JPH04206612A - 積層コンデンサ内部電極用導体ペースト - 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、積層セラミックコンデンサの内部電極を形成
することに好適な導体ペース下に関する。

［従来の技術］ 一般に積層コンデンサは、チタン酸バリウム、酸化チタ
ン、鉛を含む複合ペロブスカイト等を主成分とする未焼
成のセラミック誘電体層と内部電極層とを交互に数層〜
数十層積層し、１０００〜１４００℃の温度で焼結させ
、これに外部電極を設けで製造される。内部電極材料に
は、通常パラジウム、銀、ニッケル、銅及びこれらの混
合物もしくは合金などの導電性粉末に、必要に応じて添
加物を配合し、有機ビヒクルに分散させて得られる導体
ペーストが使用される。導電性ｉ末としては誘電体の焼
結温度以上の融点を有し、大気焼成が可能でかつ信頼性
にも優れるとの理晶からパラジウム粉末が特にふされし
く用いられている。この導体ペーストをドクタブレード
法等でシート化した誘電体のグリーンシートにスクリー
ン印刷して内部電極層を形成し、これを複数枚重ねて加
熱加圧成形し、チップ片に切断した後、所定のプロファ
イルで焼成して一体化された構造のコンデンサ素体とす
る。　近年積層セラミックコンデンサの小型化・大容量
化の要求に合わせて、内部電極層、誘電体層共薄膜化し
ている。内部電極層については、従来３〜４μｍ厚で用
いられていたものから１〜２μｍ厚の薄さのものが実用
化されるまでになっている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、導電性粉末としてパラジウム粉末を用いた場
合、６００〜８００℃の焼成過程でのパラジウムの酸化
が顕著となるが、その際内部電極層が体積膨張する為誘
電体層との剥離（デラミネーション）を生じる原因とな
りやすい。さらに焼成温度が１０００℃をこえると、パ
ラジウム粒子が焼結により急激な結晶粒成長を起し、そ
の結果、ポーラスな電極面となり、積層セラミックコン
デンサの特性が悪化するという難点があった。

従来、これらの問題点を解決する手段として、モンモリ
ロナイト等の粘土物質や、誘電体粉、酸化アルミニウム
、酸化チタン等の無機質微粉末を添加することが行われ
てきた。しかしながら内部電極層の薄膜化にともなって
導電成分のパラジウム粉末も小粒径のものを用いる必要
が高まってきた。微小粒径のパラジウム粉末を用いた場
合酸化及び過焼結の程度がはなはだしくなる為、上記の
無機質微粉末を大量に添加しなければ酸化防止や焼結抑
制効果があられれず、逆にコンデンサ特性が劣化下する
という問題も生じてきた。

本発明は上記の欠点を除去し、パラジウム金属の酸化を
抑制でき、導電成分となるパラジウム粒子の融点付近の
温度で焼成しても異常粒成長が起らず、ボアの少ない緻
密な電極面が形成でき、積層コンデンサの特性の向上に
寄与し得る内部電極用導体ペーストを提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は（ａ）パラジウム粉末１００重量部と（ｂ）酸
化物換算で０．５〜４重量部の金属アルコキシド及び（
Ｃ）酸化物換算で０．４〜３重量部の金属キレート化合
物とを、（ｄ）有機ビヒクルに分散させてなる積層コン
デンサ内部電極用パラジウム導体ペーストである。

金属アルコキシド及び金属キレート化合物の添加方法は
、本来液状で入手可能についてはそのままで、又本来固
体であるものは適当な溶剤に溶解した後に、パラジウム
粉末と共に有機ビヒクル中に分散させることが望ましい
。

さらに、優れた添加方法として金属アルコキシド及び金
属キレート化合物をあらかじめパラジウム粉末の表面に
被覆することによって、上記酸化防止効果と焼結抑制効
果を増進させることができる。

前記金属アルコキシド及び金属キレート化合物を形成す
る金属としては、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム
、鉛、カルシウム、亜鉛等が適当である。特にケイ素の
アルコキシドとアルミニウムのキレート化合物が好まし
く用いられる。また、金属アルコキシド及び金属キレー
ト化合物の添加量は、それぞれ酸化物換算で０６５〜４
重量部及び０．４〜３重量部が適当である。この範囲よ
り少ない添加では金属アルコキシド及び金属キレート化
合物の添加効果が期待できず、上記範囲を超えると電極
の導電率の低下が著るしくなるばかりでなく、ペースト
の安定性が欠けるからである。

より一層の焼結防止効果を与える等の目的で金属酸化物
微粉末を加えることができる。

また、導電成分となる金属粉末としては、平均粒径０．
２μｍ以下のパラジウム粉末がふされしい。

［作用］ 本発明の構成による導体ペーストは、スクリーン印刷等
によって誘電体グリーンシートに塗布され、積層化等の
必要工程を経た後、所定の温度で焼成されてコンデンサ
素体となる。

本発明の構成による導体ペーストの第１の特徴は、金属
アルコキシド及び金属キレート化合物を添加しである為
、無機成分と有機成分の親和性が向上しペーストの主た
る機能成分であるパラジウム微粉末がビヒクル中により
よく分散できる点にある。この為、グリーンシートに印
刷した際、均質で平滑な塗膜を形成することができる。

第２の特徴として、導体ペースト中に均一に分散してい
る金属アルコキシド及び金属キレート化合物がその焼成
の初期段階（２００〜４００℃）で熱分解して有機成分
と分離し、活性な金属超微粉を形成する。この超微粉は
、パラジウム粉末を覆う形で均一に存在し、パラジウム
粉末近傍の酸素を消費して酸化物に変化していく為、６
００℃〜８００℃の温度範囲でのパラジウムの酸化を防
止する効果をあられすと考えられる。引続く昇温によっ
てパラジウムの焼結が本来顕著となる温度範囲の１００
０℃以上においては、生成した酸化物がパラジウム粒子
間を隔てる形で均一に存在する為、焼結のスピードが押
さえられ緻密な膜構造を備えた内部電極層が形成される
結果、積層コンデンサの特性を向上させることが可能と
なる。

上記の酸化抑制効果及び焼結コントロール効果はあらか
じめパラジウム粉末の表面を金属アルコキシド及び金属
キレート化合物で被覆してからペースト化することによ
って増進されると期待される。

［実施例］ 以下実施例によって本発明を説明する。

（実施例１〜５）及び（比較例１〜３）まず第１表の組
成に従って実施例及び比較例の材料を調合し、三本ロー
ルを用いて混練してパラジウム導体ペーストを作成した
。表中、ケイ素アルコキシドとアルミニウムキレート化
合物の欄に［５ｊＯ２量コ　［Ａｌ２Ｏ３量］とあるも
のは、燃焼酸化によってケイ素又はアルミニウムが全て
５ｊＯ２又はＡｌ２Ｏ３に変化したと仮定した場合の換
算重量である。有機ビヒクルはエチルセルロースを１５
％含有したターピネオール溶剤を用いた。

こうして得られた導体ペーストを用いて次のように評価
を行なった。

導体ペーストを９６％アルミナ基板に印刷し、電気炉を
用い１３５０℃で１０分間焼成した。得られた焼成膜の
単位層重量とシート抵抗値を測定した。次に単位層重量
をパラジウムの密度で割って換算膜厚を求めた。実施例
１と比較例２及び３について単位層重量を変化させた時
のシート抵抗値の変化を示すグラフを第１図に示した。

このグラフより、実施例の導体ペーストから得られた焼
成膜は単位層重量１　、　’Ｏｍ　ｇ　／　ｃｍ　２（
換算膜厚０．８μｍ）以上の領域でシート抵抗値の上昇
が見られず、膜厚１μｍで使用しても従来通りの導電性
を備えた電極層が形成できるとわかる。

一方比較例２及び３では、単位層重量１，６ないし１．
８ｍｇ／ｃｍ２　（換算膜厚１．２〜１゜５μｍ）付近
からのシート抵抗値上昇が見られ、１μｍ以下の膜厚で
は電極層としての使用に耐え難いとわかる。

換算膜厚１μｍとした時の焼成膜について、走査電子顕
微鏡による外観検査を行なった所、実施例については緻
密な膜が得られていたのに対し、比較例ではいずれもポ
ーラスな膜となっていることがわかった。第１表に、換
算膜厚１μｍの時のシート抵抗値及び緻密度をまとめて
表示した。

次に酸化防止効果を調べるため、実施例１及び比較例１
についてデイラドメーターを用いて電極膜の膨張率を調
べた。試料はチタン酸バリウム誘電体グリーンシートに
導体ペーストを印刷し、その上にグリーンシートを重ね
たものを用い、４００〜９００℃の温度範囲について測
定を行なった。

その結果、実施例１については最大膨張率が５％以内で
酸化膨張抑制効果が見られたが比較例１については、最
大膨張率が２０％以上に及び酸化膨張がはなはだしいと
わかった。

（実施例６） 次に金属アルコキシド及び金属キレート化合物がパラジ
ウム粉末に被覆して用いられる例を示すまず実施例にお
いて有機ビヒクルの量を３６重量部とした他は、同様の
組成と方法で仮ペーストを作成した。次にこの仮ペース
トを４００℃で１時間焼成して有機成分を焼き飛ばした
後粉砕して、ケイ素及びアルミニウムが被覆されたパラ
ジウム粉末を得た。この粉末１０２重量部に有機ビヒク
ル４１重量部を加えて評価用導体ペーストを作成した。

この導体ペーストを用いて実施例１〜５及び比較例１〜
３と同様にして評価を行なった所、換算膜厚１μｍの時
のシート抵抗値は１３５ｍΩで緻密度は○であり、実施
例１〜４よりもやや上回る良好な特性を示した。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によるパラジウム導体ペース
トは金属アルコキシド及び金属キレート化合物を添加し
ている為パラジウム粉末のを機ビヒクル中への分散に優
れ、均質かつ平滑な塗膜を印刷によって形成できる。し
かも、焼成過程でこれらの添加物が分解してパラジウム
粉末を覆うことにより酸化による電極層の膨張を抑制す
る為デラミネーションが発生しにくくなる。加えて高温
焼成時のパラジウム粒子の過焼結を抑えることにより緻
密な電極膜が形成できる。さらに、パラジウム粉末とし
て０．２μｍ以下の微細なものを用いることにより、１
μｍ以下の薄くて緻密な電極層を形成することが可能で
ある。

上記のごとく、本発明の導体ペーストは、電極薄膜化に
より薄型化・大容量化の要求に応える積層コンデンサを
形成するのに好適な内部電極用導体ペーストである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例及び比較例の導体ぺ一−ストを
用いた場合の単位層重量及び換算膜厚と、１μｍ換算シ
ート抵抗値の関係を示すグラフである。曲ＭＡは本発明
実施例１の導体ペースト、曲線Ｂは比較例２の導体ペー
スト、曲線Ｃは比較例３の導体ペーストをそれぞれ用い
た場合である。 特許出願人　　田中マッセイ株式会社 第１図 換算焼成膜厚（μｍ） 単位層重量（ｍｇ／ｃｍ２）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．（ａ）パラジウム粉末１００重量部と （ｂ）酸化物換算で０．５〜４重量部の金属アルコキシ
   ド及び （ｃ）酸化物換算で０．４〜３重量部の金属キレート化
   合物とを、 （ｄ）有機ビヒクルに分散させてなる積層コンデンサ内
   部電極用パラジウム導体ペースト
2. ２．金属アルコキシド及び金属キレート化合物はパラジ
   ウム粉末表面に被覆して用いられることを特徴とする請
   求項１記載の積層コンデンサ内部電極用パラジウム導体
   ペースト
3. ３．パラジウム粉末の粒径が０．２μｍ以下であること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の積層コンデンサ内
   部電極用パラジウム導体ペースト
4. ４．金属アルコキシドとしてケイ素のアルコキシドを、
   金属キレート化合物としてアルミニウムのキレート化合
   物を用いたことを特徴とする請求項１から３に記載の積
   層コンデンサ内部電極用パラジウム導体ペースト