(57)【要約】【課題】内部電極切れによる静電容量の低下が防止できショート不良が少ない導電性ペーストおよび積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ニッケル粉末２１は、粒子表面に付着したセラミック粉末２２により被覆され、その被覆率が５０％以上である導電性ペーストであり、これにより、セラミック粉末によるニッケル粉末の焼結遅延効果により、薄層化した場合でも内部電極切れを防止することができ、薄く平坦で連続した内部電極を形成することができる。そして、この導電性ペーストを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法は、内部電極および誘電体層を薄層化した場合でも、内部電極切れによる静電容量の低下が防止でき、得られる静電容量も大きく、ショート不良が少ない積層セラミックコンデンサを歩留まり良く製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ニッケル粉末とセラミック粉末と有機バインダと溶剤とを含む導電性ペーストであって、前記ニッケル粉末は、粒子表面に付着した前記セラミック粉末により被覆され、その被覆率が５０％以上である導電性ペースト。
【請求項２】
ニッケル粉末の平均粒径は、０．４μｍ以下である請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
誘電体セラミック粉末と有機バインダとを含む誘電体セラミックシートを作製する第１の工程と、導電性ペーストを用いて導電性ペースト膜を形成する第２の工程と、前記誘電体セラミックシートと前記導電性ペースト膜とを積層して積層体を作製する第３の工程と、前記積層体を焼成して焼結体を作製する第４の工程とを備える積層セラミックコンデンサの製造方法であって、前記導電性ペーストは、ニッケル粉末とセラミック粉末と有機バインダと溶剤とを含み、前記ニッケル粉末は、粒子表面に付着した前記セラミック粉末により被覆され、その被覆率が５０％以上であるものを用いる積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項４】
第２の工程に先立ち、導電性ペーストを評価し、ニッケル粉末は粒子表面に付着したセラミック粉末により被覆されその被覆率が５０％以上である導電性ペーストを選別して用いる請求項３に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサに用いられる導電性ペースト、およびこれを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、代表的な積層セラミック電子部品である積層セラミックコンデンサにおいては、その小型化かつ大容量化を目的として、内部電極、誘電体層の薄層化および高積層化が進んでいる。例えば、積層セラミックコンデンサにおいて、その内部電極、誘電体層の厚みは、ともに１．０μｍ以下程度のものが実用化されようとしている。
【０００３】
積層セラミックコンデンサの薄層化および高積層化を図るためには、内部電極の薄層化も重要な課題である。内部電極の薄層化のためには、内部電極となる乾燥後の導電性ペースト膜の薄層化が必要である。しかしながら、導電性ペースト膜を薄層化した場合には、一般に内部電極となる導電性ペースト膜中の金属粉の方が誘電体セラミックシートに比べて焼結が早いため、焼成の際に、焼結時の収縮挙動差による構造欠陥の発生や、内部電極の焼結が進みすぎた場合には内部電極の連続性が低下し、いわゆる内部電極切れに伴う静電容量の低下などの不具合が発生する。
【０００４】
これらの不具合を防ぐため、導電性ペーストには、内部電極となる金属粉、例えばニッケル粉のほかに、共材と言われるセラミック材料を添加し、内部電極となるニッケル粉の焼結を遅らせる方法が採られている。共材として使用されるセラミック材料は、誘電体セラミックシートに含まれるセラミック粉末と同じ組成のもの、またはセラミック粉末の主成分の材料が用いられる。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開２００１−１１０２３３号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の方法においても、内部電極の厚みを１．０μｍ以下程度と薄層化するために、内部電極となる乾燥後の導電性ペースト膜を薄層化した場合には、導電性ペースト膜中の金属粉が少量であるため、内部電極となる金属粉の過焼結による内部電極切れが発生し易く、静電容量が低下しまたそのバラツキが大きく、所望の静電容量が得られないという課題がある。さらに、内部電極となる金属粉の過焼結により内部電極の厚みが局部的に厚くなることから、誘電体層を薄層化し、かつ積層数が多い積層セラミックコンデンサの場合には、誘電体層を内部電極が突き破りショート不良を発生しやすいという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するもので、内部電極および誘電体層を薄層化した場合でも、内部電極切れによる静電容量の低下が防止できショート不良が少ない導電性ペーストおよび積層セラミックコンデンサの製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の導電性ペーストは、ニッケル粉末とセラミック粉末と有機バインダと溶剤とを含む導電性ペーストであって、前記ニッケル粉末は、粒子表面に付着した前記セラミック粉末により被覆され、その被覆率が５０％以上である構成としたものである。
【０００９】
また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、誘電体セラミック粉末と有機バインダとを含む誘電体セラミックシートを作製する第１の工程と、導電性ペーストを用いて導電性ペースト膜を形成する第２の工程と、前記誘電体セラミックシートと前記導電性ペースト膜とを積層して積層体を作製する第３の工程と、前記積層体を焼成して焼結体を作製する第４の工程とを備える積層セラミックコンデンサの製造方法であって、前記導電性ペーストは、ニッケル粉末とセラミック粉末と有機バインダと溶剤とを含み、前記ニッケル粉末は、粒子表面に付着した前記セラミック粉末により被覆され、その被覆率が５０％以上であるものを用いる構成としたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の導電性ペーストによれば、上記した構成により、焼成時において、セラミック粉末によるニッケル粉末の焼結遅延効果により、薄層化した場合でも内部電極切れを防止することができ、薄く平坦で連続した内部電極を形成することができる。
【００１１】
また、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、上記した構成により、内部電極および誘電体層を薄層化した場合でも、内部電極切れによる静電容量の低下が防止でき、得られる静電容量も大きく、ショート不良が少ない。また、構造欠陥不良やサーマルクラックなどの発生がなく、高品質で信頼性の高い積層セラミックコンデンサを歩留まり良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（実施の形態）
以下、一実施の形態を用いて、本発明の導電性ペースト、およびこれを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法について、詳細に説明する。
【００１３】
まず、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体セラミック粉末に、溶剤、有機バインダを加えて混合したスラリーをドクターブレード法などの方法により成形して厚さ２μｍの誘電体セラミックシートを得る。
【００１４】
一方、以下のようにして、本実施の形態における導電性ペーストを作製する。走査型電子顕微鏡観察による平均粒径が０．２μｍ、０．４μｍおよび０．５μｍの３種のニッケル粉末を準備し、これらのニッケル粉末のそれぞれに、溶剤と有機バインダを加え、混練してニッケルペーストを作製する。また、共材のセラミック粉末として、走査型電子顕微鏡観察による平均粒径が０．０５μｍおよび０．１μｍの２種のチタン酸バリウム粉末を準備し、これらのチタン酸バリウム粉末のそれぞれを、有機溶剤中で均一に分散し、バインダを含むビヒクルを加えた後、混練して共材ペーストを作製する。次に、上記のニッケルペーストと共材ペーストとを種々組み合わせて、チタン酸バリウム粉末の重量がニッケル粉末の２０％の重量になるように、ニッケルペーストに共材ペーストを添加し、３本ロールで混練し分散して、（表１）に示す試料番号１〜８の８種の導電性ペーストを得た。なお、試料番号１、３、４、６、７は、共材としてのチタン酸バリウムのセラミック粉末がニッケル粉末に付着して被覆する被覆率を高めるため、３本ロールでの分散を５回繰り返した。これに対して、比較例とする試料番号２、５、８は３本ロールでの分散を１回のみとした。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
続いて、（表１）の試料番号１〜８の導電性ペーストそれぞれを用い、上記の誘電体セラミックシート上に、スクリーン印刷により所定のパターンで０．５ｍｇ／ｃｍ2のニッケル粉末の塗布量になるように印刷し、８０℃で乾燥して、内部電極となる導電性ペースト膜を形成した誘電体セラミックシートを８種作製した。なお、所定のパターンの内部電極となる導電性ペースト膜の寸法、形状および配置は、後の工程で切断、分離した時、個片の積層セラミックコンデンサが得られるように設定した。また、ニッケル粉末の塗布量は、蛍光Ｘ線測定法により測定した。導電性ペースト膜の厚みは１．２〜１．３μｍであった。
【００１７】
そして、これら８種の導電性ペースト膜を形成した誘電体セラミックシートについて、走査型電子顕微鏡を用いて導電性ペースト膜を観察し、共材としてのチタン酸バリウムのセラミック粉末がニッケル粉末に付着して被覆した被覆状態を評価した。
【００１８】
この時のセラミック粉末によるニッケル粉末の被覆状態の評価としては、図１および図２に示すように、一方方向から平面視した時すなわちニッケル粉末２１の半球部分において、チタン酸バリウムのセラミック粉末２２によって全く被覆されていない部分の最大部分２３の面積が、半球部分の面積の５０％未満である場合には、被覆率が５０％以上のニッケル粉末とし、反対に、図３および図４に示すように、ニッケル粉末２１の半球部分において、チタン酸バリウムのセラミック粉末２２によって全く被覆されていない部分の最大部分２３の面積が半球部分の面積の５０％以上である場合には、被覆率が５０％未満のニッケル粉末とした。そして、走査型電子顕微鏡を用いて、ニッケル粉末２１の平均粒径の縦５倍、横１０倍の視野で１０視野観察して、セラミック粉末２２による被覆率が５０％未満のニッケル粉末２１が１つでも存在した場合には被覆率が５０％未満の導電性ペーストとし、１つも存在しない場合には被覆率が５０％以上の導電性ペーストとして評価した。この評価結果を（表１）に併せて示す。
【００１９】
次に、上記で作製した８種の導電性ペースト膜を形成した誘電体セラミックシートを用い、それぞれについて、導電性ペースト膜を形成した誘電体セラミックシート１７０枚を交互にずらして積層し、また、この上下に保護層として、導電性ペースト膜のない誘電体セラミックシートを複数枚積層し、積層体を得た。得られた積層体を加熱圧着して積層体ブロックとした後、所定形状に切断、分離し、個片の積層体を得た。その後、個片の積層体を、加熱処理してバインダを除去した後、ニッケルの非酸化性雰囲気中において最高温度１２５０℃で焼成し、焼結体を得た。得られた焼結体の内部電極が露出する両端面に銅ペーストを塗布し、工業用窒素雰囲気中で９００℃にて焼付けを行い、その後、ＮｉめっきおよびＳｎめっき処理を施して外部電極を形成し、上述の８種の導電性ペーストを用いた（表２）に示す試料番号１１〜１８の積層セラミックコンデンサ８種を作製した。
【００２０】
なお、作製した８種の積層セラミックコンデンサは、用いた導電性ペーストが異なるほかは、いずれも同一の設計仕様、すなわち、誘電体セラミックシートの材料、厚みおよび積層数、内部電極となる導体層パターンの面積を同一とし、目標の静電容量を１．０μＦ±１０％とした。また、積層セラミックコンデンサの外形寸法は、いずれも長さ１．０ｍｍ、幅０．５ｍｍ、および厚さ０．５ｍｍとした。
【００２１】
以上のようにして作製した８種の積層セラミックコンデンサについて、電気特性、焼結体構造欠陥の有無、および耐熱衝撃性を評価した。これらの評価結果を（表２）に示す。
【００２２】
なお、電気特性は、試料各１００個について、静電容量およびショート不良を評価した。静電容量は、ＬＣＲメーターを用い、１ｋＨｚの周波数、１Ｖｒｍｓの測定電圧で測定し、その平均値を求めた。ショート不良は、静電容量を測定する際に、測定電圧１Ｖｒｍｓが印加できないものをショート不良品として数え、ショート不良数とした。
【００２３】
また、焼結体構造欠陥の有無は、試料各５０００個について、金属顕微鏡を用いて観察し、焼結体の表面のクラック、ひび等の欠陥の発生個数を数え、構造欠陥不良数とした。そして、耐熱衝撃性は、試料各１００個について、３３０℃の半田浴中に５秒間含浸して取り出した後、金属顕微鏡を用いて観察し、熱衝撃によるサーマルクラックの発生の有無を確認し、その発生数を調べた。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
（表２）の評価結果から明らかなように、用いた導電性ペーストがセラミック粉末によるニッケル粉末の被覆率が５０％未満である、試料番号１２（用いた導電性ペーストの試料番号２）、試料番号１５（用いた導電性ペーストの試料番号５）および試料番号１８（用いた導電性ペーストの試料番号８）の比較例の積層セラミックコンデンサは、いずれも、静電容量が０．９ｐＦ未満であり目標の静電容量１．０μＦ±１０％に対して小さく、また、ショート不良数、構造欠陥不良数ともに多く、さらに、サーマルクラックが発生しており、目標の製品が得られていない。
【００２６】
上記のように、用いた導電性ペーストがセラミック粉末によるニッケル粉末の被覆率が５０％未満である場合には、焼成時において、セラミック粉末によるニッケル粉末の焼結遅延効果が十分に得られず、内部電極の連続性が損なわれ、局部的に内部電極が厚くなる部分が生じるために、静電容量が小さく、ショート不良が多数発生している。また、内部電極と誘電体セラミックとの焼結時の収縮挙動差も大きく、焼結後、積層セラミックコンデンサの内部に歪が残留しやすいことから、構造欠陥不良が発生しており、耐熱衝撃性試験でもサーマルクラックが発生している。
【００２７】
これに対して、用いた導電性ペーストがセラミック粉末によるニッケル粉末の被覆率が５０％以上である、試料番号１１（用いた導電性ペーストの試料番号１）、試料番号１３（用いた導電性ペーストの試料番号３）、試料番号１４（用いた導電性ペーストの試料番号４）、試料番号１６（用いた導電性ペーストの試料番号６）および試料番号１７（用いた導電性ペーストの試料番号７）の本発明の製造方法による積層セラミックコンデンサは、いずれも、静電容量が０．９ｐＦ以上であり目標の静電容量１．０μＦ±１０％が得られ、また、ショート不良数が少なく、さらに、構造欠陥不良、サーマルクラックともに発生がなく、目標の製品が得られた。
【００２８】
そして、上記の試料番号１１、１３、１４、１６および１７の本発明の製造方法による積層セラミックコンデンサについて、走査型電子顕微鏡によりその断面を観察した結果、厚みが０．９〜１．０μｍで連続した平坦な内部電極であることが確認できた。
【００２９】
また特に、被覆率が５０％以上でありニッケル粉末の平均粒径が０．４μｍ以下である試料番号３、４、６および７の本発明の導電性ペーストを用いた、試料番号１３、１４、１６および１７の本発明の製造方法による積層セラミックコンデンサは、いずれも、静電容量が０．９５ｐＦ以上であり目標の静電容量１．０μＦ±１０％が高い歩留まりで得られ、また、ショート不良数がより一層少なく、目標の製品を極めて歩留まり良く製造することができた。
【００３０】
上記のように、用いた導電性ペーストがセラミック粉末によるニッケル粉末の被覆率が５０％以上である場合には、焼成時において、セラミック粉末によるニッケル粉末の焼結遅延効果により、内部電極切れを防止することができ、薄く平坦で連続した内部電極が形成できる。これにより、得られる静電容量も大きく、薄く平坦な内部電極が形成できるので、誘電体セラミックシートを突き破ることがないことから、ショート不良が少ない。また、内部電極の焼結が、より誘電体セラミックの焼結と近づくことにより、焼結後の積層セラミックコンデンサの内部に歪が残留しにくく、構造欠陥不良やサーマルクラックなどの発生がなく、高品質で信頼性の高い積層セラミックコンデンサが得られる。
【００３１】
以上説明したように、本発明の導電性ペーストは、ニッケル粉末が粒子表面に付着したセラミック粉末により被覆され、その被覆率が５０％以上であるものであり、これにより、焼成時において、セラミック粉末によるニッケル粉末の焼結遅延効果により、薄層化した場合でも内部電極切れを防止することができ、薄く平坦で連続した内部電極が形成できる。そして、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法は、上記の導電性ペーストを用いるものであり、これにより、内部電極および誘電体層を薄層化した場合でも、内部電極切れによる静電容量の低下が防止でき、得られる静電容量も大きく、ショート不良が少ない。また、構造欠陥不良やサーマルクラックなどの発生がなく、高品質で信頼性の高い積層セラミックコンデンサを歩留まり良く製造することができる。
【００３２】
なお、上記本実施の形態では、比較例として示すために、セラミック粉末によるニッケル粉末の被覆率が５０％未満である導電性ペーストを用いて積層セラミックコンデンサを作製した例を示したが、実際の積層セラミックコンデンサの製造においては、導電性ペーストの使用に先立ち、上述した方法により、導電性ペーストを観察し評価して、ニッケル粉末は粒子表面に付着したセラミック粉末により被覆されその被覆率が５０％以上である導電性ペーストを選別して用いることが好ましい。これにより、製造ロスを避けることができる。
【００３３】
また、上記本実施の形態では、共材のセラミック粉末として、チタン酸バリウム粉末のみを用いた例を示したが、誘電体セラミックシートに含まれるセラミック粉末と同じ組成のもの、または誘電体セラミックシートのセラミック粉末の主成分の材料組成のものを用いても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る導電性ペーストは、薄層化した場合でも内部電極切れを防止することができ、薄く平坦で連続した内部電極が形成できる。そして、本発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法は、内部電極および誘電体層を薄層化した場合でも、内部電極切れによる静電容量の低下が防止できるので、静電容量が大きく、ショート不良が少ない積層セラミックコンデンサを歩留まり良く製造することができ、薄層化および高積層化が要求される積層セラミックコンデンサの製造方法として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】セラミック粉末による被覆率が５０％以上のニッケル粉末の例を示す模式的外観図
【図２】セラミック粉末による被覆率が５０％以上のニッケル粉末の他の例を示す模式的外観図
【図３】セラミック粉末による被覆率が５０％未満のニッケル粉末の例を示す模式的外観図
【図４】セラミック粉末による被覆率が５０％未満のニッケル粉末の他の例を示す模式的外観図
【符号の説明】
【００３６】
２１  ニッケル粉末
２２  セラミック粉末
２３  被覆されていない部分の最大部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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