JP3760359B2

JP3760359B2 - 半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物および半導体セラミックコンデンサ

Info

Publication number: JP3760359B2
Application number: JP19738597A
Authority: JP
Inventors: 悟野田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2017-07-23
Also published as: JPH1139943A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物および半導体セラミックコンデンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
還元再酸化型半導体セラミックコンデンサは、ＢａＴｉＯ₃素体を還元雰囲気で焼成または熱処理して得られた酸素欠乏型半導体を構成した両面に端子電極（以下、厚膜電極とする。）を塗付した後、大気中で熱処理し電極下に酸素を吸収した酸化誘電体層を形成する。
【０００３】
厚膜電極には銀または酸化銀の微粉末を導電成分とし、これに低融点ガラスフリットを含有させた導電性組成物（以下、銀ペーストとする。）をスクリーン印刷法等の手段で磁器素体に塗布し、かつ大気中にて焼成または熱処理して構成する。焼成温度、熱処理温度は先の銀粉末の焼結及び磁器素体の酸化誘電体層の厚みをコントロールする目的で約８００℃で行うのが一般的である。
【０００４】
この銀ペースト中には低融点、膨張及び耐久性が適当であるホウ珪酸鉛系、ホウ珪酸鉛亜鉛系のガラスフリットが含まれていた。これらのガラスフリットを使用するとスズ／鉛半田に対しての半田濡れが良好であり、電極にリード線等を半田付けする際に適当であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の還元再酸化型半導体セラミックコンデンサに使用される厚膜電極中のホウ珪酸鉛系ガラスフリットには、その主成分として酸化鉛を含有しており、また、厚膜電極とプリント回路基板の配線電極との半田付けや、厚膜電極とリード端子等の半田付けに使用される錫／鉛半田においても鉛が含有されている。
【０００６】
近年、環境問題等を考慮して鉛を使用しない電子機器の開発が行われている。半田においては錫を主成分とし銀、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンの少なくとも１成分を含有した無鉛半田を使用した製品の導入が進んでいる。
【０００７】
しかし、従来のホウ珪酸鉛系、ホウ珪酸亜鉛系のガラスフリットを使用した厚膜電極は、錫／鉛半田に対しては良好な半田濡れ性を示すが、上記無鉛半田に対しては良好な半田付けが得られない場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、鉛を使用しないガラスフリットを含有する半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物を提供するとともに、無鉛半田に対して半田濡れ性の良好な厚膜電極を有する半導体セラミックコンデンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物および半導体セラミックコンデンサの実装構造を完成するに至った。
本願第１の発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物は、導電粉末と、ホウ珪酸ビスマスガラスフリットと、有機ビヒクルとを含有する半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物であって、前記導電粉末は銀であり、前記ガラスフリットに含まれる酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０〜９９．９ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００１０】
上記の鉛を有しないガラスフリットに含まれる酸化ビスマスが上記の範囲内であれば、無鉛半田に対して半田濡れ性の良好な厚膜電極を形成することができる。なお、酸化ビスマスの含有量がガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０ｗｔ％未満の場合には、目的とする静電容量が得られず、また、９９．９ｗｔ％を越える場合（酸化ビスマスの含有量が実質的に１００ｗｔ％の場合）には、厚膜電極の電極強度が得られない。
【００１２】
本願第２の発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物においては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０〜９９．９ｗｔ％含有することに特徴がある。
含有量が９０ｗｔ％未満の場合には、接合不良で容量低下が生じやすくいので好ましくない。
【００１３】
本願第３の発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物においては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００１４】
本願第４の発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物においては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００１５】
本願第５の発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物においては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９９．９ｗｔ％含羞することに特徴がある。
【００１６】
本願第６の発明の半導体セラミックコンデンサは、半導体セラミックコンデンサ素体に形成された端子電極と外部に接続するリード端子とを無鉛半田により半田付けしてなる半導体セラミックコンデンサであって、前記端子電極は導電粉末と、ホウ珪酸ビスマスガラスフリットとを含有し、前記ガラスフリットに含まれる酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０〜９９．９ｗｔ％含有し、かつ、前記無鉛半田は銀、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンのうち少なくとも１種類を含み、残部が錫であることに特徴がある。
【００１７】
本願第７の発明の半導体セラミックコンデンサにおいては、前記導電粉末は銀であることに特徴がある。
【００１８】
本願第８の発明の半導体セラミックコンデンサにおいては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０〜９９．９ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００１９】
本願第９の発明の半導体セラミックコンデンサにおいては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００２０】
本願第１０の発明の半導体セラミックコンデンサにおいては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００２１】
本願第１１の発明の半導体セラミックコンデンサにおいては、前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９９．９ｗｔ％含有することに特徴がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
まず、半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物として、銀粉末とホウ珪酸ビスマスガラスフリットとを用意する。前記ガラスフリットに対する酸化ビスマス含有量を変化させた試料１〜試料７を表１に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
次に、樹脂成分としてセルロース系を用い、溶剤成分としてテルピネオールもしくはブチルカルビトールを用いた有機ビヒクル中に上記混合物を分散して銀ペーストを作製し、チタン酸バリウム系の還元再酸化型コンデンサ素体の両面にスクリーン印刷で塗布し、大気中にて８３０℃で焼き付けて厚膜電極を形成した。なお、熱処理は７００℃〜８５０℃の範囲内で適宜設定できる。
【００２５】
上記厚膜電極における錫／鉛半田（グラフ▲１▼）と無鉛半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系、グラフ▲２▼）のメニスコグラフ結果を、試料１（図１）、試料２（図２）、試料３（図３）、試料６（図４）の場合について示す。
【００２６】
次に、前記電極焼き付け後の還元再酸化型半導体セラミックコンデンサをロジンフラックスを使用して、半田槽（２３５℃）に浸漬した。半田濡れ性試験機（ＲＨＥＳＣＡ製ＳＡＴ−５０００）を用いてゼロクロスタイム（グラフの矢印）で比較した。
【００２７】
表１および図１〜図４に示すように、明らかにＳｎ／Ｐｂ半田に比べて無鉛半田のゼロクロスタイムが短く、半田濡れ性の良好な結果を示している。
【００２８】
しかし、図５に示す通り、前記ガラスフリットに含まれる酸化ビスマス含有量がガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０〜９９．９％までは静電容量値が得られているが、８０％未満になると静電容量値が低下することが認められる。
【００２９】
なお、上記実施例では無鉛半田として、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系半田を用いたが、それのみならず、Ａｇ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｓｂのうち、少なくとも１種類を含み、残部が錫である無鉛半田でも同様の効果が得られた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物および半導体セラミックコンデンサを用いれば、鉛を使用しないガラスフリットを含有するために環境にやさしく、また、無鉛半田に対して半田濡れ性の良好な電気的接合部を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の試料１の厚膜電極における錫／鉛共晶半田と無鉛半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系）のメニスコグラフ。
【図２】本実施例の試料２の厚膜電極における錫／鉛共晶半田と無鉛半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系）のメニスコグラフ。
【図３】本実施例の試料３の厚膜電極における錫／鉛共晶半田と無鉛半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系）のメニスコグラフ。
【図４】本実施例の試料６の厚膜電極における錫／鉛共晶半田と無鉛半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系）のメニスコグラフ。
【図５】ガラスフリット中のＢｉ₂Ｏ₃濃度（ｗｔ％）と静電容量（ｎＦ）との関係を示すグラフ。

Claims

導電粉末と、ホウ珪酸ビスマスガラスフリットと、有機ビヒクルとを含有する半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物であって、
前記導電粉末は銀であり、
前記ガラスフリットに含まれる酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０〜９９．９ｗｔ％含有することを特徴とする半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０〜９９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１記載の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１記載の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１記載の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１記載の半導体セラミックコンデンサ用導電性組成物。
半導体セラミックコンデンサ素体に形成された端子電極と外部に接続するリード端子とを無鉛半田により半田付けしてなる半導体セラミックコンデンサであって、
前記端子電極は導電粉末と、ホウ珪酸ビスマスガラスフリットとを含有し、前記ガラスフリットに含まれる酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０．０〜９９．９ｗｔ％含有し、かつ、前記無鉛半田は銀、亜鉛、ビスマス、インジウム、アンチモンのうち少なくとも１種類を含み、残部が錫であることを特徴とする半導体セラミックコンデンサ。
前記導電粉末は、銀であることを特徴とする請求項６に記載の半導体セラミックコンデンサ。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０〜９９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体セラミックコンデンサ。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち８０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体セラミックコンデンサ。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体セラミックコンデンサ。
前記酸化ビスマスは、前記ガラスフリット全体１００ｗｔ％のうち９９．９ｗｔ％含有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体セラミックコンデンサ。