JPWO2006073024A1 - Conductive paste and piezoelectric electronic component using the same - Google Patents
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Abstract
少なくともAg粉末からなる導電性粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む、圧電電子部品の外部電極を形成するのに適した導電性ペーストにおいて、ガラスフリットは、一般式:[xB2O3−ySiO2−zCaO](x,y,zの単位は重量%)で示される組成範囲が、図1の3成分組成図において、(x、y、z)がA(75、5、20)、B(15、65、20)、C(15、45、40)およびD(55、5、40)を結ぶ多角形の範囲内にあり、かつx+y+z=100であり、かつ、ZnO、Al2O3、アルカリ金属酸化物から選ばれる1種以上の酸化物を含み、アルカリ金属酸化物がLi2O、Na2O、K2Oから選ばれる1種以上であり、酸化物のいずれかを含有する場合のガラスフリット中の酸化物の含有率が、2重量%≦ZnO≦13重量%、1重量%≦Al2O3≦5重量%、3重量%≦アルカリ金属酸化物≦25重量%の範囲内とする。In a conductive paste suitable for forming an external electrode of a piezoelectric electronic component, comprising at least a conductive powder made of Ag powder, a glass frit, and an organic vehicle, the glass frit has a general formula: [xB2O3-ySiO2- zCaO] (unit of x, y, z is% by weight), in the ternary composition diagram of FIG. 1, (x, y, z) is A (75, 5, 20), B (15 , 65, 20), C (15, 45, 40) and D (55, 5, 40), and x + y + z = 100, and ZnO, Al2O3, alkali metal oxide The content of the oxide in the glass frit in the case where the alkali metal oxide is one or more selected from Li2O, Na2O, K2O, and contains any one of the oxides. But, Wt% ≦ ZnO ≦ 13 wt%, 1 wt% ≦ Al2 O3 ≦ 5 wt%, and 3 wt% ≦ alkali metal oxide ≦ 25% by weight in the range.
Description
本発明は、圧電電子部品の電極を形成するのに適した導電性ペースト、およびそれを用いた圧電電子部品に関する。 The present invention relates to a conductive paste suitable for forming an electrode of a piezoelectric electronic component, and a piezoelectric electronic component using the same.
従来、圧電電子部品の電極、特に外部電極は、Ag等の導電性粉末、ガラスフリット、有機バインダーを混練して得られた導電性ペーストを用いて、前記圧電電子部品に塗布または印刷した後、焼き付けることにより形成されていた。 Conventionally, an electrode of a piezoelectric electronic component, particularly an external electrode, is applied or printed on the piezoelectric electronic component using a conductive paste obtained by kneading a conductive powder such as Ag, glass frit, and an organic binder, It was formed by baking.
ところで、前記圧電電子部品では、分極処理中、あるいはその後の駆動により、セラミック積層体が微小な伸縮運動を繰り返すと、該セラミック積層体が疲労して亀裂が生じ、該亀裂が外部電極にまで伝播して、該外部電極の破断を招き、その結果、電気特性が劣化するという問題があった。 By the way, in the piezoelectric electronic component, if the ceramic laminated body repeats a minute expansion / contraction motion during the polarization process or by subsequent driving, the ceramic laminated body is fatigued and a crack is generated, and the crack propagates to the external electrode. As a result, the external electrode is broken, and as a result, there is a problem that the electric characteristics are deteriorated.
そこで、セラミック素体と外部電極との接合強度を保つ目的で、電子部品の外部電極用導電ペーストにおいて、該導電ペーストに含まれるガラスフリットが、(1)酸化鉛を実質的に含まず;そして(2)ガラスフリット中に、酸化物単位として、B2O3:9.0〜20.0重量%、SiO2:22.0〜32.0重量%、BaO:35.0〜45.0重量%、ZnO:0.1〜30.0重量%、Al2O3:0.1〜12.0重量%、Na2O:0.1〜15.0重量%を含み、かつ該導電ペーストが、焼成温度600〜670℃で外部電極を形成する方法(特許文献1)や、耐熱温度が150℃以上のZnO−Al2O3−B2O3−SiO2系ガラス絶縁材を形成し、更に、外部電極材付与部に、耐熱温度が150℃以上で、組成が導体のAgと接合成分のBi2O3−B2O3−PbO系ガラスからなる外部電極材を形成した圧電アクチュエータの製造方法(特許文献2)、などが提案されている。
しかしながら、前記特許文献1や特許文献2に記載のガラスフリットを導電性ペーストに用いた場合、前記セラミック素体と外部電極との接合強度がまだ不十分となり、セラミック素体の亀裂や外部電極の破断によって、電気特性の劣化が発生していた。
However, when the glass frit described in
そこで、本発明の目的は、セラミック素体と外部電極の接合強度を保ちつつ、セラミック積層体の微小な伸縮運動では破断しない、圧電電子部品の外部電極を形成するのに適した導電性ペースト、およびそれを用いて形成された外部電極を備える圧電電子部品を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a conductive paste suitable for forming an external electrode of a piezoelectric electronic component that does not break by a minute stretching movement of the ceramic laminate while maintaining the bonding strength between the ceramic body and the external electrode, And it aims at providing a piezoelectric electronic component provided with the external electrode formed using it.
上記目的を達成するため、本発明の導電性ペーストは、
少なくともAg粉末からなる導電性粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電性ペーストであって、
前記ガラスフリットは、
一般式:[xB2O3−ySiO2−zCaO]
(ただし、x,y,zの単位は重量%)
で示される組成範囲が、添付の図1に示した3成分組成図において、(x、y、z)がA(75、5、20)、B(15、65、20)、C(15、45、40)およびD(55、5、40)を結ぶ多角形の範囲内にあり、かつx+y+z=100であり、ZnO、Al2O3、アルカリ金属酸化物から選ばれる1種以上の酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物がLi2O、Na2O、K2Oから選ばれる1種以上であるとともに、前記酸化物のいずれかを含有する場合におけるガラスフリット中の前記酸化物の含有率が、2重量%≦ZnO≦13重量%、1重量%≦Al2O3≦5重量%、3重量%≦アルカリ金属酸化物≦25重量%の範囲内にあることを特徴としている。In order to achieve the above object, the conductive paste of the present invention comprises:
A conductive paste comprising at least conductive powder made of Ag powder, glass frit, and an organic vehicle,
The glass frit is
The general formula: [xB 2 O 3 -ySiO 2 -zCaO]
(However, the unit of x, y, z is% by weight)
In the three-component composition diagram shown in FIG. 1 of the accompanying drawings, the composition range represented by (x, y, z) is A (75, 5, 20), B (15, 65, 20), C (15, 45, 40) and D (55, 5, 40) and one or more oxides selected from ZnO, Al 2 O 3 , and alkali metal oxides, and x + y + z = 100 And the alkali metal oxide is at least one selected from Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O and contains any of the oxides, the inclusion of the oxides in the glass frit It is characterized in that the ratio is in the range of 2 wt% ≦ ZnO ≦ 13 wt%, 1 wt% ≦ Al 2 O 3 ≦ 5 wt%, 3 wt% ≦ alkali metal oxide ≦ 25 wt%.
さらに、本発明の導電性ペーストは、前記導電性ペーストにおいて、前記ガラスフリット100体積%に対して、150体積%以下のBi2O3をさらに含むことを特徴とする。Furthermore, the conductive paste of the present invention is characterized in that the conductive paste further includes 150% by volume or less of Bi 2 O 3 with respect to 100% by volume of the glass frit.
また、本発明の圧電電子部品は、請求項1または2に記載の導電性ペーストと、導電性補強材とが一体として焼結された焼結体からなる電極を備えることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric electronic component comprising an electrode made of a sintered body in which the conductive paste according to claim 1 or 2 and a conductive reinforcing material are integrally sintered.
また、本発明の圧電電子部品は、前記導電性補強材が、卑金属材料を芯材とし表面が貴金属材料で形成されるとともに、前記電極内において網目状に形成されていることを特徴とする。 In the piezoelectric electronic component of the present invention, the conductive reinforcing material is formed of a base metal material as a core material and a surface of a noble metal material, and is formed in a mesh shape in the electrode.
本発明の導電性ペーストによれば、セラミック素体と外部電極の接合強度を保ちつつ、破断しない外部電極を形成することができる。さらには、前記外部電極を備えることで、セラミック素体の微小な伸縮運動によっても、電気特性の劣化が無い圧電電子部品を得ることができる。 According to the conductive paste of the present invention, an external electrode that does not break can be formed while maintaining the bonding strength between the ceramic body and the external electrode. Furthermore, by providing the external electrode, it is possible to obtain a piezoelectric electronic component having no deterioration in electrical characteristics even by a minute expansion and contraction movement of the ceramic body.
1 セラミック素体
2a〜2g 内部電極
3a、3b 外部電極
4a、4b リード線
5a、5b 塗膜
6 Ag箔(導電性箔)
7 セラミックグリーンシート
8 導体パターン
8a 凸部
9 Agワイヤ(導電性線状部材)
10a、10b 塗膜
11 塗膜
12 Ag金網(導電性補強材)
13 導電性部材(網目状部材)
14 Ag金網(導電性補強材)
30 亀裂DESCRIPTION OF
7 Ceramic
10a, 10b Coating
13 Conductive member (network member)
14 Ag wire mesh (conductive reinforcement)
30 crack
以下、本発明の導電性ペーストについて説明する。 Hereinafter, the conductive paste of the present invention will be described.
本発明の導電性ペーストは、少なくともAg粉末からなる導電性粉末と、ガラスフリットと、有機ビヒクルとを含む導電性ペーストである。前記ガラスフリットは、一般式:[xB2O3−ySiO2−zCaO]で示される組成範囲が、添付の図1に示した3成分組成図において、(x、y、z)がA(75、5、20)、B(15、65、20)、C(15、45、40)およびD(55、5、40)を結ぶ多角形の範囲内にあり、かつx+y+z=100である。さらに、ZnO、Al2O3、アルカリ金属酸化物から選ばれる1種以上の酸化物を含み、アルカリ金属酸化物がLi2O、Na2O、K2Oから選ばれる1種以上であるとともに、酸化物のいずれかを含有する場合におけるガラスフリット中の酸化物の含有率が、2重量%≦ZnO≦13重量%、1重量%≦Al2O3≦5重量%、3重量%≦アルカリ金属酸化物≦25重量%の範囲内の成分を含有する。The conductive paste of the present invention is a conductive paste containing at least conductive powder made of Ag powder, glass frit, and an organic vehicle. The glass frit has a composition range represented by the general formula: [xB 2 O 3 —ySiO 2 —zCaO], and (x, y, z) is A (75 in the three-component composition diagram shown in FIG. 5, 20), B (15, 65, 20), C (15, 45, 40) and D (55, 5, 40), and x + y + z = 100. Furthermore, it contains at least one oxide selected from ZnO, Al 2 O 3 and alkali metal oxides, and the alkali metal oxide is at least one selected from Li 2 O, Na 2 O and K 2 O. In the case where any of the oxides is contained, the oxide content in the glass frit is 2 wt% ≦ ZnO ≦ 13 wt%, 1 wt% ≦ Al 2 O 3 ≦ 5 wt%, 3 wt% ≦ alkali It contains components within the range of metal oxide ≦ 25% by weight.
また、本発明の導電性ペーストは、前記ガラスフリット100体積%に対して、150体積%以下のBi2O3をさらに含む。In addition, the conductive paste of the present invention further includes 150% by volume or less of Bi 2 O 3 with respect to 100% by volume of the glass frit.
以下、本発明において、上述のような特徴的な組成を選んだ根拠となる実験例について説明する。 Hereinafter, experimental examples serving as the basis for selecting the above-described characteristic composition in the present invention will be described.
ガラスフリットの構成成分として、一般式:[xB2O3−ySiO2−zCaO]で示される組成範囲が、添付の図1に示した3成分組成図において、(x、y、z)がA(75、5、20)、B(15、65、20)、C(15、45、40)およびD(55、5、40)を結ぶ多角形の範囲内にあり、かつx+y+z=100としたのは、前記組成範囲外となるガラスフリットでは、セラミック素体と外部電極との接合強度が低下し、駆動サイクル数も小さくなり、実使用上で問題となるからである。As a component of the glass frit, the composition range represented by the general formula: [xB 2 O 3 —ySiO 2 —zCaO] is the three component composition diagram shown in the attached FIG. 1, where (x, y, z) is A (75, 5, 20), B (15, 65, 20), C (15, 45, 40) and D (55, 5, 40) are within the range of the polygon, and x + y + z = 100 This is because, in a glass frit outside the composition range, the bonding strength between the ceramic body and the external electrode is lowered, the number of driving cycles is reduced, and this causes a problem in actual use.
ここで、駆動サイクル数とは、本発明の圧電電子部品に対して、周波数200Hz、電圧200Vの三角波を付与して駆動させた場合に、圧電電子部品が破壊するまで行った累積伸縮回数を示す。なお、駆動サイクル数の測定時には、駆動時の余剰変移を抑制するために、各試料を積層方向に対して、上下を金属板で押さえつけて駆動させた。 Here, the number of driving cycles indicates the cumulative number of expansion / contractions performed until the piezoelectric electronic component breaks when the piezoelectric electronic component of the present invention is driven by applying a triangular wave having a frequency of 200 Hz and a voltage of 200V. . When measuring the number of driving cycles, each sample was driven by pressing the upper and lower sides with a metal plate in the stacking direction in order to suppress excessive transition during driving.
また、ZnOの添加量を2〜13重量%に限定したのは、ZnOの添加量が13重量%を超えると、圧電電子部品を構成するセラミック素体と、ガラスフリットとの反応性が大きくなり、その結果、生成した反応生成物によって、圧電電子部品と外部電極との接合強度が低下すること、また、ZnOの添加量が2重量%未満になると、ガラスフリットの軟化温度が高くなるとともに、圧電電子部品を構成するセラミック素体との親和性が低下し、その結果、セラミック素体と外部電極との接合強度が低下することによる。 Moreover, the addition amount of ZnO is limited to 2 to 13% by weight. If the addition amount of ZnO exceeds 13% by weight, the reactivity between the ceramic body constituting the piezoelectric electronic component and the glass frit increases. As a result, the generated reaction product reduces the bonding strength between the piezoelectric electronic component and the external electrode, and when the added amount of ZnO is less than 2% by weight, the softening temperature of the glass frit increases. This is because the affinity with the ceramic body constituting the piezoelectric electronic component is lowered, and as a result, the bonding strength between the ceramic body and the external electrode is lowered.
また、Al2O3の添加量を1〜5重量%に限定したのは、Al2O3の添加量が5重量%を超えるとガラスフリットの軟化温度が高くなり、セラミック素体と外部電極との接合強度が低下すること、また、Al2O3の添加量が1重量%未満となった場合には、セラミック素体と外部電極との接合強度が低下することによる。Further, The reason for limiting the addition amount of Al 2 O 3 1 to 5 wt%, the softening temperature of the glass frit When the amount of Al 2 O 3 exceeds 5% by weight is high, the ceramic body and the external electrodes The bonding strength between the ceramic body and the external electrode decreases when the amount of Al 2 O 3 added is less than 1% by weight.
また、アルカリ金属酸化物(Li2O、Na2O、K2O)の添加量を3〜25重量%に限定したのは、アルカリ金属酸化物の添加量が25重量%を越えると、ガラスフリットが結晶化ガラスとなって、外部電極焼き付け時にガラスの結晶化により、外部電極とセラミック素体との界面にガラスが流動しなくなり、外部電極とセラミック素体との接合強度が低下すること、また、アルカリ金属酸化物の添加量が3%重量未満になると、ガラスフリットの軟化温度が高くなり、外部電極焼き付け時における、外部電極中のガラスの流動性を向上させる効果が小さくなることによる。Further, the addition amount of alkali metal oxides (Li 2 O, Na 2 O, K 2 O) is limited to 3 to 25% by weight when the addition amount of alkali metal oxides exceeds 25% by weight. The frit becomes crystallized glass, and the glass does not flow to the interface between the external electrode and the ceramic body due to the crystallization of the glass when baking the external electrode, and the bonding strength between the external electrode and the ceramic body decreases. Moreover, when the addition amount of the alkali metal oxide is less than 3% by weight, the softening temperature of the glass frit becomes high, and the effect of improving the fluidity of the glass in the external electrode at the time of baking the external electrode is reduced.
さらに、Bi2O3の添加量を、ガラスフリット100体積%に対して、150体積%以下に限定したのは、Bi2O3の添加量が150体積%を越えると、外部電極焼き付け時における、外部電極中のガラスの流動性を向上させる効果が小さくなるため、好ましくないことによる。Further, the amount of Bi 2 O 3 added is limited to 150% by volume or less with respect to 100% by volume of the glass frit. When the amount of Bi 2 O 3 exceeds 150% by volume, the external electrode is baked. This is because the effect of improving the fluidity of the glass in the external electrode is reduced, which is not preferable.
次に、本発明の圧電電子部品について説明する。 Next, the piezoelectric electronic component of the present invention will be described.
図2は、本発明の導電性ペーストを、焼き付けることにより形成した外部電極を備える圧電電子部品の一実施形態を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a piezoelectric electronic component including external electrodes formed by baking the conductive paste of the present invention.
前記圧電電子部品は、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とするセラミック素体1と、該セラミック素体1の内部に並列対向状に埋設された複数の内部電極2a〜2gと、前記セラミック素体1の両端部に、本発明の導電性ペーストを焼き付けて形成された外部電極3a、3bと、外部電極3a、3bに接続されたリード線4a、4bとから構成されている。
The piezoelectric electronic component includes a
また、前記圧電電子部品は、内部電極2a、2c、2e、2gの一端が一方の外部電極3aと電気的に接続され、内部電極2b、2d、2fの一端は、他方の外部電極3bと電気的に接続されている。そして、圧電電子部品は、リード線4a、4bを介して外部電極3aと外部電極3bとの間に電圧が印加されると、圧電縦効果により矢印Aで示す積層方向に微小な伸縮運動を行う。
In the piezoelectric electronic component, one end of each of the
図3は、図2のB部拡大図であって、外部電極3bは導電性材料としてのAg粉末からなる塗膜5a、5b間に導電性補強材としてのAg箔(導電性箔)6が一体的に埋設された焼結体からなる。
FIG. 3 is an enlarged view of part B of FIG. 2, and the
なお、外部電極3aも外部電極3bと同様の構成であるので、説明を省略する。
Since the
このように本実施形態では、Ag箔6を、Ag粉末を主成分とする塗膜5a、5b間に埋設し一体化させて焼き付けを行うことで、外部電極3bを形成している。このことから、Ag箔6の補強効果により圧電電子部品が矢印A方向に長時間微小な伸縮運動を繰り返しても、外部電極3の破断を抑制することができる。また、高電界が負荷されても外部電極が短絡するのを防止し、耐久性に優れた圧電電子部品を得ることができる。
Thus, in the present embodiment, the
また、外部電極3bは、導電性補強材であるAg箔6により強度が向上するので、セラミック素体1に亀裂等の構造欠陥が生じるのを抑制することができる。
Further, since the strength of the
さらに、Ag箔6と塗膜5a、5bに含有されるAg粉末の焼結体とは単に接触しているだけではなく、焼き付け処理により強固に金属結合しているので、高温多湿下で長時間放置しても導電性の低下を防止することができ、耐湿性も向上させることができる。
Furthermore, the
次に、圧電電子部品の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing a piezoelectric electronic component will be described.
まず、Pb3O4、ZrO2、TiO2等のセラミック素原料を所定量秤量した後、該秤量物をジルコニアビーズ等の粉砕メディアと混合し、ボールミルを用いて、粉砕混合した。次に、仮焼等を行い、セラミック混合粉末を作製し、該セラミック混合粉末に有機バインダや分散剤を添加し、溶剤としての水を用いてスラリー状とし、ドクターブレード法を用いてチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とするセラミックグリーンシートを作製した。First, a predetermined amount of a ceramic raw material such as Pb 3 O 4 , ZrO 2 , TiO 2 was weighed, and the weighed material was mixed with a grinding media such as zirconia beads and ground and mixed using a ball mill. Next, calcination or the like is performed to prepare a ceramic mixed powder, an organic binder or dispersant is added to the ceramic mixed powder, and the mixture is made into a slurry using water as a solvent, and zircon titanate using a doctor blade method. A ceramic green sheet mainly composed of lead acid was prepared.
次に、例えば、AgとPdとの重量比Ag/Pdが70/30に調整された内部電極用導電性ペーストを使用し、図4に示すように、セラミックグリーンシート7上にスクリーン印刷により凸部8aを備えた導体パターン8を形成する。
Next, for example, a conductive paste for internal electrodes in which the weight ratio Ag / Pd of Ag and Pd is adjusted to 70/30 is used, and as shown in FIG. A
次に、図5に示すように、導電パターン8が形成されたセラミックグリーンシート7を凸部8aが互い違いとなるように所定枚数(例えば、500枚)積層し、導電パターン8の形成されていないセラミックグリーンシートで狭持し、積層体を形成した。そして、これにより、仮想線で示すように外部電極3a、または外部電極3bは、一層おきに導電パターン8と電気的に接続される。さらに、この積層体を500℃以下の温度に加熱して脱脂処理を行った後、950〜1100℃の温度で焼成を行い、セラミック素体1を得た。
Next, as shown in FIG. 5, a predetermined number (for example, 500) of ceramic
次に、セラミック素体1の両端部に本発明の導電性ペーストを塗布して塗膜5aを形成し、該塗膜5a上にAg箔6を戴置し、さらに該Ag箔6の表面に本発明の導電性ペーストを塗布して塗膜5bを形成する。次に、これを乾燥させた後、温度700〜850℃で焼き付けし、前記Ag箔6が塗膜5a、5bに一体的に埋設された焼結体からなる外部電極3a、3bが形成され、所定の寸法(例えば、縦7mm×横7mm×厚み35mm)の圧電電子部品が形成される。
Next, the conductive paste of the present invention is applied to both ends of the
さらに、外部電極3a、3bにリード線(エナメル被覆したCu線、線径250μm)をはんだ付けする(Sn−3Ag−0.5Cuはんだ、はんだ付け温度:350℃)。次に、圧電特性を付与するために、オイル温度:80℃、電圧3kV/mmの条件でオイル分極処理をした。オイル分極後、圧電電子部品を炭化水素系洗浄剤で洗浄した後、炭化水素系溶剤をアセトンと置換し、自然乾燥させた。
Further, a lead wire (enamel-coated Cu wire, wire diameter 250 μm) is soldered to the
図6は、外部電極3bの第2の実施形態を示す要部拡大図である。
FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing a second embodiment of the
本第2の実施形態では、導電性補強材として、Ag箔に代えてAgワイヤ9が波状に一体的に埋設された焼結体からなる外部電極を備える圧電電子部品を示す。
In the second embodiment, a piezoelectric electronic component including an external electrode made of a sintered body in which an
本第2の実施形態でも、第1の実施形態と同様、Agワイヤ9を、Ag粉末を主成分とする塗膜10a、10bで埋め込み、一体化させて焼き付け処理を行い、これにより外部電極3bを形成しているので、Agワイヤ9の補強効果により圧電電子部品が矢印A方向に長時間微小な伸縮運動を繰り返しても、外部電極3の破断を抑制することができ、高電界が負荷されても短絡するのを防止し、耐久性にも優れた圧電電子部品を得ることができる。
Also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
しかも、外部電極3bは、導電性補強材であるAgワイヤ9により強度が向上するため、セラミック素体1に亀裂等の構造欠陥が生じるのを防止することができる。
In addition, since the strength of the
また、Agワイヤ9と塗膜10a、10bに含有されるAg粉末の焼結体とは単に接しているのではなく、焼き付け処理により強固に金属結合しているので、高温多湿下で長時間放置しても、導電性の低下を防止することができ、耐湿性も向上させることができる。
In addition, the
そして、この外部電極3bも第1の実施形態と同様の方法で作製することができる。すなわち、セラミック素体1の両端部に本発明の導電性ペーストを塗布して、塗膜10aを形成し、該塗膜10a上にAgワイヤ9を戴置し、さらに該Agワイヤ9の表面に本発明の導電性ペーストを塗布して10bを形成する。次に、これを乾燥させた後、焼き付け処理を行い、これにより前記Agワイヤ9が塗膜10a、10bに一体的に埋設された焼結体からなる外部電極3a、3bを形成することができる。
The
図7は外部電極3bの第3の実施形態を示す要部拡大図である。
FIG. 7 is an enlarged view of a main part showing a third embodiment of the
本第3の実施形態では、導電性補強材が、網目状とされたAg金網(導電性線状部材)12からなり、該Ag金網12がAgからなる塗膜11中に完全に埋め込まれている。
In the third embodiment, the conductive reinforcing material is made of an Ag wire mesh (conductive wire member) 12 having a mesh shape, and the
すなわち、外部電極3bは、Agからなる塗膜11中に網目状の導電性線状部材12が埋め込まれて一体化された焼結体からなっている。
That is, the
本第3の実施形態では、例えばセラミック素体1の内部電極2dと内部電極2eとの間に仮想線で示すように亀裂30を生じ、図中C部に示すように、塗膜11が切断状態となっても各内部電極と外部電極3bとはAg金網12を介して電気的に接続され、導通性を確保することができる。また、Ag金網12と塗膜11との接触面積が増大するので、Ag金網12と塗膜11との界面における剥離が抑制され、これにより更なる耐久性向上を図ることができる。
In the third embodiment, for example, a
しかも、Ag金網12と塗膜11に含有されるAg粉末の焼結体とは単に接触しているだけではなく、焼き付け処理により強固に金属結合しているので、第1および第2の実施形態と同様、高温多湿下で長時間放置しても導電性の低下を防止することができ、耐湿性も向上させることができる。
In addition, since the
本第3の実施形態では、外部電極3bは以下のようにして形成している。
In the third embodiment, the
すなわち、セラミック素体1の両端部に本発明の導電性ペーストを塗布して塗膜11を形成し、該塗膜11中にAg金網12が完全に埋没するまで自然乾燥し、その後焼き付け処理を行うことにより、Ag粉末からなる塗膜11とAg金網12とが一体化された外部電極3bが形成される。
That is, the conductive paste of the present invention is applied to both ends of the
図8は外部電極3bの第4の実施形態を示す要部拡大図である。
FIG. 8 is an enlarged view showing a main part of a fourth embodiment of the
本第4の実施形態では、外部電極3bが、前記第3の実施形態に加え、網目状の導電性部材13が、外部電極3b上に積層した後に溶接することで、外部電極3bと電気的に接続される。
In the fourth embodiment, the
導電性部材13は、具体的には芯材がAl等で形成され、表面がはんだ付け温度で溶融する金属、例えばSnで被覆されている。
Specifically, the
このように、導電性部材13の表面がはんだ付け温度で溶融するので、前記第1ないし第3の実施形態で述べた効果に加え、はんだ付け性をも向上させることができる。
As described above, since the surface of the
しかも、Ag金網12が破断しても塗膜11は、導電性部材13を介して導電性を確保することができ、耐久性向上を図ることができる。
Moreover, even if the
図9は、外部電極3bの第5の実施形態を示す要部側面拡大図である。
FIG. 9 is an enlarged side view of an essential part showing a fifth embodiment of the
本第5の実施形態では、導電性補強材が、第3および第4の実施形態と同様に、Ag金網(導電性線状部材)14からなり、Ag金網14を塗膜11中に埋め込み、かつAg金網14の網目列のうち少なくとも1つ以上が塗膜11から塗膜表面に露出している。
In the fifth embodiment, the conductive reinforcing material is composed of an Ag wire mesh (conductive linear member) 14 as in the third and fourth embodiments, and the
このようにAg金網14の網目列のうち少なくとも1つ以上を塗膜11から表面露出させることにより、Ag金網14の端部は固定されていない自由端となり、これによりAg金網14の破断が抑制され、耐久性の飛躍的な向上を図ることが可能となる。
In this way, by exposing at least one or more of the mesh rows of the
なお、本発明は、前記第1ないし第5の実施形態に限定されることはない。前記第1ないし第5の実施形態では、導電性補強材は、耐湿性やはんだ付け性等を考慮し、Agを使用したが、導電性ペースト中の導電性粉末材料よりも固有抵抗値の小さい材料を好んで使用することができ、Ag以外の貴金属材料、例えば、Pd、Au、Pt等を使用するのも好ましく、また、Ni等の耐熱性を有するより高強度な卑金属材料を使用することもできる。 The present invention is not limited to the first to fifth embodiments. In the first to fifth embodiments, Ag is used as the conductive reinforcing material in consideration of moisture resistance, solderability, etc., but the specific resistance value is smaller than that of the conductive powder material in the conductive paste. It is preferable to use materials, and it is also preferable to use noble metal materials other than Ag, such as Pd, Au, Pt, etc., and use higher-strength base metal materials having heat resistance such as Ni. You can also.
また、芯材をNi、Ni合金、Cr等の耐熱性に優れた卑金属材料で形成し、表面を酸化物ガラス、貴金属材料などの耐酸化性材料で被覆することも好ましい。この場合、耐酸化性に優れた酸化物ガラスや貴金属材料は、焼き付け時に導電性粉末中に拡散する。また、耐酸化性に劣る場合は、焼き付け時の温度で焼結体の外に飛散してしまう。 It is also preferable that the core material is formed of a base metal material having excellent heat resistance such as Ni, Ni alloy, Cr, and the surface is covered with an oxidation resistant material such as oxide glass or noble metal material. In this case, the oxide glass or the noble metal material having excellent oxidation resistance diffuses into the conductive powder during baking. Moreover, when it is inferior to oxidation resistance, it will fly out of a sintered compact at the temperature at the time of baking.
さらに、導電性補強材の芯材として、焼き付け温度に耐えて形状を保持しうる耐熱性のセラミックファイバやガラスファイバを使用し、表面のみを導電性を有する前記各種金属材料で形成するのも好ましい。 Furthermore, it is also preferable to use a heat-resistant ceramic fiber or glass fiber that can withstand the baking temperature and maintain the shape as the core material of the conductive reinforcing material, and to form only the surface with the various metal materials having conductivity. .
さらに前記第1および第2の実施形態では、塗膜に導電性補強材を戴置し、その後、該導電性補強材上に塗膜を形成した後、焼き付け処理を行っているが、第3ないし第5の実施形態のように、導電性補強材を塗膜中に埋め込む方法で外部電極を形成してもよく、また、逆に第3ないし第5の実施形態についても、前記第1および第2の実施形態と同様に、塗膜に導電性補強材を戴置し、その後、導電性補強材上に塗膜を形成した後、焼き付け処理を行ってもよい。 Further, in the first and second embodiments, the conductive reinforcing material is placed on the coating film, and then the coating film is formed on the conductive reinforcing material, and then the baking treatment is performed. As in the fifth to fifth embodiments, the external electrode may be formed by a method of embedding a conductive reinforcing material in the coating film. Conversely, the third and fifth embodiments also include the first and Similarly to the second embodiment, the conductive reinforcing material may be placed on the coating film, and then the coating film may be formed on the conductive reinforcing material, and then the baking treatment may be performed.
また、導電性補強材の形状についても、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、導電性箔については、前記実施形態のような形状の他、多孔状であってもよい。また、導電性線状部材についても、前記波状や網目状に限定されることはなく、コイル状、直線状等であってもよい。 Further, the shape of the conductive reinforcing material is not limited to the above embodiment, and for example, the conductive foil may be porous in addition to the shape as in the above embodiment. Further, the conductive linear member is not limited to the wave shape or the mesh shape, and may be a coil shape, a linear shape, or the like.
また、導電性補強材と外部電極との接続状態についても、焼き付け処理により外部電極が導電性粉末と一体的に形成されればよく、前記実施形態のように塗膜に埋設した形態の他、導電性補強材を表面露出させた状態で焼き付け処理を行い、一体化させてもよい。 In addition, for the connection state between the conductive reinforcing material and the external electrode, the external electrode may be formed integrally with the conductive powder by the baking process, in addition to the form embedded in the coating film as in the above embodiment, The conductive reinforcing material may be integrated by performing a baking process with the surface exposed.
また、前記実施形態では圧電電子部品を例に説明したが、抵抗部品や中高圧用のセラミックコンデンサ等のセラミック電子部品にも適用することができる。特に、焼き付けて外部電極を形成するセラミック電子部品の場合、固有抵抗値は外部電極を構成する金属よりも高くなる。このため、本発明の導電性ペーストを用いて外部電極を形成することで、亀裂等の発生することのない信頼性に優れた低抵抗な外部電極を備えるセラミック電子部品を得ることができる。また、前記外部電極中、もしくは外部電極を覆うように接合させた導電性補強材を設けることで、さらに亀裂等の発生することのない信頼性に優れたセラミック電子部品を得ることができる。 In the above embodiment, the piezoelectric electronic component has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a ceramic electronic component such as a resistor component or a medium-high voltage ceramic capacitor. In particular, in the case of a ceramic electronic component that is baked to form an external electrode, the specific resistance value is higher than that of the metal constituting the external electrode. Therefore, by forming the external electrode using the conductive paste of the present invention, it is possible to obtain a ceramic electronic component including a low-resistance external electrode that is excellent in reliability and does not generate cracks. In addition, by providing a conductive reinforcing material joined so as to cover the external electrode or the external electrode, it is possible to obtain a highly reliable ceramic electronic component that does not cause cracks.
次に、本発明における実験例について説明する。
(実験例1)
ここでは、実験例1として、本発明の導電性ペーストを用いて形成された外部電極を備える積層型圧電電子部品について評価した。
(1)導電性ペースト用ガラスフリットの作製
本発明の実施例、および比較例に関し、導電性ペーストに用いるガラスフリットの出発原料として、高純度の酸化ホウ素(B2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化鉛(PbO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化リチウム(Li2O)、の各粉末を準備した。次に、表1に示す各組成比率となるように、これらの粉末を調合し、混合粉末とした。Next, experimental examples in the present invention will be described.
(Experimental example 1)
Here, as Experimental Example 1, a multilayer piezoelectric electronic component including an external electrode formed using the conductive paste of the present invention was evaluated.
(1) Production of Glass Frit for Conductive Paste Regarding Examples and Comparative Examples of the present invention, high purity boron oxide (B 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ) as a starting material for glass frit used for the conductive paste 2 ), calcium oxide (CaO), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), barium oxide (BaO), lead oxide (PbO), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), lithium oxide (Li 2) Each powder of O) was prepared. Next, these powders were prepared so as to have the respective composition ratios shown in Table 1 to obtain mixed powders.
次に、前記混合粉末を、るつぼに入れた後、加熱炉内に静置し、最高温度1000〜1600℃の範囲で60分間保持した。前記混合粉末が完全に溶融したことを確認してから、加熱炉内からるつぼを取り出し、溶融した混合粉末を純水中に投下し、ビーズ状のガラスを得た。得られたビーズ状のガラスを、ボールミルを用いて16時間湿式粉砕した後、脱水および乾燥処理をすることで、目的とする試料番号1〜18のガラスフリットを得た。なお、得られたガラスフリットは、X線回折法により非晶質であることを確認した。 Next, after putting the mixed powder in a crucible, the mixture was allowed to stand in a heating furnace and held at a maximum temperature of 1000 to 1600 ° C. for 60 minutes. After confirming that the mixed powder was completely melted, the crucible was taken out from the heating furnace, and the molten mixed powder was dropped into pure water to obtain a bead-shaped glass. The obtained bead-like glass was wet crushed for 16 hours using a ball mill, and then subjected to dehydration and drying treatment, thereby obtaining target glass frit samples Nos. 1 to 18. The obtained glass frit was confirmed to be amorphous by an X-ray diffraction method.
前記表1において、*印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。
(2)評価用導電性ペーストの作製
次に、(1)で得られた試料番号1〜18のガラスフリットを0.1〜12.0重量%、平均粒径2.0μmの球形Ag粉を50.0〜90.0重量%、残部がエチルセルロースとターピネオールを含有した有機ビヒクルを混合し、3本ロールミルを用いて混練することで、目的とする評価用導電性ペーストを得た。In Table 1, those marked with * are outside the scope of the present invention, and others are within the scope of the present invention.
(2) Production of conductive paste for evaluation Next, the glass frit of the
なお、本発明では、3本ロールミルを用いて導電性ペーストを製造したが、ライカイ機、ニーダー等のメディアレスの分散装置や、ボールミル等のメディアを用いた分散装置を適宜、用いてもかまわない。
(3)評価用圧電電子部品の作製
次に、Ag/Pdからなる内部電極が内部に形成された、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする、縦7mm×横7mm×厚み35mmのセラミック素体の両側面に、メタルマスクを用いて、前記(2)で得られた評価用導電性ペーストを印刷し、幅4mm×膜厚400μmの生の塗膜を形成した。次に、前記生の塗膜の上に線径150μm、目開き40メッシュのAg金網を載せ、該金網が生の塗膜に完全に埋没するまで静置した。次に、前記セラミック素体を、温度150℃で10分間オーブンに入れて乾燥した。次に、大気雰囲気中、740〜810℃で焼き付け処理を行うことで、圧電電子部品の両側面に、Ag金網を乾燥塗膜内に内包した外部電極を形成した。In the present invention, the conductive paste is manufactured using a three-roll mill. However, a media-less dispersing device such as a raikai machine or a kneader, or a dispersing device using a media such as a ball mill may be used as appropriate. .
(3) Fabrication of Evaluation Piezoelectric Electronic Component Next, a ceramic body having a length of 7 mm × width of 7 mm × thickness of 35 mm, mainly composed of lead zirconate titanate, in which an internal electrode made of Ag / Pd is formed. The conductive paste for evaluation obtained in the above (2) was printed on both side surfaces using a metal mask to form a raw coating film having a width of 4 mm and a film thickness of 400 μm. Next, an Ag wire mesh having a wire diameter of 150 μm and an opening of 40 mesh was placed on the raw coating film, and allowed to stand until the metal mesh was completely buried in the raw coating film. Next, the ceramic body was dried in an oven at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes. Next, an external electrode in which an Ag wire mesh was included in a dry coating film was formed on both side surfaces of the piezoelectric electronic component by performing a baking process at 740 to 810 ° C. in an air atmosphere.
なお、前記評価用導電性ペーストの印刷に際しては、導電性ペーストの粘度を調整することにより、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、グラビア−オフセット印刷、インクジェット印刷等の様々な印刷方法を適用することができる。 In printing the conductive paste for evaluation, various printing methods such as screen printing, gravure printing, offset printing, gravure-offset printing, and ink jet printing are applied by adjusting the viscosity of the conductive paste. Can do.
次に、3重量%のAgと0.5重量%のCuを含有したSnを主成分とするはんだ(Sn−3Ag−0.5Cuはんだ)を使用し、エナメル被覆された線径250μmのCu線を、前記外部電極にはんだ付けし、該外部電極にリード線を接続した。次に、油温80℃、電圧3kV/mm下の油中で分極処理を行って圧電特性を付与し、その後、炭化水素系洗浄剤で洗浄して、目的とする積層型圧電電子部品を得た。
〔積層型圧電電子部品の特性評価〕
上記のようにして作製した積層型圧電電子部品の外部電極の密着強度、電気機械結合係数k33、および駆動時間を評価した。Next, Sn wire containing 3 wt% Ag and 0.5 wt% Cu as a main component (Sn-3Ag-0.5Cu solder) is enamel-coated and the wire diameter is 250 μm. Was soldered to the external electrode, and a lead wire was connected to the external electrode. Next, polarization is performed in oil at an oil temperature of 80 ° C. and a voltage of 3 kV / mm to impart piezoelectric characteristics, and then washed with a hydrocarbon-based cleaning agent to obtain a target multilayer piezoelectric electronic component. It was.
[Characteristic evaluation of multilayer piezoelectric electronic components]
The adhesion strength, the electromechanical coupling coefficient k33, and the driving time of the external electrode of the multilayer piezoelectric electronic component produced as described above were evaluated.
外部電極の密着強度については、各試料を引張圧縮試験機(今田製作所製、SV−201)の所定の位置に戴置し、各試料の外部電極にはんだ付けしたリード線を治具にて牽引し、前記リード線が外部電極から剥離した際の強度値を測定した。また、それぞれの試料について、各10個づつ測定し、その平均値を各試料の外部電極の密着強度とした。 Regarding the adhesion strength of the external electrode, each sample was placed in a predetermined position of a tensile / compression tester (Imida Seisakusho, SV-201), and the lead wire soldered to the external electrode of each sample was pulled with a jig. And the strength value when the said lead wire peeled from the external electrode was measured. Further, 10 samples were measured for each sample, and the average value was taken as the adhesion strength of the external electrode of each sample.
電気機械結合係数k33については、インピーダンスアナライザー(ヒューレットパッカード社製、4194A)を用いて測定した。また、それぞれの試料について、各10個づつ測定し、その平均値を各試料の電気機械結合係数k33とした。 The electromechanical coupling coefficient k33 was measured using an impedance analyzer (manufactured by Hewlett-Packard Company, 4194A). Further, 10 samples were measured for each sample, and the average value was taken as the electromechanical coupling coefficient k33 of each sample.
駆動時間については、それぞれの試料について、各3個づつ測定し、その平均値を各試料の駆動サイクル数とした。 Regarding the driving time, three samples were measured for each sample, and the average value was defined as the number of driving cycles for each sample.
これらの測定結果を表1に示す。表1から明らかなように、本発明の範囲内である試料番号1〜7は、本発明の範囲外である試料番号8〜18と比較して、外部電極の密着強度が大きく、駆動サイクル数も5.76×108回(800時間連続駆動に相当)を達成し、実使用上でも問題ないレベルであることを確認した。また、電気機械結合係数k33については、従来例となる試料番号17や18と同等の値を示したことから、ガラスフリット変更によって、前記電気機械結合係数への影響も問題ないことを確認した。These measurement results are shown in Table 1. As is apparent from Table 1, the
一方、本発明の範囲外である試料番号8〜11、14〜18は、外部電極の密着強度が小さく、駆動サイクル数も、108回未満であって、実使用で問題となる結果であった。また、試料番号12と13は、ガラスフリット作製時にガラス化せず、導電性ペースト作製や、外部電極の密着強度等の諸特性を測定することができなかった。
〔実験例2〕
ここでは、実験例2として、本発明の導電性ペーストを用いて形成された外部電極を備える単板型圧電電子部品について評価した。
(4)導電性ペースト用ガラスフリットの作製
本発明の実施例、および比較例に関し、導電性ペーストに用いるガラスフリットの出発原料として、高純度の酸化ホウ素(B2O3)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ビスマス(Bi2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化鉛(PbO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化リチウム(Li2O)、の各粉末を準備した。次に、表2に示す各組成比率となるように、これらの粉末を調合し、混合粉末とした。On the other hand, Sample Nos. 8 to 11 and 14 to 18 which are out of the scope of the present invention have a low adhesion strength of the external electrodes and the number of driving cycles is less than 10 8 times, which is a problem in actual use. It was. Sample Nos. 12 and 13 were not vitrified at the time of glass frit production, and various properties such as production of conductive paste and adhesion strength of external electrodes could not be measured.
[Experimental example 2]
Here, as Experimental Example 2, a single-plate piezoelectric electronic component including an external electrode formed using the conductive paste of the present invention was evaluated.
(4) Production of Glass Frit for Conductive Paste For Examples and Comparative Examples of the present invention, high purity boron oxide (B 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ) as a starting material for glass frit used for the conductive paste 2 ), calcium oxide (CaO), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), barium oxide (BaO), lead oxide (PbO), zinc oxide (ZnO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), lithium oxide (Li 2) Each powder of O) was prepared. Next, these powders were prepared so as to have respective composition ratios shown in Table 2 to obtain mixed powders.
次に、前記(1)と同じく、前記混合粉末を、るつぼに入れた後、加熱炉内に静置し、最高温度1000〜1600℃の範囲で60分間保持した。前記混合粉末が完全に溶融したことを確認してから、加熱炉内からるつぼを取り出し、溶融した混合粉末を純水中に投下し、ビーズ状のガラスを得た。得られたビーズ状のガラスを、ボールミルを用いて16時間湿式粉砕した後、脱水および乾燥処理をすることで、目的とする試料番号19〜38のガラスフリットを得た。なお、得られたガラスフリットは、X線回折法により非晶質であることを確認した。 Next, as in (1) above, the mixed powder was placed in a crucible, then left in a heating furnace, and held at a maximum temperature of 1000 to 1600 ° C. for 60 minutes. After confirming that the mixed powder was completely melted, the crucible was taken out from the heating furnace, and the molten mixed powder was dropped into pure water to obtain a bead-shaped glass. The obtained bead-like glass was wet crushed for 16 hours using a ball mill, and then subjected to dehydration and drying treatment, thereby obtaining target glass frit Nos. 19 to 38. The obtained glass frit was confirmed to be amorphous by an X-ray diffraction method.
前記表2において、*印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内のものである。
(5)評価用導電性ペーストの作製
次に、(4)で得られた試料番号19〜38のガラスフリットを0.1〜12.0重量%、平均粒径2.0μmの球形Ag粉を50.0〜90.0重量%、残部がエチルセルロースとターピネオールを含有した有機ビヒクルを混合し、3本ロールミルを用いて混練することで、目的とする評価用導電性ペーストを得た。
(6)評価用圧電電子部品の作製
次に、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする、直径20mm×厚み10mmの円板状のセラミック素体の両主面に、メタルマスクを用いて、前記(5)で得られた評価用導電性ペーストを印刷し、直径10mm×膜厚400μmの生の塗膜を形成した。次に、温度150℃で3分間オーブンに入れて乾燥した。次に、大気雰囲気中、750〜800℃で焼き付け処理を行い、前記セラミック素体の両主面に、外部電極を形成した。In Table 2, those marked with * are outside the scope of the present invention, and others are within the scope of the present invention.
(5) Preparation of conductive paste for evaluation Next, the spherical frit of 0.1 to 12.0% by weight of the glass frit of sample numbers 19 to 38 obtained in (4) and an average particle size of 2.0 μm was obtained. An organic vehicle containing 50.0 to 90.0% by weight and the balance containing ethyl cellulose and terpineol was mixed and kneaded using a three-roll mill to obtain a target conductive paste for evaluation.
(6) Preparation of piezoelectric electronic component for evaluation Next, using both metal masks on both main surfaces of a disk-shaped ceramic body having a diameter of 20 mm and a thickness of 10 mm, the main component of which is lead zirconate titanate, The conductive paste for evaluation obtained in (5) was printed to form a raw coating film having a diameter of 10 mm and a thickness of 400 μm. Next, it was dried in an oven at a temperature of 150 ° C. for 3 minutes. Next, a baking process was performed at 750 to 800 ° C. in an air atmosphere, and external electrodes were formed on both main surfaces of the ceramic body.
次に、3重量%のAgと0.5重量%のCuを含有したSnを主成分とするはんだ(Sn−3Ag−0.5Cuはんだ)を使用し、エナメル被覆された線径250μmのCu線を、一方の主面の外部電極にはんだ付けし、該外部電極にリード線を接続した。次に、リード線を接続しなかった、もう一方の主面の外部電極について、エポキシ樹脂を主成分とする導電性接着剤を用いて、縦30mm×横30mm×厚み10mmのCuからなる金属振動板に固定した。次に、室温、および大気雰囲気下で、電圧2.25kV/mmを単板型圧電電子部品に印加し、分極処理を行って圧電特性を付与した。その後、炭化水素系洗浄剤で洗浄して、目的とする単板型圧電電子部品を得た。
〔単板型圧電電子部品の特性評価〕
上記のようにして作製した単板型圧電電子部品の外部電極の密着強度、および電気機械結合係数kpを評価した。Next, an Sn-coated Cu wire having a wire diameter of 250 μm using Sn containing 3 wt% Ag and 0.5 wt% Cu as a main component (Sn-3Ag-0.5Cu solder). Was soldered to an external electrode on one main surface, and a lead wire was connected to the external electrode. Next, with respect to the external electrode on the other main surface to which no lead wire was connected, a metal vibration made of Cu having a length of 30 mm × width of 30 mm × thickness of 10 mm using a conductive adhesive mainly composed of epoxy resin. Fixed to the plate. Next, a voltage of 2.25 kV / mm was applied to the single-plate piezoelectric electronic component at room temperature and in an air atmosphere, and polarization treatment was performed to impart piezoelectric characteristics. Thereafter, it was washed with a hydrocarbon-based cleaning agent to obtain a target single plate type piezoelectric electronic component.
[Characteristic evaluation of single plate type piezoelectric electronic components]
The adhesion strength of the external electrode and the electromechanical coupling coefficient kp of the single-plate piezoelectric electronic component produced as described above were evaluated.
前記外部電極の密着強度については、各試料を引張圧縮試験機(今田製作所製、SV−201)の所定の位置に戴置し、各試料の外部電極にはんだ付けしたリード線を治具にて牽引し、前記リード線が外部電極から剥離した際の強度値を測定した。また、それぞれの試料について、各10個づつ測定し、その平均値を各試料の外部電極の密着強度とした。 Regarding the adhesion strength of the external electrodes, each sample was placed in a predetermined position of a tensile and compression tester (manufactured by Imada Seisakusho, SV-201), and the lead wire soldered to the external electrode of each sample was placed with a jig. The strength value when the lead wire was peeled off from the external electrode was measured. Further, 10 samples were measured for each sample, and the average value was taken as the adhesion strength of the external electrode of each sample.
電気機械結合係数kpについては、インピーダンスアナライザー(ヒューレットパッカード社製、4194A)を用いて測定した。また、それぞれの試料について、各10個づつ測定し、その平均値を各試料の電気機械結合係数kpとした。 About the electromechanical coupling coefficient kp, it measured using the impedance analyzer (The Hewlett-Packard company make, 4194A). Further, 10 samples were measured for each sample, and the average value was used as the electromechanical coupling coefficient kp of each sample.
これらの測定結果を表2に示す。表2から明らかなように、本発明の範囲内である試料番号19〜25、37、38は、本発明の範囲外である試料番号26〜36と比較して、外部電極の密着強度が大きいことを確認した。また、電気機械結合係数kpについては、従来例となる試料番号35や36と同等の値を示したことから、ガラスフリット変更によって、前記電気機械結合係数への影響も問題ないことを確認した。 These measurement results are shown in Table 2. As can be seen from Table 2, the sample numbers 19 to 25, 37 and 38 that are within the scope of the present invention have higher adhesion strength of the external electrodes than the sample numbers 26 to 36 that are outside the scope of the present invention. It was confirmed. In addition, since the electromechanical coupling coefficient kp showed the same value as the conventional sample numbers 35 and 36, it was confirmed that there is no problem in the electromechanical coupling coefficient by changing the glass frit.
一方、本発明の範囲外である試料番号26〜29、32〜36は、外部電極の密着強度が小さく、実使用上で問題となる結果であった。また、試料番号30と31は、ガラスフリット作製時にガラス化せず、導電性ペースト作製や、外部電極の密着強度等の諸特性を測定することができなかった。
On the other hand, Sample Nos. 26 to 29 and 32 to 36, which are outside the scope of the present invention, resulted in problems in actual use due to the low adhesion strength of the external electrodes.
本発明にかかる導電性ペーストを用いることにより、セラミック素体と外部電極の接合強度を保ちつつ、セラミック積層体の微小な伸縮運動では破断しない外部電極を備えた圧電電子部品を確実に得ることが可能になる。
したがって、本発明は、圧電電子部品の製造に用いられる導電性ペーストの分野および圧電電子部品の分野に広く適用することが可能である。By using the conductive paste according to the present invention, it is possible to reliably obtain a piezoelectric electronic component having external electrodes that are not broken by a minute expansion and contraction movement of the ceramic laminate while maintaining the bonding strength between the ceramic body and the external electrodes. It becomes possible.
Therefore, the present invention can be widely applied to the field of conductive paste used for manufacturing piezoelectric electronic components and the field of piezoelectric electronic components.
Claims (4)
前記ガラスフリットは、
一般式:[xB2O3−ySiO2−zCaO]
(ただし、x,y,zの単位は重量%)
で示される組成範囲が、添付の図1に示した3成分組成図において、(x、y、z)がA(75、5、20)、B(15、65、20)、C(15、45、40)およびD(55、5、40)を結ぶ多角形の範囲内にあり、かつx+y+z=100であり、ZnO、Al2O3、アルカリ金属酸化物から選ばれる1種以上の酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物がLi2O、Na2O、K2Oから選ばれる1種以上であるとともに、前記酸化物のいずれかを含有する場合におけるガラスフリット中の前記酸化物の含有率が、2重量%≦ZnO≦13重量%、1重量%≦Al2O3≦5重量%、3重量%≦アルカリ金属酸化物≦25重量%の範囲内にあることを特徴とする、導電性ペースト。A conductive paste comprising at least conductive powder made of Ag powder, glass frit, and an organic vehicle,
The glass frit is
The general formula: [xB 2 O 3 -ySiO 2 -zCaO]
(However, the unit of x, y, z is% by weight)
In the three-component composition diagram shown in FIG. 1 of the accompanying drawings, the composition range represented by (x, y, z) is A (75, 5, 20), B (15, 65, 20), C (15, 45, 40) and D (55, 5, 40) and one or more oxides selected from ZnO, Al 2 O 3 , and alkali metal oxides, and x + y + z = 100 And the alkali metal oxide is at least one selected from Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O and contains any of the oxides, the inclusion of the oxides in the glass frit The conductivity is in the range of 2 wt% ≦ ZnO ≦ 13 wt%, 1 wt% ≦ Al 2 O 3 ≦ 5 wt%, 3 wt% ≦ alkali metal oxide ≦ 25 wt% Sex paste.
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