JPS6316897B2 - - Google Patents

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JPS6316897B2
JPS6316897B2 JP56099499A JP9949981A JPS6316897B2 JP S6316897 B2 JPS6316897 B2 JP S6316897B2 JP 56099499 A JP56099499 A JP 56099499A JP 9949981 A JP9949981 A JP 9949981A JP S6316897 B2 JPS6316897 B2 JP S6316897B2
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JP
Japan
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plating
electrode
voltage
peripheral side
substrate
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JP56099499A
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English (en)
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JPS582017A (ja
Inventor
Hiromitsu Tagi
Takeshi Nishio
Norya Sato
Kusuo Kukuhara
Shoji Kuroda
Masaaki Imada
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6316897B2 publication Critical patent/JPS6316897B2/ja
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  • Ceramic Capacitors (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は製造容易,安価にして、かつ諸特性の
安定した高電圧用セラミツクコンデンサの製造方
法に関するものである。 従来から誘電体,圧電体,半導体等の機能特性
を利用したセラミツク電子部品の電極材料として
は、磁器素体の表面にガラスフリツトが含まれて
いるAg,Ag−Pd,Ag−Pt,Ag−Ni等の貴金
属を主体とした焼付電極法が実用化されている。
しかし、近年の貴金属の高騰に伴ない、各メツキ
方法が開発されつつある。しかしながら、これら
の方法にも多くの欠点があり、例えば磁器素体面
に焼付銀電極を形成し、その後ニツケル電極,銅
電極を電極メツキ法により金属電極を設ける事も
可能であるが、この方法では焼付金属層表面が粗
面で多くの小孔が存在するため、メツキ処理にお
いてメツキ液がこの小孔内部に浸透し、焼付金属
層と磁器素体の接着強度を劣化させる欠点があつ
た。他の方法としては一般的に知られている無電
解メツキ法が用いられており、無電解ニツケルメ
ツキは最初に塩化スズと塩化パラジウムを化学的
反応により触媒活性化処理を施こす事が一般的で
あつた。 しかし、高電圧用セラミツクの電極として使用
する場合には多くの問題点がある。即ち、電極材
料及び関連材料の種類,取付方法によつて引張強
度(銀焼付電極に比べ1/2に低下)、さらには耐電
圧等の電気的特性(寿命テストによる特性劣化)
等が著しく劣化するものであつた。例えば磁器コ
ンデンサの電極を形成する場合、無電解ニツケル
メツキ方法はその工法性質上、基板全周表面上に
形成され易く、その場合は周側面の被膜を研削除
去して対向容量電極を形成するが、金属イオンが
粒子間あるいは周側面の粒界内部に浸透し、高電
圧を印加した場合に粒界に沿つて破壊が発生する
ものであつた。この場合、沿面耐電圧距離は基板
の厚みで決定し、電極周端部における電界の集中
によつて絶縁破壊が起り易く、基板の厚みを余り
薄くする事はできなく、さらに周側部も設計値よ
り深く研削する必要があつた。しかし、これらも
再現性が悪く、数多くの問題点を持つていた。 また、これらの方法に対し部分メツキ方法とし
ては、磁器表面に所要パターンの金属層を形成す
るに際し、あらかじめ磁器表面の所要部に樹脂の
メツキレジストを付与し、次いで磁器表面を活性
化した後メツキレジストを除去し、その後無電解
メツキを施こして磁器表面に金属層を形成する方
法、また真空蒸着法、フオトエツチング法等、
種々の方法がある。しかし、いずれも高電圧用セ
ラミツクコンデンサの電極としては満足する結果
が得られない。即ち、従来から知られているメツ
キ付与方法ではメツキの密着性が悪く、特に高電
圧を目的としたコンデンサ製品の素体厚みは0.8
〜10m/mと厚く、形状は4.5〜16φm/mと種々
あり、量産性を考慮した場合困難なものであつ
た。さらに、破壊電圧を少しでも高めるため、磁
器表面の電極部に何m/mかの縁を設ける方法、
周側部にガラスを塗布する方法等、数多くの方法
が用いられているが、決定的な方法はないもので
あつた。これは誘電体材料自体さらには電極材
料、形成方法等と密接な関係にある事が本発明者
らの実験によつて明確になつた。 本発明は上記のような数多くの欠点を除去し、
寿命特性において著しく安定した特性を有する高
電圧用セラミツクコンデンサの製造方法を提案す
るものである。 即ち、本発明はAg成分99.5〜0.5wt%、Ni成分
0.5〜99.5wt%の比率範囲内の混合粉または合金
粉よりなる下地活性電極材料と有機質ワニスから
なるペーストを、表面粒度3〜7μmの範囲内に研
磨された誘電体セラミツク基板にその周側部が残
るように塗布し、その後300〜800℃の温度範囲で
熱処理を施こし上記基板上に1.5μm以下の金属粒
子層を形成し、その後Pd,Ptイオンの1種また
は2種が含まれている溶液中で前記AgおよびNi
を前記PdあるいはPtで置換処理し、その後無電
解メツキ液によりニツケル,銅等の金属導電被膜
を形成し、その後基板の周側面を5μm以下の表面
粗度に研磨した事を特徴とする高電圧用セラミツ
クコンデンサの製造方法であり、本発明の方法に
よつて得られた高電圧用セラミツクコンデンサは
従来迄の焼付銀電極法によつて得られた物に対
し、高温高湿度中におけるAgイオンマイグレー
シヨンによる特性劣化が著しく少なく、さらに高
電圧に対しても安定なもので、これらは本発明の
電極材料及び工法さらには設計等の組み合せによ
つてはじめて効果が生ずるものである。 以下、本発明を実施例を挙げ説明する。 まず、誘電体セラミツク基板としては、
SrTiO3−CaTiO3−Bi2O3系の基板を用い、厚み
4.0m/m、形状15φm/mのものを表面研磨によ
り表面粗度3〜7μmに研磨した。 その後、周側部が残るようなマスクを用い、本
発明の下地活性電極材料を印刷塗布し、焼付処理
を行つた。 なお、Ag−Ni成分の下地活性用電極ペースト
作成方法としては、粒径0.2μmのAg粉末、粒径
0.5μmのNi粉末を用い電極金属成分とし、この金
属成分としては約3〜30wt%、セルローズ系、
アクリル系等の有機バインダ約3〜15wt%、テ
レピン油、ブチルカルビートルアセテート等の溶
剤成分約55〜82wt%とし、このペーストを印刷
用としては約30000〜60000cps、吹付用としては
約100〜400cpsの粘度に調整し、セラミツク基板
の表裏に付与した。その後、80〜100℃の温度で
乾燥し溶剤を蒸発させた後、電気炉を用いて300
〜800℃の温度範囲で焼付を行い1.5μm以下の金
属微粒子層を形成した。ここで、300〜800℃の間
で焼付を行う事の必要性はセラミツク基板面に強
固な下地金属粒子層を形成するためであり、熱処
理温度が300℃未満では有機物質が完全に飛散せ
ず、ニツケルまたは銅の無電解メツキが不完全と
なり、素体と電極との接着強度が低下し、また電
気特性においては破壊電圧の低下を招き、さらに
は損失角が悪化するため好ましくない、また、
800℃を越える処理温度では金属粒子層が一部酸
化され、メツキが困難になる。かつ電気特性も劣
化するため好ましくない。 上記範囲内の温度で熱処理を行い1.5μm以下
(0は含まず)の金属粒子層を形成後、Pd,Ptイ
オンの1種または2種が0.05wt%含まれている溶
液中で1分間置換処理を施こす。なお、この置換
処理は以下のように行われる。 2Ag+Pd++→Pd+2Ag+ Ni+Pd++→Pd+Ni++ 2Ag+Pt++→Pt+2Ag+ Ni+Pt++→Pt+Ni++ そして、その後ニツケル無電解メツキとして
は、硫酸ニツケルに次亜燐酸ナトリウム(または
ヒドラジン、水素化ホウ素化合物等)を含むメツ
キ液に浸漬してニツケル金属膜を形成した。ま
た、銅メツキとしては硫酸銅、還元剤としてはホ
ルマリン、錯化剤としてはロツシエル塩、アルカ
リ剤としては水酸化ナトリウムを用い、銅の無電
解メツキを行つた。 ここで、本発明においてペースト焼付後の厚さ
が1.5μm以下(0は含まず)の金属粒子層の上に
Pd,Pt等の金属イオンを析出させ、さらにNiま
たはCuの無電解メツキを行う事によつて電極と
しての機能が初めて生ずるものである。なお、従
来からコンデンサ等の電極材料として用いられて
いる焼付銀は焼付後の膜厚が3〜20μmと厚く形
成する必要があり、その膜自体が電極層として利
用できるものであるが、本発明の焼付後の金属粒
子層は1.5μm以下と著しく薄く、それ自体では電
極機能としての働きはなく、また半田付もできな
いもので、その後のPd,Pt等のイオン析出後、
無電解ニツケルまたは銅メツキによつて初めて電
極機能として利用でき、半田付も可能になるもの
である。なお、本発明は焼付後の金属粒子層とし
て平均1.5μm以下の厚みで存在しておれば充分に
その機能を発揮する事ができるもので、高電圧用
セラミツクコンデンサの電極として利用した場
合、1.5μmを越える厚みではメツキ後の基板との
接着強度が著しく低下し、また無電解メツキを施
こす場合に所定以外の部分にメツキが付着して耐
電圧が低下し、特に湿中負荷寿命特性において電
気特性が劣化する。 そして、本発明の誘電体セラミツク基板表裏面
を粗度3〜7μmの範囲内に研磨するのは、電極と
の接着性を強固にし、耐電圧のバラツキをなく
し、コロナ電圧の向上と共に安定した特性値を得
るためで、3μm未満では接着性が低下し、耐電圧
も劣化する。一方、7μmを越える粗度では誘電正
接が悪化し、湿度特性において電気特性の劣化が
著しい。また、金属導電膜を形成後、素体の周側
面を5μm以下に研磨することの必要性は、コロナ
電圧の向上と共に下地活性金属であるAg−Ni成
分の湿中におけるセラミツク粒界へのマイグレー
シヨンの現象を防止し、さらにはAg−Ni粒子の
ウイスカ生成現象を防止して安定した特性を得る
ためであり、5μmを越える表面粗さでは特性のバ
ラツキがあり、湿度寿命において著しく低下する
ため好ましくない。 なお、従来から知られている一般的な無電解メ
ツキ法、即ち最初に塩化スズと塩化パラジウムを
化学的反応により触媒活性化処理を施こし、その
後無電解メツキを行う方式では、素体の全面に付
着し、さらにはSnイオンの働きによつて高電圧
用の電極として利用した場合、湿中寿命において
著しく低下するものであつた。ここで、一般的な
考え方としては全面メツキ後、周側部を研磨する
方法も考えられるが、これも粒界への拡散現象が
起き電気特性が悪く、高電圧用コンデンサへの応
用には不向きであつた。また、従来から知られて
いる焼付銀電極では湿中寿命においてAgイオン
マイグレーシヨンが著しく、これらの防止のため
にガラス等を周側部に塗布する方法が行われてい
たが、完全ではなく、本発明の方法によつて初め
て完全な高電圧用セラミツクコンデンサを得る事
が可能になつた。 次に、本発明方法により得られた高電圧用セラ
ミツクコンデンサの特性値を各条件と共に下記の
表に示す。ここで、高電圧用セラミツクコンデン
サの作製としては上記に明記した方法で作製し、
それにリード線をPb−Sn系の半田を用いて取付
け、被覆樹脂としてはフエノール系を用い高電圧
用セラミツクコンデンサとした。そして、表中の
各値は10ケの平均値であり、85℃・85%RHの湿
度負荷寿命は最初の1ケが絶縁破壊(以下パンク
と略す)した時間の値である。
【表】
【表】 (注) * 本発明請求範囲外
上記表より明らかなように、本発明の電極材料
及び取付方法、加工方法によつて作られた高電圧
用セラミツクコンデンサの諸特性において、No.
1,10,11,16,22,23,28,32は本発明請求範
囲外の比較例である。そしてNo.1〜10迄はAg−
Ni成分の比率を変化させたもので、ペーストの
熱処理温度は400℃一定、熱処理後のAg−Ni金
属粒子層の平均厚みを0.5μm一定、セラミツク素
子表面及び周側部の表面粗さを平均5μm,2μmと
した場合の試料であり、No.1のAg成分のみでは
破壊電圧、寿命耐湿負荷特性において著しく悪い
ものであつた。また、No.10のようにNi成分のみ
ではNiメツキの付着性が悪く、諸特性も低いも
のであつた。一方、No.2〜9は著しく良好な特性
を示しており、特にNo.6,7は破壊電圧、コロナ
電圧も高く優秀なものである。次いで、No.11〜16
はペーストの熱処理温度を変化させた例であり、
表からも解るように最適温度は400〜550℃前後で
あり、No.11の低い温度及びNo.16の高い温度の場合
はいずれも諸特性が悪いものであつた。さらに、
No.17〜22迄は熱処理後のAg−Ni成分の金属粒子
層の厚みを変化させたもので、最適厚みは0.3〜
0.8μm前後であり、No.22のように厚くなると特性
が劣化し好ましくない。なお、表には示していな
いがNo.22のように1.5μmを越える厚みになると無
電解メツキ後の接着強度が著しく低下する。ま
た、上記表の実施例においてNo.1〜32迄は無電解
メツキとしてニツケルメツキを施こしたものであ
り、これらはニツケルメツキ厚として約1.5μm付
着している。ここで、一般的な考え方ではニツケ
ルメツキ厚みと接着強度との関係があるように思
われるが、本発明の電極形成方法ではほとんど差
が認められず、メツキ厚みとしては1〜3μm前後
で充分であつた。 また、No.23〜28は誘電体セラミツク素体表面を
研磨した例であり、本発明の範囲内のNo.24〜27は
特性が良好で、特に4〜6μmの表面粗度の場合が
破壊電圧が著しく向上する事が認められた。な
お、本実施例には示していないが、0.1〜0.5μm程
度迄研磨した場合は破壊電圧が10kV/mm以下に
劣下し、他の特性も低いものであつた。No.29〜32
は電極形成後、素子の周側面を研磨した場合の例
で、この場合は粗度が小さければ小さい程良好
で、0.5μmのNo.29は優秀なものであつた。No.32は
6μmと粗く、電気特性は劣化の傾向にあつた。さ
らに、No.33〜35はCuメツキを施こした例であり、
Niメツキに比べて少し特性は低下しているが、
実用的には全く問題がなく、優秀なものであつ
た。 以上のように本発明の方法によつて作製した高
電圧用セラミツクコンデンサは、特性的に著しく
安定しており、工業的量産化に適した産業的価値
の大なる製造方法である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 Ag成分99.5〜0.5wt%,Ni成分0.5〜99.5wt
    %の比率範囲内の混合粉または合金粉よりなる下
    地活性電極材料と有機質ワニスからなるペースト
    を、表面粗度3〜7μmの範囲内に研摩された誘電
    体セラミツク基板にその周側部が残るように塗布
    し、その後300〜800℃の温度範囲で熱処理を施こ
    し上記基板上に1.5μm以下の金属粒子層を形成
    し、その後Pd,Ptイオンの1種または2種が含
    まれている溶液中で前記AgおよびNiを前記Pdあ
    るいはPtで置換処理し、その後無電解メツキ液
    によりニツケルあるいは銅の金属導電被膜を形成
    し、その後上記基板の周側面を5μm以下の表面粗
    度に研摩した事を特徴とする高電圧用セラミツク
    コンデンサの製造方法。
JP56099499A 1981-06-25 1981-06-25 高電圧用セラミックコンデンサの製造方法 Granted JPS582017A (ja)

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