JPS629204B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はセラミツクコンデンサの製造方法にか
かり、耐湿負荷寿命特性の安定したセラミツクコ
ンデンサを容易にかつ安価に製造することのでき
る方法を提供しようとするものである。 従来、セラミツクコンデンサにおいては、セラ
ミツク素体の表面にAg，Ag―Pd，Ag―Pt，Ag
―Ni等の貴金属を主体とする電極が焼付法で形
成されている。一方、近年になつて貴金属の価格
が著しく高騰し、電極形成のためのメツキ法が
種々開発されて来ている。 しかしながら、これらの方法にも多くの問題点
がある。たとえば、セラミツクコンデンサ素体表
面に銀ペーストを薄く塗布、焼付けし、さらにそ
れにNiやCuを電解メツキするなどして、金属電
極を形成することが考えられているが、この方法
では銀焼付層の表面が粗面で、小孔も多数存在し
ているため、メツキ時にメツキ液がこの小孔内部
に浸透し、セラミツクコンデンサ素体に対する銀
焼付層の付着強度を劣化させるいう欠点がある。
他の方法としては、セラミツクコンデンサ素体に
金属を無電解メツキすることも考えられている。
無電解メツキ法は、その工法の性質上、多量のも
のを一度に処理することができるという特長をも
つているが、その一方で基板全表面にメツキ層が
形成されやすいものである。セラミツクコンデン
サでは端面部分を残す方がよく、その場合には周
側面の皮膜を研削除去して対向容量電極を形成す
る。この方法では、沿面耐電圧距離が基板の厚み
で決まり、電極周端部における研摩時の金属成分
残存によつて、絶縁破壊や短絡といつた現象が起
こりやすく、そのため基板をあまり薄くすること
ができない。部分メツキ法としては、セラミツク
コンデンサ素体の表面に希望するパターンの金属
層を形成するに際して、あらかじめその表面に所
定のパターンのメツキレジスト層を形成し、つい
で表面を活性化してからメツキレジスト層を除去
し、その後無電解メツキする方法がある。また、
マスクを通して電極材料を真空蒸着したり、ある
いはそれを全面に真空蒸着してから、金属層をフ
オトエツチしたりする方法等もある。これらの方
法はいずれも量産性が低く、工業的に実施するこ
とがむずかしい方法である。すなわち、セラミツ
クコンデンサ素体は一般に0.1〜0.3mmと薄く、ま
た形状も直径が4.5〜16mmと種々あり、このよう
な素体に上述の方法で量産性よく電極を形成する
ことは非常にむずかしい。さらに、容量値を少し
でも大きくするために、全面に電極を形成した場
合も、寿命特性が非常に悪く、信頼性上からセラ
ミツク面の電極部に縁を設けることが設計上必要
であつた。 このように、焼付銀電極法に代わる他の方法に
は種々の問題点があり、電極の引張強度について
も焼付銀電極に比べて1/2程度で、容量のばらつ
き、損失角の増大、誘電率の低下、容量の温度変
化率、耐湿負荷寿命特性等、コンデンサとしての
特性の劣化が認められる。 本発明は上述のような従来の方法にあつた欠点
を除去し、諸特性の安定したセラミツクコンデン
サを製造することができるものである。すなわ
ち、本発明の方法は、誘電体セラミツク基板の表
面の必要箇所にPdまたはPtの少なくともいずれ
か一方の化合物を含むペーストを被着させてか
ら、420〜920℃の範囲内の温度で熱処理を施して
PdまたはPtの金属または合金の微粒子層を形成
し、この微粒子層上にNiを無電解メツキしてニ
ツケル電極を形成してから、Pb成分が45〜75重
量％含まれている半田をニツケル電極上に設ける
ことを特徴とする。この半田は、皮膜状にしてニ
ツケル電極に付着させたり、あるいはそれに端子
付けをしたりするものである。 この方法によれば、メツキ法のみならず、焼付
銀電極法で作製されたセラミツクコンデンサに比
べて非常に良好な特性を有し、十分なコンデンサ
機能をもつ電子部品を得ることができる。 以下、本発明の方法の詳細について、実施例を
あげて説明する。 まず、誘電体セラミツク基板としてBaTiO₃―
BaZrO₃系（誘電率ε＝10000）、BaTiO₃―
Bi₂O₃・SnO₂系（誘電率ε＝2000）、TiO₂系（誘
電率ε＝60）、SrTiO₃系（半導体、誘電率ε＝
35000）を使用した。これら素体の寸法は、厚さ
0.3mm、直径12mmである。 上記誘電体セラミツク基板の両面に、１mmの縁
が残るようなマスクを用いて、電極ペーストを吹
付、印刷により0.3〜10μｍの厚さに被着させ
た。電極ペーストには、PdもしくはPtの少なく
ともいずれか一方の化合物が金属成分にして0.01
〜５重量％、樹脂成分としてアミド系、フエノー
ル系、セルローズ系等の有機バインダーが３〜25
重量％、アルコール、トルエン等の溶剤成分が70
〜97重量％含まれている。Pd，Ptの化合物とし
てはそれぞれPdCl₂，H₂Ptcl₆・6H₂Oを使用し
た。電極ペーストを吹付けでセラミツク基板に被
着するときにはその粘度を400cpsに、また印刷
で被着するときには40000cpsに調整した。 それから、80〜100℃の温度で乾燥させ、溶剤
を蒸発させてから、電気炉に入れて、420〜920℃
の範囲内の温度で焼付け、これによりセラミツク
コンデンサ基板の表面にPd，Ptの金属あるいは
合金の微粒子からなる厚さ0.1μｍ以下の層を形
成した。次に、次亜燐酸ナトリウムを含む硫酸ニ
ツケルメツキ液に浸漬して、金属微粒子層上に無
電解メツキし、ニツケル電極を形成した。 それから、下表に示す種々の割合のPb―Sn系
主体の半田を使用して、ニツケル電極にリード線
を接続し、特性測定用のリード端子を形成した。
それから、フエノール系樹脂被膜、ワツクス含浸
を行なつて完成品とした。 本発明において、吹付、印刷の可能なペースト
中に0.01〜５重量％のPd，Ptの少なくともいずれ
か一方の化合物を含ませ、このペーストをセラミ
ツクコンデンサ基板に被着させた後、420〜920℃
の範囲内で焼付けをしているのは、基板表面に付
着している脂肪分、油分等を除去し、さらにセラ
ミツクコンデンサ基板の表面に安定した金属微粒
子を析出させるためである。焼付温度が420℃よ
り低いと、樹脂成分が残り、メツキ後、電極の引
張強度が低下するだけでなく、コンデンサ特性が
悪化する。焼付温度が920℃よりも高くなると、
誘電率が低下するだけでなく、寿命特性も悪化す
る。 上記実施例では、Pd化合物としてPdCl₂，Pt化
合物としてH₂PtCl₆・6H₂Oを使用したが、焼付
後、金属微粒子層として残るものであれば、それ
らの化合物についての制約はない。金属微粒子層
としては0.1μｍ程度の厚さであれば無電解メツ
キをするのに十分であり、それ以上厚くしても価
格が上昇するだけで好ましくなく、特性的にも悪
化する。金属微粒子層に無電解ニツケルメツキし
た後、Pb成分を45〜75重量％含む半田材料でニ
ツケル電極を被覆するのは、被覆樹脂による収縮
現象の影響を緩和させることを一つの目的として
おり、他の目的としてはコンデンサの寿命特性に
おいて諸特性を劣化させないためである。なお、
従来からの焼付銀電極でも半田くわれ現象が発生
しており、半田材料の選定に十分な検討が必要で
あつたが、本発明の方法においても、無電解ニツ
ケル電極にただ単に共晶半田により端子付けをし
ても特性が悪化するもので、半田成分において
Pb成分が45重量％より少ないときには接着強度
の劣化、寿命特性試験での容量低下、損失角の悪
化等コンデンサ用材料として好ましくない。ま
た、それが75重量％よりも多いときには損失角が
著しく悪化するため、やはり好ましくない。な
お、範囲内のPb―Sn系半田において融点を下げ
るために少量のIn成分やSb成分を添加してもよ
い。 下表において、耐湿負荷寿命特性は温度85℃、
相対湿度85％の雰囲気中において直流150Vを
2000時間印加した後の値である。また、リード線
と電極との引張強度は、電極に太さ0.6mmのリー
ド線を半田付けし、樹脂被覆等を施さない状態で
測定した値である。容量温度変化率は、20℃を基
準としたときの値であり、一つの欄に二つの値を
併記しているのは−25〜＋20℃、＋20〜＋85℃の
範囲に極大値もしくは極大値の存在していること
を示している。 そして具体的には示していないが、ニツケル電
極の形成後、250〜450℃の範囲内の温度で熱処理
を施すと、接着強度の向上が認められた。

【表】

【表】

【表】 上表においてNo.２〜９，11，13〜16，19〜23，
26〜29，32〜34，37〜38が本発明の範囲内の実施
例であり、その他は範囲外あるいは比較例であ
る。なお、No.１〜11はBaTiO₃―BaZrO₃系を主体
とした高誘電率素体を用い、No.12〜17はTiO₂を
主体とした温度補償用素体を用い（なお、温度補
償用材料の測定条件：20℃、1MHz）、No.18〜24は
粒界層型SrTiO₃系半導体素子を用い、Pd，Ptイ
オンを含んだペースト材料の焼付温度を変化させ
た場合の実施例である。表から明らかな様に範囲
内の特性は安定しており、特にNo.５，11，14，21
は著しく良好な特性を示している。また、No.25〜
38は、高誘電率用、温度補償用半導体素子を用い
ペースト焼付温度を一定とし、半田成分を変化さ
せたときの実施例である。これら実施例よりPb
成分の影響によつてコンデンサ特性が変化するも
のであり、Pb成分45〜75重量％において安定な
特性を示している。なお、No.39は従来から公知の
焼付銀電極を用いた場合の比較例であり、寿命特
性においてtanδが悪化しているのは、銀成分特
有のイオンマイグレイシヨン現象のためと考えら
れる。しかし、本発明の製造方法で得たコンデン
サにはイオンマイグレイシヨン現象が生じない。
No.40は従来から知られている無電解メツキ法すな
わち塩化第１錫溶液および塩化パラジウム溶液を
用いた活性化処理後、Ni無電解メツキを行なつ
た試料である。これらは本発明に比べて容量値が
小さく損失角が悪く、さらにリード線引張強度に
おいて著しい差が生じている。なお、本発明の方
法のもう一つの特長は印刷方式が可能なため縁を
とつた電極を形成することが容易である。 以上のように本発明によれば、銀焼付電極によ
つて得られたコンデンサに比べ著しく安価にコン
デンサを製造することができ、特性的にも著しく
安定しているものであり、本発明は工業的量産化
に適した産業価値の大なるセラミツクコンデンサ
の製造方法である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘電体セラミツク基板の表面の必要箇所に
   PdまたはPtの少なくともいずれか一方の化合物
   を含むペーストを被着させてから、420〜920℃の
   範囲内の温度で熱処理を施してPdまたはPtの金
   属または合金の微粒子層を形成し、前記微粒子層
   上にNiを無電解メツキしてニツケル電極を形成
   してから、Pb成分が45〜75重量％含まれている
   半田を前記ニツケル電極上に設けることを特徴と
   するセラミツクコンデンサの製造方法。