JPH05205970A - 積層コンデンサ内部電極用ペースト - Google Patents

積層コンデンサ内部電極用ペースト

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JPH05205970A
JPH05205970A JP4038685A JP3868592A JPH05205970A JP H05205970 A JPH05205970 A JP H05205970A JP 4038685 A JP4038685 A JP 4038685A JP 3868592 A JP3868592 A JP 3868592A JP H05205970 A JPH05205970 A JP H05205970A
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JP
Japan
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palladium
paste
powder
particle size
inner electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4038685A
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English (en)
Inventor
Isao Takada
功 高田
Shuzo Chiba
修三 千葉
Masuyuki Kasai
益志 笠井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化雰囲気中で400℃から820℃までの
温度範囲で酸化膨張が起こらない積層セラミックコンデ
ンサ内部電極用ペーストを提供することを目的とする。 【構成】 パラジウムを主成分とする積層セラミックコ
ンデンサ内部電極用ペーストにおいて、上記パラジウム
として、粒度分布測定装置で測定した体積分率基準の中
心値粒径が、0.1μm以上、0.25μm未満で、標
準偏差σが中心値粒径の100%以下であり、かつ電子
顕微鏡等で観察すると単分散で粒子形状が球状であるパ
ラジウム粉末を用いたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は積層セラミックコンデン
サ等の内部電極用ペースト、特にパラジウムを主成分と
する積層コンデンサ内部電極用パラジウムペーストに関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化が進むに従って
電子部品の小型化の要望も増大している。代表的な電子
部品の1つであるコンデンサにおいても例外ではなく、
より小型かつ軽量で、しかも大容量化が可能な積層セラ
ミックコンデンサが広く採用されてきた。
【0003】上記のような積層コンデンサを製造する場
合の一般的な製法としては、例えばチタン酸バリウムや
チタン酸鉛もしくは鉛を含む複合ペロブスカイト化合物
に代表される誘電体よりなる厚さ10〜50μmのグリ
ーンシート上に、パラジウムを主成分とした導電性金属
粉を含有するペーストをスクリーン印刷し、その印刷し
たグリーンシートを複数枚重ねることによって誘電体層
と電極層とを交互に重ねた積層物を作り、それを所定の
大きさに切断してから、空気中で820℃〜1400℃
の温度範囲で誘電体と電極層を同時焼成する。
【0004】ところが、上記のように同時焼成する際
に、パラジウムは400℃〜820℃の温度範囲におい
て熱力学的に安定な相である酸化パラジウムに一度相変
化するため酸化膨張し、その後820℃以上で再びパラ
ジウムに戻る。従って、焼成中に誘電体層と電極層間に
大きな応力が加わり、電極層が持ち上がったり、誘電体
層にクラックが入ったりする欠陥を生ずる。この欠陥を
通常デラミネーションと呼ぶ。このデラミネーションに
は誘電体層の材料特性、あるいは金属ペースト中のパラ
ジウム粉の特性、もしくはバインダー成分などの材料変
数が大きく作用している。その中でもパラジウムが一度
酸化することによる線膨張は15%にも及ぶためデラミ
ネーション発生の一番大きな要因の1つである。
【0005】このパラジウムの酸化膨張を防ぐために従
来以下のような改善法が提案されていた。例えば、パラ
ジウム粉を一度酸素雰囲気中で熱処理を施すことによ
り、パラジウム粉を予め一部酸化させておき、このパラ
ジウム粉末を使用したペーストを用いることにより酸化
膨張を抑制する。しかし、一般にペーストに使用するパ
ラジウム粉末は粒径が1μm以下のため、非常に活性で
あり、熱処理によって酸化と同時に焼結を起こしてしま
い、パラジウム粉が凝集し、ペースト作製時に分散せ
ず、印刷性のよいペーストが出来ない欠点があった。
【0006】そこで、上記欠点を補うため熱処理後ボー
ルミル等によって凝集体をほぐしてから使用する方法も
提案されていた。しかし、工程が増えるためコストが高
くなる。さらにボールミルの機械的衝撃力によりパラジ
ウム表面を被覆している酸化パラジウム層が剥がれ、非
常に微細な酸化パラジウム粉が生成され、比表面積が大
きくなりペースト作製時に余分な有機バインダが必要と
なるため、ペースト中の無機成分比率が下がり、ペース
ト特性が劣化する等の問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑みて提案されたもので、酸化雰囲気中で400
℃から900℃までの温度範囲で酸化膨張が起こらない
積層コンデンサ内部電極用ペーストを提供することを目
的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による積層コンデンサ内部電極用ペースト
は、以下の構成としたものである。即ち、パラジウムを
主成分とする積層コンデンサ内部電極用ペーストにおい
て、上記パラジウムとして、粒度分布測定装置で測定し
た体積分率基準の中心値粒径(mean diameter)が、0.
1μm以上、0.25μm未満で、標準偏差σが中心値
粒径の100%以下であり、かつ電子顕微鏡等で観察す
ると単分散で粒子形状が球状であるパラジウム粉末を用
いたことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記のようなパラジウム粉末を用いることによ
って、400℃から820℃までの温度範囲で酸化膨張
が起こらない積層セラミックコンデンサ内部電極用パラ
ジウムペーストを実現することが可能となる。即ち、パ
ラジウムの酸化反応は、一般に以下のように表すことが
できる。 Pd(固体)+1/2O2 (気体)=PdO(固体) ・・・・・(1) 上記の反応の自由エネルギー(ΔG)は、空気中(0.
21気圧)においては約820℃以下ではΔG<0、8
20℃以上であればΔG>0となっている。従って、パ
ラジウムは空気中で820℃以下では酸化パラジウムが
安定相であり、820℃以上では再びパラジウムが安定
相になる。
【0010】パラジウム粉においては、酸化速度はパラ
ジウムの形状、粒径に大きく依存するが、一般に細かく
て比表面積が大きい粒子ほど、酸化速度が速くなる傾向
がある。このため、パラジウムペーストに一般に使用さ
れている0.5μm程度の粒径のパラジウム粉末は必然
的に焼成途中で酸化し、ほぼ100%が酸化パラジウム
になり、その後100%がパラジウムに還元されること
が分かる。熱分析、X線解析によると、従来のパラジウ
ムペーストは上記説明と完全に一致した結果を得てい
る。このためパラジウムペーストは300〜820℃の
間で膨張する。
【0011】しかし、この温度範囲においてもわずかな
がら焼結による収縮がおこるため、実際に観察されるパ
ラジウムペーストの膨張は理論酸化線膨張率15%より
も小さい。従って全線膨張量L(T)と酸化率X(T)
と焼結による収縮量1(T)の関係を理論的に考察する
と、下記(2)式で表すことができる。 L(T)=15×X(T)−l(T)(%) ・・・・・(2) ここでL(T)、X(T)、l(T)は温度Tの関数で
あるとを示す。上記の関係式において全線膨張量L
(T)を減らすためにはl(T)を大きくし、X(T)
を小さくすればよい。
【0012】本発明においては粒径が小さく、かつ表面
積が小さくほぼ球状に近い単分散のパラジウム粉を用い
ることにより、全線膨張率をほぼ3%以下にすることが
できた。その理由は、以下のように説明できる。粒径を
小さくすると、表面エネルギーが大きくなりl(T)項
が大きくなる。一方、酸化率X(T)は比表面積に比例
するから、粒径が同じなら相対的に表面積が小さい球状
粉は、酸化率X(T)は小さい。このため、粒径が小さ
い球状粉は全線膨張量L(T)を小さくできる。さらに
単分散状態の粉末は、ペースト塗膜中のパラジウム粉の
充填率を上昇させるため、酸化率X(T)を下げ、収縮
率l(T)を大きくし、全線膨張L(T)をさらに減少
させる効果がある。
【0013】ここで体積分率基準の中心値粒径およびそ
の標準偏差の測定法について簡単に説明する。従来1μ
m以下の粒度分布測定はきわめて困難であったが、近年
電子測定機器の発展により測定可能になった。本発明の
ペーストに用いられるパラジウム粉はCOULTER社
モデルN4を用いて粒度分布を測定している。この装置
は粒子のブラウン運動とレーザ散乱光のマルチタウ・オ
ートコリレーション分光分析法の原理により、0.00
3μmから3μmの粒子径と粒度分布が短時間で精度よ
く測定できる。
【0014】本発明において、前述のように体積分率基
準の中心値粒径が0.1μm以上、0.25μm未満
で、かつ単分散で粒子形状が球状のパラジウム粉を用い
るようにしたのは、以下の理由による。即ち、例えば単
分散で粒子形状が球状であっても、体積分率基準の中心
値粒径が0.25μm以上のパラジウム粉においては3
%以上の膨張が認められるため不適である。一方、中心
値粒径が0.1μm未満の場合には、単分散で球状であ
っても、パラジウム粉の比表面積が大きいため、混練に
必要な有機ビヒクル量が多くなりすぎてしまいペースト
の粘度特性、印刷特性を劣化させてしまう。また中心値
粒径が0.25μm未満かつ0.1μm以上であっても
単分散で粒子形状が球状でない場合は、印刷塗膜のパラ
ジウム充填率が下がり、酸化が起こりやすく3%以上の
酸化膨張が観察されるからである。
【0015】さらに前記のようにパラジウム粉の標準偏
差σが中心値粒径の100%以下になるようにしたのは
以下の理由による。すなわち例えば0.25μmくらい
の粒子で標準偏差が100%以上になると、0.5μm
以上の粒子が体積分率で40%くらい含まれてしまう。
そのため収縮の効果が減少し、酸化の寄与による膨張が
大きくなるためである。
【0016】本発明によるペーストを製造するに当たっ
ては、まずパラジウム粉末と有機バインダを所定の比で
秤量したのち三本ロールミル、アトライタ等で混合す
る。上記の有機バインダとしては樹脂成分と溶剤とから
なるものを用いる。その樹脂成分及び溶剤は本発明にお
いては特に限定はなく、従来使用されているものを使用
できる。例えば、樹脂としてはエチルセルロース、ニト
ロセルロース等のセルロース系樹脂や、ブチルメタアク
リレート、メチルメタアクリレート等のアクリル系樹脂
等を使うことができる。また溶剤としては、例えばアル
コール類、ケトン類、ナフサ類、等を挙げることがで
き、例えばテルピネオール、メチルエチルケトン、ミネ
ラルスプリッツ等を使うことができる。さらに必要に応
じて従来から使用されている粘度調整剤、ゲル化防止剤
等を加えてもよい。
【0017】有機バインダとパラジウム粉の混合比は、
有機バインダとパラジウム粉の和を100wt%として
パラジウムを約20wt%から80wt%の範囲であれ
ばよい。しかし、印刷性、塗膜の強度等を考慮すると3
0%から70%の範囲が望ましい。
【0018】
〔実施例1〕
(a)ペーストの作製 本発明の実施例として前記の要件を満たす性状を有する
3種類のパラジウム粉を用いて下記表1の試料番号 (1)
〜(3) のペーストを作製した。その作製方法は以下の通
りである。まず、ターピネオールが86wt%、エチル
セルロースが14wt%含まれる有機バインダ32%
と、前記の本発明の要件を満たす単分散球状Pd球状粉
(住友金属鉱山株式会社製)50gを三本ロールで30
分間混練した。さらに粘度調整溶媒としてミネラルスプ
リッツ16gを加え、引続き10分間混練しペーストを
作製した。
【0019】また比較例として本発明の前記の要件を満
たさない性状を有する4種類のパラジウム粉を用いて上
記と同様な方法により表1の試料番号(11)〜(14)のペー
ストを作製した。なお、パラジウム粉の特性は以下の方
法によって測定した。すなわち粒子形状ならびに分散状
態は電子顕微鏡によって観察し、体積分率基準の中心値
粒径とその標準偏差は、粒度分布測定装置(COLTE
R社N4型)を用いて測定を行った。これらの結果を下
記表1にまとめて示す。
【0020】(b)ペーストの酸化膨張評価 上記7種類のペーストを時計皿に入れ、真空乾燥器を用
い120℃、12時間乾燥させて乾燥体を得た。さらに
その乾燥体を、瑪瑙乳鉢にて粉砕後、42メッシュの篩
で分級しペースト粉末を得た。この粉末を金型を用い2
000Kg/cm2 の圧力で8mm×3mm×3mmの
大きさに成型して酸化膨張測定試料とし、熱膨張計を用
いて膨張収縮挙動を測定した。測定条件は、昇温速度1
0℃/min、測定温度範囲は室温から1000℃、空
気流量100cc/minである。線膨張率Lを下記
(3)式の定義に従って算出し、表1中に記載した。 L(%)=100×Lmax /L25 ・・・・・(3) ここで、Lmax は測定中の最大試料長さ、L25は25℃
での試料の長さである。
【0021】
【0022】上記の表1からも分かるように本発明の実
施例による試料番号 (1)〜 (3)のペーストは殆ど膨張が
観察されなかった。一方、単分散で粒子形状が球状でも
粒径が大きいパラジウム粉末を用いた比較例の試料番号
(11)および(12)のペーストは、いずれも3%以上の膨張
率を示している。また中心値粒径0.25μm未満で単
分散で粒子形状が球状であっても標準偏差が中心値粒径
の300%もある試料番号(13)は、膨張率が4%を示し
ている。また粒子形状が球状であっても凝集している試
料番号(14)も6%の膨張が認められた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による積層
コンデンサ内部電極用パラジウムペーストによれば、焼
成中にパラジウムの酸化膨張が殆ど認められない優れた
特性を有し、所期の目的をよく達成できる効果がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パラジウムを主成分とする積層コンデン
    サ内部電極用ペーストにおいて、上記パラジウムとし
    て、粒度分布測定装置で測定した体積分率基準の中心値
    粒径が、0.1μm以上、0.25μm未満で、標準偏
    差σが中心値粒径の100%以下であり、かつ単分散で
    粒子形状が球状であるパラジウム粉末を用いたことを特
    徴とする積層コンデンサ内部電極用ペースト。
JP4038685A 1992-01-29 1992-01-29 積層コンデンサ内部電極用ペースト Withdrawn JPH05205970A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6487774B1 (en) 1998-01-22 2002-12-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming an electronic component using ink
US7131174B2 (en) * 2002-03-07 2006-11-07 Tdk Corporation Ceramic electronic device and method of production of same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6487774B1 (en) 1998-01-22 2002-12-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming an electronic component using ink
US6979416B2 (en) 1998-01-22 2005-12-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of forming an electronic component using ink
US7131174B2 (en) * 2002-03-07 2006-11-07 Tdk Corporation Ceramic electronic device and method of production of same

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