JPH10294017A - 導電性ペースト - Google Patents

導電性ペースト

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JPH10294017A
JPH10294017A JP10285397A JP10285397A JPH10294017A JP H10294017 A JPH10294017 A JP H10294017A JP 10285397 A JP10285397 A JP 10285397A JP 10285397 A JP10285397 A JP 10285397A JP H10294017 A JPH10294017 A JP H10294017A
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glass powder
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Kunihiko Hamada
邦彦 浜田
Yasunobu Yoneda
康信 米田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえば積層セラミックコンデンサの外部電
極を導電性ペーストの焼付けにより形成するとき、確実
に内部電極との電気的接続が達成されるようにする。 【解決手段】 金属粉末、ガラス粉末およびビヒクルを
含有する導電性ペーストにおいて、ガラス粉末に、0.
1wt%以上過飽和となるまでの量の金属を予め溶解させ
ておく。このガラス粉末中の金属は、焼付け中におい
て、流動するガラスから析出して、当該導電性ペースト
を焼き付けて得られる導体とこれに接触する導体との間
での金属相互の拡散を助長し、これら導体間での電気的
接続をより信頼性の高いものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば電子部
品の外部端子電極のような導体を形成するために付与さ
れかつ焼き付けられる導電性ペーストに関するもので、
特に、導電性ペーストに含有されるガラス粉末の組成に
おける改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】この発明にとって興味ある従来の導電性
ペーストは、通常、少なくとも金属粉末、ガラス粉末お
よびビヒクルを含有している。このような導電性ペース
トは、たとえば電子部品の外部端子電極のような導体を
形成するために用いられている。導電性ペーストをもっ
て外部端子電極を形成する場合、電子部品の表面上の所
定の領域に導電性ペーストが付与され、次いでこれを焼
き付けることが行なわれる。
【0003】このような導電性ペーストが、たとえば積
層セラミックコンデンサの外部電極を形成するために用
いられるとき、積層セラミックコンデンサの部品本体と
なるセラミック積層体の両端面に導電性ペーストが付与
される。セラミック積層体の内部には、複数層をなして
内部電極が形成されていて、これら内部電極の端縁は、
セラミック積層体のいずれかの端面に露出している。し
たがって、セラミック積層体の両端面に付与された導電
性ペーストは、内部電極の端縁に接触する状態となり、
導電性ペーストを焼き付けて形成された外部電極も、内
部電極の端縁に接触する状態を維持し、内部電極と電気
的に接続された状態となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような外部電極と内部電極との電気的接続は、時とし
て、適正に達成されないことがある。外部電極と内部電
極とが電気的に接続されるためには、外部電極となる導
電性ペーストに含まれる金属が内部電極の金属に接触
し、これら金属が固体間で相互拡散するか、導電性ペー
スト中のガラスにこれら金属がともに溶解してガラスを
通して相互拡散するかして、金属相互が拡散接合するこ
とが必要である。
【0005】ところが、この特定的な例について説明す
ると、内部電極は、その端縁のみにおいてセラミック積
層体の端面に露出しているにすぎず、また、セラミック
積層体の焼成工程においては、内部電極がセラミック部
分より大きく収縮する傾向があるため、ときとして内部
電極の端縁がセラミック積層体の端面より内方に位置し
ていることがある。したがって、上述のような固体拡散
あるいは自然に起こるガラスを通しての拡散によるだけ
では、内部電極に外部電極が所望のように電気的に接続
されないことがある。
【0006】このように、外部電極と内部電極とが適正
に接続されない場合には、積層セラミックコンデンサの
ような電子部品の電気的特性を十分に引き出せなかった
り、外部電極と内部電極とが点接触状態となって電気的
抵抗が大きくなりすぎたりする、という問題を招く。そ
こで、この発明の目的は、上述したような問題を解決す
るのに適した導電性ペーストを提供しようとすることで
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、所定の焼付
け温度で焼き付けられることにより導体を形成するため
のものであって、金属粉末、ガラス粉末およびビヒクル
を含有する、導電性ペーストに向けられるものである。
上述した技術的課題を解決するため、この発明による導
電性ペーストは、ガラス粉末が、0.1wt%以上過飽和
となるまでの量の金属を含んでいることを特徴としてい
る。
【0008】この発明において、好ましくは、ガラス粉
末中の金属は、導電性ペーストに含有する金属粉末を構
成する金属と同種であったり、当該導電性ペーストを焼
き付けて形成する導体に接触して電気的に接続されるべ
き導体に含まれる金属と同種であったりする。好ましい
実施形態では、ガラス粉末中の金属として、Ag、C
u、NiおよびPdからなる群から選ばれた少なくとも
1種が用いられる。この場合、このような金属は、0.
1wt%未満のときには、ガラス粉末中の金属の効果を期
待できない。なお、ガラス粉末中の金属の量は、焼付け
温度にて過飽和となるまで含まれていることが好まし
い。
【0009】また、ガラス粉末は、導電性ペーストにお
いて、たとえば0.1〜20wt%含有されるのが好まし
い。ガラス粉末の含有率が0.1wt%未満のときには、
導電性ペーストの焼付けが困難であり、他方、20wt%
を超えるときには、導電性ペーストを焼き付けて得られ
た導体においてガラス成分が多くなりすぎ、当該導体に
接触して電気的に接続されるべき導体との電気的接続が
不十分となるからである。
【0010】
【実施例1】積層セラミックコンデンサの外部電極のた
めの導電性ペーストを作製した。用いた積層セラミック
コンデンサの部品本体となるセラミック積層体は、寸法
が1.6mm×0.8mm×0.8mmであり、設計静電容量
が110nFであった。また、セラミック積層体の内部
に形成される内部電極は、30層をなし、Pdを含むも
のであった。
【0011】外部電極のための導電性ペーストは、次の
ように作製した。この発明の実施例に係るガラス粉末を
作製するため、軟化点450℃のZn−B−Si系ガラ
スを用意し、これを1100℃に加熱して溶融させ、そ
の状態でこのガラスにAgを3wt%溶解した。この溶融
ガラスを、急冷し、次いで、平均粒径5μmとなるよう
に粉砕することによって、実施例に係るガラス粉末を得
た。
【0012】他方、Agを溶解させないことを除いて、
同様のガラス材料を用い、同様の方法にて、比較例とし
てのガラス粉末を作製した。このような各ガラス粉末5
wt%とAg粉末70wt%とビヒクル25wt%とをそれぞ
れ混合して、実施例および比較例としての導電性ペース
トをそれぞれ作製した。
【0013】これら導電性ペーストの各々を、前述のセ
ラミック積層体の両端面に塗布し、後の表1に示すよう
に、500℃、600℃、700℃、および800℃の
各温度で焼き付けることによって、外部電極を形成し、
試料としての積層セラミックコンデンサを完成させた。
次いで、これら積層セラミックコンデンサの静電容量を
測定し、各全数50に対する、静電容量の平均値および
最小値(単位:nF)を求めた。その結果が、表1に示
されている。
【0014】
【表1】 表1から、いずれの焼付け温度であっても、実施例の方
が、比較例に比べて、高い静電容量を取り出すことがで
き、外部電極と内部電極との電気的接続がより適正に達
成されていることがわかる。
【0015】特に、比較例において、焼付け温度が比較
的低い500℃〜600℃のものでは、静電容量の最小
値が72nF〜75nFと低く、導電性ペーストに含有
されるガラス粉末にAgを含まない場合には、焼付け温
度を低くしたとき、外部電極と内部電極との間において
十分な電気的接続が達成されなくなることがあることが
わかる。
【0016】この実施例および比較例において用いたガ
ラスは、450℃の軟化点を有するものであるが、50
0℃〜600℃では、ガラスの粘度がなおも高いため、
内部電極の金属面に導電性ペーストあるいは外部電極中
の金属粉末が接触する確率が低く、また、ガラスに対す
るAgやPdの溶解可能な量も少ない。したがって、内
部電極の金属と外部電極の金属とが、固体間で相互拡散
することも、ガラスを通して相互拡散することも、あま
り期待できない。
【0017】この結果、比較例において、焼付け温度が
500℃〜600℃のものでは、外部電極と内部電極と
の間において十分な電気的接続が達成されないときがあ
り、そのため、高い静電容量を安定して取り出すことが
できなかったものと考えられる。これに対して、実施例
では、焼付け温度が500〜600℃と低くても、当
初、導電性ペーストのガラス粉末中に含まれていたAg
が、流動するガラスから析出し、内部電極内に拡散し、
外部電極と内部電極との間での金属相互の拡散を助ける
ため、外部電極と内部電極との電気的接続がより高い信
頼性をもって達成され、そのため、高い静電容量を安定
して取り出すことができたものと考えられる。
【0018】
【実施例2】実施例1と同様、積層セラミックコンデン
サの外部電極のための導電性ペーストを作製した。用い
た積層セラミックコンデンサの部品本体となるセラミッ
ク積層体は、寸法が3.2mm×1.6mm×1.2mmであ
り、設計静電容量が1μFであった。また、セラミック
積層体の内部に形成される内部電極は、90層をなし、
Niを含むものであった。
【0019】外部電極のための導電性ペーストは、次の
ように作製した。この発明の実施例に係るガラス粉末を
作製するため、軟化点450℃のZn−B−Si系ガラ
スを用意し、これを1100℃に加熱して溶融させ、そ
の状態でこのガラスにCuOを5wt%溶解した。この溶
融ガラスを、急冷し、次いで、平均粒径5μmとなるよ
うに粉砕することによって、実施例に係るガラス粉末を
得た。
【0020】他方、CuOを溶解させないことを除い
て、同様のガラス材料を用い、同様の方法にて、比較例
としてのガラス粉末を作製した。このような各ガラス粉
末5wt%とCu粉末70wt%とビヒクル25wt%とをそ
れぞれ混合して、実施例および比較例としての導電性ペ
ーストをそれぞれ作製した。
【0021】これら導電性ペーストの各々を、前述のセ
ラミック積層体の両端面に塗布し、N2 中において、後
の表2に示すように、600℃、700℃、800℃、
および900℃の各温度で焼き付けることによって、外
部電極を形成し、試料としての積層セラミックコンデン
サを完成させた。次いで、これら積層セラミックコンデ
ンサの静電容量を測定し、各全数50に対する、静電容
量の平均値および最小値(単位:nF)を求めた。その
結果が、表2に示されている。
【0022】
【表2】 表2からわかるように、まず、600℃の焼付け温度で
は、実施例および比較例のいずれでも、所望の静電容量
を取り出すことができなかった。
【0023】次に、表2から、700℃〜900℃の焼
付け温度の場合には、一般的に、実施例の方が、比較例
に比べて、高い静電容量を取り出すことができ、外部電
極と内部電極との電気的接続がより高い信頼性をもって
達成されていることがわかる。このことは、前述した実
施例1と実質的に同様の理由による。また、比較例にお
いて、焼付け温度をたとえ700℃〜900℃と高くし
ても、静電容量の最小値が830nF〜843nFと低
く、導電性ペーストに含有されるガラス粉末にCuを含
まない場合には、外部電極と内部電極との間において十
分な電気的接続が達成されなくなることがあることがわ
かる。
【0024】この実施例のように、導電性ペーストにC
uを含むとともに、内部電極にNiを含む場合には、こ
れらCuやNiを酸化させない雰囲気で焼付け工程を実
施する必要がある。一方、CuやNiの酸化物は、ある
程度、ガラスに溶解するため、ガラスに接する表面にあ
るこれらの酸化物は、焼付け中にガラスに溶解するもの
の、ガラスに溶解したCuやNiの酸化物の量はわずか
で再析出しにくい。
【0025】しかしながら、この実施例では、ガラス中
に溶解しているCu酸化物について言えば、焼付け中に
溶解したCu酸化物だけでなく、導電性ペーストの段階
でガラス粉末に予め5wt%溶解されていたCu酸化物も
ガラス中に存在しているので、焼付け工程において、ガ
ラスからCuがより順調に析出し、これが内部電極のN
iと外部電極のCuとの接合および焼結を助けるように
作用していると考えられる。
【0026】なお、上述した各実施例では、導電性ペー
ストに含有されるガラス粉末中の金属として、Agまた
はCuが用いられたが、NiもしくはPd、または、こ
れらの合金等、2種以上の組合せが用いられても、実質
的に同様の効果が奏されることが確認されている。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、導電
性ペーストに含有されるガラス粉末が、焼付け温度にお
いて過飽和となる量の金属を含んでいるので、焼付け中
において、この金属が、流動するガラスから析出して、
当該導電性ペーストを焼き付けて得られる導体とこれに
接触する導体との間での金属相互の拡散を助長し、その
ため、これら導体間での電気的接続をより信頼性の高い
ものとすることができる。
【0028】また、この発明によれば、上述した実施例
からわかるように、比較的低温で焼付け可能な導電性ペ
ーストを得ることができる。したがって、焼付けのため
のエネルギーコストを低減することができるとともに、
この導電性ペーストの焼付け工程に付される電子部品へ
の熱による悪影響を抑制することができる。また、この
発明に係る導電性ペーストによれば、焼付け時におい
て、ガラスが溶融して流れ出した後に残ることのあるポ
アの一部は、ガラスから析出した金属により有利に埋め
られるので、当該導電性ペーストを焼き付けて得られた
導体の密度の向上を図ることができる。
【0029】また、この発明に係る導電性ペーストによ
れば、焼付け時においてガラスから析出した金属の一部
は、当該導電性ペーストを焼き付けて得られた導体の表
面にも分布することになるので、たとえば導体表面にめ
っきを施すとき、めっき膜の付着性の向上を図ることが
できる。この発明において、ガラス粉末中の金属が、導
電性ペーストに含有する金属粉末を構成する金属と同種
である場合には、焼付け中においてガラスから析出した
金属が、金属粉末の金属の性質や挙動を妨げるといった
悪影響を及ぼすことは絶対にあり得ない。したがって、
ガラス粉末中に予め溶解すべき金属として、このような
選択を行なえば、この発明に係る導電性ペーストを必ず
問題なく提供できることになる。
【0030】また、この発明にかかる導電性ペーストに
含有されるガラス粉末中の金属が、当該導電性ペースト
を焼き付けて形成する第1の導体に接触して電気的に接
続されるべき第2の導体に含まれる金属と同種である場
合には、焼付け中においてガラスから析出した金属が、
第2の導体の金属と有利に馴染むので、導体間の電気的
接続および機械的接合における高い信頼性を必ず実現す
ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の焼付け温度で焼き付けられること
    により導体を形成するためのものであって、金属粉末、
    ガラス粉末およびビヒクルを含有する、導電性ペースト
    において、 前記ガラス粉末は、0.1wt%以上過飽和となるまでの
    量の金属を含むことを特徴とする、導電性ペースト。
  2. 【請求項2】 前記ガラス粉末中の金属は、前記金属粉
    末を構成する金属と同種である、請求項1に記載の導電
    性ペースト。
  3. 【請求項3】 前記ガラス粉末中の金属は、当該導電性
    ペーストを焼き付けて形成する導体に接触して電気的に
    接続されるべき導体に含まれる金属と同種である、請求
    項1または2に記載の導電性ペースト。
  4. 【請求項4】 前記ガラス粉末中の金属は、Ag、C
    u、NiおよびPdからなる群から選ばれた少なくとも
    1種を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の導電
    性ペースト。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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