JP2839326B2 - 磁器電子部品 - Google Patents

磁器電子部品

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁器電子部品、特に、銀を主成分とする導
電性ペーストが磁器基体に塗布されかつ乾燥・焼成され
ることにより形成された外部電極を有する磁器電子部品
に関する。
〔従来の技術〕
電子機器の小型化に伴い、電子機器に使用される磁器
電子部品が小型化している。たとえばセラミックコンデ
ンサでは、小型で軽量な積層セラミックコンデンサが開
発されている。このような積層セラミックコンデンサ
は、たとえば、厚さ数μmの内部電極層と厚さ数十μm
のセラミック誘電体とが交互に積層されて一体焼成さ
れ、これに外部電極が形成された構造を有している。
このような積層セラミックコンデンサでは、外部電極
は、金属成分とガラス成分と樹脂成分と有機溶媒とから
主としてなる金属ペーストを用いて形成されている。こ
の金属ペーストによる外部電極の形成は、次のようにし
て行われている。まづ、コンデンサ素子の端面に、上述
の金属ペーストを塗布し、これを乾燥する。次に、金属
ペースト中の金属成分とガラス成分とを焼成してコンデ
ンサ素子と一体化する。これにより、コンデンサ素子上
に、外部電極が形成される。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記従来の積層セラミックコンデンサでは、外部電極
の形状を維持するために、製造工程において金属ペース
トの乾燥速度を100℃/分以下に設定する必要がある。
すなち、外部電極の形成のために塗布された金属ペース
トの厚みは通常100〜150μmと非常に厚いために、乾燥
速度が100℃/分を超えると金属ペースト中の有機溶媒
の蒸発速度が表面側と内側とで大きく異なることにな
り、その結果焼成後の外部電極に凹みが生じる場合があ
る。外部電極に凹みが生じると、外部電極の表面に存在
するガラス成分の除去が困難になり、外部電極のはんだ
耐熱性及びはんだ濡れ性を改善するためのメッキ層を設
けられなくなる。
このため、上述のように金属ペーストの乾燥速度を10
0℃/分以下に設定する必要があるが、これによれば積
層セラミックコンデンサの生産性が低下し、特に生産工
程の自動化を図る上で障害となる。したがって、前記従
来の積層セラミックコンデンサは、安価に量産するのが
困難である。
本発明の目的は、高速で乾燥可能な金属ペーストを用
いることにより、安価に量産し得る磁器電子部品を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の磁器電子部品は、銀を主成分とする導電性ペ
ーストが磁器基体に塗布されかつ乾燥・焼成されること
により形成された外部電極を有している。そして、外部
電極は、銀を主成分とする導電性粉末と、ガラスフリッ
トと、有機金属化合物と、有機樹脂と、有機溶剤とから
なる導電性ペーストによって形成されている。
なお、前記有機金属化合物としては、たとえば有機亜
鉛化合物が用いられる。この場合、有機亜鉛化合物は、
金属亜鉛換算で、導電性ペースト中に0.08〜0.32重量%
含有される。
また、前記有機金属化合物としては、たとえば有機マ
ンガン化合物が用いられる。この場合、有機マンガン化
合物は、金属マンガン換算で、導電性ペースト中に0.04
5〜0.26重量%含有される。
〔作用〕
本発明の磁器電子部品では、磁器基体に形成された電
極は、有機金属化合物を含む導電性ペーストを塗布後乾
燥し、これを焼成することにより形成される。このよう
な外部電極の形成工程において、導電性ペーストの乾燥
は、導電性ペースト中に含まれる有機溶剤の蒸発と有機
樹脂の重合反応により起こるものと考えられている。導
電性ペースト中の有機金属化合物は、塗布された導電性
ペーストの形状を損ねることなく有機樹脂の重合反応を
促進する触媒として作用する。したがって、上述の導電
性ペーストによれば、塗布されたペーストの表面及び内
部の乾燥がほぼ同時に起こる。そのため、昇温速度が10
0℃/分以上の速い場合においても、乾燥塗膜の形状を
損なうことなく均一に乾燥することが可能になり、この
結果本発明の磁器電子部品は安価に量産され得る。
〔実施例〕
第1図及び第2図に、本発明の一実施例としての積層
セラミックコンデンサを示す。第1図は、積層セラミッ
クコンデンサの斜視図である。第2図は、第1図のII−
II断面図である。
図において、積層セラミックコンデンサ1は、直方体
状の本体部2と、本体部2の両端に対向するように形成
された1対の外部電極3a,3bとを備えている。
本体部2は、たとえばチタン酸バリウムのような磁器
材料のグリーンシートが多数枚積層されたものを焼成し
て一体化することにより構成されている。本体部2の内
部には、内部電極4a,4bが交互に多数形成されている。
内部電極は4aは、本体部2の図右側端面に形成された外
部電極3aに接続しており、図左側端面に形成された外部
電極3bとは絶縁されている。一方、内部電極4bは、外部
電極3bに接続しており、外部電極3aとは絶縁されてい
る。また、内部電極4a,4bは、それぞれ平行に配置され
ている。なお、内部電極4a,4b及び外部電極3a,3bは、た
とえば銀−パラジウム系の金属により形成されている。
このような積層セラミックコンデンサでは、焼成され
た磁器材料を介して対向する内部電極4a,4b間でコンデ
ンサが構成される。そして、外部電極3a,3bは、それぞ
れ本体部2内に構成されたコンデンサの入出力用端子と
なる。
前記積層セラミックコンデンサ1では、外部電極3a,3
bは、導電性ペーストを用いて形成されている。この導
電性ペーストは、導電性粉末と、ガラスフリットと、有
機金属化合物と、有機樹脂と、有機溶剤とから主に構成
されている。
導電性粉末は、導電性ペーストの焼成後に本体部2上
に外部電極3a,3bを形成するための成分である。導電性
粉末は、銀、銀を主成分とする合金の粉末または銀の粉
末に他の種類の導電性金属の粉末を混合したものが用い
られている。このような導電性粉末としては、銀−パラ
ジウム系合金にPb、Ni、Cu等の金属粉末を若干混合した
ものを例示することができる。このような導電性粉末の
平均粒径は、0.5〜2.0μm程度が望ましい。平均粒径が
2.0μmを超える場合には、導電性粉末の焼結速度が遅
くなりやすい。なお、導電性粉末は、導電性ペースト中
に通常65〜75重量%程度混合される。
ガラスフリットは、導電性ペーストの焼成時に導電性
粉末を本体部2上に接着するための無機バインダー成分
である。ガラスフリットの種類は、特に限定されるもの
ではないが、たとえばB2O3とSiO2とを中心にして、Pb
O、ZnO、Bi2O3、CaO、MgO、BaO、ZrO2、Al2O3、TiO2
の金属酸化物を任意の割合で混合することにより得られ
る硼珪酸系のガラス粉末が用いられる。このようなガラ
ス粉末の平均粒径は、2〜4μm程度が望ましい。平均
粒径が4μmよりも大きい場合には、導電性のペースト
の焼成段階でブクレが発生し、本体部2との接着性が低
下しやすくなることがある。また、上述のガラス粉末
は、軟化点が600℃程度のものが望ましい。
有機金属化合物は、有機樹脂の重合反応を促進する触
媒として作用する、導電性のペーストの乾燥時間を短縮
させるための成分である。有機金属化合物としては、た
とえば次の一般式で示されるナフテン酸の金属塩を用い
ることができる。
なお、式中nは1〜13の整数であり、Xは亜鉛(Zn)
またはマンガン(Mn)である。このようなナフテン酸の
亜鉛塩を用いる場合には、その導電性ペースト中の混合
量は、金属亜鉛換算で0.08〜0.32重量%が望ましい。添
加量が0.08重量%未満の場合には、100℃/分以上の速
さで昇温し乾燥したときに形状を損なわないという効果
が低い。逆に0.32重量%を超える場合には、導電性ペー
ストの乾燥後に大きな体積変化が起こり、導電性ペース
ト塗布膜にクラックが発生しやすくなる。一方、ナフテ
ン酸のマンガン塩を用いる場合には、その導電性ペース
ト中の混合量は、金属マンガン換算で0.045〜0.26重量
%が望ましい。添加量が上述の範囲外の場合には、亜鉛
塩の場合と同様の問題が生じる。
有機樹脂は、導電性ペーストに塗布可能な粘弾性を付
与するための成分である。有機樹脂としては、たとえば
エチルセルロースやロジン樹脂等が用いられる。このよ
うな有機樹脂の導電性ペースト中の混合量は、導電性ペ
ーストの塗布条件等により適宜設定されるものである
が、通常3.0〜8.0重量%程度に設定される。
有機溶剤は、上述の有機樹脂成分を溶解し、導電性ペ
ースト全体に所望の粘性を付与するための成分である。
このような有機溶剤としては、たとえばα−テルピネオ
ール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノ
イソブチレート、ブチルカルビトルアセテート(BCA)
等が用いられる。なお、このような有機溶剤の混合量
は、導電性ペーストの印刷条件等により適宜設定される
ものであるが、通常16〜25重量%程度に設定される。
次に、上述の積層セラミックコンデンサの製造方法に
ついて説明する。
まず、チタン酸バリウム等の誘電磁器材料と有機バイ
ンダーと溶媒との混合物をミルで混練し、グリーンシー
ト形成用のスラリーを作成する。そして、このスラリー
を用いて膜厚20〜25μm程度のグリーンシートを作成す
る。グリーンシートの作成は、スラリーの状態や作成す
るグリーンシートの厚みに応じて、たとえばブレードコ
ーターやロールコーター等を用いて行われる。
次に、得られたグリーンシート上に内部電極4a,4bを
形成するための導電性ペーストを印刷する。導電性ペー
ストの印刷は、膜厚が数μm程度となるように、所定の
内部電極パターンにしたがって行われる。なお、導電性
ペーストは、Ag/Pd混合粉と有機樹脂と有機溶剤とから
構成される。
次に、内部電極用の印刷が施されたグリーンシートの
積層を行う。グリーンシートの積層枚数は、本体部2内
に構成しようとするコンデンサの数に応じて設定する。
そして、グリーンシートの積層体を1200℃程度で焼成
し、本体部2を作成する。なお、焼成時の温度は、誘電
磁器材料及び導電性ペースト双方の収縮状態が一致する
ような温度に設定するのが好ましい。こうして得られた
本体部2の両端部には、それぞれ内部電極4aまたは4bの
端部が露出している。
次に、得られた本体部2の両端面、すなわち内部電極
4aまたは4bが露出する面に外部電極3a,3bを形成する。
外部電極3a,3bの形成では、まず当該両端面に上述の導
電性ペーストを120〜170μm程度の厚みで塗布する。導
電性ペーストの塗布は、たとえば浸漬法,転写法等を用
いて行われる。導電性ペーストの塗布後、導電性ペース
トの乾燥を行う。本実施例では、導電性ペーストとして
上述のような有機金属化合物を含むものを用いているた
め、たとえば100℃/分以上(たとえば400℃/分)の高
速乾燥を行った場合でも、乾燥後の導電性ペーストの形
状は良好に維持される。したがって、導電性ペーストの
乾燥時間を短縮することができるため自動化が容易であ
り、積層セラミックコンデンサの生産効率が改善され
る。
次に、乾燥した導電性ペーストの焼成を行う。焼成は
大気中で行い、また焼成温度は通常700℃〜850℃程度に
設定される。なお、焼成温度は、導電性ペースト中の導
電性粉末と本体部2との接着状態等に応じて、適宜最適
な温度に設定される。
こうして得られた積層セラミックコンデンサ1の外部
電極3a,3bには、はんだ耐熱性が良好なNiメッキを施
す。そして、さらにその上にSn−Pbのはんだメッキを施
す。これにより、良好なはんだ濡れ性とはんだ耐熱性を
有する積層セラミックコンデンサが得られる。
上述のような積層セラミックコンデンサの製造工程
は、外部電極形成時に導電性ペーストの高速乾燥が可能
なため、自動化することができる。このため、本実施例
の積層セラミックコンデンサは、安価に量産することが
できる。
〔他の実施例〕
前記実施例では本発明をセラミックコンデンサに採用
したが、本発明はこれに限られない。例えば本発明は、
チップ抵抗器,チップコイル等の他の磁器電子部品に適
用されてもよい。
〔発明の効果〕
本発明の磁器電子部品では、上述のような高速で乾燥
可能な導電性ペーストを用いて電極を形成している。こ
のため、本発明の磁器電子部品は安価に量産し得る。
〔実験例〕
比表面積3.5m2/gのAg粉末50重量部と、比表面積0.50m
2/gのAg粉末50重量部と、軟化温度640℃硼珪酸亜鉛ガラ
ス2.8重量部とを混合し、これにエチルセルロース樹脂
を30重量%含むα−テルピネオール18重量部とロジン樹
脂を40重量%含むα−テルピネオール8重量部とを添加
した。そして、この混合物を3本ロールミルで混練して
ペースト状とし、銀ペーストを作成した。また、得られ
た銀ペーストにさらにα−テルピネオールを添加してシ
ェアレート8sec-1、粘度400〜450ポイズとなるように調
整した。得られた銀ペースト100重量部に対して金属亜
鉛を8重量%含むナフテン酸亜鉛液または金属マンガン
を6重量%含むナフテン酸マンガン液を所定量添加し、
3本ロールミルを用いて混練することにより試料ペース
トを作成した。
次に、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体中に銀
−バラジウム合金の内部電極を備えた、大きさ約2.0×
1.05×0.95mmの積層セラミックコンデンサ素子を準備
し、浸漬法により試料ペーストを塗布した。そして、こ
の試料ペーストを400℃/分の速さで昇温乾燥した後、7
50℃で8分間焼成することにより、外部電極が形成され
た積層セラミックコンデンサを製造した。得られた積層
セラミックコンデンサについて、実体顕微鏡を用いて外
観と外部電極の外観とを調べた。結果を表に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る積層セラミックコンデ
ンサの斜視図、第2図は第1図のII−II断面図である。 1……積層セラミックコンデンサ、2……本体部、3a,3
b……外部電極。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銀を主成分とする導電性ペーストが磁器基
    体に塗布されかつ乾燥・焼成されることにより形成され
    た外部電極を有する磁器電子部品において、 前記外部電極が、銀を主成分とする導電性粉末と、ガラ
    スフリットと、有機金属化合物と、有機樹脂と、有機溶
    剤とからなる導電性ペーストによって形成されているこ
    とを特徴とする磁器電子部品。
  2. 【請求項2】前記有機金属化合物が、有機亜鉛化合物で
    ありかつ金属亜鉛換算で前記導電性ペースト中に0.08〜
    0.32重量%含有されていることを特徴とする請求項
    (1)に記載の磁器電子部品。
  3. 【請求項3】前記有機金属化合物が、有機マンガン化合
    物でありかつ金属マンガン換算で前記導電性ペースト中
    に0.045〜0.26重量%含有されていることを特徴とする
    請求項(1)に記載の磁器電子部品。
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