JPH04273417A - 積層セラミックコンデンサ - Google Patents

積層セラミックコンデンサ

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JPH04273417A
JPH04273417A JP5780691A JP5780691A JPH04273417A JP H04273417 A JPH04273417 A JP H04273417A JP 5780691 A JP5780691 A JP 5780691A JP 5780691 A JP5780691 A JP 5780691A JP H04273417 A JPH04273417 A JP H04273417A
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JP5780691A
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Inventor
Kaoru Nishizawa
薫 西澤
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は端子電極が金属粉末とガ
ラスフリットを含むペーストを焼付けた電極層からなり
、めっき層を有しない積層セラミックコンデンサに関す
る。更に詳しくは焼付け電極層が2層からなる積層セラ
ミックコンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】積層セラミックコンデンサは、内部電極
を有するベアチップを複数個重合して形成されたセラミ
ック誘電体と、この内部電極と電気的に接続された端子
電極とにより主として構成される。この端子電極は金属
粉末とガラスフリットと有機ビヒクルとを混練してつく
られたペーストをセラミック誘電体の両端部に塗布した
後、600〜800℃程度の温度で焼成して製造される
。この積層セラミックコンデンサは端子電極を基板には
んだ付けして使用される。
【0003】従来、上記ペーストにはAgに主としては
んだ耐熱性を向上させるためにPdを加えたAg−Pd
ペーストが多用されている。しかしPdを多く含むとは
んだ付け性が劣り、焼付け時に誘電体にクラックが生じ
易いため、Ag−Pd端子電極のPdの含有率は1〜1
5%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、セ
ラミックコンデンサをはんだ付けできる温度範囲は狭い
。この点を解決するため、従来より焼付け端子電極の表
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、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、端子電極にN
iめっき層とSn又はSn/Pbめっき層を形成した従
来の積層セラミックコンデンサは、Niめっき層の降温
時の引張り応力が高いため、コンデンサを予熱せずに3
00℃以上のはんだ層に浸漬して引上げると、端子電極
の内側のセラミック誘電体にクラックが発生し易い。ま
た電解めっき処理した場合には、端子電極の焼結金属粒
子間や焼結金属層とめっき層の間に電解液が残存して、
コンデンサを実装した後に電解液が基板上に漏出する恐
れがあり、このため極めて高い信頼性を要求される積層
セラミックコンデンサには、めっき層を設けないことが
ある。また2層のめっき層を形成した従来の積層セラミ
ックコンデンサは工程数が多く、生産管理が複雑で高価
になる不具合があった。本発明の目的は、端子電極にめ
っき層を設けることなく、焼付け電極層のみで端子電極
を形成してはんだ付け性及びはんだ耐熱性に優れ、信頼
性が高く、しかも少ない工程数で製造し得る積層セラミ
ックコンデンサを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の積層セラミック
コンデンサは、図1に示すように内部電極13を有する
ベアチップを複数個重合して形成されたセラミック誘電
体11と、金属粉末とガラスフリットを含むペーストを
誘電体11の両端部に焼付けることにより内部電極13
と電気的に接続された端子電極12とを備える。この積
層セラミックコンデンサ10の端子電極12は誘電体1
1に接する内層12aとこの内層の表面に積層された外
層12bとの2層の焼付け電極層からなり、内層12a
は70〜95重量%のAgと5〜30重量%のPdを含
む内層用ペーストを焼付けて形成され、外層12bは8
5〜99重量%のAgと前記内層用ペーストより少ない
1〜15重量%のPdを含む外層用ペーストを焼付けて
形成される。
【0006】端子電極の外層用ペーストには内層用ペー
ストより少ないガラスフリットを含ませることが好まし
い。
【0007】以下、本発明を詳述する。本発明の積層セ
ラミックコンデンサは、内部電極を有するベアチップを
複数個重合してセラミック誘電体を形成し、この誘電体
の両端部に内部電極と電気的に接続された端子電極を形
成して作製される。このセラミック誘電体には、鉛系、
チタン酸バリウム系の誘電体が用いられ、内部電極には
Pd,Pt,Ag/Pd等の貴金属、或いはNi,Fe
,Co等の卑金属が用いられる。本発明の端子電極はセ
ラミック誘電体に接する内層とこの内層の表面に積層さ
れた外層との2層の焼付け電極層からなる。この電極層
の表面にめっき層は形成されない。
【0008】この端子電極の製造方法は、先ず内層用ペ
ーストにセラミック誘電体の端部を浸漬して引上げ15
0〜200℃で乾燥した後、600〜800℃で焼成し
て内層を焼付ける。次いで外層用ペーストに内層を焼付
けたセラミック誘電体の端部を浸漬して引上げ内層と同
様に乾燥焼成して外層を焼付ける。内層は厚さが20〜
50μmの範囲に、外層は厚さが30〜60μmの範囲
にそれぞれ形成される。内層が20μm未満であると接
着強度やはんだ耐熱性に劣り、50μmを越えると焼付
け時にクラックが入る。外層は30μm未満であるとは
んだ付け性に劣り、60μmを越えると製品の外観形状
が悪くなる。
【0009】内層用ペースト及び外層用ペーストともそ
れぞれAgとPdを含む金属粉末とガラスフリットとを
有機ビヒクルとともに混練して調製される。内層用ペー
ストは70〜95重量%のAgと5〜30重量%のPd
を含み、外層用ペーストは内層用ペーストより多い85
〜99重量%のAgと内層用ペーストより少ない1〜1
5重量%のPdを含む。内層用ペーストのPd含有量が
5重量%未満になるとはんだ耐熱性に劣り、外層用ペー
ストのPd含有量が15重量%を越えるとはんだ付け性
に劣るようになる。また内層用ペーストに金属成分に対
して2〜15重量%のガラスフリットを含ませ、外層用
ペーストには金属成分に対して内層用ペーストより少な
い1〜5重量%のガラスフリットを含ませることが好ま
しい。内層用ペーストのガラスフリットの含有量が2重
量%未満になると金属粉末のセラミック誘電体に対する
接着強度が低下し、外層用ペーストのガラスフリットの
含有量が5重量%を越えると焼結後の端子電極の表面に
ガラスフリットが現れ、基板へのはんだ付け性に劣るよ
うになる。
【0010】
【作用】内層用ペーストに比較的多くPdを含有させて
これを焼成することにより、内層の焼付け電極層のはん
だ耐熱性が高まる。また外層用ペーストに内層用ペース
トより少ないPdを含有させてこれを焼成することによ
り、はんだ付け性が向上し、セラミック誘電体のクラッ
ク発生が防止される。これにより、端子電極の表面に更
にめっき層を設けなくても高い信頼性を有する積層セラ
ミックコンデンサが得られる。外層用ペーストに多くの
ガラスフリットを含有させ、内層用ペーストにこれより
少ないガラスフリットを含有させると、内層のセラミッ
ク誘電体に対する接着強度が高まるとともに、外層にガ
ラスフリットが出現しなくなりはんだ付け性が更に良好
になる。
【0011】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、は
んだ耐熱性とはんだ付け性という相反する2つの特性を
最外層にめっき層を形成することなく具備することがで
きる。これによりめっき層を設けることができない製品
仕様の積層セラミックコンデンサに対して高い信頼性を
付与することができる。特に、外層用ペーストにガラス
フリットを内層用ペーストより少ない量だけ含ませるこ
とにより、端子電極に高い接着強度と更に優れたはんだ
付け性を付与することができ、信頼性のより高い積層セ
ラミックコンデンサが得られる。
【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1>図1に示すように、積層セラミックコンデ
ンサ10はセラミック誘電体11とこの誘電体11の両
端部に形成された端子電極12とを備える。セラミック
誘電体11は鉛ペロブスカイト系であって、貴金属のA
g70/Pd30からなる内部電極13を有し、長さ3
.2mm、幅1.6mm、厚み0.8mmのサイズを有
する。端子電極12は内層12aと外層12bの2層の
焼付け電極層からなり、これらを次の条件により形成し
て積層セラミックコンデンサを得た。
【0013】■  内層の焼付け電極層内層用ペースト
100重量%とするときAg/Pd比が75/25のA
gとPdからなる72重量%の金属粉末と、この金属成
分に対して3重量%のB2O3(30重量%)−ZnO
(30重量%)−PbO(40重量%)からなるガラス
フリットと、残部がエチルセルロースとブチルカルビト
ールとテルピネオールを含む有機ビヒクルとを混練して
内層用ペーストを調製した。このペーストを焼付け後の
厚さが40μmになるようにセラミック誘電体11の両
端部に塗布し、大気圧下、200℃で10分間乾燥した
。この誘電体を25℃/分の速度で、大気圧下、800
℃まで昇温しそこで5分間保持した後、20分/分の速
度で室温まで降温してAg−Pdからなる焼付け電極層
を得た。 ■  外層の焼付け電極層 Ag/Pd比が92/8のAgとPdからなる金属粉末
を用いた以外は内層用ペーストと同様にして外層用ペー
ストを調製した。このペーストを焼付け後の厚さが50
μmになるように内層が形成されたセラミック誘電体1
1の両端部に塗布し、大気圧下、200℃で10分間乾
燥した。この誘電体を25℃/分の速度で、大気圧下、
750℃まで昇温しそこで5分間保持した後、20分/
分の速度で室温まで降温してAg−Pdからなる焼付け
電極層を得た。
【0014】<比較例1>実施例1と同一のセラミック
誘電体の両端部に実施例1の内層用ペーストのみを焼付
け後の厚さが90μmになるようにした以外は実施例1
の内層用ペーストと同様に焼付け、端子電極が単一の焼
付け電極層からなる積層セラミックコンデンサを得た。 <比較例2>Ag/Pd比が85/15のAgとPdか
らなる金属粉末を用いた以外は実施例1の外層用ペース
トと同様にしてペーストを調製した。このペーストのみ
を実施例1と同一のセラミック誘電体の両端部に、焼付
け後の厚さが90μmになるようにした以外は実施例1
の外層用ペーストと同様に焼付け、端子電極が単一の焼
付け電極層からなる積層セラミックコンデンサを得た。 <比較例3>実施例1と同一のセラミック誘電体の両端
部に実施例1の外層用ペーストのみを焼付け後の厚さが
90μmになるようにした以外は実施例1の外層用ペー
ストと同様に焼付け、端子電極が単一の焼付け電極層か
らなる積層セラミックコンデンサを得た。
【0015】<測定方法>上記実施例1及び比較例1〜
3で作製した積層セラミックコンデンサについて、諸特
性を次の方法により測定した。括弧内の数値nは試験し
た試料数である。 (a) 焼付け後のクラック(n=20)焼付け後の試
料をその幅方向を上下方向にして型枠内に置き、溶融し
た合成樹脂を流し込んで室温で硬化させた後、サンドペ
ーパで研磨して光学顕微鏡により観察した。 (b) 静電容量(nF)及び誘電正接(%)(n=3
0)1kHz、1Vrmsで測定した。 (c) 絶縁抵抗(Ω)(n=15)25Vの直流電圧
を印加した後、30秒経過後の抵抗を測定した。 (d) 信頼性(耐湿負荷試験)(n=20)+85℃
の温度で85%の相対湿度下、16Vの直流電圧を印加
して1000時間後と10000時間経過までの劣化の
有無を調べた。 (e) 引張強度(n=10)積層セラミックコンデン
サの端子電極に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。上
記(a)〜(e)の結果を表1に示す。
【0016】(f) はんだ付け性及びはんだ耐熱性(
n=20) 220℃、230℃、250℃、270℃の温度でそれ
ぞれ溶融させたAg入りの共晶はんだ(H60−A)中
にピンセットで試料を挟んで浸漬し、端子電極にはんだ
が付き始めるまでの時間と、端子電極が食われて素地が
露出し始めるまでの時間を光学顕微鏡により調べた。上
記(f)の結果を図2〜図4に示す。比較例1の試料全
てにクラックが発生したため、比較例1については上記
(b)〜(f)の試験を省略した。
【0017】
【表1】
【0018】<測定結果と評価>実施例1の積層セラミ
ックコンデンサは比較例2及び比較例3のものに比較し
て、図2〜図4の結果よりはんだ付け性及びはんだ耐熱
性に優れ、また表1より電気特性、信頼性及び引張強度
については優とも劣らない値を示すことが判明した。
【0019】<実施例2>実施例1と同じセラミック誘
電体の両端部に次の条件で内層と外層の2層の焼付け電
極層からなる端子電極を形成して積層セラミックコンデ
ンサを得た。■  内層の焼付け電極層内層用ペースト
100重量%とするときAg/Pd比が75/25のA
gとPdからなる72重量%の金属粉末に対してガラス
フリットの添加量を10重量%にした以外は実施例1と
同様にして内層用ペーストを調製し、このペーストを実
施例1と同様に焼付けた。 ■  外層の焼付け電極層 実施例1と同じ外層用ペーストを実施例1と同様に焼付
けた。 <比較例4>比較例2のAg/Pd比が85/15のA
gとPdからなる金属粉末を用い、この金属成分に対し
てガラスフリットの添加量を10重量%にした以外は比
較例2と同様にしてペーストを調製した。このペースト
のみを実施例1と同一のセラミック誘電体の両端部に焼
付け後の厚さが90μmになるようにした以外は実施例
1の外層用ペーストと同様に焼付け、端子電極が単一の
焼付け電極層からなる積層セラミックコンデンサを得た
【0020】<測定方法>上記実施例2及び比較例4で
作製した積層セラミックコンデンサについて、諸特性を
上述した(a)〜(f)の方法により調べた。その結果
を表2、図5及び図6に示す。
【0021】
【表2】
【0022】<測定結果と評価>実施例2の積層セラミ
ックコンデンサは比較例4のものに比較して、図5及び
図6の結果よりはんだ付け性及びはんだ耐熱性について
優れ、また表2より電気特性、信頼性及び引張強度につ
いても優れた値を示すことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層セラミックコンデンサの断面図。
【図2】実施例1のはんだ付け性及びはんだ耐熱性の特
性図。
【図3】比較例2のはんだ付け性及びはんだ耐熱性の特
性図。
【図4】比較例3のはんだ付け性及びはんだ耐熱性の特
性図。
【図5】実施例2のはんだ付け性及びはんだ耐熱性の特
性図。
【図6】比較例4のはんだ付け性及びはんだ耐熱性の特
性図。
【符号の説明】
10  積層セラミックコンデンサ 11  セラミック誘電体 12  端子電極 12a  内層 12b  外層 13  内部電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  内部電極(13)を有するベアチップ
    を複数個重合して形成されたセラミック誘電体(11)
    と、金属粉末とガラスフリットを含むペーストを前記誘
    電体(11)の両端部に焼付けることにより前記内部電
    極(13)と電気的に接続された端子電極(12)とを
    備えた積層セラミックコンデンサ(10)において、前
    記端子電極(12)が前記誘電体(11)に接する内層
    (12a)と前記内層の表面に積層された外層(12b
    )との2層の焼付け電極層からなり、前記内層(12a
    )は70〜95重量%のAgと5〜30重量%のPdを
    含む内層用ペーストを焼付けて形成され、前記外層(1
    2b)は85〜99重量%のAgと前記内層用ペースト
    より少ない1〜15重量%のPdを含む外層用ペースト
    を焼付けて形成されたことを特徴とする積層セラミック
    コンデンサ。
  2. 【請求項2】  端子電極(12)の内層(12a)は
    金属成分に対して2〜15重量%のガラスフリットを含
    む内層用ペーストを焼付けて形成され、端子電極(12
    )の外層(12b)は金属成分に対して前記内層用ペー
    ストより少ない1〜5重量%のガラスフリットを含む外
    層用ペーストを焼付けて形成された請求項1記載の積層
    セラミックコンデンサ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 19990928