(57)【要約】【課題】  ４５０℃から５００℃程度の低温で焼結が行えて緻密な薄膜を形成でき、配合する各組成の微粉化は比較的に低いレベルでよい低温焼結用電極材料を提供すること【解決手段】  銀を主成分とし、副成分にガラス成分を添加してペースト性状に調製する。ガラス成分は、酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％、酸化亜鉛を０重量％から４０重量％という関係を満たす組成配分とし、これは図２に示す斜線範囲（Ａ）となる。このガラス成分の添加量は、主成分の銀に対して５重量％以上で２０重量％以下とする。組成において、ガラス成分は平均粒径を１０μｍ以下として最大粒径は２５μｍ以下とし、また銀については平均粒径を１０μｍ以下として最大粒径は１５μｍ以下とする。ガラス成分は上記した組成配分において軟化点が４００℃付近になり、５００℃以下でも焼結助剤として機能し、低温で焼結が行える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀を主成分とするペースト状の低温焼結用電極材料であって、
添加剤としてガラス成分を添加する組成とし、当該ガラス成分は酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％という関係を満たす組成配分として、前記ガラス成分の添加量は前記銀に対して５重量％以上で２０重量％以下とすることを特徴とする低温焼結用電極材料。
【請求項２】
銀を主成分とするペースト状の低温焼結用電極材料であって、
添加剤としてガラス成分を添加する組成とし、当該ガラス成分は酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％、酸化亜鉛を４０重量％以下という関係を満たす組成配分として、前記ガラス成分の添加量は前記銀に対して５重量％以上で２０重量％以下とすることを特徴とする低温焼結用電極材料。
【請求項３】
前記ガラス成分は、平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は２５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１あるいは２の何れかに記載の低温焼結用電極材料。
【請求項４】
前記銀は、平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は１５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１あるいは２の何れかに記載の低温焼結用電極材料。
【請求項５】
チップ形状の本体外面に外部電極を設けて当該本体は焼結により形成する電子部品において、前記外部電極は請求項１から４の何れか１項に記載の低温焼結用電極材料を用いて形成することを特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温焼結用電極材料および電子部品に関するもので、より具体的には、積層コンデンサや積層インダクタ等のチップ部品について外部電極を形成するため、チップ本体の外面に薄く塗布した後に５００℃程度の低温で焼結することで薄膜に硬化させるような電極材料の性状の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結用電極材料として導電性ペーストが知られており、銀を主成分とするものが広く用いられている。これには、積層コンデンサ，積層インダクタ等のチップ部品あるいは回路基板等の製造において、それらに所定パターンに塗膜し、当該本体とともに同時焼成するような用途がある。
【０００３】
そうした導電性ペーストは、主成分の導電性材料の他に各種の副成分を加えることにより、ペースト性状における流動特性および焼結時の硬化特性などを調整するようにしている。一般には、接着力を持たせるためガラスフリットを添加したり、適度な粘度を与えるために、エチルセルロース，アクリル樹脂，ブチロール樹脂などを溶剤に溶かした有機ビヒクルを加えることなどが行われている。
【０００４】
この添加する副成分の組成については、所望の物性・特性に応じて適宜に調合することになり、例えば特許文献１などに見られるように、組成成分に関して様々な提案がある。
【特許文献１】特開平６-２９５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そうした従来の焼結用導電性ペーストでは以下に示すような問題がある。従来の焼結用導電性ペーストでは、６００℃以上の高温で焼結を行う必要があり、焼結温度が高いために当該電子部品にダメージを与える問題がある。例えば積層インダクタなどへの適用では、内蔵する導体パターンが焼結において断線するといった障害を起こすことがあり、半導体部品などへの適用では、熱的ダメージのためにシリコンやその他の元素が拡散し、はなはだしい場合は元素がそれら飛散してしまう障害を起こす。さら焼結温度が高いため、電気炉の温度を上昇，降下させることに時間がかかり、焼結工程に長時間が必要となり効率が悪い。
【０００６】
また、導電性ペーストとしては、塗布した薄膜を緻密に焼結できることが要求性能にある。焼結が不十分の場合は、内部に空孔が多数生じた状態となってしまう。係る状態になると、電子部品，回路基板の製造では当該薄膜にメッキするのでメッキ膜の内側に空孔が閉じこめられてしまい、はんだ付けの際に加熱するので空孔の空気が膨張して破裂する不良を起こす。つまり、部品実装においていわゆるハゼを起こす問題があり、メッキ（はんだ）が飛び散って近辺の回路をショートさせるおそれもある。また、焼結が十分に行なわれてない場合には、剥がれやすく、製品の信頼性を損なう問題になる。
【０００７】
また、従来の焼結揺動伝声ペーストでは、主成分の銀は微粉化しており、粒径を２μｍ以下に微粉化することで銀の表面の活性化エネルギを高めて焼結しやすくしている。しかし、このようにすると、細かく微粉化する加工処理が必要であり、コストがかかるという新たな問題を生じる。
【０００８】
また銀の粒子が細かいため、導電性ペーストについて粘度，チクソ性といった特性が限られた領域となり、塗膜パターンを形成する際の取り扱い性が悪くなる問題がある。つまり、塗膜の形成において適切な粘度の導電性ペーストが得難く、塗膜パターンにかすれが生じたり逆に付きすぎて塗膜パターンが凹凸になるなど、にじむ不良を起こす。
【０００９】
この発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、好ましくは４５０℃から５００℃程度（５５０℃でも可）の低温で焼結が行えて緻密な薄膜を形成でき、配合する各組成の微粉化は比較的に低いレベルでよい低温焼結用電極材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した目的を達成するために、本発明に係る低温焼結用電極材料は、銀を主成分とするペースト状の低温焼結用電極材料であって、添加剤としてガラス成分を添加する組成とし、当該ガラス成分は酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％という関係を満たす組成配分として、このガラス成分の添加量は、主成分の銀に対して５重量％以上で２０重量％以下とする。
【００１１】
また、添加剤としてガラス成分を添加する組成とし、当該ガラス成分は酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％、酸化亜鉛を４０重量％以下(添加するため、０重量％を含まず)という関係を満たす組成配分として、このガラス成分の添加量は、主成分の銀に対して５重量％以上で２０重量％以下とする。
【００１２】
また前記組成において、ガラス成分は平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は２５μｍ以下としたり、あるいは銀については平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は１５μｍ以下としたりすると好ましい。もちろん、係る範囲に限定するものではない。
【００１３】
また、本発明に係る電子部品は、チップ形状の本体外面に外部電極を設けて当該本体は焼結により形成する電子部品において、前記外部電極は請求項１から４の何れか１項に記載の低温焼結用電極材料を用いて形成することがよい。
【００１４】
係る構成にすることにより本発明では、ガラス成分は上記した組成配分において軟化点が４００℃付近になり、５００℃以下でも焼結助剤として機能することができる。このため、４５０℃から５００℃程度の低温で焼結が行える。もちろん、電子部品に熱的ダメージを生じない場合には、５５０℃程度までの温度で焼結することも可能である。
【００１５】
また、配合する各組成の微粉化は上記したように比較的に低いレベルでよく、後述するように、試料の製作および焼結試験の結果から緻密な薄膜を形成できることを確認している。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明に係る低温焼結用電極材料では、副成分のガラス成分は軟化点が４００℃付近になり、５００℃以下でも焼結助剤として機能し、このため、４５０℃から５００℃程度の低温で焼結が行える。そして、緻密な薄膜を形成でき、配合する各組成の微粉化は比較的に低いレベルでよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。本発明に係る低温焼結用電極材料は、銀を主成分としてペースト性状に調製してあり、これには副成分としてガラス成分を添加する組成になっている。
【００１８】
ガラス成分は、酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％、酸化亜鉛を０重量％から４０重量％という関係を満たす組成配分とし、このガラス成分の添加量は、主成分の銀に対して５重量％以上で２０重量％以下としている。そして、組成において、ガラス成分は平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は２５μｍ以下としている。また、銀については平均粒径を１０μｍ以下とし、このとき最大粒径は１５μｍ以下としている。
【００１９】
この場合、ガラス成分は上記した組成配分において軟化点が４００℃付近になり、５００℃以下でも焼結助剤として機能することができる。ガラス成分の添加については、主成分の銀に対してガラス成分の添加量が少ないと緻密化できないことを確認してある。しかし、２０重量％以上に増すと緻密化するものの、焼結させた銀の表面にガラス成分が浮いてくる析出があり、これはバレル研磨等の研磨によりある程度は除去できるが、当該薄膜は抵抗値が高くなり導電性が悪くなるため実用に適さない。
【００２０】
ガラス成分の平均粒径は１０μｍ以下がよく、粒径が大きすぎると焼結が難しくなる。つまり、主成分の銀を薄膜として焼き付けることが困難になる。ガラス成分の粒径が微細であることには不都合はないが、微粉化する加工処理に手間がかかるのでコストが高くなる。また本発明にあっては、銀の平均粒径は１０μｍ以下であればよく、このことは加工コストを従来よりも低減できるので好ましい。
【００２１】
このように、ガラス成分は上記した組成配分において軟化点が４００℃付近になって５００℃以下でも焼結助剤として機能することから、４５０℃から５００℃程度の低温で焼結が行える。
【００２２】
そして、配合する各組成の微粉化は上記したように比較的に低いレベルでよく、後述するように、試料を製作して焼結試験を行った結果、緻密な薄膜を形成できることを確認している。
【００２３】
一方、積層コンデンサや積層インダクタその他のチップ形状の本体を有する電子部品は、実装する電子基板と導通を図るためにその本体の外面に外部電極を形成する。そこで、係る外部電極として、上述した低温焼結用電極材料を用いる。つまり、チップ形状の本体（焼結前）の外面所定位置に、低温焼結用電極材料を塗布・印刷等して設ける。その後、所定温度で焼成することで、本体並びに外部電極が焼結され、電子部品が製造される。上述したように、低温で焼結が行なえるので、製造される電子部品に対する熱的ダメージの発生を抑制でき、高性能の電子部品を歩留まり良く製造できる。
【実施例】
【００２４】
本発明の効果を実証するため、副成分（ガラス成分）の組成をそれぞれ適宜に設定した複数の試料（導電性ペースト）を製作し、それら各試料による薄膜を焼結させて硬化後の性状を評価した。
【００２５】
試料としては図１に示す１７種類を製作した。これらはガラス成分の組成配分をそれぞれに変更してあり、つまり、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）は１０重量％から８０重量％の範囲、酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）は２０重量％から６０重量％の範囲、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は０重量％から５０重量％の範囲でそれぞれ適宜に設定した。
【００２６】
導電性ペーストの製作では、ガラス成分をなす酸化ビスマス，酸化ホウ素，酸化亜鉛のそれぞれを所定に調合し、当該組成の調合物をボールミルにより平均粒径１０μｍにまで粉砕し、これを銀に対して１０ｗｔ％に添加した。そして、この銀，ガラス成分の混合粉に対して５ｗｔ％のエチルセルロースと１０ｗｔ％のテルピネオールを加えて、３本ロールミルにより混練を行い、導電性ペーストを得た。なお、ガラス成分の最大粒径は２５μｍ以下としてあり、そして銀は平均粒径を１０μｍ以下とし、最大粒径は１５μｍ以下とした。
【００２７】
次に、それら導電性ペーストは積層コンデンサ（チップ本体）にディッピングにより塗膜させて焼結を行い、硬化させた薄膜について密度を測定し、それぞれ相対密度を求めた。ここで、相対密度とは、実際に焼結された試料（気孔含む）の密度を、内部に気孔が無く完全に組成元素のみで構成されている理想的な状態での密度（理論密度）で割った値である。従って、相対密度が９０％とは、気孔が１０％含まれているものである。
【００２８】
評価の基準は、相対密度が９０％以上は良判定であり、９０％未満は不良判定とした。これは相対密度が９０％未満ではガラス成分の軟化点が高くなり、主成分の銀に対する濡れ性が悪化することから不良判定となる。
【００２９】
その結果、良判定を得たのは試料２，３，４，６，８，１０，１１，１４であり、このことから図２に示す斜線範囲（Ａ）の組成が適正であることが判明した。つまり、ガラス成分は、酸化ビスマスを３０重量％から７０重量％、酸化ホウ素を３０重量％から５０重量％、酸化亜鉛を０重量％から４０重量％という関係を満たす組成配分がよいという結論を得た。酸化亜鉛は０重量％を含むため、酸化亜鉛を含まない２元系でも良いし、酸化亜鉛を含む３元系でも良いことが確認できる。
【００３０】
そして焼結は４５０℃の温度でよく、焼結時間は１０分でよいことが確認できた。また、当該薄膜は十分に緻密であることを確認した。したがって、本発明に係る低温焼結用電極材料によれば、温度４５０℃の低温で、しかも１０分という短時間で焼き付けが行えて、十分に緻密化した外部電極が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係り製作した各試料の組成を示し、各試料の相対密度に基づく判定を説明する表図である。
【図２】本発明に係るガラス成分の組成の範囲を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ  ガラス成分の組成範囲
【図１】
2007027010.tif 000003
【図２】
2007027010.tif 000004