JPH0136243B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として、磁器で成る電子部品、こ
の電子部品に導電皮膜を形成するのに使用する導
電皮膜組成物及びその製造方法に関する。

磁器コンデンサやセラミツクバリスタなどの磁
器電子部品において電極を構成する場合またはア
ルミナ基板に導体パターンを形成する場合等に、
従来は、酸化銀、銀−パラジウム合金、白金また
は金などの微粉末を導電成分とし、これに低融点
フリツトガラスを含有させたペーストを、スクリ
ーン印刷法等の手段で磁器素体上に塗布し、かつ
焼付けて構成するのが一般的であつた。このう
ち、銀ペースト焼付電極は電気的性質に優れ、高
周波特性が良好で、信頼性が高く、しかも電極皮
膜形成が容易かつ簡便で、コストが最も安価であ
ることから、最もよく利用されている。しかしな
がら、次のような欠点もあつた。

(イ) 銀は有限の資源であつてコスト的に高く、こ
のためコストダウンに限界があつた。因に通常
の磁器コンデンサにおいては、全体のコストに
対する電極コストの割合は2/3程度と、極めて
大きなウエートを占めている。

(ロ) 電極にプリント回路基板の導体パターンやリ
ード線等の外部電極を半田付けした場合、半田
中に銀が拡散移行する「半田喰われ現象」が発
生し、電極密着性が低下したり、或は静電容量
不足等の機能的障害を招き易い。

(ハ) シルバーマイグレーシヨンが発生し、絶縁耐
電圧の低下等、信頼性を損ない易い。特に、半
田付け時のサーマルシヨツク等によつて、磁器
素体にマイクロクラツクが入るのを完全に防止
することが不可能であるため、このマイクロク
ラツク内に銀が拡散移行し、シルバーマイグレ
ーシヨンの進行が助長され、信頼性を低下させ
る欠点がある。

上述の銀焼付け電極の欠点を除去する手段とし
て、無電解メツキ法またはこれと電気メツキ法と
の組合せにより、ニツケルや銅等の卑金属より成
る電極を形成する方法も試みられているが、メツ
キ膜が酸化され易く、リード線等の外部導体との
半田付けに当つて特殊な活性フラツクスを必要と
し、また、化学的処理によつて素体に付着しもし
くは浸透したメツキ液の残留イオンが寿命特性を
劣化させる。しかも、ニツケル無電解メツキ電極
とした場合には、ニツケル自体が銀に比べて電気
伝導度、半田付け性等の物性的特性に劣ること、
高周波特性が悪く、信頼性に欠けることなどの欠
点を生じる。さらに、従来の銀ペーストの焼付け
印刷という単純な工程に比べて、磁器素体表面を
粗面化した後、無電解メツキ処理を施し、次に外
周研磨して電極を独立させる工程を経なければな
らず、製造工程が非常に複雑になる欠点もある。
しかも、外周研磨を施す場合に、磁器素体の厚さ
が薄いと研磨力によつて素体が簡単に破損し割れ
てしまうため、素体の厚さがある程度以上のもの
に限定して適用しなければならないという制約が
あつた。

このほか、真空蒸着法やスパツタリングなどの
気相法によつて金属薄膜を形成する方法も試みら
れている。この気相法に用いられている代表的金
属は、電気的性質が銀に類似する銅であるが、素
体に対する金属薄膜の付着力が弱く、電極が剥離
し易い上に、電極の膜厚の厚いものを連続的に量
産することが困難であるという欠点があり、更に
設備費が高価なため、結果的にコスト高になる欠
点もあつた。

このように、従来の電極皮膜の低コスト化、即
ち卑金属化は、多くの欠点を有していた。

本発明は上述する従来の問題点を解決し、銀ペ
ーストを用いた場合に不可避であつた半田喰われ
現象やシルバーマイグレーシヨン等を発生するこ
とがなく、高周波特性、信頼性、半田付け性およ
び寿命特性等が非常に良好な導電皮膜を有するセ
ラミツク電子部品、この導電皮膜を形成するに当
り空気中での加熱焼付け処理、それによる磁器素
体の還元化防止、製造の連続化、大量処理の可能
な導電皮膜組成物及び製造方法を提供することを
目的とする。

この目的を達成するため、本発明に係る電子部
品は、銅微粉末と、ボロン微粉末とを含有する導
電皮膜を有することを特徴とする。

また、本発明に係る導電皮膜組成物は、銅微粉
末と、ボロン微粉末とを含有することを特徴とす
る。

更に、本発明に係る電子部品または導電皮膜の
製造方法は、少なくとも銅微粉末とボロン微粉末
とを含有する導電性ペーストを素体上に塗布した
後、空気中で加熱処理することにより、導電皮膜
を形成することを特徴とする。

導電皮膜を形成するための従来の方法の中で最
も工業的メリツトのある方法は、導電性微粉末を
含有するペーストを調製し、これを磁器素体等に
塗布して焼付ける焼付け方法である。この焼付け
方法によつて卑金属導電皮膜を形成できるなら
ば、その工業的メリツトは極めて大きくなる。し
かし、銅微粉末を含有する導電性ペーストを前述
の焼付け方法によつて金属化する場合、焼付け時
の雰囲気が空気であると、焼付け加熱時に銅微粉
末が酸化されてしまうため、導電皮膜が形成でき
ない。そこで、卑金属導電皮膜を焼付け方法によ
つて形成する場合、従来は中性雰囲気中で焼付け
加熱するのが一般的であつた。

ところが中性雰囲気中で焼付け加熱処理を行な
う場合、使用される磁器素体によつては還元反応
等を受けて電気的特性が損なわれるといる問題点
があつた。例えば、磁器コンデンサにおいては、
中性雰囲気中で焼付け加熱すると磁器素体が還元
され、電気的諸特性が損なわれるため、実用化が
困難である。このため、中性雰囲気中での導電皮
膜形成は、磁器素体の還元化を問題としない分
野、例えばIC基板に対する導電皮膜の形成など
に限定して適用せざるを得なかつた。また、金属
と磁器素体との間の接着において接着力を発生す
る界面の酸化物が殆ど生成しない。このため従来
は接着力の大きな卑金属導電皮膜を形成すること
ができず、その実用化が困難視されていた。更
に、中性雰囲気を形成しなければならないので、
設備費が高価になると共に、製造能率が低下する
という欠点もあつた。

本発明においては、卑金属微粉末とボロン微粉
末とを含有する導電皮膜組成物を使用してペース
トを調製し、このペーストを磁器素体等に塗布し
て卑金属導電皮膜を焼付け形成する。卑金属微粉
末とボロン微粉末とを含有する導電皮膜組成物
は、中性雰囲気ではなく空気中で焼付け加熱処理
を行なつた場合でも、ボロン微粉末によつて卑金
属微粉末の酸化が阻止されので、卑金属の導電皮
膜が形成できる。ボロン微粉末の量は、卑金属微
粉末の100重量部に対し、５重量部乃至40重量部
となる範囲が適当である。ボロン微粉末の量が５
重量部以下であると、卑金属微粉末の酸化が十分
に防止できず、完全な金属導電皮膜が形成できな
い。また、ボロン微粉末の量が50重量部以上にな
るとボロン酸化物が表面層に形成されてしまうた
め、不適当である。

更に、焼付け処理を行なう場合の温度は、500
℃乃至800℃の範囲が適当である。500℃以下であ
ると、卑金属導電皮膜のち密化が起らず焼結金属
皮膜が形成できない。一方、800℃以上になると、
ボロン酸化物等が表面層に形成されると同時に卑
金属酸化物が析出し、金属化が困難になる。

卑金属微粉末としては、ニツケル微粉末と銅微
粉末があるが、本発明においては銅微粉末を使用
する。ニツケルは比抵抗が大きく、高周波領域に
おける周波数特性が劣るという欠点があるが、銅
は銀と似た電気的特性を持ち、高周波特性に優れ
信頼性の高い導電皮膜が形成できるからである。

上述のように、本発明に係る導電皮膜組成物
は、銅微粉末及びボロン微粉末を含有しているの
で、ペースト化して焼付け熱処理することにより
銅の導電皮膜を形成することができる。このた
め、次のような優れた特長を持つ導電皮膜を得る
ことができる。

(イ) 銅微粉末は、銀微粉末や他の貴金属に比べて
資源上の制約が少なく、コストが遥かに安価で
ある。このため、導電皮膜コスト、ひいては製
品コストが大幅に低減される。

(ロ) 銅微粉末は、銀微粉末と同様の電気的、物性
的特性を有する。このため、高周波特性が良好
で信頼性の高い導電皮膜を形成することができ
る。

(ハ) 銀導電皮膜の場合に避けることのできないシ
ルバーマイグレーシヨン及び半田喰われ現象が
皆無となる。このため、信頼性及び寿命特性が
著しく向上する。

(ニ) 半田付け時のサーマルシヨツクにより磁器素
体にマイクロクラツクが発生したとしても、シ
ルバーマイグレーシヨン及び半田喰われ現象が
皆無であるから、信頼性や寿命特性が劣化する
ことがない。

(ホ) 焼付け導電皮膜を構成できるから、付着力が
強固で導電皮膜剥離等の生じ難い引張り強度の
大きな導電皮膜を形成することができる。

(ヘ) 空気中で焼付け熱処理を行なつて導電皮膜を
形成することができる。このため、中性雰囲気
中で焼付け加熱処理する場合と異なつて、磁器
素体の種類を問わず、還元による電気的特性の
悪化の問題を生じることなく、焼付け処理を非
常に簡単かつ容易に行ない、製造能率を向上さ
せ、コストダウンを達成することができる。

(ト) 各成分を有機質ビヒクル中に分散させたペー
スト状とし、ロール転写法またはスクリーン印
刷法等、従来の工程をそのまま使用して導電皮
膜を形成することができる。このため、導電皮
膜製造工程の連続化及び量産化が可能となる。

(チ) 無電解メツキ法、電気メツキ法による導電皮
膜形成法と異つて、メツキ膜の酸化や残留イオ
ンによる寿命特性の劣化がなく、また、磁器素
体の厚さによる制約もない。

次に実施例をあげて本発明の内容を更に具体的
に説明する。

銅微粉末を100重量部、ボロン微粉末を５〜40
重量部、フリツトを３重量部、有機質ビヒクルを
40〜150重量部の各組成比でペーストを調製した。
このペーストを積層型磁器コンデンサの両端部に
塗布して端部電極とした。次に、空気中で、500
〜800℃の温度条件で焼付け加熱処理を行なつて
銅の導電皮膜を形成した。この後、電解もしくは
無電解メツキ処理により前記導電皮膜の上に半
田、錫、鉛、銅または亜鉛等の金属メツキ層を被
着させて半田付け性を向上させ、更に洗浄、乾燥
工程を経て積層型磁器コンデンサの完成品を得
た。

第１図は上述のようにして得られた本発明に係
る積層形チツプ状磁器コンデンサを示している。
この実施例では、チタン酸バリウム系等の高誘電
率磁器素体１の内部に複数の内部電極２，２……
を適当な厚さの磁器層を介して埋設し、この内部
電極２，２……の隔一毎に、その一端を磁器素体
１の相反する両端に設けた端部電極３，４にそれ
ぞれ導通接続させてある。端部電極３，４は磁器
素体１に被着された導電皮膜５，６が銅微粉末と
ボロン微粉末とを含有するものより構成されてい
る。また、導電皮膜５，６の表面に半田付け性の
良好な金属メツキ層７，８を被着させてある。

第２図〜第６図はボロン微粉末の量及び焼付け
温度とそのときの内部電極２，２……と導電皮膜
５，６との間のコンタクト率を示す図である。図
においてボロン微粉末の量は100重量部の銅微粉
末に対する重量部として示してある。

これらの図から明らかなように、上記実施例で
は、銅微粉末の100重量部に対してボロン微粉末
を５〜40重量部の範囲で加えてあり、しかも500
〜800℃の温度条件で焼付け処理を行なつている
ので、銅微粉末の酸化やボロン酸化物の生成を阻
止し、内部電極２，２と端部電極３，４を構成す
る導電皮膜５，６とのコンタクト率を70％〜100
％の非常に高い値に維持することができる。ボロ
ン微粉末の量が５重量部以下になると、前述のご
とく、銅微粉末の酸化が阻止できないためコンタ
クト率が著しく低下し、一方、40重量部以上にな
るとボロン酸化物が表面層に析出し、同様にコン
タクト率が著しく低下する。更に、焼付け温度が
400℃であると導電皮膜の焼結が起こらないため
コンタクト率が最大でも50％未満の非常に低い値
になり、一方、焼付け温度が800℃以上になると
ボロン酸化物及び銅酸化物の生成により、やはり
コンタクト率が低下する傾向にある。

以上述べたように、本発明は、銅微粉末と、ボ
ロン微粉末とを含有する導電皮膜を形成すること
を要旨とするものであるから、銀ペーストを用い
た場合に不可避であつた半田喰われ現象やシルバ
ーマイグレーシヨン等を発生することがなく、高
周波特性、信頼性、半田付け性および寿命特性等
が非常に良好な導電皮膜を有するセラミツク電子
部品、この導電皮膜を形成するに当り、広範囲の
セラミツク電子部品において、空気中での加熱焼
付け処理、それによる磁器素体の還元化防止、製
造の連続化、大量処理の可能な導電皮膜組成物及
び製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る積層型磁器コンデンサの
断面図、第２図乃至第６図はボロン微粉末の量及
び焼付け温度とそのときの内部電極と導電皮膜の
間のコンタクト率を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅微粉末と、ボロン微粉末とを含有する導電
   皮膜を有することを特徴とする電子部品。 ２ 前記導電皮膜は、その表面を半田付け性の良
   好な金属メツキ層で被覆したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の電子部品。 ３ 銅微粉末と、ボロン微粉末とを含有すること
   を特徴とする導電皮膜組成物。 ４ 前記ボロン微粉末の含有量は、前記銅微粉末
   の100重量部に対し５乃至40重量部であることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の導電皮
   膜組成物。 ５ 少なくとも銅微粉末とボロン微粉末とを含有
   する導電性ペーストを素体上に塗布した後、空気
   中で加熱処理することにより、導電皮膜を形成す
   ることを特徴とする電子部品または導電皮膜の製
   造方法。 ６ 前記導電性ペーストは、フリツト及び有機質
   ビヒクルを含有することを特徴とする特許請求の
   範囲第５項に記載の製造方法。 ７ 前記導電性ペーストは、前記銅微粉末を100
   重量部、前記ボロン微粉末を５乃至40重量部の範
   囲で含有することを特徴とする特許請求の範囲第
   ６項に記載の製造方法。 ８ 前記加熱処理は、500℃乃至800℃の温度条件
   で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の製造方法。