TW200525564A - Electrode paste, ceramic electronic component and method for producing same - Google Patents

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200525564 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 陶瓷電子零件及其製造方法者。 本發明係關於電極糊、 【先前技術】 先前，於疊層陶瓷電容器等 採用以下之方法：形成疊層體 體層之陶瓷介電體之粉末之層 部電極糊之層交互重疊複數層 外部電極。 之陶瓷電子零件之製作中， ，該疊層體係包含構成介電 與包含構成内部電極層之内 者，焙燒此疊層體後，設置 末盘形成中，係使料合㈣介電體♦、 末。有機固著劑以及有機溶㈣，藉由刀片刮抹 : 使漿化之介電體糊成為薄板 寺方法 形體。又，用於内部雷Μ ,田乾&後製作之陶究成 入播 ' 電極層之形成的内部電極糊係將镍犛 後，重疊複數片此：： 極糊之有機溶劑乾燥 — 成形體，加壓成形後製成。 精由將此疊層體a μ v 、， 此陶究元件之端面:培燒形成陶究元件。且於 極 而 於内部電極層露出之端面設置外邱+ 於此外部電極之形成卜❹將㈣ 卜h :著劑及溶劑等，成為糊狀之外部電極糊即T散於 ;之端面塗佈此外部電極糊後，倍燒塗佈有^ =件，藉由燒結外部電極糊内之金二電極糊之 夕孔貝之燒結體之外π ν成作為 ρ電極。另，此種外部電極例如於下 96574.doc 200525564 述專利文獻1〜專利文獻5等中有揭示。 通常’向基板等蟬錫安裝陶竞電子零件前，為提高連接 可靠性或濕潤性，於外部電極之表面實施銅或鎳、錫等電 鍍處理。 專利文獻1:曰本專利特開平5-275272號公報 專利文獻2·日本專利特開平8_3〇658〇號公報 專利文獻3:日本專利特開2002-198253號公報 專利文獻4:日本專利特開平7_335477號公報 專利文獻5·曰本專利特開平1〇_144559號公報 [發明所欲解決之問題] 然而，於上述之先前陶曼電子零件中，存在如下問題。 即，存在外部電極之空隙中有電鑛中之水分渗入，由於此 滲入之水分’於陶竟電子零件安裝時產生「爆裂」之問題。 此「爆裂」係指於安裝時加熱外部電極時，渗入至外部電 極之空隙之水分蒸發’由於該蒸汽壓力焊錫彈出之現象。 f產生此種爆裂時’可能產生彈出之焊錫附著於陶究電子 :件或其他安裝零件、印刷配線之事態，造成產生 良等之問題。 發明係為解決上述問題而開發完成者，其目的在於接 :::可控制爆裂之產生的電極糊、陶瓷電子零件及其製 【發明内容】 發明之陶瓷電子零件之製造方法之特徵為： 備介電體層與電極層交# ' ' 層乂互之κ儿件以及形成於陶 96574.doc 200525564 :件之電極層露出之端面的外部電極之陶变 作，包含於陶瓷元件之沪而冷欲—人， 丁心衣 含由〜構成之第1粉末以 U之金屬構成之第2粉末的外部電 驟，以及培燒塗佈有外部電極糊之陶竟元件之步驟第2 粉末對於第丨粉末之重量_.5〜1Gwt%，以弟2 均粒徑為0·2〜1〇 μηα。 十 於此陶究電子零件之制、生 I 中，外部電極糊中除以Cu /粉末外’並包含由比Cu更卑之金屬構成之第2粉 。毛明者等經過銳意研究後新發現，將僅含特定量由比 更卑之金屬構成之具有特定範圍粒徑之第：粉末之外部 电桎糊塗佈於陶£元件製作陶竟電子零件之情形時，在陶 -亮電子零件之外部電極保持足夠之強度之狀態 抑制爆裂之發生。 又構成第2粉末之比Cu更皁之金屬較好的是錄、銘及欽 中之至少1種金屬。 =發明之H電子零件，其特徵在於：其係於介電體層 ％極層父互層疊之陶瓷元件之電極層露出之端面，塗佈 包含以Cu構成之第！粉末與由比Cu差之金屬構成之第土2粉 末=外部電極糊，焙燒塗佈有該外部電極糊之陶究元件而 ^仔者，第2粉末對於第丨粉末之重量比為〇 5~i〇 ，且 第2粉末之平均粒徑為0.2〜1 〇 μιη。 於製作此陶瓷電子零件上使用之外部電極糊中，除以Cu 構成^第1粉末外，並包含由比Cu更卑之金屬構成之第2粉 末。發明者等經過銳意研究後新發現，將僅含特定量由比 96574.doc 200525564

Cu更卑之金屬構成之具有特定範圍粒徑之第2粉末之外部 電極糊塗佈於陶瓷元件而製作的陶瓷電子零件，在外部電 極保持足夠之強度之狀態下，可有效抑制爆裂之發生。 又，構成第2粉末之比Cu更卑之金屬較好的是鎳、始及鈦 中之至少1種金屬。 本發明之電極糊，其特徵在於··包含固著劑、以Cu構成 之平均粒徑小於20 /πη之第1粉末及以比（^更卑之金屬構成 之第2粉末，第2粉末對於第末之重量比為〇5〜i〇wt%， 且第2粉末之平均粒徑為0.2〜10 μιη。 此電極糊中，除以Cu構成之第1粉末外，並包含由比α 更卑之金屬構成之第2粉末。發明者等經過銳意研究新發 現，將此種電極糊用作例如陶瓷電子零件之製作時使用= 外部電極糊’可製作出具有充分之強度，並可有效抑制爆 裂產生之外部電極。 又，構成第2粉末之比〜更皁之金屬較好的是錄、結 中之至少1種金屬。 [發明效果] 的電極 藉由本發明，可提供一種能夠控制爆裂之產生 糊、陶瓷電子零件及其製造方法。 【實施方式】 、下’知、附圖’洋細說明本發明之電極糊、陶 轉及實施其製造方法時之最佳形態。另，對於同 、要素賦予相同付號’當說明重複時省略該說明。5 ; 圖1表不本發明之實施形態之陶瓷電容器之概略剖3 96574.doc 200525564 圖。如圖i所示，作為陶 具備六面體形狀之電容件之一種之陶竟電容㈣ 外声之2声声展" （陶竟元件）16’其包含作為最 層U’夹於表層11之大約_層之介電體： 12，以及介在於上下 电體層 置各介電體層12之間的内部電榀 層14。即，電容夸興】 弘極 σ ’、- /、有大約6〇〇層之疊層構造，八 體層12與内部電極層14交 ；1電 山 4又互宜層。又，於電容器素體“ 知面中延伸於電容器素 之尽度方向，並互相對向之— 對端面16a、16b，以霜芸# *山二！ γ 是農八蝠面16a、16b之全區域之方十 設置有一對外部電極丨8、丨8。 x 進而’上下配置之内部電極層14之間藉由介電體層12互 相電性絕緣’又互相連接於相異之—方外部電㈣。因此， 當施加特定電麼至一對外部電極18、18間時，於上下對向 之内部電極層14之間將積蓄電荷。另，此陶兗電容器10之 靜電電容與上下對向之内部電極層14之對向面積 比例。 人 表層11及介電體層12均係以BaTi〇3為主成分之層，各表 層η之厚度大約為5G㈣，各介電體層12之厚度為大約卜4 —此等表層U及介電體層12培燒下述之生陶板（陶竟成形 體）而形成。又，内部電極層14係含有犯為主成分之金屬 層，其厚度為大約1 μΐη。各外部電極18係以金屬中具有高 導私性之Cu為主成分之多孔質體，其表面18a之算術平均粗 度為大約1 。 以下，關於製造上述之陶瓷電容器10之方法，參照圖2 及圖3加以說明。此處，圖2係表示生陶板之印刷圖案之部 96574.doc -10- 200525564 分放大圖，圖3係表示製作陶瓷電容器之步驟的圖。 入襄作a 1G時，如圖2所示，首先準備如⑽系之 介電體生陶板20。此生陶板⑽藉由刀片刮抹法使混合

BaT1〇3粉末與有機固著劑而漿化之介電體糊成為薄板狀 者。又’準備2片厚度比生陶板2G厚之作為表層此生陶板 21 〇 繼而，於生陶板2〇之表面2〇a，藉由網屏印刷法塗佈特定 圖案之内部電極糊22並使其乾燥。即，於生陶板表面遍之 對應於1個電容器之矩形區域2 4中3邊邊緣區域之外的區域 塗佈内部電極糊22〇照圖2)。此内部電極糊22係使鎳粉末 分散於有機固著劑及有機溶劑並使其成為漿狀者。有機固 著劑可使用眾所周知者，例如可使用纖維素系樹脂、環氧 樹脂、烯丙基樹脂、丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、不飽和樹脂 树月曰、聚碳酸酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺樹脂、醇酸 树月曰、松香樹脂等之固著劑。又，有機溶劑亦可使用眾所 周知者，可使用例如二甘醇一丁醚、二甘醇丁醚醋酸酯、 松節油、松油醇、乙基乙二醇乙醚、丁基太酸酯等溶劑。 又’此内部電極糊22中添加有BaTi03粉末作為共材。 BaTi〇3粉末與作為介電體層i2(及生陶板20)之主成分之 BaTi〇3相同，因此藉由向内部電極糊22添加BaTi〇3粉末， 可有效緩和内部電極糊22與生陶板20之間的收縮率及燒結 開始溫度之差異。 繼而，將塗佈有如上之内部電極糊22之生陶板20疊層於 生陶板21之上，使内部電極糊22於上方（參照圖3(a))。又， 96574.doc -11 - 200525564 將以同樣之方法製作之大約300片生陶板20以交互變換内 部電極糊22之位置之方式依次疊層（參照圖3(b))。繼而，於 cm:層之生陶板2 0上被覆無任何塗佈之生陶板2 1，並自疊層 方向按壓’使相鄰之生陶板21、生陶板2〇以及内部電極糊 22互相播壓。如此，製作生陶板2〇與内部電極糊22交互疊 層之疊層體26。 繼而，將此疊層體26切斷為一個個對應於

形區域24實行晶片化（參照圖3(c))。之後，以例如12〇〇。^^ 右之溫度焙燒經晶片化之疊層體26，藉此生陶板21、生汚 板20及内部電極糊22分別成為上述之表層11、介電體層1 以及内部電極層14，疊層體26成為介電體層12與内部電名 層14交互疊層之電容器素體16。進而，藉由於包含水及符 磨媒體之桶内處理電容器素體16，進行表面研磨。另，说 表面研磨亦可於疊層體26之階段進行。 取後，以覆盍電容器素體16之端面中延伸於疊層方向里

互相對向之-對端面16a、16b之方式形成外部電極18，完 成陶究電容器1〇(參昭圖3(d))。π .^ 、、、 （ ） 乂下，就外部電極18之形成 方法加以具體的說明。 有包，銅粉末(第1粉末)、錄粉末(第2粉末)以及 有機固者劑之外部電極用導 量b A 、…77末之相對於銅粉末之重 里匕為2 wt/ο。繼而，塗佈此 之沪而K 4包極糊於電容器素體16 面16a、16b。之後，對涂妆士， 體丨6杏於ψ 四 ^有外部電極糊之電容器素 灵也i軋體環境中或還原 &體裱境中800°C之熱處 96574.doc -12- 200525564 理，燒結外部電極糊，形成外部電極18。 二；，：:部電極18之表面18a，實施銅或錄、錫等之電 卜^極18實施此種電鑛處理，可接古收 陶瓷電容器10安裝於其祐μ卩士 & 攸阿將 文在於基板上時使用之焊錫與外部電極 連接可靠性與濕潤性。 之 就如上製作之陶瓷電容器10加以說明。 ，如上所述，於外部電極糊中不僅包含銅粉末，亦包 叙末參圖4明培燒此種外部電極糊所獲得之外部二 極。圖4⑷係培燒未添加錄粉末之電極糊所獲得之外部電: 之剖面照片，（b)传、]：立植、、夭士 μ ,, )糸添加有鎳粉末之電極糊所獲得之 部電極之剖面照片。由該圖4可知，於外部電極糊中未添加 錄之情形時（參照圖4(a))，外部電極中未形成太多空隙，而 形成之些微空隙被鋼等之金屬成分包圍，幾乎密閉。另者 料部電極掏中添加有錄之情形時（參照圖·，外部電極 :I成較多之空隙，多孔性提高，空隙幾乎未密閉。即， 藉由添加鎳於雷極細 未 _ _ 电位糊之處理，應可形成更加多孔質（多孔） 之外部電極。 兔明者等對於具有高多孔性之外部電極咐否產生爆裂 進行調查，發現此種㈣f極可有效控龍裂。又，替代 鎳，士添加銘或鈦等比銅差（離子化傾向低）之金屬於外部電極 才亦可U爆裂。可認為其原因在於：添加比銅差之 金屬於外部電極糊時，藉由該金屬可控制銅之過剩燒結， 开:成具有有效控制爆裂之多孔性之外部電極18，故而安裝 日守塗佈於外部電極18之電鍍之水分容易蒸發於线中。 96574.doc -13- 200525564 力低艨發明者等進行者 裂之效果，相對於Cu粉末之=要獲传上述控制爆 平均粒徑係重要因素。即，“末之重量比以及錄粉末之 ’、p相對於€11粉末之鋅粉東之舌-比必需為0.5〜1() wt%， 鎳+刀末之h 且録♦刀末之平均粒徑 另，相對於Cu粉末之辞θ "4〇·2~10 ^ 心躁杨末重罝比小於0 5 wt。/ η士 或鎳粉末之平均粒徑大於 、· 。守， 法充分π 、 m $，鎳對於銅之燒結控制無 法充刀進仃，因此外部電極之多孔 於Cu粉末之錄粉末 另者田相對 平約物π , 里比大於10 wt%時’或者錄粉末之 鏢對於銅之燒結控制過剩，因此 仏成外邛电極之多孔性變 生不良影響。 代间對於外部電極之強度產 [實施例] 以下，藉由實施例具體說明本發明之内容。 ^先’就實施例1中使用之外部電極糊加以說明。本實施 之外部電極糊係混合作為主成分之&粉末、相對 機=重量比為2心且平均粒徑為〇·2卿之州粉末，有 砝地_、 另俄，合^寻，亚以球磨機或滾筒混 …’寻刀散而成為糊狀者。繼而，使 六 使用此外部電極糊形成 W ”夕部電極。CU端子電極之燒付於中性氣體環 兄或运原氣體環境中以8001：之溫度進行，獲得作為試料 之陶究電容器。繼而，對於此試料調查空隙程度、空隙率、 爆裂不良以及外部電極強度。又，改變添加之金屬種類或 、，士於C4末之重！比及平均粒徑，_共準備Η種試料， 並對於各試料，調查空隙程度、空隙率、爆裂不良以及外 96574.doc -14- 200525564 部電極強度（參照圖5)。 此處「實施例2」試料係將「實施例丨」試料中使用之犯 粕末之平均粒從換為2 之試料。「實施例3」試料係將「實 施例1」試料中使用之Ni粉末之平均粒徑換為1〇 之試 料。「實施例4」試料係將「實施例丨」試料中使用之州粉末 之平均粒徑換為2 μηχ，並將相對mCu粉末之重量比改為〇·5 wt%之試料。「實施例5」試料係將「實施例丨」試料中使用 之Νι粉末之平均粒徑換為2 μπι，並將相對於Cu粉末之重量 比改為1 wt%之試料。「實施例6」試料係將「實施例丨」試 料中使用之Νι粉末之平均粒徑換為2 ，並將相對於粉 末之重量比改為4 wt%之試料。「實施例7」試料係將「實施 例1」。式料中使用之Ni粉末之平均粒徑換為2 ，並將相對 於Cu粉末之重量比改為1〇 wt%之試料。 「貫施例8」試料係取代「實施例丨」試料中使用之犯粉 末’使用平均粒徑為2 μιη且相對於Cu粉末之重量比為2 wt% 之Co粉末之試料。「實施例9」試料係取代「實施例丨」試料 中使用之Ni粉末’使用平均粒徑為2 且相對於Cu粉末之 重量比為2 wt%之Ti粉末之試料。 又’為加以比較，作為「比較例1」試料，準備有未添加 Νι粉末之試料。「比較例2」試料係將「實施例1」試料中使 用之Ni粉末之平均粒徑換為〇 〇5 μιη，並將相對於以粉末之 重量比改為2 wt%之試料。「比較例3」試料係將「實施例i」 试料中使用之Ni粉末之平均粒徑換為2〇 μηι，並將相對於cu 粉末之重量比改為2 wt%之試料。「比較例4」試料係將「實 96574.doc -15- 200525564 施例i」試料中使用之Ni粉末之平均粒徑換為2Aim，並將相 對於CU粉末之重量比改為o.i wt%之試料。「比較例5」試料 係將「實施例1」試料中使用之Ni粉末之平均粒徑換為2 μιη，並將相對於Cu粉末之重量比改為2〇 wt%之試料。 此處’「空隙程度」係指表示端子電極中未有任何充填之 空間之程度的項目，藉由SEM之剖面觀察測定。又「空隙 率」係指使用基於端子電極之燒結樣本的體積與重量導出 之被度（貫際密度）以及端子電極之構成成分之理論密度，由 下述式（1 )汁异得出之值，係將上述空隙程度數值化之值。 0L= (l-dr/dt)*l〇〇 ...(1) 此處α為空隙率，dr為實際密度，dt為理論密度。 圖6係表不於本實施例中使用之用於強度測定之基板的 概略平面圖。gp ’於玻璃布基材環氧樹脂製之模擬性安裝 基板（lOOmmMOmmpo上，形成排列於—軸方向對向之一 對帶狀銅IS (寬度l.Gmm)32A、32B，於此銅箱32A、32B之 上形成有阻焊膜34。另，各鋼箱32八、328之兩端部露出有 361361?、383、381)。繼而，以外部電極位於兩銅箱32八、 32B之對向之端部36a、恤上之方式，於安裝基板％上設置 試料（未圖示）。3，兩銅箱32A、32B之間隔距離（圖中之符 號4、試料之設置寬度（圖中之符號b)以及兩銅羯32a、32b 之對向之端部36a、38a之寬度（圖中之符號〇於爪得以規格 化，例如若為C3225型之試料 c = 2 · 9 mm 〇 則 a = 2 · 2 mm，b = 5 · 0 mm， 另者，藉由金屬罩（厚度 :〇.25mm)塗佈焊錫膏於用於強 96574.doc -16- 200525564 ，測疋之4料之外部電極。繼而，藉由軟熔焊錫法方式（最 南溫度·· 2 4 〇 V、，6 文裝試料於基板30上。繼而，使用圖7 所不开y狀之按壓頭40，於變位速度3〇 mm/min之條件下，施 加負重於$料42之大致中央部。繼而，判斷施加5 N以内之 負重不曰扣壞之試料為良，損壞之試料為不良。另，所謂 试料之知i裘係指例如外部電極44之部分或全部自試料本體 剝離之情形。 厂如圖/之^所明示，於「實施例lj試料〜「實施例9」試 ； 、暴邊不良」及「外部電極強度」均顯示良好結果。 使用比較例1」試料、「比較例3」試料以及「比較 例4」試料產生爆裂不良，使用「比較例2」試料及「比較 二試物卜部電極強度未達到基準值。另，「實施例2」 4料及貝施例6」試料之空隙率分別為•的％、％。 較例1」之空隙率為25·98 %。由此等空隙率之資料 可認為，使用空隙钱大約34〜39%之外部電極不易產生爆 裂。 〃 本發明並非僅限於上述實施形態者，可進行各種變形。 m陶竟電子零件並非僅限於陶究電容器，例如，亦可 為麼電晶片零件或片式壓敏電阻零件等各種電子 【圖式簡單說明】 々T ° 圖1係本發明之實施形態之陶莞電容器之概略剖面圖。 圖2係表示生陶板之印刷圖案的部分放大圖。 圖3(aKd)係表示製作陶瓷電容器之步驟的圖。 圖4(a)係焙燒未添加鎳粉末之電極 〜侍之外部電極 96574.doc 17 200525564 之剖面照片，圖4(b)係焙燒添加有鏡於末 外部電極之剖面照片。 之兒極糊所獲得之 圖5係表示本發明之實施例之 圖6係表示實施例之強度測定 面圖。 貫驗結果的表。 中所使用之基板的概略 平 圖7係表示實施例中之強度測定之方法的圖 【主要元件符號說明】 10 11 12 14 16 18 18a 20, 21 20a 22 26 陶瓷電容器 表層 介電體層 内部電極層 電容器素體 外部電極 外σ卩電極表面 生陶板 表面

内部電極糊 S層體 96574.doc -18-

Claims (1)

1. 200525564 十、申請專利範圍： 1. 2. 於製作具備介電 及形成於上述陶 電極之陶瓷電子 一種陶瓷電子零件之製造方法，其適用 體層與電極層交互層疊之陶瓷元件，以 瓷元件之上述電極層露出之端面的外部 零件，包含： 於上述陶竞元件之上述端面㈣包含由〜構成之第工 粉末以及由比Cu更卑之金屬構成之第2粉末的外部電極 糊之步驟；及 焙燒塗佈有上述外部電極糊之上述陶瓷元件之步 上述第2粉末對於上述第2粉末之重量比為〇5〜ι〇 Wt%，且上述第2粉末之平均粒徑為〇 2〜1〇弘㈤。 如請求項1之陶£電子零件之製造方法，其中構成上述第 2粉末之上述比Cu更卑之金屬為錄、銘以及鈦中之至少一 種金屬。 3· -種陶竟電子零件，其係於介電體層與電極層交互層疊 之陶究元件之上述電極層露出之端面，塗佈包含以⑽ 成之第1粉末與由比CU更卑之金屬構成之第2粉末之外部 電極糊，焙燒塗佈有該外部電極糊之上述陶瓷元件而獲 、’〔第2粕末對於上述第i粉末之重量比為0 54〇 wt:，且上述第2粉末之平均粒徑為〇·2〜1〇_。 」长頁3之陶瓷電子零件，其中構成上述第2粉末之上 乂 U更卑之金屬為錄、録以及鈦中之至少-種金屬。 5. 一種電極糊’其具備固著劑、以Cu構成之第!粉末及以比 96574.doc 200525564 Cu更卑之金屬構成之第2粉末； 上述第2粉末對於上述第】粉 h 〇.5^1〇 述比Cu wt%，且卜诂梦I W 1比 且上述弟2粉末之平均粒徑 6.如請求項5之電極糊 ！〇_。 〃"冓成上述第2粉末之」 金屬為錄、結以及鈦中之至少—種金屬。 96574.doc