JPH07176448A - 導電性ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の積層部品を得ることができ、しかも焼
成の際にセラミックグリーンシート間にデラミネーショ
ンを発生させたり、実装の際の半田付けの熱により積層
部品にクラックを発生させたりしないような内部電極パ
ターンを形成できる導電性ペーストを提供すること。 【構成】 金属粉末を少なくとも有機バインダ及び有機
溶剤に分散させてなる導電性ペーストにおいて、金属レ
ジネートを含有させた。ここで、金属レジネートとして
はカルボン酸と金属との化合物を挙げることができる。
金属レジネート中の金属成分と金属粉末の合計に対する
金属レジネート中の金属成分の割合は０．１〜３０重量
％が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は積層セラミックコンデ
ンサ、積層インダクタ、多層基板等の積層部品の内部電
極を形成する材料である導電性ペーストに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】導電性ペーストは、一般に、金属粉末を
有機バインダ及び有機溶剤に分散させたものからなる。
ここで、金属粉末としては、貴金属（Ｐｄ，Ａｇ等）の
粉末または卑金属（Ｎｉ，Ｃｕ等）の粉末が使用され、
有機バインダとしては、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、アルキッド樹脂、ロジンエステル、各種セルロース
等が使用され、有機溶剤としては、アルコール系、炭化
水素系、エーテル系、エステル系等の溶剤が使用されて
いる。

【０００３】この導電性ペーストはセラミックグリーン
シートにスクリーン印刷法によって所定パターンで印刷
される。導電性ペーストが印刷されたセラミックグリー
ンシートは導電性ペーストに含まれている有機溶剤を乾
燥・除去させた後、複数枚を積層して圧着させ、これを
各導電パターン毎にサイコロ状に切断し、１２００〜１
４００℃の高温で焼成される。この焼成により、導電性
ペースト中の有機バインダは燃焼・除去され、金属粉末
は焼結して膜状の導電体となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内部電極パ
ターンの厚さは積層部品の小型化という観点からはでき
るだけ薄くするのが好ましい。しかし、内部電極パター
ンの厚さを薄くし過ぎると、金属粒子間の空隙が上層の
金属粉末によってカバーされなくなり、その導電体とし
ての連続性が維持できなくなり、例えば積層セラミック
コンデンサの場合、取得容量が低下し、設計通りの静電
容量が得られなくなる。また、積層インダクタや多層基
板の場合、内部配線に断線が生じ、部品が機能しなくな
る。

【０００５】また、内部電極パターンを薄く形成し過ぎ
ると、内部電極パターン中の金属粉末同士が不均一に凝
集して内部電極パターンがかすれ、その導電体としての
連続性が維持できなくなる。このため、従来は導電体と
しての連続性を保つことができる程度の厚さの内部電極
パターンを印刷していた。

【０００６】しかし、連続性を保つことができる程度の
厚さの内部電極パターンを印刷すると、図３に示すよう
に、セラミックグリーンシート１０を積層させた際に、
内部電極パターン２０を常に有する部分Ａと一つおきに
しか有しない部分Ｂとの間における総積層厚さの差（Ｌ
₁ −Ｌ₂ ）が大きくなり、圧着させた際に上記部分Ａと
部分Ｂとの間で残留内部応力に差を生じ、焼成の際にセ
ラミックグリーンシート１０間にデラミネーションを発
生させたり、実装の際の半田付けの熱により積層部品に
クラックを発生させたりすることがあった。

【０００７】この発明は、これらの問題点を解決するた
めになされたもので、小型の積層部品を得ることがで
き、しかも焼成の際にセラミックグリーンシート間にデ
ラミネーションを発生させたり、実装の際の半田付けの
熱により積層部品にクラックを発生させたりしないよう
な内部電極パターンを形成できる導電性ペーストを提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願に係る導電性ペ
ーストは、上記課題を解決するために、金属粉末を少な
くとも有機バインダ及び有機溶剤に分散させてなる導電
性ペーストにおいて、金属レジネートを含有させた。

【０００９】ここで、上記導電性ペースト中の有機バイ
ンダとしては、例えばセルロース系樹脂、エポキシ樹
脂、アリール樹脂、アクリル樹脂、フェノール−ホルム
アルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、アルキ
ッド樹脂、ロジンエステル等を挙げることができるが、
これらに限定されるものではなく、バインダになり得る
特性を有するものであれば、これら以外の有機化合物も
使用することができる。これらの有機バインダは、金属
微粉末１００重量部に対して２〜１０重量部の範囲で使
用することができる。

【００１０】また、上記導電性ペースト中の有機溶剤と
しては、例えばブチルカルビトール、ブチルカルビトー
ルアセテート、テレピン油、α−テレピネオール、エチ
ルセロソルブ、ケロシン、ブチルセロソルブ、ブチルフ
タレート等を挙げることができるが、これらに限定され
るものではなく、溶剤になり得る特性を有するものであ
ればこれら以外の有機化合物も使用することができる。
これらの有機溶剤は金属微粉末１００重量部に対して３
０〜８０重量部の範囲で使用することができる。更に、
これらの有機溶剤以外に、石油系炭化水素（ミネラルス
ピリット等）を希釈溶剤として使用してもよい。希釈溶
剤は金属微粉末１００重量部に対して０〜５０重量部の
範囲で使用することができる。

【００１１】また、上記導電性ペースト中の金属粉末と
しては、例えばＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等の貴金属粉
末、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ等の卑金属粉末を使用することが
できる。

【００１２】また、上記導電性ペースト中の金属レジネ
ートは下記の式（１）に示すような一般式で表わされる
化合物をいう。

【００１３】Ｍｅ−Ｘ−Ｒ （１）

【００１４】この式（１）に示す一般式において、Ｍｅ
は金属、Ｘは酸素及び／又は窒素、Ｒはアルキル基を示
す。金属としては内部電極の材料と同一のものを使用す
ることが好ましい。アルキル基は炭素数が１以上、２０
以下の範囲のものが好ましい。

【００１５】アルキル基の炭素数の上限を２０としたの
は、炭素数が２０を越えると焼成の際に形成される有機
物が多くなり過ぎ、焼成が困難になるからである。

【００１６】金属レジネートとしては、カルボン酸と金
属との化合物、例えばオクチル酸パラジウム、オクチル
酸金、オクチル酸銀、オクチル酸銅、オクチル酸ニッケ
ル、オクチル酸コバルト、ナフテン酸銅、ナフテン酸ニ
ッケル、ナフテン酸コバルト、オレイン酸銅、オレイン
酸ニッケルまたはオレイン酸コバルトを使用することが
できるが、後述する作用を有する化合物であればこれら
以外の金属レジネートを使用してもよい。

【００１７】金属レジネート中の金属成分と金属粉末の
合計に対する金属レジネート中の金属成分の割合は０．
１〜３０重量％の範囲が好ましく、５重量％付近が特に
好ましい。

【００１８】ここで、金属レジネート中の金属成分の割
合の下限を０．１重量％としたのは、金属成分の割合が
０．１重量％未満になると、内部電極パターンを薄く形
成した場合に内部電極パターンが不連続になり、形成さ
れた積層セラミックコンデンサの取得容量が低下した
り、積層インダクタや多層基板の内部配線に断線が生じ
たりするからである。また、金属レジネート中の金属成
分の割合の上限を３０重量％としたのは、金属成分の割
合が３０重量％を越えると、内部電極パターンの膜厚が
厚く形成され、積層部品にデラミネーションが発生する
ようになるからである。

【００１９】

【作用】請求項１〜５記載の発明に係る導電性ペースト
は、金属レジネートを含有しているので、加圧時に金属
粒子間の空隙に金属レジネートが回り込んでその空隙を
埋め、焼成時に金属粉末の間に金属レジネートの分解生
成物、すなわち金属微粒子が生成され、この金属微粒子
が金属粉末の間の空隙を埋め、これによって取得容量の
低下が抑制される。

【００２０】また、請求項１〜５記載の発明に係る導電
性ペーストは、金属レジネートを含有しているので、こ
れによって形成された内部電極パターン中の金属粉末同
士の凝集が阻止され、内部電極パターンを薄く形成して
もその導電体としての連続性が維持される。

【００２１】

【実施例】

実施例１ まず、平均粒径１．０μｍのＮｉ粉末（５０重量部）、
エチルセルロース（６重量部）、ミネラルスピリット
（２０重量部）、ブチルカルビトール（４５重量部）、
オクチル酸ニッケル（金属レジネート：含有金属換算で
１重量部）を三本ロールミルにいれ、充分に混練して内
部電極用の導電性ペーストを作製した。

【００２２】次に、この導電性ペーストをインキとして
用い、チタン酸バリウム系のセラミックグリーンシート
に内部電極パターンをスクリーン印刷法で形成した。こ
こで、内部電極パターンの厚さは、金属成分の重量を加
減することで調整した。すなわち、１個の積層コンデン
サ１層当たりの内部電極パターンの面積Ｓを２ｍｍ²の
一定に設定し、この面積に塗布されるインキ中の金属成
分の重量を５７〜９５ｍｇと適宜変化させた。

【００２３】金属成分の重量が変化することは、金属成
分の体積が変化することである。従って、異なる体積の
金属成分が一定面積上に塗布されることで、焼成後の金
属成分の膜厚が変化する。

【００２４】次に、導電性ペーストを乾燥させた後、こ
のセラミックグリーンシートを５０層積層し、厚さ方向
から約５０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で加圧・圧着させ、内部
電極パターンごとにサイコロ状に裁断し、多数の未焼成
積層体チップを得た。

【００２５】次に、この積層体チップを雰囲気焼成が可
能な炉に入れ、大気雰囲気中で１００℃／ｈの速度で６
００℃まで昇温して、有機バインダを燃焼させた。しか
る後、炉の雰囲気を大気からＨ₂ （２体積％）＋Ｎ₂
（９８体積％）の雰囲気に変えた。そして、炉を上述の
如き還元性雰囲気とした状態を保って、積層体加熱温度
を６００℃から焼結温度の１２００℃まで、１００℃／
ｈの速度で昇温して１２００℃（最高温度）を３時間保
持した後、１００℃／ｈの速度で６００℃まで降温し、
雰囲気を大気雰囲気（酸化性雰囲気）におきかえて、６
００℃を３０分間保持して酸化処理を行い、その後、室
温まで冷却して内部電極の厚さの異なる積層焼結体チッ
プを各々１００個ずつ作成した。

【００２６】次に、電極が露出する積層焼結体チップの
側面に亜鉛とガラスフリットとビヒクルとからなる導電
性ペーストを塗布して乾燥し、これを大気中で５５０℃
の温度で１５分間焼付けて亜鉛電極層を形成し、更にこ
の上に銅層を無電解メッキで被着させ、更にこの上に電
気メッキ法でＰｂ−Ｓｎ半田層を設けて、一対の外部電
極を形成した。

【００２７】次に、積層セラミックコンデンサ１００個
の取得容量（ｎＦ）をヒューレット・パッカード社製の
静電容量測定装置４２７８Ａで測定し、その平均値を求
めたところ、図１に示すような結果を得た。なお、この
積層セラミックコンデンサについてデラミネーションの
発生は見られなかった。

【００２８】実施例２ まず、平均粒径１．０μｍのＰｄ粉末（５０重量部）、
エチルセルロース（６重量部）、ブチルカルビトール
（７０重量部）、オクチル酸銀（金属レジネート：含有
金属換算で１重量部）を三本ロールミルにいれ、充分に
混練して内部電極用の導電性ペーストを作製した。

【００２９】次に、この導電性ペーストをインキとして
用い、チタン酸バリウム系のセラミックグリーンシート
に内部電極パターンをスクリーン印刷法で形成した。こ
こで、内部電極パターンの厚さは、金属成分の重量を加
減することで調整した。すなわち、１個の積層コンデン
サ１層当たりの内部電極パターンの面積Ｓを２ｍｍ²の
一定に設定し、この面積に塗布されるインキ中の金属成
分の重量を５７〜９５ｍｇと適宜変化させた。

【００３０】金属成分の重量が変化することは、金属成
分の体積が変化することである。従って、異なる体積の
金属成分が一定面積上に塗布されることで、焼成後の金
属成分の膜厚が変化する。

【００３１】次に、導電性ペーストを乾燥させた後、こ
のセラミックグリーンシートを５０層積層し、厚さ方向
から約５０ｋｇ／ｃｍ² の圧力で加圧・圧着させ、内部
電極パターンごとにサイコロ状に裁断し、多数の未焼成
積層体チップを得た。

【００３２】次に、この積層体チップを雰囲気焼成が可
能な炉に入れ、大気雰囲気中で１００℃／ｈの速度で６
００℃まで昇温して、有機バインダを燃焼させた。そし
て、大気雰囲気中で積層体加熱温度を６００℃から焼結
温度の１２００℃まで、１００℃／ｈの速度で昇温して
１２００℃（最高温度）を３時間保持した後、１００℃
／ｈの速度で室温まで冷却し、内部電極の厚さの異なる
積層焼結体チップを各々１００個ずつ作成した。

【００３３】次に、電極が露出する積層焼結体チップの
側面に銀とガラスフリットとビヒクルとからなる導電性
ペーストを塗布して乾燥し、これを大気中で５５０℃の
温度で１５分間焼付けて銀電極層を形成し、更にこの上
に銅層を無電解メッキで被着させ、更にこの上に電気メ
ッキ法でＰｂ−Ｓｎ半田層を設けて、一対の外部電極を
形成した。

【００３４】次に、積層セラミックコンデンサ１００個
の取得容量（ｎＦ）をヒューレット・パッカード社製の
静電容量測定装置４２７８Ａで測定し、その平均値を求
めたところ、図２に示すような結果を得た。なお、この
積層セラミックコンデンサについてもデラミネーション
の発生は見られなかった。

【００３５】比較例１ 導電性ペーストに金属レジネートを添加しなかった以外
は実施例１と全く同様の条件で導電性ペーストを作成
し、この導電性ペーストを用いて積層セラミックコンデ
ンサを形成し、実施例１と全く同様の条件でその取得容
量（ｎＦ）を測定したところ、図１に示すような結果を
得た。

【００３６】図１に示す結果から、金属レジネートが含
有されている導電性ペーストで内部電極を形成した場合
は、内部電極の膜厚を薄くしても所望の取得容量（ｎ
Ｆ）を有する積層セラミックコンデンサを得ることがで
きることがわかる。

【００３７】実施例３〜７及び比較例２〜５ 次に、金属粉末と金属レジネートに含有されている金属
との重量比を表１、表２の左欄に示すように変化させた
以外は、実施例１と全く同様の条件で導電性ペーストを
作成し、この導電性ペーストを用いて積層セラミックコ
ンデンサを形成し、実施例１と全く同様の条件でその取
得容量を測定し、デラミネーションの発生の有無を調べ
たところ、表１、表２に示すような結果を得た。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表１、表２に示す結果から、金属レジネー
トの割合が０．１重量％未満になると、形成された積層
セラミックコンデンサの取得容量が低下し、金属レジネ
ートが３０重量％を越えると、積層セラミックコンデン
サにデラミネーションが発生することがわかる。なお、
上記実施例は積層セラミックコンデンサについて述べた
が、この発明の導電性ペーストはこれに限らず、積層イ
ンダクタや多層基板等他の積層部品にも適用できる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１〜５記載の発明によれば、焼成
によって金属粉末の間に金属レジネートの分解生成物、
すなわち金属微粒子が生成し、この金属微粒子が金属粉
末の間の空隙を埋め、取得容量の低下を抑制するので、
内部電極パターンを薄く形成することができる。

【００４２】また、請求項１〜５記載の発明によれば、
グリーンシート上に印刷された内部電極パターン中の金
属粉末同士の凝集が阻止され、内部電極パターンを薄く
形成しても、その導電体としての連続性が維持されるの
で、内部電極パターンを薄く形成することができる。

【００４３】このように、請求項１〜５記載の発明によ
れば、内部電極パターンを薄く形成することができるの
で、積層・圧着時における内部電極パターンの有無によ
る層間の歪みを少なくすることができ、従って、焼成後
のデラミネーションやクラック等の発生を防ぐことがで
きる。

【００４４】また、請求項１〜５記載の発明によれば、
内部電極パターンを薄く形成することができるので、積
層数を稼ぐことができ、従って、小型・大容量の積層磁
器コンデンサや、小型で巻回数が多くインダクタンの大
きな積層インダクタや、高密度の内部配線を有する薄い
多層基板等を得ることができる。

【００４５】更に、請求項１〜５記載の発明によれば、
金属レジネートの熱分解により形成された活性金属粒子
が金属粉末同士を結合するので、内部電極の導電性が良
好になり、内部電極を薄くしても積層セラミックコンデ
ンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は高くならない。また、
積層インダクタや多層基板等の内部配線が断線すること
もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における、印刷膜の金属成分重量と取
得容量との関係を示すグラフである。

【図２】実施例２における、印刷膜の金属成分重量と取
得容量との関係を示すグラフである。

【図３】セラミックグリーンシートと内部電極との積層
状態を説明するための説明図である。

【符号の説明】

１０ セラミックグリーンシート ２０ 導電性ペースト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属粉末を少なくとも有機バインダ及び
   有機溶剤に分散させてなる導電性ペーストにおいて、金
   属レジネートを含有させたことを特徴とする導電性ペー
   スト。
2. 【請求項２】 前記金属レジネートがカルボン酸と金属
   との化合物である請求項１記載の導電性ペースト。
3. 【請求項３】 前記カルボン酸がオクチル酸、ナフテン
   酸、オレイン酸の何れかである請求項２記載の導電性ペ
   ースト。
4. 【請求項４】 前記金属粉末が銅、ニッケル、コバル
   ト、銀、パラジウム、金、プラチナまたはそれらの合金
   の粉末である請求項１〜３記載の導電性ペースト。
5. 【請求項５】 金属レジネート中の金属成分と金属粉末
   の合計に対する金属レジネート中の金属成分の割合が
   ０．１〜３０重量％である請求項１〜４記載の導電性ペ
   ースト。