JP7355182B2 - Manufacturing method for chip-type ceramic electronic components - Google Patents
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Description
この発明は、チップ型セラミック電子部品の製造方法に関するもので、特に、チップ型セラミック電子部品における外部電極の形成方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a chip-type ceramic electronic component, and particularly to a method for forming external electrodes in a chip-type ceramic electronic component.
たとえば、特開2011-26631号公報(特許文献1)には、積層セラミックコンデンサ等のチップ型セラミック電子部品における外部電極を形成するために適用される、銅粉末を含む導電性ペーストが記載されている。特に、特許文献1では、銅粉末に対して耐酸化性を与えることを課題とし、この課題を解決するため、銅粉末の粒子内部に特定量のBiおよびMgを含有させることが提案されている。
For example, JP-A-2011-26631 (Patent Document 1) describes a conductive paste containing copper powder that is applied to form external electrodes in chip-type ceramic electronic components such as multilayer ceramic capacitors. There is. In particular, in
チップ型セラミック電子部品の外形寸法の小型化を図るため、チップ型セラミック電子部品の部品本体の外表面上に形成される外部電極の薄膜化を図ることが有効な手段の一つとして考えられる。薄膜化しながら、緻密性の高い、すなわち、欠陥が少なく、ボイドが少ない、外部電極を導電性ペーストの焼付けによって得るには、導電性ペーストに含まれる銅粉末およびガラス粉末を微粒化する必要がある。たとえば、粒子径が1μm以下と微粒化された銅粉末を得るための方法として、液相還元法、または気相法(熱プラズマ法)などの方法が知られている。 In order to reduce the external dimensions of a chip-type ceramic electronic component, one effective means is to reduce the thickness of the external electrode formed on the outer surface of the component body of the chip-type ceramic electronic component. In order to obtain an external electrode with a thin film and high density, i.e., fewer defects and fewer voids, by baking a conductive paste, it is necessary to atomize the copper powder and glass powder contained in the conductive paste. . For example, methods such as a liquid phase reduction method or a gas phase method (thermal plasma method) are known as methods for obtaining finely divided copper powder having a particle size of 1 μm or less.
他方、導電性ペーストに含ませる銅粉末として、粒子径1μm以下の微粒銅粉末を用いると、銅粉末が焼結する際にガスが発生しやすく、そのため、外部電極にブリスタによる不具合がもたらされることがある。ブリスタの原因となるガスとしては、たとえば、銅粉末に不純物として含まれるイオウに由来するSO2ガス、ガラス粉末に含まれる炭素に由来するCO2ガスなどがある。 On the other hand, if fine-grained copper powder with a particle size of 1 μm or less is used as the copper powder included in the conductive paste, gas is likely to be generated when the copper powder is sintered, which may cause problems with blisters on the external electrode. There is. Examples of gases that cause blisters include SO 2 gas derived from sulfur contained as an impurity in copper powder, and CO 2 gas derived from carbon contained in glass powder.
ブリスタ不具合を抑制するため、微粒の銅粉末の焼結開始を遅らせることが有効であると考えられている。たとえば、ZrO2やAl2O3のような酸化物を焼結遅延剤として銅粉末に加えることで、焼結開始を遅らせることができれば、脱脂過程で発生するガスを逃がす経路を確保することができるため、ブリスタ不具合を抑制することができる。 In order to suppress blister defects, it is considered effective to delay the start of sintering of fine copper powder. For example, if it is possible to delay the start of sintering by adding oxides such as ZrO 2 or Al 2 O 3 to the copper powder as a sintering retarder, it is possible to secure a path for the gas generated during the degreasing process to escape. Therefore, blister failure can be suppressed.
しかしながら、上記のブリスタ抑制技術によれば、チップ型セラミック電子部品の部品本体内部にあって、外部電極と電気的に接続されるべき内部電極に対する、外部電極のコンタクト性能が低下するなど、品質面での課題に遭遇することがある。すなわち、ブリスタ抑制と、外部電極と内部電極とのコンタクト性能確保とは、トレードオフの関係にある。 However, according to the above-mentioned blister suppression technology, quality problems such as deterioration of the contact performance of the external electrode with the internal electrode that is inside the component body of the chip-type ceramic electronic component and should be electrically connected to the external electrode occur. You may encounter issues with. That is, there is a trade-off relationship between suppressing blisters and ensuring contact performance between the external electrode and the internal electrode.
この発明の目的は、外部電極と内部電極とのコンタクト性能が確保された、チップ型セラミック電子部品の製造方法を提供しようとすることである。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a chip-type ceramic electronic component in which contact performance between external electrodes and internal electrodes is ensured .
この発明は、
複数のセラミック層が積層されてなるもので、ニッケルを含む複数の内部電極が、当該内部電極の隣り合うものの間にセラミック層を介在させながら、セラミック層の積層方向に沿って配置されている、部品本体と、
部品本体の外表面に設けられた外部電極と、
を備え、
内部電極は、部品本体の外表面に露出する露出端を有し、
外部電極は、露出端において、内部電極と電気的に接続されている、
チップ型セラミック電子部品の製造方法に向けられる。
This invention is
It is formed by laminating a plurality of ceramic layers, and a plurality of internal electrodes containing nickel are arranged along the lamination direction of the ceramic layers, with a ceramic layer interposed between adjacent internal electrodes. The main body of the part ,
an external electrode provided on the outer surface of the component body;
Equipped with
the internal electrode has an exposed end exposed to the outer surface of the component body;
The external electrode is electrically connected to the internal electrode at the exposed end.
The present invention is directed to a method for manufacturing chip-type ceramic electronic components.
この発明に係るチップ型セラミック電子部品の製造方法は、
上記外部電極を形成するため、銅粉末とガラス粉末とを含み、銅粉末は、粒子径が300nm以下で、粒子径/結晶子径が1.0を超えかつ3.8以下であり、銅粉末およびガラス粉末の合計体積に占めるガラス粉末の体積割合が35体積%以下である、導電性ペーストを部品本体の外表面に塗布する工程と、
上記導電性ペーストを焼成して、部品本体での内部電極の露出端およびその近傍に、Ni-Cu合金層を形成し、かつNi-Cu合金層が形成された領域以外の領域であって、外部電極における部品本体と接する領域に、ガラス層を形成するとともに、焼成後の外部電極の、部品本体の表面上での厚みが30μm以下となるように外部電極を形成する工程と、
を含むことを特徴としている。
The method for manufacturing a chip-type ceramic electronic component according to the present invention includes:
In order to form the above-mentioned external electrode, copper powder and glass powder are included, the copper powder has a particle size of 300 nm or less, a particle size/crystallite size of more than 1.0 and less than 3.8, and the copper powder and a step of applying a conductive paste to the outer surface of the component body, in which the volume ratio of the glass powder to the total volume of the glass powder is 35% by volume or less;
The conductive paste is fired to form a Ni--Cu alloy layer on the exposed end of the internal electrode in the component body and in the vicinity thereof , and in a region other than the region where the Ni--Cu alloy layer is formed, forming a glass layer in a region of the external electrode in contact with the component body, and forming the external electrode so that the thickness of the external electrode on the surface of the component body after firing is 30 μm or less;
It is characterized by including.
この発明によれば、外部電極における、部品本体での内部電極の露出端およびその近傍に形成されたNi-Cu合金層が、複数の内部電極を互いに電気的に接続するように機能し、外部電極と内部電極とのコンタクト性能の向上に寄与する。また、Ni-Cu合金層は、外部電極による水分シール性の向上にも寄与する。 According to this invention, the Ni--Cu alloy layer formed in the external electrode at and near the exposed end of the internal electrode in the component body functions to electrically connect the plurality of internal electrodes to each other, and Contributes to improved contact performance between electrodes and internal electrodes. Furthermore, the Ni--Cu alloy layer also contributes to improving the moisture sealing properties of the external electrode.
また、この発明によれば、Ni-Cu合金層が形成された領域以外の領域であって、外部電極における部品本体と接する領域に形成されたガラス層が、部品本体に対する外部電極の固着性能の向上に寄与する。 Further, according to the present invention, the glass layer formed in the area other than the area where the Ni-Cu alloy layer is formed and in contact with the component body of the external electrode improves the adhesion performance of the external electrode to the component body. Contribute to improvement.
まず、この発明の一実施形態による製造方法を実施して得られたチップ型セラミック電子部品における外部電極を形成するために用いられる導電性ペーストについて説明する。導電性ペーストは、銅粉末とガラス粉末とを含み、さらに、ペースト性を与えるため、適量の樹脂および溶剤を含む。 First, a conductive paste used to form external electrodes in a chip-type ceramic electronic component obtained by carrying out a manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described. The conductive paste contains copper powder and glass powder, and further contains appropriate amounts of resin and solvent to provide paste properties.
導電性ペーストに含まれる銅粉末は、粒子径が300nm以下の微粉とされる。粒子径は、銅粉末の表面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて撮影し、画像解析ソフトを用いて求められたものである。また、銅粉末の結晶性は高く、銅粉末の粒子径/結晶子径は2.0以下とされる。ここで、結晶子径は、X線回折(XRD)法によって測定されて求められたものである。なお、結晶子径は粒子径より大きくなることはないので、粒子径/結晶子径は1.0を超える数値となる。 The copper powder contained in the conductive paste is a fine powder with a particle size of 300 nm or less. The particle size was determined by photographing the surface of the copper powder using a scanning electron microscope (SEM) and using image analysis software. Further, the crystallinity of the copper powder is high, and the particle size/crystallite size of the copper powder is 2.0 or less. Here, the crystallite diameter is determined by measurement using an X-ray diffraction (XRD) method. Note that since the crystallite diameter is never larger than the particle diameter, the ratio of particle diameter/crystallite diameter is a value exceeding 1.0.
上述の粒子径/結晶子径は、好ましくは、1.1以上かつ2.0以下とされる。これにより、ブリスタ不具合を生じにくくすることができる。また、銅粉末の結晶子径は50nm以上であることが好ましい。このことも、ブリスタ不具合の抑制効果をより高めることに貢献する。 The above particle diameter/crystallite diameter is preferably 1.1 or more and 2.0 or less. Thereby, blister defects can be made less likely to occur. Moreover, it is preferable that the crystallite diameter of the copper powder is 50 nm or more. This also contributes to further enhancing the effect of suppressing blister defects.
銅粉末は、球形の粉末粒子からなることが好ましい。これによれば、導電性ペーストの乾燥塗膜中のガラス比率を低減することができるので、ガラス含有量を少なくすることができ、その結果、外部電極を緻密化することができる。したがって、たとえば平面寸法が0.2mm×0.1mmといった超小型のチップ型セラミック電子部品においても、チップ型セラミック電子部品における部品本体のセラミック面に対する外部電極の固着性能をそれほど低下させることなく、外部電極と内部電極との間で良好な導通性を実現することができる。 Preferably, the copper powder consists of spherical powder particles. According to this, the glass ratio in the dry coating film of the conductive paste can be reduced, so the glass content can be reduced, and as a result, the external electrode can be made denser. Therefore, even in ultra-small chip-type ceramic electronic components with planar dimensions of 0.2 mm x 0.1 mm, for example, the external Good conductivity can be achieved between the electrode and the internal electrode.
なお、銅粉末の粒子径を、たとえば300nmとするより、たとえば100nmというように、より小さくした方が、上述した外部電極と内部電極との間での導通性がより良好になり、また、上述した外部電極の固着性能をより高くすることができる。 Note that if the particle size of the copper powder is made smaller, such as 100 nm, rather than 300 nm, the conductivity between the external electrode and the internal electrode described above will be better. The fixing performance of the external electrode can be further improved.
銅粉末は、気相法によって製造されることが好ましい。気相法によれば、前述したように、粒子径が300nm以下で、粒子径/結晶子径が2.0以下である、銅粉末を容易に製造することができる。また、気相法によれば、銅粉末の粉末粒子の内部に、不純物を含まないか、ほとんど含まないようにすることができる。特に、不純物として塩素を含む場合には、塩素イオン量として0.01質量%以下しか含まないようにすることができる。なお、この塩素イオン量は燃焼イオンクロマトグラフィー法で測定した値である。また、不純物としてイオウを含む場合には、イオウ量として0.002質量%以下しか含まないようにすることができる。なお、このイオウ量は高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP-AES)で測定した値である。 Preferably, the copper powder is produced by a vapor phase method. According to the vapor phase method, as described above, copper powder having a particle size of 300 nm or less and a particle size/crystallite size of 2.0 or less can be easily produced. Further, according to the vapor phase method, the inside of the powder particles of the copper powder can be made to contain no or almost no impurities. In particular, when chlorine is included as an impurity, the amount of chlorine ions can be set to 0.01% by mass or less. Note that this chlorine ion amount is a value measured by combustion ion chromatography. Further, when sulfur is contained as an impurity, the amount of sulfur can be limited to 0.002% by mass or less. Note that this sulfur content is a value measured by high frequency inductively coupled plasma emission spectroscopy (ICP-AES).
他方、ガラス粉末は、導電性ペーストにおける無機成分の合計体積、すなわち、銅粉末およびガラス粉末の合計体積に占める体積割合が35体積%以下とされ、好ましくは、10体積%以上かつ25体積%以下とされる。ガラス粉末の体積割合がたとえば上限の35体積%とされた場合には、銅粉末の粒子径がたとえば100nm以下であれば問題ないが、銅粉末の粒子径がたとえば300nmとされると、内部電極に対する、外部電極のコンタクト性能が劣化することがある。したがって、上述のように、ガラス粉末の体積割合は、10体積%以上かつ25体積%以下であることが好ましい。 On the other hand, the volume ratio of the glass powder to the total volume of inorganic components in the conductive paste, that is, the total volume of the copper powder and the glass powder, is 35 volume% or less, preferably 10 volume% or more and 25 volume% or less. It is said that For example, if the volume ratio of the glass powder is set to the upper limit of 35% by volume, there is no problem if the particle size of the copper powder is, for example, 100 nm or less, but if the particle size of the copper powder is, for example, 300 nm, the internal electrode The contact performance of the external electrode may deteriorate. Therefore, as described above, the volume ratio of the glass powder is preferably 10% by volume or more and 25% by volume or less.
好ましくは、ガラス粉末の粒子径は1.0μm以下に選ばれる。ガラス粉末の粒子径についても、銅粉末の場合と同様、ガラス粉末の表面をSEMにて撮影し、画像解析ソフトを用いて求められたものである。 Preferably, the particle size of the glass powder is selected to be 1.0 μm or less. Similarly to the case of copper powder, the particle size of the glass powder was determined by photographing the surface of the glass powder using an SEM and using image analysis software.
また、ガラス粉末は、B-Si系ガラスからなることが好ましい。この場合、B-Si系ガラスは、添加元素として、BaまたはSrを含んでいてもよい。 Further, the glass powder is preferably made of B--Si glass. In this case, the B--Si glass may contain Ba or Sr as an additive element.
導電性ペーストは、前述したように、適量の樹脂および溶剤をさらに含んでいる。樹脂としては、アクリル樹脂、エチルセルロース樹脂、ブチラール樹脂など、公知の樹脂が用いられる。溶剤としては、好ましくは、ターピネオールなどのアルコール系溶剤が用いられる。溶剤には、分散剤が添加されてもよい。 As described above, the conductive paste further contains appropriate amounts of resin and solvent. As the resin, known resins such as acrylic resin, ethyl cellulose resin, and butyral resin are used. As the solvent, preferably an alcohol solvent such as terpineol is used. A dispersant may be added to the solvent.
図1は、上述した導電性ペーストを用いて外部電極2が形成されたチップ型セラミック電子部品1の一部を断面図で示している。図1では、チップ型セラミック電子部品1が模式的に図示されている。したがって、図1に示した各要素の形態および各要素間の寸法比率は、実際のもの(図2参照)とは異なる場合がある。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a part of a chip-type ceramic
チップ型セラミック電子部品1は、たとえば積層セラミックコンデンサを構成するもので、複数のセラミック層3が積層されてなる部品本体4を備えている。部品本体4は、互いに対向する第1の主面5および第2の主面6と、それらの間を接続する第1の端面7および、図示しないが、第1の端面7に対向する第2の端面とを有し、さらに、図示しないが、図1紙面に対して平行に延びかつ互いに対向する第1の側面および第2の側面を有する。
The chip-type ceramic
部品本体4の内部には、各々複数の第1の内部電極9および第2の内部電極10が、隣り合うものの間に特定のセラミック層3を介在させながら、セラミック層3の積層方向に沿って交互に配置されている。第1の内部電極9は、図示した第1の端面7にまで引き出されている。他方、第2の内部電極10は、図示しない第2の端面にまで引き出されている。内部電極9および10は、導電成分としてニッケルを含んでいる。
Inside the
図示した外部電極、すなわち第1の外部電極2は、部品本体4の第1の端面7に形成され、第1の内部電極9と電気的に接続されている。図示しないが、第1の外部電極2に対向するように形成される第2の外部電極は、部品本体4の第2の端面に形成され、第2の内部電極10と電気的に接続されている。第1の外部電極2と第2の外部電極とは実質的に同様の構成を有している。したがって、以下には、第1の外部電極2の構成について詳細に説明し、第2の外部電極の構成については説明を省略する。
The illustrated external electrode, that is, the first
第1の外部電極2は、焼成後の、部品本体4の端面7上での厚みが30μm以下となるように、第1の端面7からこれに隣接する第1および第2の主面5および6ならびに第1および第2の側面の各一部にまで延びるように形成されている。このような形態の外部電極2を形成するため、まず、前述した導電性ペーストを部品本体4の外表面に塗布する工程と、導電性ペーストを焼成して、部品本体4での内部電極9および10の露出端およびその近傍に、Ni-Cu合金層を形成する工程と、が実施される。より具体的には、前述した導電性ペーストをディップ法などにより部品本体4の所定の部分に付与することによって導電性ペースト膜が形成され、この導電性ペースト膜が焼成される。焼成工程では、たとえば700℃というように、750℃以下の温度が適用される。
The first
上述の焼成工程は、部品本体4での内部電極9および10の露出端およびその近傍に、Ni-Cu合金層11を形成する工程を含む。より具体的には、上述の焼成工程を実施したとき、導電性ペースト膜における、第1の端面7での第1の内部電極9の露出端およびその近傍では、内部電極9に含まれるニッケルと導電性ペーストに含まれる銅とが相互に拡散し、外部電極2中にNi-Cu合金層11が形成される。Ni-Cu合金層11には、空隙はなく、ガラスがほぼ存在しないことが好ましい。Ni-Cu合金層11は、複数の第1の内部電極9を互いに電気的に接続するように機能し、外部電極2と内部電極9とのコンタクト性能の向上に寄与し、また、外部電極2による水分シール性の向上にも寄与する。
The above-described firing step includes a step of forming the Ni--
また、上述の焼成工程は、上記Ni-Cu合金層11が形成された領域以外の領域であって、外部電極2における部品本体4と接する領域に、導電性ペーストに含まれるガラス粉末に由来するガラス層12を形成する工程を含む。ガラス層12は、図1に示すように、連続した層となっていることが好ましいが、一部において途切れていてもよい。ガラス層12は、部品本体4に対する外部電極2の固着性能の向上に寄与する。
次いで、外部電極2を形成した後、外部電極2上にたとえばSnからなるめっき膜を形成する工程が実施されてもよい。
In addition, the above-mentioned firing process causes the glass powder contained in the conductive paste to be removed from the area other than the area where the Ni--
Next, after forming the
図2は、図1に示したチップ型セラミック電子部品1に相当する実際の試料を撮影した顕微鏡写真を示している。図2では、図1に示した外部電極2および部品本体4に相当する部分が撮影されている。特に引出し線をもって示すことはしないが、図2において、部品本体4中に第1および第2の内部電極9および10が存在していることが認められる。図2の顕微鏡写真において、外部電極2中の黒っぽい筋または斑点はガラスの存在によるものである。
FIG. 2 shows a micrograph taken of an actual sample corresponding to the chip-type ceramic
外部電極2における、部品本体4での第1の内部電極9の露出端およびその近傍には、Ni-Cu合金層11が形成されている。Ni-Cu合金層11には、空隙はなく、ガラスがほぼ存在しないことが認められる。また、上記Ni-Cu合金層11が形成された領域以外の領域であって、外部電極2における部品本体4と接する領域では、筋状に延びるガラス層12が形成されている。
A Ni--
さらに、図2に示したチップ型セラミック電子部品1の外部電極2には、ブリスタ不具合を確認することができないことに注目すべきである。
Furthermore, it should be noted that no blister failure can be confirmed in the
[実験例]
次に、この明細書において開示された導電性ペーストを用いて実施した実験例について説明する。
[Experiment example]
Next, experimental examples conducted using the conductive paste disclosed in this specification will be described.
導電性ペーストに含まれる銅粉末については、気相法で製造されたものであって、後掲の表に示す所定の粒子径および所定の結晶子径を有する球形の粉末粒子からなるものを製造業者から入手した。銅粉末の粒子径については、銅粉末表面をSEMで撮影し、画像解析ソフトを用いて、粒子径500点の平均値D50を求め、これを粒子径とした。結晶子径については、ブルカー製のX線回折装置「D8 Advance」を用いて結晶性を測定し、この測定値からブルカー製の専用ソフト「TOPAS」により、結晶子径を算出した。 The copper powder contained in the conductive paste is manufactured by a vapor phase method and is made of spherical powder particles having the specified particle size and crystallite size shown in the table below. Obtained from a vendor. Regarding the particle size of the copper powder, the surface of the copper powder was photographed using a SEM, and an average value D50 of 500 particle sizes was determined using image analysis software, and this was taken as the particle size. Regarding the crystallite diameter, crystallinity was measured using an X-ray diffractometer "D8 Advance" manufactured by Bruker, and the crystallite diameter was calculated from this measured value using dedicated software "TOPAS" manufactured by Bruker.
導電性ペーストに含まれるガラス粉末については、粒子径が1.0μm以下であって、B-Si-Ba系ガラスからなるものを用意した。 The glass powder contained in the conductive paste had a particle size of 1.0 μm or less and was made of B-Si-Ba glass.
上述した銅粉末およびガラス粉末に、適量のアクリル樹脂およびターピネオールを加え、混合することによって、導電性ペーストを得た。 A conductive paste was obtained by adding and mixing appropriate amounts of acrylic resin and terpineol to the above-mentioned copper powder and glass powder.
また、導電性ペーストを、後掲の表に示すように、「ブリスタ」、「コンタクト性能」および「固着性能」の各項目について評価した。 Further, the conductive paste was evaluated in terms of "blister", "contact performance", and "adhesion performance" as shown in the table below.
「ブリスタ」は、ブリスタ不具合の発生の有無を評価したものである。より具体的には、平面寸法が0.6mm×0.3mmの部品本体の両端部に導電性ペーストをディップ法により付与し、720℃の温度で焼成して、外部電極を形成した。ここで、焼成後の外部電極の、部品本体の端面上での厚みが、後述するように、30μmまたは50μmとなるようにした。100個の部品本体について外観観察を行ない、1個でもブリスタ不具合が発生したものがあれば、不良と判定し、後掲の表では「×」で示した。 "Blister" is an evaluation of the occurrence of blister failure. More specifically, a conductive paste was applied to both ends of a component body with planar dimensions of 0.6 mm x 0.3 mm by a dipping method, and baked at a temperature of 720° C. to form external electrodes. Here, the thickness of the external electrode after firing on the end face of the component body was set to 30 μm or 50 μm, as described later. The appearance of 100 parts was observed, and if even one part had a blister defect, it was determined to be defective and marked with an "x" in the table below.
「コンタクト性能」は、外部電極と内部電極とのコンタクト性能を評価したものである。より具体的には、平面寸法が0.2mm×0.1mmの部品本体の両端部に導電性ペーストをディップ法により付与し、720℃の温度で焼成して、外部電極を形成して、静電容量10nFの積層セラミックコンデンサとなる試料を得た。次に、試料となる積層セラミックコンデンサに対して、温度150℃を1時間印加した後、さらに24時間経過後に初期容量を測定した。次いで、試料となる積層セラミックコンデンサを、定格電圧の2倍の印加電圧12.6Vで5秒間充電した後、金属容器の上に静置し、0オーム下で内部にたまった電子を放電した。その後、再度、試料となる積層セラミックコンデンサに対して、温度150℃を1時間印加した後、さらに24時間経過後に容量を測定した。この容量が前述の初期容量に比べて5%以上低下した試料が20個中いくつあるかを数えた。後掲の表において、この数が2個以上であれば「×」と表示し、1個であれば「△」と表示し、0個であれば「○」と表示した。 "Contact performance" is an evaluation of the contact performance between the external electrode and the internal electrode. More specifically, a conductive paste is applied to both ends of a component body with planar dimensions of 0.2 mm x 0.1 mm by a dipping method, and is baked at a temperature of 720°C to form external electrodes. A sample of a multilayer ceramic capacitor with a capacitance of 10 nF was obtained. Next, a temperature of 150° C. was applied to the sample multilayer ceramic capacitor for 1 hour, and then the initial capacity was measured after another 24 hours had elapsed. Next, the sample multilayer ceramic capacitor was charged for 5 seconds with an applied voltage of 12.6 V, which is twice the rated voltage, and then placed on a metal container to discharge the electrons accumulated inside the capacitor under 0 ohms. Thereafter, a temperature of 150° C. was again applied to the sample multilayer ceramic capacitor for 1 hour, and after another 24 hours, the capacitance was measured. The number of samples out of 20 whose capacity decreased by 5% or more compared to the above-mentioned initial capacity was counted. In the table below, if this number is 2 or more, it is indicated as "x", if it is 1, it is indicated as "△", and if it is 0, it is indicated as "○".
「固着性能」は、外部電極の部品本体に対する固着性能を評価したものである。より具体的には、平面寸法が0.2mm×0.1mmの部品本体の両端部に導電性ペーストをディップ法により付与し、720℃の温度で焼成して、外部電極を形成した後、さらに外部電極にSnめっきを施し、試料となる積層セラミックコンデンサを作製した。次に、図3に示すように、基板21上に積層セラミックコンデンサ22の部品本体23を立てた状態で配置し、下側の外部電極24にはんだ25を付与することによって、積層セラミックコンデンサ22を基板21に固定した。この状態で、矢印26で示すように、上側の外部電極27を横押しした。この横押しによって生じる破壊モードを、
(1)基板21とはんだ25との界面での剥離、
(2)はんだ25と外部電極24上のめっき膜との界面での剥離、
(3)外部電極24と部品本体23との界面での剥離、および
(4)部品本体23の割れ、
に4つに分類した。試料数10個について、1個でも(3)の破壊モードに遭遇したものがあれば、不良と判定し、後掲の表において「×」と表示した。
"Adhesion performance" is an evaluation of the adhesion performance of the external electrode to the component body. More specifically, a conductive paste is applied to both ends of a component body with planar dimensions of 0.2 mm x 0.1 mm by a dipping method, baked at a temperature of 720°C to form external electrodes, and then External electrodes were subjected to Sn plating to produce a multilayer ceramic capacitor as a sample. Next, as shown in FIG. 3, the
(1) Peeling at the interface between the
(2) Peeling at the interface between the
(3) Peeling at the interface between the
It was classified into four categories. If even one of the 10 samples encountered the failure mode (3), it was determined to be defective and marked with an "x" in the table below.
(実験例1)
実験例1では、表1に示すような「粒子径」、「結晶子径」および「粒子径/結晶子径」を有する銅粉末を含む導電性ペーストを用いて外部電極を形成した。また、導電性ペースト中の銅粉末およびガラス粉末の合計体積に占めるガラス粉末の体積割合は25体積%とした。実験例1では、焼成後の外部電極の、部品本体の端面上での厚みが30μmとなるようにした。
(Experiment example 1)
In Experimental Example 1, an external electrode was formed using a conductive paste containing copper powder having a "particle diameter", "crystallite diameter", and "particle diameter/crystallite diameter" as shown in Table 1. Further, the volume ratio of the glass powder to the total volume of the copper powder and the glass powder in the conductive paste was 25% by volume. In Experimental Example 1, the thickness of the external electrode after firing on the end surface of the component body was set to 30 μm.
表1において、試料1、2および4が、銅粉末は、「粒子径」が300nm以下で、「粒子径/結晶子径」が1.0を超えかつ3.8以下である。「ブリスタ」、「コンタクト性能」および「固着性能」について「○」の評価となっている。
In Table 1, in
これに対して、試料3では、銅粉末の「粒子径/結晶子径」が3.8を超える10.0であり、「ブリスタ」について「×」の評価となっている。
On the other hand, in
また、試料5では、銅粉末の「粒子径/結晶子径」が3.8を超える6.0であり、「ブリスタ」について「×」の評価となっている。試料5では、銅粉末の「粒子径」が300nmというように、試料2の場合の100nmより大きく、さらに「固着性能」について「×」の評価となっている。
In addition, in
また、試料6では、銅粉末の「粒子径」が300nmを超える500nmであり、「粒子径/結晶子径」が3.8を超える5.0であるので、「ブリスタ」、「コンタクト性能」および「固着性能」について「×」の評価となっている。
In addition, in
また、試料7では、銅粉末の「粒子径/結晶子径」が1.0を超えかつ3.8以下であるが、「粒子径」が300nmを超える500nmであるので、「ブリスタ」、「コンタクト性能」および「固着性能」について「×」の評価となっている。
In addition, in
(実験例2)
実験例2では、表2に示すような「粒子径」、「結晶子径」および「粒子径/結晶子径」を有する銅粉末を含む導電性ペーストを用いて外部電極を形成した。また、導電性ペースト中の銅粉末およびガラス粉末の合計体積に占めるガラス粉末の体積割合は、実験例1の場合と同様、25体積%とした。実験例2では、焼成後の外部電極の、部品本体の端面上での厚みは、実験例1の場合より厚く、50μmとなるようにした。外部電極の厚みがより厚くなるほど、ブリスタ不具合が発生するリスクがより高まることが推測される。
(Experiment example 2)
In Experimental Example 2, an external electrode was formed using a conductive paste containing copper powder having a "particle diameter", "crystallite diameter", and "particle diameter/crystallite diameter" as shown in Table 2. Further, the volume ratio of the glass powder to the total volume of the copper powder and the glass powder in the conductive paste was 25% by volume, as in Experimental Example 1. In Experimental Example 2, the thickness of the external electrode after firing on the end face of the component body was set to be 50 μm, which is thicker than in Experimental Example 1. It is assumed that the greater the thickness of the external electrode, the greater the risk of blister failure occurring.
表2において、試料11~18のすべてが300nm以下の「粒子径」である。また、試料11~18のうち、試料14を除く試料11~13および15~18については、銅粉末は、「粒子径/結晶子径」が1.0を超えかつ3.8以下である。
In Table 2, all of
しかしながら、試料11~13および15~18のうち、試料11および17については、「ブリスタ」の評価が「×」となっている。これは、銅粉末の「粒子径/結晶子径」が、試料12、13、15、16および18では、1.1以上かつ2.0以下の範囲にあるのに対し、試料11および17では、1.1以上かつ2.0以下の範囲から外れ、それぞれ、3.3および3.0となっているためであると考えられる。
However, among
このことから、外部電極の厚みがより厚くなるほど、ブリスタ不具合が発生するリスクがより高まるため、銅粉末の「粒子径/結晶子径」を、1.0を超えかつ3.8以下の範囲より狭めて、1.1以上かつ2.0以下の範囲にすることが望ましいことがわかる。 For this reason, as the thickness of the external electrode becomes thicker, the risk of blister failure increases. It can be seen that it is desirable to narrow the range to 1.1 or more and 2.0 or less.
すなわち、銅粉末の「粒子径/結晶子径」を1.1以上かつ2.0以下の範囲に狭めた試料12、13、15、16および18では、外部電極の厚みが50μmと厚くなっても、「ブリスタ」の評価が「○」となっている。
なお、この実験例2における「ブリスタ」についての「×」の評価は、それほど深刻ではない。なぜなら、実験例1の場合のように、焼成後の外部電極の、部品本体の端面上での厚みを30μm以下となるように薄くすれば、ブリスタ不具合の問題は解消されるからである。
That is, in
Note that the evaluation of "x" for "blister" in Experimental Example 2 is not so serious. This is because, as in Experimental Example 1, if the thickness of the external electrode after firing on the end face of the component body is reduced to 30 μm or less , the problem of the blister failure can be solved.
(実験例3)
実験例3では、表3に示すような「粒子径」、「結晶子径」および「粒子径/結晶子径」を有する銅粉末を含む導電性ペーストを用いて外部電極を形成した。また、実験例3では、実験例1の場合と同様、焼成後の外部電極の、部品本体の端面上での厚みが30μmとなるようにした。
(Experiment example 3)
In Experimental Example 3, an external electrode was formed using a conductive paste containing copper powder having a "particle diameter", "crystallite diameter", and "particle diameter/crystallite diameter" as shown in Table 3. Further, in Experimental Example 3, as in Experimental Example 1, the thickness of the external electrode after firing on the end surface of the component body was set to 30 μm.
実験例3では、導電性ペースト中の銅粉末およびガラス粉末の合計体積に占めるガラス粉末の体積割合を、表3の「ガラス比率」に示すように、5~35体積%の範囲で変更した。 In Experimental Example 3, the volume ratio of glass powder to the total volume of copper powder and glass powder in the conductive paste was changed in the range of 5 to 35 volume %, as shown in "Glass ratio" in Table 3.
まず、銅粉末の「粒子径」に注目すると、試料29~31は、300nmを超える500nmである。そのため、「コンタクト性能」および「固着性能」の少なくとも一方の評価が「×」となっている。 First, focusing on the "particle diameter" of the copper powder, samples 29 to 31 have a diameter of 500 nm, which exceeds 300 nm. Therefore, the evaluation of at least one of "contact performance" and "adhesion performance" is "x".
他方、試料21~28では、銅粉末は、「粒子径」が300nm以下で、「粒子径/結晶子径」が1.0を超えかつ3.8以下、より特定的には、1.1以上かつ2.0以下である。表3では表示していないが、これら試料21~28では、ブリスタ不具合は生じなかった。
On the other hand, in
しかしながら、試料21~28の中で、「コンタクト性能」および「固着性能」の各評価がともに「○」となっているのは、試料22~24、26および27だけである。試料22~24、26および27における「ガラス比率」に注目すると、「ガラス比率」は10~25体積%の範囲に入っている。
However, among
これに対して、「ガラス比率」が10体積%未満のそれぞれ5体積%および7体積%である試料21および25では、「固着性能」の評価が「×」となっている。「固着性能」の評価が「×」となったのは、「ガラス比率」が比較的低いためであるが、「ガラス比率」が試料21の5体積%より多い7体積%の試料25でも「固着性能」が「×」と評価されたのは、銅粉末の「粒子径」が試料21の100nmより大きい300nmであったためであると推測される。
On the other hand, in
また、「ガラス比率」が25体積%を超える35体積%である試料28では、「コンタクト性能」の評価が「△」となっている。他方、「ガラス比率」が同じく35体積%である試料24では、「コンタクト性能」の評価が「○」となっている。これは、「ガラス比率」を比較的多い35体積%としたとき、試料24のように、銅粉末の「粒子径」が100nmと比較的小さければ問題ないが、試料28のように、銅粉末の「粒子径」が300nmと比較的大きくなると「コンタクト性能」が劣化してしまう懸念があることを示している。見方を変えると、「ガラス比率」が比較的多い35体積%であっても、銅粉末の「粒子径」を100nmと比較的小さくすれば、良好なコンタクト性能が得られることを示している。
In addition, in sample 28 in which the "glass ratio" was 35% by volume, exceeding 25% by volume, the "contact performance" was evaluated as "△". On the other hand, in
以上、導電性ペーストが外部電極形成に適用されるチップ型セラミック電子部品として、主に積層セラミックコンデンサを例示して説明したが、当該導電性ペーストは、他のチップ型セラミック電子部品の外部電極形成のためにも用いることができる。 Above, we have mainly explained a multilayer ceramic capacitor as an example of a chip-type ceramic electronic component in which the conductive paste is applied to form external electrodes, but the conductive paste can also be used to form external electrodes of other chip-type ceramic electronic components. It can also be used for
1 チップ型セラミック電子部品
2 外部電極
4 部品本体
9,10 内部電極
11 Ni-Cu合金層
12 ガラス層
1 Chip type ceramic
Claims (7)
前記部品本体の外表面に設けられた外部電極と、
を備え、
前記内部電極は、前記部品本体の外表面に露出する露出端を有し、
前記外部電極は、前記露出端において、前記内部電極と電気的に接続されている、
チップ型セラミック電子部品の製造方法であって、
前記外部電極を形成するため、銅粉末とガラス粉末とを含み、前記銅粉末は、粒子径が300nm以下で、粒子径/結晶子径が1.0を超えかつ3.8以下であり、前記銅粉末および前記ガラス粉末の合計体積に占める前記ガラス粉末の体積割合が35体積%以下である、導電性ペーストを前記部品本体の外表面に塗布する工程と、
前記導電性ペーストを焼成して、前記部品本体での前記内部電極の露出端およびその近傍に、Ni-Cu合金層を形成し、かつ前記Ni-Cu合金層が形成された領域以外の領域であって、前記外部電極における前記部品本体と接する領域に、ガラス層を形成するとともに、焼成後の前記外部電極の、前記部品本体の端面上での厚みが30μm以下となるように外部電極を形成する工程と、
を含む、
チップ型セラミック電子部品の製造方法。 It is formed by laminating a plurality of ceramic layers, and a plurality of internal electrodes containing nickel are arranged along the lamination direction of the ceramic layers, with the ceramic layer interposed between adjacent internal electrodes. There is a part body,
an external electrode provided on the outer surface of the component body;
Equipped with
The internal electrode has an exposed end exposed to the outer surface of the component body,
The external electrode is electrically connected to the internal electrode at the exposed end.
A method for manufacturing a chip-type ceramic electronic component, the method comprising:
In order to form the external electrode, a copper powder and a glass powder are included, and the copper powder has a particle size of 300 nm or less, a particle size/crystallite size of more than 1.0 and 3.8 or less, and Applying a conductive paste to the outer surface of the component body, in which the volume ratio of the glass powder to the total volume of the copper powder and the glass powder is 35% by volume or less;
The conductive paste is fired to form a Ni--Cu alloy layer at and near the exposed end of the internal electrode in the component body , and in an area other than the area where the Ni--Cu alloy layer is formed. A glass layer is formed in a region of the external electrode in contact with the component body, and the external electrode is formed so that the thickness of the external electrode after firing on the end surface of the component body is 30 μm or less. The process of
including,
A method for manufacturing chip-type ceramic electronic components.
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