JPS631727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は製造容易、安価にして、高精密度の電
極形状と特性の安定したセラミツク電子部品を製
造できるようにすることを目的とするセラミツク
電子部品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の製造
に際し、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、各種メ
ツキ方法が開発されつつある。しかしながらこれ
ら方法にも多くの欠点がある。例えば、磁器素体
表面に焼付銀電極を形成し、その後ニツケル電極
や銅電極を電解メツキ法により設けることも可能
であるが、この方法では焼付金属表面が粗面で多
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
器素体の付着強度を劣化させる欠点があつた。他
の方法としては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錫と塩化
パラジウムを化学的反応により触媒活性化処理を
施すことが一般的であつた。しかしセラミツク電
子部品用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、圧電素子、半導体素子に
電極を形成する場合、無電解ニツケルメツキ法は
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、この場合は沿面耐電圧距
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
みを余り薄くすることはできないものであつた。
又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、次いで磁器面を活性化したの
ちメツキレジストを除去し、その後無電解メツキ
を施して磁器表面に金属層を形成する方法、又真
空蒸着法、フオトエツチング法等種々の方法があ
るが、何れもセラミツク電子部品用電極としては
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、特に小型化を目的とした磁器コンデンサを例
に挙げた場合コンデンサ製品の素体厚みは0.1〜
0.3m／ｍと薄く、形状は4.0〜12φ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
らに容量値を少しでも大きく得るために全面に電
極を形成した場合は上述したように寿命特性が極
度に悪く、信頼性上からは磁器面の電極部に縁を
設けることが設計上必要であつた。 本発明は上記の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セラミツク
電子部品の製造方法に関するものである。即ち本
発明は誘電体、圧電体、半導体等のセラミツク基
板の必要個所にAg化合物と金属銀粉末の混合ペ
イントを付与し、その後350℃〜880℃の温度範囲
で熱処理を施し、基板上に1.0μ以下の金属銀微粒
子層を形成し、その後Pd、Pt、Os、Ir、Ruのう
ち少なくとも１種の金属イオンが含まれている溶
液中で置換処理を施し、その後無電解メツキ法に
よりニツケル又は銅の金属電極を形成することを
特徴とするものであり、本発明の方法によつて得
られた電極は従来迄の焼付銀電極法によつて得ら
れた物に対し非常に良好な特性を有し充分な機能
を得ることができるものである。 以下本発明の実施例について説明する。誘電体
セラミツク基板としてはTiO₂系の素体を用い、
厚み0.2m／ｍ、形状6φの基板の表面を粗くする
ためにフツ酸及び硝酸で表面処理を行なつた後基
板（素子）の両面に1m／ｍの縁が残るようなマ
スクを用い、吹付あるいは印刷方法を用いた。尚
Ag粉末とAg化合物が含まれているペイントの作
成としてはAgNO₃、シアン化Ag等のAg化合物
99.5〜50wt％と1μ以下の金属Ag粉末0.5〜50wt％
を用い、又ペイントの作成には上記割合のAl混
合物を5wt％〜10wt％、アミド系、フエノール
系、セルローズ系等の有機バインダ成分を２〜
8wt％、エチルセロセルブ、ブチルカルビトー
ル、アルコール等の溶剤成分を残分として用い、
印刷用としては粘度（約30000〜60000cps）を吹
付用に溶剤量を増加して100〜400cpsに調整し、
セラミツク基板の裏表に付与した。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、350℃〜880℃の温度範囲で焼付を行
ない銀微粒子層を形成し、その後硫酸ニツケルに
次亜燐酸ナトリウムを含むメツキ液に浸漬してニ
ツケル膜を形成した。次にリード端子付の方法と
しては、Pb−Sn系主体の半田材料を用い、浸漬
法によりリード線を取付け、その後フエノール系
被覆樹脂、ワツクス含浸を行ない完成品とした。
尚本発明でAg化合物と金属銀の成分を含むペイ
ントを付与し、その後350℃〜880℃の間で焼付を
行なうことの必要性はセラミツク基板面に安定し
た金属銀微粒子層を形成することであり、350℃
以下では樹脂成分が残り、金属電極の形成が不安
定になり、メツキ後引張強度が低下する。又磁器
コンデンサに用いた場合、誘電損失が劣化する。
880℃以上では銀成分が一部溶解し、メツキが困
難になる。又電気特性も悪化するため好ましくな
い。尚Ag化合物と金属銀粉末の比率割合におい
てAg化合物が99.5wt％以上になるとセラミツク
基板上に印刷及び焼付を行なつたとき設計値より
寸法が大きくなり、高精密度の電極寸法及び形状
を得ることが困難になる。50wt％以下では接着
強度が劣化すると共に高温湿寿命において特性が
悪化するため好ましくない。尚金属銀粉末の範囲
内の添加は印刷時の精度を高める効果があり、且
つ電極特性を安定にする。即ち本発明は有機バイ
ンダ、溶剤等が総重量で80〜90％をしめるため印
刷時の「タレ」が発生しやすい性質を持つてい
る。しかし金属銀粉末を入れることによつて「タ
レ」を防止し且つ良好な特性を得るものである。
尚本発明において熱処理後の金属銀粒子層が1μ
以下の粒子層の上にPt、Pd、Os、Ir、Ruの金属
を析出させ、さらにNi、Cuメツキを行なうこと
によつて初めて電極としての機能が生ずるもので
あり、従来からのコンデンサ等に使用している焼
付銀は、焼付後の膜厚が３〜20μと厚く形成され
ており、その膜層自体が電極層として利用できる
ものであるが、本発明の熱処理後の金属粒子層は
1μ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、又半田付もできないものであ
り、その後のPd、Pt、Os、Ir、Ruの金属析出
後、無電解によるNi、Cu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。尚、本発明は熱処理後の金属粒子層と
して1μ以下の範囲で存在しておれば充分にその
機能を発揮することができるもので、コンデンサ
の電極として利用した場合1μ以上では従来迄の
焼付銀（銀厚み５〜20μ）と比較して価格的にも
特長が無く、特に湿中負荷寿命特性においてAg
のイオンマイグレーシヨンが発生し好ましくな
い。尚本実施例としては誘電体磁器材料のみにつ
いて述べたが、他の圧電体、絶縁体、磁器半導体
等350℃以上に耐えるセラミツク物質であれば全
く問題はなく、従来迄の浸漬無電解メツキ法とは
全く異なる新しいメツキ方法により製造してセラ
ミツク物質の高精度の電極形成を可能にした電子
部品の製造方法である。尚本発明において接着強
度を向上させるために焼結剤として少量のガラス
粉末等も効果がある。又Cu、Niメツキ等におい
て微量のCo、Crの添加も硬度を高める効果もあ
る。さらにスクリーン印刷時の「タレ」防止とし
て炭素粉末・粘土等の少量添加も効果がある。 後表においてNo.１、８、９、15、20は本発明外
の比較例である。尚No.１〜８迄はペイントの焼付
温度及び焼付後の金属層の厚みを平均0.5μ一定と
し、Ag化合物と金属銀粉末との比率を変化させ
た場合のもので、No.１は特性的には良好な値を示
しているがメツキ後の電極形成状態が悪く、コン
デンサのように決められた容量値を再現性良く得
るには、設計寸法に対して著しくばらつきが大き
くなるため好ましくない。No.２〜７は良好な特性
を示しており、特にNo.３、４は良好なものであつ
た。尚No.８のように金属層成分が多くなるとメツ
キ後の電極形成状態が悪く、又熱処理後の金属層
厚みを1μ以下に保つことが困難となり、その結
果悪影響が発生する。No.９〜15迄はペイントの熱
処理温度を変化させた場合で最適温度は550℃〜
700℃であつた。尚No.９の低い温度では焼付時に
おいて完全に有機質バインダが揮散せず、電気特
性が悪い。No.15は温度が高いためメツキへの活性
機能が低下し、メツキ時において付着性が著しく
悪く、未付着部分が発生するため好ましくない。
No.16〜20は熱処理後の金属銀層の厚みを変化させ
たもので最適厚みは平均0.5〜0.7μであつた。尚
No.20のように厚くなるとメツキの付着性が多く、
さらに寿命特性においてＱ値が劣化するものであ
つた。No.１〜20迄の実施例は無電解ニツケルメツ
キを施したものがある

【表】 が、無電解銅メツキの実施例をNo.21に挙げる。No.
４のNiメツキと比較した場合、諸特性において
僅か低下しているが、実用上全く問題点は無く良
好なものである。尚、この表において、本発明の
実施例としてのNo.２、14については、メツキ後の
電極形成状態が他の実施例のものに比べやや悪い
状態となつたが、寿命特性においては他の実施例
と同様安定した特性とすることができ、実用上問
題はない。この表におけるメツキ後の電極形成状
態の評価は、電極に半田を付着させたときの半田
濡れの割合を目視することにより行なつている。
また、この表においては、Ag化合物として硝酸
銀を用いたものである。以上のように本発明によ
つて得られた諸特性は著しく良好なものである。
尚本実施例には誘電体磁器の例を挙げたが、他の
半導体磁器、絶縁体磁器、圧電体磁器等セラミツ
ク電子部品を目的としたものであれば問題は無
い。 以上実施例で述べたように本発明によつて得ら
れたセラミツク電子部品はセラミツク基板への局
部メツキ（端面部が残つた物）が容易に形成で
き、又従来の焼付電極銀に比べ価格も著しく安価
であり、特性的にも良好なもので現在の貴金属の
高騰に充分対処でき、さらに工業的量産化に適し
た産業価値の大なるセラミツク電子部品の製造方
法である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ag化合物が99.5〜50wt％と金属銀粉末が0.5
   〜50wt％の比率よりなる電極材料と、有機質バ
   インダとからなる混合ペイントをセラミツク基板
   の必要個所に付与し、その後350℃〜880℃の温度
   範囲内で熱処理を施し、基板上に1μ以下の銀粒
   子層を形成し、その後Pd、Pt、Os、Ir、Ruのう
   ち少なくとも１種の金属イオンが含まれている溶
   液中で銀粒子層上にそれらの金属を析出させる置
   換処理を施し、その後無電解メツキ法によりNi
   又はCuの金属電極を形成することを特徴とする
   セラミツク電子部品の製造方法。 ２ 印刷あるいは吹付可能なペースト中にAg化
   合物が99.5〜50wt％、金属銀粉末が0.5〜50wt％
   の比率よりなる電極材料と有機質バインダを混合
   してなる混合ペイントを用い、化学的処理あるい
   は機械的処理により表面を粗くしたセラミツク基
   板に端面部が残るように塗布し、その後350℃〜
   880℃の温度範囲で熱処理を施し、基板上に1μ以
   下の銀粒子層を形成し、その後Pd、Pt、Os、Ir、
   Ruの金属イオンが含まれている溶液中で銀粒子
   層上にそれらの金属を析出させる置換処理を施
   し、その後無電解メツキ法によりNi又はCuの金
   属電極を形成することを特徴とするセラミツク電
   子部品の製造方法。