JP2004014338A

JP2004014338A - 導電性ペースト

Info

Publication number: JP2004014338A
Application number: JP2002167102A
Authority: JP
Inventors: Kimiharu Anafuto; 穴太　公治
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP3744469B2; US6733696B2; US20030227008A1

Abstract

【課題】デラミネーションやクラックなどの構造欠陥のない積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能な導電性ペーストを提供する。
【解決手段】積層セラミック電子部品の内部電極形成用の導電性ペーストにおいて、レーザー回折・散乱法による測定装置により測定した平均粒径及び平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が、平均粒径：１．５〜３．５μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積：４０％以下の条件を満たすＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を導電成分として用い、これと有機ビヒクルを配合して導電性ペーストとする。
そして、この導電性ペーストを積層型インダクタの内部電極の形成に用いる。
【選択図】　　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導電性ペーストに関し、詳しくは、積層型インダクタ、積層セラミックコンデンサ、多層セラミック基板などの積層セラミック電子部品の内部電極の形成に使用される導電性ペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、積層型インダクタは低抵抗であることが必要となるため、内部電極形成用の導電性ペーストとしては、主としてＡｇ粉末を主たる導電成分とするＡｇペーストが使用されている。
このＡｇペーストは、Ａｇ粉末と、エチルセルロースをテルピネオールやブチルカルビトールなどの溶剤に溶解させた有機ビヒクルとを所定の割合で配合して混練することにより製造されている。
【０００３】
図３（ａ）は、このようなＡｇペーストを用いて形成される積層型インダクタを示す斜視図、図３（ｂ）はその構成及び製造方法を説明する分解斜視図である。
この積層型インダクタは、図３（ａ）に示すように、内部に積層型のコイル５２が配設された素子（チップ状素子）５１に、コイル５２の両端部と導通する一対の外部電極５３ａ，５３ｂが配設された構造を有している。
【０００４】
そして、この積層型インダクタは、図３（ｂ）に示すように、Ａｇペーストをスクリーン印刷などの方法で磁性体グリーンシートの表面に印刷してコイルパターン（内部電極）５２ａを形成した磁性体グリーンシート５４を複数枚積層するとともに、その上下両面側にコイルパターンの形成されていない磁性体グリーンシート（外層用シート）５４ａを積層した後、圧着し、各コイルパターン５２ａをビアホール５５により接続してコイル５２を形成し、積層体（未焼成の素子）を焼成した後、素子５１の両端部に導電ペーストを塗布、焼付けして、外部電極５３ａ，５３ｂ（図３（ａ））を形成することにより製造されている。
【０００５】
なお、実際の製造工程では、多数個のコイルパターンを形成したマザーシートを積層、圧着することにより形成したマザー積層体を、所定のチップサイズにカットし、焼成した後、外部電極の形成を行うことにより、一度に多数個の積層型インダクタを製造する多数個取りの方法が一般的に用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法で製造される積層型インダクタにおいては、セラミック層間の剥離（デラミネーション）や、微小で検出が困難なクラックの発生などの問題点がある。特に粒度分布が均一で分散性のよいＡｇ粉末やＡｇを主成分とする金属粉末を導電成分とする導電性ペーストを用いた場合には、印刷性が良好である反面、上述のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しやすく、十分な信頼性を確保することが容易ではないという問題点がある。
【０００７】
なお、粒度分布が均一で分散性のよいＡｇ粉末やＡｇを主成分とする金属粉末などを導電成分とする導電性ペーストを用いた場合に構造欠陥を発生しやすいのは、主として、粒度分布がシャープであるため、焼成工程において内部電極が４００℃前後で急収縮するため、内部電極を介して対向するセラミック層間にデラミネーションや微小なクラックが発生しやすくなることによる。なお、急収縮する温度は、Ａｇ粉末の粒径、配合する有機ビヒクルを構成する樹脂の種類などにより異なるが、一般的に、３５０〜５００℃くらいの温度範囲で急収縮が生じる。
【０００８】
なお、上記問題点は、積層型インダクタの場合に限らず、積層セラミックコンデンサ、多層セラミック基板などの他の積層セラミック電子部品にも当てはまるものである。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、デラミネーションやクラックなどの構造欠陥のない積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能な導電性ペーストを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の導電性ペーストは、
積層セラミック電子部品の内部電極形成用の導電性ペーストであって、
（ａ）Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末であって、レーザー回折・散乱法による測定装置により測定した平均粒径及び平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が、
平均粒径：１．５〜３．５μｍ
平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積：４０％以下
の条件を満たすＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末と、
（ｂ）有機ビヒクルと
を含有することを特徴としている。
【００１１】
Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末であって、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定において、平均粒径が１．５〜３．５μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４０％以下であるＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を用いることにより、印刷性をそれほど低下させることなく、該導電性ペーストを用いて製造される積層セラミック電子部品にデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生することを抑制、防止して、所望の特性を備えた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することが可能になる。
すなわち、導電成分として、粒度分布に幅を持たせたＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を用いることにより、焼成工程における内部電極の急収縮を抑制、防止して、緩やかに収縮させることが可能になり、その結果として、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生を効率よく防止することが可能になる。
なお、本発明の導電性ペーストにおいては、上記金属粉末として、平均粒径が２．０〜３．０μｍのものを用いることがより好ましく、また、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が３６％以下のものを用いることがより好ましい。
【００１２】
なお、本発明において、Ａｇを主成分とする金属粉末としては、Ａｇ−Ｐｄ合金や、Ａｇ粉末とＰｄを混合した混合粉末などが例示されるが、これらの他にも、ＡｇとＰｄ以外の金属との合金や、Ａｇ粉末とＰｄ以外の金属粉末との混合粉末を用いることも可能である。
【００１３】
また、本発明においては、Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末として、平均粒径が１．５〜３．５μｍの範囲にあるものを用いることが望ましい。これは、金属粉末の平均粒径が３．５μｍより大きくなると印刷直線性が悪くなり、ファインライン印刷に適さなくなること、また、平均粒径が１．５μｍより小さくなると、導電性ペーストを印刷したグリーンシートを積層、圧着し、焼成した後の積層素子の端面への内部電極の露出が不十分になり、内部電極と外部電極の接続信頼性が低下することによる。
【００１４】
また、請求項２の導電性ペーストは、前記積層セラミック電子部品が積層型インダクタであることを特徴としている。
【００１５】
積層型インダクタにおいては、低抵抗であることが必要となるため、内部電極形成用の導電性ペーストとして、Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を導電成分とする導電性ペーストが一般的に用いられることから、積層型インダクタの内部電極の形成に用いられる導電性ペーストに本発明を適用することにより、デラミネーションやクラックなどの構造欠陥のない積層型インダクタを効率よく製造することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
導電成分であるＡｇ粉末と、有機バインダーであるエチルセルロースと溶媒であるテルピネオールを配合した有機ビヒクルを、

の割合で配合して配合して、撹拌、混合し、導電性ペーストを作製する。
【００１７】
このとき、Ａｇ粉末として、平均粒径が１．５〜３．５μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４０％以下のＡｇ粉末を用いる。
なお、粒度分布及び平均粒径の測定は、レーザー回折・散乱型粒度分布測定装置であるマイクロトラックＨＲＡ粒度分布計（リーズ＆ノースラップ社製　モデル９３２０−Ｘ１００）を用いて行う。
【００１８】
この内部電極ペーストを、フェライトセラミック材料をシート状に成形したフェライトグリーンシートにスクリーン印刷してコイルパターン（内部電極パターン）を形成する。そして、このフェライトグリーンシートを積み重ねるとともに、さらにその上下両面側にコイルパターンの配設されていない外層用のフェライトグリーンシートを積み重ね、圧着した後、所定のチップサイズにカットし、脱バインダー処理及び焼成を行い、外部電極を形成して積層型インダクタを作製する。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。
【００２０】
［実施例１の積層型インダクタの作製］
（１）以下の組成となるように各成分を配合して、本発明の実施例にかかる導電性ペーストを作製した。

Ａｇ粉末としては、表１の実施例１の欄に示した粒度分布を有し、平均粒径が２．０μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が３３．６％のＡｇ粉末を用いた。
（２）また、フェライト粉末に、バインダーとしてのブチラール樹脂、可塑剤、及び分散剤などを加えてスラリー化し、ドクターブレード法によりシート化して、焼成前の厚みが４５μｍのフェライトグリーンシートを作製した。
（３）それから、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように、フェライトグリーンシート１に、上記（１）で作製した導電性ペーストをスクリーン印刷することにより、所定のコイルパターン（内部電極パターン）２を形成した。なお、コイルパターン２は、蛍光Ｘ線法による測定厚みが９．５μｍとなるように印刷した。なお、図１のフェライトグリーンシートのうち、最上層のフェライトグリーンシート１（１ａ），最下層のフェライトグリーンシート１（１ｂ）には、コイルパターン２と引出し電極２ａが配設されている。
（４）そして、図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示す各フェライトグリーンシート１を積み重ねるとともに、さらにその上下両面側にコイルパターンの配設されていない外層用のフェライトグリーンシート（図示せず）を積み重ね、圧着して各コイルパターン２をビアホール３により接続して積層型コイル４（図２）を形成した後、脱バインダー処理及び焼成を行った。
（５）それから、図２に示すように、得られたチップ状素子（焼結体）１１に、外部電極１２ａ，１２ｂを形成することにより、内部に積層型コイル４が配設された素子（チップ状素子）１１に、積層型コイル４の両端部と導通する外部電極１２ａ，１２ｂが配設された構造を有する実施例１の積層型インダクタ（図２）を得た。なお、この積層型インダクタの寸法は、長さ（Ｌ）：１．６ｍｍ，幅（Ｗ）：０．８ｍｍ，厚み（Ｔ）：０．８ｍｍである。
【００２１】
［実施例２の積層型インダクタの作製］
上記実施例１の場合と同様にして、表１の実施例２の欄に示した粒度分布を有し、平均粒径が２．５μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が３５．３％のＡｇ粉末を用いて実施例２の積層型インダクタを作製した。
【００２２】
［実施例３の積層型インダクタの作製］
上記実施例１の場合と同様にして、表１の実施例３の欄に示した粒度分布を有し、平均粒径が３．０μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が３１．７％のＡｇ粉末を用いて実施例３の積層型インダクタを作製した。
【００２３】
［比較例１の積層型インダクタの作製］
平均粒径が２．０μｍと上記実施例１の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４７．６％とシャープなＡｇ粉末を用いて導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて比較例１の積層型インダクタを作製した。
【００２４】
［比較例２の積層型インダクタの作製］
平均粒径が２．５μｍと上記実施例２の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が５２．４％とシャープなＡｇ粉末を用いて導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて比較例２の積層型インダクタを作製した。
【００２５】
［比較例３の積層型インダクタの作製］
平均粒径が３．０μｍと上記実施例３の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４７．９％とシャープなＡｇ粉末を用いて導電性ペーストを作製し、この導電性ペーストを用いて比較例３の積層型インダクタを作製した。
【００２６】
［実施例１，２及び３の積層型インダクタの評価］
実施例１，２，３、及び比較例１，２，３の積層型インダクタについて、デラミネーション及び微小なクラックの発生の有無を調べた。その結果を表１併せて示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示すように、実施例１，２及び３の積層型インダクタにおいては、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生は全く認められなかった。
【００２９】
これに対し、平均粒径は２．０μｍと上記実施例１の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４７．６％とシャープなＡｇ粉末を導電成分とする導電性ペーストを用いた比較例１の積層型インダクタにおいては、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生率が６８％と高い値となった。
【００３０】
また、平均粒径が２．５μｍと上記実施例２の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が５２．４％とシャープなＡｇ粉末を導電成分とする導電性ペーストを用いた比較例２の積層型インダクタにおいても、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生率が７５％と高い値になっている。
【００３１】
さらに、平均粒径は３．０μｍと上記実施例３の場合と同じであるが、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４７．９％とシャープなＡｇ粉末を導電成分とする導電性ペーストを用いた比較例３の積層型インダクタにおいては、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生率が８６％とさらに高い値になっている。
【００３２】
このように、レーザー回折・散乱法による測定装置により測定した平均粒径及び平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が、平均粒径：１．５〜３．５μｍ（より好ましくは、２．０〜３．０μｍ）、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積：４０％以下（より好ましくは３６％以下）の条件を満たすＡｇ粉末を導電成分とする導電性ペーストを用いることにより、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生を著しく低減できることがわかる。
【００３３】
［焼成工程における収縮率］
また、上記実施例１〜３の導電性ペースト及び比較例１〜３の導電性ペーストの焼成工程における収縮率の挙動を調べるため、すなわち、（１）８５０℃で焼成した場合の収縮率（室温から８５０℃の焼成工程全体での収縮率）と、（２）３５０〜５００℃の急激に収縮する温度範囲における５０℃当たりの収縮率を測定した。その結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】

【００３５】
なお、収縮率（％）は、焼成により収縮した電極厚みをＡとし、焼成前の電極厚みをＢとした場合に、下記の式により求められる値である。
収縮率（％）＝｛（Ｂ−Ａ）／Ｂ｝×１００
測定試料は、導電性ペーストを乾燥させて粉末状にし、金型にて約９８ＭＰａの圧力をかけて成型することにより成形体を作製し、熱機械分析装置（ＴＭＡ）にて測定した。
【００３６】
表２に示すように、８５０℃で焼成した場合の収縮率（室温から８５０℃の焼成工程全体での収縮率）は、実施例１〜３と、比較例１〜３とで大きな差はないが、３５０〜５００℃の温度範囲における５０℃当たりの収縮率は、実施例１〜３では３．０％以下と小さいのに対して、比較例１〜３では、８％以上と大きくなっており、実施例１〜３では、この急収縮率が小さいため、デラミネーション及びクラックの発生が抑制、防止されているものと考えられる。
【００３７】
なお、上記実施形態及び実施例では、金属粉末としてＡｇ粉末を用いた場合を例にとって説明したが、本発明において、金属粉末はＡｇ粉末に限られるものではなく、Ａｇ−Ｐｄ合金粉末や、Ａｇ粉末とＰｄを混合した混合粉末など、Ａｇを主成分とする種々の金属粉末を用いることが可能である。
【００３８】
なお、上記実施形態及び実施例では、エチルセルロースとテルピネオールを配合した有機ビヒクルを用いた場合について説明したが、有機ビヒクルはこれに限られるものではなく、他の有機ビヒクルを用いる場合にも本発明を適用することが可能である。
【００３９】
また、上記実施形態及び実施例では、積層型インダクタを例にとって説明したが、本発明は積層セラミックコンデンサ、多層セラミック基板などの他の積層セラミック電子部品にも適用することも可能であり、その場合にも、上記実施形態及び実施例の場合と同様に、デラミネーションやクラックの発生を抑制、防止して、信頼性の高い製品を得ることができる。
【００４０】
なお、本発明は、その他の点においても上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００４１】
【発明の効果】
上述のように、本発明（請求項１）の導電性ペーストは、Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末であって、レーザー回折・散乱法による粒度分布測定において、平均粒径が１．５〜３．５μｍ、平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が４０％以下であるＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を用いているので、印刷性をそれほど低下させることなく、該導電性ペーストを用いて製造される積層セラミック電子部品にデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生することを抑制、防止して、所望の特性を備えた、信頼性の高い積層セラミック電子部品を効率よく製造することができる。
すなわち、本発明においては、導電成分として、粒度分布に幅を持たせたＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を用いているので、焼成工程における内部電極の急収縮を抑制、防止して、緩やかに収縮させることが可能になり、その結果として、デラミネーションや微小なクラックなどの構造欠陥の発生を効率よく防止することができるようになる。
【００４２】
また、積層型インダクタにおいては、低抵抗であることが必要となるため、内部電極形成用の導電性ペーストとして、Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末を導電成分とする導電性ペーストが一般的に用いられることから、請求項２のように、積層型インダクタの内部電極の形成に用いられる導電性ペーストに本発明を適用することにより、デラミネーションやクラックなどの構造欠陥のない積層型インダクタを効率よく製造することが可能になり、有意義である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施形態にかかる導電性ペーストを用いてコイルパターン（内部電極パターン）を形成したフェライトグリーンシートを示す図である。
【図２】本発明の導電性ペーストを用いて製造した積層型インダクタを示す斜視図である。
【図３】従来の積層型インダクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はその構成及び製造方法を説明する内部構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　フェライトグリーンシート
１ａ　　　　　　最上層のフェライトグリーンシート
１ｂ　　　　　　最下層のフェライトグリーンシート
２　　　　　　　コイルパターン（内部電極パターン）
２ａ　　　　　　引出し電極
３　　　　　　　ビアホール
４　　　　　　　積層型コイル
１１　　　　　　チップ状素子
１２ａ，１２ｂ　外部電極
Ｌ　　　　　　　積層型インダクタの長さ
Ｔ　　　　　　　積層型インダクタの厚み
Ｗ　　　　　　　積層型インダクタの幅

Claims

積層セラミック電子部品の内部電極形成用の導電性ペーストであって、
（ａ）Ａｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末であって、レーザー回折・散乱法による測定装置により測定した平均粒径及び平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積が、
平均粒径：１．５〜３．５μｍ
平均粒径±０．５μｍの粒度分布累積：４０％以下
の条件を満たすＡｇ粉末又はＡｇを主成分とする金属粉末と、
（ｂ）有機ビヒクルと
を含有することを特徴とする導電性ペースト。
前記積層セラミック電子部品が積層型インダクタであることを特徴とする請求項１記載の導電性ペースト。