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JPH11171645A - 電子部品 - Google Patents

電子部品

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Publication number
JPH11171645A
JPH11171645A JP9356086A JP35608697A JPH11171645A JP H11171645 A JPH11171645 A JP H11171645A JP 9356086 A JP9356086 A JP 9356086A JP 35608697 A JP35608697 A JP 35608697A JP H11171645 A JPH11171645 A JP H11171645A
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JP
Japan
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ceramic
electronic component
grain boundary
electrode
phase
Prior art date
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Application number
JP9356086A
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English (en)
Inventor
Hideko Fukushima
英子 福島
Naoyuki Sato
直行 佐藤
Hiroyuki Ito
博之 伊藤
Kyozo Ogawa
共三 小川
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP9356086A priority Critical patent/JPH11171645A/ja
Priority to US09/075,822 priority patent/US6045893A/en
Priority to SE9801746A priority patent/SE516668C2/sv
Priority to DE19822782A priority patent/DE19822782A1/de
Priority to CNB981147011A priority patent/CN1168106C/zh
Publication of JPH11171645A publication Critical patent/JPH11171645A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Agの粒界中への拡散を防止し、外観及び性
能に優れ、あるいは信頼性の高い安価なマーカーを有す
る電子部品を提供する。 【解決手段】 積層焼結型電子部品のセラミックが、P
b、Bi、Cu、V等からなる副成分を含有し、内部電
極はAgを含有し、窒素雰囲気での焼成でセラミックが
白調地肌を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックを用い
マイクロ波回路等に使用する積層一体焼結型の電子部品
に関する。
【0002】
【従来の技術】積層型の電子部品は、セラミックを用い
て形成したグリーンシートに電極パターンを形成し、こ
れを積層したのち一体に焼成して得られる小型の電子部
品であり、低周波からマイクロ波帯域まで広く用いられ
ている。
【0003】このような積層型の電子部品には、例えば
積層チップコンデンサ、積層インダクタ、積層トランス
のような単機能の部品や、これらの機能を複合した部品
がある。後者は、例えば各種フィルタ(例えばBPF
(バンドパスフィルタ;帯域濾波器)、LPF(ローパ
スフィルタ;低域濾波器)、HPF(ハイパスフィル
タ;高域濾波器))、アンテナスイッチ(Antenn
a Switch)、カップラ(Coupler)等々
であり、その他にも部品の類例は極めて多い。
【0004】ここに、上記セラミックとしては上記積層
型の電子部品が求める性能に応じて適宜、各種の誘電体
や磁性体が用いられる。誘電体は、代表的なものとして
チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、ジルコン酸カ
ルシウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミ
ナ等々あり、その他のものも含め極めて多種である。ま
た、磁性体は、NiZnフェライト他のソフトフェライ
トが代表的である。
【0005】また、上記電極パターンの材料としては、
焼成工程を経た後でも良導体としての特性を維持する必
要があるので、例えば高温下でも比較的酸化しにくいA
gやAg系の合金が用いられる。この場合、上記セラミ
ックと一体焼結するにあたっては、AgまたはAg系合
金の融点を考慮して通常はセラミックの焼成温度をおよ
そ1100℃以下にしなくてはならない。従って、上記
セラミックには、通常は、粒界相の成分すなわち副成分
として低融点酸化物を添加し、比較的低温での焼成が可
能となるようにしたものが採用される。
【0006】ところが、このような低融点酸化物を用い
たセラミックと、電極パターンの材料すなわち内部電極
の材料としてAgまたはAg系の合金を用いたものとを
組み合わせ、これらを大気中で一体焼結すると、以下の
問題を生ずる。すなわち、焼成後のセラミック電子部品
が変色し黒ずむ、またセラミックの誘電損失が特にはマ
イクロ波領域で異常に大きくなり悪化するという問題で
ある。なお、本発明の経過または本発明により、この現
象の原因はセラミック中へのAg元素の拡散にあること
が判った。
【0007】かかる問題があるために、従来、AgやA
g系の合金(Ag合金)を内部導体として用いた電子部
品は、外観及び/又は性能の点で劣るものしか得られな
い、または何らかの格別の操作を加えなければ製品化が
難しいという状況にあった。
【0008】また、別の観点からの問題もあった。すな
わち、通常の積層型の電子部品は、焼成終了後外部電極
を焼き付け、その外部電極にNiメッキや半田メッキな
どのメッキ処理を施し、さらに製品番号などの識別記号
(マーカー)を印刷して、最終的な電子部品として完成
する。
【0009】このようなマーカーは、例え1文字1記号
でも記載を誤ると当然に部品の誤使用を来たし、部品と
しての機能が発揮できないばかりか重大な事故に繋がる
可能性さえ生じる。例えば入力端子の位置表示を出力端
子側に設けると、部品の機能が発揮できないことは説明
を待たない。
【0010】また、このようなマーカーには、部品の種
類等を表示する機能の外に、上記部品の製作工程中にお
いて機械的に付与し、以降の自動機の位置制御にあたっ
て目印にする用法・機能もある。あるいは品質管理をは
じめとする各種管理やチェックに用いることもまた可能
である。
【0011】マーカーは上述のような利用目的に応じ
て、完成の直前に付与したりグリーンシートの段階で付
与したり、あるいは利用目的毎に数次に分けて付与する
など、従来、付与の時期はさまざまであった。
【0012】ただし、積層一体焼結型の電子部品は、完
成品となるまでに例えば強酸性のメッキ液中に投入され
たり、様々な物理的機械的な力を受けたりするといっ
た、厳しい環境下に置かれる。従って、半製品に付与さ
れ厳しい環境に曝されたマーカーを完成品の識別用に共
用しようとすれば、腐食する、消えやすい、不明瞭にな
りやすいなどの難点があるので、選別費などの費用がか
さみ部品が高価になり、結局、メッキ前の半製品に付与
したマーカーを完成品の識別用に共用することは困難な
状況にあった。
【0013】さらに、Agを含有する電極材を用いた誘
電体セラミックの場合、Agの酸化に伴う黒化現象があ
れば、そもそもマーカーとして識別し辛いという問題点
もあった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、以下に述べる課題の内、1つまたは
2つ以上である。外観及び/又は性能の点で優れた電子
部品を提供すること。その手段としてAg元素のセラミ
ック中への拡散を防止すること。あるいは別の観点から
は、視認性に優れ信頼性の高い安価なマーカーを有する
電子部品を提供すること。マイクロ波領域で電気特性の
優れた電子部品を提供すること。
【0015】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め鋭意研究の結果、本発明者らはセラミックの黒化現象
を解明し、著しく構成や特性を改善した電子部品に想到
したものである。すなわち本願第1の発明は、主相と低
融点粒界相とからなるセラミックと、AgまたはAg合
金を含有する導体からなる内部電極とを有する電子部品
であって、当該セラミックは明色調(明度N8.5以上
または明度V8.5以上とする)の地肌を有するように
構成した電子部品である。
【0016】この発明の最も新規で特徴的なところは、
電子部品を構成するセラミックの色調が明色調であると
ころにあり、かかる色調の特徴は電子部品の特性の著し
い向上にも反映されているものである。また、この新し
い電子部品はセラミックの黒化現象を解消したこと、さ
らには上記黒化現象の解消のために、セラミック中への
Ag元素の拡散を抑制したことによりもたらされたもの
である。
【0017】この発明において、セラミックとは、高抵
抗の多結晶体のことであり、粒界相と主相である結晶相
とからなる。また、当該セラミックは焼成前はグリーン
シートを形成する要素であるとともに、焼成後は当該電
子部品の素材となるものである。
【0018】またこの発明において、Agを含有する導
体としてはAg、Ag−Pd合金、Ag−Pt合金等の
AgまたはAg合金を用いた導体であってもよい。さら
にこれらAgまたはAg合金がPd、Pt以外の元素、
例えばガラス・フリット(ガラス粉粒物)入りのAgペ
ーストを用いた場合のB(硼素)のようなガラス形成元
素を含有するものも含むことは当然である。
【0019】さらに、当該電子部品はセラミックの他に
内部電極を有し、当該電子部品には焼成後に外部電極を
付与してもよい。また、明色調とは従来の変色して黒ず
んだ色調の部分を有していないこと(明度N8.5以上
またはV8.5以上)である。明色調をより具体的に色
で表現すれば、赤色(5R)から黄色(5Y)に至る色
調のいずれかの明るい色(明度がV8.5以上、彩度が
C6以下)の地肌を有していると言える。
【0020】また本願第2の発明は、第1の発明におい
て、セラミック粉を用いて形成したグリーンシートに電
極パターンを形成しこれを積層したのち焼成した、セラ
ミックと内部電極を有する電子部品において、該セラミ
ックは当該セラミックの主相を形成する主成分のほか
に、粒界相を形成する副成分としてPb、Bi、Cu、
Vから選ばれた1種または2種以上の元素を含有し、か
つ上記電極はその成分の構成元素にAgを含有し、かつ
当該セラミックは赤色から黄色に至る色調の地肌を有す
るように構成した電子部品である。
【0021】この発明において、赤色から黄色に至る色
調とは、セラミックが半透明又は不透明であって、その
地肌の色調が白濁色、淡黄色、黄色、乳白色、クリーム
色、あるいはそれらの中間色のいずれかである、または
色相が5Rから5YRを経て5Yに至る色相であって、
明度がV8.5以上、彩度がC6以下であることを意味
している。
【0022】またPb、Bi、Cu、Vは粒界相中では
いずれも酸化物の形態をしている。例えば通常、単独で
はPbO、Bi23、CuO、V25等の形態である。
また複数の元素を用いたものでは、例えばPbO・Cu
2O(またはPbCu22)のように、複合酸化物とな
っていることもある。これらはいずれも低融点酸化物で
ある。
【0023】従って本発明のPb、Bi、Cu、Vはそ
れぞれ、PbO、Bi23、CuO、V25であっても
よい。また、本発明における副成分が、合計0.5重量
%以上12重量%以下のPbO及び/又はBi23であ
れば、当該セラミックは、焼結温度が1100℃以下で
あって、かつマイクロ波帯での損失が小さいので特に好
ましい。
【0024】また、本願第3の発明は、主相と低融点粒
界相とからなるセラミックと、Agを含有する導体から
なる内部電極とを有する電子部品において、上記内部電
極周縁部からの距離が10μm以上であるような位置に
おけるAg及び/またはAg酸化物をAgに換算した量
を、当該位置近傍のセラミック中に存在する金属元素の
総和に対して0.5重量%以下とした電子部品である。
【0025】また、本願第4の発明は、主相と低融点粒
界相とからなるセラミックと、Agを含有する導体から
なる内部電極とを有する電子部品において、上記セラミ
ックの粒界相中に存在するAg及び/またはAg酸化物
をAgに換算した量を、粒界相中の金属元素に対する比
率で5重量%以下とした電子部品である。
【0026】上記第3、第4の発明において特に重要な
構成要件は、セラミック中やセラミックの粒界相中に存
在するAg及び/またはAg酸化物の上限を規制したこ
とである。すなわち、第3の発明においてはセラミック
中の量を規制し、第4の発明においては粒界相中の量を
規制しているが、これらは実質的な内容において異なる
点も重複する点もある。
【0027】なお、第3の発明において位置を限定した
理由は、以下の事実に基づくものである。すなわち観測
されるAg元素の量は、この観測位置が内部電極の近傍
であればあるほど大で、逆に遠方であればあるほど小で
ある。しかるに特別に用意した試料での観測結果によれ
ばこの内部電極との距離が10μm程度以内であればA
gの濃度のばらつきが大きすぎる場合もあって、その存
在量を定義し難い。
【0028】そこで本発明では上記観測位置を内部電極
の周縁部からの距離が10μm以上と限定したものであ
る。なお、内部電極がさらに離れた位置についての観測
結果によれば、これは試料の構成(寸法)によってまち
まちであったが、少なくともおよそ3mm程度まではA
g元素の存在が確認できた。
【0029】第4の発明においては、セラミックの粒界
相中に存在するAg及び/またはAg酸化物が6重量%
を越えると、外観が黒ずむとか電子部品の挿入損失など
の電気的特性が悪化する原因となることを初めて見出し
た結果に基づくものである。また、本発明におけるAg
の量には、内部電極等の電極部に電極材料として使われ
ているAgの量を算入しない。
【0030】さらに、本発明における上記セラミックの
粒界相中に存在するAg及び/またはAg酸化物をAg
に換算した量が、粒界相中に存在する金属元素の5重量
%以下のところを、1重量%以下と制限すれば、なお一
層好ましい外観及び/または電気的特性が得られる。
【0031】本願第5の発明は、セラミック粉を用いて
形成したグリーンシートにAgを含有する電極のパター
ンを形成しこれを積層したのち焼成及び/又は熱処理し
て形成した電子部品において、前記焼成及び/又は熱処
理は、その雰囲気が非酸化性である過程を有するように
した電子部品である。
【0032】本発明において非酸化性の雰囲気とは、例
えばN2ガス、Arガス、CO2ガス、H2ガス及びこれ
らの混合ガスのことであり、非酸化性であれば何でも良
い。さらに、本発明において非酸化性の雰囲気とは、そ
の全量が完全な非酸化性気体で占められている必要はな
く、例えば空気などの酸化性気体を含んだ混合気体であ
っても良い。厳密には平衡酸素圧よりも酸素分圧の低い
気体であれば十分である。
【0033】本願第6の発明は、上記第5の発明におい
て非酸化性雰囲気を充分に満足する条件として確認され
た発明であり、焼成及び/又は熱処理を、600℃以上
1100℃以下で行い、かつ少なくとも5分以上の時間
を非酸化性雰囲気での焼成及び/又は熱処理となるよう
にした電子部品である。
【0034】この発明において、積層したセラミックグ
リーンシートの焼成温度は800℃以上1100℃以下
であることが望ましい。その理由は、焼成温度が800
℃未満の場合は焼結が不足となり実用性に欠くこと、お
よび焼成温度が1100℃超の場合は内部導体のAg等
が溶出し製品化が困難なことによる。
【0035】および、この発明において熱処理は600
℃以上、焼成温度以下で行うのが望ましい。この理由は
600℃未満である場合は熱処理の効果が少ないからで
ある。このような熱処理の目的は主に外部電極のセラミ
ックへの焼き付け固定であって焼成ではないので、焼成
温度超での熱処理はこれを行っても構わないが、焼成の
条件として勘案すれば済むことである。
【0036】この発明において雰囲気に曝す条件が60
0℃未満あるいは5分未満の場合は、雰囲気に曝した効
果が不充分である。また、この発明における雰囲気の条
件は、当該雰囲気の酸素分圧を0.15気圧以下とすれ
ば、さらに十分に効果的である。
【0037】また上記セラミックグリーンシートは、6
00℃以上の焼成及び/又は熱処理の雰囲気を、少なく
とも10分以上の時間が0.1気圧未満の酸素分圧とな
るようにして焼成及び/又は熱処理すれば、さらに好ま
しい結果が得られる。
【0038】上記雰囲気に曝した効果を最大に発揮する
ためには、600℃以上での熱処理及び/又は焼成の雰
囲気を、少なくとも20分以上の時間が0.07気圧未
満の酸素分圧となるようにすればよい。
【0039】一方、セラミック主相中のAgの量を充分
低く規制することによって前述のセラミックの外観を改
善し、あるいはまた電気的特性を改善することができ
る。特にAgの量が、0.2重量%未満であり、かつ当
該セラミックの粒界相がPb、Bi、Cu、Vから選ば
れた1種又は2種以上の元素を含有し、かつ前記内部電
極は、Ag、Ag−Pd合金、Ag−Pt合金等のAg
またはAg合金で構成した電子部品は本願第7の発明で
ある。なお、上記Ag合金がPt、Pd以外の金属元素
を含有するものであっても良いことは言うまでもない。
【0040】この発明において、セラミック主相中のA
gの量を十分に規制して0.01重量%未満とし、かつ
粒界相がPb、Bi、Cu、Vから選ばれた1種又は2
種以上の元素を含有し、かつ前記内部電極を、Ag、A
g−Pd合金、Ag−Pt合金等のAgまたはAg合金
で構成した電子部品とすればさらに優れた外観及び電気
的特性が得られる。
【0041】本発明は、ソフトフェライトのような元来
黒調の地肌を有するセラミックに適用しても発明の基本
的な作用は変わらないので、少なくとも電気的性能に関
する効果は確保できる。ただし、黒調の地肌がそれなり
に優れた物にはなるものの、明色調のセラミック地肌が
得られないことは言うまでもない。
【0042】本願第8の発明は、このようなソフトフェ
ライトに本発明を適用した物である。すなわちこの発明
は、前記第3〜第7の発明のいずれかにおいて、セラミ
ックの主相をNiCuZn系、CuZn系、NiZn
系、NiCu系、Cu系、Ni系の何れかのソフトフェ
ライトで構成した電子部品である。
【0043】これらのソフトフェライトは、主成分の構
成元素の一部を他の元素に置換したり、及び/又は副成
分を添加して構成された公知のソフトフェライトの改良
材料としてもその効果が変わる物ではない。
【0044】例えば、FeやNiの一部を単独又は複合
でAl、Cr、Ti、Sn、Si、Sb、Li、Mg、
Mn、Co、Nb、Mo等の1種または2種以上に置換
して用いること、あるいは、単独又は複合でB、Ca、
Ba、Sr、Y、Zr、In、Te、W等の1種または
2種以上の構成元素からなる成分を添加して用いること
は本発明の一部である。
【0045】ソフトフェライトと異なって白っぽい主相
を有するセラミックすなわち例えば誘電体においては本
願発明の地肌色に係るところの効果がより顕著である。
すなわち本願第9の発明は、前記第1〜第7の発明のい
ずれかにおいて、セラミックの主相は誘電体であり、か
つ当該セラミックの粒界相はPb、Bi、Cu、Vから
選ばれた1種又は2種以上の元素を含有し、かつ内部電
極はAg、Ag−Pd合金、Ag−Pt合金等のAgま
たはAg合金であり、かつ焼成及び/又は熱処理は、そ
の雰囲気が非酸化性である過程を有し、かつ当該セラミ
ックの粒界中のAg(酸化銀の形態であっても良い)は
5重量%以下であり、かつ当該セラミックは明色調の地
肌を有する電子部品である。
【0046】この発明において、明色調とは色相が5R
から5YRを経て5Yに至る色相であって、明度がV
8.5以上またはN8.5以上、彩度がC6以下であ
る。またこの発明においては、電気的特性(誘電体材料
にあっては例えば誘電損失、部品にあっては例えば挿入
損失やフィルターの場合のカットオフ特性等々)もまた
優れることは言うまでもない。またこの発明において、
誘電体は30MHz〜30GHzの周波数帯域のマイク
ロ波用誘電体であってもよい。この場合、低損失のマイ
クロ波用誘電体であれば、なお好結果が得られる。
【0047】そこで本願第10の発明は、前記第9の発
明におけるセラミックの主相の誘電体を実質的に、ジル
コン酸カルシウム(CaZrO3)、ジルコン酸バリウ
ム(BaZrO3)、ジルコン酸ストロンチウム(Sr
ZrO3)、ジルコン酸鉛(PbZrO3)から選ばれた
1種または2種以上、あるいはそれらの中間組成物とす
れば、汎用誘電体として有効であるのみならずマイクロ
波用の低損失の誘電体としても特に有効であり、これを
用いて低損失高性能の電子部品、例えばカットオフ特性
に優れたBPFが作成できるという事実に基づくもので
ある。
【0048】なお、誘電体の主相を形成する構成元素は
粒界相の低融点酸化物の構成元素と重複する元素を含ん
でいても差し支えない。すなわち本願第11の発明は、
主相と低融点粒界相とからなるセラミックと、Agを含
有する導体からなる内部電極とを有する電子部品におい
て、該セラミックは主相を形成する主成分の構成元素と
してPbを含有するとともに、当該セラミックは明色調
の地肌を有する電子部品である。
【0049】このようなセラミックには例えばチタン酸
鉛やチタン酸ジルコン酸鉛や上述のジルコン酸鉛などが
有る。これらのいずれかを主相とするセラミックの場
合、PbOを特に追加して添加しなくても粒界にはPb
Oの低融点粒界相を生成させることができる。チタン酸
鉛やチタン酸ジルコン酸鉛は圧電体として有用なセラミ
ックであるが、上記第11の発明を適用すれば、電気機
械変換特性に優れ、かつ外観に優れた、たとえば圧電イ
ンバータトランスや圧電フィルターのような電子部品が
得られる。
【0050】セラミックがソフトフェライトや誘電体で
あり、かつマイクロ波で用いられる場合はマイクロ波帯
域における誘電損失の小さいことが望ましい。本願第1
2の発明は、前記第1〜第11の発明を適用すれば1G
Hzにおける誘電損失を5×10-4以下に抑えることが
できるという事実の発見に係るものである。
【0051】かかる誘電損失に優れた材料を用いて作成
した部品が、部品としての電気的性能に優れることは言
うまでもない。例えばフィルターに用いればその周波数
特性の一種であるカットオフ特性に優れ、またそのフィ
ルターの挿入損失が少なくなり、あるいはそのフィルタ
ーの電気的Q(有効信号の無効信号に対する比率)が高
くなる。
【0052】本願第13の発明は、主相と低融点粒界相
とからなるセラミックと、Agを含有する導体からなる
内部電極とを有する電子部品であって、かつ当該セラミ
ックは半透明又は不透明であって、その地肌の色調が白
濁色、淡黄色、黄色、乳白色、クリーム色、あるいはそ
れらの中間色のいずれかであるような電子部品である。
【0053】この発明は、明色調あるいは、赤色から黄
色に至る色調の内容を限定(すなわち色相が5Rから5
YRを経て5Yに至る色相であって、明度がV8.5以
上またはN8.5以上、彩度がC6以下)しているが、
地肌の色調が多少青味がかって見えるものも包含する
(すなわち彩度がC2以下で、明度がV8.5以上また
はN8.5以上のすべての色相を包含する)。この発明
の要点は、Agを含有する導体からなる内部電極ととも
に用いたセラミックが、このような内部電極を伴わない
セラミックと類似の地肌を有する点にある。
【0054】本願発明はまた、電子部品に視認性や耐環
境性に優れたマーカーを提供するものである。すなわち
本願第14の発明は、セラミックの表面に付与された電
極及び/又はセラミックの表面より肉眼で観察しうる内
部電極は、該電極の少なくとも一部及び/又は該電極の
欠除部の少なくとも一部が、マーカーの機能を有する電
子部品である。
【0055】この発明において、セラミックの表面に付
与された電極に関しては、周辺のセラミック及び電極そ
のものがいずれも黒っぽく変色することがないので、視
認性に優れたマーカーが得られるという事実に基づくも
のである。また、セラミックの表面より肉眼で観察しう
る内部電極に関しては、周辺のセラミック及び内部電極
そのものがいずれも黒っぽく変色することがないので、
視認性に優れたマーカーが得られるという事実に加え、
以下の作用効果を有するものである。
【0056】すなわち、内部電極とセラミックまたは電
子部品の表面との間にはセラミック層が存在するので、
内部電極はメッキ液や腐食性のガスや酸化性の気体、例
えば外気に直接触れることがない。従って、内部電極は
極めて優れた耐環境性を有するとともに、上述の通り視
認性にも優れ、結局、表示の信頼性にも優れるものとな
る。
【0057】あるいは別の観点から見ると、この発明の
内部電極は、積層型の電子部品を製造する工程中の内部
導体印刷工程で付与されるものであるから、当然にして
機械的に付与されるものである。従って、上記印刷工程
以降の完成品に至るまでの全工程の半製品及び完成品に
おいて、この内部電極はマーカー機能を有して有効に作
用するものである。
【0058】このことは、この第14の発明によるマー
カーが、部品製造工程において、半製品部品の位置決め
や位置確認用としても有用に利用できることを意味して
いる。この事実は、本発明が対象とするセラミック系電
子部品の、特に自動機による生産にあたって、極めて重
要かつ有用な効果である。なお、この第14の発明の上
記事実に関する部分は、電子部品用のマーカーに限らず
セラミック層を被覆したマーカーの全てに拡張適用する
ことが可能であることは言うまでもない。
【0059】かかる第14の発明の内容をさらに具体的
に限定したものが、本願第15の発明である。すなわち
第15の発明は、上述第1の発明〜第7の発明、第9の
発明〜第14の発明のいずれかにおいて、マーカーが、
外部電極の機能、部品(ただし半製品部品を含む)の方
向、部品の種類、部品番号、部品規格、製造者の表示の
少なくとも何れか一つを、文字、数字、記号の少なくと
も何れか一つを以て表示する電子部品である。
【0060】
【発明の実施の形態】以下に発明の詳細を実施例に基づ
いて説明する。図1は、本発明を説明するための、電子
部品の一実施例の部分断面の斜視図である。図1は、視
認性を確保するために模式的に描いているので各部の縮
尺や個数については、正確ではない。
【0061】本発明の電子部品(1)は、セラミック
(2)、内部電極(3)、外部電極(3)から成り、少
なくとも内部電極はAg、Ag−Pd合金、Ag−Pt
合金等のAgまたはAg合金である。内部電極は、ビア
ホールやスルーホールを含む意味のものとする。外部電
極は、例えばAg元素を含有する導体である。さらに外
部電極には、例えばガラス・フリットを含有する場合が
ある。
【0062】通常、上記外部電極はその外表面に別途メ
ッキ層を付与する。例えばNi層をメッキで形成し、さ
らにその外表面に半田層を形成する。また、通常上記セ
ラミックが誘電体である場合には、上記電子部品(1)
は白調ないし黄調の地肌(5)を有する。
【0063】図2は、このようなセラミック(2)を説
明するための結晶組織の一例を示す顕微鏡写真である。
本図は、TEM(透過型電子顕微鏡)像であるが、中央
付近の暗い三角部はいわゆる粒界三重点と呼ばれる粒界
の特異点である。この粒界3重点から三方向に暗い線状
の粒界が観察される。
【0064】また、図2の比較的明るい部分は結晶粒で
ある。本明細書に言う主相とは、図2で言えば、この結
晶粒の相のことを指す。さらに、本明細書に言う粒界相
とは、図2で言えば、この粒界三重点と線状の粒界の両
方の相のことを指す。
【0065】一般に粒界相は、主相を形成しない成分、
例えば不純物や添加物で形成されており、焼成している
ときの状態は液相である場合が多い。また粒界相の厚さ
としては、粒界三重点を除く部分では1nm程度かそれ
以下で、不純物や添加物の量が多いと、より厚くなるの
が一般的である。
【0066】さらに粒界相には、主相に較べてその相対
密度が低く、つまり空孔率が大きく、また酸によって腐
食されやすい、等の特徴がある。このような特徴によっ
て例えばX線の透過率も変わるし、例えば粒界相のみを
溶解し化学分析に供することもできる。
【0067】
【実施例】次に、本発明の電子部品の作成方法を実施例
に基づいて詳細を説明する。 (実施例1)本発明の実施例の基本的な作成工程を、本
発明のセラミックがジルコン酸カルシウムの場合につい
て、以下、特に詳細かつ具体的に説明する。ただし、こ
れはセラミック一般であれば説明が抽象的になることを
避けるためであって、当然ながら本発明のセラミックは
ジルコン酸カルシウムに限定するものではなく、例えば
以下のようなものにも適用できる。
【0068】すなわち例えば、チタン酸バリウム、チタ
ン酸カルシウム、ジルコン酸カルシウム、チタン酸鉛、
チタン酸ジルコン酸鉛、アルミナ等の誘電体、及びNi
Znフェライト他のソフトフェライト等の磁性体に、同
様に適用できる。
【0069】水熱合成法によるCaZrO3(ジルコン
酸カルシウム;市販品)の粉末を準備した。なお、この
粉末の代替としてCaCO3とZrO2の粉末をボールミ
ル(以下BMと略称する)で混合した後仮焼し、BMで
粉砕して得た、いわゆる固相法によるCaZrO3でも
よいことは、別途確認した。なお、BMはその容器であ
るBMポットとメディアと、必要に応じて液状の混合粉
砕媒体とからなる。
【0070】PbO、Bi23の粉末(いずれも市販
品、試薬特級)を準備した。また、Agペースト(市販
品)を準備した。Agペーストにはエチルセルロース、
ブチルカルビトール、ターピネオール等を含有してい
る。
【0071】CaZrO3粉末と10重量%相当のBi2
3粉末を秤量しこれらをBMポットに投入した。な
お、本試料はこれ以降仮焼工程を経ずに成形工程まで至
るが、あらかじめCaZrO3とBi23の粉末を混合
し、仮焼し、その後BMにて粉砕して得た粉末、あるい
はCaOやCaCO3とZrO2とBi23の粉末を混合
し、仮焼し、その後BMにて粉砕して得た粉末で以降の
工程を進めてもよいことは別途確認した。
【0072】BMポットにはさらに5mmφのジルコニ
ア製ボールを混合粉砕メディアとして投入し、その他に
PVB(ポリビニルブチルアルコール;polyvin
ylbutyl alcohol)、BPBG(ブチル
フタリルグリコール酸ブチル;Butyl Phtha
lyl Butyl Glycolate)、エタノー
ル、ブタノールを混合粉砕媒体として各々投入した。
【0073】しかる後BMを24時間運転し、スラリー
を得、このスラリーをドクターブレード法でシート状に
成形しグリーンシートを作成した。シート厚さは約70
μmである。さらに成形したシート上にAgペーストで
内部電極パターンを印刷(スクリーン印刷法)した。印
刷したAgペーストの厚さは約10μmである。
【0074】各1シート上には同一形状のパターンが多
数配列してある。図3は上記内部電極パターンの、1ブ
ロック分の形状及び積層配置である。図3(左)におい
て斜線を施した部分は特に内部電極パターンであること
を示す。また、それぞれのパターンは、図3(右)に指
示した各層(シート)の上端に形成されている。
【0075】上記、BMを用いた混合や粉砕、ドクター
ブレード法による成形、スクリーン印刷法による電極形
成等々は他の方法によって行っても差し支えないことは
言うまでもない。
【0076】これに適宜ダミー層を配置して合計32層
積み重ね、さらにその上下に各2層のダミー層を配置し
温度120℃、圧力20MPaで熱間圧着した。ダミー
層は内部電極パターンが印刷されていないシート素体で
ある。圧着体はダイサーで約5.5×4mm角に切断し
焼成前のチップを作成した。
【0077】以上に述べた構成は、一実施例であって、
電子部品の種類によってその構成が変わることは当然で
ある。例えば積層数のみをとってみても、部品によって
は5層程度のものもあれば100層に及ぶものもある。
また内部電極パターンは部品の表面に露出すれば内部電
極パターンでなく、表面電極パターンと表現すべきとこ
ろではあるが、本実施例においては、この点を特に分離
せずに両者の意味を包含するものとして記述することが
ある。
【0078】このチップは600℃で脱脂後、引き続き
920℃で1時間焼成した。脱脂は大気中とし、脱脂完
了後600℃より前記大気の一部を窒素ガスに置換し、
その雰囲気を維持したまま昇温〜焼成〜冷却を行った。
この雰囲気は少なくとも600℃以上の温度域での酸素
分圧は0.07〜0.08気圧(PO2=7〜8%)であ
った。
【0079】こうして得た焼結体は、内部電極の一部を
露出させる表面処理を施し、この露出部に外部電極を付
け、800℃の窒素雰囲気中で焼き付け固定する。さら
に外部電極にNiメッキ、続いて半田メッキを施し、部
品として完成させる。
【0080】本検討では、上記工程の内、表面処理、外
部電極の付与、メッキを省略し、800℃の窒素雰囲気
中で焼き付け固定に相当する熱処理を施したものを作成
した。この雰囲気の酸素分圧は0.07〜0.08気圧
(PO2=7〜8%)である。本部品を試料1とする。
【0081】さらに試料1と同様の工程で、焼成〜冷却
までの雰囲気条件のみを大気中に変更し、以下の工程も
試料1の場合と同様にしたもの、すなわち800℃の焼
き付け固定に相当する熱処理のみを窒素雰囲気中処理と
したものを作成した。本部品を試料2とする。試料1と
同様にして焼き付け固定に相当する熱処理条件のみを8
00℃で大気中処理に代えたものを作成した。本部品を
試料3とする。
【0082】全工程の雰囲気条件を大気中処理とし、そ
の他の工程や工程条件はすべて試料1の場合と同様にし
たものを作成した。本部品を試料4とする。この試料4
は、比較用試料であり、本発明の実施例である試料1〜
試料3に対し、従来例に相当する。
【0083】試料1と同様にしてグリーンシートを作成
し、これに内部電極パターンを印刷しないでグリーンシ
ートを直接積層し、以下試料1と同様の工程を経てセラ
ミック素体の焼結体を作成し、加工を施して特性測定用
のテストピースを作成した。さらに同様の手順を踏ん
で、試料2〜4に対応するテストピースもそれぞれ作成
した。試料1〜4に対応する上記4種類のテストピース
を試料5とする。
【0084】試料1は、セラミック素体が黄色の色調を
呈し、どの部分にも異常な斑点や汚れや変色がいっさい
観察されなかった。セラミックは半透明であり、内部電
極パターンが肉眼で確認できた。この様子を図4に示
す。なお、本図と以下の図5、図6、図7はいずれも、
図3で言えば下方から観察したものである。
【0085】試料2はセラミック素体が白みがかった黄
色の色調を呈していた。セラミックは半透明なので内部
電極パターンが肉眼で確認できた。この様子を図5に示
す。また、試料3は、周囲全体が黒っぽくなっていた。
この様子を図6に示す。
【0086】従来例に相当する試料4は、セラミックの
外観が全体に亘って激しく黒変し、黒調斑点で覆われ、
あるいは黒く汚れて観察された。この様子を図7に示
す。
【0087】試料4の断面を観察したところ、内部電極
の近傍のみは白っぽい色調であった。一方、これを外れ
る部分は薄く黒変し斑点も観察され、さらに、その分布
は表面に近接するほど黒化も斑点も著しくなっているこ
とが確認された。この様子を図8に示す。
【0088】試料1〜4の1GHzにおける誘電損失t
anδ εを測定したところ、以下の通りであった。 試料1;tanδ ε≦3.0×10-4 試料2;tanδ ε=3.5×10-4 試料3;tanδ ε=3.8×10-4 試料4;tanδ ε=9.4×10-4 誘電損失は言うまでもなく小さいほど優れているが、上
記試料1〜3は十分に優れた特性であることが確認でき
る。
【0089】試料5(4種類)の1GHzにおける誘電
損失tanδ εを測定したところ、いずれについてもt
anδ ε≦3.0×10-4であった。また、試料3にみ
られた僅かな変色や試料4にみられた著しい異常は試料
5(4種類)のいずれにもいっさい観察されず、全てが
正常な地肌であった。
【0090】なお、Agペーストは有機物としてエチル
セルロース、ブチルカルビトール、ターピネオール等を
含有しているが、それらは250℃までに、また、グリ
ーンシートはPVB、BPBG等を含有しているが、そ
れらは500℃までにほぼ完全に燃焼していることが、
いずれもTG−DTA(Thermogravi−me
try−Differential Thermal
Analysis;熱重量測定−示差熱分析)の結果わ
かった。
【0091】この状況を図9に示す。この結果もあわせ
て考慮すると、上記試料1〜4の特性、性状の差異ない
し異変は、例えば残存カーボンに依るものではなく、銀
電極の存在に依るものであり、製造工程の観点からは、
焼成や焼き付け(熱処理)の工程における雰囲気に依存
していることが明らかである。
【0092】ここで、本発明が生まれた動機となった上
述の現象、すなわち銀電極の存在、および焼成や焼き付
け(熱処理)の工程における雰囲気によって特性、性状
の差異ないし異変を来す現象、およびAg内部導体の拡
散メカニズムについて解明した実証実験の内容につい
て、実施例2として解説する。
【0093】(実施例2) (実験1)Agがセラミックに及ぼす影響 CaZrO3と5あるいは10重量%の焼結助剤(Pb
O・2Bi23)からなる混合粉を850℃で1時間仮
焼し、粉砕した後、Ag粉末を所定量添加混合し、PV
A(ポリビニールアルコール)を加えて造粒後、金型に
て成形した。
【0094】その成形体を大気中で焼成し、焼結体のマ
イクロ波での電気的特性を評価した。なお、焼成の保持
時間は2時間とした。電気的特性の評価方法は、Hak
ki& Colman の誘電体共振器法(TE011
モード)により、誘電率(ε)、誘電損失係数を測定
し、さらに誘電損失係数の逆数であるQを求めた。ま
た、焼結体の格子定数をX線回折法によって測定し求め
た。
【0095】なお、Agを添加したセラミック試料を焼
成すると、試料の焼結が促進され、同時に結晶粒の成長
すなわち肥大化が認められた。この現象はAgの添加に
よる効果ではあるが、本願発明とは、原因、目的、効果
の何れをとっても関連していない。
【0096】図10にAgの添加量とfQとの関係を示
す。ただし、fQはQと測定周波数fとの積である。A
gの添加量の増とともにfQが低下した。すなわち例え
ば無添加の場合、fQ=7.6THz(1THz=10
12Hz)であったが0.5重量%添加ではfQ=3.8
THzへと無添加の場合の約1/2になった。
【0097】すなわち、これは大気中焼成によりBPF
を作成した場合、変色による外観不良だけでなく、内部
導体のセラミック組織中への拡散により部品としての挿
入損失が大きくなり、目標とする特性が得られなくなる
ことを示している。よって、Ag元素の拡散は、極力抑
える必要がある。これが本願発明の効果の1つである。
【0098】
【表1】
【0099】図11にAgを10重量%添加した焼結体
のXRD(X−Ray Dif−fractmete
r;X線回折装置)パターンを、表1にXRDによるA
g添加焼結体の定性分析結果を示す。なお、評価は回折
パターンの目視によるので、分析感度としては比較的鈍
感である。
【0100】主相はCaZrO3、焼結助剤として添加
したPbO、Bi23は、それぞれ単体で存在してい
た。また、CaZrO3と添加物との反応生成物は認め
られなかった。この事実は、本願発明においてセラミッ
クの主相を形成する成分が如何なるものであっても良い
ことを示唆するものである。
【0101】(実験2)誘電体中のAgの存在状態 実験1で用いた、Ag粉末添加成形体を大気中にて、ま
たは窒素中にて900℃で2時間焼成し、得られた焼結
体の組織を金属顕微鏡、SEMにて観察した。さらに、
XPS(X線光電子分光;X−ray photo−e
lectronSpectroscopy)にてAgの
存在状態を解析した。
【0102】図12に異なる雰囲気にて焼成したAg添
加誘電体の表面状況を示す。色調は、雰囲気により異な
り、Agが0.5重量%添加の場合、大気中焼成では黒
色の斑点が認められ、かつ全体に緑がかっているが、窒
素中では、薄いクリーム色で、ほぼ誘電体本来の色調を
残している。Ag添加量の多い誘電体についても、大気
中焼成の方が黒色化が顕著である。
【0103】図13に金属顕微鏡による鏡面研磨面の組
織の観察結果を示す。金属状態のAgは、大気中焼成の
場合、10重量%の添加で漸く認められるのが、窒素中
では0.5重量%の添加で確認することができる。さら
に、10重量%添加との比較では、窒素中焼成の方が金
属状態のAgが多く認められる。
【0104】よって、金属顕微鏡組織からも、大気中焼
成の場合、Agの一部は金属以外の状態で存在している
ことが示唆された。また、窒素中焼成の結果より、Ag
の拡散量が0.5重量%添加試料の場合、金属状態で存
在している限り、誘電体は黒く変色しないことがわかっ
た。なお、言うまでもないことだが、上記添加量はセラ
ミックに添加した主相に対する重量比率であって、粒界
相中の重量比率ではない。
【0105】そこで、誘電体中に存在しているAg電子
の状態をXPSにて分析した。図14にAg 3d5/2
に関する束縛エネルギーの標準値を示す。酸化状態が強
くなるほど束縛エネルギーは低エネルギー側にシフトす
る。図15にAg添加量 0.5重量%のナロースキャ
ンスペクトルを示す。大気中焼成の場合の束縛エネルギ
ーは窒素中焼成の場合のそれより、低エネルギー側にシ
フトしている。
【0106】この結果は、窒素中焼成の場合にはAgは
金属状態として存在し、大気中焼成の場合にはAgの少
なくとも1部は酸化物として存在していることを示して
いる。なお、酸化物は束縛エネルギー値よりAgOと考
えられる。よって、従来のセラミック積層体の欠点であ
る黒色化及びAgの拡散にはAgの酸化物が関与してい
ることがわかった。
【0107】
【表2】
【0108】表2にAg添加量とAg 3d5/2の束縛
エネルギーを示す。大気中焼成の試料では、Agの添加
量が多くなるに従い、高エネルギー側へシフトしてい
る。これは、添加量の増加にともないAgの存在比がA
g酸化物に較べて相対的に高くなっていることを示して
いる。実際には、Agの添加量の増加に伴い、Ag酸化
物の絶対量は増加している。
【0109】一方、窒素中焼成の試料については、添加
量によらず束縛エネルギーが一定である。よって、大気
中焼成の場合、微量のAgは誘電体中で酸化物として存
在し、窒素中焼成の場合、量の多少にかかわらずAgは
金属状態のままで変質しないことがわかった。
【0110】(実験3)内部導体と誘電体の関係1 次に、積層体中の焼結助剤と内部導体であるAgとの関
係について検討した。市販のCaZrO3、Bi23
いずれも粉末、および市販の内部導体形成用Agペース
トを用意した。
【0111】まず、CaZrO3と10重量%のBi2
3の粉末2種類を秤量した。これら2種類の粉末とφ5
mmのジルコニアボールと蒸留水とをBMポットに投入
しそれぞれ24時間混合した。混合したスラリーは乾燥
し解砕した後800℃で2時間仮焼した。仮焼した原料
を自然冷却し解砕した粉末とφ5mmのジルコニアボー
ルと蒸留水とをBMポットに投入し24時間粉砕し乾燥
した後解砕した。
【0112】こうして得た仮焼粉砕粉はPVA(ポリビ
ニルアルコール)と蒸留水とを加えて造粒し整粒して約
100μm程度の顆粒とした。この顆粒を金型に充填し
100MPaで乾式圧縮成形し乾燥した。成形体の形状
は幅8.3mm長さ9.5mm厚さ約5mmの直方体で
個数は10個である。
【0113】この成形体の長さ方向の1端面に、別途準
備した前記Agペーストをそれぞれ塗布し、乾燥し、塗
布面が上となるように配列し、以下に示す2種類のそれ
ぞれの雰囲気のもとで900℃にて1時間焼成した。雰
囲気は1つは大気であり、また1つは500℃以上の全
焼成温度の領域において大気を窒素ガスに置換したもの
である。
【0114】こうして得た2種類の焼結体をそれぞれ5
個準備し、厚さが1.5、2.0、2.5、3.0、
3.5mmとなるように1面を研削後鏡面研磨した。な
お、これらの作業中、上記塗布したAgペーストの塊は
剥離した。
【0115】これらの研磨試料は、鏡面研磨面をEPM
A(electron probemicro ana
lyzer)によって線分析した。なお、同一焼成条件
の各5個の試料は互いに所見上の差異が認められなかっ
たので以下の説明は厚さが3.0mmの試料についての
み記述する。
【0116】図16は大気中焼成試料(以下、試料6と
する)のEPMA分析結果を表す分析線である。横軸は
分析位置を示す。Agペースト塗布面が左端で、この面
からの距離を右方向にとり、右端がおよそ1.6mmの
位置にあたる(小目盛り10μm、大目盛り100μ
m)。縦軸は検出レベル(任意目盛り)で、図中「−A
g:0」のマークの「−」の位置がAg元素の零レベル
である。図中に示す3本の分析線は下からAg、Bi、
Caのそれぞれの元素の分析線である。これら3本の分
析線の縦軸は互いに関連しない、すなわち縦軸のみは互
いに異なる零レベルとレンジで記録してある。
【0117】図17は窒素ガス中焼成試料(以下、試料
7とする)のEPMA分析結果を表す分析線で、図16
と同一の要領で記録しているものである。なお、同一元
素についての縦軸は同一のレンジで記録してある。ま
た、Agについての分析精度はおよそ+/−0.01重
量%である。
【0118】図16と図17を比較して判ることは、A
g元素の誘電体中への拡散は大気中焼成の場合に限って
認められ、この拡散はAg塗布面近傍で高濃度、遠方で
低濃度だが1.6mm離れた位置でも充分な検出レベル
であるということである。なお、Ca、Bi元素は全域
一定レベルである。
【0119】試料6、試料7においてBi23を10重
量%添加したところを変更してBi23を無添加とし、
その他の全ての条件は試料6、試料7と同様にした試料
(試料8とする)も作成して確認した。その結果、Ag
元素の誘電体中への拡散は焼成雰囲気の如何に関わらず
認められなかった。
【0120】試料6、試料7においてBi23を10重
量%添加したところを変更してPbO・2Bi23の1
0重量%と置き換え、その他の全ての条件は試料6、試
料7と同様にした試料(それぞれ試料9、試料10とす
る)も作成して確認した。その結果、Ag元素の誘電体
中への拡散状況は、試料9については試料6と同様、試
料10については試料7と同様であった。
【0121】試料6、試料7においてBi23を10重
量%添加したところをBi23の5重量%と置き換え、
その他の全ての条件は試料6、試料7と同様にした試料
(それぞれ試料11、試料12とする)も作成して確認
した。その結果、Ag元素の誘電体中への拡散状況は、
試料11については試料6と同様であった。試料12に
ついては試料7と同様の傾向だが、Ag検出量は試料7
のそれよりも少であった。
【0122】以上の結果を纏めると、PbOやBi23
の存在がなければAgはセラミック中へ拡散しない。一
方、大気中焼成でかつPbOやBi23の存在があれば
Agのセラミック中への拡散が確認された。PbOやB
23の量が多いほど拡散量も多くなった。窒素雰囲気
中で焼成した場合にはAgのセラミック中への拡散現象
が確認されなかった。
【0123】(実験4)内部導体と誘電体の関係2 以上の所見に基づき、以下の実験を行った。異なるBi
23量を有する、仮焼、粉砕後の誘電体粉末にバイン
ダ、可塑剤、エタノール、ブタノールを加え混合し、得
られたスラリをドクターブレードにてシート化した。シ
ート上にAgペーストを印刷して内部導体を形成し、乾
燥後、圧着、切断し、グリーンチップを得た。
【0124】上記グリーンチップを大気中あるいは窒素
中にて焼成し、得られた積層体の断面をSEM−EDX
(X線エネルギー分散スペクトルによる走査型電子顕微
鏡;scanning electoron micr
oscope−energydispersive s
pectroscopy X−ray)にて分析した。
【0125】図18に、大気中焼成で得られた積層体を
示す。黒色化は10重量%添加の試料の方が顕著であ
り、塗布実験と同様の結果が得られた。なお、5重量%
添加の試料の方には、シート条件の不適によるデラミネ
ーションが観察された。
【0126】図19に積層体のSEM組織を示す。焼結
体表面では、10重量%添加の試料に、白色の粒が多く
認められ、EDX分析より焼成時液相となってしみ出し
たBi23であることがわかった。内部導体と誘電体と
の境界でも、10重量%添加の試料の方で、粒状のCa
ZrO3以外の、焼成時液相となってしみ出したBi2
3(矢印)がはっきりと認められた。
【0127】よって、焼結助剤量が多いほど積層体の変
色が顕著になるのは、内部導体のAgに直接接触する焼
結助剤の量が増すことに原因があると考えられ、焼結助
剤とAgとの反応性を検討することがAg拡散のメカニ
ズムを解明することにつながると考えられた。そこで次
の実験5を実施した。
【0128】(実験5)Bi23とAgの加熱時挙動の
解析 (95重量%)Bi23−(5重量%)Agからなる混
合粉を作成し、異なる焼成雰囲気においてTG−DTA
で分析を行った。さらに、Ag粉単体についても同様の
分析を行った。また、混合粉加熱時の溶融過程を、顕微
鏡用加熱装置を取り付けた金属顕微鏡にて確認した。
【0129】Bi23は731℃にα相からδ相への転
移温度を持ち、その後、δ相は827℃で溶融する。図
20に、Bi23の大気中におけるTG−DTA曲線を
示す。これにより、Bi23は大気中でもほぼ同様の状
態であることが確認された。
【0130】図21に、上記(95重量%)Bi23
(5重量%)Agの混合粉を大気中(a)、窒素中
(b)の各々で加熱した場合のTG−DTA曲線を示
す。図21の(a)(;大気中加熱)によれば、Agが
共存すると、726℃に液相が生成し、827℃では何
の変化もないことが解る。一方、図21の(b)(;窒
素中加熱)では、Agが共存していても、723℃に転
移点、819℃に融点が認められ、Bi23本来の物性
が失われていない。
【0131】上記雰囲気が窒素中のところをアルゴン中
と置き換えた場合であっても、図21の(b)と同じ結
果が得られている。なお、この酸化性、非酸化性雰囲気
による現象の変化はPbOとAgとの関係においても、
さらに、CuOやV25とAgとの関係においても同様
であった。
【0132】また、(95重量%)Bi23−(5重量
%)Agの粉末は、Bi23の融点より低い温度の79
5℃で完全に溶融することが確認された。なお、観察に
用いた顕微鏡用加熱装置は、熱電対が試料容器裏面に置
かれており、実際の溶融開始温度、溶融終了温度は、よ
り低い温度にあると考えられる。よって、大気中加熱
時、Agは、酸素と反応していると考えられる。しか
し、Agの酸化物系の熱分解温度を考慮すれば、単純に
酸化物が生成したというのは考えにくい。
【0133】これは、過剰な表面自由エネルギーによ
り、Agの表面に吸着していた酸素がAgと反応して、
例えばAgOやAg2Oのような酸化物が生成したので
はないかと考えられる。一方、窒素中焼成の場合、酸素
は加熱過程で脱離し、酸化物の生成が阻止されていると
考えられる。
【0134】よって、大気中焼成においては、Agの特
には表面が酸化され、Bi23とAg酸化物の共融反応
が成立し、液相生成温度が低下し、AgはAg酸化物の
状態で誘電体中に拡散していくことがわかった。
【0135】(実験6)誘電体の色調とAgの存在状態
の確認 通常、焼成後の積層体はそのままでは例えばBPFのよ
うな部品とはならず、外部電極が焼き付け(熱処理)さ
れる。その外部電極にはAgを用いることが多く、ガラ
ス・フリット入りのAgペーストが用いられることもあ
る。何れにしても、外部電極の焼き付け(熱処理)条件
によっては、再びAgが拡散することが予想された。
【0136】そこで、焼成後の積層体に焼き付け(熱処
理)温度が610と800℃の2種類の外部電極用Ag
ペースト(ガラス・フリット入り)を塗布、焼き付け
(熱処理)し、断面の色調を調査した。また、焼成され
た積層体を再度熱処理し、色調の変化を観察した。さら
に、Ag添加誘電体の再熱処理によるAgの存在状態を
金属顕微鏡にて観察した。
【0137】図22に大気中、異なる温度で焼き付け
(熱処理)された外部電極を示す。断面の状態より、6
10℃の外部電極用Agペーストの方には、外部電極焼
き付け(熱処理)による変化は認められないが、800
℃の外部電極用Agペーストの方には、外部電極近傍の
誘電体部分が黒く変色し、新たにAgが誘電体中に拡散
したことがわかる。
【0138】この結果は、図21−aの結果を裏付け、
726℃での共融反応により液相が生成され、Ag元素
が拡散することを示している。そこで、大気中で焼き付
け(熱処理)する場合、焼き付け(熱処理)温度は、共
融反応温度より低い温度としなければならないことがわ
かる。なお、この共融反応温度は粒界相の成分とその量
とAg元素の量および高温時の酸素分圧の大きさ等々に
よって変わるものであり、よって上記焼き付け(熱処
理)温度は実験的手法により決める方が簡便である。
【0139】図23に、大気中、窒素中で焼成した積層
体を、さらに、窒素中、大気中にて900℃で2時間熱
処理した結果を示す。大気中焼成により黒色化した積層
体は、窒素中熱処理後黒色部が消失した。表面は、黒色
部がやや残っているように見えたが、断面を観察するこ
とにより、黒色部はほぼ完全に消失しているのが確認さ
れた。窒素中焼成により黒色部のなかった積層体は、大
気中熱処理後、黒色部が現れた。
【0140】図24に、Ag添加誘電体の大気中焼結体
を窒素中にて熱処理した試料の金属顕微鏡組織を示す。
Ag添加含有量が0.5、2.0重量%のそれぞれの焼
結体に、大気中焼成では存在しなかった金属状態のAg
が、窒素中熱処理後存在しているのを確認した。
【0141】(実験1〜実験6のまとめ)以上より、A
gの拡散は、焼成過程に留まらず、Agの酸化物が生成
する環境(例えば温度が720℃以上で酸化性雰囲気の
場合)にAgがあり、かつ、Ag酸化物と溶融する媒体
があれば常に進行し、ひとたび、誘電体中にAgが拡散
すると、熱処理雰囲気によっては、誘電体の色調が変化
し、その色調変化には、Agの可逆的な酸化還元反応が
伴っていることがわかった。その関係を図25に記す。
【0142】(実施例3)以上にジルコン酸カルシウ
ム、銀、酸化鉛、酸化ビスマスの関係に関して特に詳細
に、かつ解析的に説明したが、さらに、変色(色調変
化)の発生条件を明らかにするための部品作成を行い、
他の組み合わせ、条件についても実験的な検証を行っ
た。
【0143】以下、特に断らない工程については、(実
施例1)と同条件(窒素雰囲気中または大気中焼成、窒
素雰囲気中または大気中焼き付け熱処理)、または(実
施例1)の試料4と同条件(大気中焼成、大気中焼き付
け熱処理)での作成とした。
【0144】(a)(実施例1)におけるAgペースト
のところを、Ag−Pdペースト(市販品)としたとこ
ろ、色調が僅かに異なるものの、実施例1とほぼ同様の
結果を得た。
【0145】(b)(実施例1)におけるAgペースト
のところを、Ag−Ptペースト(市販品)としたとこ
ろ、色調が僅かに異なるものの、実施例1とほぼ同様の
結果を得た。
【0146】(c)(実施例1)におけるAgペースト
の内部電極のところを、銀箔としたところ、実施例1と
ほぼ同様の結果を得た。
【0147】以上により、グリーンシート上の電極パタ
ーン材料は、これがAgを含有する限り、大気中焼成、
大気中熱処理のみでは異状を呈し、窒素雰囲気中焼成ま
たは窒素雰囲気中熱処理のように非酸化性雰囲気での処
理によって上記異状は緩和される、あるいは皆無となる
ことがわかる。
【0148】(d)(実施例1)におけるBi23のと
ころを、PbOとしたところ、実施例1とほぼ同様の結
果を得た。このPbOは粒界相の成分となっていること
がEDXによる分析で確認された。
【0149】(e)(実施例1)におけるBi23のと
ころを、CuOとしたところ、実施例1とほぼ同様の結
果を得た。このCuOは粒界相の成分となっていること
がEDXによる分析で確認された。
【0150】(f)(実施例1)におけるBi23のと
ころを、V25としたところ、実施例1とほぼ同様の結
果を得た。このV25は粒界相の成分となっていること
がEDXによる分析で確認された。
【0151】(g)(実施例1)におけるBi23のと
ころを、PbO・2Bi23・V25としたところ、実
施例1とほぼ同様の結果を得た。PbO、Bi23、V
25等はいずれも粒界相の成分となっていることがED
Xによる分析で確認された。
【0152】(h)(実施例1)におけるBi23のと
ころを、Bi2CuO4、PbCu22のそれぞれとした
ところ、いずれについても実施例1とほぼ同様の結果を
得た。これらのBi2CuO4、PbCu22は粒界相の
成分となっていることがEDXによる分析で確認され
た。
【0153】(i)(実施例1)におけるCaZrO3
のところを、BaZrO3、SrZrO3、PbZr
3、BaTiO3、BaO−TiO2−NdO2/3、Al
23、CaTiO3、Pb2TiZrO6、あるいはZr
2−TiO2−SnO2のそれぞれとしたところ、いず
れについても色調に僅かの差異が認められたものの実施
例1とほぼ同様の結果を得た。
【0154】(j)(実施例1)におけるCaZrO3
のところを、PbTiO3とし、Bi23のところを、
PbO、Bi23、CuO、V25のそれぞれとしたと
ころ、いずれについても色調に僅かの差異が認められた
ものの実施例1とほぼ同様の結果を得た。
【0155】(k)(実施例1)におけるCaZrO3
のところを、NiCuZn系、CuZn系、NiZn
系、NiCu系、Cu系、Ni系のソフトフェライトの
それぞれに置き換えて確認したところ、いずれの場合も
黒調の正常な地肌となり、異常な斑点や反応痕等は認め
られなかった。また、1GHzでの誘電損失も5〜7×
10-4程度であり、優れた性能であった。さらに上記フ
ェライトのNiOやCuOの1mol%相当量をCoO
4/3に置換したものについても、1GHzでの誘電損失
が約30%低減したもののその他の効果は変わらなかっ
た。
【0156】(実施例4)前述実施例1の試料1〜試料
4について粒界、結晶粒内のEDXによる成分分析を行
った。その結果の一部を図26〜図28に示す。図26
は結晶粒内、図27は粒界(大気中処理)、図28は粒
界(窒素中処理)である。なお、粒内については図2の
結晶粒に相当する位置で分析し、粒界については図2の
粒界三重点に相当する位置で分析した。図はいずれも縦
軸がX線強度(単位;計数/秒)横軸が特性X線エネル
ギー(単位;keV)である。
【0157】粒内でAgは検出されなかった。粒界中の
Agは、試料1については検出されず、試料4について
は検出された。試料2について定量の結果、Biが9
4.9%に対し、Agは5.1%であった。試料3につ
いて定量の結果、Biが98.9%に対し、Agは1.
1%であった。試料4について定量の結果、Biが9
2.7%に対し、Agは7.3%であった。なお、図2
7、図28を見ると一見、粒界部に多量のZrやCaが
存在するかのように見受けられるが、これは粒界部を透
過して検出される結晶粒組織のスペクトルである。
【0158】この事実を基に、粒内粒界組織中の成分分
布と試料作成工程と表面性状等との関係をより詳しく調
べた。試料作成方法は実施例1に準じ、各諸量を変化さ
せた各種試料を準備して検討した。以下にその結果を示
す。
【0159】セラミックの粒界相に存在するAgが6重
量%を超過している試料は、いかなる段階で熱処理ない
し雰囲気焼成したものであっても外観及び/又は電気的
性能を損なうことがわかった。
【0160】一方、セラミックの粒界相に存在するAg
が5重量%以下の試料は、窒素中のように非酸化性雰囲
気中での焼成及び/又は熱処理によって、少なくとも表
面近傍は正常な外観を確保できることがわかった。
【0161】さらに、これが1重量%以下であれば、窒
素中のように非酸化性雰囲気中での焼成及び/又は熱処
理の条件をあまり厳しくしなくても十分に好ましい結果
が得られた。
【0162】非酸化性雰囲気が主に不活性ガスである場
合は、5分以上の時間に亘ってその酸素分圧を0.15
気圧以下に保てば、一応の効果を呈し始めた。これを1
0分以上、0.1気圧以下とすると効果は明白となっ
た。
【0163】さらに20分以上の時間が0.07気圧未
満の酸素分圧となるようにして焼成すれば、最も有効
で、部品の表面性状の変質変色はいっさい認められず、
誘電損失などの電気的特性も優れたものとなった。
【0164】セラミック主相中のAgの量は、これが
0.2重量%未満であれば実用性のある外観を呈した。
さらにこれが0.01重量%未満であれば優れた外観を
呈した。なお、これが0.003重量%未満であれば発
色への影響が全く認められなかった。
【0165】セラミック中に存在するAg元素の量をE
PMAで定量分析したところ、実施例の試料1は0.1
重量%、試料2は0.5重量%、試料3は0.3重量
%、試料4は0.7重量%であった。
【0166】これらの分析値は、いずれも内部電極から
の距離が10μm〜20μmの位置における値であり、
分析範囲の広さ(ビーム直径)およそ1μmの条件で得
た値である。なお、上記とは別の位置において、ビーム
直径およそ1μmの条件で得た値と、およそφ1mmの
範囲に亘って分析しこれを平均化して得た値とを比較し
たところ、それぞれの値は互いにほぼ同等であった。
【0167】さらに詳細に調べたところ、内部電極周縁
部からの距離が10μm以上の位置におけるセラミック
中のAg元素の量が0.5重量%以下であれば、誘電損
失が少なく電気特性に優れることが判った。非酸化性雰
囲気に曝したものは白調の地肌となり、異常な黒変が無
く外観上も優れたものであった。
【0168】(実施例5)図29は実施例1における試
料1(底面を図4に示したもの)の上面の写真である。
図29中アルファベットと数字で表示されているマーク
は部品の種類と規格を示すものであり、左上の四角のマ
ークは外部端子の出力端の位置を示している。図29に
よって、セラミックは半透明でかつ変色していないので
視認性に優れていることがわかる。
【0169】このようなマークは、表面をセラミックの
層が覆っているので、外部環境に対して極めて安定であ
る。例えば、酸による腐食を受けない。従って、部品化
の最終工程でNiメッキ、半田メッキ等のメッキ処理を
行った後でも、このマークが腐食されることも、誤って
メッキされることもない。さらに本マークは、表面をセ
ラミックの層が覆っているので改ざんされる危険性がな
く、極めて信頼性の高いマークであることが明らかであ
る。
【0170】このようなマークとしては、他に商標や回
路略図やその他の表示が有効に可能であることは言うま
でもない。さらに、これらのマークは回路要素を兼ねる
ことも可能である。例えば上記四角のマークを電気的に
1端子に接続せしめれば、容易に容量成分として機能さ
せることが可能である。同様に回路要素の一部をマーク
とすることも可能である。
【0171】図30は異なるパターン(ただしその他の
作成条件は試料1と同様のもの)である。このパターン
は電子回路を形成すると同時に図中に丸形や半丸形や、
パターンの残余部(抜形)等で示すマークを形成してい
る。
【0172】すなわち、パターンFに丸い抜形で形成し
たマークは、セラミック表面からの観察も可能である。
パターンGやパターンHの丸形で示されたマークは、セ
ラミック表面からの観察は困難である。パターンIのマ
ークは左下と右下の半丸形で、特に右下のマークは出力
端子を兼ねた構成となっている。パターンJの形状は、
図3のパターンEの形状とちょうど表裏の関係にある
が、この場合、大きな静電容量が得られる、または優れ
たアース性を確保できる利点がある。
【0173】このような電子部品は、製造工程中での部
品配列方向の識別、完成部品の種類や規格や出力端の識
別にも、極めて便利であった。
【0174】又別に、図29と同形状のマークをセラミ
ック表面に形成したところ、耐環境性については効果が
ないものの、特に優れた外観を呈するものであった。
【0175】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、Ag元素の粒界への拡散が防止でき、その結果、
外観に優れたセラミックが得られ、あるいは電気的性
能、例えば誘電損失に優れたセラミックが得られ、これ
を用いた電子部品が得られた。また別の観点からは、信
頼性に優れ、視認性に優れたマーカーを付与した電子部
品を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に関る電子部品の一部断面の
斜視図である。
【図2】本発明の一実施例に関り、本発明を説明するた
めの、セラミック組織の電子顕微鏡による顕微鏡写真で
ある。
【図3】本発明の一実施例に関る電子部品の内部電極パ
ターン及びその積層配置である。
【図4】本発明の一実施例に関る電子部品の表面の顕微
鏡写真である。
【図5】本発明の他の実施例に関る電子部品の表面の顕
微鏡写真である。
【図6】本発明の別の実施例に関る電子部品の表面の顕
微鏡写真である。
【図7】従来例に関る電子部品の表面の顕微鏡写真であ
る。
【図8】従来例に関る電子部品の断面の顕微鏡写真であ
る。
【図9】焼成前部材のTG−DTA分析曲線である。
【図10】Agの添加量とfQとの関係である。
【図11】Agを10重量%添加した焼結体のXRDパ
ターンである。
【図12】異なる雰囲気で焼成したAg添加誘電体の表
面の実体顕微鏡による顕微鏡写真である。
【図13】異なる雰囲気で焼成したAg添加誘電体の鏡
面研磨面の金属顕微鏡による顕微鏡写真である。
【図14】Ag 3d5/2に関する束縛エネルギーの標
準値である。
【図15】Ag添加量0.5重量%のナロースキャンス
ペクトルである。
【図16】大気中焼成試料のAgほかの分析線である。
【図17】窒素ガス中焼成試料のAgほかの分析線であ
る。
【図18】大気中焼成で得られた積層体の断面の顕微鏡
写真である。
【図19】積層体の組織のSEMによる顕微鏡写真であ
る。
【図20】Bi23の大気中におけるTG−DTA曲線
である。
【図21】(95重量%)Bi23−(5重量%)Ag
粉の大気中、窒素中の各々のTG−DTA曲線である。
【図22】大気中、異なる温度で焼き付けられた外部電
極の顕微鏡写真である。
【図23】900℃で焼成し、熱処理した積層体の顕微
鏡写真である。
【図24】窒素中熱処理した積層体の研磨面の顕微鏡写
真である。
【図25】反応のメカニズムを説明する説明図である。
【図26】結晶粒内の成分分析結果を示す図である。
【図27】大気中処理試料の粒界の成分分析結果を示す
図である。
【図28】窒素中処理試料の粒界の成分分析結果を示す
図である。
【図29】本発明の一実施例に係るマーカーの顕微鏡写
真である。
【図30】本発明の一実施例に係るマーカーのパターン
である。
【符号の説明】
1 電子部品 2 セラミック 3 電極(内部電極) 4 電極(外部電極) 5 白調ないし黄調地肌
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 共三 東京都千代田区丸の内二丁目1番2号日立 金属株式会社内

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主相と低融点粒界相とからなるセラミッ
    クと、AgまたはAg合金を含有する導体からなる内部
    電極とを有する電子部品であって、当該セラミックは明
    色調の地肌を有することを特徴とする電子部品。
  2. 【請求項2】 セラミック粉を用いて形成したグリーン
    シートに電極パターンを形成しこれを積層したのち焼成
    した、セラミックと内部電極を有する電子部品におい
    て、該セラミックは当該セラミックの主相を形成する主
    成分のほかに、粒界相を形成する副成分の構成元素とし
    てPb、Bi、Cu、Vから選ばれた1種または2種以
    上を含有し、かつ上記電極はその構成元素にAgを含有
    し、かつ当該セラミックは白色から黄色に至る色調の地
    肌を有することを特徴とする請求項1に記載の電子部
    品。
  3. 【請求項3】 主相と低融点粒界相とからなるセラミッ
    クと、Agを含有する導体からなる内部電極とを有する
    電子部品において、上記内部電極周縁部からの距離が1
    0μm以上であるような位置におけるAg及び/または
    Ag酸化物をAgに換算した量は、当該位置近傍のセラ
    ミック中に存在する金属元素の総和に対して0.5重量
    %以下であることを特徴とする電子部品。
  4. 【請求項4】 主相と低融点粒界相とからなるセラミッ
    クと、Agを含有する導体からなる内部電極とを有する
    電子部品において、上記セラミックの粒界相中に存在す
    るAg及び/またはAg酸化物をAgに換算した量は、
    粒界相中の金属元素に対する比率が5重量%以下である
    ことを特徴とする電子部品。
  5. 【請求項5】 セラミック粉を用いて形成したグリーン
    シートにAgを含有する電極のパターンを形成しこれを
    積層したのち焼成及び/又は熱処理して形成した電子部
    品において、前記焼成及び/又は熱処理は、その雰囲気
    が非酸化性である過程を有することを特徴とする電子部
    品。
  6. 【請求項6】 焼成及び/又は熱処理は、温度が600
    ℃以上1100℃以下であり、かつ少なくとも5分以上
    の時間を非酸化性雰囲気での焼成及び/又は熱処理とな
    るようにして形成したことを特徴とする請求項5に記載
    の電子部品。
  7. 【請求項7】 主相と低融点粒界相とからなるセラミッ
    クと、内部電極とを有する電子部品において、前記セラ
    ミックの主相中のAgの量が 0.2重量%未満であ
    り、かつ当該セラミックの粒界相がPb、Bi、Cu、
    Vから選ばれた1種又は2種以上の元素を含有し、かつ
    前記内部電極はAgまたはAg合金であることを特徴と
    する電子部品。
  8. 【請求項8】 セラミックの主相はNiCuZn系、C
    uZn系、NiZn系、NiCu系、Cu系、Ni系の
    何れかのソフトフェライトであることを特徴とする請求
    項3〜請求項7のいずれかの1項に記載の電子部品。
  9. 【請求項9】 セラミックの主相は誘電体であり、かつ
    前記セラミックの粒界相はPb、Bi、Cu、Vから選
    ばれた1種又は2種以上の元素を含有し、かつ内部電極
    はAgまたはAg合金であり、かつ焼成及び/又は熱処
    理は、その雰囲気が非酸化性である過程を有し、かつ当
    該セラミックの粒界中のAgは5重量%以下であり、か
    つ当該セラミックは明色調の地肌を有することを特徴と
    する請求項1〜請求項7のいずれかの1項に記載の電子
    部品。
  10. 【請求項10】 セラミックの主相の誘電体は実質的
    に、CaZrO3、BaZrO3、SrZrO3、PbZ
    rO3から選ばれた1種または2種以上であることを特
    徴とする請求項9に記載の電子部品。
  11. 【請求項11】 主相と低融点粒界相とからなるセラミ
    ックと、Agを含有する導体からなる内部電極とを有す
    る電子部品において、該セラミックは主相を形成する主
    成分の構成元素としてPbを含有するとともに、当該セ
    ラミックは明色調の地肌を有することを特徴とする電子
    部品。
  12. 【請求項12】 セラミックの1GHzにおける誘電損
    失が5×10-4以下であることを特徴とする請求項1〜
    請求項11のいずれかに記載の電子部品。
  13. 【請求項13】 主相と低融点粒界相とからなるセラミ
    ックと、Agを含有する導体からなる内部電極とを有す
    る電子部品であって、かつ当該セラミックは半透明又は
    不透明であって、その地肌の色調は白濁色、淡黄色、黄
    色、乳白色、クリーム色、あるいはそれらの中間色のい
    ずれかであることを特徴とする電子部品。
  14. 【請求項14】 セラミックの表面に付与された電極及
    び/又はセラミックの表面より肉眼で観察しうる内部電
    極は、該電極の少なくとも一部及び/又は該電極の欠除
    部の少なくとも一部が、マーカーの機能を有することを
    特徴とする電子部品。
  15. 【請求項15】 マーカーは、外部電極の機能、部品の
    方向、部品の種類、部品番号、部品規格、製造者の表示
    の少なくとも何れか一つを、文字、数字、記号の少なく
    とも何れか一つを以て表示するものであることを特徴と
    する請求項1〜請求項7、請求項9〜請求項14のいず
    れかの1項に記載の電子部品。
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