JPH02232914A - チップ状コンデンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック積層コンデンサ等のチップ状に形
成されたコンデンサの改良に関する。

〔従来技術〕

従来から、チップ状コンデンサは一般には第２図の概略
図に示す積層コンデンサが知られている。

この積層コンデンサＡは通常ＢａＴｉＯｚ等の誘電体磁
器１と、該磁器１内部にＡｇ−ＰｄやＮｉ等から成る複
数の内部電極２と、該内部電極２と電気的に接続された
一対の端子電極３とから構成され、端子電極３は回路基
板に実装された際に、基板上の回路網と電気的に接続す
る役目を果している。

このようなチップ状コンデンサは２０〜３０μｍの誘電
体グリーンシ一トに内部電極２を形成する金属ペースト
を特定の部分に印刷後、それらを積層、圧着後、所定の
大きさに切断され、焼成する。

次に、焼成後のセラミック素体の両端部に端子電極３を
形成する金属ペーストを塗布し、８００〜８５０℃で焼
き付けられて形成される。また、端子電極３には、所望
によりハンダ付け性を改善し、回路基板への搭載を容易
にするために、Ｎｉメッキ＋Ｓｎメッキ等が端子電極３
上に施される場合もある。

この端子電極３は一般にはＡｇやＡｇ−Ｐｄ等の金属粉
末とガラス粉末とを混合したものから成り、従来から、
セラミック素体との密着性や内部電極との接続およびハ
ンダ付け性の見地から各種の特性のものが市販されてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した製造プロセスによれば、端子電極を形成する際
には、焼付け処理を必須とするが、通常端子電極の熱膨
張係数は主成分である金属自体の熱膨張係数に近（　、
ＢａＴｉＯｓ等のセラミック誘電体の熱膨張係数に比べ
て大きい。そのため、焼付け処理後の冷却時に熱応力が
発生し、場合によってはセラミック誘電体磁器にクラッ
クを生じせしめ、静電容量の低下、絶縁抵抗の低下等を
招く恐れがあり、量産時の歩留り向上に大きな支障をき
たしているのが現状であった。

このようなクランクの発生を防止するために、例えば磁
器自体の強度を高めるか、或いは磁器と端子電極との熱
膨張係数を近づけることが考えられるが、磁器の強度を
高めるにしても限界があり、熱膨張係数を近づけても誘
電特性或いは電極としての特性を満足するようなものを
製造することばほとんど不可能である。

〔問題点を解決するための手段〕

この問題点に対し、本発明者等は、異種材質の接合物を
冷却する際に発生する熱応力σが一般に、次式 σ＝Ｅ　・△α・ΔＴＥ：ヤング率 △α：熱膨張率の差 △Ｔ：温度差 で表わされることに着目し、この熱応力をＦＥＭ解析に
より詳細に検討した結果、端子電極材料のヤング率と熱
膨張係数を特定の範囲に設定することによって発生する
熱応力を誘電体磁器の強度以下に設定することができ、
磁器のクランクの発生を防止し、チップ状コンデンサを
歩留り良く製造することができることを知見した。

本発明によれば、ＢａＴｉＯ．を主成分とする誘電体磁
器の両端部に端子電極を有するチップ状コンデンサにお
いて、該電極を形成する材料の熱膨張係数とヤング率が
第１図の点ＡＢＣＡで囲まれる領域にあることを特徴と
するチップ状コンデンサが提供される。

以下、本発明を詳述する。

第２図に示したチップ状コンデンサにおいて、製造工程
中、特に端子電極形成時に発生する応力は、ＦＥＭ解析
では端子電極３と磁器１との境界部Ｘに集中することが
わかり、実際のクラックの発生もほとんどが同じ部分に
集中する傾向にある。

通常、ＢａＴｉＯｓを主成分とする誘電体磁器は、その
添加物あるいは製法によりバラッキはあるが、ＢａＴｉ
Ｏ．を８５χ以上含む場合の抗折強度はほぼ１２±３　
Ｋｇ／ｍｓ”程度の強度であり、熱膨張係数はほぼ１０
〜１２Ｘ１０−’／　℃程度である。

本発明によれば、前述した熱応力が上記磁器強度より低
い場合、クラックの発生は抑制されると考えられる。そ
こで、発生する熱応力が端子電極のヤング率と熱膨張に
より決定されることから、端子電極のヤング率Ｅと熱膨
張係数αを第１図の点Ａ（１９Ｘ１０−’．４０００）
．　Ｂ（１４Ｘ１０−ｂ．１００００）．Ｃ（１４Ｘ１
０−’．４０００）　　で囲まれる領域に設定すること
により、熱応力を誘電体の強度以下に設定することがで
きる。第１図において線ＢＣはα＝１４　ｘｌＯ−ｂ／
　’ｃの線、線ＣＡはＥ＝４０００Ｋｇ／ｍｍ”の線で
あり、線ＡＢはＥ．−１．２Ｘ１０’　Ｘα＋２６８０
０の線である。

本発明において、端子電極のヤング率Ｅおよび熱膨張係
数αを上記の範囲に限定したのは、線ＡＢより外側では
、冷却時の熱応力が磁器の強度を上回わるためにクラン
クが発生し易くなり、、熱膨張係数αが１４Ｘ１０−’
／　”Ｃより小さいものはガラスと金属との割合におい
てガラスが２０体積χ以下の実用的レベルではハンダぬ
れ不良や容量のバラツキを生じる。また、ヤング率Ｅが
４０００Ｋｇ／ｍｍ”より小さい場合は焼付端子電極の
緻密度が低く、接着強度や電気的特性の劣化があり実用
的でない。

本発明において用いられる端子電極材料としては、金属
成分としてＡｇ，Ｐｄ，Ｃｕ＋Ｎｉ等を用い、ガラス成
分としてホウケイ酸鉛系、ホウケイ酸亜鉛系、ホウケイ
酸ビスマス系等を用い、これらを組合わせてヤング率、
熱膨張係数が前述した範囲になるように調製し、焼付温
度等を適宜調整すれば良い。

以下、本発明を次の例で説明する。

〔実施例〕

銀粉末として粒形がフレーク状の■および粒子径が０．
２〜０．５μｍの■、パラジウム粉末として粒径が０．
１　〜０．３　ｐ一の■および０．４　〜０．６　，１
７１１１の■、ガラス粉末として軟化点が５５０℃の■
および同じク６５０℃の■を用いてこれを第１表に示す
所定量に秤量し、これにパインダ液１５重量％、溶剤を
１０重景％の割合で添加し、３本ロールミルで混合し、
ヤング率、熱膨張係数の異なる複数の金属ペーストを得
た。この金属ペーストをＢａＴｉＯ２を主成分とし、Ｃ
ａＺｒ０３を１０重量％の割合で添加した抗折強度１２
Ｋｇ／ｍｍ”、熱膨張係数１１ｘｌＯ−’／　℃磁器か
ら構成され、内部電極としてＰｄを用いて成る３．２ｍ
ｍ　Ｘｌ．５ｍ涌Ｘ１．０ｎｎ形状の積層セラミックコ
ンデンサチップの端部に塗布して８５０℃で１０分間焼
き付けた。次に焼き付けられた端子電極部分を切り落と
し、チップにクラックが生じているか、その有無を２０
個ずつ調べた。

また、金属ペーストはそれぞれ別途１０ｍｍφ×１０ｍ
ｍｔ及び６ｌｌｌｍ　φＸ１５ｍｍｔの型に流し込み、
ゆっくり乾燥後８５０℃で１０分間焼成して金属塊を得
、熱膨張係数とヤング率を測定した。なお、熱膨張係数
は４０℃から６００℃までの温度範囲で測定した。

また、端子電極の接着強度について、チップ状コンデン
サを基板上に形成された銅の導体パターン上にハンダを
用いて実装し、実装後、コンデンサを引張り、その強度
がＩＫｇ以上のものを○、ｌＫｇ未満のものを×とした
。

ハンダぬれ性については２３０℃のハンダに３秒間浸漬
してハンダ付け試験を行い外部電極面の７５χ以上がハ
ンダで覆われているものを○、７５χ未満のものを×と
した。

〔以下余白〕

第１表の結果によれば、本発明の範囲内の試料では、ク
ラックの発生は全くなく端子電極としての性能も良好で
あった。しかし、ヤング率と熱膨張係数との関係が第１
図のＡＢ線より外側の隘１、阻３の試料はいずれも数個
のサンプルにクラックが生じ、特性上不安定であること
が理解される。

また、ヤング率が４０００Ｋｇ／ｍｍ”を下回わる阻８
の試料ではクラックの発生は認められないものの端子電
極の磁器に対する接着強度が悪く、電極の剥離が認めら
れた。一方熱膨張係数が１４Ｘ１０−ｈ／　℃を下回わ
るＮａ９では隘８と同様のクラックの発生は認められな
いがハンダとの濡れ性が悪く、実用的でなかった。

〔発明の効果〕

以上詳述した通り、本発明によればチップ状コンデンサ
の端子電極材料の熱膨張係数およびヤング率を特定の関
係を満足するように調製することによってＢａＴｉＯ＝
を主成分とする磁器に対し、製造時に生じる熱応力を低
減させクランクの発生を抑制し、静電容量や絶縁抵抗の
低下等を防止し量産性に優れたコンデンサを提供するこ
とができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における端子電極材料の熱膨張係数とヤ
ング率との関係を示した図、第２図はチップ状コンデン
サの概略図である。 Ａ：積層コンザンテ １：誘電体磁器 ２：内部電極 ３：端子電極

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＢａＴｉＯ＿３を主体としてなるチップ状誘電体磁器の
   両端部に端子電極を有するチップ状コンデンサにおいて
   、該端子電極を形成する材料の熱膨張係数αとヤング率
   Ｅが第１図のグラフの下記点のＡＢＣＡで囲まれる領域
   にあることを特徴とするチップ状コンデンサ。 α（℃）Ｅ（Ｋｇ／ｍｍ＾２） 点Ａ（１９×１０＾−＾６，４０００） Ｂ（１４×１０＾−＾６，１００００） Ｃ（１４×１０＾−＾６，４０００）