JPH02251122A - 磁器コンデンサの電極用導電性ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、積層磁器コンデンサの内部電極を形成するの
に好適な導電性ペーストに関する。

［従来の技術］ 積層磁器コンデンサを製造する際には、グリーンシート
（未焼結磁器シート）に導電性ペーストを内部電極が得
られるように所定パターンに印刷し、印刷済のグリーン
シートを複数枚積層し、この積層体を所定寸法に切断し
て生チップを得、この生チップを焼成する。なお、外部
電極は生チップの焼成前又は後に設ける。この方法によ
れば、グリーンシートと共に導電性ペーストか同時焼成
されるので、内部電極を容易に形成することか可能にな
る。

ところで、積層磁器コンデンサを同時焼成で形成する際
に、内部電極用の導電性ペーストと磁器材料（グリーン
シート）との焼成工程における熱収縮特性が大幅に相違
すると、磁器層及び／又は内部電極にクラックが生じた
り、内部電極の磁器層からの剥離（デラミネーション）
が生じたりする。この種の問題を解決するために、内部
電極用導電性ペーストに、熱収縮を磁器に近づけるため
のガラスフリットを添加することか特開昭５４−１４０
９５８号公報に開示されている。また、グリーンシート
と同一又は類似の磁器材料粉末（共材）を導電性ペース
トに添加することが特開昭５４−１４０９６０号公報に
開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、積層磁器コンデンサにおいては、上記のデラミ
ネーションの問題の他に、誘電体磁器層と内部電極との
間に０．２μｍ以下の僅かな間隙が生じ、ここに高温高
湿下で水分が浸入したり、又は外部電極形成時にメツキ
液が浸入し、内部電極相互間の絶縁不良か発生ずるとい
う問題がある。

そこで、本発明の目的は、磁器層と電極との間隙を少な
くすることか可能な磁器コンデンサ用導電性ペーストを
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、８０〜９９重量％
の金属粉末と１〜２０重景％重量ラス粉末とを含み、前
記カラス粉末かＢ２Ｏ３と５ｉ０２とＭＯ（但し、ＭＯ
はＢａＯ１Ｍｇ０５ＺｎＯ１ＳｒＯ及びＣａＯの内の少
なくとも１種の金属酸化物）との組成を示す三角図にお
ける前記Ｂ２Ｏ３が１モル％、前記Ｓ　ｉｏ　２が８０
モル％、前記Ｍ２Ｏ３が１９モル％の点（Ａ）と、前記
Ｂ２Ｏ３が１モル％、前記Ｓ　Ｉ　Ｏ２か３９モル％、
前記Ｍ２Ｏ３が６０モル％の点（Ｂ）と、前記Ｂ２Ｑ３
が２９モル％、前記Ｓ　ｉＯ２か１モル％、前記Ｍ２Ｏ
３が７０モル％の点（Ｃ）と、前記Ｂ２Ｏ３が９０モル
％、前記Ｓ　ｉＯ２が１モル％、前記Ｍ２Ｏ３が９モル
％の点（Ｄ）と、前記Ｂ２Ｏ３か９０モル％、前記Ｓ　
１０２が９モル％、前記Ｍ２Ｏ３が１モル％の点（Ｅ）
と、前記Ｂ２Ｏ３が１９モル％、前記５ｉ０２が８０モ
ル％、前記Ｍ２Ｏ３が１モル％の点（Ｆ）とを順に結ぶ
６本の直線で囲まれた領域内のものである磁器コンデン
サの電極用導電性ペーストに係わるものである。

［作用］ 本発明の導電性ペーストによって磁器コンデンサの電極
を形成すると、磁器コンデンサの高温高湿環境試験によ
る不良の発生が少なくなり、信頼性の高い磁器コンデン
サを提供することが可能になる。これは次の様な理由に
よるものと考えられる。本発明に係わるガラス粉末は焼
成中に低粘度状態になり、冷却過程において誘電体磁器
層と電極とめ間に析出する。これにより、誘電体磁器層
と電極との間が密な状態になり、両者の間及び誘電体磁
器層内部への水分やメツキ液の浸入が防止される。また
、上記析出によって形成された薄いガラス層は高絶縁性
を有する。従って、本発明によれば、絶縁耐力及び信頼
性の高い磁器コンデンサを提供することができる。

［実施例］ 本発明の実施例及び比較例に係わる導電性ペーストとこ
れを使用した積層磁器コンデンサを説明する。

本実施例の導電性ペーストは、第１図に示す積層磁器コ
ンデンサ１の作製に使用される。即ち、積層磁器コンデ
ンサ１は、誘電体磁器層２と多数の内部電極３と一対の
外部電極４とから成り、内部電極３の形成に本実施例の
導電性ペーストか使用される。なお、一対の外部室１ｆ
ｆ１４は、それぞれＮｉ層４ａと銅層４ｂとＰｂ−３ｎ
半田層４Ｃとから成る。

内部電極３を形成するための導電性ペーストは、金属粉
末としてのニッケル（Ｎｉ）粉末と共材（誘電体磁器粉
末）とガラス粉末とから成る６表の試料Ｎｏ、　１に示
す内部電極形成用導電性ペーストのガラス粉末を得る際
には、 Ｂ２Ｏ３０，９９ｇ（１モル％） ＳｉＯ６８，３８ｇ　＜８０モル％） Ｂ　ａ　ＣＯ３１０，６７ｇ　（３，８モル％）ＭｇＯ
２，１８ｇ　（３，８モル％） ＺｎＯ４，４０ｇ　（３，８モル％） ＳｒＣＯ７，９８ｇ　（３，８モル％）ＣａＣ０５，４
１ｇ　＜３．８モル％）を秤量し、これ等にアルコール
を３００ｃｃ加え、ポリエチレンポットにてアルミナボ
ールを用いて１０時間撹拌した後、大気中１０００℃で
２時間仮焼し、これを３００ｃｃの水と共にアルミナポ
ットに入れ、アルミナボールで１５時間粉砕し、しかる
後、１５０℃で４時間乾燥させてＢ２Ｏ３が１モル％、
Ｓ　ｉＯ２が８０モル％、Ｍ２Ｏ３が１９モル％（Ｂａ
２Ｏ３が３．８モル％、Ｍｇ２Ｏ３が３．８モル％、Ｚ
ｎ２Ｏ３が３．８モル％、Ｓｒ２Ｏ３が３．８モル％、
Ｃａ２Ｏ３が３．８モル％）の組成の粉末を得な。なお
、ＭＯは表のＭＯの内容の欄に示すようにそれぞれ２０
モル％のＢａＯｌＭｇＯ，ＺｎＯ，５ｒＯ１Ｃａ２Ｏ３
がら成る。

次に、前記のガラス粉末１０ｇと、平均粒径１゜０μｍ
、純度９９．９％以上のＮｉ粉末８５ｇと、共材５ｇと
、エチルセルローズ９ｇをブチルカルピトール９１ｇに
溶解さぜなものを攪拌機に入れ、５時間粗混合した後ロ
ールミルで１時間混合し、導電性ペーストを調製した。

なお、エチルセルローズとブチルカルピトールとから成
るビヒクル（Ｖｅｈｉｃｌｅ）の量は、ガラス粉末とＮ
ｉ粉末と共材との合計を１００重量部とした時に同一の
１００重量部と成る。また、試料Ｎｏ、　１の共材は、
後述する積層磁器コンデンサの誘電体磁器と同一材料の
粉末から成る。

次に、この導電性ペーストを使用して積層磁器コンデン
サを作製するために、 （Ｃａ　　　Ｓｒ　　　Ｂａ　　　Ｏ）（Ｚｒｏ４ｇＴ
ｌＯ，８０，１，０，１ Ｓｔ　　　）０ ０．２　　０．０１　　２ から成る１００重量部の基本成分と、Ｌ　ｉ　２０とＳ
　１０２とＭＯとから成る１重量部の添加成分とから成
る誘電体磁器原料を用意した。なお、添加成分の組成は
、 Ｌ　１２０が１モル％、 Ｓ　１０２が８０モル％、 Ｍ２Ｏ３が１９モル％ であり、ＭＯの内容はそれぞれ２０モル％のＢａＯ１Ｍ
ｇ０１ＺｎＯ１ＳｒＯ，ＣａＯである。

次に、上記の誘電体磁器原料に有機バインダを加えてよ
く混練してスラリーを得た。次に、このスラリーを厚さ
３０μｍの複数枚のグリーンシートに成形し、ここに試
料Ｎｏ、　１に従う導電性ペーストを所定パターンにス
クリーン印刷し、乾燥した。

次に、導電性ペーストの印刷面を−１にすると共に、内
部電極３が第１図の配置になるように交互に方向を反対
にしてグリーンシートを３０枚積層し、更にこの積層物
の上下両面に厚さ６０μｍのグリーンシートを４枚ずつ
それぞれ積層して圧着しな後、個々のチップに裁断した
。

次に、第１図のチップの一方の端面及び他方の端面に露
出している内部電極３をそれぞれ接続する一対の外部電
極４のＮｉ層４ａを得ることができるように、外部電極
用の導電性ペースト（Ｎｉペースト）を約５０μｍの厚
さに塗布し、これを乾燥した。

次に、内部電極用導電性ペーストと外部電極用導電性ペ
ーストとを備えた生チップをＨ２（２体積％）＋Ｎ２　
（９８体積％、）から成る還元性（非酸化性）雰囲気中
において、１１６０°Ｃで２時間焼成し、その後、６０
０°Ｃまで降温し、雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気
）に置き換えて、６００°Ｃ１３０分間の熱処理を行い
、しかる後、室温まで冷却して積層焼結体チップを得た
。更に、Ｎ１層４ａ上に無電解メツキ法で銅層４ｂを形
成し、更に電気メツキ法でＰｂ−８ｎ半田層４ｃを形成
し、第１図に示す積層磁器コンデンサ１を完成させた。

この積層磁器コンデンサ１の長さは３．２ｍＩ＋１、幅
は２．５ｍｍ、厚さは０．８ｍｍ＋である。

この積層磁器コンデンサ１の信頼性試験を行うために、
エポキシ樹脂から成る回路基板上の電極に、２００個の
積層磁器コンデンサ１を半田付けし、これ等に直流電圧
５０Ｖをそれぞれ印加した状態で温度８５℃、湿度９０
％の高温高湿雰囲気中に５００時間（ｈ）、１０００時
間（ｈ）、２０００時間（ｈ）放置した後の絶縁特性を
調べ、一対の外部型＠４間の絶縁抵抗が５．０ＸＩＯ２
ＭΩ以下のものを不良にした。この結果、表の絶縁不良
数の欄に示すように５００ｈ、１０００ｈ、２０００ｈ
のいずれにおいても２００個中の不良数は零であった。

試料Ｎｏ、　２〜６１についても表に示すように導電性
ペーストの組成及び／又は誘電体磁器材料の組成を変え
た他は試料Ｎｏ、　１と同一方法で導電性ペースト及び
積層磁器コンデンサを作成し、同一の方法で信頼性試験
を行ったところ、表に示す結果か得られた。但し、焼成
温度は誘電体磁器材料の種類に応じて１１００〜１２８
０°Ｃの範囲で変えた。

表の誘電体の枕には、積層磁器コンデンサ１の誘電体磁
器層２の種類が１〜６で示されている。

この表において１で示す第１の誘電体磁器は試料Ｎｏ、
　１のものと同一である。

表において２で示す第２の誘電体磁器は、（Ｓ　ｒ　ｏ
、ｅｌｃ　ａ　Ｏ，３７Ｍ　ｇ　ｏ、ｏｌＺ　ｎ、　ｏ
、ｏｌｏ　）　　（Ｔ　１０．９７”　’　０．０３）
０２ から成る１００重量部の基本成分と、Ｂ　２０３とＳｉ
Ｏ２とＭＯとから成る２重量部の添加成分とから成る。

但し、添加成分の組成は、 １０モル％のＢ２Ｏ３と、 ７５モル％のＳ　ｉＯ２と、 １５モル％のＭＯと から成り、ＭＯは、 １０モル％のＢａＯと、 ２０モル％のＭｇＯと、 ５モル％のＺｎＯと、 ２０モル％のＳｒＯと、 ４５モル％のＣａＯとから成る。

表において３で示す第３の誘電体磁器は、（Ｓｒ　　　
Ｃａ　　　Ｏ）　　　　（Ｔｉ　　　Ｚｒ　　　）０．
７０．３　　１．０１　　　０．１　　０．９から成る
１００重量部の基本成分と、Ｌ　１２０とＳ　１０２と
ＭＯとから成る１重量部の添加成分とから成る。但し、
添加成分は、 ３０モル％のＬ　１２０と、 ６０モル％のＳｉＯ２と、 １０モル％のＭＯと から成り、ＭＯは、 ２０モル％のＢａＯと、 １０モル％のＭｇＯと、 １０モル％のＺｎＯと、 ３０モル％のＳｒＯと、 ３０モル％のＣａＯとから成る。

表において４で示す第４の誘電体磁器は、ａＴｉＯ３ から成る１００重量部の基本成分と、Ｂ２Ｏ３とＳ　ｚ
　Ｏ２とＭＯとから成る１、５重量部の添加成分とから
成る。但し、添加成分は、 ３０モル％のＢ２Ｏ３と、 ５０モル％のＳ　ｉ　Ｏ２と、 ２０モル％のＭＯと から成り、ＭＯは、 ２０モル％のＢａＯと、 １０モル％のＭｇＯと、 ３０モル％のＺｎＯと、 ２０モル％のＳｒＯと、 ２０モル％のＣａＯとから成る。

表において５で示す第５の誘電体磁器は、ＢａＴｉＯ３
＋０．０２ＣａＯ から成る１００重量部の基本成分と、Ｌ　ｌ　２０とＳ
　ｉＯ２とＭＯとから成る３重量部の添加成分とから成
る。但し、添加成分の組成は、 ５モル％のＬ　１２０と、 ５５モル％のＳｉＯ２と、 ４０モル％のＭＯと から成り、ＭＯは、 ２０モル％のＢａＯと、 ２０モル％のＭｇＯと、 ２０モル％のＺｎＯと、 ２０モル％のＳｒＯと、 ２０モル％のＣａＯとから成る。

表において６で示す第６の誘電体磁器は、０．９７（（
Ｂａ　　Ｍｇｏ、ｏ５Ｃａｏ、ｏ３０）１ｏｌＴ　ｉＯ
）　＋　０　、０３　Ｃａ、　Ｚ　ｒ　Ｏ３から成る１
００重量部の基本成分と、Ｂ２Ｏ３とＳ　ｉＯ２とＭＯ
とから成る０、５重量部の添加成分とから成る。但し、
添加成分は、 ５０モル％の８２０３と、 ４９モル％のＳ　Ｉ　Ｏ２と、 １モル％のＭＯと から成り、ＭＯは、 １０モル％のＢａＯと、 ５０モル％のＭｇＯと、 ４０モル％のＣａＯとから成る。

各試料Ｎｏにおける共材には、各試料ＮＯの誘電体の柵
に示す誘電体磁器の粉末が使用されている６表から明ら
かなように、本発明に従う組成の導電性ペーストを使用
して内部電極を形成すると、８５℃、９０％の高温高湿
試験で少なくとも２０００時間経過しても絶縁不良か発
生しない。

一方、試ｆＪ　Ｎｏ、　７．８．９．１０．２６．３１
．３２．３６．３７．４１．４２．４８．５１〜６１で
は不良が発生し、本発明の目的を達成することができな
い。従って、これ等の試料は本発明の範囲外のものであ
る。

次に、内部電極用導電性ペーストの力１ラス粉末の組成
及び添加量について述べる。カラス粉末の好ましい組成
は、第２図のＢ２Ｂ２０３−８ｉｏ２の組成比をモル（
ｍｏ　ｌ　）％で示す三角図に基づいて決定することが
できる。三角図の点１（Ａ）は、試料Ｎｏ、　１のＢ２
Ｏ３が１モル％、Ｓ　Ｉ　Ｏ２か８０モル％、Ｍ２Ｏ３
が１９モル％の組成を示し、点（Ｂ）は、試料Ｎｏ、　
２のＢ２Ｏ３が１モル％、５ｉ０２が３９モル％、Ｍ２
Ｏ３が６０モル％の組成を示し、点（Ｃ）は、試料Ｎｏ
、　３のＢ２Ｏ３が２９モル％、Ｓ　ｉ　Ｏ２が１モル
％、Ｍ２Ｏ３が７０モル％の組戒を示し、点（Ｄ）は、
試料Ｎｏ、　４の８２０３が９０モル％、Ｓ　１０２が
１モル％、Ｍ２Ｏ３が９モル％の組成を示し、点（Ｅ）
は、試料Ｎｏ、　５のＢ２Ｏ３が９０モル％、Ｓ　ｉＯ
２が９モル％、Ｍ２Ｏ３が１モル％の組成を示し、点（
Ｆ）は試料Ｎｏ、　６のＢ２Ｏ３が１９モル％、Ｓ　１
０２が８０モル％、Ｍ２Ｏ３が１モル％の組成をす。

本発明の範囲に属する試料の添加成分の組成は三角図の
第１〜第６の点（Ａ）〜（Ｆ＞を順に結ぶ６本の直線で
囲まれた領域内の組成になっている。試料Ｎｏ、　７．
８．９．１０に示すガラス粉末の組成は第２図の第１〜
第６の点（Ａ）〜（Ｆ）を結んで示す範囲外であるので
、これを使用した積層磁器コンデンサでは絶縁不良が発
生ずる。

導電性ペースト中のガラス粉末の割合が試料Ｎ。

２６．３２．３７．４２に示すように０．５重量％の場
合には不良が発生するが、試料Ｎｏ、　２７．３３．３
８．４３に示すように１重量％の場合には不良が発生し
ない。従って、ガラス粉末の添加量の下限は１重量％で
ある６また、試料ＮＯ，３１，３６，４１，４８に示す
ようにガラス粉末の添加量が２１重量％の以上の場合に
は絶縁不良が発生するが、試料Ｎｏ、　３０．３５．４
０．４７のように２０重量％の場合には絶縁不良か発生
しない。従って、ガラス粉末の添加量の上限は２０重量
％である。

導電性ペースト中の共材が試料Ｎｏ、　２７〜３０に示
すように０重量％の場合でも不良が発生しない。

また、試料Ｎｏ３８〜４０に示すように１０重量％の場
合も不良か発生しない。従って、共材は必要に応じて０
〜１０重量％の範囲で添加することができる。

［変形例］ 以上、本発明の実施例について述べたが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば次の変形が可能なも
のである。

（ａ）　　電極中に添加するガラス成分の中に、本発明
の目的を阻害しない範囲で微量のＭｎＯあるいはＭ　ｎ
　０２等を添加し、ガラス成分の融点を下げてもよい。

（ｂ）　　導電性ペーストの金属としてＮｉ以外の卑金
属又は貴金属を使用する場合にも同等の作用効果を得る
ことができる。

（ｃ）　　共材は導電性ペーストを塗布するグリーンシ
ートの磁器材料と同一であることが望ましいが、全く同
一であることは必要でなく、類似の磁器材料を使用する
ことができる。

（ｄ）　　単層の磁器コンデンサの電極材料にも使用す
ることができる。

（ｅ）　　外部電極４を形成する前に、内部電極用導電
性ペースト層を含む生チップを焼成し、その後に外部電
極４を形成してもよい。

（ｆ）　　還元性雰囲気による焼成の温度を例えば１０
５０℃〜１３００℃の範囲で種々変えることができる。

また、大気雰囲気における加熱処理温度を５００℃〜１
０００℃の範囲で変えることができる。

（ｇ）　　ビヒクルの量は、金属粉末とガラス粉末と必
要に応じて添加させる共材との合計重量を１００重量部
とした時に、例えは１０〜２００重量部の範囲で種々変
えることができる。また、ビしクルの有機バインダ及び
溶剤として公知の種々のものを使用し得る。

［発明の効果］ 上述のように本発明に係わる導電性ペーストを使用して
磁器コンデンサの電極を形成すると、高温高湿環境によ
る絶縁劣化の少ない磁器コンデンサを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる積層磁器コンデンサを
原理的に示す一部切欠縦断面図、第２図は導電性ペース
ト中のガラス粉末の組成を示す三角図である。 １・・・積層磁器コンデンサ、２・・・誘電体磁器層、
３・・・内部電極、４・・・外部電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］８０〜９９重量％の金属粉末と１〜２０重量％の
   ガラス粉末とを含み、 前記ガラス粉末がＢ＿２Ｏ＿３とＳｉＯ＿２とＭＯ（但
   し、ＭＯはＢａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ及びＣａＯ
   の内の少なくとも１種の金属酸化物）との組成を示す三
   角図における 前記Ｂ＿２Ｏ＿３が１モル％、前記ＳｉＯ＿２が８０モ
   ル％、前記ＭＯが１９モル％の点（Ａ）と、前記Ｂ＿２
   Ｏ＿３が１モル％、前記ＳｉＯ＿２が３９モル％、前記
   ＭＯが６０モル％の点（Ｂ）と、前記Ｂ＿２Ｏ＿３が２
   ９モル％、前記ＳｉＯ＿２が１モル％、前記ＭＯが７０
   モル％の点（Ｃ）と、前記Ｂ＿２Ｏ＿３が９０モル％、
   前記ＳｉＯ＿２が１モル％、前記ＭＯが９モル％の点（
   Ｄ）と、前記Ｂ＿２Ｏ＿３が９０モル％、前記ＳｉＯ＿
   ２が９モル％、前記ＭＯが１モル％の点（Ｅ）と、前記
   Ｂ＿２Ｏ＿３が１９モル％、前記ＳｉＯ＿２が８０モル
   ％、前記ＭＯが１モル％の点（Ｆ）と、を順に結ぶ６本
   の直線で囲まれた領域内のものであることを特徴とする
   磁器コンデンサの電極用導電性ペースト。 ［２］更に、前記磁器コンデンサの誘電体磁器と同一又
   は類似の磁器粉末を１０重量％以下の範囲で含むことを
   特徴とする請求項１記載の磁器コンデンサの電極用導電
   性ペースト。 ［３］前記金属粉末はニッケル粉末である請求項１又は
   ２に記載の磁器コンデンサの電極用導電性ペースト。