JP2973558B2 - チップ型電子部品用導電性ペースト - Google Patents

チップ型電子部品用導電性ペースト

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JP2973558B2 JP3081994A JP8199491A JP2973558B2 JP 2973558 B2 JP2973558 B2 JP 2973558B2 JP 3081994 A JP3081994 A JP 3081994A JP 8199491 A JP8199491 A JP 8199491A JP 2973558 B2 JP2973558 B2 JP 2973558B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチップコンデンサ、チッ
プ抵抗、チップサーミスタ等のチップ型電子部品の端子
電極を形成するための導電性ペーストに関する。更に詳
しくは導電性ペーストの添加剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この種のチップ型電子部品を構成するセ
ラミック誘電体からなるベアチップの表面には端子電極
が形成される。この端子電極は金属粉末とガラスフリッ
トと不活性有機ビヒクルとを混練してつくられた導電性
ペーストをベアチップの表面に塗布し乾燥した後、60
0〜800℃程度の温度で焼成して形成される。このチ
ップ型電子部品は端子電極を基板にはんだ付けして使用
される。
【0003】従来、導電性ペーストの金属粉末には、A
g,Au,Pd,Pt等の貴金属、Cu,Ni等の卑金
属、又はこれらを混合した粉末が使用される。Ag粉を
含む導電性ペーストで形成された端子電極ははんだ付け
時にAgがはんだに溶解するいわゆるはんだ食われが起
こるため、Ag粉にPd粉を加えたAg/Pd混合粉が
多用されている。しかしPdを多く含むとはんだ付け性
が劣り、焼付け時にベアチップにクラックが生じ易いた
め、Ag−Pd端子電極のPdの含有率は1〜15%と
比較的低く押えられている。このため従来のAg−Pd
端子電極のはんだ耐熱性はそれほど高くなく、チップ型
電子部品をはんだ付けできる温度範囲は狭い。また端子
電極の膜厚は薄いため、はんだ食われを生じると信頼性
に劣るようになる。この点を解決するため、従来より焼
付け電極層の表面にNiめっき、Sn又はSn/Pbめ
っきの2層のめっき電極層が形成されている。Niめっ
きは、はんだ耐熱性の向上と、はんだによる電極食われ
の防止とを主たる目的とし、Sn又はSn/Pbめっき
は、酸化防止とはんだ濡れ性の向上を目的としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、焼付け電極層
の表面にNiめっき層とSn又はSn/Pbめっき層を
形成した従来のチップ型電子部品、例えばチップコンデ
ンサは、ベアチップを予熱せずに300℃以上のはんだ
層に浸漬して引上げると、Niめっき層の降温時の引張
り応力が高くしかも焼付け電極層が高硬度になっていて
この応力を吸収できないため、端子電極の内側のベアチ
ップにクラックが発生し易い。クラックが発生すると耐
湿性が低下してクラックから水分が浸入しコンデンサと
しての絶縁抵抗が劣化する。またこのチップコンデンサ
を基板の表面にはんだ付けにより実装し、例えば−25
℃から室温を経由して+85℃まで昇温し、反対に降温
させる温度サイクル試験を行った場合には、高い熱応力
から上記クラックが成長して端子電極の部分が折損する
か、或いはコンデンサの絶縁抵抗が劣化するようにな
る。
【0005】本発明の目的は、下地電極である焼付け電
極層の収縮しようとするストレスや硬度を和らげること
によりこの電極層表面に電解めっき処理を行ったときの
ベアチップに対するサーマルショックを緩和して、ベア
チップのクラックの発生率を減少させ、電気特性及び基
板への接着特性を劣化させないチップ型電子部品用導電
性ペーストを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の導
電性ペーストが金属粉末の焼結を円滑に促進することに
重点がおかれた結果、緻密で硬度の高い焼付け電極層が
形成され、サーマルショックを受けたときに熱応力が十
分に緩和されないことを見出し、本発明に到達した。本
発明は金属粉末とガラスフリットと不活性有機ビヒクル
と添加剤を含み、セラミック誘電体からなるベアチップ
の表面に塗布した後焼付けて端子電極を形成するチップ
型電子部品用導電性ペーストである。その特徴ある構成
は添加剤がCaO又はZnO又はこれらの混合物の焼結
制御用フィラーを含み、このフィラーを金属粉末に対し
て0.3〜5重量%添加したことにある。
【0007】以下、本発明を詳述する。本発明の金属粉
末には、Ag,Au,Pd,Pt等の貴金属、Cu,N
i等の卑金属、又はこれらを混合した粉末が使用され
る。金属粉末は焼結して端子電極に導電性を与える。ガ
ラスフリットには、ホウケイ酸亜鉛、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属を含有するホウケイ酸亜鉛、ホウケイ
酸鉛、ホウケイ酸ビスマス等のホウケイ酸系ガラス、ホ
ウ酸亜鉛系ガラス、ホウ酸カドミウム系ガラス等が用い
られる。ガラスフリットは金属粉末の焼結を促進し、ベ
アチップとの界面を接合させるために用いられる。また
不活性有機ビヒクルには、メチルセルロース、エチルセ
ルロース等をブチルカルビトール、テルピネオール等の
有機溶剤に溶解したものが用いられる。上記セルロース
類は上記有機溶剤に5〜30重量%の割合で混合され
る。有機ビヒクルはペーストの粘度を調整し、ベアチッ
プ表面への塗布を容易にするために用いられる。
【0008】導電性ペーストの添加剤は、CaO又はZ
nO又はこれらの混合物の焼結制御用フィラーを含む。
この添加剤は金属粉末の焼結を遅延させるために用いら
れる。導電性ペーストは、ペースト100重量%とする
とき、65〜80重量%の金属粉末と、この金属粉末に
対して1〜30重量%のガラスフリットと、この金属粉
末に対して0.3〜5重量%の焼結制御用フィラーと、
残部が有機ビヒクルとにより構成される。金属粉末が6
5重量%未満になると電極の導電性に劣り、80重量%
を越えるとベアチップとの接着性が劣化する。ガラスフ
リットが1重量%未満になると焼結金属が多孔質になり
電解めっき時の電解液が空孔に浸入し易くなる。この結
果、長期の信頼性に対して問題があり、端子電極とベア
チップとの接着強度が低下し、端子電極の耐湿性が劣化
する。コンデンサの場合には誘電正接(tanδ)が劣
化する。またガラスフリットが30重量%を越えると焼
付け時に電極層の表面にガラスフリットが浮き出て、め
っき膜の形成が阻害され、はんだ耐熱性が不十分とな
る。焼結制御用フィラーが0.3重量%未満になると、
金属粉末の焼結を遅延させる効果がなく、無添加の場合
と変らない。これに対して5重量%を越えると焼結が抑
制され過ぎ、焼結金属が多孔質になり、ガラスフリット
が少ない場合と同様の問題がある。
【0009】本発明の導電性ペーストはチップコンデン
サ、チップ抵抗、チップサーミスタ等のチップ型電子部
品の端子電極に用いられる。特に、チップ型積層セラミ
ックコンデンサに好適に用いられる。この場合、コンデ
ンサを構成するセラミック誘電体には鉛系ペロブスカイ
トを主成分とする誘電体材料が好ましい。鉛系ペロブス
カイトを主成分にする誘電体材料としては、Pb(Mg
1/3Nb2/3)O3,Pb(Fe1/2Nb1/2)O3,PbTi
3等が挙げられる。
【0010】
【作用】導電性ペースト中に上記割合でCaO又はZn
O又はこれらの混合物の焼結制御用フィラーを添加する
と、これらの金属酸化物はいずれも焼付け時には金属粉
末と殆ど反応せずむしろ金属粉末の焼結を遅延させる。
その結果、焼付け電極層の収縮しようとするストレスや
硬度が和られ、この電極層表面に電解めっき処理を行っ
たときのベアチップに対するサーマルショックが緩和さ
れる。またこの焼結制御用フィラーは耐めっき性があ
り、めっき時に電極中にめっき液が浸入することがな
い。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、導
電性ペーストにCaO又はZnO又はこれらの混合物の
焼結制御用フィラーを少量添加することにより、下地電
極である焼付け電極層の収縮しようとするストレスや硬
度が低下し、サーマルショックが緩和され、ベアチップ
のクラックの発生率を減少させ、電気特性が低下せず、
基板への接着特性が劣化しない。この結果、信頼性の高
いチップ型電子部品が得られる。
【0012】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて比較例
とともに説明する。 <実施例> 図1に示すように、この例ではチップ型電子部品はチッ
プ型積層セラミックコンデンサ10である。このコンデ
ンサ10はベアチップ11とこのチップ11の両端部に
形成された下地電極12とを備える。チップ11は鉛ペ
ロブスカイト系であって、貴金属のAg70/Pd30
からなる内部電極13を有し、長さ3.2mm、幅1.
6mm、厚み0.85mmのサイズを有する。下地電極
12の表面にはNiめっき層14及びSn/Pbめっき
層15がこの順に形成される。
【0013】下地電極を次の条件により形成した。導電
性ペースト100重量%とするとき75重量%の金属粉
末と、この金属成分に対して10重量%のガラスフリッ
トと、表1に示すように金属粉末に対して0.3〜5重
量%の範囲内になるように配合した3種類の焼結制御用
フィラーと、残部が不活性有機ビヒクルとを混練して導
電性ペーストを調製した。ここで金属粉末はAg100
重量%からなり、ガラスフリットはCdO(15重量%)
−PbO(25重量%)−B23(20重量%)−SiO2
(40重量%)からなる。また有機ビヒクルはエチルセル
ロースをブチルカルビトールとテルピネオールに混合し
たものを用いた。焼結制御用フィラーはCaO又はZn
Oを用いた。このペーストを焼付け後の厚さが90μm
になるようにベアチップの両端部にディップ方式で塗布
し、大気圧下、150℃で10分間乾燥した。このチッ
プを25℃/分の速度で、大気圧下、680℃まで昇温
しそこで5分間保持した後、20℃/分の速度で室温ま
で降温してAgからなる下地電極を得た。
【0014】Niめっき層及びSn/Pbめっき層を次
の条件により形成した。pH4.0、温度50℃のスル
ファミン酸ニッケル(Ni(NH2SO3)2・4H2O)1
20g/Lの組成の浴を用い、電解バレルめっき法で下
地電極の表面に2μm厚のNiめっき層を形成した。p
H4.5、温度25℃の錫(Sn)と鉛(Pb)が9:
1の組成の浴を用い、電解バレルめっき法でNiめっき
層の表面に6μm厚のSn/Pbめっき層を形成した。
これにより、下地電極の上に更に2層のめっき層を形成
した積層セラミックコンデンサを得た。
【0015】 <比較例> 表1に示すように焼結制御用フィラーを全く添加しない
導電性ペースト、或いはAl23,MgO,ZnOのい
ずれか1種からなる焼結制御用フィラーを0.3〜5重
量%の範囲外になるように配合した導電性ペーストをそ
れぞれ実施例と同一のベアチップの両端部に塗布して焼
付けた以外は実施例と同様にして積層セラミックコンデ
ンサを得た。
【0016】 <測定方法> 上記実施例及び比較例で作製しためっき層付きの積層セ
ラミックコンデンサについて次の(a)〜(d)の特性を、ま
た2層のめっき層を施さない以外は上記実施例及び比較
例と同一の積層セラミックコンデンサについて次の(a)
〜(c)の特性を測定した。括弧内の数値nは試験した試
料数である。 (a) 誘電正接(%)(n=30) 1kHz、1Vrmsで測定した。 (b) サーマルショック後の下地電極内側のクラック発生
(n=100) 350℃の共晶はんだ(Sn63/Pb37)中に金属
ピンセットで掴んだ試料を予熱せずに1秒間浸漬し、引
上げた後、熱濃硝酸で煮沸、溶解して下地電極を除去
し、下地電極の内側のベアチップにクラックが入ってい
るかどうかを調べた。 (c) 引張強度(n=10) 積層セラミックコンデンサの下地電極に0.8mmのは
んだ引き鋼線を230℃のホットプレート上で共晶クリ
ームはんだ(千住金属社製SPT−55−2062−M
10)により接着し、この鋼線を引張ることにより引張
強度を測定した。 (d) 信頼性(耐湿負荷試験)(n=20) +85℃の温度で85%の相対湿度下、50Vの直流電
圧を印加して1000時間に至るまでの劣化の有無を調
べた。
【0017】<測定結果と評価> 上記(a)〜(d)の結果を表1に示す。表1より、4種類の
比較例の積層セラミックコンデンサは下地電極内側のク
ラック発生率が高く、また4種類の比較例のうち、焼結
制御用フィラーが5重量%を越えるもの(比較例3,比
較例4)は、めっき層が有無により誘電正接、接着強度
の値が大きく変動し、更に焼結制御用フィラーの添加量
が所定の範囲外であるものは350時間以下で劣化し
た。これに対して、3種類の実施例の積層セラミックコ
ンデンサはめっき層の有無に拘らず誘電正接、接着強度
の値の変動は極めて小さかった。また下地電極内側のク
ラックの発生率は極めて低く、更に焼結制御用フィラー
の添加量が所定の範囲内であるものは1000時間経過
後も劣化が見られなかった。
【0018】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例の積層セラミックコンデンサの断
面図。
【符号の説明】
10 積層セラミックコンデンサ 11 ベアチップ 12 下地電極 13 内部電極 14,15 めっき層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01G 4/252 H01B 1/16 H01G 4/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属粉末とガラスフリットと不活性有機
    ビヒクルと添加剤を含み、セラミック誘電体からなるベ
    アチップの表面に塗布した後焼付けて端子電極を形成す
    るチップ型電子部品用導電性ペーストであって、 前記添加剤はCaO又はZnO又はこれらの混合物の
    結制御用フィラーを含み、前記フィラーを前記金属粉末
    に対して0.3〜5重量%添加したことを特徴とするチ
    ップ型電子部品用導電性ペースト。
  2. 【請求項2】 チップ型電子部品がセラミックコンデン
    サである請求項1記載のチップ型電子部品用導電性ペー
    スト。
  3. 【請求項3】 セラミック誘電体が鉛系ペロブスカイト
    主成分とする請求項2記載のチップ型電子部品用導電
    性ペースト。
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