JP2003124051A - 積層セラミックコンデンサー外部電極用ペースト組成物 - Google Patents

積層セラミックコンデンサー外部電極用ペースト組成物

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JP2003124051A
JP2003124051A JP2001313834A JP2001313834A JP2003124051A JP 2003124051 A JP2003124051 A JP 2003124051A JP 2001313834 A JP2001313834 A JP 2001313834A JP 2001313834 A JP2001313834 A JP 2001313834A JP 2003124051 A JP2003124051 A JP 2003124051A
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JP
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glass
composition
paste composition
ceramic capacitor
external electrode
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Yutaka Nakayama
豊 中山
Masatoshi Suehiro
雅利 末広
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Kyoto Elex Co Ltd
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Kyoto Elex Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/22Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions containing two or more distinct frits having different compositions
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した電気特性と高い接着強度を有する積
層セラミックコンデンサー外部電極用ペースト組成物を
提供すること。 【解決手段】 銅粉末が50〜97重量部で、ガラスフ
リットが0.5〜10重量部で、有機ビヒクルが2.5
〜49.5重量部の組成で、上記ガラスフリットは、B
aO、ZnO、TiO、MgOまたはNaO中の少なく
とも1種類を構成成分として含有するガラス組成物Aと
25を構成成分として含有するガラス組成物Bからな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は安定した電気容量値
を示し、素体との接着性、特にNiメッキもしくはSn
メッキ等のメッキ処理を施した後においても、高い接着
強度が得られる積層セラミックコンデンサー外部電極用
ペースト組成物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ーとは、例え
ば、図1(a)に示すように、セラミックからなる誘電
体層1内に上下で隣接する内部電極2間に所定間隔を設
けて複数の内部電極2を積層したものからなる素体3
に、図1(b)に示すように、外部電極4、4を接着し
た構成を有している。
【0003】この積層セラミックコンデンサーの従来の
電極用ペースト組成物としては、例えば、内部電極にP
dを用い、外部電極にAgもしくはAg−Pdを用いた
ものが多いが、Pdは高価であり、近年においては、内
部電極としてNi、外部電極としてCuといった卑金属
を用いるものが多い。
【0004】かかる卑金属系のペースト組成物における
ガラス成分としては、例えば、特開平11−32907
3号公報に記載されているZnO・B23系ガラスや、
特開2001−28207号公報に記載されているZn
O・B23・SiO2 系ガラスやBaO・B23・S
iO2系ガラスが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の積層セラミックコンデンサー外部電極用ペー
スト組成物においては、使用されているガラス成分の耐
酸性が低いので、セラミック素体上に導体ペースト組成
物を塗布して焼成後、その導体ペースト組成物上にメッ
キを施す場合に、メッキ液のような酸性溶液が導体内部
へ浸透し、導体ペースト組成物の素体への接着強度が低
下するという問題があり、安定した電気特性も得られな
かった。
【0006】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、安定
した電気特性と高い接着強度を有する積層セラミックコ
ンデンサー外部電極用ペースト組成物を提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の要旨は、銅粉末が50〜97重量部で、ガラ
スフリットが0.5〜10重量部で、有機ビヒクルが
2.5〜49.5重量部であるペースト組成物であっ
て、上記ガラスフリットが、BaO、ZnO、TiO、
MgOまたはNaOの中の少なくとも1種類を構成成分
として含有するガラス組成物AとP25を構成成分とし
て含有するガラス組成物Bからなることを特徴とする積
層セラミックコンデンサー外部電極用ペースト組成物に
ある。
【0008】一般的にガラスフリットは、塩基性酸化物
や硼酸のような弱酸では安定した混融組成物となってい
るが、そのような組成物は希硫酸を用いたメッキの前処
理工程や酸性溶液でのメッキ工程中に浸食されやすく、
メッキ液が導体ペースト組成物へ浸透して導体のセラミ
ック素体に対する接着強度が低下するという問題が起こ
る。
【0009】そこで、本発明に従って、P25のような
強酸根を成分として含有するガラスフリットを使用する
と、素体に導体ペースト組成物を塗布して焼成する時に
ガラス組成物Aとガラス組成物Bからなるガラスフリッ
トが混融し、降温後ガラス化した際にP25組成が他の
ガラス成分のネットワークに取り込まれることで耐酸性
が向上し、その導体ペースト組成物からなる外部電極上
にメッキを施す際にもメッキ液が導体中へ浸透しにくく
なる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のペースト組成物は、銅粉
末とガラスフリットと有機ビヒクルを含有し、各成分の
限定理由は下記の通りである。
【0011】銅粉末が50重量部未満では、内部電極と
の接続不良もしくは導電性不足が起こり、コンデンサー
としての所定の電気特性が得られないからであり、一
方、97重量部超では、ペースト自体の粘度が高くな
り、塗布形状が悪化するからである。
【0012】ガラスフリットが0.5重量部未満では、
焼成後の導体と素体との充分な接着強度を確保できず、
一方、10重量部超では、ガラスフリットが多すぎて内
部電極との接続不良を招くからである。
【0013】有機ビヒクルが2.5重量部未満では、粉
末に対する有機ビヒクル中の樹脂量が不足することに伴
ってチクソトロピー性が過度に上昇し、塗布形状不良を
招くからであり、一方、49.5重量部超では、ペース
ト粘度の低下およびチクソトロピー性の低下に伴って塗
布時のペーストのダレが起こるからである。
【0014】BaO、ZnO、TiO、MgOまたはN
aOの中の少なくとも1種類を構成成分として含有する
ガラス組成物AとP25を構成成分として含有するガラ
ス組成物Bの含有割合は、重量比でガラス組成物Bを1
とした場合に、ガラス組成物Aは50〜1であることが
好ましい。ガラス組成物Aが50超では、燐系ガラスに
よる耐酸性向上効果が見られなくなり、一方、ガラス組
成物Aが1未満では、Niメッキが付きにくくなるから
である。
【0015】さらに、上記ペースト組成物に、Niもし
くはNi化合物を0.1〜5.0重量%添加すれば、ガ
ラスフリットと誘電体層およびNi内部電極との親和性
を向上させ、結果として銅外部電極と素体との接着強度
を向上させる効果があるので好ましい。0.1重量%未
満では、そのような効果は期待できず、5.0重量%超
では、銅ペーストの焼結を阻害し、内部電極との接続不
良もしくは導電性不足が起こり、コンデンサーとしての
所定の電気特性が得られず、また導体膜密度の低下に伴
ってメッキ時にメッキ液が導体内部へ浸透するからであ
る。
【0016】銅粉末は、電解法、還元法またはアトマイ
ズ法のいずれの方法で製造されたものでも使用できる。
銅粉末の平均粒径は、0.1〜10μmのものを使用で
きる。0.1μm未満では過焼結になりやすく、所定の
電気特性が発揮できないだけでなく、極めて酸化しやす
く、使用に耐えないからである。一方、平均粒径10μ
m超では、焼結後の導体膜の緻密性が低く、メッキ液の
浸透が抑えられないばかりでなく、内部電極との接触確
率が低下し、電気的な特性を悪化させるからである。こ
の点で、銅粉末の平均粒径は、0.5〜8.0μmがよ
り好ましい。
【0017】ガラスフリットは焼成後の導体と素体との
接着性を確保するためのもので、ガラス組成物Aとして
は、ZnO・PbO・B23系、ZnO・B23系、Z
nO・B23・SiO2 系、MgO・B23 系、M
gO・B23・SiO2 系、MgO・PbO・SiO2
系、BaO・B23・SiO2系、BaO・ZnO・B 2
3・SiO2系、TiO・BaO・B23・SiO
2系、TiO・ZnO・B23・SiO2系、NaO・B
23・SiO2系またはNaO・B23・ZnO系のガ
ラス組成物の1種類もしくは2種類以上を併用して使用
することができる。
【0018】ガラス組成物Bとしては、ZnO・P25
系、P25・SnO系またはZnO・P25・SnO系
のガラス組成物の1種類もしくは2種類以上を併用して
使用することができる。
【0019】有機ビヒクルとしては、エチルセルロース
およびその誘導体、ヒドロキシプロピルセルロースおよ
びその誘導体、ブチラール樹脂またはアクリル樹脂等
を、有機溶剤(テルピネオール、ジヒドロテルピネオー
ル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、エチルカル
ビトール、ブチルカルビトールまたはそれらの酢酸エス
テル、ペンタンジオールアルキルエーテル、ジブチルフ
タレートやγ−ブチロラクトン、その他芳香族系、アル
コール、エステル系、ケトン系などの有機溶媒等)に
1.0〜50.0重量%の濃度で溶解したものを使用で
きる。
【0020】NiおよびNi化合物としては、Ni金属
またはNiO、Ni2B、Ni2P、Ni2Si、NiT
iO3、NiMoO4等の複合酸化物を使用できる。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明するが、本発明
はかかる実施例に限定されるものではない。
【0022】以下の表1に示す組成(重量%)のペース
ト組成物を得、その導体ペースト組成物をX7R−10
0nFの1608素体にディップ法(コンデンサー端部
をペースト溜めに浸漬してペーストを塗布する方法)に
て塗布し、熱風乾燥機中で120℃で10分間乾燥し
た。そして、この導体ペースト組成物を塗布した素体を
コンベア式連続焼成炉にて、酸素濃度10ppm 以下の窒
素雰囲気下で、室温から800℃まで25分間かけて昇
温度し、ピーク温度800℃にて10分間焼成し、80
0℃から室温まで25分間かけて降温した。次に、その
素体の導体ペースト組成物上に以下の条件で電解Niメ
ッキを施した。
【0023】なお、X7R−100nFの1608素体
とは、−25℃〜125℃で静電容量のドリフトが±1
5%以下(X7R)で、静電容量が100nF(ナノフ
ァラッド)で、断面寸法が1.6mm×0.8mm(160
8)の素体をいう。
【0024】電解Niメッキ条件は、以下のとおりであ
る。 「前処理」 8容積%硫酸水溶液(pH2.0以
下)に2分間浸漬した。 「メッキ浴」 高pHワット浴(pH4.5〜6.
0、浴温45〜70℃、電流密度2〜10A/dm2) 「温度」 55℃ 「陰極電流密度」 3.0A/dm2 「メッキ時間」 30分間 「メッキ厚さ」 5μm 表2には、実施例1〜6と比較例1〜4の電気的特性と
接着強度を測定した結果を示す。
【0025】表1において、ガラス−Aとは、ガラス組
成物Aのことであり、ガラス−Bとは、ガラス組成物B
のことである。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】表2において、Cp値(静電容量)は10
0〜130が好ましい範囲であり、Tanδ(静電損
失)は3.0%以下が好ましい範囲であり、容量抜け
は、0/100が好ましく、プル強度は、5.0N以上
が好ましい範囲である。容量抜けとは、静電容量が設計
仕様を満足しない不良品の数をいい、プル強度とは、作
製したコンデンサーの両端子電極に0.6mm径のSnメ
ッキ銅線を半田付けし、そのSnメッキ銅線を引張試験
したときの引張強度をいう。
【0029】表2に明らかなように、実施例1〜6は、
Cp値、Tanδ、容量抜けおよびプル強度のすべてに
おいて良好な値を示している。
【0030】しかし、比較例1には、ガラス組成物Bが
添加されていないので、Cp値が低く、容量抜けがあ
り、プル強度が極めて低い。
【0031】また、比較例2には、ガラス組成物Aが添
加されていないので、Cp値が低くて、Tanδが高
く、容量抜けがあり、プル強度が極めて低い。
【0032】また、比較例3は、ガラス組成物Aがガラ
ス組成物Bに対して、60倍も多量に添加されているの
で、燐系ガラスによる耐酸性向上効果が見られず、Cp
値が低く、容量抜けがあり、プル強度が極めて低い。
【0033】さらに、比較例4は、ガラス組成物Aがガ
ラス組成物Bよりも少ないので、Cp値が低くて、Ta
nδが高く、容量抜けがあり、プル強度が極めて低い。
【0034】
【発明の効果】本発明のペースト組成物は上記のとおり
構成されており、ガラスフリット中にP25を含むので
耐酸性が向上し、素体に導体ペースト組成物を塗布して
焼成後、導体上にメッキ処理を施す時に酸性メッキ溶液
が導体中に浸入することはなく、素体に対する導体の接
着強度が極めて高く、電気的特性に優れた積層セラミッ
クコンデンサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は積層セラミックコンデンサー用素
体の断面図、図1(b)は積層セラミックコンデンサー
の断面図である。
【符号の説明】
1…誘電体層 2…内部電極 3…素体 4…外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G062 AA09 BB01 BB05 BB09 DA02 DB01 DC02 DD02 DE02 DF01 EA01 EB02 EC01 ED01 EE01 EF01 EG02 FA01 FB02 FC01 FD01 FE02 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM05 NN24 NN32 5E001 AB03 AE02 AH01 AJ01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅粉末が50〜97重量部で、ガラスフ
    リットが0.5〜10重量部で、有機ビヒクルが2.5
    〜49.5重量部であるペースト組成物であって、上記
    ガラスフリットが、BaO、ZnO、TiO、MgOま
    たはNaOの中の少なくとも1種類を構成成分として含
    有するガラス組成物AとP25を構成成分として含有す
    るガラス組成物Bからなることを特徴とする積層セラミ
    ックコンデンサー外部電極用ペースト組成物。
  2. 【請求項2】 ガラス組成物Aとガラス組成物Bの含有
    割合は、重量比でガラス組成物Bを1とした場合に、ガ
    ラス組成物Aは50〜1であることを特徴とする請求項
    1記載の積層セラミックコンデンサー外部電極用ペース
    ト組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のペースト組成物に、さら
    にNiもしくはNi化合物を0.1〜5.0重量%添加
    してなる積層セラミックコンデンサー外部電極用ペース
    ト組成物。
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