(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック電子部品の厚膜電極形成に供される導電性ペーストであって、
Ａｇを含有する導電性粉末と、ガラス粉末と、ビヒクルとを含有し、実質的にＰｂを含有せず、
前記ガラス粉末は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれるアルカリ土類金属成分を１種以上と、Ｂｉ成分と、Ｂ成分とを含有し、各々の成分を酸化物ＭＯ（ＭＯはＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの合計），Ｂｉ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3と表したとき、ガラス組成１００モル％に対して、
３０＜ＭＯ≦４０モル％
１０≦Ｂｉ2Ｏ3≦６０モル％
１０≦Ｂ2Ｏ3≦６０モル％
の範囲にあることを特徴とする導電性ペースト。
【請求項２】
前記ガラス粉末の添加量は、導電性粉末１００体積％に対して１〜１５体積％であることを特徴とする請求項１に記載の導電性ペースト。
【請求項３】
セラミック焼結体と、前記セラミック焼結体の両端面に請求項１または２に記載の導電性ペーストを用いて形成された厚膜電極と、からなることを特徴とするセラミック電子部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック電子部品の電極形成に供される導電性ペーストおよびセラミック電子部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりセラミック電子部品は、誘電体、半導体、圧電体等のセラミック材料からなるセラミック焼結体を備える。これらのセラミック電子部品に付随する電極や配線を構成する材料として導電性ペーストが多く用いられている。
【０００３】
セラミック電子部品の電極形成に用いられる導電性ペーストの場合、ガラス粉末が添加される場合がある。導電性ペースト中にガラス粉末を添加する効果としては、一般に電極焼成時に軟化流動して導電性粉末の焼結を促進させること、厚膜電極の密着強度を向上させること、さらにセラミック電子部品がセラミックコンデンサの場合に、厚膜電極とセラミック焼結体の界面部に生成するポアを埋めることにより静電容量の低下を防ぐこと等が挙げられる。
【０００４】
また、従来よりセラミック電子部品の電極形成に用いられる導電性ペーストは、Ｐｂ系ガラスが多く使用されてきたが、近年では環境問題への配慮から非Ｐｂ系ガラスへの置き換えが求められている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の非Ｐｂ系ガラス、例えばＢｉ系ガラスを添加した導電性ペーストを用いて電極形成したセラミック電子部品、特に中高圧用コンデンサは、Ｐｂ系ガラスを添加した従来の導電性ペーストを用いて電極形成した中高圧用コンデンサと比較して、セラミック焼結体の発熱温度が高くなるという問題がある。これは、ガラス中のＢｉ成分が、高電圧、高周波負荷時にセラミックスに拡散し還元され、半導体化するために、セラミック焼結体のｔａｎδが上昇するためと考えられる。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題点を解消すべくなされたもので、Ｐｂ系ガラスを含有せずに、セラミック焼結体の発熱を抑制した導電性ペースト、およびこれを用いて厚膜電極を形成したセラミック電子部品を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の導電性ペーストは、セラミック電子部品の厚膜電極形成に供される導電性ペーストであって、Ａｇを含有する導電性粉末と、ガラス粉末と、ビヒクルとを含有し、実質的にＰｂを含有せず、ガラス粉末は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれるアルカリ土類金属成分を１種以上と、Ｂｉ成分と、Ｂ成分とを含有し、各々の成分を酸化物ＭＯ（ＭＯはＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの合計），Ｂｉ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3と表したとき、ガラス組成１００モル％に対して、３０＜ＭＯ≦４０モル％、１０≦Ｂｉ2Ｏ3≦６０モル％、１０≦Ｂ2Ｏ3≦６０モル％の範囲にあることを特徴とする。
【０００８】
また、ガラス粉末の添加量は、導電性粉末１００体積％に対して１〜１５体積％であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のセラミック電子部品は、セラミック焼結体と、セラミック焼結体の両端面に本発明の導電性ペーストを用いて形成された厚膜電極と、からなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性ペーストは、「アルカリ土類金属−Ｂ−Ｂｉ−Ｏ系ガラス」を添加したことにより、従来のＰｂ系ガラスを添加した厚膜電極と同程度の発熱抑制効果が得られる。これは、アルカリ土類金属を用いることにより、ガラス中のＢｉ成分がセラミック焼結体へ拡散することを抑制し、よってセラミック焼結体のｔａｎδが上昇することを防いでいると考えられる。
【００１１】
アルカリ土類金属成分としては、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれる１種以上を適宜用いることができるが、ガラス製造上の扱いやすさや環境への負荷を考慮すると、ＣａまたはＳｒを用いることがより好ましい。
【００１２】
上述したアルカリ土類金属成分の含有量は、各々の成分の酸化物をＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯと表したときの合計が、ガラス組成１００モル％に対して３０モル％を超えて４０モル％以下であることを要する。含有量が３０モル％以下であると、ガラス中のＢｉ成分がセラミック焼結体への拡散を拡散することを抑制する効果が薄くなる。他方、含有量が４０モル％を超えると、ガラス化が困難になる。
【００１３】
Ｂｉ成分の含有量は、酸化物Ｂｉ2Ｏ3と表したときガラス組成１００モル％に対して１０モル％以上６０モル％以下であることを要する。含有量が１０モル％未満であると、ガラス化が困難になる。他方、含有量が６０モル％を超えると、Ｂｉ成分がセラミック焼結体に拡散し易くなり、セラミック焼結体の発熱の原因となる。
【００１４】
Ｂ成分の含有量は、酸化物Ｂ2Ｏ3と表したときガラス組成１００モル％に対して１０モル％以上６０モル％以下であることを要する。含有量が１０モル％未満であっても６０モル％を超えても、ガラス化が困難になる。
【００１５】
また、ガラスの組成については本発明の効果ならびに組成割合を損なわない限り、任意の成分を含有しても構わない。例えば、軟化点の調整や耐めっき性の向上等の目的で、ガラス組成１００モル％に対してＳｉ成分をＳｉＯ2換算で１０モル％以内の範囲で少量加えることができる。
【００１６】
また、導電性ペースト中へのガラスの添加量は、導電性粉末１００体積％に対して１〜１５体積％であることが好ましい。添加量が１体積％未満ではガラス添加効果が小さく、添加量が１５体積％を超えるとガラスが電極表面に偏析して、半田濡れ不良やめっき付き不良を生じることがある。
【００１７】
本発明のセラミック電子部品、例えば図１に示すようなセラミックコンデンサ１は、セラミック焼結体２と、セラミック焼結体２の両端面に本発明の導電性ペーストを用いて形成された一対の厚膜電極３，３と、厚膜電極３，３に電気的に接合されたリード線４，４と、厚膜電極３，３とリード線４，４を電気的・機械的に接合させてなる半田５，５と、セラミック焼結体２と厚膜電極３，３と半田５，５を完全に覆い、リード線４，４の一端を覆うように形成されてなる外装樹脂５とからなる。
【００１８】
セラミック焼結体２は、例えば誘電体、磁性体、絶縁体として機能する材料からなる単板型あるいは積層型の生のセラミック構造体が焼成されてなるが、本発明のセラミック電子部品におけるセラミック焼結体は、特にこれらに限定されるものではない。
【００１９】
厚膜電極３，３は上述した本発明の導電性ペーストからなり、例えばセラミック焼結体２の両端面に塗布され乾燥された後に焼付けられてなる。なお、厚膜電極３，３は、焼成前の生のセラミック構造体の両端面に本発明の導電性ペーストが塗布され電極膜が形成された後に、生のセラミック構造体とともに同時に焼成されてもよく、形成方法について特に限定されるものではない。
【００２０】
また、本発明のセラミック電子部品は、図１に示したセラミックコンデンサ１の形状に限定されることなく、例えば、複数のセラミックグリーンシートが積層されたセラミック構造体を焼成してなるセラミック焼結体と、そのセラミック焼結体の両端面に本発明の導電性ペーストを用いて形成された一対の厚膜電極を備える積層セラミック電子部品であっても構わない。また、リード線や外装樹脂の材料は特に限定されることなく、またこれらを備えていなくても構わない。
【００２１】
【実施例】
上述したセラミックコンデンサ１を作製して、発熱温度の測定を行なった。
まず、表１〜３に示すそれぞれの組成となるように、出発原料であるアルカリ土類金属の水酸化物、Ｂｉ2Ｏ3、Ｈ3ＢＯ3を調合し、アルミナ製のるつぼに入れて９００〜１３００℃に１時間保持した。次に、試料が完全に溶融したことを確認し、炉から取り出して純水中に投入してガラス化させた。得られたビーズ状のガラスをボールミルで湿式粉砕して、試料１〜２１のガラス粉末を得た。同様に、Ｐｂ系、Ｂ−Ｂａ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスとなるように出発原料を調合し、溶融後にガラス化させて、それぞれ試料２２，２３のガラス粉末を得た。
【００２２】
次に、粒径０．１〜５μｍのＡｇ粉末３２体積％と、試料１〜２３のガラス粉末５体積％と、ビヒクル６３体積％を混合し、３本ロールミルで混練して、試料１〜２３の導電性ペーストを得た。なおビヒクルとしては、ターピネオールにエチルセルロースを２０重量％の割合で溶解させたものを用いた。
【００２３】
まず、目標とする静電容量が１ｎＦとなるようなＢａＴｉＯ3からなるセラミック焼結体２の両主面に試料１〜２３の導電性ペーストを３ｍｍφのパターンでスクリーン印刷し、空気中８００℃で２時間焼成して、試料１〜２３の厚膜電極３，３を形成した。次に、試料１〜２３の厚膜電極３，３にリード線４，４を半田５で半田付けし、外装樹脂６を用いてセラミック焼結体２と厚膜電極３，３とリード線４，４の一端と半田５，５を被覆して、試料１〜２３のセラミックコンデンサ１を得た。
【００２４】
そこで、試料１〜２３のセラミックコンデンサ１に対してＡＣ電圧３ｋＶｐ−ｐを印加し、熱電対を用いて外装樹脂６表面の温度を測定し、これを表１〜４にそれぞれまとめた。評価は、従来のＰｂ系ガラスを用いた試料２２のセラミックコンデンサ１と比較して発熱温度が同等あるいは低い試料を本発明の範囲内として○印で表した。試料２２のセラミックコンデンサ１と比較して発熱温度が高い試料については、本発明の範囲外であるとして評価を不合格として×印で表した。
【００２５】
【表１】
0003799933.tif 000002
【００２６】
【表２】
0003799933.tif 000003
【００２７】
【表３】
0003799933.tif 000004
【００２８】
【表４】
0003799933.tif 000005
【００２９】
まず、表４に示した従来の導電性ペースト、すなわちガラス粉末としてＰｂ系ガラスを用いた試料２２、Ｂ−Ｂａ−Ｚｎ−Ｏ系ガラスを用いた試料２３の測定結果から明らかであるように、従来技術の基準とした試料２２の発熱温度が２７．４℃であるのに対して、試料２３の発熱温度は３８．２℃で高く劣った。
【００３０】
表１〜３に示した試料１〜２１のうち、アルカリ土類金属であるＣａ，Ｓｒ，Ｂａ成分の合計がＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯ換算で３０モル％を超えて４０モル％の範囲内、Ｂｉ成分がＢｉ2Ｏ3換算で１０〜６０モル％、Ｂ成分がＢ2Ｏ3換算で１０〜６０モル％からなる試料２〜７，９〜１４，１６〜２１は、発熱温度が２７．０〜２７．４℃であり、従来技術の基準とした試料２２の発熱温度である２７．４℃と同等あるいはこれを下回る優れた結果が得られた。試料２〜７，９〜１４，１６〜２１についての３元組成図を図２に示す。
【００３１】
これに対して、試料１，８，１５は発熱温度が３６．７〜３７．７℃であり、従来技術の基準とした試料２２の発熱温度である２７．４℃を大きく上回って劣ったため本発明の範囲外となった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明の導電性ペーストは、Ａｇを含有する導電性粉末と、ガラス粉末と、ビヒクルとを含有し、実質的にＰｂを含有せず、ガラス粉末は、Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａから選ばれるアルカリ土類金属成分を１種以上と、Ｂｉ成分と、Ｂ成分とを含有し、各々の成分を酸化物ＭＯ（ＭＯはＣａＯ，ＳｒＯ，ＢａＯの合計），Ｂｉ2Ｏ3，Ｂ2Ｏ3と表したとき、ガラス組成１００モル％に対して、３０＜ＭＯ≦４０モル％、１０≦Ｂｉ2Ｏ3≦６０モル％、１０≦Ｂ2Ｏ3≦６０モル％の範囲にあることを特徴とすることで、従来のＰｂ系ガラスと同等あるいはそれ以上に、セラミック焼結体の発熱を抑制し得るセラミック電子部品を提供することができる。
【００３３】
なお、上述のガラス粉末の添加量が導電性粉末１００体積％に対して１〜１５体積％であれば、この導電性ペーストを用いて厚膜電極を形成した場合にガラスが厚膜電極の表面に偏析すること、ならびに半田濡れ不良やめっき付き不良を抑制する効果が高まる。
【００３４】
また、本発明のセラミック電子部品によれば、セラミック焼結体と、セラミック焼結体の両端面に本発明の導電性ペーストを用いて形成された厚膜電極と、からなることを特徴とすることで、従来のＰｂ系ガラスと同等あるいはそれ以上に、セラミック焼結体の発熱を抑制し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一つの実施の形態のセラミック電子部品の断面図である。
【図２】本発明の請求項１に係る導電性ペーストの３元組成図である。
【符号の説明】
１  セラミック電子部品
２  セラミック焼結体
３  厚膜電極
【図１】
0003799933.tif 000006
【図２】
0003799933.tif 000007