JPH10340623A - 圧入用導体ペースト、それを用いた積層セラミック部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、導体ペーストを用い、圧入法によ
りセラミック部品の内部導体を形成することにより、生
産性が向上し、コストが低減でき、誘電的、磁気的、電
気的特性および信頼性に優れる高品質な圧入用導体ペー
ストおよび積層セラミック部品を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明の圧入用導体ペーストは、導電材
料をビヒクル中に分散した導体ペーストであって、粘度
が１０００〜１００００ポイズであることを特徴とす
る。また、内部導体層部分に空洞が形成されたセラミッ
ク体の空洞に、この圧入用導体ペーストを加圧によって
充填し、焼結させてこれを内部導体とした積層セラミッ
ク部品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層セラミック部
品の内部導体として用いられる圧入用導体ペーストに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、無線通信関係の飛躍的な進歩にと
もない、数百ＭＨｚないし数ＧＨｚもしくはそれ以上の
周波数帯で使用される電子部品の需要が高まってきてい
る。また、携帯電話のような無線通信機器の小型化にと
もない、このような機器に搭載される高周波用電子部品
にも小型化、低価格化などが要求されるため、様々な集
積技術を応用したセラミック部品が製造されている。

【０００３】積層セラミック部品では、セラミック材料
と導体材料が同時に焼成され、一種、あるいは二種以上
の機能が一つの部品に備えられる。このような積層セラ
ミック部品は、セラミック材料と導体材料とを印刷法や
シート法などによって積層することにより積層体を作製
し、該積層体を所望の形状、寸法に切断した後に焼成す
るか、該積層体を焼成した後に所望の形状、寸法に切断
し、その後必要に応じて外部導体を形成することによっ
て製造されている。従ってこれらの積層セラミック部品
は、そのセラミック層間に内部導体を有する構造になっ
ている。高周波、特にマイクロ波に適した内部導体とし
て一般にＡｇ、Ｃｕなどが用いられているが、この場
合、内部導体とセラミックとを同時焼成する必要から、
Ａｇの融点（９６０．５℃）あるいはＣｕの融点（１０
８３℃）以下の温度で焼成される。内部導体とセラミッ
クとを同時に焼成する上で、内部導体とセラミックとの
熱収縮挙動を一致させることが非常に重要となる。この
挙動を一致させないと、セラミックにクラックが生じて
しまい、電子部品としての役割を果たせなくなる。この
熱収縮挙動を一致させるために、導電材にガラスなどを
加える手法が一般に使用されているが、ガラスは内部導
体中で絶縁物として作用し、内部導体の抵抗率を増加さ
せる原因となる。また導電材の融点以下の温度でセラミ
ックを焼結させるという制約があるため、セラミックの
本来持つ誘電的、磁気的、電気的特性を完全に発揮する
ことができないという欠点がある。

【０００４】上記の欠点を克服するために、例えば特公
昭５３−３５０８５号公報では、積層セラミックコンデ
ンサの内部導体が形成される箇所にカーボンを含むペー
ストをグリーンシート上に塗布し、積層、圧着後、焼結
し、カーボンペーストを塗布した部分に空孔を形成し、
ここに鉛などの溶融金属を圧入することによって内部電
極を形成する手法を採用している。しかしながら、鉛の
抵抗率がＡｇやＣｕと比較してかなり大きいことから、
積層セラミックコンデンサ以外の用途には使用できず、
また鉛が毒性を持っており、人体に有害であることから
実用性に乏しい。その他の金属、例えば、Ａｇを溶融さ
せて加圧する方法も考えられるが、その溶融温度は１０
００℃以上と非常に高温であり、また空洞が設けられた
セラミックを直接高温度の溶融液体中に浸漬する必要が
あるため、セラミック素体がその熱衝撃により破壊され
る場合がある。また融点以下の温度になると溶融金属が
固化し、積層セラミック部品全体に金属が付着し、これ
を除去する作業が非常に困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような事
情からなされたものであり、圧入する材料に溶融金属を
用いず、導電材料をビヒクル中に分散させた導体ペース
トを使用するものである。これにより、積層セラミック
部品には外的な熱衝撃が加わらず、破壊されるという問
題が生じなくなる。また、積層セラミック部品に付着す
るのは有機バインダーを含むペーストであるため、その
除去は非常に簡単であり、作業性が著しく向上する。ま
た、この内部導体はガラスを含まないため抵抗率が非常
に低い。さらにセラミックが本来持つ性能を完全に引き
出せることができるため、誘電的、磁気的、電気的特性
に非常に優れる積層セラミック部品を完成することがで
きる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的は下記
（１）〜（４）の本発明により達成される。

【０００７】（１） 導電材料をビヒクル中に分散した
導体ペーストであって、前記導体ペーストの粘度が１０
００〜１００００ポイズであることを特徴とする圧入用
導体ペースト。

【０００８】（２） 前記導体ペースト中の導電材の含
有量が８０〜９５ｗｔ％であることを特徴とする（１）
の圧入用導体ペースト。

【０００９】（３） 内部導体層とセラミック層とを有
する積層セラミック部品であって、前記内部導体層が
（１）または（２）の圧入用導体ペーストからなること
を特徴とする積層セラミック部品。

【００１０】（４） 内部導体層部分に空洞が形成され
たセラミック体の空洞に、（１）または（２）の圧入用
導体ペーストを加圧によって充填し、導体を焼結して内
部導体を形成することを特徴とする積層セラミック部品
の製造方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の圧入用導体ペーストは、
導電材料をビヒクル中に分散し、その粘度を１０００〜
１００００ポイズとしたものである。また、この圧入用
導体ペーストは、内部導体層部分に空洞が設けられた積
層セラミック部品に、加圧によって充填され、焼成され
ることにより積層セラミック部品の内部導体を形成する
ものである。

【００１２】なお、特開平７−２７３５０７公報には、
積層型サーキュレータのパターン部分に内部導体用空洞
を形成し、この空洞に導体用ペーストを圧入して焼結す
ることにより、サーキュレータを製造する方法が示され
ているが、該公開公報においては、導体用ペーストの粘
度、ペースト中の導電材含有量等については一切記載さ
れていない。本発明は、このペーストの粘度等を規定す
ることにより、特性の良好な圧入用導体ペーストおよび
積層セラミック部品を得るものである。

【００１３】以下に、本発明の詳細を説明する。

【００１４】本発明の圧入用導体ペーストに用いられる
導電材料は特に限定されないが、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐ
ｄ、Ｐｔなどから少なくとも一種以上からなることが好
ましい。特に、抵抗率がもっとも低く、空気中での焼結
が可能なことからＡｇを選択することが好ましい。

【００１５】前記導電材料をビヒクルに分散し、混練す
ることにより本発明の圧入用導体ペーストが得られる。
ビヒクルとしてはエチルセルロース、ニトロセルロー
ス、アクリル系樹脂などのバインダー、テルピネオー
ル、ブチルカルビトール、ヘキシルカルビトールなどの
有機溶剤、その他の分散剤や活性剤などが必要に応じて
適宜添加される。

【００１６】圧入用導体ペーストの粘度は、１０００〜
１００００ポイズとする。このペーストの粘度は、一般
的なスクリーン印刷法によって形成する厚膜導体ペース
ト粘度（通常１０００ポイズ未満）よりも大きい。この
圧入用導体ペーストの粘度を前記範囲内に制御する理由
は次の通りである。圧入法は、たとえばＣＩＰ（冷間等
方静水圧）装置などを用いて、外的な圧力によってペー
ストを積層セラミック部品に設けられた空洞内に押し込
む方法である。前記粘度範囲未満の場合は、加圧時には
ペーストが空洞内へ容易に圧入されるものの、圧力を解
除したときに一度圧入されたペーストが再び外界へ流れ
出してしまい、空洞内におけるペーストの充填度が非常
に低くなる。一方、前記粘度範囲よりも大きい場合は、
加圧しても容易に空洞内へペーストが入っていかず、空
洞内全体にペーストが充填されなくなり、その結果、空
洞内のペーストの充填度が低下する。さらにこの粘度以
上ではペースト化が困難である。

【００１７】圧入用導体ペーストに含まれる前記導電材
料の含有量は、８０〜９５ｗｔ％であり、残部はビヒク
ルである。前記範囲未満の含有量では、内部導体を焼結
させたときの導体の連続性が確保できなくなり、断線し
やすくなる。また前記範囲よりも導電材料を多くした場
合はペースト化ができなくなる。なお、導電材料の粒径
は特に限定されないが、平均粒径を０．１〜２０μｍと
することが好ましい。

【００１８】本発明の圧入用導体ペーストは、各種セラ
ミック部品の内部導体に利用できる。例えば、チップコ
ンデンサ、チップインダクタ、サーキュレータ、アイソ
レータ、ＬＣフィルタ、半導体コンデンサ、積層型ガラ
スセラミック部品などに適用される。

【００１９】次に、本発明の圧入用導体ペーストを用い
た積層セラミック部品の製造方法について説明する。

【００２０】まず、各種セラミックグリーンシートを作
製する。このセラミックグリーンシートの作製方法は特
に限定されず、従来の種々の方法によればよい。セラミ
ックグリーンシートに、必要に応じてヴィアホールを形
成し、所定の内部導体パターンとなるように、セラミッ
クの焼成温度以下で熱分解する物質からなるペーストを
スクリーン印刷等により形成する。具体的には、カーボ
ンペースト、酢酸基を備えた化合物のペースト、ナフタ
リンペースト、樟脳ペースト等が用いられる。カーボン
ペースト等を印刷したグリーンシートを複数枚所定のパ
ターンとなるように積層し、熱圧着する。その後、個々
の部品に切断し、セラミックの焼成温度で焼成する。こ
のとき、カーボンペースト等を熱分解したガスが外部へ
逃げる開口が得られるのであれば、個々の部品に切断す
る前に焼成してもよい。これにより、内部導体層部分に
空洞が形成されたセラミック体が得られる。

【００２１】次に、このセラミック体の空洞部に圧入用
導体ペーストを加圧により充填する。具体的には、圧入
用導体ペーストと空洞が形成されたセラミック体を耐圧
性の袋に入れて袋内の空気を真空引きし、袋を封印した
後、ＣＩＰ（冷間等方静水圧）装置により充填する方法
や、導体ペーストを入れたシリンダの吐出口をセラミッ
ク体の開口部に押し当て、シリンダよりペーストを吐出
させて充填する方法等により行えばよい。このときにセ
ラミック体に付着した余分なペーストは紙、布等により
簡単に除去できる。その後、圧入用導体ペーストを充填
したセラミック体を、セラミックの焼成温度以下で焼成
し、導体を焼結させる。これにより、本発明の積層セラ
ミック部品が得られる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の具体的実施例について説明す
る。

【００２３】（実施例１ 非可逆回路素子の作製）Ａｇ
（平均粒径５μｍ）とビヒクルを三本ロールで混練して
圧入用導体ペーストを作製した。ビヒクルはアクリル系
およびエチルセルロース系樹脂からなるバインダーと、
ブチルカルビトールおよびヘキシルカルビトールからな
る有機溶剤とを混合したものを用いた。ペースト中のＡ
ｇの含有量は９０ｗｔ％とし、樹脂と溶剤の比率を変え
ることで粘度を調整した。

【００２４】Ｙ₂Ｏ₃およびＦｅ₂Ｏ₃を主原料とし、これ
らを混合し、１３００℃、４時間仮焼を行い、磁性体材
料を作製した。得られた仮焼粉を粉砕し、この粉砕粉と
有機バインダーおよび有機溶剤とともに混合し、スラリ
ー化した。得られたスラリーをドクターブレード法によ
りグリーンシートに形成した。

【００２５】このグリーンシート上にカーボンペースト
をスクリーン印刷法により印刷し、乾燥した。これを所
定のパターンになるように積層し、厚み方向に圧着して
成形体を得た。次に得られた成形体をカーボンペースト
を印刷した箇所が露出するように所定の形状に切断し
た。この切断した成形体を１５１０℃で１時間焼成し
た。この焼成の間にカーボンが除去されるために、カー
ボンペーストが印刷されていた箇所が空洞となるセラミ
ック体が得られる。

【００２６】任意の粘度の圧入用導体ペーストと空洞が
形成されたセラミック体を耐圧性の袋に入れ、袋内の空
気を除去するために真空引きを行った後に、熱圧着して
袋を封印した。その後ＣＩＰ装置により導体ペーストを
前記セラミック体の空洞内へ圧入した。その後、袋から
セラミック体を取り出し、セラミック体に付着した余分
な導体ペーストを布で完全に拭き取った。

【００２７】圧入用導体ペースト粘度と空洞内のペース
トの充填率の関係を図１に示す。充填率は以下の方法で
求めた。空洞が形成されたセラミック体の重量と、空洞
内に導体ペーストを圧入し、余分なペーストを完全に除
去した後のセラミック体の重量の差から、充填された導
体ペーストの重量が求められる。この重量は比重の異な
るＡｇ、樹脂および溶剤の合計であるため、それらの体
積換算を行った。得られた導体ペーストの体積と空洞の
体積から充填率を計算した。測定点は一点につき１０個
測定し、その平均値を示した。

【００２８】次に非可逆回路素子としての電気特性を調
べるため、導体ペーストの充填されたセラミック体を８
５０℃に設定したベルト炉に通過させて、導体ペースト
を焼結させた。なお、ベルト炉の入り口から出口までの
所要時間は６０分で、８５０℃における保持時間は１０
分とした。その後、端子電極を形成して非可逆回路素子
を得た。なお、端子電極にはＡｇを用い、焼き付けは上
述のベルト炉で行った。 このようにして、導体ペース
トの粘度を変化させて非可逆回路素子を作製した。粘度
とＱ特性の関係を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】比較例であるＮｏ．１〜５、１３は電気的
接続が確保されていないために電気特性を測定すること
ができなかった。

【００３１】（実施例２ チップインダクタの作製）Ｎ
ｉ−Ｃｕ−Ｚｎフェライトのグリーンシートをセラミッ
ク層とし、内部電極が形成される箇所に実施例１と同様
にカーボンペーストを印刷し、積層、熱圧着して積層体
を得た。所定の形状に切断した後、これを１１００℃で
１時間焼成して空洞の設けられたセラミック体を得た。
これに表１のＮｏ．８の導体ペーストを用いて、実施例
１と同様に圧入を行った。余分なペーストを除去した
後、実施例１と同様にベルト炉で内部導体を焼結させて
チップインダクタを得た。このチップインダクタに端子
電極を形成した。試料数を５０個としたときの電気的接
続不良率は０％であった （実施例３ チップインダクタの作製）Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚ
ｎフェライトのグリーンシートをセラミック層とし、内
部電極が形成される箇所に実施例１と同様にカーボンペ
ーストを印刷し、積層、熱圧着して積層体を得た。所定
の形状に切断した後、これを１３００℃で１時間焼成し
て空洞の設けられたセラミック体を得た。これに表１の
Ｎｏ．８の導体ペーストを用いて、実施例１と同様に圧
入を行った。余分なペーストを除去した後、実施例１と
同様にベルト炉で内部電極を焼結させてチップインダク
タを得た。このチップインダクタに端子電極を形成し
た。

【００３２】試料数を５０個としたときの電気的接続不
良率は０％であった。

【００３３】（実施例４ チップコンデンサの作製）Ｂ
ａＴｉＯ３系誘電体グリーンシートをセラミック層と
し、内部電極が形成される箇所に実施例１と同様にカー
ボンペーストを印刷し、積層、熱圧着して積層体を得
た。所定の形状に切断した後、これを１３８０℃で３時
間焼成して空洞の設けられたセラミック体を得た。これ
に表１のＮｏ．８の導体ペーストを用いて、実施例１と
同様に圧入を行った。余分なペーストを除去した後、実
施例１と同ベルト炉で内部導体を焼結させてチップコン
デンサを得た。このチップコンデンサに端子電極を形成
した。

【００３４】試料数を５０個としたときの静電容量の不
良率は０％であった。

【００３５】実施例より、本発明の効果が明らかであ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明の圧入用導体ペーストは、溶融金
属に比べて、工程的にもコスト的にも非常に有利であ
り、また素子への損傷がなく信頼性に優れる。さらにセ
ラミックの誘電的、磁気的、電気的特性を完全に引き出
すことができるために、非常に高品質な積層セラミック
部品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧入用導体ペーストの粘度と充填率との関係を
示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電材料をビヒクル中に分散した導体ペ
   ーストであって、前記導体ペーストの粘度が１０００〜
   １００００ポイズであることを特徴とする圧入用導体ペ
   ースト。
2. 【請求項２】 前記導体ペースト中の導電材の含有量が
   ８０〜９５ｗｔ％であることを特徴とする請求項１の圧
   入用導体ペースト。
3. 【請求項３】 内部導体層とセラミック層とを有する積
   層セラミック部品であって、前記内部導体層が請求項１
   または２の圧入用導体ペーストからなることを特徴とす
   る積層セラミック部品。
4. 【請求項４】 内部導体層部分に空洞が形成されたセラ
   ミック体の空洞に、請求項１または２の圧入用導体ペー
   ストを加圧によって充填し、導体を焼結して内部導体を
   形成することを特徴とする積層セラミック部品の製造方
   法。