JPH088191B2 - 磁器コンデンサの電極用導電性ペースト - Google Patents

磁器コンデンサの電極用導電性ペースト

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JPH088191B2 JP7219089A JP7219089A JPH088191B2 JP H088191 B2 JPH088191 B2 JP H088191B2 JP 7219089 A JP7219089 A JP 7219089A JP 7219089 A JP7219089 A JP 7219089A JP H088191 B2 JPH088191 B2 JP H088191B2
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【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が同時焼
成されるので、内部電極を容易に形成することが可能に
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が特開昭54−1409
58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ッキ
液が浸入し、内部電極相互間の絶縁不良が発生するとい
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
なくすることが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重量%のガラス粉末とを含み、前記ガ
ラス粉末がLi2OとSiO2とMO(但し、MOはBaO、MgO、Zn
O、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Li2Oが1モル%、前記
SiO2が80モル%、前記MOが19モル%の点(A)と、前記
Li2Oが1モル%、前記SiO2が39モル%、前記MOが60モル
%の点(B)と、前記Li2Oが30モル%、前記SiO2が30モ
ル%、前記MOが40モル%の点(C)と、前記Li2Oが50モ
ル%、前記SiO2が49モル%、前記MOが1モル%の点
(D)と、前記Li2Oが19モル%、前記SiO2が80モル%、
前記MOが1モル%の点(E)とを順に結ぶ5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
器層と電極との間に析出する。これにより、誘電体磁器
層と電極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ッ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
の導電性ペーストが使用される。なお、一対の外部電極
4は、それぞれ、Ni層4aと銅層4bとPb−Sn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。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、 Li2O 0.43g(1モル%) SiO2 68.77g(80モル%) BaCO3 10.73g(3.8モル%) gO 2.19g(3.8モル%) ZnO 4.42g(3.8モル%) SrCO3 8.03g(3.8モル%) CaCO3 5.44g(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時間攪拌した
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Li2Oが1モ
ル%、SiO2が80モル%、MOが19モル%(BaOが3.8モル
%、MgOが3.8モル%、ZnOが3.8モル%、SrOが3.8モル
%、CaOが3.8モル%)の組成の粉末を得た。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Ba
O、MgO、ZnO、SrO、CaOから成る。
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をブチルカルビトール91gに溶解させたものを
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ビトールとから成るビヒクル(Vehi
cle)の量は、ガラス粉末とNi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N
o.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、 (Ca0.8Sr0.1Ba0.1O)(Zr0.79Ti0.2Si0.01)O2 から成る100重量部の基本成分と、Li2OとSiO2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、 Li2Oが1モル%、 SiO2が80モル%、 MOが19モル% であり、MOの内容はそれぞれ20モル%のBaO、MgO、Zn
O、SrO、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に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上にすると共に、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た後、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℃で2時間焼成し、その後、600℃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、60℃、30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、Ni層4a上に無
電解メッキ法で銅層4bを形成し、更に電気メッキ法でPb
−Sn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
3.2mm、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)、2
000時間(h)放置した後の絶縁特性を調べ、一対の外
部電極4間の絶縁抵抗が5.0×102MΩ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50
0h、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.2〜49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、表に示す結果が得られた。但し、焼成温度は誘電体
磁器材料の種類に応じて1100〜1280℃の範囲で変えた。
表の誘電体の欄には、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、 (Cr0.61Ca0.37Mg0.01Zn0.01O)(Ti0.97Zr0.03)O2 から成る100重量部の基本成分と、B2O3とSiO2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SiO2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、 (Sr0.7Ca0.3O)1.01(Ti0.1Zr0.9)O2 から成る100重量部の基本成分と、Li2OとSiO2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Li2O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、 CaTiO3 から成る100重量部の基本成分と、B2O3とSiO2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SiO2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、Li2OとSiO2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
は組成は、 5モル%のLi2O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{(Ba0.9Mg0.05Ca0.03O)1.01TiO2}+0.03CaZrO3 から成る100重量部の基本成分と、B2O3とSiO2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B2O3と、 49モル%のSiO2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.誘電体の欄に
示す誘電体磁器の粉末が使用されている。
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
が発生しない。
一方、試料No.6、7、8、14、19、20、21、25、26、
30、31、36〜49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ガラス粉末の組成
及び添加量について述べる。ガラス粉末の好ましい組成
は、第2図のLi2O−SiO2−MOの組成比をモル(mol)%
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(A)は、試料No.1のLi2Oが1モル%、SiO2が80モ
ル%、MOが19モル%の組成を示し、点(B)は、試料N
o.2のLi2Oが1モル%、SiO2が49モル%、MOが50モル%
の組成を示し、点(C)は、試料No.3のLi2Oが25モル
%、SiO2が35モル%、MOが40モル%の組成を示し、点
(D)は、試料No.4のLi2Oが50モル%、SiO2が49モル
%、MOが1モル%の組成を示し、点(E)は、試料No.5
のLi2Oが19モル%、SiO2が80モル%、MOが1モル%の組
成を示す。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5の点(A)〜(E)を順に結ぶ5
本の直線で囲まれた領域内の組成になっている。試料N
o.6、7、8に示すガラス粉末の組成は第2図の第1〜
第5の点(A)〜(E)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
発生する。
導電性ペースト中のガラス粉末の割合が試料No.14、2
1、26、31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.15、22、27、32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。また、試料No.19、25、3
0、36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.18、24、2
9、35のように20重量%の場合には絶縁不良が発生しな
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.15、16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N
o.27、28、29に示すように10重量%の場合も不良が発生
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MnO2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1050℃〜
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℃〜1000℃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、例えば10〜200重量部の範囲で種々変えることが
できる。また、ビヒ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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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Li2OとSiO2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Li2Oが1モル%、前記SiO2が80モル%、前記MOが19
    モル%の点(A)と、 前記Li2Oが1モル%、前記SiO2が39モル%、前記MOが60
    モル%の点(B)と、 前記Li2Oが30モル%、前記SiO2が30モル%、前記MOが40
    モル%の点(C)と、 前記Li2Oが50モル%、前記SiO2が49モル%、前記MOが1
    モル%の点(D)と、 前記Li2Oが19モル%、前記SiO2が80モル%、前記MOが1
    モル%の点(E)と を順に結ぶ5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. 【請求項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. 【請求項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。
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