JP4618010B2 - Manufacturing method of ceramic electronic component - Google Patents
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Description
本発明は、積層型チップバリスタなどのセラミック電子部品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic electronic component such as a multilayer chip varistor.
近年の電子機器の小型化、高性能化に伴い、表面実装可能なチップ部品は必要不可欠である。このような表面実装可能なチップ部品は、通常2個もしくはそれ以上の外部端子電極を有する構造をしている。これらのチップ部品に、外部端子電極を形成する方法としては、素子本体に、金属などの導電体粒子を含む外部電極用のペーストを塗布し、その後乾燥し、焼付けする工程が一般的である。そして、このような外部端子電極は、ハンダでの実装を可能とするために、NiやSnなどでめっき処理が行われる。 With recent miniaturization and higher performance of electronic devices, surface mountable chip components are indispensable. Such surface-mountable chip components usually have a structure having two or more external terminal electrodes. As a method for forming external terminal electrodes on these chip components, a process of applying an external electrode paste containing conductive particles such as metal to an element body, and then drying and baking is generally used. Such external terminal electrodes are plated with Ni, Sn or the like in order to enable mounting with solder.
外部端子電極を形成するための外部電極用ペーストとしては、導電性粒子としての金属粉末や有機ビヒクルに加えて、ガラスフリットを含有するものが使用される。このようにガラス成分を含有させることにより、焼付け時に、ガラス成分が加熱・溶融されることとなるため、外部端子電極と、素子本体のセラミックス層とを、良好に接合することができる。特に、ガラス成分を含有させることにより、本来、難しい「セラミックス−金属」間の接合を「セラミックス−ガラス−金属」とすることができ、短時間で容易な接合を工業的に可能にしている。 As the external electrode paste for forming the external terminal electrode, a paste containing glass frit in addition to the metal powder as the conductive particles and the organic vehicle is used. By including the glass component in this manner, the glass component is heated and melted during baking, and therefore, the external terminal electrode and the ceramic layer of the element body can be bonded satisfactorily. In particular, by including a glass component, inherently difficult "ceramic-metal" bonding can be made "ceramics-glass-metal", making easy bonding industrially possible in a short time.
一方で、このようなガラス成分は、短時間で溶融してしまうため、コントロールが難しく、そのため、焼付け時に、隣り合う製品の外部端子電極同士が接触していると、隣り合う製品同士が、互いに付着してしまい、分離できなくなってしまうという問題が発生していた。 On the other hand, since such a glass component melts in a short time, it is difficult to control. Therefore, when the external terminal electrodes of adjacent products are in contact with each other during baking, adjacent products are mutually connected. There has been a problem that it has adhered and cannot be separated.
このような問題を解決する方法として、たとえば、焼付け前の外部端子電極の表面に、セラミック粉体を付着させてから焼付けを行う方法や、焼付け時に外部端子電極が接触しないように、製品同士の距離を離して並べて、焼付けを行うという方法が行われていた。 As a method of solving such a problem, for example, a method of baking after attaching ceramic powder to the surface of the external terminal electrode before baking, or a method for preventing contact between the external terminal electrodes during baking There was a method of arranging them at a distance and baking them.
しかしながら、焼付け前の外部端子電極の表面に、セラミック粉体を付着させると、セラミック粉体とガラス成分とが反応し、ガラス成分が外部端子電極の表面に移動してしまい、次の2つの問題を引き起こしていた。第1に、ガラス成分が外部端子電極の表面に移動することにより、外部端子電極中のガラス成分の量が減少してしまい、素子本体との接合が不十分となってしまうという問題があった。第2に、外部端子電極表面におけるガラス成分の比率が高くなってしまうため、ハンダでの実装を可能とするために形成されるNi、Snなどによるめっき層の外部端子電極表面への形成が不十分になってしまうという問題があった。 However, if the ceramic powder is attached to the surface of the external terminal electrode before baking, the ceramic powder and the glass component react and the glass component moves to the surface of the external terminal electrode. Was causing. First, there is a problem that the glass component moves to the surface of the external terminal electrode, thereby reducing the amount of the glass component in the external terminal electrode, resulting in insufficient bonding with the element body. . Second, since the ratio of the glass component on the surface of the external terminal electrode is increased, it is not possible to form a plating layer on the surface of the external terminal electrode by Ni, Sn, etc., which is formed to enable mounting with solder. There was a problem of becoming enough.
また、製品同士の距離を離して焼付けを行った場合には、製品を並べる作業が必要となるため、作業効率が低下してしまうのと同時に、製品を焼付ける際に、容器中に置ける製品の数も少なくなってしまうため、単位時間あたりの製品処理数が少なくなり、エネルギー的にも、装置稼働率的にも効率が悪くなるという問題があった。 In addition, when baking is performed at a distance between the products, it is necessary to arrange the products, so the work efficiency is reduced, and at the same time, the products that can be placed in the container when baking the products As the number of products is reduced, the number of product processes per unit time is reduced, and there is a problem that the efficiency is lowered in terms of energy and apparatus operation rate.
これに対して、たとえば、特許文献1では、外部電極用のペーストとして、金属粉末およびガラスフリットに加えて、この金属粉末よりも高融点の金属添加物を所定量含有させたペーストを使用して、外部端子電極を形成する方法が開示されている。この文献においては、高融点の金属添加物の作用により、焼付け時に、この金属添加物粒子近傍にある金属粉末の焼結が抑えられ、金属粉末の粒子と粒子の間に隙間が生じ、この隙間に、ガラス成分が満たされることとなるため、外部端子電極の外表面に、ガラス成分が滲み出ることを防止できると記載されている。 On the other hand, for example, in Patent Document 1, a paste containing a predetermined amount of a metal additive having a melting point higher than that of the metal powder is used in addition to the metal powder and the glass frit as a paste for the external electrode. A method for forming an external terminal electrode is disclosed. In this document, due to the action of a metal additive having a high melting point, sintering of the metal powder in the vicinity of the metal additive particles is suppressed during baking, and a gap is formed between the particles of the metal powder. In other words, since the glass component is filled, it is described that the glass component can be prevented from exuding on the outer surface of the external terminal electrode.
しかしながら、この文献では、金属粉末の粒子と粒子の間に隙間ができてしまうため、その後、Ni、Snなどによるめっき膜を形成した場合に、めっき液がこの隙間を通じて、素子本体まで進入してしまい、電気特性を悪化させてしまうという問題があった。さらに、この文献では、外部端子電極全体に、比較的に高価な金属添加物を含有させることとなるため、このような高価な金属添加物を多く使用する必要があり、コストが高くなってしまうという問題もあった。 However, in this document, since a gap is formed between the particles of the metal powder, when a plating film made of Ni, Sn or the like is formed thereafter, the plating solution enters the element body through this gap. As a result, there is a problem of deteriorating electrical characteristics. Further, in this document, since the entire external terminal electrode contains a relatively expensive metal additive, it is necessary to use a large amount of such an expensive metal additive, resulting in an increase in cost. There was also a problem.
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、積層型チップバリスタなどの外部端子電極を有するセラミック電子部品を製造する際に、電子部品自体の性能劣化を抑制しつつ、しかも、生産性および作業性を低下させることなく、外部端子電極を介した製品同士の付着を有効に防止できるセラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and when manufacturing a ceramic electronic component having an external terminal electrode such as a multilayer chip varistor, while suppressing the performance deterioration of the electronic component itself, the productivity and work It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ceramic electronic component that can effectively prevent adhesion of products through external terminal electrodes without deteriorating performance.
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、素子本体に外部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥することにより形成される焼付け前電極に、金属粉を付着させ、金属粉を付着させた状態で、焼付けを行うことにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors applied metal electrode paste to the element body, and then dried the metal powder on the pre-baking electrode formed by drying. The inventors have found that the above object can be achieved by baking in a state where metal powder is adhered, and have completed the present invention.
すなわち、本発明のセラミック電子部品の製造方法は、
外部端子電極を有するセラミック電子部品を製造する方法であって、
セラミック層を有する素子本体と、導電粉とガラス成分とを含む外部電極用ペーストと、を準備する工程と、
前記素子本体に前記外部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥することにより、焼付け前電極を形成する工程と、
前記焼付け前電極に、金属粉を付着させる工程と、
金属粉を付着させた前記焼付け前電極を、焼付けして、外部端子電極を形成する工程と、を有する。
That is, the method for producing a ceramic electronic component of the present invention includes:
A method of manufacturing a ceramic electronic component having an external terminal electrode,
A step of preparing an element body having a ceramic layer, and an external electrode paste containing a conductive powder and a glass component;
Applying the external electrode paste to the element body and then drying to form a pre-baking electrode; and
Attaching metal powder to the pre-baking electrode;
Baking the pre-baking electrode to which the metal powder is adhered to form an external terminal electrode.
本発明の製造方法において、好ましくは、前記金属粉が、外部電極用ペースト中に含有される導電粉よりも、高い融点を有する金属からなるものである。
より好ましくは、導電粉よりも、高い融点を有する金属粉が、Ni、Cu、Ag、Fe、Pd、Pt、WおよびTiから選択される1種以上の元素を含むものである。
In the manufacturing method of this invention, Preferably, the said metal powder consists of a metal which has melting | fusing point higher than the electrically conductive powder contained in the paste for external electrodes.
More preferably, the metal powder having a higher melting point than the conductive powder contains one or more elements selected from Ni, Cu, Ag, Fe, Pd, Pt, W and Ti.
本発明の製造方法において、好ましくは、前記金属粉の平均粒子径が、0.05μmより大きく、60μm未満である。前記金属粉の平均粒子径は、たとえば、レーザー回折散乱法を用いたマイクロトラック法などにより測定することができる。 In the manufacturing method of this invention, Preferably, the average particle diameter of the said metal powder is larger than 0.05 micrometer and less than 60 micrometers. The average particle diameter of the metal powder can be measured, for example, by a microtrack method using a laser diffraction scattering method.
本発明の製造方法において、好ましくは、前記素子本体に対する、前記金属粉の使用量の比率を、10−6 <金属粉の重量/素子本体の重量<0.225の範囲とする。 In the manufacturing method of this invention, Preferably, the ratio of the usage-amount of the said metal powder with respect to the said element main body shall be the range of 10 < -6 <weight of metal powder / weight of an element main body <0.225.
本発明の製造方法において、好ましくは、前記外部端子電極の表面に、Niを主成分とする第1のめっき層を形成する工程と、
前記第1のめっき層の表面に、Snを主成分とする第2のめっき層を形成する工程と、をさらに有する。
In the manufacturing method of the present invention, preferably, a step of forming a first plating layer mainly composed of Ni on the surface of the external terminal electrode;
Forming a second plating layer mainly composed of Sn on the surface of the first plating layer.
本発明に係るセラミック電子部品は、特に限定されないが、好ましくは、前記素子本体が、酸化亜鉛系電圧非直線性抵抗体層と内部電極層とが交互に積層された構造を有する積層型チップバリスタである。本発明のセラミック電子部品は、上記いずれかの方法により製造することができる。 The ceramic electronic component according to the present invention is not particularly limited, but preferably, the element body is a multilayer chip varistor having a structure in which zinc oxide-based voltage nonlinear resistor layers and internal electrode layers are alternately stacked. It is. The ceramic electronic component of the present invention can be manufactured by any one of the methods described above.
なお、本発明において、外部電極用ペーストに含有される前記導電粉とは、焼成後の外部端子電極を構成することとなる導電性を有する各種導電材の他、焼成後にこのような導電材となる各種化合物をも含むものである。 In the present invention, the conductive powder contained in the external electrode paste includes various conductive materials having conductivity that constitute the fired external terminal electrode, and such a conductive material after firing. The various compounds are also included.
本発明によると、ガラス成分を含有する焼付け前電極に金属粉を付着させて、金属粉が付着した状態で、外部端子電極の焼付けを行うため、素子本体と、焼付け後の外部端子電極と、の接合性を向上させつつ、しかも、焼付け時における製品同士の付着の問題を有効に防止することができる。 According to the present invention, the metal powder is attached to the pre-baking electrode containing a glass component, and the external terminal electrode is baked in a state where the metal powder is attached, so that the element body, the external terminal electrode after baking, In addition, it is possible to effectively prevent the problem of adhesion between products during baking.
また、本発明では、金属粉を使用するので、焼付け時におけるガラス成分の外部端子電極表面への移動も発生しない。そのため、素子本体と外部端子電極表面との接合性を高くすることができ、しかも、焼付け後の外部端子電極に、Ni、Snなどによるめっき層も均一かつ良好に形成することができる。 Moreover, in this invention, since metal powder is used, the movement of the glass component to the external terminal electrode surface at the time of baking does not generate | occur | produce. Therefore, the bonding property between the element body and the external terminal electrode surface can be improved, and a plated layer made of Ni, Sn, or the like can be uniformly and satisfactorily formed on the external terminal electrode after baking.
さらに、本発明においては、上述の特許文献1(特開平10−12481号公報)とは異なり、外部端子電極を構成する導電粉よりも高い融点を有する金属粉を、外部端子電極中に実質的に含有させないため、焼付け後の外部端子電極中に、特許文献1のような隙間ができるようなことはない。そのため、特許文献1において問題となっていた素子本体へのめっき液の進入も発生しない。さらに、本発明においては、このような金属粉を、特許文献1のように電極内全体に含有させるのではなく、電極の表面にのみ付着させるため、特許文献1と比較して、金属粉の使用量を少なくすることができる。 Furthermore, in the present invention, unlike the above-mentioned Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-12481), a metal powder having a higher melting point than the conductive powder constituting the external terminal electrode is substantially contained in the external terminal electrode. Therefore, there is no such a gap as in Patent Document 1 in the external terminal electrode after baking. Therefore, the plating solution does not enter the element body, which has been a problem in Patent Document 1. Furthermore, in the present invention, such a metal powder is not contained in the entire electrode as in Patent Document 1, but is attached only to the surface of the electrode. The amount used can be reduced.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る積層型チップバリスタの概略断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view of a multilayer chip varistor according to an embodiment of the present invention.
積層型チップバリスタ
図1に示すように、セラミック電子部品の一例としての積層型チップバリスタ2は、層間電圧非直線性抵抗体層4と、内部電極層6とが交互に積層された素子本体8を有する。素子本体8の両端部には、素子本体8の内部で交互に配置された内部電極層6と各々導通する一対の外部端子電極10が形成してある。内部電極層6は、各端面が素子本体8の対向する2端部の表面に交互に露出するように積層してある。一対の外部端子電極10は、素子本体8の両端部に形成され、交互に配置された内部電極層6の露出端面に接続されて、バリスタ回路を形成している。
Multilayer Chip Varistor As shown in FIG. 1, a
素子本体8の形状は、特に制限はないが、通常、直方体状とされる。また、その寸法にも特に制限はなく、用途に応じて適当な寸法とすればよいが、通常、縦(0.6〜5.6mm)×横(0.3〜5.0mm)×厚み(0.3〜1.9mm)程度である。
The shape of the
素子本体8において、層間電圧非直線性抵抗体層4および内部電極層6の積層方向の両外側端部には、外側保護層4aが配置してあり、素子本体8の内部を保護している。外側保護層4aの材質は、層間電圧非直線性抵抗体層4の材質と同じであっても異なっていても良い。外側保護層4aの厚みは、たとえば100〜500μm程度である。
In the
層間電圧非直線性抵抗体層4、外側保護層4a
層間電圧非直線性抵抗体層4および外側保護層4aは、酸化亜鉛系バリスタ材料層で構成される。この酸化亜鉛系バリスタ材料層は、たとえば、ZnOを主成分とし、副成分として希土類元素、Co、IIIb族元素(B、Al、Ga及びIn)、Si、Cr、アルカリ金属元素(K、Rb及びCs)およびアルカリ土類金属元素(Mg、Ca、Sr及びBa)等を含む材料で構成される。または、ZnOを主成分とし、副成分としてBi、Co、Mn、Sb、Al等を含む材料で構成されていても良い。
Interlayer voltage
The interlayer voltage
ZnOを含む主成分は、電圧−電流特性における優れた電圧非直線性と、大きなサージ耐量とを発現する物質として作用する。なお、電圧非直線性とは、一対の外部端子電極10の間に徐々に増大する電圧を印加する際に、素子に流れる電流が非直線的に増大する現象を言う。
The main component containing ZnO acts as a substance that exhibits excellent voltage nonlinearity in voltage-current characteristics and a large surge resistance. The voltage non-linearity is a phenomenon in which the current flowing through the element increases non-linearly when a gradually increasing voltage is applied between the pair of external
層間電圧非直線性抵抗体層4中でのZnOの含有量は、特に限定されないが、層間電圧非直線性抵抗体層4を構成する全体の材料を100質量%とした場合に、通常、69.0〜99.8質量%である。また、層間電圧非直線性抵抗体層4の厚みは、通常5〜100μm程度である。
The content of ZnO in the interlayer voltage
内部電極層6
内部電極層6は、導電材を含んで構成される。内部電極層6に含まれる導電材としては、特に限定されないが、PdまたはAg−Pd合金からなることが好ましい。内部電極層6の厚さは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常0.5〜5μm程度である。
The
外部端子電極10
外部端子電極10は、導電材とガラス成分とを含んで構成される。このようにガラス成分を含有させることにより、素子本体8を構成する層間電圧非直線性抵抗体層4との接合性を向上させることができる。外部端子電極10の厚さは、用途に応じて適宜決定すればよいが、通常10〜50μm程度である。
External
The external
外部端子電極10に含まれる導電材としては、特に限定されないが、通常、AgやAg−Pd合金から構成されるものが好ましい。
ガラス成分としては、特に限定されないが、たとえば、B2 O3 −ZnO−Al2 O3 −SrO系ガラス、B2 O3 −SiO2 −ZnO系ガラス、B2 O3 −SiO2 −ZnO−Al2 O3 系ガラス、SiO2 −BaO−Li2 O系ガラス、B2 O3 −SiO2 −Na2 O系ガラス、B2 O3 −SiO2 −ZnO−Al2 O3 −SrO系ガラス等から構成されるものが挙げられる。
Although it does not specifically limit as a electrically conductive material contained in the external
The glass component is not particularly limited, for example, B 2 O 3 -ZnO-Al 2 O 3 -SrO based glass, B 2 O 3 -SiO 2 -ZnO based glass, B 2 O 3 -SiO 2 -ZnO- Al 2 O 3 glass, SiO 2 —BaO—Li 2 O glass, B 2 O 3 —SiO 2 —Na 2 O glass, B 2 O 3 —SiO 2 —ZnO—Al 2 O 3 —SrO glass The thing comprised from etc. is mentioned.
外部端子電極10中におけるガラス成分の含有量は、導電材100重量部に対して、好ましくは2〜30重量部、より好ましくは5〜20重量部である。ガラス成分の含有量が少なすぎると、層間電圧非直線性抵抗体層4との接合性が低下してしまう。一方、多すぎると、外部端子電極10に、NiやSnからなるめっき層の形成が困難となる。
The content of the glass component in the external
そして、この一対の外部端子電極10の表面には、Niを主成分として含有する第1のめっき層と、さらに、この第1のめっき層の表面にSnを主成分として含有する第2のめっき層と、が形成される。これらのめっき層は、積層型チップバリスタ2のハンダでの実装を可能とすることを主たる目的として、形成されるめっき層である。
A surface of the pair of external
積層型チップバリスタの製造方法
次に、本実施形態に係る積層型チップバリスタ2の製造方法の一例を説明する。
Method for Manufacturing Multilayer Chip Varistor Next, an example of a method for manufacturing the
本実施形態の積層型チップバリスタ2は、ペーストを用いた通常の印刷法やシート法によりグリーンチップを作製し、これを焼成した後、外部端子電極を形成することにより製造される。以下、製造方法について具体的に説明する。
The
まず、図1に示す層間電圧非直線性抵抗体層4および外側保護層4aを形成するための電圧非直線性抵抗体層用ペースト、および内部電極層6を形成するための内部電極層用ペーストをそれぞれ準備する。
First, a voltage non-linear resistor layer paste for forming the interlayer voltage
電圧非直線性抵抗体層用ペーストは、電圧非直線性抵抗体磁器組成物原料と有機ビヒクルとを混練した有機系の塗料であってもよく、水系の塗料であってもよい。電圧非直線性抵抗体磁器組成物原料は、各種原料を使用して、焼成後の層間電圧非直線性抵抗体層4が所望の組成となるように、適宜調整すればよい。
The paste for the voltage nonlinear resistor layer may be an organic paint obtained by kneading the voltage nonlinear resistor ceramic composition raw material and an organic vehicle, or may be a water-based paint. The voltage nonlinear resistor ceramic composition raw material may be appropriately adjusted using various raw materials so that the fired interlayer voltage
有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものであり、有機ビヒクルに用いられるバインダは、特に限定されず、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等の通常の各種バインダから適宜選択すればよい。また、このとき用いられる有機溶剤も特に限定されず、印刷法やシート法など、利用する方法に応じてテルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン等の有機溶剤から適宜選択すればよい。 The organic vehicle is obtained by dissolving a binder in an organic solvent, and the binder used in the organic vehicle is not particularly limited, and may be appropriately selected from ordinary various binders such as ethyl cellulose and polyvinyl butyral. In addition, the organic solvent used at this time is not particularly limited, and may be appropriately selected from organic solvents such as terpineol, butyl carbitol, acetone, toluene and the like according to a method to be used such as a printing method or a sheet method.
また、水溶系塗料とは、水に水溶性バインダ、分散剤等を溶解させたものであり、水溶系バインダは、特に限定されず、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂、エマルジョン等から適宜選択すればよい。 The water-based paint is obtained by dissolving a water-soluble binder, a dispersant, etc. in water. The water-based binder is not particularly limited, and is appropriately selected from polyvinyl alcohol, cellulose, water-soluble acrylic resin, emulsion, and the like. do it.
内部電極層用ペーストは、上述した各種導電材あるいは焼成後に上述した導電材となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等と、上述した有機ビヒクルとを混練して調製される。 The internal electrode layer paste is prepared by kneading the various conductive materials described above or various oxides, organometallic compounds, resinates, and the like, which become the conductive materials described above after firing, and the above-described organic vehicle.
各ペーストの有機ビヒクルの含有量は、特に限定されず、通常の含有量、たとえば、バインダは1〜5重量%程度、溶剤は10〜50重量%程度とすればよい。また、各ペースト中には必要に応じて各種分散剤、可塑剤、誘電体、絶縁体等から選択される添加物が含有されても良い。 The content of the organic vehicle in each paste is not particularly limited, and may be a normal content, for example, about 1 to 5% by weight for the binder and about 10 to 50% by weight for the solvent. Each paste may contain additives selected from various dispersants, plasticizers, dielectrics, insulators, and the like as necessary.
印刷法を用いる場合、電圧非直線性抵抗体層用ペーストおよび内部電極層用ペーストを、PET等の基板上に積層印刷し、所定形状に切断した後、基板から剥離してグリーンチップとする。 When using the printing method, the voltage non-linear resistor layer paste and the internal electrode layer paste are laminated and printed on a substrate such as PET, cut into a predetermined shape, and then peeled from the substrate to obtain a green chip.
また、シート法を用いる場合、電圧非直線性抵抗体層用ペーストを用いてグリーンシートを形成し、この上に内部電極層用ペーストを印刷した後、これらを積層してグリーンチップとする。 When the sheet method is used, a green sheet is formed using a voltage non-linear resistor layer paste, an internal electrode layer paste is printed thereon, and these are stacked to form a green chip.
次に、このグリーンチップを脱バインダ処理および焼成して、焼結体(素子本体8)を作製する。 Next, the green chip is subjected to binder removal processing and firing to produce a sintered body (element body 8).
脱バインダ処理は、通常の条件で行えばよい。たとえば、空気雰囲気において、昇温速度を5〜300℃/時間程度、保持温度を180〜400℃程度、温度保持時間を0.5〜24時間程度とする。 The binder removal process may be performed under normal conditions. For example, in an air atmosphere, the temperature rising rate is about 5 to 300 ° C./hour, the holding temperature is about 180 to 400 ° C., and the temperature holding time is about 0.5 to 24 hours.
グリーンチップの焼成は、通常の条件で行えばよい。たとえば、空気雰囲気において、昇温速度を50〜500℃/時間程度、保持温度を1000〜1400℃程度、温度保持時間を0.5〜8時間程度、冷却速度を50〜500℃/時間程度とする。保持温度が低すぎると緻密化が不充分となり、保持温度が高すぎると内部電極の異常焼結による電極の途切れを生じる傾向がある。 The green chip may be fired under normal conditions. For example, in an air atmosphere, the heating rate is about 50 to 500 ° C./hour, the holding temperature is about 1000 to 1400 ° C., the temperature holding time is about 0.5 to 8 hours, and the cooling rate is about 50 to 500 ° C./hour. To do. If the holding temperature is too low, densification is insufficient, and if the holding temperature is too high, there is a tendency that the electrodes are interrupted due to abnormal sintering of the internal electrodes.
次いで、得られた焼結体(素子本体8)に、たとえば、バレル研磨やサンドブラストにより端面研磨を施し、次いで、外部電極用ペーストを焼結体(素子本体8)の端部に、印刷、転写、ディップなどの方法により塗布し、その後、乾燥することにより、焼付け前電極を形成する。 Next, the obtained sintered body (element main body 8) is subjected to end surface polishing, for example, by barrel polishing or sand blasting, and then external electrode paste is printed and transferred to the end of the sintered body (element main body 8). The electrode before baking is formed by applying by a method such as dipping and then drying.
外部電極用ペーストは、AgやAg−Pd合金からなる導電材と、上述した各種ガラス成分からなるガラスフリットと、上述した有機ビヒクルと、を混練して調製される。なお、AgやAg−Pd合金からなる導電材の代わりに、焼成後にAgやAg−pd合金となる各種酸化物、有機金属化合物、レジネート等を使用しても良い。本実施形態では、外部電極用ペーストにガラス成分を含有させるため、外部端子電極10と、素子本体8の層間電圧非直線性抵抗体層4と、の接合を良好にすることができる。
The external electrode paste is prepared by kneading a conductive material made of Ag or an Ag—Pd alloy, the glass frit made of the various glass components described above, and the organic vehicle described above. Note that various oxides, organometallic compounds, resinates, and the like that become Ag or an Ag-pd alloy after firing may be used instead of the conductive material made of Ag or an Ag—Pd alloy. In the present embodiment, since the glass component is contained in the external electrode paste, it is possible to improve the bonding between the external
次いで、上記にて形成された焼付け前電極に、金属粉を付着させ、金属粉を付着させた状態で焼付けすることにより、外部端子電極10を形成する。
Next, the external
金属粉としては、焼付け前電極に含有される導電材(すなわち、外部電極用ペーストに含有される導電材)よりも、高い融点を有する金属からなる金属粉を用いることが好ましい。具体的には、Ni、Cu、Ag、Fe、Pd、Pt、WおよびTiから選択される1種以上の元素を含む金属粉が挙げられ、これらのなかでも、比較的安価であるという理由より、Ni、Cuが特に好ましく用いられる。 As the metal powder, it is preferable to use a metal powder made of a metal having a higher melting point than the conductive material contained in the electrode before baking (that is, the conductive material contained in the external electrode paste). Specific examples include metal powders containing one or more elements selected from Ni, Cu, Ag, Fe, Pd, Pt, W and Ti, and among these, they are relatively inexpensive. Ni, Cu are particularly preferably used.
本実施形態は、焼付け前電極に上述のような金属粉を付着させ、金属粉を付着させた状態で焼付けを行う点に最大の特徴を有し、このような構成とすることにより、積層型チップバリスタ2の特性に悪影響を及ぼすことなく、焼付け時における製品同士の付着の問題を有効に防止することができる。
The present embodiment has the greatest feature in that the metal powder as described above is attached to the electrode before baking, and baking is performed in a state where the metal powder is attached. Without adversely affecting the characteristics of the
本実施形態で使用される金属粉は、平均粒子径が、0.05μmより大きく、60μm未満であることが好ましく、より好ましくは、1μm以上、20μm以下である。金属粉の平均粒子径が大きすぎると、焼付け前電極への金属粉の付着が不十分となってしまい、金属粉が焼付け前電極から脱落してしまう傾向にある。一方、平均粒子径が小さすぎると、凝集が起こり粉体の取り扱いが難しくなる傾向にある。 The metal powder used in the present embodiment preferably has an average particle size of more than 0.05 μm and less than 60 μm, more preferably 1 μm or more and 20 μm or less. When the average particle diameter of the metal powder is too large, the metal powder is not sufficiently adhered to the pre-baking electrode, and the metal powder tends to fall off the pre-baking electrode. On the other hand, if the average particle size is too small, aggregation occurs and the powder tends to be difficult to handle.
また、素子本体8に対する、上記金属粉の使用量の比率は、10−6 <金属粉の重量/素子本体の重量<0.225の範囲とすることが好ましく、より好ましくは10−5 <金属粉の重量/素子本体の重量<0.01の範囲とする。金属粉の使用量が少なすぎると、上記効果が得られなくなる傾向にある。一方、使用量が多すぎると、外部端子電極の焼結が不十分となってしまい、NiやSnからなるめっき層を形成する際に、素子本体中にめっき液が進入してしまい、バリスタ電圧の低下等の特性劣化が発生してしまう場合がある。
Further, the ratio of the amount of the metal powder used with respect to the
なお、焼付け前電極に金属粉を付着させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、焼付け前電極を形成した複数の素子本体と、金属粉とを、所定の容器に入れ、次いで、複数の素子本体と金属粉とを、容器内で撹拌する方法などが挙げられる。 The method for attaching the metal powder to the pre-baking electrode is not particularly limited. For example, a plurality of element bodies on which the electrode before baking and the metal powder are placed in a predetermined container, and then a plurality of elements Examples include a method of stirring the main body and the metal powder in a container.
次いで、金属粉を付着させた複数の素子本体を、焼付け用の容器の上に置き、焼付け炉に入れて、焼付けを行い、外部端子電極10を形成する。焼付けの条件は、たとえば、空気雰囲気中で600〜900℃にて10分〜1時間程度とすることが好ましい。本実施形態においては、焼付け前電極に金属粉を付着させているため、焼付けの際に、製品同士の間隔に特段の隙間を設けることなく、製品同士の付着を有効に防止することができる。
Next, the plurality of element bodies to which the metal powder is attached are placed on a baking container, placed in a baking furnace, and baked to form the external
次いで、焼付け後の外部端子電極10に、Niを主成分として含有する第1のめっき層と、さらに、この第1のめっき層の表面にSnを主成分として含有する第2のめっき層と、を形成して積層型チップバリスタ2を得る。第1のめっき層および第2のめっき層を形成するためのめっき方法としては、特に限定されないが、たとえば、電解めっきなどが挙げられる。このように、Ni、Snからなる第1および第2のめっき層を形成することにより、積層型チップバリスタ2のハンダでの実装が可能となる。本実施形態においては、外部端子電極10の焼付けを行う際に、ガラス成分が電極表面に移動してくることがないため、上述の第1および第2のめっき層を均一かつ良好に形成することができる。
Next, in the external
このようにして製造された本実施形態の積層型チップバリスタ2は、たとえば静電気などの外来サージ(異常電圧)やノイズなどを、吸収または除去するために使用される。
The
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in various aspects. .
たとえば、上述した実施形態では、本発明の製造方法に係るセラミック電子部品として積層型チップバリスタを例示したが、本発明の製造方法に係るセラミック電子部品としては、積層型チップバリスタに限定されず、外部端子電極を有する電子部品であれば何でも良い。 For example, in the above-described embodiment, the multilayer chip varistor is exemplified as the ceramic electronic component according to the manufacturing method of the present invention, but the ceramic electronic component according to the manufacturing method of the present invention is not limited to the multilayer chip varistor, Any electronic component having an external terminal electrode may be used.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.
実施例1
まず、上述の方法に従い、図1に示すバリスタ素子本体8を製造した。本実施例では、層間電圧非直線性抵抗体層4および外側保護層4aをZnOを主成分とするバリスタ材料で形成し、内部電極層6をPdで形成した。
Example 1
First, the
次いで、外部電極用ペーストを準備した。
外部電極用ペーストは、Ag粉末:70重量部と、B2 O3 −SiO2 −ZnO−Al2 O3 −SrO系ガラスからなるガラスフリット:15重量部と、バインダとしてのエチルセルロース:5重量部と、溶媒としてのブチルカルビトール:10重量部と、をボールミルで混合してペースト化することにより調製した。
Next, an external electrode paste was prepared.
The paste for external electrodes is: Ag powder: 70 parts by weight, glass frit made of B 2 O 3 —SiO 2 —ZnO—Al 2 O 3 —SrO-based glass: 15 parts by weight, and ethyl cellulose as a binder: 5 parts by weight And 10 parts by weight of butyl carbitol as a solvent were mixed by a ball mill to prepare a paste.
次いで、素子本体8の端部に、上記にて調製した外部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥することにより、焼付け前電極を形成し、焼付け前電極を有する素子本体を得た。
Next, the external electrode paste prepared above was applied to the end of the
次いで、焼付け前電極を有する素子本体:400gと、Ni粉末と、を所定のポリ容器に入れ、その後、素子本体とNi粉末とを、撹拌することにより、焼付け前電極にNi粉末を付着させた。なお、本実施例では、Ni粉末として、表1に示すような様々な平均粒子径を有するものを使用し、また、その使用量についても表1に示すようにし、Ni粉末の平均粒子径および使用量の異なる試料番号1〜9を調製した(ただし、試料番号1にはNi粉末は付着させなかった)。 Next, the element body having an electrode before baking: 400 g and Ni powder were put in a predetermined plastic container, and then the element body and Ni powder were stirred to adhere the Ni powder to the electrode before baking. . In this example, Ni powders having various average particle diameters as shown in Table 1 were used, and the amounts used thereof were also shown in Table 1, and the average particle diameters of Ni powders and Sample numbers 1 to 9 having different usage amounts were prepared (however, Ni powder was not attached to sample number 1).
次いで、焼付け前電極にNi粉末を付着させた複数の素子本体を、焼付け用の容器の上に置き、焼付け炉に入れて、650℃、40分の条件で焼付けすることにより、外部端子電極10を形成した。次いで、外部端子電極10の表面に、電解めっきにより、Niめっき層(第1のめっき層)およびSnめっき層(第2のめっき層)を形成し、図1に示す積層型チップバリスタの試料1〜9を製造した。
Next, a plurality of element bodies in which Ni powder is adhered to the pre-baking electrode are placed on a baking container, placed in a baking furnace, and baked at 650 ° C. for 40 minutes. Formed. Next, a Ni plating layer (first plating layer) and a Sn plating layer (second plating layer) are formed on the surface of the external
そして、外部端子電極を焼付けた後のバリスタ試料を使用して、焼付け時の製品同士の付着率を、Ni、Snめっき層を形成した後のバリスタ試料を使用して、Ni、Snめっき層を形成した後のバリスタ電圧(V1mA)を、以下の方法により評価した。 And, using the varistor sample after baking the external terminal electrode, the adhesion rate between the products at the time of baking, the Ni, Sn plating layer using the varistor sample after forming the Ni, Sn plating layer The varistor voltage (V 1 mA ) after the formation was evaluated by the following method.
焼付け時の製品同士の付着率は、焼付け後の複数の試料を、ふるいに掛け、ふるい上に残存した試料を、製品同士の付着が発生した試料と判断することにより、評価した。具体的には、ふるいに掛けた試料全体の重量に対する、ふるい上に残存した試料の重量の比率を、製品同士の付着率として算出した。結果を表1に示す。なお、本実施例では、試料一個分は通過するが、付着してしまった試料は通過しないような所定のメッシュを有するふるいを使用した。 The adhesion rate between products at the time of baking was evaluated by placing a plurality of samples after baking on a sieve and judging that the sample remaining on the sieve was a sample in which adhesion between products occurred. Specifically, the ratio of the weight of the sample remaining on the sieve to the weight of the entire sample applied to the sieve was calculated as the adhesion rate between products. The results are shown in Table 1. In the present example, a sieve having a predetermined mesh that passes through one sample but does not pass through the adhered sample was used.
バリスタ電圧(V1mA )は、Niめっき層、Snめっき層を形成したバリスタ試料を、直流定電流電源に接続し、バリスタ試料の両電極間に作用する電圧を電圧計で測定すると共に、バリスタ試料に流れる電流を電流計にて読みとることにより求めた。具体的には、バリスタ試料に流れる電流が1mAの時に、バリスタ試料の電極間に作用する電圧を電圧計により読みとり、その値をバリスタ電圧とした。単位は、Vとした。結果を表1に示す。なお、本実施例においては、定格電圧である27Vに対して、±10%の範囲、すなわち、27±0.27Vの範囲を良好とした。 The varistor voltage (V 1 mA ) is obtained by connecting a varistor sample formed with a Ni plating layer and a Sn plating layer to a DC constant current power source, and measuring a voltage acting between both electrodes of the varistor sample with a voltmeter. The current flowing through was read by reading with an ammeter. Specifically, when the current flowing through the varistor sample was 1 mA, the voltage acting between the electrodes of the varistor sample was read with a voltmeter, and the value was taken as the varistor voltage. The unit was V. The results are shown in Table 1. In this example, the range of ± 10% with respect to the rated voltage of 27V, that is, the range of 27 ± 0.27V was considered good.
表1に、焼付け前電極に付着させた金属粉の種類、平均粒子径および使用量と、金属粉の重量と素子本体の重量との比と、製品同士の付着率と、めっき後のバリスタ電圧を示す。なお、素子本体の重量は、いずれも400gとし、また、金属粉の平均粒子径は、レーザー回折散乱法を用いたマイクロトラック法により測定した(以下の表2も同様)。 Table 1 shows the type, average particle diameter and amount used of the metal powder adhered to the electrode before baking, the ratio of the weight of the metal powder to the weight of the element body, the adhesion rate between products, and the varistor voltage after plating. Indicates. The weight of the element body was 400 g in all cases, and the average particle diameter of the metal powder was measured by the microtrack method using a laser diffraction scattering method (the same applies to Table 2 below).
表1より、焼付け前電極に金属粉を付着させなかった試料1、および付着量を少なくした試料2は、いずれも製品同士の付着率が高くなる結果となった。また、金属粉の使用量を多くした試料8は、焼き付け時の外部端子電極の焼結が不十分となってしまい、めっき時に、めっき液が素子本体に進入してしまうなどの理由により、バリスタ電圧が低下してしまった。さらに、平均粒子径の大きな金属粉を使用した試料9は、焼付け前電極への金属粉の付着が不十分となってしまい、焼付け前電極から金属粉が脱落してしまい、結果として製品同士の付着率が悪化してしまった。
これに対して、金属粉の平均粒子径および金属粉の使用量を本発明の好ましい範囲内とした試料3〜7は、いずれも製品同士の付着率を低く抑えることができ、また、めっきによるバリスタ電圧の低下も抑制されていることが確認できた。
From Table 1, the sample 1 in which the metal powder was not attached to the electrode before baking and the
On the other hand, all of the samples 3 to 7 in which the average particle diameter of the metal powder and the amount of the metal powder used are within the preferable range of the present invention can keep the adhesion rate between products low, and by plating It was confirmed that the reduction of the varistor voltage was also suppressed.
実施例2
金属粉の種類、平均粒子径および使用量を、表2に示すようにした以外は、実施例1と同様にして、積層型チップバリスタ試料を製造し、実施例1と同様の評価を行った。
Example 2
A laminated chip varistor sample was produced in the same manner as in Example 1 except that the type, average particle diameter, and amount used of the metal powder were as shown in Table 2, and the same evaluation as in Example 1 was performed. .
表2より、Ni粉末の代わりに、Cu粉末、Ag粉末、Fe粉末、Pd粉末、Pt粉末、W粉末、Ti粉末を使用した場合にも、同様の結果が得られることが確認できる。 From Table 2, it can be confirmed that the same results can be obtained when Cu powder, Ag powder, Fe powder, Pd powder, Pt powder, W powder, and Ti powder are used instead of Ni powder.
2… 積層型チップバリスタ
4… 層間電圧非直線性抵抗体層
4a… 外側保護層
6… 内部電極層
8… 素子本体
10… 外部端子電極
2 ...
Claims (5)
層間電圧非直線性抵抗体層を有する素子本体と、導電粉とガラス成分とを含む外部電極用ペーストと、を準備する工程と、
前記素子本体に前記外部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥することにより、焼付け前電極を形成する工程と、
前記焼付け前電極に、金属粉を付着させる工程と、
金属粉を付着させた前記焼付け前電極を、焼付けして、外部端子電極を形成する工程と、を有し、
前記金属粉の平均粒子径が、0.05μmより大きく、60μm未満であり、
前記金属粉を付着させる工程において、前記素子本体に対する、前記金属粉の使用量の比率を、10−6 <金属粉の重量/素子本体の重量<0.225の範囲とする、
積層型チップバリスタの製造方法。 A method of manufacturing a multilayer chip varistor having external terminal electrodes,
A step of preparing an element body having an interlayer voltage nonlinear resistor layer, and an external electrode paste containing conductive powder and a glass component;
Applying the external electrode paste to the element body and then drying to form a pre-baking electrode; and
Attaching metal powder to the pre-baking electrode;
A step of baking the pre-baking electrode to which the metal powder is adhered to form an external terminal electrode,
The average particle diameter of the metal powder is larger than 0.05 μm and smaller than 60 μm,
In the step of attaching the metal powder, the ratio of the amount of the metal powder used to the element body is in the range of 10 −6 <weight of metal powder / weight of element body <0.225.
Manufacturing method of multilayer chip varistor.
前記第1のめっき層の表面に、Snを主成分とする第2のめっき層を形成する工程と、をさらに有する請求項1〜4のいずれかに記載の積層型チップバリスタの製造方法。 Forming a first plating layer mainly composed of Ni on the surface of the external terminal electrode;
Wherein the surface of the first plating layer, the manufacturing method of the laminated chip varistor according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of forming a second plating layer mainly composed of Sn, a.
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