JPH0428110A - 積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペースト及び積層型コンデンサ - 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、導電性ペースト及び積層型コンデンサ、特に
、積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペースト及
びこの導電性ペーストを用いた積層型コンデンサに関す
る。

〔従来の技術〕

電子機器の小型化に伴い、電子機器に使用される電子部
品も小型化している。たとえばセラミックコンデンサで
は、小型で軽量な積層セラミックコンデンサが開発され
ている。この積層セラミックコンデンサは、たとえば、
厚さ数μｍの内部電極層と厚さ数十μｍのセラミック誘
電体層とが交互に積層されて一体焼成されたコンデンサ
素子と、外部電極とを有している。ここで、外部電極は
導電性ペーストを用いて形成されている。

外部電極形成用の従来の導電性ペーストは、銀系の導電
性粉末とガラスフリットと有機ビヒクルとを主成分とす
るものである。導電性ペーストによる外部電極の形成は
、コンデンサ素子の端面に上述の導電性ペーストを塗布
し、ペースト中の導電性粉末とガラスフリットとを焼成
してコンデンサ素子と一体化することにより行われてい
る。

なお、上述の積層セラミックコンデンサでは、はんだ耐
熱性を向上させ、またプリント基板への実装を可能とす
るために、電気メツキ法により表面にＮｉ膜及び５ｎ−
Ｐｂ膜が形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の積層セラミックコンデンサでは、導電性ペー
ストの焼成により得られた外部電極に多数のボイドが生
じる。これは、従来は６５０℃程度の軟化点のガラスフ
リットが使用され、８００〜８５０℃の焼成過程でガラ
スフリットが外部電極の表面及びセラミックコンデンサ
の素体側に移動して、内部で導電性粉末が凝集すること
による。

このボイド発生のため、積層セラミックコンデンサのメ
ツキ処理に用いるメツキ液が、上述のボイド内に侵入し
、コンデンサ素子とメツキ被膜との間に閉じ込められる
。この結果、前記従来の積層セラミックコンデンサでは
、回路基板に装着するために溶融はんだ浴中に浸漬する
とボイド内に閉じ込められたメツキ液が溶融はんだ浴の
熱により突沸し、コンデンサ素子にクランクを発生させ
る。

第１の発明の目的は、焼成後にボイドが生じにくい積層
型コンデンサの端子電極形成用導電性ペーストを提供す
ることにある。

第２の発明の目的は、クラックが生じにくい積層型コン
デンサを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の積層型コンデンサの端子電極形成用導電性
ペーストは、銀系の導電性粉末とガラスフリットと有機
ビヒクルとを含むものである。この導電性ペーストは、
ガラスフリットが軟化点６００℃未満の低融点ガラスフ
リットと軟化点６゜０℃以上の高軟化点ガラスフリット
とを含み、がつ両ガラスフリットの軟化点温度差が５０
℃以上であることを特徴としている。

本発明に用いられる導電性粉末は、導電性ペーストの焼
成後に電極を形成するための成分である。

導電性粉末は、銀、銀を主成分とする合金の粉末、また
は銀の粉末に他の種類の導電性金属の粉末を混合したも
のが用いられる。このような導電性粉末としては、銀−
パラジウム系合金にＰｂ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属粉末を若
干混合したものを例示することができる。導電性粉末の
平均粒径は、１〜２μｍ程度が望ましい。平均粒径が２
μｍを超える場合には、導電性粉末の焼結速度が遅くな
りやすい。なお、導電性粉末は、導電性ペースト中に通
常６５〜７２重量％程度混合される。

本発明に用いられるガラスフリットは、導電性ペースト
の焼成時に導電性粉末を積層型コンデンサの本体に接着
するための無機バインダー成分である。本発明では、ガ
ラスフリットとして、低軟化点ガラスフリットと高軟化
点ガラスフリットとの混合物が用いられる０本発明で低
軟化点ガラスフリットとは、軟化点が６００℃未満のガ
ラスフリントをいう。低軟化点ガラスフリットとしては
、たとえばＺｎ０４７モル％、８２０３３４モル％、Ｓ
　ｉ　０２　１４モル％、Ｎａｚ　０２モル％、及びＬ
ｉ２Ｏ３モル％の混合物からなる硼珪酸系のガラス粉末
を例示することができる。尚、このガラスフリットの軟
化点は５７０℃である。このガラス粉末の平均粒径は、
２〜ｌＯμｍ程度が好ましい。

平均粒径が１０μｍよりも大きい場合は、焼成時に焼成
ブクレが発生し、コンデンサ本体との接着性が低下する
ことがある。逆に、２μｍよりも小さい場合は、ペース
トのレオロジーが浸漬法への適性を欠くこととなる。ま
た、本発明で高軟化点ガラスフリットとは、軟化点が６
００℃以上のガラスフッリドをいう。高軟化点ガラスフ
リットとしては、たとえばＺｎ０１５モル％、ＢｚＯコ
２８モル％、５ｉＯｚ４２モル％、Ｂａ０６モル％、Ｎ
ａｚ０６．５モル％、及びＡＩｔ　Ｏｓ　２．５モル％
の混合物からなる硼珪酸系のガラス粉末を例示すること
ができる。尚、このガラスフリットの軟化点は６３０℃
である。このガラス粉末の平均粒径は、２〜１０μｍ程
度が好ましい。

なお、本発明において低軟化点ガラスフリットと高軟化
点ガラスフリットとの区別を６００℃に設定したのは、
銀系の導電性粉末の凝集が６００℃前後で起こるためで
ある。

本発明では、低軟化点のガラスフリットと高軟化点のガ
ラスフリットとは、５０℃以上の軟化点温度差となる・
ように選択されて用いられる。両ガラスフリットの軟化
点温度差が５０℃未満の場合は、電極に発生する多数の
ボイドを充分に抑えることができず、またコンデンサ本
体と外部電極との接合強度が充分に得られない。

本発明では、低軟化点ガラスフリットは、導電性粉末１
００重量部に対して２．０〜４．０重量部添加される。

添加量が２．０重量部未満の場合は、本発明の導電性ペ
ーストの焼成により得られた電極と積層型コンデンサ本
体との接合強度が弱くなる。逆に、添加量が７．０重量
部を超えると、電極膜表面がガラス組織で支配され、メ
ツキ皮膜が形成し難くなる。また、本発明では、高軟化
点ガラスフリットは、導電性粉末１００重量部に対して
１．　０〜７．０重量部添加される。添加量が１．０重
量部未満の場合は、電極にボイドが生じやすくなる。逆
に、７．０重量部を超える場合は、低軟化点ガラスフリ
ントの場合と同じくメツキ皮膜が形成し難くなる。

本発明に用いられる有機ビヒクルは、有機樹脂と有機溶
剤とを含んでいる。有機樹脂は、導電性ペーストに塗布
可能な粘弾性を付与するための成分であり、たとえばエ
チルセルロースやロジン樹脂等が用いられる。有機樹脂
の導電性ペースト中の混合量は、導電性ペーストの塗布
条件等により適宜設定されるが、通常２．５〜８重置％
程度に設定される。一方、有機溶剤は、上述の有機樹脂
成分を溶解し、導電性ペーストに所望の粘性を付与する
ための成分である。有機溶剤としては、たとえばα−テ
ルピネオール、２，２．４−）ジメチル−１，３−ベン
タンジオールモノイソブチレート、ブチルカルピトール
アセテート（ＢＣＡ）等が用いられる。有機溶剤の導電
性ペースト中の混合量は、導電性ペーストの塗布条件等
により適宜設定されるが、通常１２〜２２重量％程度に
設定される。

本発明の導電性ペーストには、有機白金、有機ロジウム
、有機金、有機銀等の有機貴金属のコロイドを若干添加
してもよい。この場合、導電性ペーストの焼結を促進さ
せることができる。

本発明の積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペー
ストは、積層型コンデンサの外部電極を形成するために
用いられる。積層型コンデンサの外部電極は、本発明の
導電性ペーストを塗布し、乾燥し、そして焼成すること
により形成される。

導電性ペーストの乾燥工程では、まず有機溶剤成分が揮
散してペーストが乾燥する。そして、焼成工程において
焼成温度を上げていくと、３００℃付近で樹脂成分が分
解揮散し、その後導電性粉末畔 の焼痕反応と低軟化点ガラスフリットの軟化変形とが起
こる。低軟化点ガラスフリットの焼成反応では、低軟化
点ガラスフリットがペーストの表面側とコンデンサ本体
側とに移動に集中し、焼成温度の上昇にしたがってコン
デンサ本体との接合面にガラスリッチな層が形成される
。これにより、外部電極とコンデンサ本体とが強固に接
合される。

なお、導電性粉末の焼結反応により銀の粒子が凝集して
電極にボイドが生じるが、このボイドは、さらに焼成温
度を高くして高軟化点ガラスフリットを軟化させると、
軟化した高軟化点ガラスフッリドにより充填される。こ
の結果、本発明の導電性ペーストによる電極では、ボイ
ドが生じにくくなる。

＊＊＊＊＊＊＊ 第２の発明に係る積層型コンデンサは、内部電極層と誘
電体層とが交互に積層されかつ一体焼成された本体と、
本体に設けられかつ内部電極層に接続された外部電極と
を備えている。そして、本発明の積層型コンデンサは、
外部電極が銀系の導電性材料と弊化点６００″Ｃ未満の
低軟化点ガラスフリットと、軟化点６００″Ｃ以上の高
軟化点ガラスフッリドとからなり、且つ両ガラスフリッ
トの軟化点温度差が５０℃以上であることを特徴として
いる。

第１図及び第２図に本発明に係る積層セラミックコンデ
ンサの一例を示す。第１図は積層セラミックコンデンサ
の斜視図であり、第２図は第１図の■−■断面図である
。

図において、積層セラミックコンデンサ１は、直方体状
の本体部２と、本体部２の両端に対向するように配置さ
れた１対の外部電極３ａ、３ｂとを備えている。

本体部２は、たとえばチタン酸バリウムのような磁器材
料のグリーンシートが多数枚積層されたものを焼成して
一体化することにより構成されている。本体部２の内部
には、内部電極４ａ、４ｂが交互に多数配置されている
。内部電極４ａは、本体部２の同右側端面に配置された
外部電極３ａに接続されており、左側端面に配置された
外部電極３ｂとは絶縁されている。一方、内部電極４ｂ
は外部型１１ｉ３ｂに接続されており、外部電極３ａと
は絶縁されている。また、内部電極４ａ、４ｂは、それ
ぞれ平行に配置されている。

本発明では、外部電極３ａ、３ｂは、第１の発明に係る
積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペーストを用
いて構成されている。したがって、外部電極３ａ、３ｂ
は、銀系の導電性材料とガラスフリットとから構成され
ている。また、ガラスフリットは、軟化点６００℃以下
の低軟化点ガラスフッリドと、軟化点６００℃以上の高
軟化点ガラスフリットとを含んでいる。

この積層セラミックコンデンサｌでは、焼成された磁器
材料を介して対向する内部電極４ａ、４ｂ間に電荷が蓄
積される。そして、外部Ｎ８ｉ３ａ。

３ｂは、それぞれ本体部２内に構成されたコンデンサの
入出力用端子となる。

次に、上述の積層セラミックコンデンサ１の製造方法に
ついて説明する。

まず、チタン酸バリウム等の誘を磁器材料と有機バイン
ダーと溶媒との混合物をミルで混練し、スラリーを作成
する。そして、このスラリーを用いて厚さ２０〜２５μ
ｍ程度のグリーンシートを作成する。グリーンシートの
作成は、スラリーの状態や作成するグリーンシートの厚
みに応じて、たとえばブレードコーターやロールコータ
−等を用いて行われる。

次に、得られたグリーンシート上に内部電極４ａ、４ｂ
を形成するための導電性ペーストを塗布する。導電性ペ
ーストの塗布は、膜厚が数μｍ程度となるように、所定
の内部電極パターンにしたがって行われる。なお、導電
性ペーストは、Ａｇ／Ｐｄ混合粉と有機樹脂と有機溶剤
とから構成されている。

次に、内部電極用の印刷が施されたグリーンシートの積
層を行う。そして、グリーンシートの積層体を例えば１
２００℃程度で焼成し、本体部２を作成する。なお、焼
成時の温度は、誘ｔｆｆｆ器材料及び導電性ペースト双
方の収縮状態が一敗するような温度に設定するのが好ま
しい。焼成により得られた本体部２の両端部には、それ
ぞれ内部電極４ａまたは４ｂの端部が露出している。

次に、得られた本体部２の両端面、すなわち内部電極４
ａまたは４ｂが露出する面に外部電極３ａ、３ｂを形成
する。外部電極３ａ、３ｂの形成では、まず当該両端面
に第１の発明に係る導電性ペーストを１２０〜１７０μ
ｍ程度の厚みに塗布する。導電性ペーストの塗布は、た
とえば浸漬法。

転写法等により行われる。導電性ペーストの塗布後、導
電性ペーストを乾燥させる。ここでは、導電性ペースト
中の溶剤が揮発する。

次に、乾燥した導電性ペーストの焼成を行う。

焼成温度は通常７００〜７５０℃程度に設定される。焼
成工程では、まず３００℃付近でペースト中の樹脂成分
が揮散し、さらに焼成を続けると導電性粉末の焼結反応
と低軟化点ガラスフリットの軟化変形とが起こる。低軟
化点ガラスフリットの焼成反応では、導電性ペーストの
表面側と本体部２側とに低軟化点ガラスフリットが集中
し、焼成温度の上昇にしたがって本体部２との接合面に
ガラスリッチな表面層が形成される。これにより、本体
部２と外部電極３ａ、３ｂとが強固に接合される。なお
、銀の焼結反応により銀の粒子が凝集して外部電極３ａ
、３ｂにボイドが形成されるが、このボイドは、焼成温
度が６００℃を趨えて高軟他点のガラスフリットが軟化
しはじめると、軟化した高軟化点のガラスフリットによ
り充填される。

得られた積層セラミックコンデンサ１の外部電極３ａ、
３ｂには、Ｎｉメツキが施される。そして、さらにその
上に５ｎ−Ｐｂのはんだメツキが施される。これにより
、良好なはんだ濡れ性とはんだ耐熱性とを備えた積層セ
ラミックコンデンサが得られる。なお、セラミックコン
デンサｌのメツキ処理はセラミックコンデンサｌをメツ
キ液中に浸漬することにより行われるが、上述のように
焼成段階で生じた外部電極３ａ、３ｂのボイドが高軟化
点のガラスフリットにより充填されているため、外部電
極３ａ、３ｂ内にメツキ液の浸透は起こらない。したが
って、本発明の積層セラミックコンデンサ１は、はんだ
付けの際に本体部２にクランクが生じにくい。

Ｃ発明の効果〕 第１の発明に係る導電性ペーストでは、ガラスフリット
に低軟化点ガラスフリットと高軟化点ガラスフリットと
を用いている。このため、本発明によれば、焼成後にボ
イドが生じにくく、安定した特性をもち、また信顧性の
高い積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペースト
を実現できる第２の発明に係る積層型コンデンサは、上
述のような外部電極を備えている。このため、本発明に
よれば、本体にクランクが生じにくく、安定した特性を
もち、また信顧性の高い積層型コンデンサを実現できる
。

〔実験例〕

第２表の割合でＡｇ粉末とガラスフリット粉末とをあら
かじめ混合した混合粉１００重量部に有機ビヒクル２６
〜３５重量部を混合し、３本ロールにて混線分散させて
導電性ペーストを作成した。

なお、ガラスフリット粉末には、第１表に示すガラスフ
リットＡとガラスフリットＢとの混合粉末を用いた。ま
た、有機ビヒクルには、エチルセルロースとロジンとを
α−テルピネオールに溶解したものを用いた。

次に、厚さ０，８５ａｕ＋＋の２１２５型磁器コンデン
サ素体（京セラ■製）を準備し、浸漬法により導電性ペ
ーストを塗布した。そして、この導電性ペーストを昇温
乾燥し、さらに７５０℃で８分間焼成することにより、
外部電極が形成された積層セラミックコンデンサを製造
した。得られた積層セラミックコンデンサについて、試
験を行った。

試験項目及び試験方法は次の通りである。

■外部電極上の析出ガラスの有無 実体及び光学顕微鏡を用いて観察した。

■引張り強度 両外部電極にスズ引き銅線（０，６φ）をはんだ付Ｇ嵜
引張り試験機により測定した。

■熱衝撃性 ３０５　”Ｃのはんだ浴中に３００個の積層セラミック
コンデンサを浸漬し、本体にクラックが生じたコンデン
サの個数を調べた。

試験結果牽第２表に示す。

第１表 第２表 第２表において、低軟化点のガラスフリン）Ｂの添加量
が少ない試料１．２については、外部電極の表面にガラ
スリッチな層ができにくく、メツキ液の含浸が起こるた
め、熱衝撃性が良くなかった。また、低軟化点のガラス
フリンｌ−Ｂの添加蓋が多い試料５，７では、外部電極
にガラスが多量に析出するため、メツキ処理が困難とな
った。高軟化点のガラスフリン）Ａが添加されていない
試料６．７では、メツキ液の含浸が起こるため熱衝撃性
が悪く、また外部電極とコンデンサ素体との接合強度が
不十分であった。また、高軟化点ガラスフリットＡの添
加量が多い試料１２では、外部電極に析出するガラスの
量が多くなり、メツキ処理が困難になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２の発明の一例に係る積層セラミックコンデ
ンサの斜視図、第２図は第１図の■−■断面図である。 １・・・積層セラミックコンデンサ、２・・・本体部、
３ａ、３ｂ・・・外部電極、４ａ、４ｂ・・・内部電極
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）銀系の導電性粉末とガラスフリットと有機ビヒク
   ルとを含む積層型コンデンサの端子電極形成用導電性ペ
   ーストであって、 前記ガラスフリットは、軟化点６００℃未満の低軟化点
   ガラスフリットと軟化点６００℃以上の高軟化点ガラス
   フリットとを含み、且つ両ガラスフリットの軟化点温度
   差が５０℃以上であることを特徴とする積層型コンデン
   サの端子電極形成用導電性ペースト。
2. （２）内部電極層と誘電体層とが交互に積層されかつ一
   体焼成された本体と、前記本体に設けられかつ前記内部
   電極層に接続された外部電極とを備えたコンデンサにお
   いて、 前記外部電極が銀系の導電性材料と軟化点６００℃未満
   の低軟化点ガラスフリットと軟化点６００℃以上の高軟
   化点ガラスフリットとからなり、かつ前記両ガラスフリ
   ットの軟化点温度差が５０℃以上であることを特徴とす
   る積層型コンデンサ。