JP2003123534A - 導電性ペーストおよびそれを用いた多層セラミック電子部品 - Google Patents

導電性ペーストおよびそれを用いた多層セラミック電子部品

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JP2003123534A
JP2003123534A JP2001314426A JP2001314426A JP2003123534A JP 2003123534 A JP2003123534 A JP 2003123534A JP 2001314426 A JP2001314426 A JP 2001314426A JP 2001314426 A JP2001314426 A JP 2001314426A JP 2003123534 A JP2003123534 A JP 2003123534A
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JP
Japan
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powder
conductive paste
multilayer ceramic
ceramic electronic
conductive
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JP2001314426A
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Shinya Watanabe
伸也 渡辺
Masayoshi Maeda
昌禎 前田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミックグリーンシートと同時に焼成して
も、ビアホール部にクラックなどの構造欠陥が発生する
ことを抑制できる多層セラミック電子部品用導電性ペー
ストを提供する。 【解決手段】 導電性粉末と、導電性粉末を分散して保
持する有機ビヒクルとを含有し、上記導電性粉末は、平
均粒径が3μm〜20μmであり、最大粒径が100μ
m以下である、Ni粉末またはNi成分量が50重量%
を超えるNi−卑金属合金粉末である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層セラミック電
子部品用の導電性ペーストに関し、さらに詳しくは、セ
ラミックグリーンシートに形成されたビアホール部へ充
填して層間導電体部を形成し、セラミックグリーンシー
トと同時に焼成しても、クラックなどの構造欠陥が抑制
される多層セラミック電子部品を提供できる導電性ペー
ストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の多層セラミック電子部品は以下に
示すように製造されている。まず、セラミックグリーン
シートにパンチングまたはレーザー加工等により、セラ
ミックグリーンシートの厚さ方向にビアホール部を形成
し、このビアホール部に導電性ペーストを充填する。こ
のセラミックグリーンシート上に前工程で形成したビア
ホール部に充填した導電性ペーストと電気的に接続する
ように内部配線パターンを形成する。同様に内部配線パ
ターンを形成しつつ、グリーンシートを複数枚積層した
後に一括して導電性ペーストを焼成して、層間導電体部
を形成することにより、多層セラミック電子部品を製造
する。
【0003】上記導電性ペーストには、従来Ag系ペー
ストが主に使用されてきたが、Ag系ペーストはマイグ
レーションが発生し易いため、製造される多層セラミッ
ク電子部品における信頼性が低下するという問題があっ
た。そこで、現在ではマイグレーションの発生しにくい
Ni系ペーストが使用される傾向にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように製造される多層セラミック電子部品は、図2に示
すように、セラミック層12におけるビアホール部14
の周辺部12aにクラックなどの構造欠陥が発生するた
め、多層セラミック電子部品としての信頼性を損なうと
いう問題がしばしば生じる。この構造欠陥の発生は、焼
成時の収縮率の異なる材料であるセラミックグリーンシ
ートと導電性ペーストとを同時に焼成するため起こる現
象であり、導電性ペーストの収縮がセラミックグリーン
シートの収縮より早く起こる(導電性ペーストとセラミ
ックグリーンシートとの収縮率が異なる)ことに起因し
ている。
【0005】本発明は、上記従来の技術の問題点に対し
てなされたものであり、多層セラミック電子部品の製造
に用いられ、セラミックグリーンシートと同時に焼成し
ても、上記多層セラミック電子部品に構造欠陥が発生す
ることを抑制できる導電性ペーストを提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の導電性ペースト
は、上記課題を解決するために、導電性粉末と、導電性
粉末を分散して保持する有機ビヒクルとを含有し、上記
導電性粉末は、平均粒径が3μm〜20μmであり、最
大粒径が100μm以下である、Ni粉末またはNi成
分量が50重量%を超えるNi−卑金属合金粉末である
ことを特徴としている。
【0007】多層セラミック電子部品は、例えばセラミ
ックグリーンシートのビアホール部に上記導電性ペース
トを充填して、上記セラミックグリーンシートを積層
し、そして、この積層したグリーンセラミックシートを
焼結して導電性ペーストを焼結することにより製造する
ことができる。
【0008】上記導電性ペーストを用いれば、セラミッ
クグリーンシートと同時に焼成しても、導電性ペースト
の収縮率をセラミックグリーンシートの収縮率に適応さ
せることが可能となる。そのため、ビアホール部にクラ
ックなどの構造欠陥が発生するのを抑制することができ
る。
【0009】また、上記導電性粉末は、アトマイズ法に
より製造されたことが好ましい。
【0010】さらに、本発明の多層セラミック電子部品
は、複数の導体をセラミック層間に備える多層セラミッ
ク電子部品であって、セラミック層に形成されているビ
アホール部に充填された上記導電性ペーストの焼結体に
より、上記各導体が電気的に接続されていることを特徴
としている。この構成によれば、ビアホール部における
クラック等の構造欠陥が抑制された多層セラミック電子
部品を提供することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明にかかる多層セラミック電
子部品の一例について、図1に基づいて説明すれば以下
の通りである。
【0012】図1に示すように、本発明の一例の多層セ
ラミック電子部品1は、複数のセラミック層2が互いに
それらの厚さ方向に積層されている構成である。各セラ
ミック層2・2間には、内部配線パターンに従って層状
導体3が設けられている。これら層状導体3・3は、各
セラミック層2に形成されているビアホール部(貫通
孔)2aに充填された導電性ペーストを焼結した焼結体
である層間導電体部4により、電気的に接続されてい
る。上記ビアホール部2aは、パンチングまたはレーザ
ー加工等によりセラミック層2に対し、その厚さ方向に
貫通するように形成される。上記多層セラミック電子部
品1では、これら層状導体3、層間導電体部4により内
部配線パターンが形成されている。
【0013】上記導電性ペーストは、平均粒径が3μm
〜20μmであって、かつ、最大粒径が100μm以下
である導電性粉末(金属粉末)を含み、この導電性粉末
が有機ビヒクルに分散されている構成である。この導電
性粉末は、Ni粉末またはNi成分量が50重量%を超
えるNi−卑金属合金粉末を含んでいる。
【0014】上記のような特定粒径の導電性粉末を用い
ることにより、焼成時における導電性ペーストの収縮率
をセラミックグリーンシートの収縮率に近づけることが
可能となる。そのため、例えばセラミックグリーンシー
トに形成されているビアホール部2aにおけるクラック
などの構造欠陥の発生を抑制することができる。つま
り、本発明の導電性ペーストは、特にセラミックグリー
ンシートのビアホール部2aに充填して層間導電体部4
を形成するのに使用することが好ましい。従って、上記
導電性ペーストを使用することにより、構造欠陥のほと
んどない多層セラミック電子部品を作製することができ
る。
【0015】本発明の導電性粉末における粒径範囲とし
ては、平均粒径3μm〜20μmであり、かつ、最大粒
径が100μm以下と規定している。この規定は、平均
粒径が3μmより小さくなると、導電性粉末を含む導電
性ペーストとセラミックグリーンシートとを同時に焼成
した場合に、導電性ペーストとセラミックグリーンシー
トとの収縮率の差が大きいため、例えばビアホール部2
aにクラックなどの構造欠陥が発生するからである。ま
た、平均粒径が20μm以下、かつ、最大粒径が100
μm以下と規定したのは、それより大きい導電性粉末
は、ペースト化する際に粉末がつぶれて箔状となり、充
填時にビアホール部2aの途中に詰まってしまうため、
充填不良を起こすからである。上記充填不良とは、ビア
ホール部2aに導電性ペーストを十分充填できないこと
をいう。
【0016】本発明で用いる導電性粉末は、Ni粉末ま
たはNi成分量が50重量%を超えるNi−卑金属合金
粉末である。Ni成分量が50重量%以下では、焼成後
にビアホール部に発生するクラックなどの構造欠陥の発
生を抑制することができないからである。
【0017】また、本発明で用いる導電性粉末は、アト
マイズ法により製造されたものが好ましい。本発明でい
うアトマイズ法とは、例えばNiを高温度で融解し、そ
のNi液体をノズルから高速度で噴霧することにより球
状微粉末化する方法である。Ni液体をノズルから高速
度で噴霧する際の媒体としてガスを用いる場合はガスア
トマイズ法、水を用いる場合は水アトマイズ法と称され
るが、本発明で用いることができるアトマイズ粉末はど
ちらの方法によっても製造することができる。
【0018】さらに、本発明の導電性ペーストに用いる
Ni−卑金属合金粉末において、好適に用いられる卑金
属としては、Cu等が挙げられる。
【0019】また、導電性粉末以外に種々の添加物、例
えば、無機化合物、有機金属化合物などを、導電性ペー
ストに特性を低下させない範囲で加えることも可能であ
る。
【0020】
【実施例】以下本発明の実施例および比較例について説
明する。
【0021】実施例および比較例において使用したアト
マイズ法により製造した導電性粉末(金属粉末)につい
て、表1にNi粉末を、表2にNi合金粉末を示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】〔導電性ペーストの製造〕導電性ペースト
は、表3に示す試料の組成に従い、導電性粉末と有機ビ
ヒクルとをライカイ機により予備混練後、3本のロール
ミルで混練することにより得た。有機ビヒクルは、特に
限定されるものでないが、セルロース系樹脂やアクリル
系樹脂をテルピネオール等の高沸点溶剤に溶解したもの
を好適に用いることができる。
【0025】〔実施例1〜3、比較例1〜3〕セラミッ
ク原料粉末にバインダーとしてのブチラール樹脂および
有機溶剤としてのエチルアルコールを加えて混練してス
ラリー状にした後、シート状に成形した。そして、得ら
れたセラミックグリーンシートの所定箇所に打抜きによ
り穴(ビアホール)を形成した。
【0026】その後、上記のようにして得た導電性ペー
ストを、セラミックグリーンシートに予め形成したビア
ホール部内に充填した。そして、このセラミックグリー
ンシートを、積層し、焼成した。焼成後、セラミックグ
リーンシートのビアホール部の開口方向に切断し、ビア
ホール部の断面を研磨し、光学顕微鏡やSEM観察によ
りクラック発生割合を求めた。クラック発生割合は、5
0点を測定した際のクラック発生個数の割合で算出し、
多層セラミック電子部品として実用可能である場合には
○、実用不可能である場合には×として評価した。その
結果を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】実施例1では、アトマイズ法により製造し
た平均粒径3.3μmのNi粉末を使用しており、クラ
ック発生割合が抑制され、多層セラミック電子部品とし
て良好であることが判った。
【0029】また、実施例2では、平均粒径11.2μ
mのNi粉末を使用しており、クラック発生割合が抑制
され、多層セラミック電子部品として良好であることが
判った。
【0030】これに対して、平均粒径2.8μmのNi
粉末を用いている比較例1では、クラック発生割合が4
4%にも達し多層セラミック電子部品として使用するこ
とができないことが判った。
【0031】さらに、比較例2では、Ni粉末が平均粒
径20.6μm、最大粒径102.6μmと大きすぎる
ため、導電性ペーストを製造する際に粉末がつぶれて箔
状になっていた。この導電性ペーストは、セラミックグ
リーンシートのビアホール部への充填時、ビアホールの
途中に上記箔状のNiが詰まってしまい、充填不良を起
こした。この充填不良とは、ビアホール部に導電性ペー
ストを十分充填できないことをいう。そのため、焼成を
行うまでもなく多層セラミック電子部品としては使用す
ることができないことが判り、クラック発生割合の測定
も行えなかった。
【0032】以上、実施例1、実施例2、比較例1およ
び比較例2の結果より、Ni粉末の平均粒径の最小値
は、3μm以上が好ましく、3.3μm以上がより好ま
しいことが判った。また、Ni粉末の平均粒径の最大値
は、20μm以下であることが好ましく、11.2μm
以下がより好ましいことが判った。さらに、Ni粉末の
最大粒径は、100μm以下が好ましく、64μm以下
がより好ましいことが判った。
【0033】また、実施例3では、アトマイズ法により
製造した平均粒径3.5μm、最大粒径28.2μm
の、NiとCuとの合金粉末を用いた。この合金の組成
のうちNiは、50重量%を超えていた。この実施例3
では、クラック発生割合が抑制され、多層セラミック電
子部品として良好であることが判った。
【0034】これに対して、比較例3では、平均粒径
3.8μm、最大粒径30.4μmのNiとCuとの合
金粉末を用いた。この合金粉末は、実施例3で用いた合
金粉末と同等の平均粒径および最大粒径であるが、この
合金の組成のうちNiは50重量%以下であった。この
比較例3では、クラック発生割合が28%に達し、多層
セラミック電子部品として使用することができないこと
が判った。
【0035】従って、実施例3および比較例3の結果よ
り、Ni−卑金属合金では、Niがその合金組成のうち
50重量%を超える必要があることが好ましいことが判
った。
【0036】
【発明の効果】本発明の導電性ペーストは、以上のよう
に、導電性粉末と、導電性粉末を分散して保持する有機
ビヒクルとを含有し、上記導電性粉末は、平均粒径が3
μm〜20μmであり、最大粒径が100μm以下であ
る、Ni粉末またはNi成分量が50重量%を超えるN
i−卑金属合金粉末である。
【0037】また、上記導電性粉末は、アトマイズ法に
より製造された導電性粉末であることが好ましい。
【0038】上記の構成によれば、セラミックグリーン
シートに形成されたビアホール部に充填し、このセラミ
ックグリーンシートを積層し焼成しても、ビアホール部
にクラックなどの構造欠陥が発生するのを抑制すること
ができる導電性ペーストを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる多層セラミック電子部品の断面
図である。
【図2】従来の多層セラミック電子部品における1層の
断面図である。
【符号の説明】
1 多層セラミック電子部品 2 セラミック層(セラミックグリーンシート) 3 層状導体 4 層間導電体部
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) H05K 3/46 H05K 3/46 S H01L 23/14 M Fターム(参考) 4E351 AA07 BB01 BB26 BB31 CC12 DD04 DD19 DD21 DD52 DD58 EE02 EE03 EE11 GG03 GG08 5E317 AA24 BB04 BB12 BB15 CC22 CC25 CD21 CD32 GG05 GG11 5E346 AA12 AA15 AA24 AA35 AA38 AA43 BB01 CC17 CC18 CC31 DD02 DD34 EE24 EE28 FF18 GG06 GG09 HH07 5G301 DA06 DA10 DA42 DD01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性粉末と、導電性粉末を分散して保持
    する有機ビヒクルとを含有し、 上記導電性粉末は、平均粒径が3μm〜20μmであ
    り、最大粒径が100μm以下である、Ni粉末または
    Ni成分量が50重量%を超えるNi−卑金属合金粉末
    であることを特徴とする導電性ペースト。
  2. 【請求項2】上記導電性粉末は、アトマイズ法により製
    造されたことを特徴とする請求項1記載の導電性ペース
    ト。
  3. 【請求項3】複数枚積層したセラミック層を焼成するこ
    とによって、多層セラミック電子部品を製造するに際し
    て、セラミック層に形成されている貫通孔に充填され、
    層間導電体部を形成するためのものであることを特徴と
    する請求項1または2に記載の導電性ペースト。
  4. 【請求項4】複数の導体をセラミック層間に備える多層
    セラミック電子部品であって、 セラミック層に形成されている貫通孔に充填された請求
    項1ないし3のいずれか1項に記載の導電性ペーストの
    焼結体により、上記各導体が電気的に接続されているこ
    とを特徴とする多層セラミック電子部品。
JP2001314426A 2001-10-11 2001-10-11 導電性ペーストおよびそれを用いた多層セラミック電子部品 Pending JP2003123534A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7662430B2 (en) 2004-09-09 2010-02-16 Kyocera Corporation Ceramic electronic component and method for manufacturing the same

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