JPS60240115A - 積層型磁器コンデンサ - 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】 技術分野 本発明は、ニッケル（Ｎｉ）を内部電極とする比較的安
価−二製造し得る゛積層型磁器コンデンサに関干る、 背景技術 市販の積層型磁器コンデンサは、薄層の誘電体の表面に
内部電極を形成したものを複数枚積層して一体焼°成し
、この側面に形成する外部接続用電極（外部電極）に前
記内部電極を交互に並列に接続するような構造としてい
る。近時、このようなコンデンサの内部電極にバ″７ジ
ウム　（Ｐｄ）または銀パラジウム　（Ａｇ−Ｐｄ）の
貴金属を使用すると、コンデンサのトータルコストが高
くなるので、内部電極材料として比較的安価な卑金属で
あるニッケル（Ｎ１）を使用することが案出されている
。内部電極に使用されるニッケル（Ｎｉ）になじむ外部
電極用の金属およびこれに混合するガラス組成が研究さ
れつつある。

一般に積層型磁器コンデンサにおいて、この外部電極金
属として銀（Ａｇ）または銀パラジウム（Ａｇ　−Ｐｄ
　）が公知であり、ニッケル（Ｎｉ）を内部電極とする
コンデンサに銀　（Ａｇ）または銀パラジウム　（Ａｇ
−Ｐｄ）を外部電極用の金属として適用することが考え
られる。しかしながら、外部電極として銀（Ａｇ）や銀
パラジウム　（Ａｇ−Ｐｄ）の貴金属を使用することは
、コンデンサのトータルコストを高（すると共に、内部
電極のニッケル　（Ｎｉ）と銀（Ａｇ）または銀バラノ
ウム　（Ａｇ−Ｐｄ　）とのなじみが悪いため、内部電
極と外部電極との接続が不充分となり、コンデンサの容
量低下および誘電損失（ｔａｎδ）増大などといったコ
ンデンサの電気的特性に致命的な欠陥が生しる。一方、
この外部電極に内部電極（Ｎ１）となじみがよく、電極
同士の接合性のよい金属、すなわち内部電極と同一の金
属（Ｎｉ）または内部電極と合金化しやすい金属（たと
えば、銅、鉄、コバルトなど）を選ぶことが考えられる
。しかしながら、この種の金属と混合するがラス成分が
問題となる。たとえば、従米銀　（Ａｇ）または銀パラ
ジウム　（Ａｇ−Ｐｄ）にガラス成分としてホウケイ酸
鉛またはホウケイ酸ビスマスを混合して、これを誘電体
に塗布して大気中で焼成することが知られている。

しかしながら、上記ニッケル（Ｎｉ）またはニッケル（
Ｎｉ）と合金化しやすい金属に対しホウケイ酸鉛ガラス
またはホウケイ酸ビスマスガラスを混合したものを大気
中で焼成すると、銀（Ａ　ｇ）または銀パラジウム（Ａ
　ｔｒ−Ｐ　ｄ）を使用した場合と異なり前記ニッケル
（Ｎ１）またはニッケル（Ｎｉ）と合金しやすい金属が
酸化されてしまい、コンデンサの容量低下および誘電損
失増大が生じる。そこでニッケル（Ｎ１）またはニッケ
ルと合金化しやすい金属にホウケイ酸鉛ガラスまたはホ
ウケイ酸ビスマスガラスを混合したものを非酸化性雰囲
気中で焼成することが考えられる。一般に酸化鉛（Ｐｈ
Ｏ）または酸化ビスマス（ＢｉｚＯ３）は、第１図のβ
１、β２にそれぞれ示すごとく熱力学的にβ３゜Ｉｚ４
にそれぞれ示されるＡＪ２２０３　ヤ５ｉ０２＋７）よ
うに安定な酸化物でないので、たとえば９００°Ｃにお
いては焼成雰囲気中の酸素分圧　（Ｐ　Ｏ２）が約１０
　”ａｔＩ１１以下となると酸素を離す性質、すなわち
還元される性質がある。したがって非酸化性雰囲気にお
いては前記ガラス成分中の酸化鉛（Ｐｂｏ）または酸化
ビスマス（’Ｂ　ｉ　２’　０３　）が還元されてしま
い、ガラス貿がもろくなり、外部電極自体の強度が弱く
なり、誘電体への固着強度が低下し、その結果電極相互
の接合性も不充分となり容量低下および誘電損失増大が
生じる。

そこで、本件発明者は上記の現状に鑑み、鋭意研究の結
果上記ガラス成分を酸化鉛（ｐ　ｂｏ　）および酸化ビ
スマス　（Ｂｉ２０３）を含まない特定のガラス組成と
し、かつこれらを一定の組成範囲として外部電極金属で
あるニッケル（Ｎｉ）またはニッケルと合金し易い金属
に混合して、これを誘電体に塗布したものを非酸化性雰
囲気中で焼成することにより、内部電極と外部電極との
接合性がよく、かつ外部電極と誘電体との固着強度が良
好であることを知見した。

目　的 本発明の目的は、ニッケル（Ｎ１）を内部電極とする積
層型磁器コンデンサにおいて、内部電極のニッケル（Ｎ
ｉ）と接合性がよく、かつ誘電体との固着強度が良好な
外部電極金属およびガラス構成を有する積層靭紺慕コン
デン廿本滉イ止ナス−とである。

発明の構成および作用 ＄２図に本発明に適応する積層型磁器コンデンサの構造
例の断面図を示す。

本発明によれば、ニッケル（Ｎｉ）を内部電極１とした
積層型磁器コンデンサにおいて、外部電極２が内部電極
１と同一のニッケル（Ｎｉ）または内部電極１のニッケ
ル（Ｎｉ）と合金化しやすい金属と、少な（とも酸化亜
鉛（ＺｎＯ）を４０〜６５モル％、無水ホウ酸（Ｂ　２
０３）ｔ−２０−４０モル％およびンリカ（Ｓｉｎ、）
を１０〜３５モル％から組成されるホウケイ酸亜鉛ガラ
スから成り、これらを非酸化性雰囲気中で焼成して形成
される積層型磁器コンデンサが提供される。

本発明は先ずニッケル（Ｎｉ）を内部電極１とした積層
型磁器コンデンサであって、外部電極２の組成がニッケ
ル（Ｎｉ）またはニッケル（Ｎｉ）と合金化しやすい金
属（例えばニッケルの他に銅、鉄、コバルト等）である
ことが重要である。外部電極２として前記以外の金属を
選ぶと内部電極１のニッケル（Ｎｉ）とのなじみが悪く
電極相互の接合が不充分であり、コンデンサの容量低下
および誘電損失（ｔａｎδ）増大などといったコンデン
サの電気的特性に致命的な欠陥が生じる。

また、本発明は前記外部電極２であるニッケル（Ｎｉ）
または内部電極１のニッケル（Ｎｉ）、！：合金化しや
すい金属に混合するガラス成分が少なくとも酸化亜鉛（
ＺｎＯ）を４０〜６５モル％、無水ホウ酸（Ｂ２０３）
を２０〜４０モル％およびシリカ（Ｓ　ｉｏ　２）を１
０〜３５モル％から成るホウケイ酸亜鉛ガラスであるこ
とが重要である。すなわちニッケル　（Ｎｉ）または内
部電極１のニッケル（Ｎｉ）と合金化しやすい金属の焼
結温度は約９ｏ　ｏ　＝　ｉ　ｏ　ｏ　ｏ℃であるが、
これに適応できるガラスの軟化点は５００〜７００℃で
あり、少なくともＺ　ｎｏ　、　Ｂ　２０３、ＳｉＯ２
を一定組成範囲含んだガラスは焼成時に充分流動し、か
つ焼成時に還元されずに固着強度の優れたガラス質を保
つことができる。Ｂ２Ｏ３および５ｉｎ２はガラス質を
形成し、ＺｎＯは軟化点を調整する。したがって前記酸
化亜鉛（ＺｎＯ）が４０モル％未満および６５モル％を
超えるとガラスの軟化度が高くなり、焼成時に充分な固
着強度が得られないかまたはガラス化が困難となる。無
水ホウ酸（Ｂ２０３）が２０モル％未満ではガラスの軟
化度が高くなり、４０モル％を超えると水に溶けやすく
安定なガラスが得られない。また、シリカ（Ｓ１０２）
が１０モル％未満では安定したガラスが得られず、３５
モル％を超えると、ガラスの軟化点が高（なる。

さらに本発明は、前記ガラス成分に酸化鉛（Ｐｂｏ）ま
たは酸化ビスマス（Ｂｉ、０３）を含まず、かつ前記が
ラス皮部とニッケル（Ｎｉ）または内部電極１のニッケ
ル（Ｎ１）と合金化しゃすい金属−二混合した外部電極
ペースＦを積層コンデンサに塗布してこれを非酸化性雰
囲気の中で焼成されることが重要である。ガラス成分中
に酸化鉛（Ｐｂｏ）または酸化ビスマス（Ｂ　ｉ２０３
）が含まれていると、前述のとおり非酸化性＃囲気の中
で焼成した場合、これらが還元されてしまいガラス質が
もろくなり、外部電極２の強度が弱く誘電体３への固着
強度が劣化し、その結果電極相互の接合性が不充分とな
り、容量低下および誘電損失増大が生じる。一方、大気
中で焼成するとニッケル（Ｎｉ）または内部電極１のニ
ッケル（Ｎｉ）と合金化しやすい金属が酸化され、コン
デンサの容量低下および誘電損失増大が生じる。

実施例 酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ホウ酸（Ｈ，ＢＯ３）、無水ケイ
酸（ＳｉＯ２）に少量の水酸化アルミニウム（Ａ　ｐ　
（ＯＨ）３＞、炭酸ナトリウム（Ｎ　ａ２ＣＯ、）　、
炭酸リチウム　（Ｌ　ｉ２ｃ　Ｏ３）を加えて第１表の
ガラス組成欄に記載したＡ〜０の各試料の組成になるよ
うに秤量し、一方、上記同様の組成に酸化ビスマス（Ｂ
　ｉ２０３）または酸化鉛（ＰｂＯ）を加えて第１表の
ガラス組成欄に記載したＰおよびＱの各試料の組成範囲
になるように秤量し、それぞれ合計重量が１００ｇとな
る様にした。ライカイ機にて乾式混合後、白金るつぼに
入れ、１２００℃〜・１３００℃で溶融し、溶融液をス
テンレス板」二に流１山１尭舘山必仏ＩゆＬ　ｎ　ＪＩ
　Ｗツ柚りづｎ−ン、　づ巨？おたガラス塊を乾式粉砕
後２５０メツシユを通してガラス粉末を得た。

一方、化学純度９９．５％、平均粒径１．０μｍ０のニ
ッケル粉末を有機ビヒクルおよび前記第１表に示すＡ−
Ｑの各〃ラス組成を６９：２５：６の重゛量割合になる
ように秤量し、また同様に化学純度９９．５％平均粒径
１．Ｏμｍの銅粉末を有機ビヒクルおよび前記第１表に
示すＡ−Ｑの各ガラス組成物とを６９：２５：６の重量
割合になる様に秤量した。この秤量した配合物を３本ロ
ールミルにより混合し、混合後のペーストに有機溶剤を
添加してペースト粘度を調整した。ペースト成分中のニ
ッケル（Ｎｉ）、１：たは銅（Ｃｕ）の配合割合はニッ
ケル（Ｎｉ）または銅（Ｃｕ）が約８０体積％に対し、
ガラス約２０体積％である。その後、ニッケルを内部電
極１とする積層型磁器コンデンサの端部にペーストを塗
布し、軟焼後、窒素雰囲気中で９００℃で３０分間焼成
して外部電極２を焼付け、第２表および！＠３表に示す
１〜３４の試料番号のものを得た。使用された積層型磁
器コンデンサはチタン酸バリウム系誘電体材料およびニ
ッケル内部電極材料によって形成されており、その形状
は約３．１８Ｘｊ、５７ｘ０．５６（＋ｎｍ）でアラた
。またコンデンサ端部へのべ〜ストの塗布幅は約０．５
１であり、塗布量は両端介せて約１゜５ｍＨであった。

　こうして得られ゛た各試料について２５°Ｃにおいて
周波数１ｋＨｚ及び入力電圧１ＶｒｌｌｌＳにて静電容
量及び誘電損失（ｔａｎδ）を測定した。また、直流電
圧５０Ｖを１分間充電後の絶縁抵抗（ＩＲ）を測定した
。また、直流電圧１２５■を３秒間印加して耐電圧試験
を行なった。さらに、周波数１ｋＨｚ、入力電圧ＩＶｒ
ｍｓにおいて一３０°Ｃ〜＋８５　’Ｃでの静電容量温
度特性の測定を行な＝）な。さらに外部電極２１こ対す
るハングのぬれ性を評価すべく、溶融ハング槽内に外部
電極２を浸漬してハング付は試験を行ない、外部電極面
にハングが７５％以上覆われている場合を０印で７５％
未満の場合をｘ印で示した。また一定温度の溶融ハング
に一定時間外部電極２を浸漬して外部電極２の耐ハング
試験を行ない、外観上及び電気的特性に異常がない場合
を○印で、異常があるものをＸ印で示した。さらに、外
部電極固着力試験（銅配線したガラス−エポキシ基板に
試料をハング付けし、基板の裏より試料を押して破壊時
の力の強さを測定する。）を行ない、破壊値が１．０ｋ
。

以上あるものを○印で、１．０ｋｇ未満のものをＸ印で
示し、（）内には破壊値を示した。最後に」二記の測定
及び試験の総合的評価を夫々評価欄において、○、Ｘ印
で示した。

（以下余白） 第２表および第３表の試料番号２．３，４，７゜８．９
，１２，１３，１４，１９．２０＋　２１゜２４．２５
，２６　ｖ　２９　ｔ　３０および３１のものは本発明
の範囲内のものであり、何れも外部電極用金属が内部電
極１と同一のニッケル（Ｎｉ）またはこれと合金化し易
い銅（Ｃｕ）からなり、これに混合するガラス成分も第
１表に示す本発明のガラス組成範囲の試料Ｂ、Ｃ，Ｄ、
Ｇ、Ｈ，Ｉ。

Ｌ、ＭおよびＮを使用しており各試料ども静電容量か＋
８２．５ｎＦ以上、誘電損失が２．９０　％以下とコン
デンサの電気的特性が劣化せず、かつ外部電極２の固着
強度が２．０６ｋｇ以上と優れている。これに対し、試
料番号１，５，６，１０，１１．１５，１８，２２，２
３，２７．２８および３２のものは、何れも外部電極用
金属が内部電極１と同一のニッケル（Ｎｉ）またはこれ
と合金化しやすい銅（Ｃｕ）であっても、これに混合す
るがラス成分がＩＪｆＪ１表の本発明の範囲外の試料Ａ
　。

Ｅ、Ｆ、Ｊ、におよびＯを使用しており、その結果静電
容量および誘電損失（ｔａｎδ）共に上記本発明の範囲
内の試料と同等であるが外部電極２の固着強度が０．８
４ｋｇ以下と着しく劣化している。

また、試料番号１６，１７，３３および３４のものは何
れも外部電極用金属が内部電極１と同一のニッケル（Ｎ
ｉ）またはこれと合金化しやす０＃！（Ｃｕ）であって
も１．これに混合するがラス成分中ニ酸化ビスマス（Ｂ
ｉ２０ｓ）または酸化鉛（ｐｂＯ）が含まれている第１
表の試料ＰおよびＱを使用しており、その結果静電容量
が８６．１ｎＦ以下、誘電損失（ｔａｎδ）が５．２６
　％以上とコンデンサの電気的特性が着しく劣化してお
り、かつ外部電極２の固着強度が０．３３ｋｇ以下と使
用に町えなり１　。

この実施例においては、さらにノ１ング付は試験および
耐ハング試験を行なった。試料番号１，５．６，１０，
１１，１５，１８，２２，２３，２７．２８および３２
のものは、外部電極２に）−ングが７５％以上覆われて
おり、このハングぬれ性は良いが、耐ハング試験（２７
０℃の））ングに２０秒、１分および１０分浸漬）外観
および電気的特性に異常（））ング食れによる電気的特
性不良）が生じ使用に耐えず、また試料番号１６，１７
゜３３および３４のも、のはノ）ングぬれ性カイ劣化し
力・っ外観・電気的特性に異常がみられた。

効　果 以上のように本発明によれば、°内部電極の二゛／ケル
と接合性がよく、かつ誘電体との固着強度力ず良好な外
部電極金属及び〃２ス組成を有する積層型磁器コンデン
サが可能となる。

【図面の簡単な説明】

＄１図は金属の酸化状態平衡図、第２図は本発明に適応
する積層型磁器コンデンサの構造例をしめす断面図であ
る。 １・・・内部電極、２・・・外部電極、３・・・誘電体
代理人　弁理士　西教圭−朗 図面の浄書（内容に変更なし） 第２図 手続補正書（方式） 昭和５９年８月１０日 特願昭５９−９７１４８ ２、発明の名称 積層型磁器コンデンサ ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住所 名称（６６３）京セラ株式会社 代表者 ４、代理人 住　所大阪市西区西本町１丁目１３番３８号新興産ビル
国際置ＥＸＯ５２５−５９８５ＩＮＴＡＰＴ　Ｊ国際Ｆ
ＡＸ　（Ｊ＆ＧＩＩ　（０６）５３８０２４７６、補正
の対象 明細書、図面および委任状 ７、補正の内容 （１）明細書および図面の浄書（内容に変更なし）。 （２）別紙のとおり委任状を補充する。 以上 手続補正書 昭和５９年１０月１８日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５９−９７１４８ ２、発明の名称 積層型磁器コンデンサ ３、補正をする者 事件との関係　出願人 住所 名称（６６３）京セラ株式会社 代表者 ４、代理人 住　所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産
ビル国装置ＥＸ　０５２５−５９８５　ＩＮＴＡＰＴ　
Ｊ国際ＦＡＸ　ＧＩ［［＆ＧＩＩ　（０６）５３８−０
２４７電話（０６）５３８−０２６３（代表）′） 氏名弁理士（７５５５）西教圭一部　、１゛１Ｃ７ ６、補正の対象 昭和５９年８月１０日付提出の明細書（浄書）の発明の
詳細な説明の欄 ７、補正の内容 明細書路１６頁第、１０行目におり１てｊｌＢ２゜５ｎ
ＦＪ　とあるを、ｊ１Ｂ３．１ｎＦＪに訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ニッケルを内部電極とした積層型磁器コンデンサにおい
   て、 外部電極が内部電極のニッケルと同一のニッケルまたは
   前記内部電極のニッケルと合金化しやすい金属と、 少な（とも酸化亜鉛を４０〜６５モル％、無水ホウ酸を
   ２０〜４０モル％およびシリカを１０〜３５モル％から
   組成されるホウケイ酸亜鉛ガラスとから成り、 これらを非酸化性雰囲気中で焼成して形成されることを
   特徴とする積層型磁器コンデンサ。