JP2003303734A - 導電性ペースト、積層セラミック電子部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層セラミック電子部品の内部電極３との接
続性を改善できる端子電極用の導電性ペースト、及びそ
れを用いた積層セラミック電子部品を提供する。 【解決手段】 複数のセラミック層２ａを互いに積層し
たセラミック素体２を設ける。セラミック層２ａの間に
内部電極３をそれぞれ設ける。内部電極３に電気的に接
合された端子電極４をセラミック素体２の両端面にそれ
ぞれ設ける。端子電極４は、銅を主成分とする金属粉末
と、ガラスフリットと、有機ビヒクルと、鉄及びコバル
トよりなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する有
機金属とを含む導電性ペーストの焼結体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミック電
子部品、特に積層セラミックコンデンサの端子電極に好
適に用いられる、銅を主成分とする導電性ペースト、及
びその焼結体からなる端子電極を有する積層セラミック
電子部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型化及び大容量化を図れるコン
デンサとして、積層セラミックコンデンサが知られてい
る。積層セラミックコンデンサは、複数のセラミック層
が互いに積層されてなるセラミック素体と、それぞれの
端縁がセラミック層の何れかの端面に露出するようにセ
ラミック層間に形成された複数の内部電極（内部導体）
と、端面に露出した内部電極に電気的に接続されるよう
にセラミック素体の端面に設けられた端子電極（外部電
極）とを備えている。

【０００３】また、上述の端子電極は、導電性ペースト
をセラミック素体の両端面に塗布し焼付けて形成されて
いる。また、このような端子電極上には、はんだ濡れ性
やはんだ耐熱性の向上を目的として、ニッケル（Ｎ
ｉ）、すず（Ｓｎ）、はんだ等のめっき処理が施されて
いるものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によれば、積層体の焼成時にセラミックと内部電極と
の収縮差とにより、内部電極の露出が起こりにくくなる
ため、内部電極と端子電極との接続性が悪化する。この
ために、バレルなどの機械的処理や化学的処理によっ
て、内部電極を露出させることにより、端子電極との接
続を確保しているのが現状である。

【０００５】しかしながら、近年では、積層セラミック
コンデンサの高容量化に伴って、セラミック層の積層数
の増加や内部電極の薄層化が進み、ますます内部電極と
外部の端子電極との接合が確保されにくくなってきてい
る。

【０００６】本発明は、上述の課題を解消するために、
高い信頼性を確保しながら、内部電極（内部導体）と端
子電極との接合性を確保できる、積層セラミック電子部
品の端子電極用の導電性ペースト及びそれを用いた内部
電極（内部導体）と端子電極との接続性に優れた積層セ
ラミック電子部品を提供することを目的としている。

【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、本発明の導電性ペーストは、銅（Ｃｕ）を主成分と
する金属粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルと、
鉄（Ｆｅ）及びコバルト（Ｃｏ）よりなる群から選ばれ
る少なくとも１種を含有する有機金属とを含む、積層セ
ラミック電子部品の端子電極用の導電性ペーストである
ことを特徴としている。

【０００８】上記構成によれば、内部導体を有する素体
に対して、上記構成を用いて端子電極を形成すると、上
記有機金属を含むことにより、内部導体と端子電極との
接合性を確実に確保できる。

【０００９】また、上記導電性ペーストでは、Ｃｕを主
成分とする金属粉末１００重量部に対して、有機金属を
金属換算で、０．１重量部〜２．０重量部の範囲で含む
ことが好ましい。

【００１０】上記構成によれば、有機金属を上記範囲で
含むことで、内部導体と端子電極との接合性をより確実
に確保できる。

【００１１】さらに、本発明の積層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素
体と、それぞれの端縁がセラミック層の何れかの端面に
露出するようにセラミック層間に形成された複数の内部
導体と、露出した内部導体に電気的に接続されるように
設けられた端子電極とを備え、端子電極は、本発明の導
電性ペーストの焼結体であることを特徴としている。

【００１２】上記構成によれば、内部導体を有するセラ
ミック素体に対して、上記導電性ペーストを用いて端子
電極を形成すると、導電性ペーストに有機金属を含むこ
とにより、内部導体と端子電極との接合性を確実に確保
できる。

【００１３】上記積層セラミック電子部品においては、
内部導体は、Ｎｉ又はＮｉを主成分として含有し、静電
容量が得られるように配置され、積層セラミックコンデ
ンサを構成していることが好ましい。

【００１４】上記構成によれば、内部導体がＮｉ又はＮ
ｉを主成分として含有することにより、Ｆｅ及びＣｏよ
りなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する端子電
極中の有機金属が、焼成時に分解して金属となり、内部
導体のＮｉ中へ拡散する。

【００１５】これにより、内部導体が成長し、端子電極
側へ突き出して、内部導体と端子電極との接合性をより
確実に確保できる。また、上記構成では、内部導体は、
静電容量が得られるように配置されているので、内部導
体と端子電極との接続性が改善された積層セラミックコ
ンデンサを得ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る積層セラミック電子
部品の端子電極用の導電性ペーストは、Ｃｕを主成分と
する金属粉末と、ガラスフリットと、樹脂及び溶剤を有
する有機ビヒクルとに加えて、Ｆｅ及びＣｏからなる群
から選択される少なくとも１種を含有する有機金属を含
むことを特徴としている。

【００１７】従来から知られている端子電極用の導電性
ペーストでは、セラミック素体（セラミック積層体）の
内部導体（内部電極）の露出が少ないため、内部導体と
端子電極とを互いに十分に接続することができない。バ
レルなどの機械的処理や化学的処理によって、内部導体
を露出させることで、接続性を向上させることは可能で
あるが、セラミック素体の劣化が起こりやすくなるた
め、過度の処理は歩留りの低下により困難である。

【００１８】本発明の導電性ペーストは、端子電極用と
して用いた場合、含まれるＦｅもしくはＣｏ又は上記両
者を含む有機金属が焼結時に分解して金属となり、内部
導体のニッケル中に拡散する。これにより、内部導体が
成長し、端子電極側へ突き出して、内部導体と端子電極
との間での電気的な接続性を向上させることが可能とな
る。

【００１９】この時に、ＦｅもしくはＣｏ又は上記両者
を含む有機金属の含有量は、Ｃｕを主成分とする金属粉
末１００重量部に対し、金属換算で０．１重量部〜２．
０重量部の範囲内にあることがよい。さらに望ましく
は、ＦｅもしくはＣｏ又は上記両者を含む有機金属の含
有量は、Ｃｕを主成分とする金属粉末１００重量部に対
し、金属換算で０．１重量部〜１．５重量部の範囲内に
あることがよい。

【００２０】０．１重量部未満では十分な効果が発現し
ない。２．０重量部よりも多い場合には、焼結性が低下
することにより、電極膜中にめっき侵入が生じ、信頼性
の劣化を引き起こす場合がある。また、１．５重量部を
越え、２．０重量部までの範囲では、導電性ペースト中
の有機物の含有量が相対的に増えることになるので、脱
バインダ性が悪くなる結果、焼結性（シール性）が低下
する。

【００２１】なお、有機金属の形態としては、特に限定
されるものではなく、金属レジネートや有機金属錯体を
単独又は複数使用することが可能である。Ｆｅレジネー
トや、有機Ｆｅ錯体としては、それぞれ＃５６−Ｃ（エ
ヌ・イー・ケムキャット製）や、ナーセム第二鉄（アセ
チルアセトン第二鉄、日本化学産業製）などを使用する
ことが可能である。また、Ｃｏレジネートや有機Ｃｏ錯
体としては、それぞれＡ−１１００（エヌ・イー・ケム
キャット製）や、ナーセム第二コバルト（アセチルアセ
トン第二コバルト、日本化学産業製）などを使用するこ
とが可能である。

【００２２】Ｃｕを主成分とする金属粉末については、
特に形状、サイズについて限定されるわけではなく、既
存のＣｕ粉末を単独もしくは複数以上使用してもかまわ
ない。上記金属粉末としては、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｇ
等のＣｕを主成分とする金属粉末が挙げられるが、Ｃｕ
粉末単体が最も好ましい。

【００２３】また、ガラスフリットの種類については、
特に限定されるわけではなく、既存のガラスフリットを
単独もしくは複数以上使用してもかまわない。

【００２４】さらに、樹脂及び溶剤からなる有機ビヒク
ルについても、特に限定されるわけではなく、既存の有
機ビヒクルを単独もしくは複数以上使用してもかまわな
い。

【００２５】次に、本発明の積層セラミック電子部品の
１つとしての積層セラミックコンデンサについて、図１
に基づき詳細に説明する。すなわち、積層セラミックコ
ンデンサ１は、略直方体形状のセラミック素体２と、内
部電極（内部導体）３、３と、端子電極４、４とを有し
ている。また、端子電極４、４上には、めっき膜５、５
がそれぞれ形成されていることが好ましい。

【００２６】セラミック素体２は、誘電体材料、例えば
ＢａＴｉＯ₃を主成分とするセラミックグリーンシート
が複数、互いに積層され、所定の温度で焼成されてな
る、セラミック層２ａがその厚さ方向に互いに積層され
たものである。

【００２７】内部電極３、３は、それぞれの端縁がセラ
ミック層２ａの何れかの端面（辺部）に交互に露出する
ようにセラミック層２ａ間に互いに離間して対面するよ
うに形成されている。よって、上記各内部電極３、３
は、セラミック層２ａの何れかの端面（辺部）に交互に
露出すると共に、セラミック層２ａを挟んで互いに離間
して対面することにより、セラミック素体２内におい
て、静電容量を形成できるように配置されていることに
なる。

【００２８】このような内部電極３、３は、ニッケルを
主成分とする導電成分である内部電極用導電性ペースト
が所定の前記セラミックグリーンシート上に塗布され、
セラミックグリーンシートと共に積層され焼成されて、
セラミックグリーンシートが焼成されてなるセラミック
層２ａと同時にセラミック層２ａ間にそれぞれ形成され
ている。

【００２９】端子電極４、４は、内部電極３、３がそれ
ぞれ露出したセラミック素体２の両端面に本発明の導電
性ペーストが塗布され焼付けられてなり、セラミック素
体２の端面に露出した内部電極３、３の端縁の一方と電
気的・機械的に接合されている。

【００３０】このような端子電極４、４は、互いの間の
絶縁性を容易に確保できることから、互いに対向し、略
平行となるように配置されていることが望ましい。つま
り、端子電極４、４は、セラミック素体２における、互
いに略平行に対向する両端面上に形成されていることが
好ましい。この場合、内部電極３、３がそれぞれ露出し
た各面は、上記両端面となる。

【００３１】めっき膜５、５は、端子電極４、４を覆う
ように、例えばＮｉ、Ｓｎ、はんだ等のめっき処理がな
されてなっている。

【００３２】なお、本発明の積層セラミックコンデンサ
におけるセラミック素体２の材料は、上述の実施形態に
限定されることなく、例えばＳｒＴｉＯ₃ 系、ＰｂＴｉ
Ｏ₃系の誘電体材料からなっていても構わない。

【００３３】

【実施例】以下に本発明に係る、Ｃｕを金属粉末として
含む、端子電極用の導電性ペーストの実施例を説明す
る。まず、表１に示す組成の導電性ペーストを作製し
た。すなわち、Ｃｕ粉末とホウ珪酸亜鉛系のガラスフリ
ットとを混合し、その混合物に対して、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と、
Ｆｅ又はＣｏの有機金属とを表１に示す量加え、３本ロ
ールで混合並びに分散させて、試料１〜１６の導電性ペ
ーストをそれぞれ得た。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１中の＊印は、本発明の範囲外を示
す。また、上記表１中の、#56-Cは鉄レジネートであ
り、A-A-Feは、有機鉄錯体のナーセム第二鉄であり、A-
1100は、コバルトレジネートである。また、表１中の
「Ｆｅ又はＣｏ（重量部）」の欄は、導電性ペースト中
において、銅粉末１００重量部に対する鉄（Ｆｅ）又は
コバルト（Ｃｏ）の有機金属の量を、それぞれの金属に
換算した重量部数を表す。

【００３６】次いで、ＢａＴｉＯ₃ を主成分とするセラ
ミックグリーンシートを準備し、静電容量の狙い値が１
μＦとなるよう、所定枚数のセラミックグリーンシート
表面上に一方の端縁がセラミックグリーンシートの何れ
かの端面側に露出するように、内部電極となるべく内部
電極用のＮｉ導電性ペーストを印刷した後、これら複数
セラミックグリーンシートを所定枚数積層し圧着して、
複数の生の積層体を得た。その後、大気中で積層体を加
熱して脱脂した後、Ｈ₂−Ｎ₂−Ｈ₂Ｏからなる還元性雰
囲気中、１３００℃で焼成して、内部電極３、３を内部
に、つまりセラミック層２ａ間に有するセラミック素体
２を作製した。

【００３７】次に、セラミック素体２の両端面に表１に
示す各試料１−１６の端子電極用の導電性ペーストを塗
布し、１２０℃で１０分間乾燥させた後、中性雰囲気中
で８５０℃５分キープの条件で焼付けして、一対の端子
電極４、４をそれぞれ形成した。

【００３８】次に、この一対の端子電極４、４上にＮｉ
めっき膜を電解めっき処理によりそれぞれ形成し、さら
にＮｉめっき膜上にＳｎめっき膜を電解めっき処理によ
りそれぞれ形成して、試料１〜１６の積層セラミックコ
ンデンサをそれぞれ得た。なお、Ｎｉメッキ厚について
は約２μｍ、Ｓｎメッキ厚については約３μｍとなるよ
うにそれぞれ調整した。

【００３９】次いで、このようにして得られた各試料に
ついて、内部電極３と端子電極４との間の電気的な接続
性と、端子電極４の電極膜の繊密性を調査した。接続性
については、作製した試料１００ヶの静電容量を測定し
た。また、電極膜の緻密性については、チップ状の積層
セラミックコンデンサ１を断面研磨した後、端子電極断
面を金属顕微鏡で観察し、上記Ｎｉめっき膜からのＮｉ
の侵入が電極断面中に確認されたものを不良と判定し
た。１００ヶの断面観察した積層セラミックコンデンサ
１に対して、Ｎｉめっきの侵入が確認された積層セラミ
ックコンデンサ１の比率（％）をめっき侵入率として示
した。

【００４０】試料１は、Ｆｅ及びＣｏの有機金属を含有
していない導電性ペーストを用いたものであるため、内
部電極と端子電極との接続が殆ど得られず、狙い値の１
０％未満の静電容量しか得ることができなかった。

【００４１】試料２は、Ｃｕ金属粉末１００重量部に対
するＦｅ量が０．０２重量部と少ないため、接続性が十
分に確保されず狙いの静電容量を得ることができなかっ
た。

【００４２】試料３〜７、９は、Ｃｕ金属粉末１００重
量部に対するＦｅ量が０．１重量部〜２．０重量部であ
るため、接続性と電極緻密性が良好であった。

【００４３】試料８については、Ｃｕ金属粉末１００重
量部に対するＦｅ量が３．０重量部と多いため、接続性
は確保されるものの、電極緻密性がやや悪く、めっき侵
入不良が低比率ながら発生した。

【００４４】試料１０はＣｕ金属粉末１００重量部に対
するＣｏ量が０．０２重量部と少ないため、接続性が確
保されず狙いの静電容量を得ることができなかった。

【００４５】試料１１〜１５は、Ｃｕ金属粉末１００重
量部に対する、金属換算でのＣｏ量の添加量が０．１重
量部〜２．０重量部であり、接続性と電極緻密性が良好
であった。

【００４６】試料１６については、Ｃｕ金属粉末１００
重量部に対するＣｏ量が３．０重量部と多いため、接続
性は確保されるものの、電極緻密性がやや悪く、めっき
侵入不良が低比率ながら発生した。

【００４７】なお、本発明は、上気した積層セラミック
コンデンサに限定されるものではない。すなわち、外部
の端子電極と電気的に接合される内部導体を内部に有す
る積層セラミック電子部品であれば、本発明を適用でき
る。そのような積層セラミック電子部品としては、例え
ば、積層セラミックインダクタや、積層セラミック抵抗
体が挙げられる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係る積層セラミック電子部品の端子電極用の導電性ペー
ストによれば、内部導体との接合性に優れた緻密な端子
電極を形成することができる。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コンデンサ等の積
層セラミック電子部品の端子電極を形成することで、内
部導体との接続性に優れ、緻密な端子電極を備えた積層
セラミック電子部品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層セラミックコンデンサの概略断面
図である。

【符号の説明】

１ 積層セラミックコンデンサ ２ セラミック素体 ２ａ セラミック層 ３ 内部電極 ４ 端子電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅を主成分とする金属粉末と、ガラスフリ
   ットと、有機ビヒクルと、鉄及びコバルトよりなる群か
   ら選ばれる少なくとも１種を含有する有機金属とを含む
   ことを特徴とする、積層セラミック電子部品の端子電極
   用の導電性ペースト。
2. 【請求項２】有機金属の含有量が、銅を主成分とする金
   属粉末１００重量部に対して、金属換算で０．１重量部
   〜２．０重量部である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】複数のセラミック層と、 セラミック層間に形成された内部導体と、 内部導体に電気的に接合された端子電極とを有し、 端子電極は、請求項１又は２に記載の導電性ペーストの
   焼結体であることを特徴とする積層セラミック電子部
   品。
4. 【請求項４】内部導体は、ニッケル又はニッケルを主成
   分として含有し、静電容量が得られるように配置され、
   積層セラミックコンデンサを構成していることを特徴と
   する請求項３記載の積層セラミック電子部品。