JP2862650B2 - チップ型積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物 - Google Patents

チップ型積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物

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JP2862650B2 JP2211939A JP21193990A JP2862650B2 JP 2862650 B2 JP2862650 B2 JP 2862650B2 JP 2211939 A JP2211939 A JP 2211939A JP 21193990 A JP21193990 A JP 21193990A JP 2862650 B2 JP2862650 B2 JP 2862650B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ニッケルを内部電極とするチップ型積層コ
ンデンサの外部電極用卑金属組成物に関するものであ
る。
〔従来の技術および背景〕
チップ型積層コンデンサとしては、添付図に示すよう
な構成のものが公知である。図において、1は内部電
極、2は外部電極、3はセラミックス、4a、4bはメッキ
層である。
そして、内部電極1としては、パラジウム、白金ある
いは銀−パラジウム等の貴金属が用いられ、外部電極2
にも銀あるいは銀−パラジウム等の貴金属が用いられ、
メッキ層4a、4bとしては各々ニッケルメッキ、半田メッ
キが施されていた。(以下、従来技術Iという) しかし、高価な貴金属を内部電極および外部電極に用
いていたので、近年、コストダウンを目的として、内部
電極を卑金属であるニッケルに置換しようとする試みが
成されている。ところで内部電極にニッケルを用いる場
合、ニッケルが高融点で非酸化性雰囲気で優れた耐蝕性
を示すため、1250℃以上で且つ中性あるいは弱還元性雰
囲気でセラミックグリーンシートとも積層されて焼成さ
れる。そこで、このような雰囲気で焼成されたニッケル
を内部電極とするチップ型積層コンデンサに対する密着
強度が強固で、良好な半田濡れ性、良好な半田耐性およ
び良好なメッキ耐性を有する外部電極が待望されてい
る。
例えば、外部電極として従来技術Iと同じく銀あるい
は銀−パラジウムを用いることはコストダウン化に逆行
し、またこれらの貴金属はニッケルとの導通が悪く、静
電容量が不足で、誘電正接(tanδ)が大きく電力損が
増加するという問題がある。(以下、従来技術IIとい
う) そこで、コストダウンを図り且つ内部電極のニッケル
との導通性を良好にするために、内部電極と同じニッケ
ルかあるいはコバルト等の卑金属を外部電極として用い
ることが考えられる。これらのニッケルあるいはコバル
トは高融点金属であり、外部電極として用いる場合は、
未焼成のニッケルの内部電極と一緒に1250℃以上で且つ
中性あるいは弱還元性雰囲気で焼成する必要がある。し
かし、そのようにして得た外部電極は半田付けができな
いので、さらに銀などの半田付け可能な電極を形成する
必要があり、製造工程が増える。(以下、従来技術III
という) また、ニッケルを内部電極とする積層コンデンサを先
に焼成しておき、この焼成済みの積層コンデンサにニッ
ケル、コバルト等の外部電極を後付けする方法も考えら
れるが、この場合、焼成済みの積層コンデンサを保護す
るために900℃前後の比較的低い温度で焼成を行う必要
がある。基本的にはこのような低い温度ではニッケル、
コバルトを焼成させることはできないので、多量のガラ
スフリットを配合して焼成が試みられたことがある。し
かし、半田濡れ性およびメッキ性が不良で、ガラスフリ
ットが多いために、静電容量が不足でtanδが増大する
等の問題が発生した。(以下、従来技術IVという) そこで、本発明者等は、まず、比較的低温(900℃前
後)で焼成可能な銅を外部電極として選択し、内部電極
をニッケルとする焼成済みの積層コンデンサに銅の外部
電極を後付けする方法を行った。しかし、この場合、ガ
ラスフリットとしてホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛あるいはホウ
珪酸亜鉛を単独で用いたので、以下のような問題が発生
した。
ホウ酸鉛またはホウ珪酸鉛を単独でガラスフリットと
して用いた場合、5重量%以下ではブリスタが発生せ
ず、半田濡れ性も良好であったが密着強度が低かった。
また、それらのガラスフリットの配合量が5重量%を超
えると、密着強度は増加したが、ブリスタが発生し、半
田濡れ性も不良となった。(以下、従来技術Vという) また、ホウ珪酸亜鉛を単独でガラスフリットとして用
いた場合、密着強度が低く、5重量%以上では、ブリス
タが発生するとともに半田濡れ性が不良になった。(以
下、従来技術VIという) 本発明者等はこのような従来技術I〜VIの有する問題
点を解決するものとして、先に、銅に対して5〜15重量
%の結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛を単独に添加するか、又は適
正量のホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および酸化亜鉛を組み合わ
せたものを銅に対して5〜15重量%添加したチップ型積
層コンデンサ外部電極用卑金属組成物に関する発明を完
成し、特許出願した。(以下、先行発明という) 本発明者等の先行発明に係るものは、焼成済みチップ
型積層コンデンサとの密着強度が高く、半田濡れ性およ
び半田耐性が良好で、焼成後の外観も良好な外部電極と
して極めて優れた卑金属組成物である。そして、さらに
信頼性を高めるために、先行発明の特許出願明細書に開
示された方法に従って製造した銅外部電極に従来技術I
と同様にニッケルメッキおよび半田メッキを施した。こ
の場合、ニッケルメッキおよび半田メッキとも問題なく
行うことができたが、メッキ厚を観察するためメッキ済
みチップ型積層コンデンサの断面を観察したところ、半
田メッキの厚みは5μで、ニッケルメッキの厚みも大部
分が5μ程度であったが、ところどころでニッケルが銅
外部電極の内部にまで拡散していた。そのニッケル拡散
量は、ガラスフリットが結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛単独のも
のでも、ホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および酸化亜鉛を組み合
わせたもののいずれも、最大30μであった。このように
ニッケル銅外部電極の内部にまで拡散した場合、絶縁不
良や静電容量の低下や積層コンデンサとの密着強度の低
下等を引き起こす可能性がある。
なお、本発明者等がガラスフリットの種類を変えて、
ニッケルメッキ時の銅外部電極へのニッケルの拡散度合
を調べると、ホウ酸鉛では最大50μ、ホウ珪酸鉛では最
大40μ、非晶質ホウ珪酸鉛亜鉛では最大40μ、非晶質ホ
ウ珪酸亜鉛では最大30μのニッケルの拡散が見られた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は従来の技術I〜VIの有するこのような問題点
を解決し、さらに先行発明を改良するためになされたも
のであって、その目的は、ニッケルを内部電極とする焼
成済み積層コンデンサとの密着強度が高く、半田濡れ
性、半田耐性、電気特性および焼成後の外観が良好で、
ニッケルの拡散の極めて少ないメッキ耐性に優れたチッ
プ型積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物を提供する
ことにある。
〔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、 80〜93重量%の銅と、結晶化温度が400〜550℃の5〜
15重量%のホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリットと、結晶化温
度が600〜750℃の2〜5重量%のホウ珪酸亜鉛ガラスフ
リットからなるチップ型積層コンデンサ外部電極用卑金
属組成物を第一の発明とし、 80〜93重量%の銅と、2.5〜7.5重量%のホウ酸鉛ガラ
スフリットと、1.0〜3.0重量%のホウ珪酸鉛ガラスフリ
ットと、1.5〜4.5重量%の酸化亜鉛と、結晶化温度が60
0〜750℃の2〜5重量%のホウ珪酸亜鉛ガラスフリット
からなるチップ型積層コンデサ外部電極用卑金属組成物
を第二の発明とする。
〔作用〕
結晶化温度が600〜750℃のホウ珪酸亜鉛(結晶化ホウ
珪酸亜鉛ともいう)は軟化点が高く、しかも結晶質であ
るため、焼成時に積層コンデンサのセラミック中に拡散
せず、その殆どが銅外部電極の内部あるいは表面に留ま
り、ニッケルメッキ時のニッケルの拡散浸入を抑制する
ものと思われる。しかし、銅に対する結晶化ホウ珪酸亜
鉛の添加量として、結晶化ホウ珪酸亜鉛の添加量が2重
量%未満ではニッケルの拡散を抑制する効果が十分でな
く(ニッケル拡散量15〜30μ)、5重量%を超えるとブ
リスタが発生する。
また、銅に対するガラスフリットとして、結晶化温度
が400〜550℃のホウ珪酸鉛亜鉛(結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛
ともいう)が5重量%未満では、半田濡れ性は良好であ
るが、密着強度が低い。一方、結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛が
15重量%を超えると、ブリスタが発生し、半田濡れ性が
悪くなる。
さらに、銅に対するガラスフリットとして、ホウ酸
鉛、ホウ珪酸鉛、酸化亜鉛を単独で用いた場合、これら
の添加量が少ないと、半田濡れ性は良好であるが強度が
低い。一方、これらの添加量が増えるとブリスタが発生
し、半田濡れ性が悪くなる。
そこで、銅に対して結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛を5〜15重
量%添加するか、あるいはホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および
酸化亜鉛を本発明のように組み合わせたものを5〜15重
量%添加したものに、さらに結晶化ホウ珪酸亜鉛を2〜
5重量%添加することにより、チップ型積層コンデンサ
との密着強度が高く、半田濡れ性および半田耐性が良好
で、ブリスタの発生がなく、ニッケルの拡散の極めて少
ない外部電極が得られる。
〔実施例〕
本発明の実施例について以下に説明する。
酸素量が0.15重量%以下で平均粒径が1μの球状銅粉
またはフレーク銅粉と、ホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛、結晶化
ホウ珪酸鉛亜鉛、結晶化ホウ珪酸亜鉛等のガラスフリッ
トと、酸化亜鉛を13頁の表1に示すように合計で100重
量%になるように配合し、この卑金属組成物100重量部
に有機ビヒクルを20重量部添加して3本ロールミルによ
り混合し、外部電極用の銅ペーストを得た。そして、こ
の銅ペーストを、ニッケルを内部電極とする焼成済みの
チップ型積層コンデンサの両端に塗布し、150℃で10分
間乾燥した後、N2雰囲気中で900℃で10分間保持し、外
部電極を形成した。次ぎに、この外部電極にニッケルメ
ッキ、半田メッキを施し、図に示すようなチップ型積層
コンデンサを得た。なお、焼成後の外部電極厚みは、平
面部(t1)で70μ、側面部(t2)で35μであった。
次いで、このようにして外部電極を形成したチップ型
積層コンデンサについて、電気特性、密着強度およびニ
ッケルメッキ時の外部電極へのニッケルの拡散量の測
定、ならびに半田濡れ性、半田耐性および焼成後の外観
の評価を行った。その結果を表1に記す。
表1において、○、△、×は目視評価の結果で、○は
良好、△はやや不良、×は不良を示す。
表1から以下の点が明らかである。
本実施例に係るものは、80〜93重量%の銅に対し
て、適正量の結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛および結晶化ホウ珪
酸亜鉛を添加するか、または適正量のホウ酸鉛、ホウ珪
酸鉛、酸化亜鉛および結晶化ホウ珪酸亜鉛を組み合わせ
たものを添加したものであるから、焼成後の外観が良好
でブリスタの発生がなく、半田濡れ性および半田耐性が
良好で密着強度が高く、電気特性も問題なく、ニッケル
の拡散量も極めて少なく、信頼性が高い。
No1およびNo2の比較例は、銅に対してホウ酸鉛を単
独で添加したものであり、No1はホウ酸鉛の添加量が5
重量%と少ないので、焼成後の外観が良好で半田濡れ性
も良好であるが、密着強度が低い。
No2はホウ酸鉛の添加量が10重量%と多いので、ブリ
スタが発生し、半田濡れ性も悪い。
No3およびNo4の比較例は、銅に対してホウ珪酸鉛を
単独で添加したものであり、No3はホウ珪酸鉛の添加量
が5重量%と少ないので、焼成後の外観が良好で半田濡
れ性も良好であるが、密着強度が低い。
No4はホウ珪酸鉛の添加量が10重量%と多いので、ブ
リスタが発生し、半田濡れ性も悪い。
No5およびNo6の比較例は、銅に対して結晶化ホウ珪
酸鉛亜鉛を添加したものであり、その添加量が適正であ
るから、焼成後の外観および半田濡れ性が良好で、密着
強度が高く、電気特性も問題ない。しかし、結晶化ホウ
珪酸亜鉛が全く添加されていないので、ニッケルの拡散
量が多い。
No7およびNo8の比較例は、銅に対して結晶化ホウ珪
酸亜鉛を単独で添加したものであり、ニッケルの拡散量
は少ないが、焼成後の外観が悪く、密着強度が低く、半
田濡れ性も悪い。
〔発明の効果〕
本発明により、チップ型積層コンデンサとの密着強度
が高く、半田濡れ性および半田耐性および焼成後の外観
が良好で、ニッケルメッキ時のニッケルの拡散量が極め
て少なくて信頼性の高いチップ型積層コンデンサ外部電
極として極めて好適な卑金属組成物を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
図はチップ型積層コンデンサの断面図である。 1……内部電極、2……外部電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 愛知後 将 京都府京都市西京区樫原江ノ本町11 (72)発明者 岡田 駿 神奈川県逗子市沼間5丁目765―120 (72)発明者 桜庭 正美 京都府長岡京市竹ノ台2 (72)発明者 菊地 立郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 長井 淳夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 4/12 H01G 4/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】80〜93重量%の銅と、結晶化温度が400〜5
    50℃の5〜15重量%のホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリット
    と、結晶化温度が600〜750℃の2〜5重量%のホウ珪酸
    亜鉛ガラスフリットからなるチップ型積層コンデンサ外
    部電極用卑金属組成物。
  2. 【請求項2】80〜93重量%の銅と、2.5〜7.5重量%のホ
    ウ酸鉛ガラスフリットと、1.0〜3.0重量%のホウ珪酸鉛
    ガラスフリットと、1.5〜4.5重量%の酸化亜鉛と、結晶
    化温度が600〜750℃の2〜5重量%のホウ珪酸亜鉛ガラ
    スフリットからなるチップ型積層コンデンサ外部電極用
    卑金属組成物
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