JP2004047584A

JP2004047584A - 電子部品の製造方法および電子部品の外部電極焼付け用治具

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Publication number: JP2004047584A
Application number: JP2002200517A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hirose; 廣瀬　日出夫; Yukio Sanada; 眞田　幸雄
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】セラミック基体が還元されず、かつ良好な特性を有する外部電極を焼き付けることができるような範囲で、焼成雰囲気中の酸素濃度を安定させることができる電子部品の製造方法および電子部品の外部電極焼付け用治具を得る。
【解決手段】外部電極焼付け用治具１０上に、外部電極用ペースト３０を塗布したセラミック基体２２を載置して、焼成炉で焼成する。外部電極焼付け用治具１０は、Ｎｉで形成された網状体１２を含み、その表面にＮｉＯからなる酸化被膜を形成する。焼成炉にＮ_２　と空気との混合気体を導入して、セラミック基体２２に外部電極を焼き付けるとき、消費される酸素が外部電極焼付け用治具の酸化被膜から供給される。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品の製造方法および電子部品の外部電極焼付け用治具に関し、特に、たとえばセラミック基体に卑金属からなる外部電極を焼き付けて形成する電子部品の製造方法と、それに用いる電子部品の外部電極焼付け用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック基体に外部電極を焼き付ける工程を含む電子部品の製造方法の一例が、たとえば特開平８−９７０８０号公報に開示されている。この製造方法では、図５に示すように、セラミック本体１にＣｕなどの卑金属粉末を含む外部電極用ペースト２が塗布され、Ｎｉ製の網状体３上に載置される。そして、Ｎｉ製の網状体３が焼成炉内に入れられ、Ｎ_２　と空気との混合気体からなる弱酸化性の焼成雰囲気の酸素濃度を調整して焼成することにより、外部電極が焼付けられた電子部品を得ることができる。
【０００３】
このような製造方法では、外部電極用ペースト２に含まれる有機成分（バインダ）が、焼成雰囲気中の酸素によって十分に分解され、セラミック本体１に外部電極が焼き付けられる。このとき、網状体３のＮｉは、外部電極用ペースト２に含まれるＣｕに比べて酸化しやすいため、Ｃｕが酸化する前に網状体３のＮｉが酸化する。このように、セラミック本体１が載置されたＮｉ製の網状体３が焼成雰囲気中の酸素を奪うことにより、外部電極の酸化を抑えて、電子部品の電気特性の劣化を防止することができる。つまり、セラミック本体１付近の焼成雰囲気中の酸素濃度をＮｉ／ＮｉＯ平衡酸素分圧より低くなるように調整することにより、外部電極の酸化を防止することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この製造方法においては、外部電極を焼き付ける際に、外部電極用ペーストに含まれるバインダ成分が燃焼する時に、酸素濃度が低くなりすぎるという問題が生じる。これは、バインダが燃焼する際に酸素を消費することにより、セラミック本体付近の酸素が奪われるためである。
そのため、セラミック本体付近の酸素濃度が所望の酸素濃度よりも低くなり、例えば、積層セラミックコンデンサなどの場合、セラミック本体を構成する誘電体セラミックが還元されて絶縁抵抗不良が発生する恐れがある。
また、従来のように、Ｎｉ製の網状体でセラミック本体付近の酸素を奪うと、脱バインダ時に、外部電極用ペーストに含まれる有機成分が分解されにくくなり、外部電極内に残留するという問題が生じる。残留した有機成分は、外部電極ペースト中の金属成分とガラスフリットとの濡れ性を劣化させるため、金属の焼結性が悪くなり、外部電極に構造欠陥が発生する恐れがある。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、セラミック基体が還元されず、かつ良好な特性を有する外部電極を焼き付けることができるような範囲で、焼成雰囲気中の酸素濃度を安定させることができる電子部品の製造方法および電子部品の外部電極焼付け用治具を提供することである。
また、この発明の目的は、このような外部電極焼付け用治具を用いることにより、電気特性の劣化の少ない電子部品を得ることができる、電子部品の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、セラミック基体に卑金属粉末およびバインダを含む外部電極用ペーストを塗布し、焼き付ける工程を有する電子部品の製造方法において、外部電極用ペースト中のバインダが燃焼する時に酸素を放出する酸化物を含む物質を、セラミック基体付近に設置することを特徴とする、電子部品の製造方法である。
このような電子部品の製造方法において、酸化物は、外表面に形成された酸化被膜とすることができる。
そして、このような酸化被膜として、あらかじめ酸化雰囲気中で熱処理することにより、その表面が酸化されたＮｉを用いることができる。
また、酸化被膜の厚みが、１μｍ以上であることが好ましい
また、この発明は、上述のいずれかに記載の電子部品の製造方法に用いられる電子部品の外部電極焼付け用治具であって、その表面に酸化被膜を有する網状体を含むことを特徴とする、電子部品の外部電極焼付け用治具である。
このような電子部品の外部電極焼付け用治具において、網状体上に外部電極用ペーストを塗布したセラミック基体が配置される。
【０００７】
酸化被膜を有する物質をセラミック基体付近に設置することにより、外部電極を焼き付けるときに、酸化被膜から酸素が放出される。そのため、外部電極用ペースト中のバインダの燃焼によって酸素が消費されても、焼成雰囲気に酸素を補充することができる。このときの酸素濃度として、酸化被膜から酸素が放出されることにより、セラミック基体が還元されず、かつ外部電極用ペーストに含まれる金属成分とガラスフリットとが良好に濡れ合う程度の酸素濃度とすることができる。そのため、安定した酸素濃度を有する焼成雰囲気を得ることができ、セラミック基体の還元や外部電極の酸化および構造欠陥などを抑えることができる。外部電極の材料がＣｕのような卑金属である場合、網状体をＮｉで形成し、酸化被膜をＮｉＯで形成することにより、外部電極の焼付け時に、焼成雰囲気中の酸素濃度をＮｉ／ＮｉＯ平衡分圧より高くなるように安定させることができる。また、外部電極の焼付け時に、酸化被膜からの酸素放出量が少ないと、焼成雰囲気中の酸素濃度が低くなってしまうため、十分な酸素放出量を得るために、酸化被膜の厚みを１μｍ以上とすることが好ましい。
また、外部電極焼付け用治具を網状とすることにより、外部電極を焼き付けるときの通気性を良好にすることができ、外部電極焼付け用治具を多段に重ねても、十分な通気性を確保することができる。
【０００８】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の外部電極焼付け用治具の一例を示す図解図である。外部電極焼付け用治具１０は、網状体１２を含む。網状体１２は、たとえばＮｉで形成され、図２に示すように、その表面にＮｉＯからなる酸化被膜１４が形成される。酸化被膜１４の厚みは、１μｍ以上となるように形成される。酸化被膜１４を形成するためには、たとえば、Ｎｉで形成された網状体１２を酸素雰囲気中で加熱してもよいし、蒸着などによってＮｉＯをコーティングしてもよい。
【００１０】
この外部電極焼付け用治具１０を用いて、たとえば、図３に示すような積層セラミックコンデンサの外部電極が形成される。積層セラミックコンデンサ２０は、セラミック基体２２を含む。セラミック基体２２は、複数の誘電体セラミック層２４と内部電極２６とが交互に積層された構造を有している。そして、隣接する内部電極２６は、セラミック基体２２の対向する端部に交互に引き出される。内部電極２６が引き出されたセラミック基体２２の両端部には、それぞれ外部電極２８が形成される。外部電極２８は、たとえばＣｕなどの卑金属材料で形成される。これらの外部電極２８と内部電極２６とが電気的に接続されることにより、２つの外部電極２８間に静電容量が形成される。
【００１１】
外部電極２８を形成するために、セラミック基体２２の両端に外部電極用ペーストが塗布されて焼き付けられる。そのため、図４に示すように、外部電極焼付け用治具１０上に、外部電極用ペースト３０を塗布したセラミック基体２２が載置される。外部電極用ペースト３０としては、たとえば、Ｃｕなどの卑金属粉末、ガラスフリット、アクリル樹脂等のバインダ、溶剤などを含むペーストが用いられる。
【００１２】
このセラミック基体２２が外部電極焼付け用治具１０に載置され、焼成炉に入れられる。そして、焼成炉内にＮ_２　と空気との混合気体が導入され、焼成されることにより、セラミック基体１０に外部電極２８が焼き付けられる。このとき、焼成雰囲気中の酸素によって、外部電極用ペースト３０に含まれる有機成分が分解される。そのため、焼成雰囲気中の酸素が消費されるが、外部電極焼付け用治具１０の網状体１２の表面に酸化被膜１４が形成されているため、焼成中に酸化被膜１４から酸素が放出される。そのため、焼成雰囲気中の酸素が消費されても、酸素濃度がほぼ一定の状態で、外部電極２８を焼き付けることができる。このように、酸化被膜１４から酸素が放出されるため、セラミック基体２２付近の焼成雰囲気中の酸素濃度は、安定した状態となる。
【００１３】
このように、焼成雰囲気中の酸素濃度を安定させることができ、セラミック基体２２を構成する誘電体セラミック層２４が還元されることを防ぐことができる。そのため、絶縁抵抗不良のない積層セラミックコンデンサ２０を得ることができる。また、外部電極焼付け用治具１０の酸化被膜１４から放出される酸素は、全体量としては微量であるため、外部電極２８が酸化されるほど焼成雰囲気中の酸素濃度が高くならず、外部電極用ペースト３０に含まれる金属成分とガラスフリットとの濡れ性が良好な酸素濃度となる。そのため、焼き付けられた外部電極２８は、構造欠陥が少なく、良好な特性を有するものである。
【００１４】
この外部電極焼付け用治具１０を用いれば、セラミック基体２２が還元されることなく、かつ外部電極２８が酸化されないようにして、セラミック基体２２に外部電極２８を焼き付けることができる。しかも、外部電極用ペースト３０に含まれる金属成分とガラスフリットとの濡れ性が良好になり、構造欠陥の少ない外部電極２８を得ることができる。そのため、セラミック基体２２や外部電極２８の特性が劣化せず、全体として良好な特性を有する積層セラミックコンデンサ２０を得ることができる。
【００１５】
なお、外部電極２８を焼き付ける際、外部電極焼付け用治具１０の酸化被膜１４が還元されて減少してしまうと、焼成雰囲気中への酸素放出が少なくなり、酸素濃度が低くなってしまう。そのため、十分な酸素放出量を確保するために、外部電極焼付け用治具１０の表面に形成された酸化被膜１４の厚みは、１μｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
また、外部電極焼付け用治具１０に網状体１２を用いることにより、外部電極焼付け時における通気性をよくすることができ、多段に外部電極焼付け用治具１０を積み重ねて外部電極２８を焼き付けることができる。
【００１７】
【実施例】
卑金属材料で形成された内部電極と誘電体セラミック層とを積層したセラミック基体の両端に、Ｃｕを主成分とする外部電極用ペーストを塗布して焼き付けた。外部電極の焼付けを行うために、Ｎｉで網状に形成した外部電極焼付け用治具を用いた。外部電極焼付け用治具の表面には、ＮｉＯからなる酸化被膜を形成した。
【００１８】
この外部電極焼付け用治具上に、外部電極用ペーストを塗布したセラミック基体をのせ、焼成炉内にＮ_２　と空気とからなる混合気体を導入して、空炉時における焼結部の酸素濃度が１５０ｐｐｍとなるように条件を設定し、外部電極の焼付けを行った。そして、外部電極の焼付け時における酸素濃度、作製された積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗不良率、加圧試験後の構造欠陥発生率を調べた。ここで、加速試験後の構造欠陥発生率とは、作製された積層セラミックコンデンサをめっき液中に規定時間だけ浸漬し、その後に構造欠陥の確認を行ったものである。
【００１９】
外部電極焼付け用治具表面の酸化被膜の厚みを変えて、セラミック基体に外部電極を焼き付け、上述の項目について調査をした。そして、その結果を表１に示した。なお、外部電極用ペースト中のＣｕとガラスフリットとの濡れ性が良好になるために必要な酸素濃度は４５ｐｐｍである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１から、酸化被膜の厚みが０．０μｍ、つまり外部電極焼付け用治具に酸化被膜が形成されていない場合には、焼成雰囲気中の酸素濃度が低くなり、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗不良率が高くなった。これは、焼成することによって外部電極焼付け用治具が酸化されるために、焼成雰囲気中の酸素濃度が低くなり、セラミック基体が還元されたためであると考えられる。また、外部電極焼付け用治具に酸化被膜が形成されない場合、加速試験後の構造欠陥発生率が高くなった。これは、焼成雰囲気中の酸素濃度が低くなったために、外部電極用ペースト中に含まれるＣｕとガラスフリットとが良好に濡れ合わず、形成された外部電極が密な状態とならないため、めっき液が浸入し、構造欠陥発生率が高くなったものであると考えられる。
【００２２】
外部電極焼付け用治具の酸化被膜の厚みが０．５μｍである場合、酸化被膜が形成されていない場合に比べて、絶縁抵抗不良率や構造欠陥発生率は低いものの、なお絶縁抵抗不良が確認され、構造欠陥発生率もやや高めの数値となった。これは、酸化被膜の厚みが薄いため、酸化被膜からの酸素放出量が少なく、焼成時に外部電極用ペーストに含まれる有機成分などによって消費された酸素を補うことができないためであると考えられる。
【００２３】
外部電極焼付け用治具の酸化被膜の厚みが１．０μｍ以上である場合、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗不良率は０％となり、構造欠陥発生率も低くなった。これは、酸化被膜が十分な厚みを有しているため、外部電極用ペースト中のバインダなどによって消費される酸素を補うのに十分な量の酸素が酸化被膜から放出されるためであると考えられる。
【００２４】
このように、外部電極焼付け用治具の表面に酸化被膜を形成することにより、焼成雰囲気中の酸素濃度を適当な値で安定した状態にすることができ、セラミック基体の還元を防ぐことができるとともに、外部電極の焼結状態を安定させることができる。
【００２５】
なお、上記実施例では、外部電極用ペーストのバインダが燃焼する時に酸素を放出する酸化物として、外部電極用ペーストを塗布したセラミック基体を載置する電子部品の外部電極焼付け用治具のＮｉ性網状体の表面に形成したＮｉＯ膜を用いている。
しかしながら、本発明は、これに限るものではなく、酸化物の形態として、例えば、適当な大きさのＮｉＯ塊をセラミック基体付近に配置することによっても、酸素の補充は可能である。ただし、ＮｉＯ塊の場合は、放出される酸素の量がその大きさで決定され、しかもその内部からは酸素が放出され難いため、酸素量を制御し難いのに対して、酸化被膜の場合では、その厚みで制御することができ、しかも、上述のように焼成前に酸化雰囲気中で加熱する等の熱処理で容易に形成することができる。
また、本発明の酸化物はＮｉＯに限るものではなく、例えば、ＣｕＯやＦｅＯ等でもよく、要は外部電極用ペーストのバインダが燃焼する温度及びバインダの燃焼によって酸素が奪われた結果の雰囲気において、酸素が分離するような平衡酸素分圧を有する酸化物であれば、どのような物質でもよい。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、セラミック基体に外部電極を焼き付ける際に、外部電極用ペースト中のバインダが燃焼する時に酸素を奪うことに対してセラミック基体付近に設置された酸化物を有する物質から酸素が放出され、セラミック基体が還元されず、かつ外部電極が酸化されない程度の酸素濃度を保つことができる。そのため、作製された電子部品の絶縁抵抗不良率を低くすることができる。さらに、外部電極用ペーストに含まれる金属成分とガラスフリットとの濡れ性が良好になり、安定した焼結状態となった外部電極を形成することができる。そのため、作製された電子部品に構造欠陥が発生しにくい。
さらに、外部電極焼付け用治具に網状体が用いられているため、外部電極を焼き付けるときの通気性を良好にすることができる。そのため、複数の外部電極焼付け用治具を多段に積み重ねても、各外部電極焼付け用治具に載置されたセラミック基体に、安定した酸素濃度を有する焼成雰囲気で外部電極を焼き付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の外部電極焼付け用治具の一例を示す図解図である。
【図２】図１に示す外部電極焼付け用治具を構成する網状体の内部構造を示す断面図解図である。
【図３】この発明の方法によって作製される電子部品の一例としての積層セラミックコンデンサの内部構造を示す図解図である。
【図４】図３に示す積層セラミックコンデンサに外部電極を焼き付けるときの様子を示す図解図である。
【図５】従来の外部電極の焼付け方法の一例を示す図解図である。
【符号の説明】
１０　外部電極焼付け用治具
１２　網状体
１４　酸化被膜
２０　積層セラミックコンデンサ
２２　セラミック基体
２８　外部電極
３０　外部電極用ペースト

Claims

セラミック基体に卑金属粉末およびバインダを含む外部電極用ペーストを塗布し、焼き付ける工程を有する電子部品の製造方法において、
前記外部電極用ペースト中のバインダが燃焼する時に酸素を放出する酸化物を含む物質を、前記セラミック基体付近に設置することを特徴とする、電子部品の製造方法。
前記酸化物は、外表面に形成された酸化被膜であることを特徴とする、請求項１に記載の電子部品の製造方法。
前記酸化被膜は、あらかじめ酸化雰囲気中で熱処理することにより、その表面が酸化されたＮｉであることを特徴とする、請求項２に記載の電子部品の製造方法。
前記酸化被膜の厚みが、１μｍ以上であることを特徴とする、請求項３に記載の電子部品の製造方法。
前記請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電子部品の製造方法に用いられる電子部品の外部電極焼付け用治具であって、
その表面に酸化被膜を有する網状体を含むことを特徴とする、電子部品の外部電極焼付け用治具。
前記網状体上に前記外部電極用ペーストを塗布したセラミック基体が配置されることを特徴とする、請求項５に記載の電子部品の外部電極焼付け用治具。