(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端面に端子電極が形成されたセラミック電子部品本体を用意する工程と、
前記端子電極に接合されるべき金属端子を用意する工程と、
前記金属端子を前記端子電極に接合するための接合材を用意する工程と、
前記金属端子を、前記接合材を介して前記端子電極に接合する接合工程と
を備え、
前記金属端子の、前記接合材との接触面は、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか一方を含み、
前記接合材は、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか他方からなる、平均粒径が０．３７５μｍ以上かつ２．０μｍ以下の金属粉末とガラス成分とを含む、導電性ペーストであり、
前記接合工程は、前記端子電極と前記金属端子とを前記接合材を介して密着させた状態で５５０〜７５０℃の温度で熱処理することによって、前記端子電極と前記金属端子とをＡｇ−Ｃｕ合金接合する工程を備える、
セラミック電子部品の製造方法。
【請求項２】
前記接合材に含まれる前記金属粉末は、比較的大径の大径粒子と比較的小径の小径粒子とを含み、前記大径粒子の平均粒径に対する、前記小径粒子の平均粒径の比率は０．３〜０．６の範囲内にある、請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項３】
前記小径粒子の平均粒径は１μｍ以下である、請求項２に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項４】
前記金属端子は、Ｃｕ系金属からなる母材とＡｇ系金属のめっき膜からなるコーティング層とを備え、前記接合材は、Ｃｕ系金属からなる前記金属粉末と前記ガラス成分とを含む、請求項１ないし３のいずれかに記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス成分は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｂ、ＰｂおよびＺｎから選ばれる少なくとも２種の酸化物を主成分とする、請求項１に記載のセラミック電子部品の製造方法。
【請求項６】
セラミック電子部品本体と、
前記セラミック電子部品本体の両端面に形成される端子電極と、
前記端子電極に金属接合層を介して接合される金属端子と
を備え、
前記金属端子の、前記金属接合層との接触面は、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか一方を含み、
前記金属接合層は、ガラス成分を含み、かつ緻密化率が４０％以上、９１％以下であり、
前記金属端子と前記金属接合層とは、Ａｇ−Ｃｕ合金によって接合されている、
セラミック電子部品。
【請求項７】
前記金属端子は、Ｃｕ系金属からなる母材とＡｇ系金属のめっき膜からなるコーティング層とを備え、前記金属接合層はＣｕ系金属からなる、請求項６に記載のセラミック電子部品。
【請求項８】
前記ガラス成分は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｂ、ＰｂおよびＺｎから選ばれる少なくとも２種の酸化物を主成分とする、請求項６または７に記載のセラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、セラミック電子部品およびその製造方法に関するもので、特に、金属端子が端子電極に取り付けられた構造を有するセラミック電子部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味あるセラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサがある。積層セラミックコンデンサは、セラミックをもって構成される電子部品本体としてのコンデンサ本体を備えている。コンデンサ本体の両端面には端子電極が形成されている。【０００３】
また、積層セラミックコンデンサの実装状態において、熱的または機械的要因のために配線基板からコンデンサ本体に加わる応力によって、コンデンサ本体にクラック等の機械的損傷がもたらされることがある。そこで、上記のような応力をできるだけ緩和し、機械的損傷を招かないようにするため、金属端子が端子電極に取り付けられた構造を有する積層セラミックコンデンサが提案されている。【０００４】
上述のような金属端子が取り付けられた積層セラミックコンデンサにおいて、端子電極と金属端子とを接合するための接合材としては、特許第３３７６９７１号公報（特許文献１）に記載のように、半田を用いるのが一般的である。【０００５】
しかしながら、半田は、その融点が比較的低いため、積層セラミックコンデンサの配線基板への実装に際しての半田リフロー工程において、コンデンサ本体が金属端子から脱落することがある。また、半田と金属端子との間でＣｕ3 Ｓｎ、Ａｇ3 Ｓｎ等の金属間化合物が生成され、これが原因となったり、金属端子と半田との線膨張係数の違いが原因となったりして、熱衝撃を加えると、半田と金属端子との界面にクラックが入り、機械的信頼性が低下することがある。【０００６】
そこで、特開２００２−２３１５６９号公報（特許文献２）および特開２００４−４７６７１号公報（特許文献３）に記載のように、Ａｇ−Ｃｕ合金によって端子電極と金属端子とを接合することにより、耐熱性を向上させることが提案されている。しかしながら、Ａｇ−Ｃｕ合金で接合した端子電極と金属端子との接合部分は、耐熱性こそ高いものの、その接合強度は必ずしも十分とは言えなかった。【０００７】
本件発明者は、その原因を追求したところ、一般にＡｇ−Ｃｕ合金の合金化に必要とされる温度、すなわちＡｇ−Ｃｕ合金の共晶温度である７７９℃といった比較的高い温度では、めっき層またはペースト層を構成しているＡｇまたはＣｕが、隣接する層に拡散してカーケンダルボイドを生成し、めっき層またはペースト層が実質的になくなってしまうためであることを見出した。特許文献２では合金化温度の具体的な開示はないが、特許文献３では、合金化温度が８００℃であるという開示がある。【０００８】
上述の拡散は、めっき層で最も生じやすく、以下、接合用ペースト層、端子電極または金属端子の順で生じやすく、たとえば「Ｃｕ端子電極―Ｃｕペースト接合層―Ａｇめっき層―Ｃｕ金属端子」といった配置順序で接合部分が構成されている場合、まず、Ａｇめっき層がＣｕペースト接合層に拡散し、カーケンダルボイドを生成し、Ａｇめっき層がなくなってしまう。【０００９】
なお、特許文献２では、その実施例において、接合強度を測定するために荷重をかけて落下試験を行なっている。コンデンサ素子に２０ｇの荷重をかけても、コンデンサ素子が落下しないと記載されているが、この２０ｇの荷重というのはごくわずかな荷重であり、これに耐えられたからといっても、必ずしも十分な接合強度を有しているとは言えない。少なくとも、この２０ｇより１桁高い接合強度でないと、接合強度が十分であるとは言えない。このように、特許文献２に記載のものにおいて、接合強度がそれほど高くないのは、合金化のための熱処理により金属端子のＡｇ膜が端子電極に形成したＣｕ膜に拡散してなくなってしまっているからあろうと推測される。
【特許文献１】特許第３３７６９７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１５６９号公報
【特許文献３】特開２００４−４７６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明は、端子電極と金属端子との接合部分の耐熱性を向上させることができるとともに、その接合強度をも向上させることができる、セラミック電子部品の製造方法、およびこの製造方法によって得ることができるセラミック電子部品を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、簡単に言えば、端子電極と金属端子との接合のためにＡｇ−Ｃｕ合金接合が適用されることを特徴としている。【００１２】
より詳細には、この発明は、両端面に端子電極が形成されたセラミック電子部品本体を用意する工程と、端子電極に接合されるべき金属端子を用意する工程と、金属端子を端子電極に接合するための接合材を用意する工程と、金属端子を、接合材を介して端子電極に接合する接合工程とを備える、セラミック電子部品の製造方法にまず向けられるものであって、前述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。【００１３】
すなわち、金属端子の、接合材との接触面は、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか一方を含み、接合材は、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか他方からなる金属粉末とガラス成分とを含む、導電性ペーストである。この金属粉末は、平均粒径が０．３７５μｍ以上かつ２．０μｍ以下とされる。そして、前述の接合工程は、端子電極と金属端子とを接合材を介して密着させた状態で５５０〜７５０℃の温度で熱処理することによって、端子電極と金属端子とをＡｇ−Ｃｕ合金接合する工程を備えることを特徴としている。
【００１４】
この発明に係るセラミック電子部品の製造方法において、上記接合材に含まれる金属粉末は、比較的大径の大径粒子と比較的小径の小径粒子とを含み、すなわち、少なくとも２つのピークを有する粒度分布を示すものであり、大径粒子の平均粒径に対する、小径粒子の平均粒径の比率は０．３〜０．６の範囲内にあることが好ましい。この場合、より好ましくは、小径粒子の平均粒径は１μｍ以下とされる。【００１５】
また、この発明に係るセラミック電子部品の製造方法において、金属端子は、Ｃｕ系金属からなる母材とＡｇ系金属のめっき膜からなるコーティング層とを備え、接合材は、Ｃｕ系金属からなる金属粉末とガラス成分とを含むことが好ましい。【００１６】
この発明は、また、セラミック電子部品本体と、セラミック電子部品本体の両端面に形成される端子電極と、端子電極に金属接合層を介して接合される金属端子とを備える、セラミック電子部品にも向けられる。【００１７】
この発明に係るセラミック電子部品は、金属端子の、金属接合層との接触面が、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属のいずれか一方を含み、金属接合層が、ガラス成分を含み、かつその緻密化率が４０％以上、９１％以下であり、金属端子と金属接合層とが、Ａｇ−Ｃｕ合金によって接合されていることを特徴としている。
【００１８】
この発明に係るセラミック電子部品において、金属端子は、Ｃｕ系金属からなる母材とＡｇ系金属のめっき膜からなるコーティング層とを備え、金属接合層はＣｕ系金属からなることが好ましい。【００１９】
この発明において、ガラス成分は、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｂ、ＰｂおよびＺｎから選ばれる少なくとも２種の酸化物を主成分とするものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係るセラミック電子部品の製造方法によれば、端子電極と金属端子とがＡｇ−Ｃｕ合金接合によって接合されるので、まず、接合部分の耐熱性を向上させることができる。【００２１】
また、この発明に係るセラミック電子部品の製造方法によれば、接合材に含まれる金属粉末の平均粒径を２．０μｍ以下とするとともに、接合材にガラス成分を含有させている。これらのことから、ＡｇとＣｕとの間での反応性を向上させることができるとともに、ＡｇとＣｕとの合金化温度を引き下げることができる。その結果、５５０〜７５０℃といった比較的低い温度でＡｇとＣｕとを十分に合金化させることができ、たとえば、最も拡散されやすいめっき層であっても、これを確実に残すことができ、端子電極と金属端子との接合部分において、高い接合強度および信頼性の高い接合状態を与えることができる。
【００２２】
この発明に係るセラミック電子部品の製造方法において、接合材に含まれる金属粉末が、前述したように、大径粒子と小径粒子とを含み、大径粒子の平均粒径に対する、小径粒子の平均粒径の比率が０．３〜０．６の範囲内にされると、金属粉末を構成する粒子同士を最密充填させることが容易となり、粒子間の空隙を低減させることができる。その結果、金属粉末を構成する粒子の反応性を高め、熱処理後において、接合部分の緻密度を向上させることができ、高い接合強度を確実に得ることができる。特に、小径粒子の平均粒径が１μｍ以下とされると、上述の効果がより顕著に発揮される。なお、このような効果がより確実に発揮されるようにするには、大径粒子１００重量部に対して、小径粒子が５〜５０重量部の割合で混在していることが好ましい。【００２３】
この発明に係るセラミック電子部品によれば、端子電極と金属端子とを接合する金属接合層の緻密化率が４０％以上（ポア率が６０％未満）であるので、接合部分において高い導電性および機械的強度を確保することができる。【００２４】
この発明において、金属端子が、Ｃｕ系金属からなる母材とＡｇ系金属のめっき膜からなるコーティング層とを備え、接合材が、Ｃｕ系金属からなる金属粉末とガラス成分とを含む場合、得られたセラミック電子部品において、端子電極、金属接合層および金属端子を、すべて、Ｃｕ系金属で構成することができる。【００２５】
したがって、端子電極、金属接合層および金属端子の各々における線膨張係数を実質的に同等することができ、接合部分において熱による応力を発生させにくくすることができる。その結果、熱衝撃によって接合部分にクラック等が生じにくくなり、セラミック電子部品の機械的信頼性を高めることができる。【００２６】
また、Ｃｕ系金属は、たとえばＦｅ−Ｎｉ系金属に比べ、導電率および熱伝導率が高い。その結果、接合部分での電気抵抗による発熱を抑えることができるとともに、セラミック電子部品本体での発熱を配線基板に伝えやすくすることができる。このようなことから、この好ましい実施態様は、大電流下で使用される平滑コンデンサにおいて有利に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、この発明の一実施形態を説明するためのセラミック電子部品１の一部を拡大して示す断面図であり、（ａ）は、金属端子２を端子電極８に接合するにあたって実施される熱処理の前の状態を示し、（ｂ）は、熱処理の後の状態を示す。
【図２】図２は、図１（ｂ）に対応する図であって、熱処理において７５０℃を超える温度が付与された場合の状態を示す図である。
【図３】図３は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第１の例を示す正面図である。
【図４】図４は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第２の例を示す正面図である。
【図５】図５は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第３の例を示す正面図である。
【図６】図６は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第４の例を示す正面図である。
【図７】図７は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第５の例を示す側面図である。
【図８】図８は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第６の例を示す側面図である。
【図９】図９は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての第７の例を示す側面図である。
【図１０】図１０は、実験例１において作製した試料についての熱処理温度と金属端子の接合強度との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示した各試料についての金属接合層の緻密化率と金属端子の接合強度との関係を示す図である。
【図１２】図１２は、実験例２において評価した、実施例および比較例についての金属端子の接合強度に対する熱衝撃の影響を示す図である。
【図１３】図１３は、実験例３において評価した、大径粒子の平均粒径に対する、小径粒子の平均粒径の比率と金属端子の接合強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，２１ａ〜２１ｇ  セラミック電子部品
２，２５ａ〜２５ｇ  金属端子
３  セラミック層
４，５  内部電極
６，２３  セラミック電子部品本体
７  端面
８，２４  端子電極
１０  接合材
１０ａ，２６  金属接合層
１１  母材
１２，１３  コーティング層
１４  Ａｇ−Ｃｕ合金層
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１は、この発明の一実施形態を説明するためのもので、セラミック電子部品１の一部を拡大して示している。図１において、（ａ）は、金属端子２の接合にあたって実施される熱処理の前の状態を示し、（ｂ）は、熱処理の後の状態を示している。【００３０】
図示したセラミック電子部品１は、積層セラミックコンデンサを構成するもので、積層された複数のセラミック層３と内部電極４および５とを交互に積層した積層構造を有するセラミック電子部品本体６を備えている。内部電極４および５のうち、内部電極４は、セラミック電子部品本体６の一方の端面７にまで引き出され、内部電極５は、図示しないが、セラミック電子部品本体６の他方の端面にまで引き出されている。そして、これら内部電極４と内部電極５とが、積層方向に関して交互に配置されている。【００３１】
図１には、セラミック電子部品本体６の一方の端面７側の構成が図示されている。また、一方の端面７側の構成と図示しない他方の端面側の構成とは実質的に同様である。したがって、以下には、図示した端面７側の構成について説明し、他方の端面側の構成についての説明は省略する。【００３２】
セラミック電子部品本体６の端面７には、内部電極４に電気的に接続される端子電極８が形成される。端子電極８は、たとえば、Ｃｕ系金属粉末を含む導電性ペーストを焼き付けることによって形成される。【００３３】
セラミック電子部品１を製造するため、上述のように端子電極８が形成されたセラミック電子部品本体６が用意されるとともに、端子電極８に接合されるべき金属端子２、および金属端子２を端子電極８に接合するための接合材１０が用意される。【００３４】
金属端子２は、図１（ａ）に示すように、母材１１とコーティング層１２および１３とを備えている。母材１１は、好ましくは、たとえばベリリウム銅、コルソン合金、リン青銅等の耐熱性銅合金のようなＣｕ系金属から構成される。また、母材１１上に形成される下地のコーティング層１２は、Ｎｉ系金属のめっき膜から構成され、その上に形成されるコーティング層１３は、Ａｇ系金属のめっき膜から構成される。このようにして、金属端子２の最外層表面は、Ａｇ系金属から構成される。【００３５】
接合材１０は、Ｃｕ系金属からなる、平均粒径が０．３７５μｍ以上かつ２．０μｍ以下の金属粉末を含み、かつガラス成分を含む、導電性ペーストである。上述のＣｕ系金属からなる金属粉末としては、好ましくは、真球度が１．２〜２．４の球形Ｃｕ粉末が用いられる。なお、金属端子２の最外層の表面が、前述した場合と異なり、Ａｇ系金属ではなくＣｕ系金属から構成される場合には、接合材１０に含まれる金属粉末としては、Ａｇ系金属からなるものが用いられる。
【００３６】
なお、上述のように用いられるＡｇ系金属およびＣｕ系金属は、それぞれ、純Ａｇおよび純Ｃｕである場合に限らず、Ａｇ系金属およびＣｕ系金属としての特性を実質的に損なうことがない範囲であれば、たとえば硬度向上や融点調整のために他の金属が添加されたものであってもよい。より具体的には、Ａｇ系金属であれば、Ａｇを主成分としながら、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等が添加されてもよく、他方、Ｃｕ系金属であれば、Ｃｕを主成分としながら、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｎｉ、Ｐ等が添加されてもよい。【００３７】
接合材１０に含まれる金属粉末は、平均粒径が２．０μｍ以下であると前述したが、比較的大径の大径粒子と比較的小径の小径粒子とを混在させていることが好ましい。この場合、大径粒子の平均粒径に対する、小径粒子の平均粒径の比率は０．３〜０．６の範囲内になるように選ばれる。また、より好ましくは、小径粒子の平均粒径は１μｍ以下とされる。【００３８】
上述のように、接合材１０に含まれる金属粉末において、大径粒子と小径粒子とを混在させると、粒子同士を最密充填させることが容易となる。なお、このように、大径粒子と小径粒子とを混在させる場合であっても、各粒子の真球度については、前述したように、１．２〜２．４とされることが好ましい。また、好ましくは、大径粒子１００重量部に対して、小径粒子が５〜５０重量部の割合で混合される。【００３９】
接合材１０に含まれるガラス成分は、たとえばＢｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラスまたはＰｂＯ−ＺｎＯ−ＳｉＯ2 ガラスのように、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｂ、ＰｂおよびＺｎから選ばれる少なくとも２種の酸化物を主成分とするものであることが好ましい。
【００４０】
次に、金属端子２を、接合材１０を介して端子電極８に接合する接合工程が実施される。この接合工程では、図１（ａ）に示すように、端子電極８と金属端子２とを接合材１０を介して密着させた状態で５５０〜７５０℃の温度で熱処理される。その結果、図１（ｂ）に示すように接合材１０が焼結して金属接合層１０ａが形成され、この金属接合層１０ａを介して、金属端子２が端子電極８に接合される。このとき、金属端子２、より具体的にはＡｇ系金属からなるコーティング層１３とＣｕ系金属からなる金属接合層１０ａとの間には、Ａｇ−Ｃｕ合金層１４が形成され、これによって、端子電極８と金属端子２とがＡｇ−Ｃｕ合金接合される。【００４１】
上述したＡｇ−Ｃｕ合金層１４は、半田より高い耐熱性を有している。また、接合材１０に含まれるＣｕ系金属粉末の平均粒径が２．０μｍ以下であり、かつ接合材１０にガラス成分が含まれているので、ＡｇとＣｕとの反応性を向上させるとともに、これらの合金化温度を引き下げることができる。その結果、前述したように、５５０〜７５０℃の温度による熱処理で、十分に合金化させながら、ＡｇまたはＣｕの拡散を引き起こさないようにすることができる。【００４２】
なお、上記の熱処理温度が５５０℃未満の場合には、合金化が十分に進まず、高い接合強度を得ることができない。他方、熱処理温度が７５０℃を超えると、図２に示すように、コーティング層１３を構成するＡｇがＣｕを含む接合材１０または金属接合層１０ａに拡散し、カーケンダルボイドを生成し、十分な接合強度を得ることができない。なお、図２ではＡｇ系金属からなるコーティング層１３については、大半が消失し、ほとんど空洞になっている状態が図示されている。【００４３】
前述したように、接合材１０に含まれる金属粉末が大径粒子と小径粒子とを含み、これらの平均粒径の比率が０．３〜０．６の範囲内に選ばれると、粒子間の空隙を低減させることができるので、上述した熱処理工程において、金属粉末の反応性を高めることができ、金属接合層１０ａの緻密度を向上させ、端子電極８と金属端子２との間でより高い接合強度を得ることができる。【００４４】
なお、上記の実施形態は、この発明が積層コンデンサに適用された場合について説明したが、この発明は、積層セラミックコンデンサに限らず、抵抗器、インダクタ等のセラミック電子部品に対しても適用することができる。【００４５】
図３ないし図９は、この発明に係るセラミック電子部品に備える金属端子の形状についての種々の例を示している。図３ないし図６には、それぞれ、セラミック電子部品２１ａ、２１ｂ、２１ｃおよび２１ｄが正面図で示され、図７ないし図９には、それぞれ、セラミック電子部品２１ｅ、２１ｆおよび２１ｇが側面図で示されている。【００４６】
図３ないし図９には、共通して、セラミック電子部品２１ａ〜２１ｇが配線基板２２上に実装された状態が示されている。セラミック電子部品２１ａ〜２１ｇは、共通して、セラミック電子部品本体２３と、セラミック電子部品本体２３の両端面に形成される端子電極２４と端子電極２４に金属端子２５ａ〜２５ｇの各々を接合している金属接合層２６とを備えている。【００４７】
図３に示したセラミック電子部品２１ａでは、金属端子２５ａは、逆Ｕ字状に延びるように曲げられ、配線基板２２に対する接続部となる接続端部２７ａは、セラミック電子部品本体２３の外方へ延びるように折り曲げられている。【００４８】
図４に示したセラミック電子部品２１ｂでは、金属端子２５ｂは、金属端子２５ａの場合と同様、逆Ｕ字状に延びるように曲げられているが、配線基板２２に対する接続部となる接続端部２７ｂは、セラミック電子部品本体２３の内方へ延びるように折り曲げられている。【００４９】
図５に示したセラミック電子部品２１ｃでは、金属端子２５ｃは、比較的鋭い屈曲角をもって逆Ｖ字状に延びるように曲げられ、配線基板２２に対する接続部となる接続端部２７ｃは、セラミック電子部品本体２３の内方へ延びるように折り曲げられている。【００５０】
図６に示したセラミック電子部品２１ｄでは、金属端子２５ｄは、接続端部２７ｄの部分を含めてＬ字状に延びるように曲げられ、接続端部２７ｄは、セラミック電子部品本体２３の外方へ延びるように折り曲げられている。【００５１】
図７に示したセラミック電子部品２１ｅでは、通常の板状の金属端子２５ｅが取り付けられている。【００５２】
図８に示したセラミック電子部品２１ｆでは、図３ないし図５に示したような二重構造の金属端子２５ｆを備えているが、金属端子２５ｆの外側に位置する部分において、穴２８が設けられている。【００５３】
図９に示したセラミック電子部品２１ｇでは、金属端子２５ｇは、櫛歯状の形状を有している。【００５４】
次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。【００５５】
［実験例１］
セラミック電子部品本体として、内部電極がＮｉ系金属からなり、端子電極がＣｕ系金属からなる積層セラミックコンデンサのためのセラミック電子部品本体を用意した。また、接合材として、平均粒径が１．３μｍのＣｕ系金属粉末、Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラス成分および有機ビヒクルを含む導電性ペーストを用意した。また、金属端子として、図３に示すような形状のものであって、ベリリウム銅を母材とし、Ｎｉめっき膜を下地コーティング層とし、Ａｇめっき膜をその上のコーティング層としたものを用意した。【００５６】
次に、端子電極と金属端子とを接合材を介して密着させた状態で固定し、その状態で、接合材としての導電性ペースト中の有機ビヒクル成分を乾燥させるために、１５０℃の温度に設定された恒温槽で２０分間乾燥処理し、次いで、その状態を維持したまま、中性雰囲気のオーブンにて、５００℃、５５０℃、６００℃、６５０℃、７００℃、７５０℃および８００℃の各温度で熱処理し、各試料に係る、金属端子が取り付けられたセラミック電子部品を得た。【００５７】
このようにして得られたセラミック電子部品の端子電極に対する金属端子の接合強度を評価した結果が図１０に示されている。【００５８】
図１０に示すように、熱処理温度が５５０〜７５０℃の温度範囲とされたとき、比較的高い接合強度が得られている。これに対して、熱処理温度が５５０℃未満の５００℃とされたときには、金属端子側のＡｇと接合材に含まれるＣｕとが十分に合金化せず、接合強度が低くなっている。他方、熱処理温度が７５０℃を超える８００℃とされたときには、金属端子側のＡｇが接合材中に拡散し、カーケンダルボイドを生成し、接合強度が低くなっている。【００５９】
図１１には、図１０に示した各試料の緻密化率が示されている。緻密化率は、熱処理後の金属接合層中の任意の点について、断面顕微鏡写真上での面積比率から算出して求めたものである。【００６０】
図１１に示すように、緻密化率が４０％未満（合金化がほとんど進んでいない状態）では、接合強度が低い。他方、緻密化率が９１％（熱処理温度が７５０℃）を超えると、接合強度が急に低下している。これは、熱処理温度が７５０℃を超えると、金属端子側のＡｇの拡散が生じるためであると考えられる。なお、緻密化率が７０％（熱処理温度が６５０℃）を超えると、接合強度が徐々に低下しているのは、金属接合層中のガラス成分が徐々に拡散していくからではないかと推測される。【００６１】
なお、上記実験例１では、接合材に含まれるガラス成分として、Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラスを用いたが、Ｂｉ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ガラスを用いた場合にも、実質的に同様の結果が得られた。【００６２】
［実験例２］
上記実験例１において作製した試料のうち、熱処理温度を６５０℃にして得られた試料を実施例とし、接合材として半田を用いたものを比較例として、金属端子の接合強度に及ぼす熱衝撃の影響を調査した。その結果が図１２に示されている。【００６３】
図１２に示すように、比較例では、熱衝撃によって接合強度が大幅に低下しているのに対し、実施例では、熱衝撃による接合強度の低下がほとんど認められない。【００６４】
[実験例３]
前述した実験例１では、接合材として、平均粒径が１．３μｍのＣｕ系金属粉末を含む導電性ペーストを用いたが、この実験例３では、接合材となる導電性ペースト中のＣｕ系金属粉末として、比較的大径の大径粒子と比較的小径の小径粒子とを混在させたものを用いた。【００６５】
より具体的には、Ｃｕ系金属粉末として、大径粒子の平均粒径については１．２５μｍに固定し、小径粒子の平均粒径を種々に変動させ、大径粒子１００重量部に対して小径粒子２５重量部の割合で混合したものを用いた。また、熱処理温度を６５０℃に設定した。その他の条件については、実験例１の場合と同様にし、各試料となるセラミック電子部品を得た。そして、このセラミック電子部品の端子電極に対する金属端子の接合強度を評価した。その結果が図１３に示されている。【００６６】
図１３に示すように、「小径粒子の粒径／大径粒子の粒径」の変動によって接合強度が変動し、「小径粒子の粒径／大径粒子の粒径」が０．３〜０．６の範囲内にあるとき、比較的高い接合強度が得られている。【００６７】
他方、「小径粒子の粒径／大径粒子の粒径」が０．６を超えると、Ｃｕ系金属粉末の反応性が低下し、そのため、接合強度が低下している。他方、「小径粒子の粒径・大径粒子の粒径」が０．３未満となると、小径粒子同士の凝集が進み、金属粉末の分散性が低下し、接合部分の緻密性が阻害される。その結果、接合強度が低下している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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