JP2003297146A - 導電性ペースト、およびそれを用いた積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール性およびめっき付き性に優れた外部電
極用の導電性ペーストを提供する。 【解決手段】 無機粉末と、有機ビヒクルとを含み、焼
き付けにより積層セラミック電子部品１における外部電
極８、９を形成する導電性ペーストである。上記無機粉
末は、Ｃｕからなる金属粉末またはＣｕを主成分とする
金属粉末と、ガラスフリットと、酸化チタン粉末とを含
んでいる。上記ガラスフリットおよび酸化チタン粉末
は、金属粉末に対して特定の割合で配合されている。さ
らに、上記ガラスフリットは、焼き付け温度における粘
度logηが１．４Ｐａ・ｓ〜３．１Ｐａ・ｓ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、導電性ペーストに
関し、詳しくは、積層セラミックコンデンサを代表とす
る積層セラミック電子部品の外部電極用の導電性ペース
ト、およびこの導電性ペーストを焼き付けたセラミック
電子部品に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層セラミック電子部品の一例として挙
げられる積層セラミックコンデンサの外部電極は、セラ
ミック積層体に導電性ペーストを塗布し、焼き付けるこ
とによって形成される。このような方法で形成された外
部電極の表面には、はんだ食われを防止するため、Ｎｉ
めっきなどが設けられている。

【０００３】しかしながら、焼き付けにより形成された
外部電極は、比較的ポーラスであるため、湿式めっきの
工程において、めっき液が外部電極を通ってセラミック
積層体に浸入してしまう。このようにめっき液が積層体
に浸入した場合、積層セラミック電子部品における絶縁
抵抗特性や耐湿負荷特性の劣化、セラミック積層体に含
まれる内部電極層の剥離などの問題が生じることがあ
る。

【０００４】そのため、上記のように、外部電極がポー
ラスであるために生じる不具合を防止するために、導電
性ペーストにガラスフリットを添加している。上記ガラ
スフリットを、外部電極の焼き付け時にポーラスな部分
を埋めるように作用させることにより、外部電極がポー
ラスになるのを解決している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導電性
ペーストに添加するガラスフリット量が少ないと、外部
電極におけるめっき液に対する十分なシール性を確保で
きないことが多い。また、導電性ペーストに添加するガ
ラスフリットの量が多すぎると焼き付け時にガラスが外
部電極表面に流動し、めっき時に良好なめっき膜を外部
電極上に形成することが困難である。ただし、外部電極
表面に流動したガラスはガラスの組成によってめっき液
への溶解性が異なるため、めっき時間内に外部電極表面
のガラスが除去されれば良好なめっき膜が形成されるこ
ともある。

【０００６】特開平１０−１３５０６３号公報では、セ
ラミック積層体のめっき液に対するシール性を向上させ
るために、セラミック積層体の端面にＳｉ系ガラスペー
ストを塗布し、熱拡散させたものが開示されている。ま
た、特開平１１−５４３５８号公報では、外部電極とし
てＣｕを主成分とする下地導体膜の表面に熱硬化性導電
性樹脂膜を形成し、シール性を確保することが開示され
ている。

【０００７】しかしながら、上記公報によれば、外部電
極の焼き付けという工程以外に新たな工程を加えるた
め、製造コストの増加につながるという問題がある。し
たがって、外部電極のシール性を確保し、めっき付き性
が良好な厚膜外部電極ペーストに関する有用な技術が開
示されていない。

【０００８】本発明は上記のような現状に鑑みて案出さ
れたものであり、その目的は、シール性およびめっき付
き性に優れた外部電極用の導電性ペーストおよびそれを
用いた積層セラミック電子部品を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の導電性ペーストは、無機粉末と、有機ビヒ
クルとを含み、焼き付けにより積層セラミック電子部品
における外部電極を形成する導電性ペーストであって、
上記無機粉末は、Ｃｕからなる金属粉末またはＣｕを主
成分とする金属粉末と、ガラスフリットと、酸化チタン
粉末とを含み、上記ガラスフリットの割合は、上記金属
粉末１００体積％に対して、１５体積％〜３０体積％で
あり、上記酸化チタン粉末の割合は、上記金属粉末１０
０体積％に対して、０．５体積％〜６．０体積％であ
り、さらに、上記ガラスフリットは、上記焼き付けの温
度における粘度logηが１．４Ｐａ・ｓ〜３．１Ｐａ・
ｓであることを特徴としている。

【００１０】上記の構成によれば、積層セラミック電子
部品において、外部電極を形成した場合に、酸化チタン
により外部電極表面へのガラスの流動を抑制することが
できるとともに、外部電極のポーラスな部分をガラスフ
リットで埋めることができる。これにより、外部電極表
面では、良好なめっき付き性を得ることができるととも
に、外部電極におけるシール性を得ることができる。つ
まり、形成された外部電極上に、湿式めっきを行った場
合、外部電極のシール性が優れているため、めっき液の
浸入が防止され、めっき膜を外部電極表面のみに形成す
ることができる。従って、上記導電性ペーストによれ
ば、積層セラミック電子部品の絶縁抵抗特性や耐湿負荷
特性の劣化、セラミック積層体に含まれる内部電極層の
剥離などを防止可能な外部電極を形成することができ
る。

【００１１】また、本発明のセラミック電子部品は、複
数のセラミック層が積層されてなるセラミック積層体
と、前記セラミック層間に形成された複数の内部電極
と、上記内部電極に電気的に接続されている外部電極
と、外部電極上のめっき膜とを備えるセラミック電子部
品であって、上記外部電極は、上記導電性ペーストの焼
結体からなることを特徴としている。

【００１２】上記の構成によれば、外部電極が上記導電
性ペーストの焼結体からなっている。この外部電極で
は、湿式めっきによりめっき膜を形成する場合、めっき
液の浸入を防止できるため、セラミック電子部品におけ
る絶縁抵抗特性や耐湿負荷特性の劣化、内部電極層の剥
離等を防止できる。また、上記外部電極では、めっき付
き性が良好であるため、均質なめっき膜を形成できる。

【００１３】そして、本発明のセラミック電子部品は、
上記内部電極が静電容量を得られるように配置されてい
る積層セラミックコンデンサであることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態にかかる、積
層セラミック電子部品としての積層セラミックコンデン
サについて、図１に基づいて説明する。

【００１５】図１に示すように、積層セラミックコンデ
ンサ１は、複数のセラミック層２と、内部電極３、４と
が積層された略直方体型のセラミック積層体５を備えて
いる。このセラミック積層体５において、内部電極３、
４は、セラミック層２の間に挟まれ、積層方向に関して
静電容量が得られるように交互に配置されている。内部
電極３、４は、それぞれ、セラミック積層体５の互いに
対向している端面６、７に引き出されている。端面６、
７には、それぞれ外部電極８、９が形成されている。さ
らに、この外部電極８、９は、それぞれ、内部電極３、
４と電気的に接続している。

【００１６】上記内部電極３、４は、例えば、Ｎｉを主
成分として構成されている。また、外部電極８、９は、
Ｃｕを主成分として構成されている。この外部電極８、
９は、端面６、７に導電性ペーストを塗布し、この導電
性ペーストを焼き付ける（焼結させる）ことによって形
成されている。

【００１７】さらに、この外部電極８、９のそれぞれを
覆うように、例えばＮｉからなる下地めっき層１０、１
１が形成されている。そして、この下地めっき層１０、
１１それぞれには、さらに半田付け性を高めるために、
例えば、Ｓｎからなる上層めっき層１２、１３が形成さ
れている。

【００１８】本発明にかかる積層セラミック電子部品と
しては、上記した積層セラミックコンデンサの他に、例
えば、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、圧電体素
子、インダクタ素子等が挙げられる。

【００１９】次に、本発明の積層セラミック電子部品の
外部電極を形成するための導電性ペーストについて説明
する。本発明にかかる導電性ペーストは、Ｃｕからなる
粉末またはＣｕを主成分とする金属粉末、ガラスフリッ
トおよび酸化チタンを有機ビヒクルに分散させることに
より作製されたものである。有機ビヒクルに、Ｃｕから
なる粉末またはＣｕを主成分とする金属粉末、ガラスフ
リットおよび酸化チタンを分散させるためには、例えば
ボールミル、三本ロール等を用いて行えばよい。

【００２０】上記金属粉末は、平均粒径が０．５μｍ〜
１５μｍの範囲にあることが好ましい。また、上記金属
粉末の形状としては、特に限定されるものではなく、球
状、不定形、フレーク状、偏平状等の形状が挙げられ
る。さらに、金属粉末は、酸化防止の目的で、必要に応
じて、公知の酸化防止処理を行われていてもよい。この
金属粉末は、粒径、形状、各種処理が行われたものを単
独または２種類以上組み合わせて用いてもよい。また、
金属粉末としては、Ｃｕからなる金属粉末の代わりに、
Ｃｕ−Ａｇ等のＣｕを主成分とする金属粉末を用いるこ
とができる。

【００２１】上記ガラスフリットは、ホウケイ酸バリウ
ム系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラスなどである。ま
た、上記ガラスフリットは、外部電極の焼き付け温度範
囲７５０℃〜８５０℃において、粘度logηは、下限値
が１．４Ｐａ・ｓ以上、好ましくは１．５Ｐａ・ｓ以上
であり、上限値が３．１Ｐａ・ｓ以下、好ましくは３．
０Ｐａ・ｓ以下である。さらに、上記ガラスフリット
は、焼き付け時に結晶化が起こらない非晶質ガラスであ
ることが好ましい。

【００２２】また、導電性ペーストにおける上記ガラス
フリットの割合（配合量）は、Ｃｕ粉末１００体積％に
対して、１５体積％以上、３０体積％以下である。これ
は、ガラスフリットの割合が、Ｃｕ粉末１００体積％に
対して１５体積％未満の場合、外部電極がポーラスとな
り、外部電極のシール性が保てないためである。また、
ガラスフリットの割合が、Ｃｕ粉末１００体積％に対し
て３０体積％を超える場合、酸化チタンによる外部電極
表面へのガラスの流動抑制効果が十分に得られず、外部
電極表面にガラスが流動し、その結果めっきの際にめっ
き付き不良を生じるためである。

【００２３】上記酸化チタン粉末としては、ルチル型、
ブルッカイト型またはアナターゼ型構造のものが公知で
あるが、これらのうちどの構造のものを用いてもよい。
また、上記酸化チタン粉末は、２種類以上の構造の酸化
チタン粉末を混合して用いてもよい。

【００２４】また、導電性ペーストにおける上記酸化チ
タン粉末の割合（配合量）は、Ｃｕ粉末１００体積％に
対して、０．５体積％以上、６．０体積％以下である。
これは、酸化チタンの割合が、Ｃｕ粉末１００体積％に
対して０．５体積％未満であると外部電極表面へのガラ
スの流動抑制効果が十分に得られず、その結果めっきの
際にめっき付き不良を生じるためである。一方、酸化チ
タンの配合量がＣｕ粉末１００体積％に対して６．０体
積％を超える場合、外部電極がポーラスとなり、シール
性が保てないためである。

【００２５】上記有機ビヒクルは、バインダー機能を有
する有機質樹脂を溶媒に溶解したものであり、導電性ペ
ーストに印刷性を付与できるものであれば特に限定され
るものではない。上記有機質樹脂としては、エチルセル
ロース樹脂、ニトロセルロース樹脂、アルキド樹脂、ア
クリル樹脂、スチレン樹脂およびフェノール樹脂等の公
知の有機質樹脂を用いることができる。また、上記溶媒
としては、α−テルピネオール、ブチルカルビトール、
ブチルカルビトールアセテート、ジアセトンアルコー
ル、メチルイソブチルケトン、およびそれらの混合溶媒
等を用いることができる。また、上記有機ビヒクルに
は、塗布性や分散性を向上させる目的で、必要に応じ
て、公知のチクソトロピー剤、レベリング剤、分散剤を
添加してもよい。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により、本発明の導電性ペース
トおよびそれを用いた積層セラミック電子部品について
さらに詳細に説明する。

【００２７】まず、導電性ペーストを作製した。なお、
Ｃｕの金属粉末として平均粒径が２μｍのものを使用し
た。また、ガラスフリットとしては、表１に示す６種類
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）を使用した。表１におい
て、ガラスフリットの各成分は、重量％で示している。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示す上記ガラスフリットを用いて、
表２に示す配合量で試料１〜１５の導電性ペーストを作
製した。すなわち、Ｃｕからなる金属粉末１００体積％
に対して、ガラスフリットと酸化チタンとを表２に示す
割合で混合し、さらにテルピネオールにアクリル樹脂を
２０重量％添加した有機ビヒクルを適量加え、３本ロー
ルを用いて混合し、均一に分散させることにより試料１
〜１５の導電性ペーストを得た。

【００３０】

【表２】

【００３１】次に、積層セラミック電子部品の一種であ
る積層セラミックコンデンサのためのセラミック積層体
を作製した。すなわち、ＢａＴｉＯ₃を主成分とする非
還元性セラミック材料を誘電体材料とし、Ｎｉペースト
を内部電極材料として、周知の方法でセラミック積層体
を得た。

【００３２】次いで上記セラミック積層体の内部電極が
露出した端面上に上記で得た導電性ペーストを塗布し
た。この塗布した導電性ペーストを、１５０℃に調整し
た熱風乾燥機で１５分間乾燥させた後、ベルト炉で窒素
雰囲気にてピーク温度８００℃にて焼き付けて、外部電
極を形成した。次に、外部電極が焼き付けられたセラミ
ック積層体に対し、湿式バレルめっき法により、外部電
極上にＮｉめっきを施し、積層セラミックコンデンサを
得た。

【００３３】上記のようにして得られた積層セラミック
コンデンサの外部電極について、以下に示す方法によ
り、めっき付き不良およびシール性不良について評価し
た。

【００３４】めっき付き不良については、上記積層セラ
ミックコンデンサのＮｉめっき後の外部電極表面を拡大
鏡を用いて観察した。この観察において、Ｃｕ由来の茶
褐色部が少量でも確認できるものをめっき付き不良と判
定した。

【００３５】シール性不良については、積層セラミック
コンデンサを長さ方向（内部電極が引き出されている方
向）および厚み方向（セラミック層と内部電極の積層方
向）によって規定される面（図１において内部電極３、
４に垂直な面に相当）に沿って研磨した。そして、この
研磨面を、顕微鏡を用いて拡大して観察した。この観察
において、外部電極の表面（図１において外部電極８、
９、Ｎｉめっき膜１０、１１との界面に相当）から、積
層セラミックコンデンサの端面方向へＮｉめっき液が浸
入してＮｉが析出している部分がわずかでも確認できた
ものをシール性不良と判定した。

【００３６】これらの方法による判定は、絶縁抵抗特
性、耐湿負荷特性の劣化および内部電極層の剥離などの
不良率と相関関係があり、簡便であるため採用した。こ
れらのめっき付き不良率およびシール性不良率の結果を
表２に示す。なお、表２において※を付している試料
は、本発明の範囲外のものである。

【００３７】表２に示すように、ガラスフリットの配合
量が１５体積％より少ない試料３では、シール性を保つ
ことができなかった。また、ガラスフリットの配合量が
３０体積％を超える試料８では、酸化チタンによる外部
電極表面へのガラスの流動を抑制できず、めっき付き不
良を生じた。つまり、ガラスフリットの配合量は、Ｃｕ
粉末１００体積％に対して、１５％以上、３０体積％以
下であることが必要である。

【００３８】また、酸化チタン粉末の配合量が０．５体
積％より少ない試料９では、酸化チタンによるガラスの
流動を抑制できず、めっき付き不良を生じた。また、酸
化チタン粉末が６．０体積％を超える試料１３は、シー
ル性を保つことができなかった。つまり、酸化チタン粉
末の配合量は、Ｃｕ粉末１００体積％に対して、０．５
体積％以上、６．０体積％以下であることが必要であ
る。

【００３９】また、外部電極の焼き付け温度において、
粘度logη＝３．１Ｐａ・ｓを超えるガラスフリットを
用いた試料１４では、シール性を保つことができなかっ
た。外部電極の焼き付け温度において、粘度logη＝
３．０Ｐａ・ｓを以下のガラスフリットを用いた場合
は、例えば試料１に示すように、シール性を保つことが
できた。

【００４０】また、粘度logη＝１．４Ｐａ・ｓ未満で
あるガラスフリットを用いた試料１５では、酸化チタン
による電極表面へのガラスの流動を抑制できず、めっき
付き不良を生じた。さらに、粘度logη＝１．５Ｐａ・
ｓ以上であるガラスフリットを用いた場合は、例えば試
料１１、１２に示すように、酸化チタンによる電極表面
へのガラスの流動を抑制でき、めっき付き不良を生じな
かった。

【００４１】つまり、外部電極の焼き付け温度における
ガラスフリットの粘度logηは、下限値が１．４Ｐａ・
ｓ以上、好ましくは１．５Ｐａ・ｓ以上であり、上限値
が３．１Ｐａ・ｓ以下、好ましくは３．０Ｐａ・ｓ以下
である。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よればシール性およびめっき付き性に優れた導電性ペー
ストを得ることができる。

【００４３】したがって、本発明の導電性ペーストを用
いて積層セラミック電子部品の外部電極を形成すること
で、良好なめっき付き性を、シール性を備えた、積層セ
ラミックコンデンサ等の積層セラミック電子部品を得る
ことをできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミック電子部品としての積層
セラミックコンデンサの要部の断面図である。

【符号の説明】

１ 積層セラミックコンデンサ（積層セラミック電子
部品） ２ セラミック層 ３ 内部電極 ４ 内部電極 ５ セラミック積層体 ８ 外部電極 ９ 外部電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC04 AF00 AF06 AH01 AH07 AH09 AJ01 AJ03 5G301 DA06 DA33 DA34 DD01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無機粉末と、有機ビヒクルとを含み、焼き
   付けにより積層セラミック電子部品における外部電極を
   形成する導電性ペーストであって、 上記無機粉末は、Ｃｕからなる金属粉末またはＣｕを主
   成分とする金属粉末と、ガラスフリットと、酸化チタン
   粉末とを含み、 上記ガラスフリットの割合は、上記金属粉末１００体積
   ％に対して、１５体積％〜３０体積％であり、 上記酸化チタン粉末の割合は、上記金属粉末１００体積
   ％に対して、０．５体積％〜６．０体積％であり、 さらに、上記ガラスフリットは、上記焼き付けの温度に
   おける粘度logηが１．４Ｐａ・ｓ〜３．１Ｐａ・ｓで
   あることを特徴とする導電性ペースト。
2. 【請求項２】複数のセラミック層が積層されてなるセラ
   ミック積層体と、前記セラミック層間に形成された複数
   の内部電極と、上記内部電極に電気的に接続されている
   外部電極と、外部電極上のめっき膜とを備えるセラミッ
   ク電子部品であって、上記外部電極は、請求項１に記載
   の導電性ペーストの焼結体からなることを特徴とするセ
   ラミック電子部品。
3. 【請求項３】上記セラミック電子部品は、上記内部電極
   が静電容量を得られるように配置されている積層セラミ
   ックコンデンサであることを特徴とする請求項２に記載
   のセラミック電子部品。