JP2000182883A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内部電極と電気的に接続する信頼性の高い外
部電極の形成方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 セラミック層１と内部電極２を交互に複
数層積層した焼結体と、その焼結体の端部に内部電極２
と電気的に接続するように形成した外部電極６を有する
積層セラミックコンデンサ７において、焼結体の端面に
露出させた内部電極２端部と電気的に接続する電極３に
熱分解性有機金属体、例えば酢酸銀と、銀粉末９、エポ
キシ樹脂１０からなる電極３ペーストを用い、焼結体端
部に塗布後、加熱し酢酸銀を熱分解とエポキシ樹脂１０
の硬化を行い、酢酸銀の熱分解により微細な銀粒子８を
内部電極２端部表面と、銀粉末９表面、及び硬化した樹
脂１０内部に広く析出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は積層セラミック電子
部品、特にその内部電極と電気的に接続するように形成
する外部電極の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図３の積層セラミックコン
デンサ１５を例に説明する。

【０００３】公知の製造方法に従って、セラミック層１
と、金属粉末を主成分とする内部電極２とを、交互に複
数層重ね合わせたグリーン積層体（図示せず）を所定の
グリーンチップ形状に切断した後、焼成を行い焼結体を
作製する。

【０００４】次に焼結体の端面に露出させた内部電極２
端部と電気的に接続するよう焼結体の端部に電極１１の
ペーストを塗布し、所定温度で焼付を行い電極１１を形
成する。

【０００５】次いで、半田付け性を確保する目的で、電
極１１の表面に電解メッキ法を用い、ニッケルメッキ膜
４、更にその表面に半田メッキ膜５を設け外部電極１２
を形成し、積層セラミックコンデンサ１５を完成させ
る。

【０００６】また、電極１１と焼結体の接着強度を向上
させるため、金属粉末とガラスフリットを含む電極１１
のペーストを焼結体の端部に塗布し、７００〜９００℃
温度で焼付け、内部電極２と電極１１と電気的接続を行
うと共に、焼結体端部に強固な電極１１を形成してい
た。また、焼付けた電極１１に替えて、図４、図５に示
すように熱硬化性樹脂１０と銀粉末９からなる導電性の
電極１６のペーストを焼結体の端部に塗布した後、加熱
により樹脂を熱硬化させ、電極１６を形成する方法が特
開平３−２７００３号公報に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３の積層セラミック
コンデンサ１５は電極１１の焼付時に、電極１１用のペ
ーストに含まれるガラスフリット成分が焼結体内部に拡
散し、焼結体端部にガラス拡散層１３を形成する。そし
て、電極１１を焼付けた積層セラミックコンデンサ１５
を図６の回路基板１９にハンダ２０を実装した後、回路
基板１９に曲げ応力を付加した場合、ガラス拡散層１３
と非ガラス拡散層１４との界面が破壊の起点となり、こ
の図６に示すように積層セラミックコンデンサ１５が破
壊する。これを防止するため、電極１１の焼付温度を下
げガラス拡散層１３をできるだけ薄くする手段を講じて
いたが、内部電極２と電極１１の合金化が不十分で電気
的接続の信頼性が低下するという課題があった。

【０００８】また、図４の積層セラミックコンデンサ１
８は、回路基板１９にハンダ２０実装後の撓み応力での
破壊は防止できるが、熱硬化性樹脂１０の硬化温度が低
いため、内部電極２と銀粉末９の合金化が進行せず、内
部電極２端部と銀粉末９の機械的な接触のみで導電性を
得るため電気的接続に対する信頼性に課題があった。

【０００９】本発明は前記従来の問題点を解決し、撓み
応力に耐え、しかも内部電極と外部電極との間で信頼性
の高い電気的導通を有する優れた積層セラミック電子部
品の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、セラミック層と内部電極を交互に複数層積
層した積層体の端部に、内部電極と電気的に接続する外
部電極を形成する際、熱分解性有機金属体を含む導電性
外部電極ペーストを積層体端部に塗布後、加熱し熱分解
性有機金属体を熱分解させ、金属成分を内部電極端部表
面と外部電極内に析出させ、析出した金属成分を介して
内部電極と外部電極間で信頼性の高い電気的導通を得る
ことで、ハンダ実装後の優れた耐撓み応力を有する積層
セラミック電子部品を得るものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、セラミック層と内部電極を交互に複数層積層した積
層体と、前記積層体の端部に前記内部電極と電気的に接
続するように形成した外部電極を有する積層セラミック
電子部品において、前記積層体の外部電極は、熱分解性
有機金属体を含む導電性外部電極ペーストを積層体端部
に塗布後、加熱硬化時の温度で熱分解性有機金属体を熱
分解させ、その金属成分を内部電極端部表面と外部電極
内に析出させた状態で形成する積層セラミック電子部品
の製造方法である。内部電極端部が露出した積層体端部
に塗布した、導電性外部電極ペーストに含まれる熱分解
性有機金属体が熱分解し、内部電極端部表面と外部電極
内部に微細な金属成分を析出させる。析出した微細な金
属粒子を介して内部電極と外部電極間での良好な電気的
接続を確保すると共に、積層セラミック電子部品内部に
ガラス拡散層を発生させない外部電極を形成すること
で、ハンダ実装後の撓み応力に耐えるという効果を有す
るものである。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、外部電
極として用いる導電性電極ペースト中に含まれる熱分解
性有機金属体の分解温度が３５０℃より低い組成の材料
を用いることを特徴とする請求項１に記載の積層セラミ
ック電子部品の製造方法である。熱分解性有機金属体に
３５０℃以下の分解温度を有する化合物を用いることに
より、積層セラミック電子部品の内部電極に卑金属材料
を用いた場合においても、卑金属が酸化しない低温で内
部電極端部表面と外部電極内に分解した微細な金属成分
を析出することができ、内部電極と外部電極との間に良
好な電気的接続が得られると共に、導電性外部電極ペー
ストにガラス成分を含有させた場合においてもガラス成
分の拡散層が極表面層にのみに形成され、回路基板等に
ハンダ実装した際においても耐撓み応力を低下させるこ
とがないという作用を有するものである。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、熱分解
性有機金属体に酢酸銀を用いることを特徴とした請求項
１記載の積層セラミック電子部品の製造方法である。こ
れは熱分解性有機金属体の分解温度が３５０℃より低い
有機金属化合物を規定したものである。

【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、熱硬化
性樹脂と熱分解性有機金属体及び金属粉末からなる導電
性外部電極ペーストを用いることを特徴とした請求項１
記載の積層セラミック電子部品の製造方法である。熱硬
化性樹脂を用いることにより積層セラミック電子部品の
端部に強固な機械的接着力を有する外部電極を形成する
ことができるという作用を有するものである。

【００１５】（実施の形態１）以下、本発明の一実施形
態を、ニッケルを主成分とする内部電極を用いた積層セ
ラミックコンデンサを用いて説明する。

【００１６】図１に積層セラミックコンデンサ７を、図
２に本発明の一実施形態の電極３の拡大図を示す。

【００１７】先ず、公知の積層セラミックコンデンサの
製造方法に従って、セラミック層１とニッケルを主成分
とする内部電極２を交互に複数層積層したグリーン積層
体（図示せず）を作製した後、所定寸法に切断しグリー
ンチップ（図示せず）を作製する。

【００１８】次に、グリーンチップをグリーンガス雰囲
気の１３００℃の温度で焼成を行い焼結体を作製した。

【００１９】次いで、内部電極２端部が露出した焼結体
の両端面を覆うように、熱分解性有機金属体として酢酸
銀を５ｗｔ％、金属粉末として１μｍの銀粉末９を８０
ｗｔ％、熱硬化性エポキシ樹脂１０を１５ｗｔ％の電極
ペーストを塗布する。

【００２０】その後、電極ペーストを塗布した焼結体を
空気中で３５０℃の乾燥機に４０分間保持し、エポキシ
樹脂１０の硬化と、酢酸銀の熱分解を行い、図２に示す
ような電極３を焼結体の両端部に形成した。電極３は、
酢酸銀の熱分解により微細な銀粒子８が内部電極２端部
表面と、銀粉末９表面、及びエポキシ樹脂１０中に析出
した状態となっている。

【００２１】尚、加熱温度を３５０℃としたのは以下の
理由からである。 （１）酢酸銀（ＣＨ₃ＣＯＯＡｇ−Ｒ、Ｒはアミン系炭
化水素化合物）はＣＨ₃ＣＯＯＡｇ基−Ｒ基は配位結合
しており２００℃以下の温度で熱分解し微細な銀粒子８
を析出する。 （２）内部電極２のニッケルの酸化を防ぐ。 （３）エポキシ樹脂１０を焼結体端部に十分な接着強度
を確保する。

【００２２】また、酢酸銀の配合量を５ｗｔ％にした
が、酢酸銀と銀粉末９の混合比は要求される電極３膜抵
抗、及び電極３膜厚によって任意に変更する。

【００２３】次に、電極３の半田付け性を確保する目的
で、電極３の表面に電解メッキ法を用い、ニッケルメッ
キ膜４、更にその表面に半田メッキ膜５を設け外部電極
６を形成し、図１に示す積層セラミックコンデンサ７を
完成させた。

【００２４】得られた積層セラミックコンデンサ７の１
００個について、室温の静電容量と２７０℃ハンダ槽中
にディップし外部電極６表面に半田付け後の静電容量変
化の測定、及び温度８５℃、相対湿度８５％の湿中槽で
ＤＣ５０Ｖの電圧を１０００時間連続通電試験での静電
容量の変化の測定を行った。また比較として、本発明の
電極ペーストに替えて、従来例として熱硬化性エポキシ
樹脂１０に１μｍの銀粉末９を８０ｗｔ％添加した導電
性電極ペーストを用い電極１６を形成した積層セラミッ
クコンデンサ１８についても上記測定を行い、併せてそ
の結果を（表１）に示した。

【００２５】

【表１】

【００２６】（表１）から明らかなように、本発明の積
層セラミックコンデンサ７は半田付け後、また連続通電
試験後においても静電容量が±１０％以上変化する不良
は発生していないのに対し、電極３に替えて熱硬化性エ
ポキシ樹脂１０に銀粉末９のみを添加した積層セラミッ
クコンデンサ１８は、連続通電試験で１０％以上の不良
が発生している。これは、酢酸銀が熱分解し析出した微
細な銀粒子８は、電極３ペースト中に添加した銀粉末９
より表面活性が高く、内部電極２端部表面、及び銀粉末
９表面と化学的により強く結合すると共に、熱硬化した
エポキシ樹脂１０の内部に広く分散し、分散した銀粒子
８を介して良好な電気的接続が得られたものと考えられ
る。これに対し熱硬化性エポキシ樹脂１０に銀粉末９の
みを添加した場合は、添加した銀粉末９と内部電極２端
部との接触、及び熱硬化したエポキシ樹脂１０中に分散
した銀粉末９を介しての電気的接続であるため連続通電
試験において、その接点が熱的に劣化し不良が発生した
ものと思われる。

【００２７】以上本発明によれば、卑金属のように酸化
されやすい金属を内部電極２を用いた積層セラミックコ
ンデンサ７においても、空気中での加熱処理において
も、内部電極２端部と安定した良好な電気的接続が確保
できる電極３を形成することが可能となる。

【００２８】次に、積層セラミックコンデンサ７の１０
０個について回路基板１９に半田２０実装を行った後、
図７に示すように、回路基板１９を９０ｍｍの２点間支
持し、半田２０付け面と反対側の中央に撓み加重棒２１
を用い、０．５ｍｍ／秒の加重速度で回路基板１９が５
ｍｍ撓むまで加重をかけ、試験前、後の積層セラミック
コンデンサ７の静電容量の変化を測定した。また、比較
例として、本発明の電極３に替えて焼付電極１１を形成
した積層セラミックコンデンサ１５についても同様な測
定を行い、その結果を併せて（表２）に示した。

【００２９】

【表２】

【００３０】（表２）から明らかなように、本発明の積
層セラミックコンデンサ７は、回路基板１９の撓み応力
試験で静電容量の変化率が±１０％を超える不良品が発
生していないのに対し、従来の積層セラミックコンデン
サ１５は２０％以上の不良が発生している。この不良品
を顕微鏡観察した結果、焼結体端部のガラス拡散層１３
とガラス非拡散層１４の界面にクラックの発生が認めら
れた。

【００３１】以上の結果から、焼結体端面に内部電極２
端部と電気的に接続する電極３の材料に、酢酸銀、銀粉
末９、熱硬化性エポキシ樹脂１０からなる電極ペースト
を用い、塗布後の加熱で酢酸銀を熱分解させ、微細な銀
粒子８を内部電極２端部表面、銀粉末９表面、及び硬化
したエポキシ樹脂１０内部に析出させることにより、内
部電極２と良好な電気的接続を確保した連続通電試験に
耐える、信頼性の高い電極３が得られると共に、得られ
た積層セラミックコンデンサ７を回路基板１９に半田２
０実装後に、撓み加重試験を行っても安定した接着強度
を有する電極３が得られることがわかる。また、比較的
低い温度で電極３を形成するため、卑金属等の酸化され
やすい金属を内部電極２に用いた場合においても、内部
電極２と電極３との間で安定した電気的接続が確保され
静電容量の不良を発生することはない。従って、卑金属
を用いた場合においても、電極３の焼付時に特殊ガスを
使用する必要がなく、積層セラミックコンデンサ７の製
造コストを大幅に削減することができる。

【００３２】尚、本発明では積層セラミックコンデンサ
７を用いて説明したが、本発明は積層セラミックコンデ
ンサ７に限らず、内部電極と外部電極を電気的に接続す
る構成の電子部品であれば、如何なる電子部品に対して
も適応が可能である。また、本実施形態において熱分解
性金属体に硝酸銀を用いたが、内部電極２のニッケルが
酸化されない３５０℃以下の温度範囲で熱分解する化合
物であれば、その他の有機銀化合物を用いてもよく、更
に銀粉末９の替わりに導電性金属粉末を用いても、熱硬
化性エポキシ樹脂１０に替えてその外の熱硬化性樹脂に
用いて電極３の形成を行ってもよい。また更にガラスフ
リットを含む焼付用電極ペーストに対しても、熱分解性
有機金属体を添加することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上、本発明によれば、積層セラミック
電子部品の端面に露出させた内部電極の端部に、熱分解
性有機金属体を含む電極ペーストを用い、内部電極と電
気的に接続する電極を形成することによって、内部電極
と電極間の安定した良好な電気的接続を確保し、しかも
得られた積層セラミック電子部品を回路基板にハンダ実
装後、基板に曲げ応力を印加しても安定した接着強度を
有する電極を形成することが可能となる。また、卑金属
材料で内部電極を形成した積層セラミック電子部品に対
し空気中での加熱処理においても、内部電極と良好な電
気的接続を確保した電極を形成することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の積層セラミックコンデン
サの断面図

【図２】同、外部電極部の部分拡大断面図

【図３】従来例の焼付電極方法の積層セラミックコンデ
ンサの断面図

【図４】同、熱硬化電極方法の積層セラミックコンデン
サの断面図

【図５】同、熱硬化電極部の部分拡大断面図

【図６】回路基板曲げ応力試験で破壊した焼付電極方法
の積層セラミックコンデンサの断面図

【図７】回路基板曲げ応力試験方法の概念図

【符号の説明】

１ セラミック層 ２ 内部電極 ３ 電極 ４ Ｎｉメッキ膜 ５ 半田メッキ膜 ６ 外部電極 ７ 本発明の積層セラミックコンデンサ ８ 銀粒子 ９ 銀粉末 １０ エポキシ樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E001 AB03 AC09 AF00 AF06 AH01 AH07 AH08 AJ03 5E082 AB03 BC32 BC33 EE23 FG54 GG10 GG11 GG26 GG28 JJ03 JJ05 JJ12 JJ21 JJ23 LL01 LL03 MM24 PP06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック層と内部電極を交互に複数層
   積層した積層体と、前記積層体の端部に前記内部電極と
   電気的に接続するように形成した外部電極を有する積層
   セラミック電子部品において、前記積層体の端面の外部
   電極は、熱分解性有機金属体を含む導電性外部電極ペー
   ストを積層体端部に塗布後、加熱硬化時の温度で熱分解
   性有機金属体を熱分解させ、その金属成分を内部電極端
   部表面と外部電極内に析出させた状態で形成する積層セ
   ラミック電子部品の製造方法。
2. 【請求項２】 外部電極として用いる導電性電極ペース
   ト中に含まれる熱分解性有機金属体の分解温度が３５０
   ℃より低い組成の材料を用いることを特徴とする請求項
   １に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
3. 【請求項３】 熱分解性有機金属体に酢酸銀を用いるこ
   とを特徴とする請求項１記載の積層セラミック電子部品
   の製造方法。
4. 【請求項４】 熱硬化性樹脂、熱分解性有機金属体、金
   属粉末からなる導電性外部電極ペーストを用いることを
   特徴とする請求項１記載の積層セラミック電子部品の製
   造方法。