JPS6243330B2

JPS6243330B2 -

Info

Publication number: JPS6243330B2
Application number: JP55164035A
Authority: JP
Inventors: Nobutate Yamaoka; Kazuo Sasazawa
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1980-11-22
Filing date: 1980-11-22
Publication date: 1987-09-12
Also published as: JPS5788716A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、半導体磁器コンデンサの電極に関
し、素体の容量を忠実に取り出すことができ、か
つ低コストにすることが出来る半導体磁器コンデ
ンサの電極に関するものである。半導体磁器コンデンサの電極としては銀焼付け
電極が用いられているが、この銀焼付け電極は、
半田付性、加工性に優れ、電気的特性も安定して
いる。しかしながら、銀焼付け電極を半導体磁器
基体の両主面にコンデンサ電極として形成した場
合、半導体磁器基板とそれぞれの電極金属との間
に、非常に比誘電率の低い例えば比誘電率が10〜
40の薄い層例えば数ミクロン〜数10ミクロンの層
がところどころに形成されるため、実質的な静電
容量が低下してしまうという問題があつた。この
ため、半導体磁器基体の材質が改良されない限
り、小型化には限度があり、今日のユーザーの小
型化の要望を満たすことは困難であつた。本発明は、このような不都合を排除するととも
にコストの安い半導体磁器コンデンサの電極を提
供することをその目的とするものである。すなわ
ち、本願の第１発明は、酸化保護被膜を有するア
ルミニウム粉末を100部とこれに対し重量比で亜
鉛、錫、鉛、ニツケルから選択された一種以上の
金属添加物を1.0部〜50.0部とガラスフリツトを
0.1部〜8.0部とチタン、鉄、銅、インジウム並び
にガリウムから選択された一種以上の微量金属添
加物と有機ビヒクルとを含有する導電ペーストの
焼結金属層及びこの焼結金属層の上面に形成され
た銅、ニツケル又は銀のいずれかの金属層から成
ることを特徴とし、本願の第２発明は第１発明に
おける金属ペーストの焼結金属層の中に更にビス
マス又は酸化ビスマスから選択された一種以上の
ビスマス添加物0.1部〜2.0部を含有することを特
徴とする。以下本発明の実施例を説明する。実施例１本実施例に使用する半導体磁器コンデンサ素体
として、SrTiO₃98.80モル％、GeO₂0.8モル％、
Nb₂O₅0.4モル％を含有する半導体磁器材料を外
径８mmφ、肉厚0.4mmに形成して後周知の所定の
製造方法で焼成し、更にその焼成物の両主面より
PbO―B₂O₃―Bi₂O₃系ガラスを熱拡散してマトリ
ツクスの絶縁化を高めたものを使用した。第１図に示すものは本発明に対する比較試料と
しての従来の半導体磁器コンデンサで、前記した
半導体磁器コンデンサ素体１の両主面１ａ，１ｂ
に銀ペーストを塗布し800℃で焼付けて7.8mmφの
銀焼付け電極２を形成した。この試料の電気特性は静電容量Ｃが47000PF
（測定周波数1KHz）、tanδ0.56％（測定周波数
1KHz）、絶縁抵抗R4600MΩ、CR値216.2ΩＦで
ある。第２図に示すものは本実施例の半導体磁器コン
デンサで、前記した半導体磁器コンデンサ素体１
の両主面１ａ，１ｂに7.8mmφの焼結金属層１２
を焼婦け、更にその上面の中央に半田付け性のよ
い銀焼付け金属層１３を、リード線の半田付け部
分が入る大きさの外径４mmφの円形に成形した。本実施例の電極の焼結金属層１２の導電ペース
トとしては下記の組成のものを使用した。市販されている公知の酸化保護被膜を有するア
ルミニウム粉末100部（この酸化保護被膜は500℃
〜600℃の温度で一部が分解し、800℃前後でそれ
ぞれのアルミニウム粉末の部分部分が焼結するこ
とが可能となり、アルミニウム粉末の内部までの
酸化を抑制するものである。）、金属添加物とし
て、亜鉛粉末を重量比で1.0〜60.0部、軟化点550
℃のPbO――B₂O₃―SiO₂ガラスフリツト（300メ
ツシユパスのもの）0.1〜10.0部、その他微量金
属添加物のチタン、銅、鉄、インジウムをそれぞ
れ約0.75部、合計約3.0部（微量のため正確に測
定できない）、例えばエチルセルローズ５％を含
有するαターピネオール液の有機ビヒクル8.0部
を含有している導電ペースト。導電ペーストは金属添加物としての亜鉛とガラ
スフリツトを第１表に示すような配合にしてそれ
ぞれ混合撹拌機で15時間撹拌したものを使用し
た。導電ペーストの焼付けはトンネル炉内の850゜
の大気雰囲気中で30分間行なつた。また銀金属層
１３を形成する銀ペーストの焼付けは650℃の大
気雰囲気のトンネル炉で30分間行なつた。尚銀金
属層１３はリード線の半田付面をカバーするよう
に外径４mmの円形に形成した。各試料番号の試料の電気特性は、同じ組成の10
個の試料を測定し、その測定値を平均した値であ
る。試料の電気特性の測定は比較試料と同様にJIS
―5102に従つて行なつた。本実施例において、従
来の銀電極を施した半導体磁器コンデンサの静電
容量を越えること及びJISC―6422に規定されて
いる半導体磁器コンデンサの誘電正接（2.5％）
及びCR値（容量×絶縁抵抗値）よりすぐれてい
ること、すなわち、静電容量が47000PFを越える
こと、誘電正接が1.50％以下であること及びCR
値が200ΩＦより大きいことを条件として焼付金
属層となる導電ペーストの金属添加物及びガラス
質フリツトの範囲を判定した。

【表】

【表】上述の実施例により、チタン酸ストロンチウム
半導体磁器コンデンサ素体に対し、導電ペースト
中の亜鉛粉末の添加量及びガラスフリツトの添加
量により焼結金属層がどのような特性をもたらす
かを調べた。第１表について考察すると、比較例１〜３に示
されるように亜鉛粉末0.5部では、コンデンサの
十分な容量が得られなく、また誘電正接が大きい
ことから電極としては不適当である。比較例４及
び６に見るようにガラスフリツトが0.05部のよう
に少ないと、やはりコンデンサの容量が小さく誘
電正接が1.50％以上になつてしまう。また比較例
５及び７に見るようにガラスフリツトが10.0部に
なると、コンデンサの容量は、ますます小さくな
り、誘電正接もますます大きくなつてしまう。更
らに亜鉛粉末60.0部になると比較例８〜10に示さ
れるようにコンデンサの容量も誘電正接も満足し
ないため、本発明から除外される。亜鉛粉末の添加量としては、1.0部〜50.0部の
範囲が本発明の目的を達成する。また、ガラスフ
リツトの添加量としては、0.1部〜8.0部の範囲が
本発明の目的を達成する範囲である。実施例２半導体磁器コンデンサ素体は実施例１と同様の
ものを使用した。導電ペーストとしては前記アル
ミニウム粉末100部、軟化点が500℃のPbO―SiO₂
ガラスフリツト0.01部〜10.0部及び金属添加物と
しての鉛粉末を0.5部〜60.0部、有機ビヒクル6.0
部、微量金属添加物のチタン、ガリウム、鉄、銅
をそれぞれ約0.75部、合計約3.0部を含有するも
のを使用した。そして、金属層１４は第３図の如
く焼結金属層１２上の全面に１μ〜10μの厚みの
銅層を無電解メツキにて形成した。その他の点に
ついては、実施例１と同様である。

【表】上述の実施例により、チタン酸ストロンチウム
半導体磁器コンデンサ素体に対し、導電ペースト
中の鉛粉末の添加量及びガラスフリツトの添加量
により焼結金属層がどのような特性を示すか調べ
た。第２表に示す各試料の特性を考察する。比較例
１〜３に示されるように亜鉛粉末が0.5部のよう
に少ないとガラスフリツトの添加量に関係なく、
容量が47000PF以下となり、本発明の電極から除
外される。また、比較例１，４，６及び８に示さ
れるようにガラスフリツトが0.01〜0.05部程度
は、誘導正接が1.5％を越えてしまうため、本発
明の電極から除外される。更に比較例３，５，７
及び10に示されるようにガラスフリツトが10部に
なると、誘電正接がやはり1.5％を越えてしま
う。そして、比較例８〜10のように亜鉛粉末が60部
になると、容量が47000（PF）以下となり、同時
に、誘電正接も1.5％を越えるため、本発明の電
極としては不適格である。従つて、実施例１〜16により鉛粉末の添加量と
しては、実施例１の亜鉛粉末同様1.0部〜50.0部
の範囲は、少なくとも本発明の目的を達成する。
またガラスフリツトとしては0.1部〜8.0部の範囲
が本発明の目的を達成する範囲であることが確認
された。実施例３半導体磁器コンデンサ素体は実施例１と同様の
ものを使用した。導電ペーストとしては前記アル
ミニウム粉末100部、軟化点が560℃のPbO―
B₂O₃―ZnOガラスフリツト0.01部〜10.0部及び金
属添加物としての、ニツケル粉末0.5部〜60.0
部、有機ビヒクル8.0部、微量金属添加物のチタ
ン、ガリウム、銅、鉄がそれぞれ約0.625部、合
計約2.5部とを含有するものを使用した。そして
金属層１４としては焼結金属層上の全面に１μ〜
10μの厚みのニツケル電解メツキ層を形成した。その他の条件については実施例１と同様であ
る。

【表】

【表】上述の実施例により、チタン酸ストロンチウム
半導体磁器コンデンサ素体に対し、導電ペースト
中のニツケル粉末の添加量及びガラスフリツトの
添加量により焼結金属層がいかなる特性をもたら
すかを調べた。第３表の試料の特性について考察すると、比較
例１〜３に示されるように、ニツケル粉末が0.5
部のように少ないと誘電正接が1.5％以上とな
り、本発明の目的から逸脱する。また、この場合
の静電容量も本発明実施例に比較すると、
50000PF以下であまり好ましくない。比較例５及
び７の如く、ガラスフリツトを10.0部にすると、
誘電正接が1.5％を越えてしまうため、本発明の
目的から逸脱する。次に比較例８〜10に示される
ように、ニツケル粉末を60.0部含有させると、容
量は、40000PF〜45000PFとなり、誘電正接も1.5
％を越え、本発明の目的に適うコンデンサを構成
しないため、ニツケル粉末60.0部は、本発明の範
囲から除かれる。少なくとも、ニツケル粉末の添加量としては、
1.0部〜50.0部の範囲が本発明の目的を達成す
る。そしてガラスフリツトの添加量としては、
0.1部〜8.0部の範囲が本発明の目的を達成する範
囲である。実施例４導電ペースト中の含有物として、錫粉末1.0〜
50.0部、有機ビヒクル8.0部、微量金属添加物の
チタン、銅、鉄、ガリウムがそれぞれ約0.5部、
合計約2.0部のみが代わるのみで他のものは、実
施例１と同様である。

【表】

【表】上述の実施例に示されるように、チタン酸スト
ロンチウム半導体磁器コンデンサ素体に対し、導
電ペースト中の錫粉末の添加量及びガラスフリツ
トの添加量による焼結金属層がどのような特性を
もたらすかを調べた。第４表について各試料の特性を考察すると、比
較例１〜３によれば、容量は、まずまずである
が、誘電正接が1.5％以上となるから、本発明の
電極から除外される。比較例４，６及び８に示さ
れるように、ガラスフリツトが0.05部以下では、
前述の実施例同様に誘電正接が1.5％以上にな
り、本発明の目的を満足しないため本発明の電極
として不適格である。また比較例５，７及び９に
示される如く、ガラスフリツトが10.0部になる
と、やはり、誘電正接が1.5％以上となるので、
本発明の電極から除外される。更に比較例10，11
及び12に示されるように錫粉末が60.0部になると
誘電正接が極端に悪くなるため、本発明の電極か
ら除外される。従つて試料番号１〜20の特性によ
り、錫粉末の添加量としては1.0部〜50.0部の範
囲が、またガラスフリツトの添加量としては0.1
部〜8.0部の範囲が本発明の目的を達成すること
が確認された。実施例５本実施例に使用する半導体磁器コンデンサ素体
としては、実施例１と同様のものを使用した。本
実施例の電極の焼結金属層の導電ペーストとして
は下記の組成のものを使用した。酸化保護被覆膜を有するアルミニウム粉末100
部、金属添加物として亜鉛粉末10部、ガラスフリ
ツトとして軟化点550℃のPbO―B₂O₃―SiO₂
（300メツシユパス）0.1部、ビスマス粉末0.05部
〜3.0部、その他金属微量添加物チタン、銅、
鉄、インジウム、ガリウムをそれぞれ約0.5部、
合計約2.5部、有機ビヒクル7.0部を含有している
導電ペースト。導電ペーストはビスマスを第５表に示すように
各配合して、それぞれ混合撹拌機で15時間撹拌し
たものを使用した。導電ペーストの焼付けは850
゜の大気雰囲気のトンネル炉内で30分間行ない、
更に実施例１と同様に半田付け性のよい銀焼付け
金属層をリード線の半田付面が入るように焼結金
属層の主面中央に４mmφの円形に形成した。なお測定条件は実施例１と全く同様に行なつ
た。

【表】上述の実施例により、導電ペースト中に金属添
加物及びガラスフリツトの他にビスマス粉末を添
加した場合において、その添加量により焼結金属
層がどのような特性をもたらすかを調べた。その
結果、比較例１〜３及び実施例１〜３に示すよう
にビスマスの添加量が多くなるにつれて、容量が
少しづつ小さくなつてしまうが、試料番号１〜３
に示されるようにビスマス添加量が0.1〜2.0部の
範囲であれば、誘電正接がビスマス添加量が零の
ときの0.65％から0.46％〜0.55％なる範囲に改良
されることが確認された。なお比較例２のように
ビスマスが0.05部のように少ないと誘電正接がか
えつて悪くなつてしまうことが判明した。また比
較例３のようにビスマスが3.0部のように多く含
有されると、やはり誘電正接が悪くなつてしまう
ことが確認された。実施例６この実施例においては、導電ペーストは金属添
加物を亜鉛粉末から錫粉末に変更したのみで、他
の条件は実施例５と同じである。実施例５と同様
にビスマス添加量によるコンデンサの電気特性を
調べた。結果は、実施例５の傾向と全く同様であり、ビ
スマスの添加量は、0.1部〜2.0部の範囲が本発明
の目的を達成することが確認された。

【表】実施例７実施例５における導電ペースト中の含有物のビ
スマス粉末を酸化ビスマス粉末に代えて、0.05部
〜3.0部の範囲で添加し、ガラスフリツトとして
軟化点560℃のPbO―B₂O₃―ZnO1.0部に変更した
のみで他の条件は、実施例５と、全く同様であ
る。

【表】この実施例においては、実施例５及び実施例６
に示したビスマス粉末に代えて酸化ビスマス粉末
の添加が焼結金属層としてコンデンサの電気特性
に与える影響を調べた。その結果、第７表に示さ
れるようにビスマス粉末と同様の傾向であること
が確認された。導電ペースト中への酸化ビスマス
の添加量は、0.1部〜2.0部が本発明の目的を満足
する範囲であることが確認された。実施例８この実施例は導電ペースト中に酸化ビスマスを
添加した場合で、金属添加物を亜鉛からニツケル
粉末10部に変更したのみで他の条件は実施例７と
同様である。酸化ビスマスの添加量を変えてコンデンサの電
気特性への影響を調べた。結果としては第８表に示されるように、実施例
５〜７と全く同じ傾向にあり酸化ビスマスの添加
は0.1部〜2.0部が本発明の目的を達成する範囲で
あることが確認された。

【表】なお、本発明の半導体磁器コンデンサ用電極の
導電ペーストとして市販のアルミニウムペースト
に、銅又はニツケルよりイオン化傾向の大きい金
属添加物とガラスフリツトとを添加した導電ペー
ストを用いても前述の実施例と同様な焼結金属層
ができる。この焼結金属層は、銅又はニツケルの
置換メツキが行なわれ、良好な銅メツキ層又はニ
ツケルメツキ層ができ、本発明の目的を達成する
電気特性を得ることができる。なお、また、
Bi₂O₃は前記実施例７〜８のように特別に含有さ
せなくても、Bi₂O₃を含有するガラスフリツトの
形で添加してもよく、実質的に焼結金属層を形成
する導電ペースト中に含有されていれば実質効果
が得られることは当該技術分野の専門家であれば
理解できることである。このように本発明の半導
体磁器コンデンサの電極は、酸化保護被膜を有す
るアルミニウム粉末を100部とこれに対し重量比
で亜鉛、錫、鉛、ニツケルから選択された一種以
上の金属添加物を1.0部〜50.0部とガラスフリツ
トを0.1部〜8.0部とチタン、鉄、銅、インジウ
ム、並びにガリウムから選択された一種以上の微
量金属添加物と有機ビヒクルとを含有する導電ペ
ーストの焼結金属層及び銅、ニツケル又は銀のい
ずれかの金属層から成るので、従来の銀焼付け電
極を有する半導体磁器コンデンサに比べて約２〜
66％の静電容量を増加することができ、またより
小型化できるとともにコストも約５％〜26％低減
することができる効果を有する。また前記導電ペ
ースト中にビスマス又は酸化ビスマスから選択さ
れた一種以上のビスマス添加物0.1部〜2.0部を含
有させるときは静電容量を増加することができる
とともに誘電正接も従来のものに比べて小さくす
ることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の銀焼付け電極を有する半導体磁
器コンデンサの断面図、第２図は本発明の電極を
有する半導体磁器コンデンサの１例の断面図、第
３図はその他の例の断面図である。１…半導体磁器コンデンサ素体、１ａ，１ｂ…
その主面、２…銀焼付け電極、１２…焼結金属
層、１３…銀焼付け金属層、１４…無電解メツキ
による金属層。

Claims

【特許請求の範囲】１酸化保護被膜を有するアルミニウム粉末を
100部とこれに対し重量比で亜鉛、錫、鉛、ニツ
ケルから選択された一種以上の金属添加物を1.0
部〜50.0部とガラスフリツトを0.1部〜8.0部とチ
タン、鉄、銅、インジウム並びにガリウムから選
択された一種以上の微量金属添加物と有機ビヒク
ルとを含有する導電ペーストの焼結金属層及びこ
の焼結金属層の上面に形成された銅、ニツケル又
は銀のいずれかの金属層から成ることを特徴とす
る半導体磁器コンデンサ用の電極。２酸化保護被膜を有するアルミニウム粉末を
100部とこれに対し重量比で亜鉛、錫、鉛、ニツ
ケルから選定された一種以上の金属添加物を1.0
部〜50.0部とガラスフリツトを0.1部〜8.0部とビ
スマス又は酸化ビスマスから選択された一種以上
のビスマス添加物を0.1部〜2.0部とチタン、鉄、
銅、インジウム並びにガリウムから選択された一
種以上のの微量金属添加物と有機ビヒクルとを含
有する導電ペーストの焼結金属層及びこの焼結金
属層の上面に形成された銅、ニツケル又は銀のい
ずれかの金属層から成ることを特徴とする半導体
磁器コンデンサ用の電極。