JP2003059337A

JP2003059337A - 導電性ペースト及びそれを用いたチップ型電子部品

Info

Publication number: JP2003059337A
Application number: JP2001242817A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Harada; 和彦原田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-08-09
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】チップ型電子部品の下地導体膜を形成するの
に用いた場合、塗布乾燥工程で凹みなどの変形が生じ
ず、均一な厚みに塗布することが可能であるとともに、
焼き付け工程でエッジ切れなどが発生することがなく、
且つ湿中負荷による劣化を防ぐことが可能な導電性ペー
ストを提供する。【解決手段】少なくとも金属粉末を含む外部電極用導
電性ペーストであって、金属粉末は、球状粒子からなる
粉末と、多角形板状からなる粉末とを混合してなること
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、外部電極を構成す
る導電性ペースト及びそれを用いたチップ型電子部品に
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、図３、図４に示すように、一般に
チップ型電子部品１００の構成する誘電体ブロック１０
の端面を導電性ペーストに浸漬し、その誘電体ブロック
１０の端面およびそれに接する面の端部に導電性ペース
トを付着させる浸漬塗布工法が用いられている。この浸
漬塗布工法により誘電体ブロック１０に導電性ペースト
を付着させ、その後、導電性ペーストを焼き付けること
によって外部電極４０、５０を形成していた。

【０００３】このような導電性ペーストは、金属粉末、
ガラスフリット、及びベ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】従来より、金属粉末は、球状粒子とフレー
ク状粒子とを混合して用いることがあった。その理由と
して、球状粒子のみを用いた場合、ペースト化の際及び
使用時に粒子同士が互いに絡み合うことが少ないため、
粘度が低くなり、導電性ペーストの流動性が大きくなり
やすく、後述する理由により、乾燥後に図３に示すよう
な凹部１３が形成されることによる。一方、フレーク状
粒子のみを用いた場合、ペースト化の際及び使用時に粒
子同士が互いに絡み合うことが多いため、粘度が高くな
り、後述する理由により導電性ペーストの流動性が悪く
なりやすく、図４に示すように、乾燥後に直方体の誘電
体ブロック１の角部が外部電極４０、５０から露出して
断線するエッジ切れ１４が発生するためである。

【０００５】ここで、外部電極４０、５０の表面凹み１
３やエッジ切れ１４が発生するメカニズムについて説明
する。外部電極４０、５０を形成するのには浸漬塗布工
法が用いられる。これは、誘電体ブロック１０の端面を
導電性ペーストが入れられたペースト槽の中に浸漬して
外部電極４０、５０を１つずつ形成していく。誘電体ブ
ロック１０をペースト槽に浸漬して引き上げると糸を引
いたものが残り厚みが最も大きくなる端面の中央付近に
角（つの）状突起が形成される。このような状態では、
誘電体ブロック１０の端面のエッジには導電性ペースト
は十分付着できていないが、誘電体ブロック１０上に導
電性ペーストが塗布された側を上にして乾燥すると、導
電性ペーストに重力がかかって誘電体ブロック１０端面
から接する４つの面側の端部に導電性ペーストが流動
し、均一な厚みの外部電極４０、５０を得ることができ
る。

【０００６】ここで、誘電体ブロック１０上に塗布され
た導電性ペーストの粘度が高い場合、即ち、球状粒子の
みからなる金属粉末を用いた場合は、乾燥温度における
導電性ペーストの流動が大きすぎるため、誘電体ブロッ
ク１０端面から接する４つの面側に向かって必要以上に
導電性ペーストの移動が起こる。従って、乾燥後に図３
に示すような凹み１３が形成されて焼き付け後も残って
しまう。

【０００７】一方、誘電体ブロック１０上に塗布された
導電性ペーストの粘度が高い場合、即ち、フレーク状粒
子のみなる金属粉末を用いた場合は、乾燥温度における
導電性ペーストの流動が小さく、導電性ペーストの粘度
が高いため、誘電体ブロック１０端面から接する４つの
面側に向かって移動が不十分であり、焼き付け時に図４
に示すようなエッジ切れ１４が発生し焼き付け後も残っ
てしまうものである。

【０００８】従って、球状の粒子とフレーク状の粒子を
混合させて導電性ペーストの流動性をコントロールして
エッジ切れがなく凹部が形成されない導電性ペーストを
形成することも提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
に、上記フレーク状粒子の作製方法は、例えば直径６μ
ｍの球状粒子にボールミル、ハンマーミル、アトタイタ
ーなどで球状粒子を展延する機械的に加工し、その長径
平均が１０〜１５μｍ、厚み平均が０．４μｍ以下の粒
子を得ている。このため、フレーク状粒子の粒径が不揃
いとなり、例えば長径が数１０μｍである巨大粒子が形
成されることがある。このような巨大粒子が存在すると
外部電極４０、５０の焼結が不十分となり、チップ型電
子部品１００を高温高湿下で交流電圧を印加する湿中負
荷試験において、外部電極４０、５０の絶縁抵抗値が劣
化するという問題点があった。この湿中負荷試験で各ロ
ット内に１個でも絶縁抵抗値が劣化するチップが存在す
ると、そのロット自体が不良と見なされるため、上記巨
大粒子は極力少なくする必要があった。

【００１０】また、上記巨大粒子の割合が多くなると、
導電性ペーストの流動性が低下する。そして、図４のよ
うなエッジ切れ１４が発生し、湿中負荷試験において、
この外部電極厚みが薄くなっている部分から湿気が入り
やすくなり、劣化の原因となっていた。このような導電
性ペーストの流動性の低下は、フレーク状粒子と球状粒
子の混合比を調節する方法だけでは制御することが困難
であった。

【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、チップ型電子部品の外部電極
を形成するのに用いた場合、湿中負荷試験における劣化
を有効に防止できるとともに、塗布乾燥工程で凹みなど
の変形が生じず、均一な厚みに塗布することが可能であ
り、かつ焼き付け工程でエッジ切れなどが発生すること
がない導電性ペースト及びそれを用いたチップ型電子部
品を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、少なくとも金属粉末を含む導電性ペースト
であって、前記金属粉末は、球状粒子からなる粉末と、
多角形板状からなる粉末とを混合してなることを特徴と
する導電性ペーストを提供する。

【００１３】また、前記球状粒子からなる粉末と多角形
板状からなる粉末の混合比は、重量比で１０：９０〜５
０：５０の範囲にある導電性ペーストを提供する。

【００１４】なお、本発明における多角形板状とは六角
板などの形状のことをいう。

【作用】本発明の導電性ペーストは、少なくとも金属粉
末を含む導電性ペーストであって、この金属粉末は、球
状粒子からなる粉末と多角形板状からなる粉末とを混合
してなる。この多角形板状の粉末は湿式還元法でつくら
れる。すなわち、多角形板状の粉末は、従来のフレーク
状粒子を作製するような機械的手法ではなく、湿式還元
法により一部ｐＨ等をコントロールして生成し、２０μ
ｍ以上の粒子を含有する割合が１％以下となるため、チ
ップ型電子部品の下地導体膜として外部電極を形成した
場合、外部電極の焼成が均一になり、湿中負荷試験での
劣化を防ぐことができる。

【００１５】また、球状粒子に多角形板状の粉末を混合
するため、多角形板状の粉末により導電性ペーストの流
動性が大きく低下することがなく外部電極の厚みを均一
に塗布することができる。従って、直方体形状の誘電体
ブロックの端面とそれに接する面の端部に外部電極を形
成した場合、外部電極の中央に凹部ができることがな
く、誘電体ブロックの角部で焼き付け時に導電性ペース
トのエッジ切れを生じるということが防止でき、湿中負
荷試験においてこの外部電極厚みが薄くなっている部分
から湿気が入り劣化することを防ぐことができる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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、５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。

【００１９】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
などであり、その厚みは高容量化のために１〜５μｍと
している。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。

【００２０】内部電極３は、Ｎｉ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、５に
接続されている。その厚みは１〜２μｍとしている。

【００２１】外部電極４、５は、下地導体膜４１、５１
と表面メッキ層４２、５２とから構成されている。外部
電極４、５の下地導体膜４１、５１は、銅を主成分とす
る導体及びガラス成分によって構成されている。表面メ
ッキ層４２、５２は、Ｎｉメッキ、Ｓｎメッキ、半田メ
ッキなどが例示できる。

【００２２】外部電極４、５の下地導体膜４１、５１を
形成するための導電性ペーストは、金属粉末とガラスと
有機ビヒクルとから構成されている。

【００２３】金属粉末としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉやそ
れらの合金を用いるとよい。その粒子の長径の１〜２０
μｍ、好ましくは５〜１０μｍであり、厚みが約１〜２
μｍ本発明の導電性ペーストは、金属粉末は多角形板状
からなる粉末と球状粒子からなる粉末とを混合してな
る。ここで、多角形板状とは特開平４−１１６１０９に
示すような六角板が用いられるが、四角板であっても構
わない。また、多角形板状の粉末は、湿式還元法により
形成され、その長径が２０μｍ以上のものを含有する割
合が１％以下となる。なお、長径は多角形状の対角線の
中で最も長いものをいう。さらに、多角形板状の粉末の
長径が２０μｍ以上の粒子の割合を測定するのは、金属
粉末の一部を抜き取り、ＳＥＭ像を撮影し、画像処理に
より各多角形板状の粉末について長径を測定し、粉末全
体全体についての多角形板状の粉末の割合を算出したも
のである。球状粒子としては直径が１〜１５μｍ、好ま
しくは５〜１０μｍのものが用いられる。

【００２４】また、多角形板状からなる粉末と球状粒子
からなる粉末との混合比は、重量比で１０：９０〜５
０：５０の範囲に混合する。この多角形板状の粉末の割
合が１０未満であると流動性が大きくなりすぎるため、
外部電極に凹み１３が発生する可能性が高くなる。ま
た、多角形板状の割合が５０より大きいと、流動性が悪
くなり、外部電極４、５にエッジ切れが発生する可能性
が高くなる。

【００２５】湿式還元法による金属粉末の作製方法は、
例えば、特開平４−１１６１０９に示すように銅塩水溶
液とアルカリ剤を反応させて水酸化銅を析出させ、得ら
れた水酸化銅を亜酸化銅に水中で一次還元する。得られ
た亜酸化銅を金属銅に水中で二次還元し、得られた金属
銅を液から分離することで多角形板状の粉末を形成す
る。

【００２６】外部電極４、５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の下地導体膜４１、５１
形成用の導電性ペーストをディッピング方法で塗布し、
１００〜２００℃にて乾燥を行い、中性雰囲気（酸素濃
度：１０〜２００ｐｐｍ）中で５００℃まで昇温する。
その後、ガラスとＣｕ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：１〜１０ｐｐ
ｍ）中で焼き付けピーク温度（７１０〜７６０℃）まで
昇温する。続いて、焼き付けピーク温度で１０〜１５分
保持して外部電極の下地導体４１、５１の焼き付けを行
う。その後、Ｎｉ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の外部電極４、
５を得る。

【００２７】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などは何ら差し支えない。

【００２８】例えば、上記実施例では導電粉末としてＣ
ｕ粉末を用いた場合について説明したが、この発明の導
電性ペーストにおいては、導電粉末はＣｕ粉末に限られ
るものでなく、例えばＡｇ粉末などの他の金属粉末、あ
るいは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可能である。あるいは、湿式還元法
により得られる粉末として、Ｃｕ粉末を用い、球状粒子
として他のＮｉなどの金属粉末を用いるようにしてもよ
い。

【００２９】また、上記実施例ではこの発明の導電性ペ
ーストを用いて積層セラミックコンデンサ１５の外部電
極を形成した場合について説明したが、この発明の導電
性ペーストは積層セラミックコンデンサ１５の外部電極
のみではなく、セラミック半導体や正特性サーミスタ装
置などの種々のセラミック電子部品の外部電極を形成す
る場合に使用することが可能である。

【００３０】この発明は、その他の点においても上記実
施例に限定されるものではなく、ガラスフリットや有機
ビヒクルの種類、あるいは導電粉末、ガラスフリット及
び有機ビヒクルの配合割合などに関し、発明の要旨の範
囲内において種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の実験例を示す。表１に示すよ
うに、球状Ｃｕ粉末と多角形板状Ｃｕ粉末を混合し、ホ
ウケイ酸アルカリ酸化物系のガラスフリットをＣｕ粉末
１００ｗｔ％に対して１２ｗｔ％添加し、さらに、樹脂
成分及び溶剤を適宜配合・混合して導電性ペーストを作
製した。ここで、Ｃｕ粉末は湿式還元法により厚みが
１．５μｍ、長径平均が６μｍである六角板状のものを
用いた。また、比較例として、球状のＣｕ粉末（直径６
μｍ）のみ、あるいはフレーク状Ｃｕ粉末（長径平均が
１０μｍ、厚み平均が０．４μｍ以下）のみを用いた導
電性ペーストを用いて積層セラミックコンデンサ１５を
作製した。

【００３２】そして、この導電性ペーストを誘電体ブロ
ックに塗布した。その後、導電性ペーストを１７０℃で
乾燥させ、７１０〜７６０℃で導電性ペーストを誘電体
ブロック１に焼き付けて積層セラミックコンデンサ１５
を作製した。具体的には２０１２型（Ｌ寸法：２．０ｍ
ｍ，Ｗ寸法：１．２ｍｍ）の容量値１μＦとなる積層セ
ラミックコンデンサ１５を作製した。

【００３３】ここで、表１に示すように、球状Ｃｕ粉末
と六角板状Ｃｕ粉末の混合比率を変化させ、導電性ペー
ストの塗布、焼き付けを行い、上述の積層セラミックコ
ンデンサ１５を製造したのち、湿中負荷試験を行い不良
の有無を確認するとともに、外部電極の形状を観察し
た。湿中負荷試験は、製造した３００個の積層セラミッ
クコンデンサを６５℃、９０〜９５％ＲＨ、ＤＣ１０Ｖ
の条件下にして試験槽から取出したチップの絶縁抵抗を
測定し抵抗値の低下で不良か否かを判断した。

【００３４】

【表１】

【００３５】なお表１のように、試料番号に＊印を付し
たものはこの発明の範囲外で使用した組成の試料（比較
例）であり、その他はこの発明の範囲内の組成の試料
（本実施例）である。

【００３６】表１に示すように、球状粒子と六角板状粒
子の混合比が、重量比で１０：９０〜５０：５０の範囲
にある本実施例（試料番号２〜６）では、凹みやエッジ
切れが発生せず、緻密な外部電極を得ることができ、湿
中負荷試験で充分クリアできる良好な積層セラミックコ
ンデンサ１５となるものであることが理解される。

【００３７】これに対し、球状粒子のみを用いた場合
（試料番号１）、外部電極に凹み１３が発生した。

【００３８】一方、フレーク状粒子のみを用いた場合
（試料番号８）、湿中負荷ＮＧが１／３００個発生し、
また外部電極にエッジ切れ１４が発生した。

【００３９】なお、球状粒子と六角板形状粒子の混合比
が、重量比で６０：４０である場合（試料番号７）、外
部電極に若干のエッジ切れ１４が発生した。

【００４０】また、金属粉末の一部を抜き取り、ＳＥＭ
像を撮影し、画像処理により各粒子について長径を測定
し、長径が２０μｍ以上の巨大粒子が占める割合を算出
した結果、球状粒子と六角板状粒子を混合した場合（試
料番号２〜７）や、球状粒子のみを用いた場合（試料番
号１）では巨大粒子が占める割合が１％以下となった
が、フレーク状粒子のみを用いた場合（試料番号８）で
は巨大粒子が占める割合が１％より大きくなった。

【００４１】これらのことから、球状粒子からなる粉末
と、長径が２０μｍ以上の粒子の割合が１％以下の多角
形板状からなる粉末とを重量比で１０：９０〜５０：５
０の範囲になるように混合した導電性ペーストをチップ
型電子部品の下地導体膜を形成するのに用いた場合、湿
中負荷試験における劣化を防ぐとともに、塗布乾燥工程
で凹みなどの変形が生じず、且つ焼き付け工程でエッジ
切れなどが発生しないことがわかる。

【００４２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、球状粒子
からなる粉末と、多角形板状からなる粉末とを混合して
導電性ペーストの金属粉末を形成している。従って、チ
ップ型電子部品の外部電極として用いた場合、巨大粒子
の存在がなく容易に導電性ペーストの流動性をコントロ
ールすることができ、その焼成が均一となり湿中負荷試
験での劣化を防ぐことができる導電性ペーストを提供す
ることができる。

【００４３】また、焼き付け時のエッジ切れを防止する
ことができるので、湿中負荷試験において、この外部電
極厚みが薄くなっている部分から湿気が入り、劣化する
ことを防ぐことができ信頼性が向上したチップ型電子部
品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】積層セラミックコンデンサの外部電極の凹みを
示す側面図である。

【図４】積層セラミックコンデンサの外部電極のエッジ
切れを示す側面図である。

【符号の説明】

１０積層セラミックコンデンサ１誘電体ブロック２誘電体磁器層３内部電極４、５外部電極１３凹み１４エッジ切れ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも金属粉末を含む導電性ペース
トであって、前記金属粉末は、多角形板状からなる粉末と、球状粒子
からなる粉末とを混合してなることを特徴とする導電性
ペースト。
【請求項２】前記多角形板状からなる粉末と球状粒子
からなる粉末との混合比は、重量比で１０：９０〜５
０：５０の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の
導電性ペースト。
【請求項３】誘電体層を複数積層して成る誘電体ブロ
ックの各誘電体層間に内部電極を配設するとともに、各
内部電極を交互に前記誘電体ブロックの異なる端面側に
延出させ、該各延出部と前記誘電体ブロックの両端面に
請求項１または２の導電性ペーストで焼き付けした外部
電極とを接続したことを特徴とするチップ型電子部品。