JPS5874030A - 電子部品、導電皮膜組成物及び製造方法 - 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】 本発明は、主として、磁器で成る電子部品、この電子部
品に導電皮膜を形成するのに使用する導電皮膜組成物及
びその製造方法に関する。

磁器コンデンサやセラミックバリスタなどの磁器電子部
品において電極を構成する場合またはアルミナ基板に導
体パターンを形成する場合等に、従来は、酸化銀、銀−
パラジウム合金、白金または金などの微粉末を導電成分
とし、これに低融点フリットガラスを含有させたペース
トを、スクリーン印刷法等の手段で磁器素体上に塗布し
、かつ焼付けて構成するのが一般的であった。このうち
、銀ペースト焼付電極は電気的性質に優れ、高周波特性
が良好で、信頼性が高く、しかも電極皮膜形成が容易か
つ簡便で、コストが最も安価であることから、最もよく
利用されている。しかしながら、次のような欠点もあっ
た。

（イ）　銀は有限の資源であってコスト的に高く、この
ためコストダウンに限界があった。因に通常の磁器コン
デンサにおいては、全体のコストに対する電極コストの
割合は２７３程度と、極めて大きなウエートを占めてい
る。

（ロ）　電極にプリント回路基板の導体パターンやリー
ド線等の外部電極を半田付けした場合、半田中に銀が拡
散移行する「半田喰われ現象」が発生し、電極密着性が
低下したり、或は静電容量不足等の機能的障害を招き易
い。

（ハ）　　シルバーマイグレーシーンが発生シ、絶縁耐
電圧の低下等、信頼性を損ない易い、特に、半田付は時
のサーマルショック等によって、磁器素体にマイクロク
ラックが入るのを完全に防止することが不可能であるた
め、このマイクロクラック内に銀が拡散移行し、゛シル
バーマイグレーションの進行が助長され、信頼性を低下
させる欠点がある。

上述の銀焼付は電極の欠点を除去する手段とし　・て、
無電解メッキ法またはこれと電気メツキ法との組合せに
より、ニッケルや銅等の卑金属より成る電極を形成する
方法も試みられてい、るが、メッキ膜が酸化され易く、
リード線等の外部導体との半田付けに当って特殊な活性
ブラックスを必要とし、また、化学的処理によって素体
に付着しもしくは浸透したメッキ液の残留イオンが寿命
特性を劣化させる。しかも、ニッケル無電解メッキ電極
とした場合には□：、ニッケル自体が銀に比べて電気１
、、ｉ− 伝導度、半田付け・性等の物性的特性に劣ること、高周
波特性が悪く、信頼性に欠けることなどの欠点を生じる
。さらに、従来の銀ペーストの焼付は印刷という単純な
工程−に比べて、磁器素体表面を粗面化した後、無電解
メッキ処理を施し、次に外周研磨して電極を独立させる
工程゛を経なければならず、製造工程が非常に複雑にな
る欠点もある。

しかも、外周研磨を施す場合に、゛磁器素体の厚さが薄
いと研磨力によって素体が簡単に破損し割れてしまうた
め、素体の厚さがある程度以上のものに限定して適用し
なければならないという制約があった・ このほか、真空蒸着法やスパッタリングなどの気相法に
よって金属薄膜を形成する方法も試みられている。この
気相法に用いられている代表的金属は、電気的性質が銀
に類似する銅であるが、素体に対する金属薄膜の付着力
が弱く、電極が剥離し易い上に、電極の膜厚の厚いもの
を連続的に量産することが困難であるという欠点があり
、更に設備費が高価なため、結果的にコスト高になる欠
点もあった自 このように、従来の電極皮膜の低コスト化、即ち卑金属
化は、多くの欠点を有していた。

本発明は上述する従来の問題点を解決し、銀ペーストを
用いた場合に不可避であった半田喰われ現象やシルバー
マイグレーション等を発生することがなく、高周波特性
、信頼性、半田付は性および寿命特性等が非常に良好な
導電皮膜を有するセラミック電子部品、この導電皮膜を
形成するに当り空気中での加熱焼付は処理、それによる
磁器素体の還元化防止、製造の連続化、大量処理の可能
な導電皮膜組成物及び製造方法を提供することを目的と
する。

この目的を達成するため、本発明に係る電子部品は、銅
微粉末と、ボロン微粉末とを含有する導電皮膜を有する
ことを特徴とする。

また、本発明に係る導電皮膜組成物は、銅微粉末と、ボ
ロン微粉末とを含有することを特徴とする。

更に、本発明に係る電子部品または導電皮膜の製造方法
は、少なくとも銅微粉末とボロン微粉末とを含有する導
電性ペーストを素体上に塗布した後、空気中で加熱処理
することにより、導電皮膜を形成することを特徴とする
特 導電皮膜を形成するための従来の方法の中で最も工業的
メリットのある方法は、導電性微粉末を含有するペース
トを調製し、これを磁器素体等に塗布して焼付ける焼付
は方法である。この焼付は方法によって卑金属導電皮膜
を形成できるならば、その工業的メリットは極めて大き
くなる。しかし、銅微粉末を含有する導電性ペーストを
前述の焼付は方法によって金属化する場合、焼付は時の
雰囲気が空気であると、焼付は加熱時に銅微粉末が酸化
されてしまうため、導電皮膜が形成できない、そこで、
卑金属導電皮膜を焼付は方法によって形成する場合、従
来は中性雰囲気中で焼付は加熱するのが一般的であった
。

ところが中性雰囲気中で焼付は加熱処理を行なう場合、
使用される磁器素体によっては還元反応等を受けて電気
的特性が損なわれるという問題点があった０例えば、磁
器コンアンサにおいては、中性雰囲気中で焼付仔細−す
ると磁器素体が還元され、電気的緒特性が損なおれるた
め、実用化が困難である。このため、中性雰囲気中での
導電皮膜形成は、磁器素体の還元化を問題としない分野
、例えばＩＣ基板に対する導電皮膜の形成などに限定し
て適用せざるを得なかった。また、金属と磁器素体との
間の接着において接着力を発生する界面の酸化物が殆ど
生成しない。このため従゛来は接着力の大きな卑金属導
電皮膜を形成することができず、その実用化が困難視さ
れていた。更に、中性雰囲気を形成しなければならない
ので、設備費が高価になると共に、製造能率が低下する
という欠点もあった。

、本発明においては、卑金属微粉末とボロン微粉末とを
含有する導電皮膜組成物を使用してペーストを調製し、
このペーストを磁器素体等に塗布して卑金属導電皮膜を
焼付は形成する。卑金属微粉末とボロン微粉末とを含有
する導電皮膜組成物は、中性雰囲気ではなく空気中で焼
付は加熱処理。４．え＊＊ｉ’ｉ’、ボ。ア微粉よ、よ
、ア、。

属微粉末の酸化が阻止されので、卑金属の導電皮膜が形
成できる。ボロン微粉末の量は、卑金属微粉末の１００
重量部に対し、５重量部乃至４０重量部となる範囲が適
当である。ボロン微粉末の量が５重量部以下であると、
卑金属微粉末の酸化が十分に防止できず、完全な金属導
電皮膜が形成できない、また、ボロン微粉末の量が５０
重量部以上になるとボロン酸化物が表面層に形成さ−れ
てしまうため、不適当である。

更に、焼付は処理を行なう場合の温度は、５００℃乃至
８００℃の範囲が適当である。５００℃以下であると、
卑金属導電皮膜のち密化が起らず焼結金属皮膜が形成で
きない、一方、８００℃以上になると、ポロン酸化物等
が表面層に形成されると同時に卑金属酸化物が析出し、
金属化が困難になる。

卑金属微粉末としては、ニッケル微粉末と銅微１粉末が
あるが、本発明においては銅微粉末を使用する。ニッケ
ルは比抵抗が大きく、高周波領域における周波数特性が
劣るという欠点があるが、銅は銀と似た電気的特性を持
ち、高周波特性に優れ信頼性の高い導電皮膜が形成でき
るからである。

上述のように１本発明に係る導電皮膜組成物は、銅微粉
末及びボロン微粉末を含有しているので、ペースト化し
て焼付は熱処理することにより銅の導電皮膜を形成する
ことがで、きる、このため１次のような優れた特長を持
つ導電皮膜を得ることができる。

（イ）　銅微粉末は、銀微粉末や他の貴金属にに比べて
資源上の制約が少なく、コストが遥かに安価である。こ
のため、導電皮膜コスト、ひいては製品コストが大幅に
低減される。

（ロ）　銅微粉末は、銀微粉末と同様の電気的、物性的
特性を有する。このため、高周波特性が良好で信頼性の
高い導電皮膜を形成することができる。・ （ハ）　銀導電皮膜の場合に避けることのできないシル
バーマイグレーション及び半田喰われ現象が皆無となる
。このため、信頼性及び寿命特性が著しく向上する。

（ニ）　半田付は時のサーマルショックにより磁器素体
にマイクロクラックが発生したとしても、シルバーマイ
グレーション及び半田喰われ現象が皆無であるから、信
頼性や寿命特性が劣化することがない。

（ホ）　焼付は導電皮膜を構成できるから、付着力が強
固で導電皮膜剥離等の生じ難い引張り強度の大きな導電
皮膜を形成することができる。

（へ）　空気中で焼付は熱処理を行なって導電皮膜を形
成することができる。このため、中性雰囲気中で焼付は
加熱処理する場合と異なって、磁器素体の種類を問わず
、還元による電気的特性の悪化の問題を生じることなく
、焼付は処理を非常に簡単かつ容易に行ない、製造能率
を向上させ、コストダウンを達成することができる。

（ト）　　各成分を有機質ビヒクル中に分散させたペー
スト状とし、ロール転写法またはスクリーン印刷法等、
従来の工程をそのまま使用して導電皮膜を形成すること
ができる。このため、導電皮膜製造工程の連続化及び量
４．．産化が可能となる。

（チ）１　無電解メッキ１．法１．電気メッキ法による
導電皮膜形成法と異って、メッキ膜の酸化や残留イオン
による寿命特性の劣化がなく、また、磁器素体の厚さに
よる制約もない。

次に実施例をあげて本発明の内容を更に具体的に説明す
る。

銅微粉末を１００重量部、ポロン微粉末を５〜４０重量
部、フリットを３重量部、有機質ビヒクルを４０〜１５
０重量部の各組成比でペーストを調製した。このペース
トを積層型磁器コンデンサの両端ｉに塗布して端部電極
とした。次に、空気中で、５００〜８００℃の温度条件
で焼付は加熱処理を行なって銅の導電皮膜を形成した。

この後、電解もしくは無電解メッキ処理により前記導電
皮膜の上に半田、錫、鉛、銅または亜鉛等の金属メッキ
層を被着させて半田付は性を向上させ、更に洗浄、乾燥
工程を経て積層型磁器コンデンサの完成品を得た。

第１図は上述の１ようにして得られた本発明に係る積層
形チップ状、磁器コンデンサを示している。

この実施例では、チレン酸バリウム系等の高誘電率磁器
素体ｌの内部に複数の内部電極２．２００．を適当な厚
さの磁器層を介して埋設し、この内部電極２．２６１．
の隔−毎に、その一端を磁器素体ｌの相反する両端に設
けた端部電極３．４にそれぞれ導通接続させである。端
部電極３．４は磁器素体１に被着された導電皮膜５．６
が銅微粉末とボロン微粉末とを含有するものより構成さ
れている。また、導電皮膜５．６の表面に半田付は性の
良好な金属メッキ層７．８を被着させである。

第２図〜第６図はポロン微粉末の量及び焼付は温度とそ
のときの内部電極２．２１１．と導電皮膜５．６との間
のコンタクト率を示す図である。

図においてボロン微粉末の量は１００重量部の銅微粉末
に対する重量部として示しである。

これらの図から明らかなように、上記実施例では、銅微
粉末の１００重量部に対してボロン微粉末を５〜４０重
量部の範囲で加えてあり、しかも５００〜８００℃の温
度条件で焼付は処理を行なっているので、銅微粉末の酸
化やボロン酸化物の生成を阻止し、内部電極２．２と端
部電極３．４を構成する導電皮膜５．６とのコンタクト
率を７０％〜１００％の非常に高い値に維持することが
できる。ポロン微粉末の量が５重量部以下になると、前
述のごとく、銅微粉末の酸化が阻止できないためコンタ
クト率が著しく低下し、一方、４０重量部以上になると
ボロン酸化物が表面層に析出し、同様にコンタクト率が
著しく低下する。更に、焼付は温度が４００℃であると
導電皮膜の焼結が起こらないためコンタクト率が最大で
も５０％未満の非常に低い値になり、一方、焼付は温度
が８００℃以上になるとボロン酸化物及び銅酸化物の生
成により、やはりコンタクト率が低下する傾向にある。

以上述べたように、本発明は、銅微粉末と、ボロン微粉
末とを含有する導電皮膜を形成することを要旨とするも
のであるから、銀ペーストを用いた場合に不可避であっ
た半田喰われ現象やシルバーマイグレーシロン等を発生
することがなく、高周波特性、信頼性、半田付は性およ
び寿命特性等が非常に良好な導電皮膜を有するセラミッ
ク電子部品、この導電皮膜を形成するに当り、広範囲の
セラミック電子部品において、空気中での加熱焼付３け
処理、それによる磁器素体の還元化防止、製造の連続化
、大量処理の可能な導電皮膜組成物及び製造方法を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る積層型磁器コンデンサの断面図、
第２図乃至第６図はボロン微粉末の量及び焼付は温度と
そのときの内部電極と導電皮膜の間のコンタクト率を示
す図である。 １図 第２図 ボロン微粉末の量　→ ボロン微分束の量　→ 第４図 ボロン微粉末の量　− ボロン微粉末の量　□

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　銅微粉末と、ポロン微粉末とを含有する導電
   皮膜を有することを特徴とする電子部品。
2. （２）　前記導電皮膜は、その表面を半田付は性の良好
   な金属メッキ層で被覆したことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の電子部品。
3. （３）　銅微粉末と、ポロン微粉末とを含有することを
   特徴とする導電皮膜組成物。
4. （４）　前記ポロン微粉末の含有量は、前記銅微粉末の
   １００重量部に対し５乃至４０重量部であることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項に記載の導電皮膜組成物。
5. （５）　少なくとも銅微粉末とポロン微粉末とを含有す
   る導電性ペーストを素体上に塗布した後、空気中で加熱
   処理することにより、導電皮膜を形成することを特徴と
   する。電子部品または導電皮膜の製造方法。
6. （６）　前記導電性ペーストは、フリット及び有機質ビ
   ヒクルを含有することを特徴とする特許請求の範囲第５
   項に記載の製造方法。
7. （７）　前記導電性ペーストは、前記銅微粉末を１００
   重量部、前記ポロン微粉末を５乃至４０重量部の範囲で
   含有することを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載
   の製造方法。
8. （８）　前記加熱処理は、５００℃乃至８００℃の温度
   条件で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第７項に
   記載の製造方法。