JPH0374823A - 電極の形成方法およびそれを用いたセラミック電子部品 - 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 本発明は各種電子部品に用いられる電極の形成方法およ
びそれを用いた電子部品に関するものである。

従来の技術 従来より、導電性粒子と樹脂及び溶剤、場合によっては
微量のフリット、金属酸化物及び有機金属酸化物とから
なる導電性塗料が、各種部品の電極材料として広範囲に
使用されている。その導電性粒子としては、金、銀、白
金、パラジウムなどの高価な貴金属が用いられており、
電極材料のコスト低減のため、貴金属の卑金属材料への
置換あるいは使用量削減などの検討がなされている。

そして、卑金属材料としては、銅及びニッケルなどが用
いられているが、いずれも空気中の焼付けあるいは放置
などにより酸化物が形成され、導電性が低下す゛る問題
点を有している。最近実用化され始めた銅電極材料の場
合（例えば、特開昭６ｌ−１４４８１３）、酸化銅電極
を用い、空気中で脱バインダーし、水素還元した後、中
性あるいは還元雰囲気中にて焼成する方法が用いられて
いるが、鋼の融点が１０８３度であることから、高堰で
焼成するセラミック材料には適用できない欠点がある。

ここで、融点の高い材料としてニッケルが挙げられてい
るが、酸化ニッケルは酸化銅と比べて還元されに＜＜、
例えば誘電体材料と組み合わせて使用する場合に、還元
処理によって誘電体材料の電気特性に影響を与える場合
がある。

一方貴金属の使用量削減については、卑金属を基体物質
としてこれに貴金属を被覆する方法が試みられている（
例えば、特公昭４６−４０５９３゜特開昭６０−１００
６７９）。しかし、この方法においては貴金属被覆粉末
を高温で焼付ける際に、基体物質の被覆金属への熱拡散
を完全に抑えることは基本的にできないため、上記の卑
金属への全面置換と同様な問題が生じることは容易に考
えられる。また、基体物質に酸化ケイ素、酸化アルミニ
ウム、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、あるいはチタ
ン酸バリウムなどの酸化物を用いる方法が検討されてい
るが、これらはいずれも絶縁体であるため、電極材料と
しての導電性を保持するには被覆厚みを厚くしなければ
ならず、やはり大幅なコスト削減は期待できない。

発明が解決しようとする課題 上記した構成の卑金属材料を用いた導電性粒子、さらに
は卑金属あるいは酸化物に貴金属被覆を施した導電性粒
子については、高温での熱処理による高温酸化、あるい
は組み合わせる材料との相互反応、及びそれにともなう
導電性の低下、耐ハンダ濡れ特性の低下などの問題があ
り、これに加えて複雑な雰囲気制御プロセスを要求され
るため、多額の設備投資を必要とし、電極形成コストを
大幅に削減できないという問題がある。

本発明は、酸化ニッケルを用いて安価に種々の電子部品
用電極を形成するにあたり、還元処理工程において、電
子部品としての特性が損なわれるという問題を解決する
ことを目的としてなされたものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の電極の形成方法は、
酸化ニッケルに還元性を高めるために酸化銅を０．１〜
２０．０ｍｏｌ％添加し、空気中で焼成後、それを水素
雰囲気中にて還元することを特徴とするものである。

ここで、酸化銅の添加量を０．１〜２０．０ｍｏｌ％と
規定したのは、酸化銅の添加量が０．１ｍｏ１％より少
ないと、還元温度が低い場合に酸化ニッケルの還元性に
ほとんど影響を与えないからであり、また添加量が２０
．０ｍｏｌ％より多くなると、Ｎｉ０Ｃｕ２０系の融点
の低下に応じて焼成温度を下げなければならず、機械的
強度の点で問題が生じるためである。

ここで、還元温度は電極とともに焼成する材料の電気特
性に影響を与えない範囲であれば、上限はない。

作用 本発明は上記した構成により、空気中で焼成された酸化
ニッケルを主成分とする焼結膜を低温で還元して金属化
することができるものである。

従って、電極形成される部品（セラミックコンデンサ、
フェライト、抵抗体、アルミナ基板、多層配線基板など
〉の電気特性を損なうことなく、安価な方法で電極を形
成することが可能となる。

実施例 以下、本発明について実施例により詳細に説明する。

〈実施例１〉 市販の酸化ニッケル粉末に酸化銅粉末をそれぞれ０．０
５．０．１，０．５．１．０，５．０．１０．０゜２０
．０．３０．０，５０．０ｍｏ　１％添加し、１１００
℃で４時間仮焼を行うことにより固溶させ、さらにボー
ルミルで粉砕することにより、粒径約０．５ミクロンの
粉末を得た。

上記粒子と、市販の酸化ニッケル粉末（粒径約０．５ミ
クロン）に対し、それぞれ５ｗｔ％のポリビニルアルコ
ール水溶液を加えてよく混合し、加圧力２ｔ／ｃ−でプ
レス成形した。この成形体を９２５℃で２時間空気中で
焼成した後、２００’Ｃ，２５０℃、３００℃でそれぞ
れ４時間純水素中で還元を行った。

以上のようにして得られた焼結体の還元前後の質量変化
から、それぞれの還元率を求めた結果を下記のく族１〉
に示す。

く表 １　〉 〈単位　％〉 〈表１〉には、比較試料として上述したように酸化銅が
無添加の酸化ニッケルを用いた場合の結果も示したが、
酸化銅添加により還元性が高められていることが解る。

〈実施例２〉 実施例１と同様にして得られた酸化銅５．０ｍｏｌ％添
加酸化ニッケル粉末と、市販の酸化ニッケル粉末各々５
ｇに対し、それぞれガラスフリットとしてホウケイ酸鉛
ガラス：２．０ｗｔ％、バインダーとしてエチルセルロ
ーズ（４５ｃｐｓ）：１．０ｗｔ％、溶媒としてテレビ
ノール：　１．５ｃｃを加えて三本ロールにてよく混練
してペーストとする。

このようにして得られたペーストをスクリーン印刷にて
９６％アルミナ基板上に印刷して、１０５℃で１０分間
乾燥の後、９５０℃で２時間空気中で焼成し、さらに２
５０℃で４時間純水素中で還元を行った。

以上のようにして得られた電極の比抵抗は、酸化銅を添
加したものが６．３Ｘ１０−４Ω・備、酸化ニッケルの
みのものが１．３にΩ・備であった。つまり、本発明に
よって得られる電極の電気抵抗は十分に低いのに対して
、酸化銅を添加しない粉末では、２５０℃では還元が容
易に行われず、実用上、低抵抗を要求される電極材料と
しては好ましくないことが明らかである。また、ハンダ
付は性、ハンダ濡れ性を調べたが、本発明の方法による
電極材料の場合は良好な結果が得られた。

〈実施例３〉 実施例２にて用いた酸化銅添加酸化ニッケル粉末５ｇに
対し、ガラスフリットとして軟化点：８３０℃を有する
ホウケイ酸鉛ガラス；５．０ｗｔ％、バインダーとして
エチルセルローズ；　１．０ｗｔ％、溶媒としてテレビ
ノール；　１．２ｃｃを加えて三本ロールにてよく１昆
練してペーストとする。

一方、抵抗対は粒子制御されたタングステンシリサイド
系粉末を有機ビヒクルを用いてペースト化し、上記電極
ペーストにて抵抗用電極パッドを形成したアルミナ基板
上にスクリーン印刷する。

その後、１０５℃−１０分間の乾燥の後、９５０’Ｃ−
１０分間空気中焼付けを行い、さらに２５０’Ｃ−３時
間純水素中で還元を行った。このようにして得られたチ
ップ抵抗器は安定した抵抗特性を示し、本発明方法によ
る端子電極の構成により、安価で高性能なチップ抵抗器
が得られた。

〈実施例４〉 実施例１にて用いた酸化銅添加酸化ニッケル粉末５ｇに
対して、バインダーとしてエチルセルローズ（４６ｃｐ
ｓ）を１．０ｗｔ％、溶媒としてテレビノール１．１ｏ
ｃを加えて三本ロールにてよく混練して電極ペーストと
する。

一方、ＢａＴｉＯ３を主成分とする誘電体材料をグリー
ンシートに加工するため、誘電体粉末２００ｇに対して
ポリビニルブチラール１５ｇ、ブチルベンジルフタレー
ト９ｇ、トルエン１２０ｃｃ、エタノール７０ｏｃを加
えて撹拌後、ボールミル中で１６時間混合し、スラリー
を作製した。

次に、上記のようにして得られたスラリーを用いて、ド
クターブレード法にて有機フィルム上に造膜して、厚さ
約４０ミクロンのグリーンシートを得た。次いで、上記
ペースト化した誘電性粒子を上記加工済みのグリーンシ
ート上にスクリーン印刷して電極パターンを形成した。

同様にして作製された電極形成済みシートをシート上の
電極がグリーンシートを介して対向電極として構成され
るように積層した。

次に、この積層体を熱プレスによってラミネートした後
、所定の寸法に切断した。この積層型チップコンデンサ
を空気中にて５００℃−１０時間保持して脱バインダー
処理を施した。この脱バインダーされた素子を１２５０
℃−２時間、空気中にて焼成し、さらに３５０℃−４時
間純水素中にて内部電極の還元を行った。その後、外部
電極を構成するために金属鋼ペーストを塗布し、６００
度の窒素雰囲気中にて焼き付けた。このようにして得ら
れたチップコンデンサの誘電率は１２０００の特性を有
していた。

本実施例ではチップコンデンサの内部電極として用いた
例を示したが、ディスク型のセラミックコンデンサの面
電極として用いても良い結果が得られ、さらには端子電
極に用いても良い結果が得られることは容易に考えられ
る。また、誘電体材料としてＢａＴｉＯ３以外にも５ｒ
Ｔｉ０３．ＰｂＯを主成分とするペロブスカイト型構造
を有する高誘電率材料に限らず、ＴｉＯ２系の容量セラ
ミックコンデンサの電極にも用いることができるのは言
うまでもない。

〈実施例５〉 実施例２にて用いた酸化銅添加酸化ニッケル５ｇに対し
て、ガラスフリットを０．５ｗｔ％、バインダーとして
エチルセルローズを１　、０　ｗ　ｔ％、溶媒としてテ
レビノール１．２ｃｃを加えて三本ロールでよく混練し
、印刷ペーストとする。

このようにして得られたペーストをアルミナ基板上にス
クリーン印刷にて所望の回路パターンに印刷し乾燥する
。その後、９３０℃−１０分の焼成条件にて焼き付けし
、４００℃−２時間純水素中で還元を行った。

以上のようにして得られた回路パターンの電極は抵抗も
低く、ハンダ付は性も良好であった。この電極は混成集
積回路の導体電極、チップ部品のランド電極に実用でき
た。

〈実施例６〉 実施例２にて用いた酸化銅添加酸化ニッケル粉末５ｇを
、バインダーとしてエチルセルローズ。

テレビノールを用いてペースト化する。次に磁性粒子と
して粒径１〜３μｍのＮｉ−Ｚｎフェライト粉を上記方
法にてペースト化し、磁性体ペーストとする。その後、
このようにして得られた磁性体ペーストと電極ペースト
とを交互に印刷して、電極がスパイラル状になるよう構
成する。すなわち、スパイラル状に構成された電極を磁
性粒子が埋め込んだ構造とする。

以上のような方法にて印刷された積層体を１２００℃−
２時間空気中の焼成条件にて焼結した後、２２０℃−４
時間純水素中で還元した。

このようにして得られたインダクタ部品はインダクタン
ス１００ｍＨの特性を有することを確認した。

発明の効果 以上のように、本発明にかかる電極は空気中で焼成した
後、容易に還元できるため、誘電体材料、磁性材料、抵
抗材料、絶縁材料などと組み合わせることによって、安
価で且つ高性能な電子部品を提供することができるもの
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化銅を０．１〜２０．０ｍｏｌ％添加した酸化
   ニッケル粉末を空気中焼成後、水素雰囲気中にて還元す
   ることを特徴とする電極の形成方法。
2. （２）２００℃以上の水素雰囲気中にて還元することを
   特徴とする請求項１記載の電極の形成方法。
3. （３）請求項１により得られた酸化ニッケルを主成分と
   する電極を用いてなるセラミック電子部品。