(57)【要約】      （修正有）【課題】卑金属多層セラミックコンデンサー用の低温硬化性導電性コーティング材の提供。【解決手段】エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂、及びそれらの混合物からなる樹脂から選択された樹脂と、脂肪酸と炭素により表面コートされた銅フレークからなる導電性充填剤、及び硬化剤からなり、不活性雰囲気中、３００℃より低い温度で硬化できる導電性コーティング材の提供。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性または熱硬化性の樹脂、並びに導電性充填剤を含む、表面マウント部材用の末端コーティング。
【請求項２】
前記表面マウント部材が多層セラミックコンデンサーである、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項３】
前記導電性充填剤が、銅フレーク、銅粉末、銀メッキされた銅、ニッケル、銀メッキされたニッケル、コバルト、コバルトニッケル合金、インジウムまたはそれらの混合物からなる群から選択されるものである、請求項２に記載の末端コーティング。
【請求項４】
前記導電性充填剤が、銅フレーク、銅粉末またはそれらの混合物からなる群から選択されるものである、請求項３に記載の末端コーティング。
【請求項５】
前記多層セラミックコンデンサーが卑金属多層セラミックコンデンサーである、請求項２に記載の末端コーティング。
【請求項６】
前記樹脂が、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル、ウレタン、ビニル、シアネートエステル、ビスマレイミド、ブタジエン、エステル、ブタジエン‐アクリロニトリル、ベンゾオキサジン、オキセタン、シリコーン、シラン、シロキサン、ノボラック、クレゾール、エーテルスルホン、フェニレンオキシド、イミド、フルオロポリマー、エピサルファイド、シアノビニルエーテル、オキサゾリン、オキサジン、プロパルギルエーテルまたはそれらの混合物からなる群から選択されるものである、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項７】
銅フレーク、銅粉末またはそれらの混合物の少なくとも一部が有機物質と共にコートされる、請求項４に記載の末端コーティング。
【請求項８】
前記有機物質が脂肪酸である、請求項７に記載の末端コーティング。
【請求項９】
触媒、溶剤、硬化剤、チキソトロープ剤、充填剤、フロー剤、均展剤、抗クレーター剤、脱泡剤、沈降防止剤および腐蝕抑制剤からなる群の１種以上を更に含む、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項１０】
前記コーティングが前記樹脂を約３〜約２５重量％の範囲で含む、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項１１】
前記コーティングが前記樹脂を約５〜約１５重量％の範囲で含む、請求項１０に記載の末端コーティング。
【請求項１２】
前記コーティングが前記導電性充填剤を約30〜約90重量％の範囲で含む、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項１３】
前記コーティングが前記導電性充填剤を約４０〜約８０重量％の範囲で含む、請求項１２に記載の末端コーティング。
【請求項１４】
前記コーティングが前記硬化剤を約0.1〜約10重量％の範囲で含む、請求項９に記載の末端コーティング。
【請求項１５】
前記コーティングが前記硬化剤を約１〜約５重量％の範囲で含む、請求項14に記載の末端コーティング。
【請求項１６】
前記コーティングが前記チキソトロープ剤を約0.5〜約７重量％の範囲で含む、請求項９に記載の末端コーティング。
【請求項１７】
前記コーティングが前記触媒を約0.01〜約１重量％の範囲で含む、請求項９に記載の末端コーティング。
【請求項１８】
請求項１に記載のコーティングを有する卑金属多層セラミックコンデンサー。
【請求項１９】
前記コーティングが約300℃未満の温度で硬化され得る、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項２０】
前記コーティングが約230℃未満の温度で硬化され得る、請求項１に記載の末端コーティング。
【請求項２１】
請求項１に記載の末端コーティングで金属‐ガラス末端をコートする工程を含む、金属‐ガラス末端上に応力吸収層を提供する方法。
【請求項２２】
１層または２層以上の多層コンデンサーの少なくとも一部にコーティングを提供する方法であって、
１種以上の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、並びに導電性充填剤を含む液状末端コーティングを形成する工程、
該末端コーティングを該多層コンデンサーの少なくとも一部に適用する工程、および
該コーティングが乾燥して該コンデンサー上に固体状コーティングを形成するように該コンデンサーおよびコーティングを硬化処理する工程
を含む方法。
【請求項２３】
前記多層コンデンサーを前記コーティング中に浸漬することによって、前記末端コーティングが適用される、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記コンデンサーおよびコーティングが不活性雰囲気中で硬化処理される、請求項22に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティングが約５〜約100ミクロンの範囲内の厚さである、請求項22に記載の方法。
【請求項２６】
前記コンデンサーおよびコーティングが約300℃未満の温度で硬化処理される、請求項22に記載の方法。
【請求項２７】
前記コンデンサーおよびコーティングが約250℃未満の温度で硬化処理される、請求項26に記載の方法。
【請求項２８】
前記コンデンサーおよびコーティングが約230℃未満の温度で硬化処理される、請求項15に記載の方法。
【請求項２９】
前記導電性充填剤が、銅粉末、銅フレークまたはそれらの混合物である、請求項15に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層セラミックコンデンサー（multilayer ceramic capacitor）のような電気デバイスのための表面マウント部材（surface mount component）と共に使用するための末端コーティングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
伝統的には、多層セラミックコンデンサー（MLCC）は、貴金属から成るもの（PME‐MLCC）であって、その末端に隣接して銀パラジウム内部電極を含んでいた。市場の力によって、銀パラジウム内部電極は、多くの用途で、卑金属（base metal）多層セラミックコンデンサー（BME‐MLCC）として知られているものにおいて、ニッケルまたは銅によって置き換えられてきた。そのようなコンデンサーにおいて、部材のキャパシタンスを獲得するために、金属‐ガラス末端が適用される。既存の貴金属多層セラミックコンデンサーおよび卑金属多層セラミックコンデンサーの末端は、高温焼成（firing）によって形成されて、そして一般に非常に硬質である。現在、銅がBME‐MLCCの末端において用いられており、それは高温で焼かれる。
【０００３】
銀に対比して、銅はニッケルの内部電極との完全な固体溶解性を有しており、そのためBME‐MLCCのための好ましい末端処理金属である。高温焼成された末端は、そのコンデンサーの端部上に、コーティングをディップ（dip）する種々の方法を含めて、種々の既知の方法によって適用され得る。ディップ処理の後、そのコンデンサーは空気中で乾燥され、銅の酸化を防ぐために不活性な窒素雰囲気中において高温で焼かれる。一般に、焼成プロフィルは、１時間未満であって、そして約850℃までのピーク温度を有する。硬化（cure）の後、貴金属のMLCCおよび卑金属のMLCCの双方がニッケル、錫、錫／鉛または金でめっきされても良い。
【０００４】
銀ベースのポリマー材料が、末端を形成するための代替の材料として使用され得る。これらのポリマー材料は、金属‐ガラス末端コーティングよりも実質的に低い硬化温度を有しており、従って低温、低応力（stress）の適用プロセスを提供する。そのポリマー材料は、多層コンデンサーの内部電極と電気的に接触可能でなければならない。銀は、受容可能な導電性を提供するために配合物中に含められる。かなり低い硬化温度に加えて、ポリマーコーティングは、高温で硬質の金属コーティングに比較して可撓性および応力抵抗性を改善した。更に、ポリマー末端コーティングは、高い湿度の条件に曝される場合に、湿気バリヤーとして作用してBME‐MLCCの性能を改良し得る。
【０００５】
銀ベースのポリマーコーティングは、銀とニッケルの限定された溶解性のために、BME‐MLCCと不相溶性である。従って、BME‐MLCCのための非銀ベースのポリマー末端コーティングを提供することは有益なことである。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、卑金属多層セラミックコンデンサーのような表面マウント部材と共に使用するための末端コーティングを開示するものである。そのコーティングは、熱可塑性または熱硬化性の樹脂、並びに銅粉末および／または銅フレークのような導電性充填剤を含有する。そのコーティングは、低温で加工されることが可能であり、コンデンサーに対して可撓性と耐湿性を提供する。本発明は、更にそのコーティングをコンデンサーの末端に適用するための方法を開示するものである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
好ましい態様に関する詳細な説明
BME‐MLCCのようなエレクトロニクスのための種々の表面マウント部材が、内部電極との適正な電気的接触を提供するための導電性末端コーティングを必要としている。BME‐MLCCがここでは詳細に記載されるが、本発明の末端コーティングがエレクトロニクスに関する表面マウント部材の種々の形態で活用され得ることが理解されるべきである。BME‐MLCCは、導電性のニッケルまたは銅の内部電極が間に差し込まれたセラミック体の層、および導電性ポリマー末端を含む。一方では、その導電性末端ポリマーコーティングが、応力吸収層として金属‐ガラス末端の上部の上に使用されても良い。そのコーティングは、少なくとも、約５×10-1ohm cm、より好ましくは１×10-2ohm cm、最も好ましくは５×10-3ohm cmの導電率を有さなければならない。
【０００８】
本発明の銅ベースのポリマー末端コーティングは、好ましくは熱可塑性および／または熱硬化性の樹脂、並びに銅フレーク、銅粉末またはそれらの混合物を含有する。その樹脂の中でも、エポキシ、フェノキシまたはフェノール樹脂が使用され得る。加えて、熱可塑性タイプまたは熱硬化性タイプの、アクリル、ウレタン、ビニル、シアネートエステル、ビスマレイミド（bismaleimides）、ブタジエン、エステル、ブタジエン‐アクリロニトリル、ベンゾオキサジン、オキセタン（oxetanes）、シリコーン、シラン、シロキサン、ノボラック（novolacs）、クレゾール、エーテルスルホン（ethersulphones）、フェニレンオキシド、イミド、フルオロポリマー、エピサルファイド（episulfides）、シアノビニルエーテル、オキサゾリン、オキサジン、プロパルギルエーテル（propargyleter）またはそれらの混合物が使用され得る。上記された樹脂の混合物、反応生成物およびコポリマーも、使用され得る。
【０００９】
商業的に入手可能な種々の形態の銅の粉末、フレークまたはそれらの混合物が、そのコーティング中に使用され得る。非導電性コーティングの形成をもたらすので、硬化処理中も含めていかなるときでも、その銅が酸化されないことが重要である。かくして、好ましい態様において、銅の粉末またはフレークは、銅の酸化防止を助長するために有機コーティングを含む。その銅のための典型的な有機コーティングは脂肪酸である。通常、その銅は、フレークの場合に約１〜約100ミクロンの範囲、好ましくは約３〜約30ミクロンの範囲の粒子サイズを有し、粉末の場合に約0.1〜約20ミクロンの範囲、好ましくは約0.5〜約５ミクロンの範囲の粒子サイズを有する。
【００１０】
銅ベースのコーティングは、その部材における所望のキャパシタンスを達成するために、コンデンサーにおける全ての導電性内部層との良好な電気的接触を発現しなければならない。従って、より大きな銅フレークを使用して末端材料内でのバルク導電性を増加させ、より小さな銅粉末と組み合わせてそのコンデンサーの金属製内部層との電気的接触を確立することがしばしば有利であるが、必ずしも必要ではない。末端コーティングが応力吸収層としてのみ用いられる場合には、それは金属‐ガラス末端の上部に適用されるが、内部電極と直接接触するようにする必要は無い。
【００１１】
樹脂および銅に加えて、硬化剤のような種々の充填剤および／または添加剤がそのコーティング中に含有されても良い。熱可塑性樹脂が用いられる場合には溶剤も添加されねばならず、一方、熱硬化性樹脂を用いる場合には触媒が含有されねばならない。その配合物に添加され得る他の充填剤には、銀メッキされた銅、ニッケル、銀メッキされたニッケル、コバルト、コバルトニッケル合金または低融点合金、或いはインジウムのような金属が含まれる。流動性を調整し、必要なコーティング厚さを達成するために、チキソトロープ剤がコーティング配合物に添加されても良い。
【００１２】
場合によっては、チキソトロープ剤の添加が、その材料のチキソトロピーを２倍にまで増大させ、そして30〜60％のコーティング厚さの減少を可能にする。使用され得る他の添加剤には、フロー剤（flowing agent）、均展剤（leveling agent）、抗クレーター剤（anticratering agent）、脱泡剤および沈降防止剤が含まれる。８‐ヒドロキシキノリン、イミダゾールおよびそれらの誘導体のような腐蝕抑制剤も使用され得る。
【００１３】
本発明による１例の末端材料は、約30〜約90重量％、より好ましくは約40〜約80重量％の銅粉末および／または銅フレーク、約３〜約２５重量％、より好ましくは約５〜約15重量％の樹脂、約0.1〜約10重量％、より好ましくは約１〜約５重量％の硬化剤、および約５〜約70重量％、より好ましくは約10〜約40重量％の溶剤を含む。熱硬化性樹脂が使用される場合には、その組成物の約0.01〜約１重量％の範囲内の量で、触媒も組成物中に含められねばならない。好ましい態様では、約0.5〜約７重量％、より好ましくは約１〜約３重量％のチキソトロープ剤が、その組成物に添加される。最終的な組成物の所望の特性に応じて、他の種々の添加剤が添加され得る。
【００１４】
コーティング材料は、その液状コーティング中に部材を浸漬することによって、その部材上に塗布される。プレート浸漬、ロールコート法またはスポンジ浸漬を含む種々の方法が用いられ得る。約５〜約100ミクロンの範囲にあるコーティング厚さが好ましく、約10〜約50ミクロンの範囲にあるコーティング厚さが最も好ましい。コートされた部材は、硬化のための乾燥及び硬化炉に移される。硬化処理は、銅の酸化を避けるために窒素またはヘリウムのような不活性雰囲気下で、約50℃〜300℃の間の温度で、およそ１〜２時間の間実施される。もし、有機潤滑剤（lubricant）によって銅が充分に保護され得るならば、普通の雰囲気中での硬化が可能であろう。好ましい態様では、硬化温度が約100℃〜約230℃の範囲にあり、最も好ましい態様では、硬化温度が約150℃〜約230℃の範囲にある。最も好ましい硬化温度は、最終的な部材を製造するプロセス中に安定した導電性を提供する。そのコーティングの硬化に続いて、硬化されたコーティングがニッケルめっきされても良い。
【実施例】
【００１５】
実施例１
表１に示す成分を用いて、典型的な種々のコーティング配合物を形成した。
【００１６】
【表１】
2014058682.tif 000002
【００１７】
三つの異なるタイプの銅フレークをそれらの配合物に添加した。フレークタイプ１は脂肪酸１を含有し、フレークタイプ２は0.5重量％炭素と共に脂肪酸２を含有し、フレークタイプ３は0.1重量％炭素と共に脂肪酸タイプ２を含有した。その脂肪酸の正確な正体（identity）は、銅フレーク製造元の所有権関連情報（proprietary information）に関するものである。ガラススライドを約25〜約200ミクロンの範囲の厚さを有するコーティングの５cm×５mmトラックでコートすることによって、試験サンプルを作成した。銅フレークを含むサンプルを、窒素で充満した80℃に予備加熱された炉中に置いて、次いで45分間以内で180℃に加熱し、そして１時間の間硬化した（硬化法Ａ）。硬化法Ｂとしては、180℃に予備加熱された炉中にサンプルを置いて、その温度で１時間硬化した。その導電率を、体積抵抗率として表し、硬化に続く抵抗に基づいて測定した。各サンプルの導電率を表２に示す。
【００１８】
【表２】
2014058682.tif 000003
【００１９】
表２に示されるように、銅フレークタイプ１は、それが導電性を呈さないことにより受け容れられないものである。加えて、銅フレークタイプ２および銅フレークタイプ３は、この方法により硬化された場合に種々の高いレベルの抵抗をもたらした。
【００２０】
300℃よりも低い低温での硬化は、いくつかの方法によって達成され得る。銅フレークタイプ２と銅フレークタイプ３を含む配合Ａのサンプルを調製し、三つの硬化方法の内の一つによって、酸素雰囲気または窒素雰囲気のいずれかにおいて硬化した。硬化方法Ａと硬化方法Ｂは上記したとおりである。硬化方法Ｃとしては、標準の雰囲気中において80℃で30分間サンプルを乾燥し、次いでそのサンプルを180℃に予備加熱された炉の中に１時間置いた。表３は、硬化方法を変えた場合のサンプルの抵抗率を示している。
【００２１】
【表３】
2014058682.tif 000004
【００２２】
表３に示されるように、配合、銅フレーク、雰囲気および硬化方法の種々の条件によって、抵抗率のレベルの変化が生じている。
【００２３】
実施例２
銅フレークと銅粉末の組合せを、実施例１の配合A2に含めた。フレークと粉末の種々の割合での混合物を用いて、得られた結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
2014058682.tif 000005
【００２５】
表４に示されるように、許容可能な導電率を提供するために、銅フレークと銅粉末の種々の組合せが用いられ得る。
【００２６】
当業者にとって明らかなように、本発明の精神および範囲から離れることなく、本発明に関して多くの補正および変更がなされ得る。ここに述べた特定の態様は、例としてのみ提供したものであって、本発明は、特許請求の範囲に付与される範囲に均等の充分な範囲を伴って、その請求範囲の文言によってのみ限定されるべきものである。
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月7日(2013.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の内部電極を有する多層セラミックコンデンサーの末端のためのコーティングであって、当該コーティングが、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン‐アクリロニトリル樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択される樹脂、
銅フレークからなる導電性充填剤、ここで、当該銅フレークの少なくとも一部が、当該銅フレークの重量に対して0.5重量％の炭素と共に脂肪酸によりコートされている、並びに
硬化剤、
から成り、
前記コーティングが、前記１つ以上の内部電極の少なくとも１つと直接接触され、且つ不活性雰囲気中で300℃未満の温度で硬化される、
ことを特徴とするコーティング。
【請求項２】
前記コーティングが前記樹脂を３〜２５重量％の範囲で含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
前記コーティングが前記導電性充填剤を40〜80重量％の範囲で含む、請求項１に記載のコーティング。
【請求項４】
前記コーティングが250℃未満の温度で硬化されるのである、請求項１に記載のコーティング。
【請求項５】
多層セラミックコンデンサーの末端にコーティングを提供する方法であって、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン‐アクリロニトリル樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択される一種以上の樹脂、
銅フレークからなる導電性充填剤、ここで、当該銅フレークの少なくとも一部が、当該銅フレークの重量に対して0.5重量％の炭素と共に脂肪酸によりコートされている、
硬化剤、並びに
溶剤
を含む、コーティング用の液状組成物を形成する工程；
前記液状組成物を前記多層セラミックコンデンサーの前記末端に適用する工程；並びに
前記塗布組成物が乾燥して前記多層セラミックコンデンサー上に固体状のコーティングを形成するように、不活性雰囲気中で300℃未満の温度で前記多層セラミックコンデンサーおよび前記塗布組成物を硬化処理する工程；
を含む、方法。
【請求項６】
前記適用された組成物が５〜100ミクロンの範囲内の厚さである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記多層セラミックコンデンサーおよび前記適用された組成物が250℃未満の温度で硬化処理される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
１つ以上の内部電極を有する多層セラミックコンデンサーの末端のためのコーティングであって、当該コーティングが、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン‐アクリロニトリル樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択される樹脂、
銅フレーク、銅粉末、及びこれらの混合物から成る群から選択される金属粒子からなる導電性充填剤、ここで、当該金属粒子の少なくとも一部が、当該金属粒子の酸化防止を助長する有機物コーティングによりコートされている、並びに
硬化剤、
から成り、
前記コーティングが、前記１つ以上の内部電極の少なくとも１つと直接接触され、且つ不活性雰囲気中で300℃未満の温度で硬化される、
ことを特徴とするコーティング。
【請求項９】
多層セラミックコンデンサーの末端にコーティングを提供する方法であって、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ブタジエン‐アクリロニトリル樹脂、及びそれらの混合物からなる群から選択される一種以上の樹脂、
銅フレーク、銅粉末、及びこれらの混合物から成る群から選択される金属粒子からなる導電性充填剤、ここで、当該金属粒子の少なくとも一部が、当該金属粒子の酸化防止を助長する有機物コーティングによりコートされている、
硬化剤、並びに
溶剤
を含む、コーティング用の液状組成物を形成する工程；
前記液状組成物を前記多層セラミックコンデンサーの前記末端に適用する工程；並びに
前記塗布組成物が乾燥して前記多層セラミックコンデンサー上に固体状のコーティングを形成するように、不活性雰囲気中で300℃未満の温度で前記多層セラミックコンデンサーおよび前記塗布組成物を硬化処理する工程；
を含む、方法。
【外国語明細書】
2014058682000001.pdf