(57)【要約】  コストアップが少なく、積層デバイスの内部電極に用いた場合にＡｇの拡散によるショート不良を起こしにくい内部電極ペーストを提供する。  フェライトインダクタとしての積層型チップコイル部品１０の内部電極に用いられる内部電極ペーストは、導体としてＡｇと、樹脂と、溶剤とを含む内部電極ペーストであって、樹脂が空気中での焼成時に導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部電極に用いられ、導体としてＡｇと、樹脂と、溶剤とを含む内部電極ペーストであって、
前記樹脂が空気中での焼成時に前記導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼する、内部電極ペースト。
【請求項２】
前記導体として、前記導体の焼結開始温度以上の温度域で前記導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用する、請求項１に記載の内部電極ペースト。
【請求項３】
前記導体として、前記導体の焼結開始温度以上の温度域で前記導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０１ｗｔ％以下である導体を使用する、請求項１に記載の内部電極ペースト。
【請求項４】
前記導体として、焼結開始温度が５３０℃以上の水アトマイズＡｇ粉を使用する、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の内部電極ペースト。
【請求項５】
前記導体として、噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、前記樹脂として、エチルセルロース樹脂を使用する、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内部電極ペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内部電極ペーストに関し、特に、例えばフェライトインダクタ、積層セラミックコンデンサ、サーミスタ、圧電素子などの積層デバイスの内部電極に用いられる内部電極ペーストに関する。
【背景技術】
【０００２】
フェライトインダクタにおいて内部導体のマイグレーションによるショート不良などを課題として、特開２０００−１８２８３３公報（特許文献１）には、パラジウム含有量が２〜８重量％の銀パラジウム合金を含むペーストが開示され、特開２０００−１８２８３２公報（特許文献２）には、フェライトインダクタのフェライト材料として塩素および硫黄の不純物を調整したフェライトシートが開示されている。さらに、特許文献２には、Ａｇを含むペーストが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８２８３３公報
【特許文献２】特開２０００−１８２８３２公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェライトインダクタの内部導体などの内部電極として用いられるペーストがＡｇを含む場合、Ａｇの拡散によりショート不良が発生することがある。
また、特許文献１に開示されているようにペースト中にパラジウムの微粒添加や特許文献２に開示されているようにフェライトシート原料中の塩素および硫黄の量の調整によってショート不良を抑制しようとする知見があるが、いずれもコストアップが課題となる。【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、コストアップが少なく、積層デバイスの内部電極に用いた場合にＡｇの拡散によるショート不良を起こしにくい内部電極ペーストを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明にかかる内部電極ペーストは、内部電極に用いられ、導体としてＡｇと、樹脂と、溶剤とを含む内部電極ペーストであって、樹脂が空気中での焼成時に導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼する、内部電極ペーストである。
この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用することが好ましい。
また、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０１ｗｔ％以下である導体を使用することがさらに好ましい。
さらに、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、焼結開始温度が５３０℃以上の水アトマイズＡｇ粉を使用することが好ましい。
また、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、樹脂として、エチルセルロース樹脂を使用することが特に好ましい。【０００７】
従来の構成には、ペースト中のＡｇの拡散がショートの原因であると推定し、ペースト中にパラジウムの微粒添加やフェライトシート原料中の塩素および硫黄の量の調整によってショート不良を抑制しようとするものがあるが、いずれもコストアップが課題となる。
それに対して、この発明では、そのようなショート不良に対して、内部電極ペースト中の樹脂が空気中での焼成時に内部電極中の導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼することが好適であることを見出した。そのため、内部電極ペースト中の樹脂が空気中での焼成時に内部電極ペースト中の導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼するというコストアップの少ない組成設計にすることによって、Ａｇの拡散によるショート不良を低減することができる。
したがって、この発明にかかる内部電極ペーストでは、コストアップが少なく、積層デバイスの内部電極に用いた場合に、ショート不良の発生が抑制され、ショート不良を起こしにくくなる。
また、ショート不良の内部電極ペーストにおける要因として、高温で残留する内部電極ペーストの導体中のＳ成分およびＣ成分がショート不良に影響していることを新たに見出した。そのため、特に内部電極ペースト中の導体の焼結開始温度以上の温度域で残留するＳ成分およびＣ成分を低減する組成設計にすることによって、ショート不良を大幅に低減することができる。
この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用すると、ショート不良の発生をさらに抑制することができる。
また、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０１ｗｔ％以下である導体を使用すると、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用する場合と比べて、ＳＯ2およびＣＯ2の発生量が少なくなるので、ショート不良の発生をさらに抑制することができる。
さらに、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、焼結開始温度が５３０℃以上の水アトマイズＡｇ粉を使用すると、より自由な有機設計が可能になると同時に、Ａｇ粉を小径化しても焼結性が変わらず、内部電極の抵抗を増加させずにショート不良対策が可能になる。
また、この発明にかかる内部電極ペーストでは、導体として、噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、樹脂として、エチルセルロース樹脂を使用すると、ショート不良の発生を特に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、コストアップが少なく、積層デバイスの内部電極に用いた場合にＡｇの拡散によるショート不良を起こしにくい内部電極ペーストが得られる。【０００９】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明が適用されるフェライトインダクタの一例を示す透視斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、この発明が適用されるフェライトインダクタの一例を示す透視斜視図である。
【００１２】
図１に示すフェライトインダクタとしての積層型チップコイル部品１０は、例えばＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料からなる磁性体１１と、この磁性体１１内に内部電極ペーストで形成されたコイル１２と、このコイル１２の上下の電極部１２Ａ、１２Ｂに接続され且つ磁性体１１の両端面を被覆する左右一対の外部電極１３Ａ、１３Ｂとを備え、温度特性に優れたフェライトインダクタである。コイル１２は、水平方向に上下複数段に渡って形成されたコイル導体１２１と、上下のコイル導体１２１を電気的に接続するビアホール導体１２２とからなり、上下方向に延びる矩形の螺旋状として形成されている。
【００１３】
この積層型チップコイル部品１０では、コイル１２（コイル導体１２１およびビアホール導体１２２）および電極部１２Ａ、１２Ｂに用いられる内部電極ペーストとして、導体としてＡｇと、樹脂と、溶剤とを含む内部電極ペーストであって、樹脂が空気中での焼成時に導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼する、この発明にかかる内部電極ペーストが用いられ得る。
この内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用することが好ましい。
また、この内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０１ｗｔ％以下である導体を使用することがさらに好ましい。
さらに、この内部電極ペーストでは、導体として、焼結開始温度が５３０℃以上の水アトマイズＡｇ粉を使用することが好ましい。
また、この内部電極ペーストでは、導体として、噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、樹脂として、エチルセルロース樹脂を使用することが特に好ましい。
【００１４】
上述の内部電極ペーストでは、内部電極ペースト中の樹脂が空気中での焼成時に内部電極ペースト中の導体の焼結開始温度以下の温度域で１００％燃焼するというコストアップの少ない組成設計にすることによって、Ａｇの拡散によるショート不良を低減することができる。
したがって、この内部電極ペーストでは、コストアップが少なく、フェライトインダクタ（積層型チップコイル部品１０）において、ショート不良の発生が抑制され、ショート不良を起こしにくくなる。
【００１５】
また、その内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用すると、ショート不良の発生をさらに抑制することができる。
【００１６】
さらに、その内部電極ペーストでは、導体として、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０１ｗｔ％以下である導体を使用すると、導体の焼結開始温度以上の温度域で導体からのＳＯ2およびＣＯ2の発生量が全導体重量に対して０．０５ｗｔ％以下である導体を使用する場合と比べて、ＳＯ2およびＣＯ2の発生量が少なくなるので、ショート不良の発生をさらに抑制することができる。
【００１７】
また、その内部電極ペーストでは、導体として、焼結開始温度が５３０℃以上の水アトマイズＡｇ粉を使用すると、より自由な有機設計が可能になると同時に、Ａｇ粉を小径化しても焼結性が変わらず、内部電極の抵抗を増加させずにショート不良対策が可能になる。
【００１８】
さらに、その内部電極ペーストでは、導体として、噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、樹脂として、エチルセルロース樹脂を使用すると、０％のショート発生率が得られる場合があり、ショート不良の発生を特に抑制することができる。
【００１９】
次に、上述の積層型チップコイル部品１０の製造方法の一例について説明する。
【００２０】
まず、例えばＮｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料のフェライト原料を含むスラリーをドクターブレード法によってシート成形し、複数のセラミックグリーンシートを作製する。次いで、適宜のセラミックグリーンシートの所定位置に、ビアホールを形成した後、セラミックグリーンシートの上面に、表１に示す組成（Ａｇ粉Ａ〜Ｅ、樹脂Ａ、Ｂおよび溶剤）の実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストを、スクリーン印刷法等を用いて印刷し、所定のコイルパターンを形成する。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストに用いられるＡｇ粉は、表１および表２に示すように、Ａｇ粉Ａ、Ａｇ粉Ｂ、Ａｇ粉Ｃ、Ａｇ粉ＤおよびＡｇ粉Ｅの５種類である。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
ここで、Ａｇ粉Ａとしては、平均粒径が２．５μｍで噴霧水として工水を使用したアトマイズ粉を使用し、Ａｇ粉Ｂとしては、平均粒径が２．５μｍで噴霧水として純水を使用したアトマイズ粉を使用し、Ａｇ粉Ｃ、Ｄに関しては、平均粒径が２．５μｍ程度の湿式合成粉を使用し、Ａｇ粉Ｅに関しては、平均粒径が２．５μｍ程度の湿式合成Ａｇ粉をセラミックコートしたものを使用した。
【００２５】
Ａｇ粉Ａ〜Ｅの物性の評価方法について
Ａｇ粉Ａ〜Ｅの表２に示す焼結開始温度（℃）は、ＴＭＡ（Ｒｉｇａｋｕ社製）により収縮量が１％を超えた温度とした。この場合、測定条件として、測定温度を室温〜９００℃とし、測定雰囲気を空気流量２００ｍｌ／分とし、昇温速度を１０℃／分とした。
また、Ａｇ粉Ａ〜Ｅの表２に示す焼結開始温度以上の温度でのガス発生量（ｗｔ％）は、ＴＧ−ＭＳ（Ｒｉｇａｋｕ社製）によりＡｇ粉の粉体からのガス発生量を測定した。この場合、測定条件として、温度範囲を室温〜９００℃とし、測定雰囲気をＨｅ流量１５０ｍｌ／分とし、昇温速度を１℃／分とした。ＴＧ−ＭＳの検出下限は、０．０１ｗｔ％であるので、ＴＧ−ＭＳの検出下限以下だった粉体に関しては、追加で炭素硫黄分析装置（堀場製作所製）を用いてガス発生量を測定した。炭素硫黄分析装置で測定した測定値については、右側に※を付けて記載した。また、炭素硫黄分析装置の検出下限は、０．００５ｗｔ％であり、その炭素硫黄分析装置で測定した結果がその炭素硫黄分析装置の検出下限以下のものについては、表２に「Ｎ．Ｄ．」と記載した。
【００２６】
また、実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストに用いられる樹脂は、表３に示すように、樹脂Ａおよび樹脂Ｂの２種類である。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
ここで、樹脂Ａとしては、エチルセルロース樹脂を用い、樹脂Ｂとしては、合成したアクリル樹脂を用いた。
【００２９】
樹脂Ａ、Ｂの燃焼完了温度の測定方法について
樹脂Ａ、Ｂの表３に示す燃焼完了温度は、ＴＧ−ＤＴＡ（Ｒｉｇａｋｕ社製）により測定した。この場合、測定条件として、測定温度を室温〜９００℃とし、測定雰囲気を空気流量２００ｍｌ／分とし、昇温速度を１０℃／分とした。また、樹脂Ａ（Ｂ）の重量減少が９９．９％以上になった温度を、樹脂Ａ（Ｂ）の１００％燃焼した燃焼完了温度と定義した。
【００３０】
また、実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストに用いられる溶剤は、ターピネオールを用いた。
【００３１】
内部電極ペーストの作製について
表１に示す組成物を各種調合し、プラネタリーミキサーで撹拌後、ロール分散により実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストを得た。
【００３２】
また、内部電極ペーストの印刷は、スクリーン印刷版を用いて行われ、内部電極の平均メタル厚は、１０μｍであった。
【００３３】
所定のコイルパターンが形成されたセラミックグリーンシートを、必要枚数積層するとともに、その上下の両面にコイルパターンが形成されていないセラミックグリーンシートを積層した後、これを例えば９８ＭＰａの圧力で圧着して圧着ブロックを形成した。これにより、各層のコイルパターンがビアホールによって接続されて積層型のコイルを形成する。
【００３４】
そして、この圧着ブロックを所定サイズにカットして積層体を得た。次いで、この積層体を脱脂処理した後、脱脂後の積層体を９００℃で焼成してフェライト焼結体（磁性体）を得る。そして、この磁性体の端面処理を行った後、その両端面に導電ペーストを塗布し、７００℃で焼き付けて、外部電極をそれぞれ形成した。これにより、磁性体内にコイルを内蔵する積層型チップコイル部品を得る。
【００３５】
実施例１〜３および比較例１〜４の内部電極ペーストを用いた積層型チップコイル部品について、焼結開始温度以上の温度でのガス発生の有無、焼結開始温度以上の温度での残留する樹脂の有無、および、ショート発生率について調べ、それらの結果を表１に示した。
ここで、ショート不良率の測定については、焼成して得た積層型チップコイル部品（フェライトインダクタ）１００００個のＬ値を測定し、Ｌ値が基準よりも２０％低下しているものをショート発生品とみなし、ショート発生率を算出した。
【００３６】
表１に示す結果より、実施例１、２は、ともにＡｇ粉の焼結開始温度未満で樹脂が１００％燃焼している組成である。実施例１、２は、ショート発生率が何れも０．００％〜０．０４％であり、従来組成の比較例１に対して十分なショート抑制効果が見られる。
一方、比較例１、２、４に関しては、Ａｇ粉の焼結開始温度までに樹脂が１００％燃焼しておらず、ショート発生率が高くなっている。
また、比較例３に関しては、樹脂は１００％燃焼しているものの、Ａｇ粉として湿式合成Ａｇ粉をセラミックコートしたものを用いているため粉体内部からのＳＯ2、ＣＯ2発生が見られ、ショート発生率が高い。
【００３７】
この発明の構成であれば、Ａｇ粉の形態は問わないが、特にアトマイズ粉（Ａｇ粉Ａ）は粉霧水として工水を用い、表面にごく薄いカルシア層を形成しているため、内部電極ペースト中の無機不純物由来の抵抗値の上昇がなく、焼結開始温度が高温側にシフトするため、より好適である。また、焼結開始温度が高い方が、樹脂選択の範囲が広がるため、より好適である。
【００３８】
アトマイズ粉と樹脂からなる本発明に類似したペーストとして、特開２００９−２２４２０１公報に低温焼成多層基板用導電性ペーストが開示されているが、その公報の段落［００１５］には、「粒径が０．５μｍ未満では焼結が早すぎる」との記載があり、「小径にすると焼結が早すぎる」との開示がある。工水を用いて製造したアトマイズ粉は、表面がカルシアによってコートされているため、小径化しても焼結性は変わらない。したがって、その公報の該当の発明は、アトマイズ粉の中でも焼結温度が比較的低いアトマイズ粉を用いている比較例４に該当する例と考えられる。
【００３９】
また、実施例３には、焼結開始温度以上の温度でのＣＯ2発生量が０．０５ｗｔ％の内部電極ペーストを評価し、比較例２と比較して、Ａｇ粉の焼結開始温度が樹脂Ｂの焼成完了温度より高いので、ショート発生率が低減した。
【００４０】
また、実施例１、２に示すようにガス発生量を０．０１ｗｔ％以下にすることで、より大きなショート抑制効果が望める。
以上の結果から、粉体からのガス発生量を減らすほど、ショート発生率の低減に効果が見込めることは明らかである。
【００４１】
実施例１は、請求項１〜５に該当し、最もショート抑制効果が高く、実施例２は、請求項１〜３に該当し、次にショート抑制効果が高く、実施例３は、請求項１、２に該当し、ショート抑制効果が見られるが、若干効果が低い。
【００４２】
なお、上述のフェライトインダクタには、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｃｕ系フェライト材料が用いられているが、この発明にかかる内部電極ペーストは、他のフェライト材料が用いられているフェライトインダクタの内部電極にも用いられる。
【００４３】
また、この発明にかかる内部電極ペーストは、フェライトインダクタの内部電極だけでなく、積層セラミックコンデンサ、サーミスタ、圧電素子などの他の積層デバイスの内部電極にも用いられる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この発明にかかる内部電極ペーストは、特に、例えばフェライトインダクタ、積層セラミックコンデンサ、サーミスタ、圧電素子などの積層デバイスの内部電極に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  積層型チップコイル部品（フェライトインダクタ）
１１  磁性体
１２  コイル
１２１  コイル導体
１２２  ビアホール導体
１２Ａ、１２Ｂ  電極部
１３Ａ、１３Ｂ  外部電極
【図１】
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【国際調査報告】
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2015015833.tif 000008
2015015833.tif 000009
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