、表面メッキ層４２を形成してもよい。下地
導体膜４１は、少なくともニッケル粉末、フレーク状の
銅粉末及びガラスフリットによって構成されている。表
面メッキ層４２は、Ｎｉメッキ、Ｓｎメッキ、半田メッ
キなどが例示できる。

【００１９】ここで、下地導体膜４１を形成する導電性
ペーストは、フレーク状銅粉末の最長径の平均が５〜１
５μｍの範囲にあり、かつニッケル粉末の平均粒径が
１．５μｍ以下とするのが好ましい。ここで、フレーク
状銅粉末の最長径の平均を５μｍ未満にした場合、銅粉
末の表面積が大きくなるため、焼き付けの際に酸化しや
すくなり、銅粉末の酸化による容量低下が起こる。逆
に、フレーク状銅粉末の最長径の平均を１５μｍより大
きくした場合や、ニッケル粉末の平均粒径を１．５μｍ
より大きくした場合、焼結性及び膜密度が低下し、メッ
キ液や湿気に対する封止性が低下するため、熱衝撃（Δ
Ｔ）試験において、クラックが発生する。また、ニッケ
ル粉末の平均粒径の下限は、製造の容易さの点から、約
０．５μｍが妥当な値と考えられる。また、ニッケル粉
末の形状は、特に制限はないが、平均粒径が１．５μｍ
以下であることから、製造の容易さの点から、球状が望
ましい。なお、フレーク状粉末とは、形状としてほぼ平
坦で微細な小片からなる粉末で、例えば、りん片状粉末
があげられる。

【００２０】また、フレーク状粉末の平均粒径とは、長
辺における平均粒径のことをいう。また、フレーク状銅
粉末とニッケル粉末の混合比としては、重量比率で銅粉
末：ニッケル粉末＝１００：０〜５０：５０の範囲、好
ましくは９０：１０〜７０：３０の範囲にあることが望
ましい。これは、ニッケル粉末の割合がこの範囲より大
きくなると、浸漬塗布後の形状不良が起こることによ
る。

【００２１】また、銅粉末及びニッケル粉末１００重量
％中に、ガラスフリット６〜１５重量％を含有させてい
ることが望ましい。即ち、ガラスフリットの添加量を銅
粉末に対して６重量％未満にした場合、誘電体ブロック
１と外部電極４との接着強度が弱くなり、また、銅粉末
の焼結性が低下し、ガラス自体による封止性も低下する
ため、信頼性が低下するという問題点がある。逆に、ガ
ラスフリットの添加量を銅粉末に対して１５重量％より
大きくした場合、過剰なガラスが外部電極４表面に浮き
出たり、誘電体磁器表面に流れ出るなどの外観上の問題
や、焼き付けの際にチップをのせる冶具に融着するとい
う問題点がある。本発明の導電性ペーストは、フレーク
状銅粉末を用いているため、塗布する際に、表面の平坦
性や平滑性が確保される。このことは、フレーク状銅粉
末を用いているために、導電性ペーストの流動性が向上
したためと考えられる。これらのことから、本発明の導
電性ペーストを用いた積層セラミックコンデンサは、表
面厚み（ｔ）を極端に小さくすることができる。この表
面厚み（ｔ）が小さいほど、実装時の吸着ノズル２６に
よる吸着安定性に優れ、しかもスティックケース２８内
に搬送しても、安定した出入れが可能である。しかし、
外部電極４は、ガラスフリットを介して誘電体ブロック
１の周囲面と接続しており、表面厚み（ｔ）が小さくな
ると、金属粉末と誘電体ブロック１の間に介在できるガ
ラスフリット量が少なくなるため、外部電極４と誘電体
ブロック１の周囲面固着強度が低下する。このため、表
面厚み（ｔ）の値は５〜２０μｍの範囲にあることが望
ましい。ガラスフリットは、焼き付け温度が８００〜９
００℃であるため、ガラスの種類としては、Ｂ、Ｂａ、
Ｚｎ成分を含有し、かつ６００〜６５０℃に軟化点を有
する酸化物ガラスであることが望ましい。これは、軟化
点が高すぎると焼結性が低下し、また低すぎると外部電
極４表面にガラスが染み出すことによる。また、環境汚
染を防止するために、ガラスフリットはＰｂを含まない
ものが望ましい。かくして本発明の積層セラミックコン
デンサ１０によれば、フレーク状の銅粉末の最長径の平
均が５〜１５μｍの範囲にあり、かつニッケル粉末の平
均粒径が１．５μｍ以下であるため、積層セラミックコ
ンデンサ１０の外部電極４を形成するために用いた場合
に、表面厚み（ｔ）を薄くして、実装時の不具合を解決
し、またガラスフリット添加量を調節することにより、
外部電極４と誘電体ブロック１との接着強度を向上させ
ることができ、しかも容量低下を起こすことがない。す
なわち、フレーク状銅粉末を用いているため、塗布する
際に、表面の平坦性や平滑性が確保されるものである。
このことから、吸着ノズル２６が接することになる誘電
体ブロック１の上面の外部電極４が形成される部分と形
成されていない部分との境界部に大きな段差が形成され
ることを防止して、真空吸引による吸着信頼性を向上さ
せることができる。また、表面厚み（ｔ）を小さくする
ことができるため、実装の際に、誘電体ブロック１の下
面と実装基板２７の間に大きな隙間が形成されることを
防止して、吸着ノズル２６を押し付けたときに誘電体ブ
ロック１にクラックが生じたり、割れたりすることを防
止することができる。さらに、積層セラミックコンデン
サをチップマウント装置によりバルク状態で取り扱う際
に、種々の方向から加わる機械的衝撃による誘電体ブロ
ック１の割れや外部電極４の剥がれなどを防止して、生
産性を向上させることが可能になる。

【００２２】同時に、表面厚み（ｔ）を小さくすること
ができ、さらにはばらつきを小さくすることができるた
め、実装の際に、積層セラミックコンデンサ１０のステ
ィックケース２８や実装機のフィーダー部からの出入れ
が非常に容易となる。また、フレーク状銅粉末にニッケ
ル粉末を添加しているため、ニッケル粉末が銅粉末より
酸化されにくいことから、焼き付けの際に酸化しにくく
なり、銅粉末の酸化による容量低下が低減する。さら
に、フレーク状銅粉末の最長径の平均が１５μｍ以下で
あり、かつニッケル粉末の平均粒径が１．５μｍ以下で
あるため、焼結性及び膜密度が向上し、メッキ液や湿気
に対する封止性が良好になるため、熱衝撃（ΔＴ）試験
におけるクラックが低減する。なお、本発明は上記の実
施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を
逸脱しない範囲内での種々の変更や改良等は何ら差し支
えない。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実験例を以下に示す。

【００２４】表１に示すようなフレーク状銅粉末とニッ
ケル粉末とを８０：２０の重量比率で混合しながら、金
属成分１００重量％に対して、ホウケイ酸アルカリ酸化
物系のガラスフリット１５重量％を添加し、さらに、ア
クリルバインダー等の樹脂成分、溶剤及び粘性適正剤を
回転式混練機に投入し、３０〜６０分間、ペースト状に
なるまで仮混練する。次に３本ロールにて混練し、分散
を促進させ、メッシュパスにて粗大粒、潰れた粉末など
を除去した後、粘度・固形分等の特性を調整し、外部電
極ペーストとする。

【００２５】外部電極４の形成方法は、誘電体ブロック
１の両端面部分に外部電極４の下地導体形成用の導電性
ペーストをディッピング方法にて導電性ペーストを塗布
し、１００〜２００℃にて乾燥を行い中性雰囲気（酸素
濃度：１０〜３００ｐｐｍ）中で５００℃まで昇温す
る。その後、ガラスと銅粉末との濡れ性を向上し焼結性
を促進させるため中性雰囲気（酸素濃度：１〜１００ｐ
ｐｍ）中で、焼き付けピーク温度（８５０〜９５０℃）
まで昇温する。続いて、焼き付けピーク温度で１０〜１
５分保持して下地導体４１の焼き付けを行う。その後、
ニッケル及びＳｎ、またはＳｎ―Ｐｂの電解メッキを行
い、積層セラミックコンデンサ１０の外部電極４を得
る。具体的には、２０１２型（Ｌ寸法：２．０ｍｍ、Ｗ
寸法：１．２ｍｍ）の容量値４．７μＦ、温度特性Ｆ特
性、定格電圧１０Ｖとなる積層セラミックコンデンサと
した。なお、焼成温度は、試料Ｎｏ．１は７５０℃、試
料Ｎｏ．２〜１２は９００℃とした。

【００２６】上記の製造方法に従って、表１に示すよう
に、導電性ペーストにおいて、銅粉末の形状、平均粒径
及びニッケル粉末の平均粒径、焼成温度を適宜変化させ
た積層セラミックコンデンサ１０を作製し、外部電極４
の剥離、表面厚み（ｔ）、静電容量、熱衝撃（ΔＴ）試
験、絶縁抵抗試験を行った。

【００２７】なお、ここでいう平均粒子径は、レーザー
散乱型粒度分布測定装置により測定することができる。
本発明においては、前記装置としてマスターサイザー
（マルバン社製）を用いて測定した。

【００２８】また、外部電極４の剥離は、焼き付け直後
のチップ５０個の端面の外観を金属顕微鏡で観察し、発
生数を調査した。

【００２９】また、表面厚み（ｔ）は、焼結体の研磨面
を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影し、得られたＳＥ
Ｍ像から求めた値に、倍率を掛けることにより算出し、
２０μｍ未満であるものを良品、２０μｍ以上であるも
のを不良品とした。

【００３０】また、静電容量（Ｃａｐ）は、インピーダ
ンスアナライザーを用いて、１Ｖ、１ｋＨｚの条件で測
定し、４．７μＦ以上であるものを良品、４．７μＦ未
満であるものを不良品とした。

【００３１】また、熱衝撃（ΔＴ）試験は、２００個の
チップを２８０℃の高温半田槽に２秒浸し、クラックの
発生数を調査した。

【００３２】これらの結果を表１に記載する。

【００３３】

【表１】

【００３４】なお、表１において試料Ｎｏ．に＊を付し
たものは、比較例である。

【００３５】表１のように、導電性ペーストに含有する
フレーク状銅粉末の最長径の平均が５〜１５μｍの範囲
にあり、かつニッケル粉末の平均粒径が１．５μｍ以下
である導電性ペースト（試料Ｎｏ．５〜７，９〜１１）
では、外部電極４の剥離が０／５０個、表面厚み（ｔ）
が２０μｍ未満となり、酸化による容量低下（容量抜
け）がなく、熱衝撃（ΔＴ）試験におけるクラック発生
数が０／２００個となる良好な積層セラミックコンデン
サとなるものであることが理解される。

【００３６】これに対し、銅粉末が球状であり、焼成温
度が７５０℃の場合（試料Ｎｏ．１）は、表面厚み
（ｔ）が３５μｍとなり、熱衝撃（ΔＴ）試験における
クラックが１／２００個発生した。

【００３７】また、銅粉末が球状であり、焼成温度が９
００℃の場合（試料Ｎｏ．２）は、表面厚み（ｔ）が３
２μｍとなり、過剰に焼結し、外部電極４の端部が焼き
縮んで、磁器からの剥離が１／５０個発生した。

【００３８】また、フレーク状銅粉末にニッケル粉末を
添加しなかった場合（試料Ｎｏ．３）は、静電容量（Ｃ
ａｐ）が４．５５μＦとなった。

【００３９】また、フレーク状銅粉末の最長径の平均が
２０μｍの場合（試料Ｎｏ．４）は、熱衝撃（ΔＴ）試
験におけるクラックが１／２００個発生した。

【００４０】一方、フレーク状銅粉末の最長径の平均が
３μｍの場合（試料Ｎｏ．８）は、静電容量（Ｃａｐ）
が２．８２μＦとなった。

【００４１】また、ニッケル粉末の平均粒径が１．７μ
ｍの場合（試料Ｎｏ．１２）は、熱衝撃（ΔＴ）試験に
おけるクラックが１／２００個発生した。

【００４２】

【発明の効果】以上の通り、本発明の導電性ペースト
は、フレーク状の銅粉末の最長径の平均が５〜１５μｍ
の範囲にあり、かつニッケル粉末の平均粒径が１．５μ
ｍ以下であるため、積層セラミックコンデンサの外部電
極を形成するために用いた場合に、表面厚みを薄くし
て、実装時の不具合を解決し、またガラスフリット添加
量を調節することにより、外部電極と誘電体ブロックと
の接着強度を向上させることができ、しかも容量低下を
起こすことがない。すなわち、フレーク状銅粉末を用い
ているため、塗布する際に、表面の平坦性や平滑性が確
保されるものである。このことから、本発明の導電性ペ
ーストを用いた積層セラミックコンデンサは、表面厚み
（ｔ）を極端に小さくすることができるため、吸着ノズ
ルが接することになる誘電体ブロックの上面の外部電極
が形成される部分と形成されていない部分との境界部に
大きな段差が形成されることを防止して、真空吸引によ
る吸着信頼性を向上させることができる。また、表面厚
み（ｔ）を小さくすることができるため、実装の際に、
誘電体ブロックの下面と実装基板の間に大きな隙間が形
成されることを防止して、吸着ノズルを押し付けたとき
に誘電体ブロックにクラックが生じたり、割れたりする
ことを防止することができる。さらに、積層セラミック
コンデンサをチップマウント装置によりバルク状態で取
り扱う際に、種々の方向から加わる機械的衝撃による誘
電体ブロックの割れや外部電極の剥がれなどを防止し
て、生産性を向上させることが可能になる。

【００４３】同時に、表面厚み（ｔ）を小さくすること
ができ、さらにはばらつきを小さくすることができるた
め、実装の際に、積層セラミックコンデンサのスティッ
クケースや実装機のフィーダー部からの出入れが非常に
容易となる。また、フレーク状銅粉末にニッケル粉末を
添加しているため、ニッケル粉末が銅粉末より酸化され
にくいことから、焼き付けの際に酸化しにくくなり、銅
粉末の酸化による容量低下が低減する。さらに、フレー
ク状銅粉末の最長径の平均が１５μｍ以下であり、かつ
ニッケル粉末の平均粒径が１．５μｍ以下であるため、
焼結性及び膜密度が向上し、メッキ液や湿気に対する封
止性が良好になるため、熱衝撃（ΔＴ）試験におけるク
ラックが低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導電性ペーストを用いた積層セラミッ
クコンデンサの外観斜視図である。

【図２】本発明の導電性ペーストを用いた積層セラミッ
クコンデンサの断面図である。

【図３】従来の導電性ペーストを用いた積層セラミック
コンデンサの問題点を示す平面図である。

【図４】従来の導電性ペーストを用いた積層セラミック
コンデンサの他の問題点を示す平面図である。

【符号の説明】

１０、２０積層セラミックコンデンサ１、２１誘電体ブロック２誘電体磁器層３内部電極４、２４外部電極２５クラック２６吸着ノズル２７実装基板２８スティックケースｔ表面厚み

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともニッケル粉末、フレーク状の
銅粉末及びガラスフリットを含み、チップ型電子部品の
所定の面に塗布することで外部電極として形成する導電
性ペーストであって、前記銅粉末の最長径の平均が５〜１５μｍの範囲にあ
り、かつ前記ニッケル粉末の平均粒径が１．５μｍ以下
であることを特徴とする外部電極用導電性ペースト。
【請求項２】誘電体層を複数積層して成る誘電体ブロ
ックの各層間に、ニッケルを主成分とする内部電極を配
設するとともに、各内部電極を交互に対向する誘電体ブ
ロックの端面側に延出させ、該各延出部を前記誘電体ブ
ロックの端面に請求項１の導電性ペーストを用いて形成
された外部電極に接続したことを特徴とする積層セラミ
ックコンデンサ。