JPH07105717A - 積層電子部品の外部電極用卑金属組成物 - Google Patents

積層電子部品の外部電極用卑金属組成物

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面にブリスタを発生させ難く、かつ電極表
面がガラスで覆われ難く、半田ぬれ性やメッキ膜付着性
に優れた外部電極を形成し得る積層電子部品の外部電極
形成用卑金属組成物を提供する。 【構成】 70〜85重量%のCuと、2〜10重量%
のガラスフリットと、10〜28重量%の有機ビヒクル
とを含み、前記ガラスフリットが、ホウ珪酸鉛亜鉛及び
ホウ珪酸亜鉛の少なくとも1種と、Ba−Si系ガラス
とを含み、かつZnをZnOに換算して10重量%未満
の範囲で含むガラスフリットよりなる、積層電子部品の
外部電極用卑金属組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば積層コンデンサ
のような積層電子部品の外部電極を形成するための卑金
属組成物に関し、特に、Cuを主成分として含む外部電
極用卑金属組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】積層コンデンサの内部電極材料として
は、従来、AgやAg−Pdなどが用いられていた。し
かしながら、これらの内部電極材料は高価であるため、
より安価な材料として、卑金属であるNiを用いること
が試みられている。
【0003】他方、積層コンデンサの外部電極として
は、例えば、導電性に優れ、低温で焼付け可能なAgよ
りなる第1の電極層上に、Niよりなる第2の電極層を
形成し、さらに半田付け性を高めるために外側にSnも
しくは半田よりなる第3の電極層を形成した構造のもの
が用いられている。
【0004】ところで、NiとAgとは相互に固溶する
ことがない。従って、内部電極をNiで構成すると、内
部電極と外部電極の第1の電極層すなわちAgとが確実
に接続され難く、所望の静電容量を得ることができない
ことがあった。
【0005】そこで、Niに対して全率固溶するCuか
らなる外部電極か注目されている。しかしながら、Cu
は酸化し易いため、Cu含有導電ペーストを焼き付けて
外部電極を形成する場合には、還元雰囲気下で焼き付け
る必要があった。ところが、還元雰囲気下では酸素濃度
が低いため、Cuペースト中の有機物の分解速度が低
い。そのため、Cuペースト中のガラスが溶融し、さら
にCuの焼結が進行した状態において、上記溶融したガ
ラス中に取り込まれている有機物の分解により発生した
気体が、溶融ガラス中で発泡することになる。その結
果、発泡により、ブリスタと称されている現象が発生
し、外部電極の一部が膨出することがあった。ブリスタ
が発生すると、外部電極の導電性が低下するだけでな
く、外部電極を他の素子や導電パターンと電気的に接続
した場合に、十分な接合強度を得ることができないこと
がある。
【0006】なお、上記ブリスタは、セラミックスとガ
ラスとの反応によって生じることもある。特公平4−9
5307号公報には、ホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリット5
〜15重量%と、結晶化温度が600〜750℃のホウ
珪酸亜鉛ガラスフリット2〜5重量%とを含むCuペー
ストを用いれば、上記ブリスタの発生を抑制し得ること
が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術では、ガラスフリットがかなり多く配合されてい
るため、800℃以上の温度でかつ還元雰囲気中で焼き
付けた場合、ガラスの一部が外部電極表面を覆ったりす
るので、半田のぬれ性が低下したり、その上にメッキ層
を形成することができなかったりすることがあった。
【0008】本発明の目的は、ブリスタを発生させ難
く、かつ半田メッキ等を良好に行うことを可能とする積
層電子部品用の外部電極形成用卑金属組成物を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、70〜85重
量%のCuと、2〜10重量%のガラスフリットと、1
0〜28重量%の有機ビヒクルとを含み、前記ガラスフ
リットが、ホウ珪酸鉛亜鉛及びホウ珪酸亜鉛の内の少な
くとも1種と、Ba−Si系ガラスとを含み、かつZn
をZnOに換算して10重量%未満の範囲で含むガラス
フリットよりなる、積層電子部品の外部電極用卑金属組
成物である。
【0010】上記Ba−Si系ガラスとしては、従来よ
り、導電ペースト用ガラスフリットに用いられるものを
適宜使用できるが、例えば、30ZnO−40SiO2
−20BaO−10LiO2 等を挙げることができる。
【0011】本発明において用いる上記有機ビヒクルと
しては、従来より積層電子部品の外部電極用導電ペース
トを構成するのに用いられている公知の有機ビヒクルを
適宜用いることができる。すなわち、例えばセルロース
系樹脂を含んだ有機ビヒクルを使用することができる。
【0012】
【作用及び発明の効果】本願発明者らは、上記課題を達
成するために、ガラスの含有量を低減してCuペースト
を種々作製し、検討した結果、ホウ珪酸鉛亜鉛及びホウ
珪酸亜鉛系ガラスの少なくとも1種に対し、Ba−Si
系ガラスを特定の割合で配合し、かつZn含有量を上記
特定の割合としたガラスフリットを用いれば、ブリスタ
の発生を生じることなく、良好にセラミック焼結体に焼
き付け得る導電ペーストを構成し得ることを見出した。
【0013】すなわち、本発明は、上記特定の組成のガ
ラスフリットを用いることにより、ガラスフリットの配
合割合を低下させたことに特徴を有し、ガラスフリット
の配合割合が少ないため、ガラスが電極表面を覆った
り、半田ぬれ性やメッキ付着性が低下したりすることを
防止することを可能としたものである。
【0014】よって、本発明によれば、上記特定の組成
のガラスフリットを含むため、ガラスフリットの使用量
を従来に比べて低減し得るので、電極表面が確実に導電
性材料であるCuで構成されており、かつ半田ぬれ性や
メッキ付着性に優れた外部電極を形成することが可能と
なる。
【0015】
【実施例の説明】以下、本発明の非限定的な実施例を説
明することにより、本発明を明らかにする。
【0016】まず、チップ型積層コンデンサを構成する
ために、長さ2mm、幅1.25mmで、内部に複数の
内部電極がセラミック層を介して積層されているセラミ
ック焼結体を用意した。このセラミック焼結体に、下記
のCuペーストを塗布し、焼き付けることにより積層コ
ンデンサを構成した。なお、この積層コンデンサの設計
容量は、1.2μFである。
【0017】Cuペーストとして、下記の表1に示す試
料番号1〜20の20種類のCuペーストを用意した。
なお、表1中の試料番号1〜10では、ガラスフリット
として、ホウ珪酸鉛亜鉛(PbO−B2 3 −SiO2
−ZnO)に対してBa−Si系ガラスフリットとして
の30ZnO−40SiO2 −20BaO−10LiO
2 を重量比で2対1の割合で混合してなるものを用い
た。また、ホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリット中へのZnO
の添加割合は、下記の表1に示されているように異なら
されている。
【0018】試料番号1〜10のCuペーストでは、上
記ガラスフリットは、下記の表1に示すように、5重量
%または12重量%の割合で配合されており、セルロー
ス系有機ビヒクルが25重量%含有されており、残部が
Cu粉末よりなる。
【0019】また、試料番号11〜20のCuペースト
は、ガラスフリットがホウ珪酸亜鉛B2 2 −SiO2
−ZnOと、上記と同一のBa−Si系ガラスフリット
とを重量比で2対1の割合で含み、ホウ珪酸亜鉛ガラス
フリット中のZnO量が下記の表1に示す割合となるよ
うに異ならされている。また、試料番号11〜20のC
uペーストでは、ガラスフリット量は表1に示すように
5重量%あるいは12重量%であり、セルロース系有機
ビヒクルが25重量%の割合で含まれており、かつ残部
がCu粉末とされている。
【0020】なお、上記ガラスフリット中へのZnOの
添加は、ベース組成となるガラスに対しZnOを添加す
ることにより行われ、例えば試料番号4のガラスフリッ
トでは、ホウ珪酸亜鉛ガラス98重量%とZnO2重量
%となるように混合した。ベースとなるガラスと、Zn
Oとを、1000℃以上の温度で溶融し、ガラス化した
後粉砕することにより、上記ZnOの添加されたガラス
フリットを作製した。
【0021】もっとも、ガラスを作製する際に、原料と
してZnOを添加してもよい。上記各組成の導電ペース
トを、積層コンデンサ用焼結体チップの両端面に酸素濃
度50ppmの窒素雰囲気中において800℃の温度で
焼付け、外部電極を形成した。
【0022】得られた各積層コンデンサの外部電極表面
におけるブリスタの発生の有無を観察した。結果を下記
の表1に示す。なお、下記の表1における上記ブリスタ
とは、外部電極を観察した場合に、直径50μm以上の
大きさの膨れが生じているものを指し、下記の表1にお
いては1つの外部電極上に2個以上のブリスタが発生し
ているものについて×印の評価記号を打つことによりブ
リスタの発生による不良とした。
【0023】また、上記各積層コンデンサの外部電極表
面に、Niを電気メッキし、メッキ膜の付着性を評価し
た。メッキ膜付着性は、ガラスフリットを含まない電極
上(試料番号1の場合)にNiが2μmの厚みにメッキ
される条件にて、Niを電気メッキし、Niメッキ膜の
厚みを測定することにより行った。1μm以下の場合に
は、十分な厚みのメッキ膜が形成されず、半田耐熱性が
低下するため好ましくない。この結果についても下記の
表1に併せて示す。
【0024】さらに、得られた各積層コンデンサの絶縁
抵抗(IR)についても測定した。結果を下記の表1に
示す。
【0025】
【表1】
【0026】表1から明らかなように、ガラスフリット
中のZnO量が10重量%を超える試料番号8〜10及
び13〜20では、1つの外部電極当たり2個以上のブ
リスタが発生し、良品の外部電極を形成し得ないことが
わかる。
【0027】また、メッキ膜付着性についても、Cuペ
ースト中のガラスフリット量が10重量%を超える試料
番号2,4,6,8,10,12,14,16,18,
20では、Niメッキ膜の厚みが2μm未満であり、十
分なメッキ付着性を示さないことがわかる。
【0028】他方、ZnO量が0重量%である試料番号
1,2では、絶縁抵抗が低く、従って耐圧の不充分な積
層コンデンサしか得られなかった。これに対して、本発
明の範囲内に入る試料番号3,5,7,11のCuペー
ストを用いた場合には、1つの外部電極あたりに2個以
上のブリスタが発生することがなく、十分な膜厚のNi
メッキ膜を形成することができ、かつ絶縁抵抗の不良も
発生し難いことがわかる。
【0029】なお、上記実施例では、積層コンデンサの
外部電極を形成する場合につき説明したが、本発明の卑
金属組成物は、積層コンデンサだけでなくセラミック多
層基板などの外部電極にCuを使用する他の積層セラミ
ック電子部品にも適用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 邦彦 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 70〜85重量%のCuと、2〜10重
    量%のガラスフリットと、10〜28重量%の有機ビヒ
    クルとを含み、 前記ガラスフリットが、ホウ珪酸鉛亜鉛及びホウ珪酸亜
    鉛の内の少なくとも1種と、Ba−Si系ガラスとを含
    み、かつZnをZnOに換算して10重量%未満の範囲
    で含むガラスフリットよりなる、積層電子部品の外部電
    極用卑金属組成物。
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