JPH0494106A - チップ型積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物 - 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、ニッケルを内部電極とするチップ型積層コン
デンサの外部を桟用卑金属組成物に関するものである。

〔従来の技術および前景〕

チップ型積層コンデンサとしては、添付図に示すような
構成のものが公知である。図において、１は内部電極、
２は外部電極、３はセラミックス、４ａ、４ｂはメツキ
層である。

そして、内部電ｆｉｌとしては、パラジウム、白金ある
いは銀−パラジウム等の貴金属が用いられ、外部ｔｌｉ
２にも銀あるいは銀−パラジウム等の貴金属が用いられ
、メツキ層４ａ、４ｂとしては各々ニッケルメッキ、半
田メツキが施されていた。（以下、従来技術■という） しかし、高価な貴金属を内部電極および外部電極に用い
ていたので、近年、コストダウンを目的として、内部電
極を卑金属であるニッケルに置換しようとする試みが成
されている。ところで内部電極にニッケルを用いる場合
、ニッケルが高融点で非酸化性雰囲気で優れた耐蝕性を
示すため、１２５０℃以上で且つ中性あるいは弱還元性
雰囲気でセラミックグリーンシートとともに積層されて
焼成される。そこで、このような雰囲気で焼成されたニ
ッケルを内部電極とするチップ型積層コンデンサに対す
る密着強度が強固で、良好な半田濡れ性、良好な半田耐
性および良好なメツキ耐性を有する外部電極が待望され
ている。

例えば、外部電極として従来技術Ｉと同じく銀あるいは
銀−パラジウムを用いることはコストダウン化に逆行し
、またこれらの貴金属はニッケルとの導通が悪く、静電
容量が不足で、誘電正接（ｔａｎδ）が大きくて電力損
が増加するという問題がある。（以下、従来技術■とい
う） そこで、コストダウンを図り且つ内部電極のニッケルと
の導通性を良好にするために、内部電極と同じニッケル
かあるいはコバルト等の卑金属を外部電極として用いる
ことが考えられる。

これらのニッケルあるいはコバルトは高融点金属であり
、外部電極として用いる場合は、未焼成のニッケルの内
部電極と一緒に１２５０℃以上で且つ中性あるいは弱還
元性雰囲気で焼成する必要がある。しかし、そのように
して得た外部電極は半田付けができないので、さらに銀
などの半田付は可能な電極を形成する必要があり、製造
工程が増える。（以下、従来技術■という）また、ニッ
ケルを内部電極とする積層コンデンサを先に焼成してお
き、この焼成済みの積層コンデンサにニッケル、コバル
ト等の外部電極を後付けする方法も考えられるが、この
場合、焼成済みの積層コンデンサを保護するために９０
０℃前後の比較的低い温度で焼成を行う必要がある。基
本的にはこのような低い温度ではニッケル、コバルトを
焼結させることはできないので、多量のガラスフリット
を配合して焼結が試みられたことがある。しかし、半田
濡れ性およびメツキ性が不良で、ガラスフリットが多い
ために、静電容量が不足でｔａｎδが増大する等の問題
が発生した。（以下、従来技術■という） そこで、本発明者等は、まず、比較的低温（９００℃前
後）で焼成可能な銅を外部電極として選択し、内部電極
をニッケルとする焼成済みの積層コンデンサに銅の外部
電極を後付けする方法を行った。しかし、この場合、ガ
ラスフリットとしてホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛あるいはホウ
珪酸亜鉛を単独で用いたので、以下のような問題が発生
した。

ホウ酸鉛またはホウ珪酸鉛を単独でガラスフリットとし
て用いた場合、５重量％以下ではブリスタが発生せず、
半田濡れ性も良好であったが密着強度が低かった。また
、それらのガラスフリットの配合量が５重置％を超える
と、密着強度は増加したが、ブリスタが発生し、半田濡
れ性も不良となった。（以下、従来技術■という） また、ホウ珪酸亜鉛を単独でガラスフリットとして用い
た場合、密着強度が低く、５重量％以上では、ブリスタ
が発生するとともに半田濡れ性が不良になった。（以下
、従来技術■という） 本発明者等はこのような従来技術Ｉ〜■の有する問題点
を解決するものとして、先に、銅に対して５〜１５重量
％の結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛を単独で添加するか、又は適
正量のホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および酸化亜鉛を組み合わ
せたものを銅に対して５〜１５重量％添加したチップ型
積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物に関する発明を
完成し、特許出願した。（以下、先行発明という） 本発明者等の先行発明に係るものは、焼成済みチップ型
積層コンデンサとの密着強度が高く、半田濡れ性および
半田耐性が良好で、焼成後の外観も良好な外部電極とし
て極めて優れた卑金属組成物である。そして、さらに信
頼性を高めるために、先行発明の特許出願明細書に開示
された方法に従って製造した胴外部電極に従来技術■と
同様にニッケルメッキおよび半田メツキを施した。この
場合、ニッケルメッキおよび半田メツキとも問題なく行
うことができたが、メッキ厚を観察するためメツキ済み
チップ型積層コンデンサの断面を観察したところ、半田
メツキの厚みは５μで、ニッケルメッキの厚みも大部分
が５μ程度であったが、ところどころでニッケルが胴外
部電極の内部にまで拡散していた。

そのニッケル拡散量は、ガラスフリットが結晶化ホウ珪
酸鉛亜鉛単独のものでも、ホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および
酸化亜鉛を組み合わせたもののいずれも、最大３０μで
あった。このようにニッケルが胴外部電極の内部にまで
拡散した場合、絶縁不良や静電容量の低下や積層コンデ
ンサとの密着強度の低下等を引き起こす可能性がある。

なお、本発明者等がガラスフリットの種類を変えて、ニ
ッケルメッキ時の胴外部電極へのニッケルの拡散度合い
を調べると、ホウ酸鉛では最大５０μ、ホウ珪酸鉛では
最大４０μ、非晶質ホウ珪酸鉛亜鉛では最大４０μ、非
晶質ホウ珪酸亜鉛では最大３０μのニッケルの拡散が見
られた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は従来の技術１〜■の有するこのような問題点を
解決し、さらに先行発明を改良するためになされたもの
であって、その目的は、ニッケルを内部電橋とする焼成
済み積層コンデンサとの密着強度が高く、半田濡れ性、
半田耐性、電気特性および焼成後の外観が良好で、ニッ
ケルの拡散の極めて少ないメツキ耐性に優れたチップ型
積層コンデンサ外部電極用卑金属組成物を提供すること
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に本発明の要旨は、８０〜９３
重量％の銅と、結晶化温度が４００〜５５０℃の５〜１
５重量％のホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリットと、結晶化温
度が６００〜７５０℃の２〜５重量％のホウ珪酸亜鉛ガ
ラスフリットからなるチップ型積層コンデンサ外部電極
用卑金属組成物を第一の発明とし、 ８０〜９３重量％の銅と、２．５〜７．５重量％のホウ
酸鉛ガラスフリットと、１．０〜３．０重量％のホウ珪
酸鉛ガラスフリットと、１．５〜４．５重量％の酸化亜
鉛と、結晶化温度が６００〜７５０℃の２〜５重置％の
ホウ珪酸亜鉛ガラスフリットからなるチップ型積層コン
デンサ外部電極用卑金属組成物を第二の発明とする。

〔作用〕

結晶化温度が６００〜７５０℃のホウ珪酸亜鉛（結晶化
ホウ珪酸亜鉛ともいう）は軟化点が高く、しかも結晶質
であるため、焼成時に積層コンデンサのセラミック中に
拡散せず、その殆どが胴外部電極の内部あるいは表面に
留まり、ニッケルメッキ時のニッケルの拡散浸入を抑制
するものと思われる。しかし、銅に対する結晶化ホウ珪
酸亜鉛の添加量として、結晶化ホウ珪酸亜鉛の添加量が
２重量％未満ではニッケルの拡散を抑制する効果が十分
でなくにッケル拡散量１５〜３０μ）、５重量％を超え
るとブリスタが発生する。

また、銅に対するガラスフリフトとして、結晶化温度が
４００〜５５０℃のホウ珪酸鉛亜鉛（結晶化ホウ珪酸鉛
亜鉛ともいう）が５重量％未満では、半田濡れ性は良好
であるが、密着強度が低い。一方、結晶化ホウ珪酸鉛亜
鉛が１５重量％を超えると、ブリスタが発生し、半田濡
れ性が悪くなる。

さらに、銅に対するガラスフリットとして、ホウ酸鉛、
ホウ珪酸鉛、酸化亜鉛を単独で用いた場合、これらの添
加量が少ないと、半田濡れ性は良好であるが強度が低い
。一方、これらの添加量が増えるとブリスタが発生し、
半田濡れ性が悪くなる。

そこで、銅に対して結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛を５〜１５重
量％添加するか、あるいはホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛および
酸化亜鉛を本発明のように組み合わせたものを５〜１５
重量％添加したものに、さらに結晶化ホウ珪酸亜鉛を２
〜５重量％添加することにより、チップ型積層コンデン
サとの密着強度が高く、半田濡れ性および半田耐性が良
好で、ブリスタの発生がなく、ニッケルの拡散の橿めて
少ない外部電極が得られる。

〔実施例〕

本発明の実施例について以下に説明する。

酸素量が０．１５重置％以下で平均粒径が１μの球状銅
粉またはフレーク銅粉と、ホウ酸鉛、ホウ珪酸鉛、結晶
化ホウ珪酸鉛亜鉛、結晶化ホウ珪酸亜鉛等のガラスフリ
ットと、酸化亜鉛を１３頁の表１に示すように合計で１
００重量％になるように配合し、この卑金属組成物１０
０重量部に有機ビヒクルを２０重量部添加して３本ロー
ルミルにより混合し、外部電極用の銅ペーストを得た。

そして、この銅ペーストを、ニッケルを内部電極とする
焼成済みのチップ型積層コンデンサの両端に塗布し、１
５０℃で１０分間乾燥した後、Ｎ２雰囲気中で９００℃
で１０分間保持し、外部電極を形成した０次ぎに、この
外部電極にニッケルメッキ、半田メツキを施し、図に示
すようなチップ型積層コンデンサを得た。なお、焼成後
の外部電極厚みは、平面部（ｔＩ）で７０μ、側面部（
ｔりで３５μであった。

次いで、このようにして外部電極を形成したチップ型積
層コンデンサについて、電気特性、密着強度およびニッ
ケルメッキ時の外部電極へのニッケルの拡散量の測定、
ならびに半田濡れ性、半田耐性および焼成後の外観の評
価を行った。その結果を表１に記す。

表１において、Ｏ１Δ、×は目視評価の結果で、○は良
好、△はやや不良、×は不良を示す。

表１から以下の点が明らかである。

■　本実施例に係るものは、８０〜９３重量％の銅に対
して、適正量の結晶化ホウ珪酸鉛亜鉛および結晶化ホウ
珪酸亜鉛を添加するか、または適正量のホウ酸鉛、ホウ
珪酸鉛、酸化亜鉛および結晶化ホウ珪酸亜鉛を組み合わ
せたものを添加したものであるから、焼成後の外観が良
好でブリスタの発生がなく、半田濡れ性および半田耐性
が良好で密着強度が高く、電気特性も問題なく、ニッケ
ルの拡散量も極めて少なく、信頼性が高い。

■　ＮｏｌおよびＮｏ２の比較例は、銅に対してホウ酸
鉛を単独で添加したものであり、Ｎｏｌはホウ酸鉛の添
加量が５重量％と少ないので、焼成後の外観が良好で半
田濡れ性も良好であるが、密着強度が低い。

Ｎｏ２はホウ酸鉛の添加量が１０重量％と多いので、ブ
リスタが発生し、半田濡れ性も悪い。

■　Ｎｏ３およびＮｏ４の比較例は、銅に対してホウ珪
酸鉛を単独で添加したものであり、Ｎｏ３はホウ珪酸鉛
の添加量が５重量％と少ないので、焼成後の外観が良好
で半田濡れ性も良好であるが、密着強度が低い。

Ｎｏ４はホウ珪酸鉛の添加量が１０重量％と多いので、
ブリスタが発生し、半田濡れ性も悪い。

■　Ｎｏ５およびＮｏ６の比較例は、銅に対して結晶化
ホウ珪酸鉛亜鉛を添加したものであり、その添加量が適
正であるから、焼成後の外観および半田濡れ性が良好で
、密着強度が高く、電気特性も問題ない。しかし、結晶
化ホウ珪酸亜鉛が全く添加されていないので、ニッケル
の拡散量が多い。

■　Ｎｏ７およびＮｏ８の比較例は、銅に対して結晶化
ホウ珪酸亜鉛を単独で添加したものであり、ニッケルの
拡散量は少ないが、焼成後の外観が悪く、密着強度が低
く、半田濡れ性も悪い。

〔発明の効果〕

本発明により、チップ型積層コンデンサとの密着強度が
高く、半田濡れ性および半田耐性および焼成後の外観が
良好で、エンケルメツキ時のニッケルの拡散量が極めて
少な（て信頼性の高いチップ型積層コンデンサ外部電極
として極めて好適な卑金属組成物を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図はチップ型積層コンデンサの断面図である。 ■・・内部電極、２・・外部電極 内部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）８０〜９３重量％の銅と、結晶化温度が４００〜
   ５５０℃の５〜１５重量％のホウ珪酸鉛亜鉛ガラスフリ
   ットと、結晶化温度が６００〜７５０℃の２〜５重量％
   のホウ珪酸亜鉛ガラスフリットからなるチップ型積層コ
   ンデンサ外部電極用卑金属組成物
2. （２）８０〜９３重量％の銅と、２．５〜７．５重量％
   のホウ酸鉛ガラスフリットと、１．０〜３．０重量％の
   ホウ珪酸鉛ガラスフリットと、１．５〜４．５重量％の
   酸化亜鉛と、結晶化温度が６００〜７５０℃の２〜５重
   量％のホウ珪酸亜鉛ガラスフリットからなるチップ型積
   層コンデンサ外部電極用卑金属組成物