DE10051388B4 - Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie und Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie,
dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:
den Schritt des Beschichtens eines Trägerfilms mit einer keramischen Paste, die ein in einem Dispersionsmittel dispergiertes Keramikpulver enthält, um eine keramische Grünfolie auszubilden;
den Schritt des Trocknens der keramischen Paste auf den Trägerfilm; und
den Glättungsschritt des Pressens der durch Trocknen der keramischen Paste auf dem Trägerfilm erhaltenen trockenen Folie unter Verwendung einer Plattenpresse, die mindestens ein Paar Preßplatten aufweist, unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks von 4900 bis 98000 N/cm2, um die Oberfläche der Grünfolie zu glätten.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von keramischer Grünfolie, die zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements, wie z. B. eines monolithischen Keramikkondensators, eines Multilayer-Varistors oder ähnlichem, verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein keramisches Vielschichtbauelement, insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements mit einem Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von internen Elektroden angeordnet ist, zwischen denen Keramikschichten angeordnet sind.
  • Obwohl ein monolithischer Keramikkondensator, der ein typisches Beispiel von keramischen Vielschichtbauelementen ist, vielfach für verschiedene Anwendungen genutzt wird, wurde neuerdings gefordert, daß das keramische Vielschichtbauelement von geringer Größe und hoher Kapazität ist, da es zu fortschreitender Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen kam.
  • Der monolithische Keramikkondensator hat z. B, wie in 3 gezeigt, einen Aufbau, bei dem ein Keramikelement 3 eine Mehrzahl von internen Elektroden 2a und 2b aufweist, die sich jeweils gegenüberliegen, wobei Keramikschichten als dazwischen angeordnete dielektrische Schichten dienen und Enden der internen Elektroden 2a und 2b zu verschiedenen seitlichen Enden des Keramikelements 3 geführt werden, und ein Paar externer Elektroden 4a und 4b, die jeweils an beiden Seiten des Keramikelements 3 angeordnet sind, um jeweils mit den internen Elektroden 2a und 2b verbunden zu werden.
  • Für die Herstellung des monolithischen Keramikkondensators verwendete Keramikgrünfolien werden verwendet, um die oben erwähnten keramischen Schichten herzustellen, welche als dielektrische Schichten dienen, und die Keramikgrünfolien wurden in der letzten Zeit in verstärktem Maße dünner gestaltet, um die gewinnbare Kapazität zu steigern und die Produktgröße zu verringern.
  • Jede der Grünfolien wird im allgemeinen dadurch hergestellt, daß eine Keramikpaste in Folienform hergestellt und dann getrocknet wird. Als Verfahren zur Umformung der Keramikpaste in eine Folie werden verschiedene Verfahren, wie z. B. das Abstreichmesserverfahren, das Verfahren mit gegenläufigen Walzenstreichern und ähnliches, verwendet.
  • Beispielsweise zeigt 4 ein Beispiel an sich bekannter Verfahren zur Herstellung von Keramikgrünfolien, bei dem ein Trägerfilm 52 von einer Trägerfilmzuführeinheit (Trägerfilmzuführrolle) 51 zugeführt wird und Keramikpaste 54 auf den Trägerfilm 52 durch ein Abstreichmesser 53 in einer vorherbestimmten Lage aufgebracht wird, die zusammen mit dem Trägerfilm 52 zu Trockenmitteln 55 zum Trocknen der Keramikpaste 54 zur Ausbildung einer Keramikgrünfolie 56 geführt wird. Dann wird der Trä gerfilm 52, welcher die auf seiner Oberfläche gebildeten Keramikgrünfolie hält, durch eine Folienaufnahmerolle 57 in der Weise aufgewickelt, daß die ausgeformte, von dem Trägerfilm 52 gehaltene Keramikgrünfolie 56 gesammelt wird.
  • Bei dem in 3 gezeigten monolithischen Keramikkondensator müssen für die Keramikschichten verwendete Keramikgrünfolien als dünne Keramikgrünfolien hergestellt werden, wenn die zwischen den internen Elektroden 2a und 2b eingelegten Keramikschichten 2 eine Stärke (Elementenstärke) von 3 μm oder weniger aufweisen. Jedoch gibt es, wenn dünne Keramikgrünfolien durch das oben beschriebene an sich bekannte Verfahren hergestellt werden, Probleme des Aufrauhens der Keramikgrünfolien und des Entstehens von lochartigen Defekten (Poren) in den Keramikgrünfolien.
  • Darüber hinaus werden keramische dielektrische Materialien, wie z. B. Bariumtitanat, Strontiumtitanat, Kalziumtitanat und ähnliche, welche eine Perowskit-Struktur haben, üblicherweise in großem Umfang als Kondensatormaterialien genutzt, indem ihre hohe relative Dielektrizitätskonstante ausgenutzt wird. Entsprechend wurden in letzter Zeit auf dem Gebiet der Kondensatoren, die passive Bauteile sind, im Zuge der Miniaturisierung von elektronischen Bauteilen kleine Kondensatoren nachgefragt, die eine hohe Kapazität entwickeln können.
  • Ein an sich bekannter monolithischer Keramikkondensator, der ein keramisches dielektrisches Material für eine dielektrische Schicht verwendet, muß bei einer hohen Temperatur von ungefähr 1300°C in Luftumgebung gebrannt werden, und demzufolge muß als Material für die internen Elektroden ein Edelmetall, wie z. B. Palladium, verwendet werden. Jedoch ist ein solches Edelmetall sehr teuer, so daß der Kostenanteil des Elektrodenmaterials bei dem entsprechenden Produkt steigt.
  • Dies ist ein wesentlicher Faktor, der eine Kostensenkung behindert.
  • Um das Problem zu lösen, werden demzufolge in zunehmendem Maße die internen Elektroden des monolithischen Keramikkondensators aus einem Unedelmetallmaterial hergestellt, und zur Verhinderung der Oxydierung von Elektroden während des Brennens werden verschiedene dielektrische Materialien, die in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gebrannt werden können und die einen Reduktionswiderstand haben, entwickelt.
  • Unter diesen Umständen muß der monolithische Keramikkondensator eine geringe Größe und größere Kapazität haben, was zum Fortschritt bei der Entwicklung von Techniken zur Steigerung der Dielektrizitätskonstante eines keramischen dielektrischen Materials und zur Verdünnung von keramischen dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten führt.
  • Wenn jedoch jede der Keramikschichten (die zwischen den internen Elektroden eingelegten Keramikschichten) jeweils eine Stärke (Elementenstärke) von 3 μm oder weniger haben, nehmen Unregelmäßigkeiten bei den Kontaktflächen zwischen den keramischen dielektrischen Schichten und den internen Elektrodenschichten zu bzw. es entstehen vermehrt Defekte (Poren) in den keramischen dielektrischen Schichten, wodurch ein Problem reduzierter Lebensdauer auftritt.
  • Um die Glätte einer zur Ausbildung der Keramikschicht verwendeten Keramikgrünfolie zu verbessern und die Dichte der Keramikgrünfolie zu erhöhen, wird demzufolge ein Verfahren offenbart, bei dem der Partikeldurchmesser des keramischen Pulvermaterials gemindert wird ( JP 10-223469 ).
  • In dem Maße, wie der Partikeldurchmesser abnimmt, klumpt jedoch das Keramikpulver rasch, und das Dispersionsvermögen wird geringer. Demzufolge sind dem Verfahren der Minderung des Partikeldurchmessers Grenzen in Bezug auf die Verbesserung der Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie gesetzt, ebenso bei der Erhöhung der Dichte derselben. Bei einem keramischen dielektrischen Pulver mit der gleichen Zusammensetzung nimmt die Dielektrizitätskonstante in dem Maße ab, wie der Partikeldurchmesser abnimmt, wodurch das Problem entsteht, daß es unmöglich wird, einen monolithischen Keramikkondensator mit großer Kapazität zu erhalten.
  • Ein Verfahren zur Dispersion von Keramikpaste umfaßt das Rotieren der Keramikpaste mit hoher Geschwindigkeit in einer Sandmühle oder Viskomühle, um an der Keramikpaste eine hohe Scherkraft anzulegen. Obwohl die Dispersion abläuft, indem Scherkraft an dem Keramikpulver angelegt wird, hat dieses Verfahren jedoch den Nachteil, daß das Keramikpulver teilweise gemahlen wird. Das Mahlen des Keramikpulvers verbessert zwar die Oberflächenglätte einer Folie aufgrund der zunehmenden Dispersionsfähigkeit, aber die Charakteristik wird durch das Mahlen des Keramikpulvers geändert, so daß das Problem von Veränderungen der Temperaturcharakteristika des resultierenden monolithischen Keramikkondensators im Gegensatz zu dem gewünschten Konstruktionsbereich entsteht und die Dielektrizitätskonstante eines keramischen Dielektrikums gemindert wird.
  • Darüber hinaus muß die Anzahl der laminierten Schichten gesteigert werden, um die Größe des monolithischen Keramikkondensators zu mindern und dessen Kapazität zu steigern, und demzufolge wird ein monolithischer Keramikkondensator entwickelt, bei dem ungefähr 300 dünne Keramikgrünfolien mit einer Elementendicke von 3 μm oder weniger laminiert werden.
  • Wenn jedoch nicht weniger als 300 Schichten laminiert werden, wird eine durch die Dicke einer internen Elektrode gebildete Stufe erhöht, womit das Problem entsteht, daß aufgrund der Stufe in der Elektrode eine Delaminierung ausgelöst wird, und das Problem, daß nach außen gerichtete Elektrodenteile gebogen werden, die zur Verbindung der internen Elektroden und der externen Elektroden hinausgeleitet werden, womit ein Kurzschlußdefekt ausgelöst wird.
  • Diese Probleme gelten nicht nur für den monolithischen Keramikkondensator, sondern auch für andere keramische Vielschichtbauelemente.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Probleme zu lösen, und es ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Keramikgrünfolien zu liefern, das in der Lage ist, stabil eine Keramikgrünfolie herzustellen, welche eine gute Oberflächenglätte und wenige lochartige Defekte auch dann aufweist, wenn eine dünne Keramikgrünfolie hergestellt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Lieferung eines Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements, welches sicher und effizient ein keramisches Vielschichtbauelement herzustellen vermag und eine Verschlechterung der Lebensdauer aufgrund von Unregelmäßigkeiten an den Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten und das Auftreten von strukturellen Defekten (Delaminierung, Biegen eines Elektrodenteils oder ähnliches) in einem dünnen Mehrschichtfilm verhütet.
  • Um die Aufgaben der Erfindung zu lösen, weist ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
  • Die trockene Folie (eine Keramikgrünfolie, die dem Glättungsprozeß nicht unterzogen wurde), welche durch Aufbringung der Keramikpaste in Form einer Folie auf dem Trägerfilm und anschließendes Trocknen erhalten wurde, wird mit den Platten jeweils für jeden Trägerfilm gepreßt, indem die Plattenpresse unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und einem Druck von 4900 bis 98100 N/cm2 verwendet wird, und somit kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Partikeldurchmesser und der Dispersionsfähigkeit der Keramik verbessert werden. Demzufolge kann eine Keramikgrünfolie sicher hergestellt werden, die für die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators geeignet ist.
  • Die Plattenpresse weist beispielsweise ein Paar paralleler Platten (Preßplatten) auf, die jeweils eine spiegelblank polierte hartchromplattierte Schicht an der Oberfläche derselben, Drucksteuermittel für die Steuerung des Drucks der Preßplatten und Heizmittel für das Aufheizen der Preßplatten auf eine vorgewählte Temperatur aufweisen, so daß die Keramikgrünfolie zwischen dem Paar Preßplatten gehalten und von beiden Seiten unter Erhitzung auf die vorgewählte Temperatur mit Druck beaufschlagt werden kann, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie zu glätten. Die Ausführungsform der Plattenpresse ist nicht einschränkend.
  • Durch das Glätten mit dem Plattenpressverfahren können Keramikgrünfolien einzeln gepreßt werden oder es können mehrere Folien übereinander gestapelt und gepreßt werden. Um jedoch zu verhindern, daß die Keramikgrünfolie an den Preßplatten anhaftet, wird die bearbeitete Oberfläche eines einem Trennprozeß unterzogenen Films vorzugsweise mit der Oberfläche der Keramikgrünfolie verbunden, worauf das Pressen folgt. Beim Pressen einer Mehrzahl von Keramikgrünfolien muß verhindert werden, daß jede Keramikgrünfolie an dem darauf aufgelegten Trägerfilm anhaftet, deshalb wird die bearbeitete Oberfläche eines dem Trennprozeß unterzogenen Films vorzugsweise mit der Oberfläche jeder einzelnen Keramikgrünfolie verbunden, bzw. es wird vorzugsweise ein Trägerfilm verwendet, an dessen Rückseite der Trennprozeß durchgeführt wird.
  • Erfindungsgemäß liegt die Temperatur der Preßplattenoberfläche im Bereich von 0 bis 150°C, denn bei einer Temperatur von weniger als 0°C härtet die Folienoberfläche aus und verschlechtert den Effekt der Abnahme der Oberflächenrauheit (Ra), während bei einer Temperatur von mehr als 150°C die Folie aufgrund der Thermoplastizität aufgeweicht wird, womit die Folie vom Trägerfilm auf die Seite der Preßplatte übertragen wird.
  • Zusätzlich liegt der Anspreßdruck im Bereich von 4900 bis 98100 N/cm2, denn bei einem Anpreßdruck von weniger als 4900 N/cm2 kann eine ausreichende Glättungswirkung der Oberfläche nicht erreicht werden, während bei einem Anpreßdruck von mehr als 98100 N/cm2 die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgelöst oder gebrochen wird, wodurch eine Verarbeitung unmöglich wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren der Herstellung einer Keramikgrünfolie ist gekennzeichnet durch Plattenpressen unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2.
  • Plattenpressen unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2 kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie mit größerer Sicherheit verbessern.
  • Der Grund für die Einschränkung der Preßplattenoberflächentemperatur von 100°C oder weniger liegt darin, daß in einigen Fällen aufgrund der Thermoplastizität das Aufheizen der Keramikgrünfolie auf 100 bis 150° ein Übertragen der Keramikgrünfolie auf die Preßplattenseite bewirkt, wodurch die Oberfläche gekräuselt und die Wirkung der Minderung der Oberflächenrauheit verschlechtert wird.
  • Der Grund für die Einschränkung des Anpreßdrucks zwischen den Preßplatten auf 58000 N/cm2 oder weniger liegt darin, daß bei einem Anpreßdruck von 58800 bis 98100 N/cm2 ein Kräuseln an der Oberfläche der Keramikgrünfolie eintritt, wodurch die Wirkung der Minderung der Oberflächenrauheit verschlechtert wird.
  • Wie oben beschrieben kann durch Plattenpressen unter den Temperaturbedingungen und Druckbedingungen in den für die Kermamikgrünfolie geeigneten Bereichen die Wirkung der Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie sicher erhalten werden, ohne daß die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgelöst oder die Keramikgrünfolie gebrochen wird.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie die Merkmale des Anspruchs 3 auf.
  • Die trockene Folie (eine Keramikgrünfolie, die dem Glättungsprozeß nicht unterzogen wurde), welche durch Ausbilden der Keramikpaste in Form einer Folie auf dem Trägerfilm und anschließendes Trocknen erhalten wurde, wird hydrostatisch für jeden Trägerfilm gepreßt, indem die hydrostatische Presse unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 0 bis 150° und einem Preßdruck von 4900 bis 98100 N/cm2 verwendet wird, und somit kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Partikeldurchmesser und der Dispersionsfähigkeit der Keramik verbessert werden. Demzufolge kann eine Keramikgrünfolie sicher hergestellt werden, die für die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators geeignet ist.
  • Die hydrostatische Presse weist beispielsweise einen Druckbehälter auf, der mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, gefüllt ist, einen Druckzylinder, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen, Steuermittel zur Steuerung des auf die Flüssigkeit angelegten Drucks, und Heizmittel zum Aufheizen der Flüssigkeit auf eine vorgewählte Temperatur. Beispielsweise wird die Keramikgrünfolie auf die spiegelglatt polierte Oberfläche einer Metallrolle aufgewickelt, mit einer flexiblen Folie unter Vakuum verpackt und dann in die Flüssigkeit der hydrostatischen Presse, wie z. B. Öl oder Wasser, eingetaucht, worauf das hydrostatische Pressen erfolgt. Als Ergebnis werden die Keramikgrünfolie an der Oberfläche der Metallrolle und der Film auf der Rückseite der Keramikgrünfolie unter gleichmäßigem Druck gepreßt, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie zu glätten. Die Ausführungsform der hydrostatischen Presse ist nicht einschränkend, und anstelle der Metallrolle kann eine Rolle aus einem anderen Material als Metall Verwendung finden.
  • Beim Pressen einer Keramikgrünfolie, die auf die Metallrolle aufgewickelt wird, und durch das hydrostatische Preßverfahren wird vorzugsweise ein Trägerfilm genutzt, dessen Rückseite dem Abtrennprozeß unterzogen wird.
  • Dadurch, daß die Keramikgrünfolie um die Metallrolle herum aufgewickelt wird, wird die Gesamtstärke der gesamten Keramikgrünfolie erhöht, und damit denn der Druck, der auf beide Enden der aufgewickelten Keramikgrünfolie angelegt wird, welcher in einigen Fällen eine Verformung verursacht, nicht vernachlässigt werden. In diesem Fall werden Flansche an beiden Enden der Metallrolle vorgesehen, und die Keramikgrünfolie wird auf die Metallrolle in der Weise aufgewickelt, daß beide Enden der Keramikgrünfolie in engem Kontakt mit den Flanschen stehen, um die ungünstige Wirkung an beiden Enden der Keramikgrünfolie zu verhindern.
  • Das hydrostatische Pressen kann durch Verwendung einer flachen Platte statt der Metallrolle durchgeführt werden. Beim hydrostatischen Pressen einer Mehrzahl von gestapelten Keramikgrünfolien wird vorzugsweise ein Trägerfilm genutzt, dessen Rückseite dem Abtrennprozeß unterzogen wurde.
  • Erfindungsgemäß liegt die Preßtemperatur in einem Bereich von 0 bis 150°C, und der Anpreßdruck liegt in einem Bereich von 4900 bis 98100 N/cm2, wobei die gleichen Gründe für die Grenzen wie beim Plattenpressenverfahren für das Glätten gelten.
  • Bei dem Verfahren der Herstellung der erfindungsgemäßen Keramikgrünfolie erfolgt das hydrostatische Pressen vorzugsweise unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2.
  • Das hydrostatische Pressen unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2 kann die Glätte der Oberfläche der Keramikgrünfolie mit größerer Sicherheit verbessern.
  • Die Gründe für das Einschränken der Preßtemperatur auf 20 bis 100°C und des Anpreßdrucks auf 9800 bis 58800 N/cm2 sind die gleichen wie für die Preßplattenoberflächentemperatur im Bereich von 0 bis 100°C und den Anpreßdruck im Bereich von 9800 bis 58800 N/cm2.
  • Wie oben beschrieben kann hydrostatisches Pressen unter den Temperatur- und Druckbedingungen in dem für Keramikgrünfolie geeigneten Bereich mit Sicherheit die Wirkung der Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie erreichen, ohne daß ein Abtrennen der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und ein Brechen der Keramikgrünfolie verursacht werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie den Schritt des Ausformens einer keramischen Beschichtungspaste auf, welche Keramikpulver enthält, das in einem Dispersionsmedium auf einem Trägerfilm dispergiert wurde, um eine Folie zu bilden, den Trocknungsschritt des Trocknens der folienförmigen Keramikpaste auf dem Trägerfilm und den Glättungsschritt des Kalandrierens der durch das Trocknen der Keramikpaste auf dem Trägerfilm erhaltenen trockenen Folie unter Verwendung einer Kalanderwalze, die mindestens ein Paar Quetschwalzen aufweist, wobei Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks (linearen Drucks) von 490 bis 9800 N/cm2 zur Glättung der Oberfläche der Folie angewandt werden.
  • Die trockene Folie (eine Keramikgrünfolie, die dem Glättungsprozeß nicht unterzogen wurde), die durch Aufbringen der Keramikpaste in Form einer Folie auf dem Trägerfilm und anschließendes Trocknen erhalten wurde, wird jeweils für jeden Trägerfilm kalandriert, wobei die Kalanderwalze unter Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks (linearem Druck) von 490 bis 9800 N/cm2 verwendet wird, und damit kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Partikeldurchmesser und der Dispersionsfähigkeit der Keramik verbessert werden. Demzufolge kann eine Keramikgrünfolie sicher hergestellt werden, die für die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators geeignet ist.
  • Die Kalanderwalze weist beispielsweise eine Vorheizwalze (die in einigen Fällen weggelassen werden kann), um die Keramikgrünfolie vorzuheizen, mindestens ein Paar Quetschwalzen und Heizmittel für das Aufheizen der Quetschwalzen in der Weise auf, daß die Keramikgrünfolie zwischen einem Paar Quetschwalzen gehalten und von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie unter Druck zu glätten. Die Ausführungsform der Kalanderwalze ist nicht einschränkend, und verschiedene Typen von Kalanderwalzen, wie z. B. eine Walze mit nur einer Quetschwalze, eine Mehrstufenquetschwalzen-Kalanderwalze mit mehreren Paaren von Quetschwalzen und ähnliches, können ebenfalls verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß liegt die Temperatur der Quetschwalzenoberfläche im Bereich von 0 bis 150°C, denn bei einer Temperatur von weniger als 0°C härtet die Folienoberflache und verschlechtert den Effekt der Abnahme der Oberflächenrauheit (Ra), während bei einer Temperatur von mehr als 150°C die Folie aufgrund der Thermoplastizität aufgeweicht und vom Trägerfilm abgelöst sowie auf die Seite der Anpreßplatte übertragen wird.
  • Der Grund für das Einstellen des Anpreßdrucks (linearen Drucks) im Bereich von 490 bis 9800 N/cm2 liegt darin, daß bei einem linearen Druck von weniger als 490 N/cm2 der ausreichende Oberflächenglättungseffekt nicht erhalten werden kann, während bei einem linearen Druck von mehr als 9800 N/cm2 die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgetrennt oder gebrochen wird, wodurch eine Verarbeitung unmöglich wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Herstellung einer Keramikgrünfolie wird das Kalandrieren vorzugsweise unter Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 980 bis 5880 N/cm2 durchgeführt.
  • Das Kalandrieren unter den Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 980 bis 5880 N/cm2 kann sicherer die Glätte der Oberfläche der Keramikgrünfolie verbessern.
  • Der Grund für das Einschränken der Quetschwalzenoberflächentemperatur auf 100°C oder weniger liegt darin, daß in einigen Fällen aufgrund der Thermoplastizität das Aufheizen der Keramikgrünfolie auf 100 bis 150°C ein Übertragen der Keramikgrünfolie auf die Pressenplattenseite bewirkt, wodurch die Oberfläche gekräuselt wird und die Wirkung der Minderung der Oberflächenrauheit verschlechtert wird.
  • Der Grund für das Einschränken des Anpreßdrucks (linearer Druck) auf 5880 N/cm2 oder weniger liegt darin, daß in einigen Fällen bei einem Anpreßdruck (linearer Druck) von 5880 bis 9800 N/cm2 ein Kräuseln an der Oberfläche der Keramikgrünfolie auftritt, wodurch die Wirkung der Minderung der Oberflächenrauheit verschlechtert wird.
  • Wie oben beschrieben kann das Kalandrieren unter den Bedingungen der Temperatur und des Anpreßdrucks (linearer Druck) in den für die Keramikgrünfolie geeigneten Bereichen mit Sicherheit die Wirkung der Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie erreicht werden, ohne daß ein Abtrennen der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und ein Brechen der Keramikgrünfolie verursacht werden.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie erfolgt die Glättung in der Weise, daß die Oberflächenrauheit (Ra-Wert) der Keramikgrünfolie 100 nm oder weniger beträgt.
  • Bei einem keramischen Vielschichtbauelement, bei dem jede der Keramikschichten, welche zwischen internen Elektroden werden, eine Stärke (Elementendicke) von 3 μm oder weniger aufweist, hat der Einsatz einer Keramikgrünfolie mit einer Oberflächenrauheit (Ra-Wert) von über 100 nm bei der Herstellung des Bauteils die Tendenz, daß die Lebensdauer abrupt abnimmt. Durch Anwendung der Erfindung kann die Oberflächenrauheit (Ra-Wert) einer dünnen Keramikgrünfolie auf 100 nm oder weniger reduziert werden, und die Lebensdauer des unter Verwendung der Keramikgrünfolie hergestellten keramischen Vielschichtbauelements kann verbessert werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Oberflächenrauheit (Ra-Wert) auf der Grundlage von Messungen (nm) eines Bereiches von 5 μm im Quadrat ermittelt, die durch Verwendung eines Atomkraft-Mikroskops erhalten wurde.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie wird die Keramikgrünfolie in abtrennbarer Weise vom Trägerfilm gehalten, denn Keramikgrünfolien werden von den Trägerfilmen abgetrennt und dann im Einsatz laminiert, um ein keramisches Vielschichtbauelement herzustellen.
  • Die Erfindung ist besonders nützlich für die Herstellung einer dünnen Keramikgrünfolie für ein keramisches Vielschichtbauelement, bei dem gefordert wird, daß es eine ausgezeichnete Oberflächenglätte aufweist. Beim Schritt der Ausformung von Keramikpaste in Form einer Folie und beim Schritt der Glättung der Oberfläche wird die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm gehalten, während beim Laminierungsschritt die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgetrennt werden kann. Beispielsweise kann ein keramisches Vielschichtbauelement, wie z. B. ein monolithischer Dünnschicht-Keramikkondensator vom Multilayer-Typ oder ähnliches, bei dem dünne Keramikschichten zwischen interne Elektroden eingelegt werden, effizient hergestellt werden.
  • Bei der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements unter Verwendung von mit dem Verfahren zur Herstellung von Keramikgrünfolie nach der Erfindung hergestellten Keramikgrünfolien kann die Oberflächenrauheit (Ra) der Kontaktflächen zwischen Keramikschichten und internen Elektroden gemindert werden.
  • Ein Glätten der Keramikgrünfolie kann die Dichte der Keramikgrünfolie erhöhen, womit die Häufigkeit des Auftretens von Poren in einem dielektrischen Element eines Kondensators reduziert wird.
  • Darüber hinaus wird die Dichte der Folie erhöht, um ein Folienangriffsphänomen zu unterdrücken, bei dem die Lösungsmittelkomponente der Elektrodenpaste in die Folie hineinwandert, um das Folienbindemittel aufzulösen.
  • Als Ergebnis kann unter Verwendung der mit dem Herstellverfahren nach der Erfindung hergestellten Keramikgrünfolie ein keramisches Vielschichtbauelement mit langer Lebensdauer und ausgezeichneter Zuverlässigkeit hergestellt werden.
  • Die Erfindung ist nützlich für die Herstellung von Keramikgrünfolien für ein keramisches Vielschichtbauelement, bei dem die Stärke (Elementenstärke) jeder der Keramikschichten 3 μm oder weniger beträgt. Indem nach dem Herstellverfahren der Erfindung hergestellte Keramikgrünfolien für die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators verwendet werden, kann beispielsweise ein kleiner monolithischer Keramikkondensator mit großer Kapazität, welcher ausgezeichnete elektrische Eigenschaften hat und einen Mehrschichtdünnfilm aufweist, effizient hergestellt werden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements den Schritt des Ausformens von Keramikpaste in einer Folie, den Glättungsschritt des Pressens der ausgeformten Keramikgrünfolie zur Glättung der Oberfläche derselben, den Folien bildenden Schritt der Beschichtung mit Elektrodenpaste zur Bildung einer internen Elektrode auf der geglätteten Keramikgrünfolie in einem vorgegebenen Muster zur Ausbildung einer mit einer Elektrode versehenen Folie und den Laminierungsschritt der Laminierung der mit Elektroden versehenen Folien zur Ausbildung einer Laminierung sowie den Schritt des Brennens der Laminierung auf.
  • Die Keramikgrünfolie, die durch Ausformen der Keramikpaste in Form einer Folie erhalten wurde, wird geglättet, und dann wird die Elektrodenpaste zur Ausbildung einer internen Elektrode in einem vorherbestimmten Muster aufgebracht, um die mit einer Elektrode versehene Folie zu bilden. Eine Mehrzahl von mit Elektroden versehenen Folien wird laminiert, um die Laminierung zu bilden, daran schließt sich das Brennen unter vorherbestimmten Bedingungen in der Weise an, daß das keramische Vielschichtbauelement effizient hergestellt werden kann, während die Verschlechterung der Lebensdauer aufgrund von Unregelmäßigkeiten bei den Kontaktflächen zwischen internen Elektroden und Keramikschichten und das Auftreten eines strukturellen Defekts (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils oder ähnliches) in einem Mehrschichtdünnfilm verhindert werden.
  • Insbesondere kann das Verfahren zur Glättung der Keramikgrünfolie die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Partikeldurchmesser und Dispersionsfähigkeit von Keramikpartikeln verbessern, womit die Oberflächenrauheit (Ra) an den Kontaktflächen zwischen den Keramikschichten und den internen Elektroden des hergestellten keramischen Vielschichtbauelements gemindert wird.
  • Da die Dichte der Folie durch das Glätten erhöht wird, ist es des weiteren möglich, ein Folienangriffsphänomen zu unterdrücken, bei dem die Lösungsmittelkomponente der Elektrodenpaste in die Folie hineinwandert, um das Folienbindemittel aufzulösen.
  • Erfindungsgemäß wird die Keramikgrünfolie dem Glättungsprozeß unterzogen, und damit muß im Gegensatz zu einem Verfahren zur Herstellung der Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unter Einsatz eines hohen Grads von Dispersionsfähigkeit von Keramikpartikeln während der Dispersion der Keramikpaste keine übermäßige Scherkraft an den Partikeln angelegt werden, womit das Mahlen der Keramikpartikel unterdrückt bzw. verhindert wird. Demzufolge ist es möglich, in wirksamer Weise zu verhindern, daß die Kenndaten des keramischen Vielschichtbauelements sich von den Zielbereichen entfernen oder die Werte der Kenndaten ungünstiger als die angestrebten Kenndaten liegen, weil es zu Veränderungen des Agglomerationsverhaltens verschiedener Keramikpartikellose kommt. Insbesondere ist es beispielsweise bei einem monolithischen Keramikkondensator möglich, wirksam das Auftreten eines Problems zu verhindern, bei dem die Konstruktionstemperaturmerkmale von den Zielmerkmalen abweichen oder nur ein geringerer Kapazitätswert als die Entwurfskapazität erhalten werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist „der Schritt des Laminierens der mit Elektroden versehenen Folien zur Ausbildung der Laminierung" ein umfassendes Konzept, das nicht nur den Fall einschließt, bei dem nur mit Elektroden versehene Folien laminiert werden, sondern auch den Fall, bei dem mit Elektroden versehene Folien und auch Keramikgrünfolien (Außenschichtfolien), welche keine Elektrode aufweisen, an den Ober- und Unterseiten der mit Elektroden versehenen Folien laminiert werden, um eine Laminierung auszubilden.
  • Erfindungsgemäß ist die „Keramikpaste" ein weitreichendes Konzept, das nicht nur Paste einschließt, welche in einem Dispersionsmedium dispergiertes Keramikpulver enthält, sondern auch Pasten, die des weiteren Additive enthalten, wie z. B. Bindemittel, Weichmacher usw.
  • Erfindungsgemäß wird die Keramikgrünfolie vorzugsweise dadurch erhalten, daß die Keramikpaste auf einem Trägerfilm in der Weise zu einer Folie ausgeformt wird, daß die von dem Film gehaltene Keramikgrünfolie befördert und dem Glättungsprozeß unterzogen wird. Durch Glätten der durch den Trägerfilm gehaltenen Keramikgrünfolie kann das Brechen der Keramikgrünfolie beim Glättungsprozeß auch bei einer dünnen Keramikgrünfolie verhindert werden, womit also in effizienter Weise eine dünne Keramikgrünfolie hergestellt wird, welche eine ausgezeichnete Oberflächenglätte, eine hohe Dichte und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Vielschichtbauelements enthält die Elektrodenpaste für die Ausbildung einer internen Elektrode ein Basismetallpulver als leitende Komponente, so daß die nach dem Brennen der Laminierung ausgeformte interne Elektrode ein Basismetall aufweist.
  • Durch Verwendung der entsprechend der Beschreibung dem Glättungsprozeß unterzogenen Keramikgrünfolie auch bei der Ausbildung von internen Elektroden (interne Elektroden aus Basismetall) unter Verwendung der das Basismetallpulver als leitende Komponente enthaltenen Elektrodenpaste ist es möglich, ein Vielschichtbauelement herzustellen, das weniger Lebensdauerbeeinträchtigung aufgrund von Unregelmäüßigkeiten an den Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten und weniger strukturelle Defekte (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils oder ähnliches) in einem Multilayer-Dünnfilm aufweist, wodurch die Elektrodenmaterialkosten ohne Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit gesenkt werden.
  • Die Erfindung kann nicht nur auf den Fall Anwendung finden, bei dem das konstituierende Material der internen Elektroden ein Basismetall ist, sondern auch auf den Fall, bei dem ein keramisches Vielschichtbauelement mit internen Elektroden aus einem Basismetall hergestellt wird.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements wird der Glättungsprozeß dadurch durchgeführt, daß entweder das Kalanderwalzenverfahren, das Plattenpreßverfahren oder das hydrostatische Preßverfahren verwendet wird.
  • Als Glättungsverfahren kann entweder das Kalanderwalzenverfahren, das Plattenpreßverfahren oder das hydrostatische Preßverfahren zur Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie durch Druckbeaufschlagung verwendet werden, wodurch die Oberfläche der Grünfolie sicher geglättet und die Glätte der Kontaktflächen zwischen internen Elektroden und Keramikschichten verbessert wird. Als Ergebnis können die Druckfestigkeit, die Haltbarkeit (Lebensdauer) und Verläßlichkeit der Eigenschaften des keramischen Vielschichtbauelements verbessert werden. Der Glättungsprozeß durch das vorgenannte Verfahren kann die Foliendichte erhöhen, um Defekte, wie z. B. Poren der Keramikschichten, zu mindern. Das Kalanderwalzenverfahren, das Plattenpreßverfahren oder das hydrostatische Preßverfahren verwendet vorzugsweise eine Ausrüstung, die in einer Weise konstruiert ist, daß die Keramikgrünfolie durch Druckbeaufschlagung unter Erhitzung auf eine bestimmte Temperatur geglättet werden kann.
  • Das Kalanderwalzenverfahren verwendet eine Kalanderwalze, welche beispielsweise eine Vorheizwalze (welche in einigen Fällen möglicherweise nicht verwendet wird) zur Vorheizung der Keramikgrünfolie und mindestens ein Paar von Quetschwalzen (vorzugsweise Heizmittel aufweisend) in der Weise aufweist, daß die Keramikgrünfolie zwischen dem Paar Quetschwalzen gehalten und von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie unter Druck zu glätten. Die Ausführungsform der Kalanderwalze ist nicht einschränkend, und verschiedene Typen von Kalanderwalzen, wie z. B. eine Kalanderwalze mit nur einer Quetschwalze, eine Mehrstufenquetschwalzen-Kalanderwalze mit mehreren Paaren von Quetschwalzen und ähnliches, können ebenfalls verwendet werden.
  • In bezug auf die Bedingungen für die Glättung durch das Kalanderwalzenverfahren ist es wichtig, die Oberflächentemperatur der Quetschwalzen für das Quetschen der Keramikgrünfolie und den linearen Druck der Quetschwalzen in geeigneter Weise zu steuern. Die Oberflächentemperatur und der lineare Druck werden vorzugsweise auf den Bereich von 0 bis 150°C und auf den Bereich von 490 bis 9800 N/cm2 vorzugsweise jeweils auf den Bereich von 20 bis 100°C und auf den Bereich von 980 bis 5880 N/cm2, eingestellt.
  • Das Plattenpreßverfahren verwendet eine Plattenpresse, welche beispielsweise ein Paar parallele Platten aufweist, die jeweils eine spiegelblank polierte hartchromplattierte Schicht an der Oberfläche derselben und Drucksteuermittel für die Steuerung des Anpreßdrucks der Preßplatten in der Weise aufweist, daß die Keramikgrünfolie zwischen dem Paar Preßplatten gehalten und von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie zu glätten. Die Ausführungsform der Plattenpresse ist nicht einschränkend. Das Paar paralleler Platten wird vorzugsweise so konstruiert, daß die Oberfläche der Folie beheizt werden kann.
  • In bezug auf die Bedingungen für die Glättung durch das Plattenpreßverfahren ist es wichtig, die Oberflächentemperatur der parallelen Platten und den Anpreßdruck in geeigneter Weise zu steuern. Die Oberflächentemperatur und der Anpreßdruck werden vorzugsweise auf den Bereich von 0 bis 150°C und auf den Bereich von 4900 bis 98100 N/cm2, vorzugsweise jeweils auf den Bereich von 20 bis 100°C und auf den Bereich von 1000 bis 58800, eingestellt.
  • Nach dem Plattenpreßverfahren können Keramikgrünfolien nacheinander mit Druck beaufschlagt werden oder es kann eine Mehrzahl von Folien gestapelt und mit Druck beaufschlagt werden. Um jedoch zu verhindern, daß die Keramikgrünfolie an den Preßplatten anhaftet, wird vorzugsweise die bearbeitete Fläche eines dem Abtrennverfahren unterzogenen Films mit der Oberfläche einer Keramikgrünfläche verbunden, anschließend erfolgt das Pressen. Bei einem Pressen einer Mehrzahl von Keramikgrünfolien wird die bearbeitete Oberfläche eines dem Abtrennverfahren unterzogenen Films vorzugsweise mit der Oberfläche jeder Keramikgrünfolie verbunden, oder es wird vorzugsweise ein Trägerfilm, auf dessen Rückseite eine Abtrennbearbeitung erfolgte, verwendet, um zu verhindern, daß die Keramikgrünfolien jeweils an dem darauf aufgelegten Film anhaften.
  • Das hydrostatische Preßverfahren verwendet eine hydrostatische Presse, wie beispielsweise einen Druckbehälter, der mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, gefüllt ist, einen Druckzylinder, um die Oberfläche der Flüssigkeit unter Druck zu setzen, und Steuermittel zur Steuerung des auf die Oberfläche der Flüssigkeit angelegten Drucks zur Glättung der Keramikgrünfolie. Die hydrostatische Presse weist vorzugsweise Flüssigkeitstemperatur-Steuermittel zur Steuerung der Temperatur der Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, auf eine vorgewählte Temperatur auf.
  • In bezug auf die Bedingungen für die Glättung durch das hydrostatische Preßverfahren ist es wichtig, die Flüssigkeitstemperatur (die Oberflächentemperatur der Keramikgrünfolie) und den Anpreßdruck in geeigneter Weise zu steuern. Die Flüssigkeitstemperatur und der Anpreßdruck werden vorzugsweise auf den Bereich von 0 bis 150°C und den Bereich von 4900 bis 98100 N/cm2, vorzugsweise jeweils auf den Bereich von 20 bis 100°C und auf den Bereich von 9800 bis 58800 N/cm2, eingestellt.
  • Beim Glätten der Keramikgrünfolie durch das hydrostatische Preßverfahren wird beispielsweise die Keramikgrünfolie auf die Oberfläche einer spiegelblank polierten Metallrolle aufgewickelt, mit einer flexiblen Folie unter Vakuum verpackt und dann in die Flüssigkeit der hydrostatischen Presse, wie z. B. Öl oder Wasser, eingetaucht und anschließend hydrostatisch gepreßt. Als Ergebnis werden die Keramikgrünfolie an der Oberfläche der Metallrolle und der Film auf der Rückseite der Keramikgrünfolie unter gleichmäßigem Druck gepreßt, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie zu glätten.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach der Erfindung umfaßt der Schritt der Ausbildung der mit einer Elektrode versehenen Folie den Schritt der Beschichtung der Keramikgrünfolie, welche dem Glättungsprozeß unterzogen wird, mit Elektrodenpaste und anschließendes Trocknen der Beschichtung sowie den Schritt der Beschichtung mit Keramikpaste, welche ein Keramikpulver, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel auf einem Bereich (Folienteil) der mit Elektrodenpaste beschichteten Oberfläche enthält, auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wird, und das anschließende Trocknen der Beschichtung.
  • Bei einem Fall, bei dem lediglich die Elektrodenpaste auf die Keramikgrünfolie aufgebracht wird (d. h. die Keramikpaste wird nicht auf den Bereich (Folienteil) der Keramikgrünfolie aufgebracht, auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wird), treten in einigen Fällen folgende Probleme auf:
    • (1) In dem Bereich zwischen dem mit Elektrodenpaste beschichteten Teil und dem nicht beschichteten Teil tritt eine Stufe von ca. 1 μm pro Schicht auf, und damit verursacht die Laminierung von hunderten von Keramikgrünfolien eine Stufe von ca. 100 bis 500 μm bei der gesamten Laminierung. Dieser Schritt bringt das Verbiegen eines externen Elektrodenteils mit sich für die Verbindung der internen Elek trode und der externen Elektrode beim Schritt des Pressens der Laminierung, wodurch ein Kurzschlußdefekt entsteht, und
    • (2) der Schritt verursacht eine Verzerrung der Struktur eines Kondensators, weshalb während des Brennens leicht eine Delaminierung verursacht werden kann.
  • Jedoch wird bei dem Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements die Keramikpaste auf den Bereich (Folienteil) der Keramikgrünfolie aufgebracht, auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wird, und dann erfolgt die Trocknung zur Ausbildung der Keramikgrünfolie ohne Ausbildung der vorgenannten Stufe. Demzufolge ist es möglich, die Strukturdefekte des keramischen Vielschichtbauelements, wie z. B. Kurzschlußfehler, Delaminierung usw., zu mindern. Es ist auch möglich, ein Brechen der internen Elektroden aufgrund der Stufe zu verhindern, womit die Zuverlässigkeit verbessert wird.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements umfaßt des weiteren das Glätten (Sekundärglätten) der dem Glättungsprozeß (primäres Glätten) unterzogenen Keramikgrünfolie, nachdem die Elektrodenpaste und die Keramikpaste darauf aufgebracht und getrocknet wurden.
  • Nachdem die Elektrodenpaste und die Keramikpaste auf die dem Glättungsverfahren (Primärglätten) unterzogene und getrocknete Keramikgrünfolie aufgebracht wurden, wird die Keramikgrünfolie weiter geglättet (Sekundärglätten), womit Druckabweichung, Beschichtungswelligkeiten während des Druckens und ein Sattelphänomen beseitigt werden. Demzufolge können die Oberflächen der Elektrodenpastenbeschichtung und der Keramikpastenbeschichtung weiter geglättet werden, und deren Dichte kann erhöht werden. Als Ergebnis kann bei dem keramischen Vielschichtbauelement die Glätte der Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten verbessert werden, um die Druckfestigkeit zu erhöhen. Auch das Auftreten von strukturellen Defekten (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils usw.), die bei Multilayerfilmen leicht entstehen, kann unterdrückt bzw. verhindert werden, um in effizienter Weise das keramische Vielschichtbauelement mit hoher Zuverlässigkeit herstellen zu können.
  • Das Verfahren, das zusätzlich das Aufbringen der Keramikpaste und die Durchführung des sekundären Glättungsprozesses umfaßt, ist besonders nützlich bei der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements, bei dem die Stärke (Elementenstärke) jeder der Keramikschichten 3 μm oder weniger beträgt. Beispielsweise kann bei seiner Anwendung die Herstellung eines kleinen monolithischen Keramikkondensators mit hoher Kapazität, welcher einen Multilayerfilm aufweist, ein monolithischer Keramikkondensator mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit effizient hergestellt werden.
  • Bei dem Verfahren der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach der Erfindung wird der sekundäre Glättungsprozeß durch ein beliebiges Verfahren unter dem Kalanderwalzenverfahren, dem Plattenpreßverfahren und dem hydrostatischen Preßverfahren durchgeführt.
  • Durch die Verwendung entweder des Kalanderwalzenverfahrens, des Plattenpreßverfahrens oder des hydrostatischen Preßverfahrens für den sekundären Glättungsprozeß werden die Oberflächen der Elektrodenpastenbeschichtung und der Keramikpastenbeschichtung, die auf die Oberfläche der Keramikgrünfolie aufgebracht werden, sicher geglättet, um die Glätte der gesamten mit einer Elektrode versehenen Folie zu verbessern, wodurch die Erfindung wirksamer wird.
  • Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor, in der mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Elektronen-Mikroskopaufnahme mit Darstellung des Oberflächenzustandes einer Keramikgrünfolie eines Vergleichsbeispiels;
  • 2 eine Elektronen-Mikroskopaufnahme mit der Darstellung des Oberflächenzustandes einer nach dem Verfahren entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten Keramikgrünfolie;
  • 3 eine Schnittansicht mit der Darstellung der Struktur eines monolithischen Keramikkondensators;
  • 4 eine Zeichnung mit der Darstellung eines an sich bekannten Verfahrens der Herstellung einer Keramikgrünfolie;
  • 5 eine Querschnittsansicht eines nach einem Verfahren entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung hergestellten monolithischen Keramikkondensators; und
  • 6 eine Zeichnung mit der Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach der Erfindung, worin
  • 6A eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung einer in einem Schritt ausgeformten Keramikgrünfolie ist, 6B eine perspektivische Ansicht einer mit Elektrodenpaste beschichteten Keramikgrünfolie und
  • 6C eine perspektivische Ansicht mit der Darstellung einer mit einer Elektrode versehenen Folie, die durch Aufbringen von Keramikpaste auf einen Bereich der Keramikgrünfolie, auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wird, ausgebildet wird.
  • Die Merkmale der Erfindung werden nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Herstellung einer für die Ausbildung einer dielektrischen Schicht eines monolithischen Keramikkondensators verwendeten Keramikgrünfolie beschrieben.
    • (1) Zunächst werden als Ausgangsrohmaterialien vorherbestimmte Mengen von Keramikpulver (Bariumtitanat-Keramikpulver) und Additive zur Verbesserung der Eigenschaften gewogen und zur Bildung eines gemischten Pulvers in nasser Umgebung gemischt. Jedes der Additive wurde in Form von Oxydpulver oder kohlenstoffhaltigem Pulver zum Keramikpulver beigegeben, und die resultierende Mischung wurde in einem organischen Lösungsmittel (Dispersionslösungsmittel) naß dispergiert.
  • Als Verfahren für die Naßdispersion (Primärdispersion) wird vorzugsweise ein Dispersionsverfahren oder Dispersionsbedingungen ausgewählt, bei dem das Keramikpulver nicht gemahlen wird. Vorzugsweise wird insbesondere die Dispersion unter Bedingungen durchgeführt, die Schwerkräfte mit einer Stärke erzeugen, welche kein Mahlen auslöst.
  • Beispiele für das Dispersionsverfahren umfassen ein Kugelmühlenverfahren, ein Sandmühlenverfahren, ein Viskomühlenverfahren, ein Hochdruck-Homogenisierverfahren, ein Kneterdispersionsverfahren und ähnliches.
    • (2) Als nächstes werden ein organisches Bindemittel, ein Weichmacher und ein organisches Lösungsmittel (Dispersionsmedium) zu der primär dispergierten Lösung hinzugegeben, um eine Keramikpaste herzustellen, anschließend daran erfolgt eine Sekundärdispersion nach dem gleichen Verfahren wie dem Primärdispersionsverfahren.
    • (3) Anschließend wird die Keramikpaste auf einem Trägerfilm zu einer Folie ausgeformt. Als Verfahren zur Ausformung der Keramikpaste zu einer Folie können verschiedene an sich bekannte Verfahren, wie z. B. das Abstreichmesserverfahren, das Verfahren mit gegenläufigen Walzenstreichern, ein Gravierverfahren und ähnliches, verwendet werden.
    • (4) Als nächstes erfolgt das Glätten zur Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Glätten jeweils nach dem Plattenpreßverfahren, dem hydrostatischen Preßverfahren oder dem Kalanderwalzenverfahren, um Keramikgrünfolien (Muster) herzustellen, die verschiedenen Glättungsverfahren unterzogen werden.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Plattenpresse verwendet, die ein Paar paralleler Platten (Preßplatten) aufweist und die jeweils eine spiegelblank polierte hartchromplattierte Schicht an der Oberfläche derselben, Drucksteuermittel für die Steuerung des Anpreßdrucks der Preßplatten und Heizmittel für das Aufheizen der Preßplatten auf eine vorgewählte Temperatur und die Aufrechterhaltung der vorgewählten Temperatur aufweist.
  • Die verwendete hydrostatische Presse weist einen Druckbehälter auf, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, einen Druckzylinder, um die Flüssigkeit unter Druck zu setzen, Steuermittel zur Steuerung des Drucks, Heizmittel zum Aufheizen der Flüssigkeit auf eine vorgewählte Temperatur und Halten der Flüssigkeit auf der vorgewählten Temperatur, und eine Metallrolle mit einer spiegelglatt polierten Oberfläche, auf die die Keramikgrünfolie aufgewickelt wurde. Die Keramikgrünfolie wurde auf die Oberfläche der Metallrolle aufgewickelt und unter Vakuum mit einer flexiblen Folie verpackt, worauf das hydrostatische Pressen folgte.
  • Die verwendete Kalanderwalze war eine Kalanderwalze mit nur einer Quetschwalze, die ein Paar Quetschwalzen (Metallrollen), Heizmittel mit einem Temperatursteuermechanismus zum Aufheizen der Quetschwalzen auf eine vorgewählte Temperatur und Drucksteuermittel zur Steuerung des Anpreßdrucks (linearer Druck) aufweist, indem die zwischen den Quetschwalzen gehaltene Keramikgrünfolie von beiden Seiten derselben mit Druck beaufschlagt wurde. Es kann jedoch ebenfalls eine Mehrstufenquetschwalzen-Kalanderwalze mit mehreren Paaren von Quetschwalzen verwendet werden.
    • (5) Anschließend wird die Oberflächenrauheit der Keramikgrünfolie nach dem Glätten durch das oben beschriebene Plattenpreßverfahren, das hydrostatische Preßverfahren und das Kalanderwalzenverfahren gemessen. Die Oberflächenrauheit jeder der Keramikgrünfolien wurde mit dem Atomkraftmikroskop gemessen und auf der Basis eines Ra-Wertes einer Region von 5 μm im Quadrat evaluiert.
  • Bei den Vergleichsbeispielen wurde Bariumtitanatpulver mit einem durchschnittli chen Partikeldurchmesser von 210 nm (Vergleichsbeispiel 1), einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm (Vergleichsbeispiel 2) und einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm (Vergleichsbeispiel 3) als Keramikpulver für die Vorbereitung der Keramikpaste verwendet. Die so vorbereitete Keramikpaste wurde auf einem Trägerfilm zu einer Folie ausgeformt und dann getrocknet, um eine Keramikgrünfolie herzustellen (eine keinem Glättungsprozeß unterzogene Keramikgrünfolie). Tabelle 1 zeigt die Oberflächenrauheit (Ra) jeder der so hergestellten Keramikgrünfolien. Tabelle 1
    Probe Nr. 1 Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Oberflächenrauheit (Ra) (nm)
    Vergleichsbeispiel 1 210 228
    Vergleichsbeispiel 2 153 162
    Vergleichsbeispiel 3 98 120
  • Die Keramikgrünfolien der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3, bei denen die Oberfläche keinem Glättungsverfahren unterzogen wurde, weisen jeweils Oberflächenrauheits(Ra)-Werte von 228 nm, 162 nm und 120 nm auf. 1 ist eine Elektronen-Mikroskopaufnahme der Oberfläche der Keramikgrünfolie des Vergleichsbeispiels 2.
  • Die Tabellen 2 und 3 zeigen die Oberflächenrauheit (Ra) von dem Glättungsverfahren unterzogenen Keramikgrünfolien (Plattenpressen) unter Verwendung der Plattenpresse, während die Preßtemperatur (Preßplattenoberflächentemperatur) und der Anpreßdruck geändert wurden. Tabelle 2
    Probennummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °C Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    1 210 0 19.600 211
    2 210 0 49.000 208
    3 210 0 98.000 200
    4* 210 20 1.960 228
    5 210 20 4.900 192
    6 210 20 9.800 110
    7 210 20 39.200 80
    8 210 20 58.800 72
    9 210 20 98.000 165
    10* 210 20 118.000 X
    11 210 60 4.900 161
    12 210 60 39.200 70
    13 210 100 29.400 90
    14 210 100 58.800 72
    15 210 100 78.500 131
    16* 210 100 108.000 X
    17 210 125 58.800 141
    18 210 150 4.900 170
    19 210 150 98.000 176
    20* 210 180 19.600 X
    Tabelle 3
    Proben-Nummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °C Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    21* 153 50 1.960 151
    22 153 50 4.900 128
    23 153 50 9.800 86
    24 153 50 39.200 35
    25 153 50 58.800 38
    26 153 50 98.100 108
    27* 153 50 118.000 X
    28 153 0 29.400 145
    29 153 20 29.400 100
    30 153 70 29.400 37
    31 153 120 29.400 106
    32* 153 170 29.400 X
    33 98 70 29.400 42
    34 98 70 58.800 46
    35 98 70 88.300 93
    36* 98 70 118.000 X
  • Die Tabellen 4 und 5 zeigen die Oberflächenrauheit von dem Glättungsverfahren unterzogenen Keramikgrünfolien (hydrostatisches Pressen) unter Verwendung der hydrostatischen Presse, während die Preßtemperatur (Flüssigkeitstemperatur) und der Anpreßdruck geändert wurden. Tabelle 4
    Proben-Nummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °C Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    101 210 0 19.600 221
    102 210 0 49.000 218
    103 210 0 98.100 190
    104* 210 20 1.960 228
    105 210 20 4.900 197
    106 210 20 9.800 150
    107 210 20 39.200 93
    108 210 20 58.800 75
    109 210 20 98.100 165
    110* 210 20 118.000 X
    111 210 60 4.900 163
    112 210 60 39.200 67
    113 210 100 29.400 98
    114 210 100 58.800 68
    115 210 100 78.500 142
    116* 210 100 108.000 X
    117 210 125 58.800 151
    118 210 150 1.960 174
    119 210 150 98.100 172
    120* 210 180 19.600 X
    Tabelle 5
    Proben-Nummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °c Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    121* 153 50 1.960 157
    122 153 50 4.900 138
    123 153 50 9.800 85
    124 153 50 39.200 38
    125 153 50 58.800 40
    126 153 50 98.100 102
    127* 153 50 118.000 X
    128 153 0 29.400 142
    129 153 20 29.400 62
    130 153 70 29.400 45
    131 153 120 29.400 98
    132* 153 170 29.400 X
    133 98 70 29.400 45
    134 98 70 58.800 52
    135 98 70 88.300 93
    136* 98 70 118.000 X
  • Die Tabellen 6 und 7 zeigen die Oberflächenrauheit (Ra) von dem Glättungsverfahren unterzogenen Keramikgrünfolien (Kalandrieren) unter Verwendung der Kalanderwalze, während die Preßtemperatur (Quetschwalzenoberflächentemperatur) und der Anpreßdruck geändert wurden. Tabelle 6
    Proben-Nummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °C Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    201 210 0 1.960 212
    202 210 0 4.900 191
    203 210 0 9.800 183
    204* 210 20 200 228
    205 210 20 490 198
    206 210 20 980 120
    207 210 20 3.900 83
    208 210 20 5.900 79
    209 210 20 9.800 185
    210* 210 20 11.800 X
    211 210 60 490 168
    212 210 60 3.900 77
    213 210 100 2.940 98
    214 210 100 5.900 73
    215 210 100 7.800 142
    216* 210 100 10.800 X
    217 210 125 5.900 152
    218 210 150 490 179
    219 210 150 9.800 189
    220* 210 180 1.960 X
    Tabelle 7
    Proben-Nummer Durchschnittlicher Partikeldurchmesser des Keramikpulvers (nm) Preßtemperatur °C Anpreßdruck (N/cm2) Oberflächenrauheit (nm)
    221* 153 50 200 162
    222 153 50 1.960 138
    223 153 50 980 90
    224 153 50 3.900 32
    225 153 50 5.900 33
    226 153 50 9.800 119
    227* 153 50 11.800 X
    228 153 0 2.940 150
    229 153 20 2.940 92
    230 153 70 2.940 25
    231 153 120 2.940 107
    232* 153 170 2.940 X
    233 98 70 2.940 24
    234 98 70 2.940 26
    235 98 70 8.830 84
    236* 98 70 11.800 X
  • In den Tabellen 2, 3, 4, 5, 6 und 7 liegen die mit * gekennzeichneten Probennummern außerhalb des Rahmens der Erfindung (Referenzbeispiele). In der Spalte der Oberflächenrauheit (Ra) kennzeichnet das Zeichen X das Auftreten des Brechens einer Keramikgrünfolie.
  • [Oberflächenrauheit (Ra) beim Glätten durch das Plattenpreßverfahren]
  • (a) Verwendung von Keramikpulver mit einem Partikeldurchmesser von 210 nm (siehe Tabelle 2)
  • Jede der Proben Nr. 1 bis 20 verwendete ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsverfahren unterzogen wurde) nach dem Vergleichsbeispiel 1 (Tabelle 1) unter Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm zeigte eine Ra von 228 nm.
  • Bei den Keramikgrünfolien, bei denen ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm verwendet wurde, wurden die Keramikgrünfolien der Proben Nr. 1 bis 3 dem Glättungsverfahren (Plattenpressen) bei einer Preßtemperatur von 0°C unterzogen. Bei diesen Keramikgrünfolien war die Ra mindernde Wirkung wegen der geringen Preßtemperatur gering, selbst wenn der Anpreßdruck geändert wurde.
  • Die Proben Nr. 4 bis 10 wurden dem Glättungsverfahren (Plattenpressen) bei einer Preßtemperatur von 20°C unterzogen.
  • Die Probe Nr. 4 war ein Referenzbeispiel, bei dem der Anpreßdruck um 1690 N/cm2 geringer war als der Bereich der Erfindung, und es wurde kein die Ra mindernder Effekt beobachtet, weil der Anpreßdruck weniger als 4900 N/cm2 betrug.
  • Bei den Proben Nr. 5 bis 9 war der Anpreßdruck 4900 bis 9800 N/cm2, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei dem Fall, bei dem der Anpreßdruck 1000 bis 58800 N/cm2 betrug, wie bei den Proben Nr. 6 bis 8, wurde eine starke die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 9 war die die Ra mindernde Wirkung deshalb groß, weil der Anpreßdruck mit 98100 N/cm2 sehr hoch war, es wurden jedoch einige gekräuselte Muster auf der Keramikgrünfolie erzeugt.
  • Bei Probe Nr. 10 (Referenzbeispiel) überschritt der Anpreßdruck 98100 N/cm2, und demzufolge wurde die Folie vom Trägerfilm abgelöst und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 11 und 12 betrug die Preßtemperatur 60°C, und der Anpreßdruck lag bei 4900 N/cm2 bzw. 39200 N/cm2. Es wurde festgestellt, daß die Probe Nr. 12, bei der der Anpreßdruck in dem bevorzugten Bereich liegt, eine größere die Ra mindernde Wirkung zeigte.
  • Bei den Proben Nr. 13 bis 16 betrug die Preßtemperatur 100°C. Es wurde festgestellt, daß die die Ra mindernde Wirkung im Bereich von Anpreßdrücken von 9800 bis 58800 N/cm2 erreicht wurde.
  • Bei der Probe 16 (Referenzbeispiel) wurde die Keramikfolie vom Trägerfilm abgelöst und brach, weil der Anpreßdruck 98100 N/cm2 überschritt.
  • Bei den Proben Nr. 17 bis 19 lagen Preßtemperatur und Anpreßdruck in den bevorzugteren Bereichen, und es wurde die die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 20 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck im bevorzugten Bereich, aber die Folie wurde aufgrund der 150°C überschreitenden Temperatur von dem Trägerfilm abgetrennt und gebrochen.
  • (b) Verwendung von Keramikpulver mit einem Partikeldurchmesser von 153 nm (siehe Tabelle 3)
  • Bei den Proben Nr. 21 bis 35 hatte das Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 2 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm zeigte eine Ra von 162 nm.
  • Bei den Proben 21 bis 27 wurde der Anpreßdruck bei einer Preßtemperatur von 50°C geändert.
  • Die Probe Nr. 21 (Referenzbeispiel) war ein Referenzbeispiel, bei dem der Anpreßdruck um 1980 N/cm2 geringer war als der Anpreßdruckbereich nach der Erfindung, und es wurde keine ausreichende die Ra mindernde Wirkung beobachtet, weil der Anpreßdruck weniger als 4900 N/cm2 betrug.
  • Bei den Proben Nr. 22 bis 26 waren die Anpreßdrücke im Bereich der Bedingungen der Erfindung, und demzufolge wurde die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei den Proben Nr. 23 bis 25 waren die Anpreßdrücke in dem stärker bevorzugten Bedingungsbereich, und es wurde festgestellt, daß die Oberflächenrauheit Ra auf 100 nm oder weniger reduziert werden konnte. 2 ist eine Elektronen-Mikroskopaufnahme der Oberfläche der Keramikgrünfolie der Probe Nr. 24. Diese Aufnahme zeigt, daß die Struktur im Vergleich zu der Keramikgrünfolie des Vergleichsbeispiels 2 verdichtet ist (siehe 1).
  • Bei der Probe Nr. 27 (Referenzbeispiel) lag die Preßtemperatur von 50°C im bevorzugten Bereich, während der Anpreßdruck über 98100 N/cm2 lag. Deshalb wurde die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgetrennt und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 28 bis 32 wurde bei einem Anpreßdruck von 29400 N/cm2 die Preßtemperatur geändert.
  • Bei den Proben Nr. 28 bis 31 lag die Preßtemperatur im Bedingungsbereich der Erfindung, und die Ra mindernde Wirkung wurde beobachtet. Insbesondere wurde bei den Proben Nr. 29 und 30 die bessere Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 32 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck von 29400 N/cm2 im bevorzugten Bereich, während die Temperatur über 150°C lag, wodurch eine Ablösung der Folie verursacht wurde.
  • (c) Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm (siehe Tabelle 3)
  • Bei den Proben Nr. 33 bis 36 haben die Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 3 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm zeigte eine Ra von 120 nm.
  • Bei den Proben Nr. 33 bis 35 lagen die Preßtemperaturen und die Anpreßdrücke im bevorzugten Bereich, wodurch die Ra mindernde Wirkung der Keramikgrünfolien beobachtet wurde. Bei den Proben Nr. 33 und 34 wurden die besseren Ergebnisse festgestellt.
  • Bei der Probe 36 (Referenzbeispiel) überstieg jedoch der Anpreßdruck 98100 N/cm2, weshalb die keramikgrünfolie abgelöst wurde.
  • Es wird durch die oben beschriebenen Ergebnisse bestätigt, daß in bezug auf die Bedingungen (Preßbedingungen) zur Glättung durch das Plattenpreßverfahren, die Preßtemperatur und der Anpreßdruck vorzugsweise im Bereich von 0 bis 150°C bzw. 4900 bis 98100 N/cm2 liegen, und innerhalb dieser Bereiche kann die Wirkung der Minderung der Ra der Keramikgrünfolie erhalten werden.
  • Es wird weiter festgestellt, daß bei einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und einem Anpreßdruck von 9800 bis 58800 N/cm2 die größte Ra mindernde Wirkung erhalten werden kann.
  • [Oberflächenrauheit (Ra) bei Glättung durch das hydrostatische Preßverfahren]
  • (a) Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm (siehe Tabelle 4).
  • Die Proben Nr. 101 bis 120 verwenden ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsverfahren unterzogen wurde) nach dem Vergleichsbeispiel 1 (Tabelle 1) unter Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm zeigt eine Ra von 228 nm.
  • Bei den Keramikgrünfolien, bei denen ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm verwendet wurde, wurden die Keramikgrünfolien der Proben Nr. 101 bis 103 dem Glättungsverfahren (hydrostatisches Pressen) bei einer Preßtemperatur von 0°C unterzogen. Selbst wenn der Anpreßdruck geändert wurde, war die Ra mindernde Wirkung wegen der geringen Preßtemperatur gering.
  • Die Proben Nr. 104 bis 110 wurden dem Glättungsverfahren (hydrostatisches Pressen) bei einer Preßtemperatur von 20°C unterzogen.
  • Die Probe Nr. 104 war ein Referenzbeispiel, bei dem der Anpreßdruck von 1960 N/cm2 geringer war als der Bereich der Erfindung, und es wurde kein die Ra mindernder Effekt beobachtet, weil der Anpreßdruck weniger als 4900 N/cm2 betrug.
  • Bei den Proben Nr. 105 bis 109 war der Anpreßdruck 500 bis 98100 N/cm2, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei den Fällen, bei denen der Anpreßdruck 9800 bis 58800 N/cm2 betrug, wie bei den Proben Nr. 106 bis 108, wurde eine starke die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 109 war der die Ra mindernde Wirkung deshalb groß, weil der Anpreßdruck mit 98100 N/cm2 sehr hoch war, während einige gekräuselte Muster auf der Keramikgrünfolie auftraten.
  • Bei Probe Nr. 110 (Referenzbeispiel) überschritt der Anpreßdruck 98100 N/cm2, und demzufolge wurde die Folie vom Trägerfilm abgelöst und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 111 und 112 betrug die Preßtemperatur 60°C. Die Anpreßdrücke lagen bei 4900 bzw. 39200 N/cm2, und die größte Ra mindernde Wirkung wurde bei der Probe 112 beobachtet, bei der der Anpreßdruck in dem bevorzugten Bereich lag.
  • Bei den Proben 113 bis 116 betrug die Preßtemperatur 100°C. Es wurde festgestellt, daß die größere Ra mindernde Wirkung im Bereich von Anpreßdrücken von 9800 bis 58800 N/cm2 erreicht wurde.
  • Bei der Probe Nr. 116 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck über 9800 N/cm2, und demzufolge wurde die Keramikfolie vom Trägerfilm abgelöst und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 117 bis 119 lagen Preßtemperatur und Anpreßdruck in den bevorzugteren Bereichen, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 120 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck im bevorzugten Bereich, während die Temperatur 150°C überschritt, wodurch das Ablösen der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und der Bruch derselben verursacht wurden.
  • (b) Verwendung von Keramikpulver mit einem Partikeldurchmesser von 153 nm (siehe Tabelle 5)
  • Bei den Proben Nr. 121 bis 132 hatte das Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 2 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm zeigte eine Ra von 162 nm.
  • Bei den Proben 121 bis 127 wurde der Anpreßdruck bei einer Preßtemperatur von 50°C geändert.
  • Bei der Probe Nr. 121 (Referenzbeispiel) war der Anpreßdruck um 1960 N/cm2 geringer als der Bereich der Erfindung, und demzufolge wurde kein ausreichender die Ra mindernder Effekt beobachtet, weil der Anpreßdruck weniger als 4900 N/cm2 betrugt.
  • Bei den Proben Nr. 122 bis 126 waren die Anpreßdrücke im Bereich der Bedingungen der Erfindung, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei den Proben Nr. 123 bis 125 waren die Anpreßdrücke in dem stärker bevorzugten Bereich, und es wurde festgestellt, daß die Oberflächenrauheit Ra auf 100 nm oder weniger reduziert werden konnte.
  • Bei der Probe Nr. 127 (Referenzbeispiel) lag die Preßtemperatur von 50°C im bevorzugten Bereich, während der Anpreßdruck über 98100 N/cm2 lag, wodurch die Ablösung der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und der Bruch derselben verursacht wurden.
  • Bei den Proben Nr. 128 bis 132 wurde bei einem Anpreßdruck von 29400 N/cm2 die Preßtemperatur geändert.
  • Bei den Proben Nr. 128 bis 131 lag die Preßtemperatur im Bedingungsbereich der Erfindung, und demzufolge wurde die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere wurde bei den Proben Nr. 129 und 130 die bessere Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 132 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck von 29400 N/cm2 im bevorzugten Bereich, während die Temperatur über 150°C lag, wodurch eine Ablösung der Folie verursacht wurde.
  • (c) Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm (siehe Tabelle 5)
  • Bei den Proben Nr. 133 bis 136 hatten die Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 3 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm zeigte eine Ra von 120 nm.
  • Bei den Proben Nr. 133 bis 136 wurde bei einer Preßtemperatur von 70°C der Anpreßdruck geändert.
  • Bei den Proben Nr. 133 bis 135 lagen die Preßtemperaturen und die Anpreßdrücke im bevorzugten Bereich, wodurch die Ra mindernde Wirkung der Keramikgrünfolien beobachtet wurde. Bei den Proben Nr. 133 und 134 wurden die besseren Ergebnisse festgestellt.
  • Bei der Probe 136 (Referenzbeispiel) wurde jedoch die Folie abgelöst, weil der Anpreßdruck 98100 N/cm2 überstieg.
  • Die oben beschriebenen Ergebnisse geben an, daß bei einer Preßtemperatur von 0 bis 150°C und einem Anpreßdruck von 500 bis 98100 N/cm2 als Bedingungen (Preßbedingungen) zur Glättung durch das hydrostatische Preßverfahren die Wirkung der Minderung der Ra der Keramikgrünfolie erhalten werden kann.
  • Es wird weiter festgestellt, daß bei einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und einem Anpreßdruck von 9800 bis 58800 N/cm2 die größte Ra mindernde Wirkung erhalten wird.
  • [Oberflächenrauheit (Ra) bei der Glättung durch das Kalandrierverfahren]
  • (a) Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm (siehe Tabelle 6).
  • Die Proben Nr. 201 bis 220 verwenden ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsverfahren unterzogen wurde) nach dem Vergleichsbeispiel 1 (Tabelle 1) unter Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm zeigte eine Ra von 228 nm.
  • Bei den Keramikgrünfolien, bei denen ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 210 nm verwendet wurde, wurden die Keramikgrünfolien der Proben Nr. 201 bis 203 dem Glättungsverfahren (Kalandrieren) bei einer Preßtemperatur (Quetschwalzenoberflächentemperatur) von 0°C unterzogen. Selbst wenn der Anpreßdruck geändert wurde, war die Ra mindernde Wirkung wegen der niedrigen Anpreßtemperatur gering.
  • Die Proben Nr. 204 bis 210 wurden dem Glättungsverfahren (Kalandrieren) bei einer Preßtemperatur von 20°C unterzogen.
  • Die Probe Nr. 204 war ein Referenzbeispiel, bei dem der Anpreßdruck (linearer Druck) um 190 N/cm2 geringer war als der Bereich der Erfindung, und folglich wurde keine die Ra mindernde Wirkung beobachtet, weil der Anpreßdruck weniger als 50 N/cm2 betrug.
  • Bei den Proben Nr. 205 bis 209 war der Anpreßdruck (linearer Druck) 490 bis 9800 N/cm2, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei den Fällen, bei denen der Anpreßdruck (linearer Druck) 980 bis 5900 N/cm2 betrug, wie bei den Proben Nr. 206 bis 208, wurde eine starke die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 209 wurde eine starke Ra mindernde Wirkung beobachtet, weil der Anpreßdruck (linearer Druck) mit 9800 N/cm2 sehr hoch war, während einige gekräuselte Muster auf der Keramikgrünfolie auftraten.
  • Bei der Probe Nr. 210 (Referenzbeispiel) überschritt der Anpreßdruck (linearer Druck) 9800 N/cm2, und demzufolge wurde die Folie vom Trägerfilm abgelöst und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 211 und 212 betrug die Preßtemperatur 60°C. Die Anpreßdrücke (linearer Druck) lagen bei 490 bzw. 3900 N/cm2, und die größte Ra mindernde Wirkung wurde bei der Probe 212 beobachtet, bei der der Anpreßdruck (linearer Druck) in dem bevorzugteren Bereich lag.
  • Bei den Proben Nr. 213 bis 216 betrug die Preßtemperatur 100°C. Es wurde festgestellt, daß die größere Ra mindernde Wirkung im Bereich des Anpreßdrucks (linearer Druck) von 100 bis 5900 N/cm2 erreicht wurde.
  • Bei der Probe Nr. 216 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck (linearer Druck) über 9800 N/cm2, und demzufolge wurde die Keramikfolie vom Trägerfilm abgelöst und gebrochen.
  • Bei den Proben Nr. 217 bis 219 lagen die Preßtemperaturen und Anpreßdrücke (linearer Druck) in den bevorzugteren Bereichen, und demzufolge wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 220 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck (linearer Druck) im bevorzugten Bereich, während die Temperatur 150°C überschritt, wodurch das Ablösen der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und der Bruch derselben verursacht wurden.
  • (b) Verwendung von Keramikpulver mit einem Partikeldurchmesser von 153 nm (siehe Tabelle 7)
  • Bei den Proben Nr. 221 bis 232 hatte das Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 2 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 153 nm zeigte eine Ra von 162 nm.
  • Bei den Proben 221 bis 227 wurde der Anpreßdruck (linearer Druck) bei einer Preßtemperatur von 50°C geändert.
  • Bei der Probe Nr. 221 (Referenzbeispiel) war der Anpreßdruck (linearer Druck) um 190 N/cm2 geringer als der Bereich der Erfindung, und demzufolge wurde keine ausreichende die Ra mindernde Wirkung beobachtet, weil der Anpreßdruck geringer als 490 N/cm2 betrug.
  • Bei den Proben Nr. 222 bis 226 waren die Anpreßdrücke (linearer Druck) im Bereich der Bedingungen der Erfindung, und es wurde eine die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere bei den Proben Nr. 223 bis 225 waren die Anpreßdrücke (linearer Druck) in dem stärker bevorzugten Bereich, und es wurde festgestellt, daß die Oberflächenrauheit Ra auf 100 nm oder weniger reduziert werden konnte.
  • Bei der Probe Nr. 227 (Referenzbeispiel) lag die Preßtemperatur von 50°C im bevorzugten Bereich, während der Anpreßdruck über 9800 N/cm2 lag, wodurch die Ablösung der Keramikgrünfolie vom Trägerfilm und der Bruch derselben verursacht wurden.
  • Bei den Proben Nr. 228 bis 232 wurde bei einem Anpreßdruck (linearer Druck) von 2900 N/cm2 die Preßtemperatur geändert.
  • Bei den Proben Nr. 228 bis 231 lag die Preßtemperatur im Bedingungsbereich der Erfindung, und demzufolge wurde die Ra mindernde Wirkung beobachtet. Insbesondere wurde bei den Proben Nr. 229 und 230 die bessere Ra mindernde Wirkung beobachtet.
  • Bei der Probe Nr. 232 (Referenzbeispiel) lag der Anpreßdruck (linearer Druck) von 2900 N/cm2 im bevorzugten Bereich, während die Temperatur über 150°C lag, wodurch eine Ablösung der Folie verursacht wurde.
  • (c) Verwendung eines Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm (siehe Tabelle 5)
  • Bei den Proben Nr. 233 bis 236 hatten die Keramikpulver einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm. Die Keramikgrünfolie (die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wurde) des Vergleichsbeispiels 3 (Tabelle 1) unter Verwendung des Keramikpulvers mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 98 nm zeigte eine Ra von 120 nm.
  • Bei den Proben Nr. 233 bis 236 wurde bei einer Preßtemperatur von 70°C der Anpreßdruck (linearer Druck) geändert.
  • Bei den Proben Nr. 233 bis 235 lagen die Preßtemperaturen und die Anpreßdrücke (linearer Druck) im bevorzugten Bereich, und die Ra mindernde Wirkung der Keramikgrünfolien wurde beobachtet. Bei den Proben Nr. 233 und 234 wurden die besseren Ergebnisse festgestellt.
  • Bei der Probe 236 (Referenzbeispiel) wurde die Folie abgelöst, weil der Anpreßdruck (linearer Druck) 9800 N/cm2 überstieg.
  • Die oben beschriebenen Ergebnisse geben an, daß bei einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und einem Anpreßdruck (linearer Druck) von 490 bis 9800 N/cm2 als Bedingungen (Preßbedingungen) zur Glättung durch das Kalandrierverfahren die Wirkung der Minderung der Ra der Keramikgrünfolie erhalten werden kann.
  • Es wird weiter festgestellt, daß bei einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und einem Anpreßdruck (linearer Druck) von 980 bis 5900 N/cm2 die größte Ra mindernde Wirkung erhalten wird.
  • Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Beispiele unter Verwendung eines Bariumtitanat-Keramikpulvers als Keramikpulver zur Bildung einer Keramikgrünfolie beschrieben. Erfindungsgemäß ist das Keramikpulver jedoch nicht darauf beschränkt, und die Erfindung kann weitgehend auf Fälle Anwendung finden, bei denen Keramikgrünfolien unter Verwendung verschiedener Keramikpulver ausgebildet werden, die jeweils Strontiumtitanat, Kalziumtitanat und ähnliches als Hauptkomponenten aufweisen.
  • Obwohl Beispiele unter Verwendung einer organischen Paste als das Keramikpulver enthaltende Keramikpaste vorstehend beschrieben werden, erzeugt die Verwendung von wässriger Paste die gleichen Wirkungen wie oben beschrieben.
  • Zusätzlich kann Keramikpaste, welche beliebige verschiedene Bindemittel und Weichmacher usw. enthält, als Keramikpaste verwendet werden, und Art und Menge der Keramikpaste können entsprechend der gewünschten Keramikgrünfolie ausgewählt werden.
  • Wie oben beschrieben umfaßt das Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Keramikgrünfolie das Plattenpressen einer trockenen Folie (einer nicht dem Glättungsverfahren unterzogenen Keramikgrünfolie), die durch Ausformen von Keramikpaste in Folienform auf einem Trägerfilm und anschließendes Trocknen erhalten wird, für jeden Trägerfilm unter Verwendung einer Plattenpresse unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks von 4900 bis 98100 N/cm2, und damit kann die Oberflächenglätte einer Keramikgrünfolie unabhängig von Partikeldurchmesser und Dispergierfähigkeit der Keramik verbessert werden. Demzufolge kann eine für die Verwendung zur Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators geeignete Keramikgrünfolie sicher hergestellt werden.
  • Darüber hinaus wird die Dichte der Keramikgrünfolie durch den Glättungsprozeß erhöht, um das Auftreten von internen Defekten, wie z. B. Poren, und ein Folienangriffsphänomen zu unterdrücken, bei dem die Lösungsmittelkomponente der Elektrodenpaste in die Folie hineinwandert, um das Folienbindemittel durch Aufdrucken der Elektrodenpaste auf die Keramikgrünfolie aufzulösen.
  • Demzufolge kann durch Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements, wie z. B. eines monolithischen Keramikkondensators, unter Verwendung einer mit dem Herstellverfahren der Erfindung hergestellten Keramikgrünfolie ein keramisches Vielschichtbauelement mit langer Lebensdauer und ausgezeichneter Zuverlässigkeit hergestellt werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Keramikgrünfolie einem Glättungsverfahren unterzogen, und demzufolge wird im Unterschied zu einem Verfahren zur Herstellung der Oberflächenglätte einer Keramikgrünfolie unter Verwendung des hohen Grads der Dispergierbarkeit von Keramikpartikeln während der Dispersion der Keramikpaste keine übermäßige Scherkraft auf die Keramikpartikel angewandt, womit das Mahlen der Keramikpartikel unterdrückt bzw. verhindert wird. Demzufolge ist es möglich, in wirksamer Weise zu verhindern, daß die Kenndaten des keramischen Vielschichtbauelements sich aufgrund von Veränderungen des Agglomerationsverhaltens verschiedener Keramikpartikellose von den Zielbereichen entfernen oder die Werte der Kenndaten ungünstiger werden als die angestrebten Kenndaten. Insbesondere ist es beispielsweise bei einem monolithischen Keramikkondensator möglich, wirksam das auftreten eines Problems zu verhindern, bei dem die Temperaturmerkmale bei der Fertigung von den Zielmerkmalen abweichen oder nur ein geringerer Kapazitätswert als die Entwurfskapazität erhalten werden kann.
  • Insbesondere ist die Erfindung vorteilhaft für die Herstellung einer Keramikgrünfolie für ein keramisches Vielschichtbauelement, bei dem eine Keramikschicht eine Stärke (Elementenstärke) von 3 μm oder weniger aufweist. Beispielsweise kann in Anwendung der Herstellung eines kleinen monolithischen Keramikkondensators mit hoher Kapazität, welcher einen Multilayerfilm aufweist, ein monolithischer Keramikkondensator mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit effizient hergestellt werden.
  • Beim Plattenpressen unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und einem Anpreßdruck von 9800 bis 58800 N/cm2, wie bei dem Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie nach der Erfindung, kann die Glätte der Keramikgrünfolie sicherer verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie nach der Erfindung kann die trockene Folie (eine Keramikgrünfolie, die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wird), die dadurch erhalten wird, daß die Keramikpaste auf dem Trägerfilm folienförmig ausgeformt und dann getrocknet wird, für jeden Trägerfilm hydrostatisch gepreßt werden, indem die hydrostatische Presse unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks von 4900 bis 98100 N/cm2 eingesetzt wird. In diesem Fall kann die gleiche Wirkung wie beim Glättungsprozeß durch das Plattenpreßverfahren erhalten werden.
  • Beim hydrostatischen Pressen unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2, wie bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Keramikgrünfolie, kann das Glätten der Keramikgrünfolie sicherer verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren der Herstellung einer Keramikgrünfolie nach der Erfindung kann die trockene Folie (eine Keramikgrünfolie, die nicht dem Glättungsprozeß unterzogen wird), die dadurch erhalten wird, daß die Keramikpaste auf dem Trägerfilm folienförmig ausgeformt und dann getrocknet wird, für jeden Trägerfilm kalandriert werden, indem die Kalanderwalze unter den Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 490 bis 9800 N/cm2 eingesetzt wird, und damit kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Durchmesser und der Dispergierfähigkeit der Keramik verbessert werden. Demzufolge kann eine für die Verwendung für einen monolithischen Keramikkondensator geeignete Keramikgrünfolie sicher hergestellt werden.
  • Das Kalanderwalzenverfahren ist für kontinuierliche Verarbeitung geeignet und ermöglicht demzufolge einen kontinuierlichen Prozeß zur Herstellung einer Keramikgrünfolie, womit die Produktionseffizienz der Keramikgrünfolie weiter verbessert wird.
  • Bei dem Kalanderwalzenverfahren unter den Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 980 bis 5900 N/cm2, wie bei dem Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Keramikgrünfolie, kann das Glätten der Keramikgrünfolie sicherer verbessert werden.
  • Ein keramisches Vielschichtbauelement, bei dem jede der zwischen den internen Elektroden eingelegten Keramikschichten eine Stärke (Elementenstärke) von 3 μm oder weniger aufweist, hat die Tendenz, daß die Lebensdauer abrupt abnimmt, wenn die für die Herstellung des Bauteils verwendete Keramikgrünfolie eine Oberflächenrauheit (Ra-Wert) von über 100 nm aufweist. Durch Anwendung der Erfindung auf diesen Fall kann die Oberflächen(Ra-Wert)-Rauheit einer dünnen Keramikgrünfolie auf 100 nm oder weniger reduziert werden, und die Lebensdauer des unter Verwendung der Keramikgrünfolie hergestellten keramischen Vielschichtbauelements kann verbessert werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung einer Keramikgrünfolie nach der Erfindung ist besonders nützlich für die Herstellung einer dünnen Keramikgrünfolie für ein keramisches Vielschichtbauelement, von dem verlangt wird, daß es ausgezeichnete Oberflächenglätte aufweist. Bei dem Schritt der Ausformung der Keramikpaste zu einer Folie und beim Schritt zur Glättung der Oberfläche wird die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm gehalten, während beim Laminierschritt die Keramikgrünfolie vom Trägerfilm abgelöst werden kann. Zum Beispiel kann ein keramisches Vielschichtbauelement oder ähnliches effizient hergestellt werden, bei dem dünne Keramikschichten zwischen internen Elektroden eingelegt werden.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators mit der in 5 gezeigten Struktur beschrieben.
  • Der in 5 gezeigte monolithische Keramikkondensator 1 ist ein monolithischer Keramikkondensator vom Chiptyp mit einem Aufbau, bei dem eine rechteckige Laminierung 3 Keramikschichten 2 aufweist, welche als dielektrische Schichten fungieren, und erste und zweite interne Elektroden 8 und 9, die alternierend laminiert werden, und erste und zweite externe Elektroden 6 und 7 sind an den ersten und zweiten Endflächen 4 und 5 der Laminierung 3 angeordnet, um jeweils mit den ersten und zweiten internen Elektroden 8 und 9 verbunden zu werden. An den externen Elektroden 6 und 7 werden erste plattierte Schichten 10 und 11 bzw. zweite plattierte Schichten 12 und 13 ausgebildet.
  • Das Verfahren zur Herstellung des monolithischen Keramikkondensators wird nachstehend beschrieben.
    • (1) Zunächst werden als Ausgangsrohmaterialien für dielektrische Keramik vorherbestimmte Mengen von Keramikrohmaterialpulver von Bariumtitanat oder ähnlichem und Additive zur Verbesserung der Eigenschaften gewogen und zur Bildung eines gemischten Pulvers in nasser Umgebung gemischt. Jedes der Additive wurde in Form von Oxydpulver oder kohlenstoffhaltigem Pulver zum Keramikrohmaterialpulver beigegeben, und die resultierende Mischung wurde in einem organischen Lösungsmittel naß dispergiert. Als Verfahren für die Naßdispersion (Primärdispersion) wird vorzugsweise ein Dispersionsverfahren oder Dispersionsbedingungen ausgewählt, bei dem das Keramikrohmaterialpulver nicht gemahlen wird. Beispiele für das Dispersionsverfahren umfassen ein Kugelmühlenverfahren, ein Sandmühlenverfahren, ein Viskomühlenverfahren, ein Hochdruck-Homogenisierverfahren, ein Kneterdispersionsverfahren und ähnliches. Bezüglich der Dispersionsbedingungen werden vorzugsweise Bedingungen für die Dispersion ausgewählt, die Scherkräfte erzeugen, deren Stärke kein Mahlen bewirkt.
    • (2) Als nächstes werden ein organisches Bindemittel, ein Weichmacher und ein organisches Lösungsmittel zu der primär dispergierten Lösung hinzugegeben, um eine Keramikpaste herzustellen, anschließend daran erfolgt eine Sekundärdispersion nach dem gleichen Verfahren wie dem Primärdispersionsverfahren. Unter Verwendung der so vorbereiteten Keramikpaste wird eine Keramikgrünfolie 22 (6A), die jede der dielektrischen Schichten (Keramikschichten) 2 des monolithischen Keramikkondensators bildet, auf einem Trägerfilm ausgebildet, welcher einen PET-Film oder ähnliches aufweist. Ebenso wie bei dem Verfahren der Ausbildung der Keramikgrünfolie 22 können verschiedene Verfahren, wie z. B. das Abstreichmesserverfahren, das Verfahren mit gegenläufigen Walzenstreichern und ähnliches, verwendet werden. Die die so ausgeformte Keramikgrünfolie bildenden Keramikpartikel müssen nicht hoch dispergiert werden, es ist jedoch ziemlich wichtig, daß das Keramikpulver nicht gemahlen wird.
    • (3) Als nächstes wird das Glättungsverfahren zur Glättung der Oberfläche der Keramikgrünfolie 22 durch Druckeinwirkung durchgeführt. Insbesondere wird der Glättungsprozeß mit Verfahren durchgeführt, die entweder das Kalanderwalzen, das Plattenpressen oder das hydrostatische Pressen verwenden, um die Oberfläche der Keramikgrünfolie 22 zu glätten und deren Dichte zu verbessern.
    • (4) Danach wird die Elektrodenpaste 21, die die internen Elektroden 8 oder 9 darstellt, auf den vorherbestimmten Bereich der Keramikgrünfolie 22 aufgebracht, die dem Glättungsprozeß (primäres Glätten) unterzogen wird, wie in 6B gezeigt. Als Elektrodenpaste 21 wird beispielsweise eine durch Dispergieren eines Ni-Pulvers eines Äthylzellulosebindemittels und eines Lösungsmittels, wie z. B. Terpineöl unter Verwendung einer Dreikugelmühle, eines Kneters, eines Hochdruck-Homogenisierungsapparates, oder ähnliches vorbereitete Paste verwendet.
    • (5) Anschließend wird eine ein Keramikpulver, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthaltende Keramikpaste 23 auf den Bereich (Folienteil) der mit Elektrodenpaste beschichtete Oberfläche der Keramikgrünfolie 22 aufgebracht, auf dem die Elektrodenpaste 21 nicht aufgebracht wird, um einen glatten Zu stand ohne Stufe zwischen dem mit der Elektrodenpaste 21 beschichteten Bereich und dem nicht mit der Elektrodenpaste 21 beschichteten Bereich zu schaffen. Als Elektrodenpaste wird beispielsweise eine durch Dispergieren eines Keramikpulvers einer Äthylzellulose (Bindemittel) und eines Terpineöls (Lösungsmittel) unter Verwendung einer Dreikugelmühle, eines Kneters, eines Hochdruck-Homogenisierungsapparates, oder ähnliches vorbereitete Paste verwendet.
    • (6) Anschließend wird die Keramikgrünfolie 22, die mit der Elektrodenpaste 21 und der Keramikpaste beschichtet ist, weiter einem Glättungsprozeß (Sekundärglätten) unter Verwendung des Kalanderwalzenverfahrens, des Plattenpreßverfahrens oder des hydrostatischen Preßverfahrens unterzogen, um eine mit einer Elektrode versehene Folie zu erhalten.
    • (7) Eine Mehrzahl der so ausgeformten, mit Elektroden (Keramikgrünfolien mit darauf ausgeformten Elektroden) versehenen Folien wird laminiert, komprimiert und dann nach Bedarf geschnitten. Als Ergebnis wird die Laminierung 3 in einem Zustand erhalten, bei dem die Enden der internen Elektroden 8 und 9 gegenüber den Endoberflächen 4 bzw. 5 ausgesetzt sind.
    • (8) Anschließend wird die Laminierung 3 in einer reduzierenden Atmosphäre (N2-H2-H2O) gebrannt, um die Keramik zu sintern.
    • (9) Anschließend wird leitende Paste zur Ausbildung von externen Elektroden auf die ersten und zweiten Endoberflächen 4 bzw. 5 der gebrannten Laminierung 3 aufgebracht und dann gebrannt, um die ersten und zweiten externen Elektroden 6 und 7 zu bilden, welche mit den Enden der ersten und zweiten internen Elektroden 8 bzw. 9 verbunden sind.
  • Die Materialzusammensetzung der externen Elektroden 6 und 7 ist nicht einschränkend, und das Material der externen Elektroden 6 und 7 kann das gleiche oder ein anderes sein als dasjenige der Elektroden 8 und 9.
  • Insbesondere können die ersten und zweiten externen Elektroden 6 und 7 aus einer gesinterten Schicht von beliebigen verschiedenen leitenden Metallpulvern wie Ag, Pd, Ag-Pd, Pd, Cu, Cu-Legierungen oder ähnliches oder aus einer einen beliebigen der verschiedenen Typen von Glasfritten des B2O3-Li2O-SiO2-BaO-Systems, B2O3-SiO2-BaO-Systems, Li2O-SiO2-BaO-Systems, B2O3-SiO2-ZnO-Systems und ähnliche enthaltenden gesinterten Schicht hergestellt werden. Die Materialzusammensetzung der externen Elektroden 6 und 7 wird entsprechend Verwendungszweck und Einsatzort des monolithischen Keramikkondensators 1 usw. ausgewählt.
  • Obwohl die externen Elektroden 6 und 7 dadurch ausgeformt werden können, daß die ein Metallpulvermaterial als leitende Komponente enthaltende leitende Paste nach dem Brennen, wie oben beschrieben, auf die Laminierung 3 aufgebracht wird, können die externen Elektroden 6 und 7 auch dadurch ausgeformt werden, daß die Paste vor dem Brennen auf die Laminierung aufgebracht wird, wobei dann die Beschichtung zum gleichen Zeitpunkt gebrannt wird, wie die Laminierung 3.
    • (10) Anschließend werden entsprechend den gegebenen Erfordernissen die externen Elektroden 6 und 7 mit den plattierten Schichten 10 und 11 beschichtet, die jeweils aus Ni, Cu oder Ni-Cu-Legierung bestehen, und die zweiten plattierten Schichten 12 und 13, die aus Lötzinn, Zinn oder ähnlichem hergestellt werden, werden zusätzlich auf den plattierten Schichten 10 bzw. 11 aufgebracht, um die Lötbarkeit zu verbessern. Als Ergebnis wird der monolithische Keramikkondensator, welcher den in 5 gezeigten Aufbau aufweist, erhalten.
  • Beispiele
  • Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele detaillierter beschrieben.
  • [Vorbereitung der Probe]
    • (1) Zunächst wurde ein Bariumtitanat(BaTiO3)-Pulver als Keramikrohmaterialpulver durch ein Hydrolyseverfahren vorbereitet und anschließend bei 870°C kalziniert, um ein Bariumtitanatpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 160 nm zu erhalten.
    • (2) Anschließend wurden Dy + Mg + Mn und Si in Oxydpulverform zum BaTiO3-Pulver hinzugefügt, um die Keramikzusammensetzung vorzubereiten.
    • (3) Anschließend wurden ein Polyvinyl-Butyral-Bindemittel (PVB), ein Phthalat-Weichermacher (DOP) und ein organisches Lösungsmittel, wie Äthanol oder Toluol, zu dem die Bariumtitanatkeramikzusammensetzung aufweisenden Pulver hinzugegeben, und die daraus resultierende Mischung wurde durch das Kugelmühlverfahren naß dispergiert, so daß das Keramikpulver nicht gemahlen wurde. Die resultierende Keramikpaste wurde auf einen Trägerfilm (PET-Film) durch das Abstreichmesserverfahren aufgebracht und anschließend getrocknet, um eine Keramikgrünfolie vorzubereiten, die jeweils eine Dicke von 4,5 μm und 1,5 μm aufweist.
    • (4) Um die Oberfläche der in dieser Weise vorbereiteten Keramikgrünfolie zu glätten, wurde ein Kalanderwalzenverfahren bei einer Temperatur von 50°C und einem linearen Druck zwi schen den Walzen von 400 kgf/cm durchgeführt. Als Kalanderwalze wurde eine Einzelquetschwalzen-Kalanderwalze genutzt, die ein Paar Metallrollen (Quetschwalzen), die jeweils an deren Oberfläche eine spiegelblank polierte hartchromplattierte Schicht aufwies, und Heizmittel mit einer Temperaturregelfunktion zur Regelung der Oberflächentemperatur des Paars Metallrollen auf eine vorgewählte Temperatur aufwies.
  • Des weiteren wurde Plattenpressen bei einer Preßplattenoberflächentemperatur von 70°C und einem Anpreßdruck von 5000 kgf/cm2 durchgeführt.
  • Als Plattenpresse wurde eine Plattenpresse verwendet, die ein Paar paralleler Platten, die jeweils eine spiegelblank polierte hartchromplattierte Schicht an der Oberfläche aufwies, Heizmittel mit einer Temperaturregelfunktion, um die Parallelplatten auf eine vorgewählte Temperatur einzustellen, und Druckregelmittel zur Regelung des Anpreßdrucks der Parallelplatten aufwies.
  • Hydrostatisches Pressen wurde unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 80°C und eines Anpreßdrucks von 3000 kgf/cm2 durchgeführt.
  • Als hydrostatische Presse wurde eine hydrostatische Presse verwendet, die einen Druckbehälter, der mit einer Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, gefüllt ist, ein Flüssigkeitstemperatursteuermittel zur Einstellung der Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, auf eine vorgewählte Temperatur, einen Druckzylinder, um die Flüssigkeit, wie z. B. Öl oder Wasser, unter Druck zu setzen, und Drucksteuermittel zur Steuerung des Drucks, aufwies.
    • (5) Auf die dem Glättungsverfahren (Primärglätten) unterzogene Keramikgrünfolie wurde Elektrodenpaste aufgebracht. Die Dicke der Elektrodenpastenbeschichtung betrug 1 μm. Als Elektrodenpaste wurde ein Ni-Pulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 100 nm verwendet, die durch ein Flüssigphasen-Reduzierverfahren hergestellt wurde. Anschließend wurden 42 Gew.-% Ni-Pulver, 44 Gew.-% eines organischen Trägers, der dadurch vorbereitet wurde, daß 6 Gew.-% Äthylzellulose-Bindemittel in 94 Gew.-% Terpineöl aufgelöst wurden, und 14 Gew.-% Terpineöl gemischt und zerkleinert, um die Nickelelektrodenpaste vorzubereiten. Die so vorbereitete Elektrodenpaste wurde auf die Keramikgrünfolie aufgebracht.
    • (6) Anschließend wurde Keramikpaste auf den Bereich der Keramikgrünfolie aufgebracht, in dem die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wurde. Die Stärke der Keramikpastenbeschichtung betrug 1 μm, also die gleiche wie bei der Elektrodenpastenbeschichtung. Als Keramikpaste wurde das oben beschriebene Bariumtitanatpulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 160 nm verwendet. Anschließend wurden 30 Gew.-% des Pulvers, 40 Gew.-% eines organischen Trägers, der dadurch vorbereitet wurde, daß 6 Gew.-% Ätyhlzellulose-Bindemittel in 94 Gew.-% Terpineöl aufgelöst wurden, und 26% Terpineöl gemischt und zerkleinert, um die Keramikpaste vorzubereiten. Die so vorbereitete Keramikpaste wurde durch ein Siebdruckverfahren auf den Bereich der Keramikgrünfolie aufgedruckt (beschichtet), auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wurde, um die gleiche Stärke zu erhalten, wie die der Elektrodenpastenbeschichtung.
    • (7) Anschließend wurde die Keramikgrünfolie, auf die die Elektrodenpaste und die Keramikpaste aufgebracht worden wa ren, einem Glättungsprozeß unterzogen (Sekundärglätten), indem die Kalanderwalze verwendet wurde. Zu diesem Zeitpunkt betrug die Verarbeitungstemperatur 50°C, und der Druck betrug 2900 N/cm2.
    • (8) Eine vorherbestimmte Anzahl von entsprechend vorbereiteten Keramikgrünfolien (Folien mit Elektroden) wurde in der Weise laminiert, daß die Enden der Elektrodenpastenbeschichtungen (interne Elektroden) alternierend zu den jeweils entgegengesetzten Seiten geführt wurden, daran anschließend erfolgte Kompression. Die durch Kompression verbundene Laminierung wurde auf eine vorherbestimmte Größe zugeschnitten, um eine Grünlaminierung (grüner Chip) zu erhalten.
    • (9) Anschließend wurde die Grünlaminierung auf eine Temperatur von 300°C in N2-Atmosphäre aufgeheizt, um das Bindemittel auszubrennen, und daran anschließend erfolgte ein Brennen in einer reduzierten Atmosphäre, die aus H2N2-H2O-Gas bei einem Sauerstoffpartielldruck von 10–9 bis 10–12 Mpa in einem Profil bestand, in dem sie während 2 Stunden bei einer maximalen Brenntemperatur von 1200°C gehalten wurde.
    • (10) Eine B2O-Li2O-SiO2-BaO-System-Glasfritte enthaltende Paste wurde nach dem Brennen an beiden Endflächen der Laminierung aufgebracht, und daran anschließend erfolgte ein weiteres Brennen bei einer Temperatur von 600°C in einer N2-Atmosphäre, um externe Elektroden zu bilden, die elektrisch mit den internen Elektroden verbunden sind.
  • Der so erhaltene monolithische Keramikkondensator hatte externe Abmessungen, bei denen die Breite 0,8 mm, die Länge 1,6 mm und die Stärke jeder der zwischen den internen Elektroden eingelegten Keramikschichten 3 μm oder 1 μm betrugen.
  • Um die Wirkung des Beschichtens der Keramikpaste allein und die Wirkung der Sekundärglättung zu bestätigen, wurde eine Keramikgrünfolie lediglich durch Primärglätten ohne Aufbringen der Keramikpaste und ohne Sekundärglätten vorbereitet, und es wurde eine Keramikgrünfolie durch Primärglätten und Beschichten der Keramikpaste ohne Sekundärglättung vorbereitet. Unter Verwendung dieser Keramikgrünfolien wurden monolithische Keramikkondensatoren unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben hergestellt.
  • Des weiteren wurde für Vergleichszwecke eine Keramikgrünfolie (eine konventionelle Keramikgrünfolie) ohne Primärglätten, Beschichten der Keramikpaste und Sekundärglätten vorbereitet und zur Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators eines Vergleichsbeispiels außerhalb des Rahmens der Erfindung unter den gleichen Bedingungen, wie oben beschrieben, verwendet.
  • [Evaluierung der Probe]
  • Die laminierte Struktur, die elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit der wie oben beschrieben erhaltenen monolithischen Keramikkondensatoren wurden evaluiert.
  • Die strukturellen Defekte jedes der monolithischen Keramikkondensatoren wurden durch den Anteil von Kurzschlußdefekten (%) zur Bestätigung des Vorhandenseins der Wirkung der Erfindung evaluiert. Die Kurzschlußdefekte wurden dadurch gemessen, daß ein automatisches brückenartiges Meßgerät (LCR Meter/YHP 4274A) verwendet wurde. Der Anteil von Kurzschlußdefekten wurde dadurch ermittelt, daß Kondensatoren aus 100 Proben extrahiert wurden, bei denen die Zielkapazität (C) nicht erreicht wurde.
  • Die Kapazität und der dielektrische Verlust (tan δ) wurden dadurch gemessen, daß das automatische brückenartige Meßgerät nach JIS-Norm 5102 verwendet wurde, und die entsprechende Dielektrizitätskonstante (ε) wurde aus der gemessenen Kapazität berechnet.
  • Bei einem Hochtemperaturbelastungstest wurde eine Gleichspannung von 10 V pro μm dielektrische Keramikschichtstärke bei einer Temperatur von 150°C angelegt, um Veränderungen des Isolierwiderstandes im Zeitverlauf zu messen. Bei dem Hochtemperaturbelastungstest wurde die Zeit, zu der der Isolierwiderstand (R) je Probe 105 Ω oder weniger betrug, als Ausfallzeit betrachtet, und die durchschnittliche Lebensdauer (hr) wurde auf der Grundlage dieses Zeitpunktes evaluiert.
  • Die Tabellen 8 bis 11 zeigen die (evaluierten) Eigenschaften jedes monolithischen Keramikkondensators, wenn die Elementenstärke und die Anzahl der laminierten Keramikgrünfolien verändert wurden.
  • Die Tabellen 8 bis 11 zeigen weiter die gemessenen Eigenschaften des monolithischen Keramikkondensators des Vergleichsbeispiels, bei dem Keramikgrünfolien verwendet wurden, die dem Glättungsprozeß nicht unterzogen wurden.
  • [Evaluierung der Probengruppe 1]
  • Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse der Messung der Eigenschaften der monolithischen Keramikkondensatoren, bei denen die Elementenstärke 8 μm betrug und die Anzahl der laminierten Folien 100 war. Tabelle 8
    Probe Nr. Art des Primär glättens Vorhandensein der Keramikpasten beschichtung Vorhandensein des Sekundär-Glättens Relative Dielektrische Konstante (-) tan ó (%) Rate der Kurzschlußdefekte (%) Durch-Schnittliche Lebens-Dauer (hr)
    Vergleichsbeispiel 1 Ohne Glätten - - 1450 2.4 70 35
    1 KalanderWalze - - 1470 2,5 10 80
    2 Platten-Pressen - - 1480 2,5 15 78
    3 hydrost. Pressen - - 1460 2,5 13 82
    4 Kalander-Walze O - 1490 2,4 0 90
    5 Platten-Pressen O - 1480 2,5 0 95
    6 hydrost. Pressen O - 1480 2,5 0 96
    7 Kalander-Walze O O 1470 2,4 0 92
    8 Plattenpressen O O 1480 2,5 0 96
    9 hydrost. Pressen O O 1460 2,5 0 97
  • Tabelle 8 gibt an, daß bei dem Vergleichsbeispiel 1 unter Verwendung von ohne Primärglätten, Beschichten mit Keramikpaste und Sekundärglätten hergestellten Keramikgrünfolien der Anteil von Kurzschlußdefekten 80% und die Lebensdauer 35 Stunden beträgt.
  • Auf der anderen Seite betrug bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben 1 bis 3 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche lediglich der Primärglättung ohne Beschichtung mit Keramikpulver und ohne Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung der Anteil von Kurzschlußdefekten nur noch 10 bis 15% und die Lebensdauer wurde auf ca. 80 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 4 bis 6 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten und der Beschichtung mit Keramikpulver ohne Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung wird das Auftreten von Kurzschlußdefekten nicht beobachtet, und die Lebensdauer wird auf 90 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 7 bis 9 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten, der Beschichtung mit Keramikpulver und dem Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung wurden Eigenschaften erhalten, die besser sind als die bei den Proben Nr. 4 bis 6 oder zumindest äquivalent dazu waren.
  • Als Ergebnis der Beobachtung eines polierten Bereiches eines Produktes mit Kurzschlußdefekt unter einem Mikroskop wurden Delaminierung und Verbiegen eines nach außen gerichteten Teils einer Elektrode beobachtet.
  • [Evaluierung der Probengruppe 2]
  • Tabelle 9 zeigt die Ergebnisse der Messung der Eigenschaften der monolithischen Keramikkondensatoren, bei denen die Elementenstärke 3 μm betrug und die Anzahl von laminierten Folien 300 betrug. Tabelle 9
    Probe Nr. Art des Primär glättens Vorhandensein der Keramikpasten beschichtung Vorhandensein des Sekundärglättens Relative Dielektrische Konstante (-) tan ó (%) Rate der Kurzschlußdefekte (%) Durch-Schnittliche Lebens-Dauer (hr)
    Vergleichsbeispiel 2 Ohne Glätten - - 1420 2.5 95 8
    10 KalanderWalze - - 1480 2,4 36 40
    11 Platten-Pressen - - 1470 2,4 35 48
    12 hydrost. Pressen - - 1510 2,4 40 42
    13 Kalander-Walze O - 1480 2,4 10 60
    14 Platten-Pressen O - 1450 2,5 5 55
    15 hydrost. Pressen O - 1490 2,5 8 66
    16 Kalander-Walze O O 1500 2,4 0 82
    17 Plattenpressen O O 1500 2,5 0 84
    18 hydrost. Pressen O O 1480 2,5 0 91
  • Tabelle 9 gibt an, daß bei dem Vergleichsbeispiel 2, bei dem ohne Primärglättung, Beschichtung mit Keramikpaste und Sekundärglättung hergestellte Keramikgrünfolien benutzt werden, deren Anteil von Kruzschlußdefekten 95% beträgt und die Lebensdauer 8 Stunden beträgt.
  • Auf der anderen Seite wird bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Pro ben 10 bis 12 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche lediglich der Primärglättung ohne Beschichtung mit Keramikpulver und ohne Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung der Anteil von Kurzschlußdefekten auf 30 bis 40% verringert, und die Lebensdauer wird auf ca. 40 bis 50 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 13 bis 15 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten und der Beschichtung mit Keramikpulver ohne Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung verringert sich der Anteil der Kurzschlußdefekte auf 10% oder weniger, und die Lebensdauer wird auf 60 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 16 bis 18 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten, der Beschichtung mit Keramikpulver und dem Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung wird das Auftreten von Kurzschlußdefekten nicht beobachtet, und die Lebensdauer wird auf 80 bis 90 Stunden verbessert.
  • Als Ergebnis der Beobachtung eines polierten Bereiches eines Produktes mit Kurzschlußdefekt unter einem Mikroskop wurden Delaminierung und Verbiegen eines nach außen gerichteten Teils einer Elektrode beobachtet.
  • [Evaluierung der Probengruppe 3]
  • Tabelle 10 zeigt die Ergebnisse der Messung der Eigenschaften der monolithischen Keramikkondensatoren, bei denen die Elementstärke 1 μm betrug und die Anzahl von laminierten Folien 100 betrug. Tabelle 10
    Probe Nr. Art des Primär glättens Vorhanden sein der Keramikpasten beschichtung Vorhanden sein des Sekundärglättens Relative Dielektrische Konstante (-) tan ó (%) Rate der Kurzschlußdefekte (%) Durch-Schnittliche Lebens-Dauer (hr)
    Vergleichsbeispiel 3 Ohne Glätten - - 1420 2.4 98 0,1
    19 Kalander-Walze - - 1430 2,4 70 22
    20 Platten-Pressen - - 1470 2,4 65 18
    21 hydrost. Pressen - - 1500 2,5 72 20
    22 Kalander-Walze O - 1480 2,4 40 50
    23 Platten-Pressen O - 1480 2,5 35 45
    24 hydrost. Pressen O - 1500 2,4 38 47
    25 Kalander-Walze O O 1520 2,5 3 60
    26 Plattenpressen O O 1560 2,5 2 62
    27 hydrost. Pressen O O 1540 2,5 5 66
  • Tabelle 10 gibt an, daß bei dem Vergleichsbeispiel 3, bei dem ohne Primärglättung, Beschichtung mit Keramikpaste und Sekundärglättung hergestellte Keramikgrünfolien benutzt wurden, der Anteil von Kurzschlußdefekten 98% beträgt und die Lebensdauer 1 Stunden beträgt.
  • Auf der anderen Seite wird bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben 19 bis 21 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche lediglich der Primärglättung ohne Beschichtung mit Keramikpulver und Sekundärglättung unterzogen wurden) nach der Erfindung der Anteil von Kurzschlußdefekten auf 65 bis 72% verringert, und die Lebensdauer wird auf ca. 20 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 22 bis 24 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten und der Beschichtung mit Keramikpulver ohne Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung verringert sich der Anteil der Kurzschlußdefecte auf 40% oder weniger, und die Lebensdauer wird auf ca. 50 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 25 bis 27 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten, der Beschichtung mit Keramikpulver und dem Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung wird der Anteil der Kurzschlußdefekte auf 5% oder weniger verringert, und die Lebensdauer wird auf ca. 60 Stunden verbessert.
  • Als Ergebnis der Beobachtung eines polierten Bereiches eines Produktes mit Kurzschlußdefekt unter einem Mikroskop wurden Delaminierung und Verbiegen eines nach außen gerichteten Teils einer Elektrode beobachtet.
  • [Evaluierung der Probengruppe 4]
  • Tabelle 11 zeigt die Ergebnisse der Messung der Eigenschaften der monolithischen Keramikkondensatoren, bei denen die Elementstärke 1 μm betrug und die Anzahl von laminierten Folien 450 betrug. Tabelle 11
    Probe Nr. Art des Primär glättens Vorhandensein der Keramikpasten beschichtung Vorhanden sein des Sekundärglättens Relative Dielektrische Konstante (-) tan ó (%) Rate der Kurzschlußdefekte (%) Durch-Schnittliche Lebens-Dauer (hr)
    Vergleichsbeispiel 3 Ohne Glätten - - 1450 2.5 100 -
    28 Kalander-Walze - - 1460 2,6 80 5
    29 Platten-Pressen - - 1420 2,4 85 2
    30 hydrost. Pressen - - 1480 2,4 92 8
    31 Kalander-Walze O - 1500 2,6 32 25
    32 Platten-Pressen O - 1530 2,5 35 35
    33 hydrost. Pressen O - 1490 2,6 38 37
    34 Kalander-Walze O O 1520 2,6 10 50
    35 Plattenpressen O O 1540 2,5 8 46
    36 hydrost. Pressen O O 1520 2,6 7 51
  • Tabelle 11 gibt an, daß bei dem Vergleichsbeispiel 4, bei dem ohne Primärglättung, Beschichtung mit Keramikpaste und Sekundärglättung hergestellte Keramikgrünfolien benutzt wurden, der Anteil von Kurzschlußdefekten 100% beträgt.
  • Auf der anderen Seite wird bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Pro ben 28 bis 30 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche lediglich der Primärglättung ohne Beschichtung mit Keramikpulver und Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung der Anteil von Kurzschlußdefekten auf 80 bis 92% verringert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 31 bis 33 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten und der Beschichtung mit Keramikpulver ohne Se kundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung verringert sich der Anteil der Kurzschlußdefekte auf 30 bis 40%, und die Lebensdauer wird auf ca. 30 Stunden verbessert.
  • Bei den monolithischen Keramikkondensatoren der Proben Nr. 34 bis 36 (unter Verwendung von Keramikgrünfolien, welche dem Primärglätten, der Beschichtung mit Keramikpulver und dem Sekundärglätten unterzogen wurden) nach der Erfindung wird der Anteil der Kurzschlußdefekte auf 10% oder weniger verringert, und die Lebensdauer wird auf ca. 50 Stunden verbessert.
  • Als Ergebnis der Beobachtung eines polierten Bereiches eines Produktes mit Kurzschlußdefekt unter einem Mikroskop wurden Delaminierung und Verbiegen eines nach außen gerichteten Teils einer Elektrode beobachtet.
  • Es wird durch die oben angegebenen Ergebnisse bestätigt, daß das Glättungsverfahren (Primärglätten) die Oberflächenrauheit (Ra) einer Keramikgrünfolie mindern kann, um deren Eigenschaften zu verbessern.
  • Es wird weiter bestätigt, daß die Beschichtung mit Keramikpaste und der zweite Glättungsprozeß nach dem primären Glättungsprozeß zu noch zufriedenstellenderen Ergebnissen führt.
  • Wenn auch bei dieser Ausführungsform ein Bariumtitaniumsystempulver als Keramikpulver verwendet wird, ist der Typ von Keramikpulver darauf nicht beschränkt, und Keramikpulver, die jeweils Strontiumtitanat, Kalziumtitanat und ähnliches als Hauptkomponenten enthalten, können ebenso erfindungsgemäß genutzt werden. In diesem Fall können die gleiche Wirkungen wie oben beschrieben erhalten werden.
  • Obwohl die organische Paste Paste als Paste für eine Keramikgrünfolie verwendet wird, erzeugt die Verwendung von wässriger Paste die gleichen Wirkungen.
  • Die Art des Bindemittels und des Weichmachers ist ebenfalls nicht beschränkt auf Polyvinyl-Butyral-Harz (PVB) und Phthalat-Weichermacher (DOP), und Art und Menge können entsprechend der beabsichtigten Keramikgrünfolie zweckmäßig ausgewählt werden.
  • Obwohl bei dieser Ausführungsform Ni als Beispiel eines Materials für die internen Elektroden verwendet wird, können andere Materialien, wie z. B. Pd, Ag-Pd, Cu, Pt und diese Metalle enthaltende Legierungen als Hauptkomponenten ebenso verwendet werden.
  • Obgleich bei dieser Ausführungsform die Herstellung eines monolithischen Keramikkondensators als beispielhaft beschrieben wird, kann das Verfahren zur Herstellung eines Vielschichtbauelements nach der Erfindung umfassend auf Herstellungen verschiedener anderer keramischer Vielschichtbauelemente, wie z. B. eines Multilayer-Keramikvaristors, eines Multilayer-Keramik-Piezobauteils, eines Multilayer-Substrats usw., angewandt werden.
  • Beim Verfahren der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach der Erfindung wird eine durch Ausbildung von Keramikpaste in Folienform hergestellte Keramikgrünfolie geglättet, und anschließend wird Elektrodenpaste zur Ausbildung einer internen Elektrode in einem vorherbestimmten Muster aufgebracht, um eine mit einer Elektrode versehene Folie zu bilden. Eine Mehrzahl von mit Elektroden versehenen Folien wird laminiert, um eine Laminierung zu bilden, daran schließt sich Brennen unter vorherbestimmten Bedingungen an, so daß das keramische elektronische Bauteil in Multilayer-Technik effizient hergestellt werden kann, während gleichzeitig eine Minderung der Lebensdauer aufgrund von Unregelmäßigkeiten an den Kontaktflächen zwischen internen Elektroden und Keramikschichten und das Auftreten von strukturellen Defekten (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils oder ähnliches) in einem Multilayerdünnfilm verhindert werden. Demzufolge kann ein keramisches elektronisches Bauteil in Multilayer-Technik mit Zieleigenschaften (beispielsweise ein Entwurfkapazitätswert) und hoher Zuverlässigkeit effizient hergestellt werden.
  • Insbesondere das Verfahren zur Glättung der Keramikgrünfolie kann die Oberflächenglätte der Keramikgrünfolie unabhängig vom Partikeldurchmesser und der Dispergierfähigkeit von Keramikpartikeln verbessern, womit die Oberflächenrauheit (Ra) an den Kontaktflächen zwischen den Keramikschichten und den internen Elektroden des fertigen keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik reduziert wird.
  • Da darüber hinaus die Dichte der Folie durch das Glätten erhöht wird, ist es möglich, das Auftreten von Defekten, wie z. B. Poren in den Keramikschichten, ebenso wie Folienangriffsphänomen zu verhindern, bei dem die Lösungsmittelkomponente der Elektrodenpaste in die Folie hineinwandert, um das Folienbindemittel aufzulösen.
  • Selbst bei der Ausbildung von internen Elektroden (interne Elektroden aus Basismetall) unter Verwendung der ein Basismetallpulver als leitende Komponente enthaltenden Elektrodenpa ste ermöglicht die Verwendung der dem Glättungsprozeß unterzogenen Keramikgrünfolie die Herstellung eines elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik, die aufgrund von Unebenheiten der Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten weniger Lebensdauerminderung und weniger strukturelle Defekte (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils oder ähnliches) in einem Multilayerdünnfilm auslöst, womit die Elektrodenmaterialkosten ohne Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit reduziert werden.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik wird der Glättungsprozeß dadurch durchgeführt, daß entweder das Kalanderwalzverfahren, das Plattenpreßverfahren oder das hydrostatische Preßverfahren verwendet wird, womit die Oberfläche der Grünfolie sicher geglättet und die Glättung der Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten verbessert wird. Als Ergebnis dessen können die Druckfestigkeit, die Haltbarkeit (Lebensdauer) und die Zuverlässigkeit der Eigenschaften des keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren der Herstellung eines keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik nach der Erfindung wird, nachdem die Elektrodenpaste auf die dem Glättungsprozeß unterzogene Keramikgrünfolie aufgebracht und dann getrocknet wurde, Keramikpaste auf den Bereich (Folienteil) der Keramikgrünfolie, auf den die Elektrodenpaste nicht aufgebracht wird, aufgebracht und anschließend getrocknet, um eine Keramikgrünfolie ohne Stufe an der Grenze zwischen dem mit der Elektrodenpaste beschichteten Bereich und dem nicht beschichteten Bereich auszuformen. Demzufolge ist es möglich, die Strukturdefekte des keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik, wie z. B. Kurzschlußdefekte, Delamination usw., zu verringern. Es ist auch möglich, den Bruch der in ternen Elektroden aufgrund der Stufe zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit verbessert wird.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung eines keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik nach der Erfindung wird, nachdem die Elektrodenpaste und die Kermikpaste auf die dem Glättungsverfahren unterzogene und getrocknete Keramikgrünfolie aufgebracht wurden, die Keramikgrünfolie weiter geglättet, womit Druckabweichung, Beschichtungswelligkeiten während des Druckens und ein Sattelphänomen beseitigt werden. Demzufolge können die Oberflächen der Elektrodenpastenbeschichtung und der Keramikpastenbeschichtung weiter geglättet werden, und deren Dichte kann erhöht werden. Als Ergebnis kann bei dem keramischen elektronischen Bauteil in Multilayer-Technik die Glätte der Kontaktflächen zwischen den internen Elektroden und den Keramikschichten verbessert werden, um die Druckfestigkeit zu erhöhen. Auch das Auftreten von strukturellen Defekten (Delaminierung, Verbiegen eines Elektrodenteils usw.), die bei Multilayerfilmen leicht entstehen, kann unterdrückt bzw. verhindert werden, um in effizienter Weise das keramische elektronische Bauteil in Multilayer-Technik mit hoher Zuverlässigkeit herstellen zu können.
  • Das Verfahren, das zusätzlich das Aufbringen der Keramikpaste und die Durchführung des sekundären Glättungsprozesses umfaßt, ist besonders nützlich bei der Herstellung eines keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik, bei dem die Stärke (Elementenstärke) jeder der Keramikschichten 3 μm oder weniger beträgt. Beispielsweise kann bei der Anwendung der Herstellung eines kleinen monolithischen Keramikkondensators mit hoher Kapazität, welcher einen Multilayerfilm aufweist, ein monolithischer Keramikkondensator mit ausgezeichneten elektrischen Eigenschaften und hoher Zuverlässigkeit effizient hergestellt werden.
  • Bei dem Verfahren der Herstellung eines keramischen elektronischen Bauteils in Multilayer-Technik nach der Erfindung wird der sekundäre Glättungsprozeß entweder durch das Kalanderwalzenverfahren, das Plattenpreßverfahren oder das hydrostatischen Preßverfahren durchgeführt, um die Oberflächen der auf die Oberfläche der Keramikgrünfolie aufgebrachte Elektrodenpastenbeschichtung und der Keramikpastenbeschichtung sicherer zu glätten, um die Glätte der gesamten mit einer Elektrode versehenen Folie zu verbessern, wodurch die Erfindung wirksamer wird.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: den Schritt des Beschichtens eines Trägerfilms mit einer keramischen Paste, die ein in einem Dispersionsmittel dispergiertes Keramikpulver enthält, um eine keramische Grünfolie auszubilden; den Schritt des Trocknens der keramischen Paste auf den Trägerfilm; und den Glättungsschritt des Pressens der durch Trocknen der keramischen Paste auf dem Trägerfilm erhaltenen trockenen Folie unter Verwendung einer Plattenpresse, die mindestens ein Paar Preßplatten aufweist, unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks von 4900 bis 98000 N/cm2, um die Oberfläche der Grünfolie zu glätten.
  2. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Plattenpressen unter den Bedingungen einer Preßplattenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2 ausgeführt wird.
  3. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: den Schritt des Beschichtens eines Trägerfilms mit einer keramischen Paste, die ein in einem Dispersionsmittel dispergiertes Keramikpulver enthält, um eine keramische Grünfolie auszubilden; den Schritt des Trocknens der keramischen Paste auf den Trägerfilm; und den Glättungsschritt des hydrostatischen Pressens der durch Trocknen der keramischen Paste auf dem Trägerfilm erhaltenen trockenen Folie unter Verwendung einer hydrostatischen Presse unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks von 4900 bis 98000 N/cm2, um die Oberfläche der Grünfolie zu glätten.
  4. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrostatische Pressen unter den Bedingungen einer Preßtemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks von 9800 bis 58800 N/cm2 ausgeführt wird.
  5. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: den Schritt des Beschichtens eines Trägerfilms mit einer keramischen Paste, die ein in einem Dispersionsmittel dispergiertes Keramikpulver enthält, um eine keramische Grünfolie auszubilden; den Schritt des Trocknens der keramischen Paste auf den Trägerfilm; und den Glättungsschritt des Kalandrierens der durch Trocknen der keramischen Paste auf dem Trägerfilm erhaltenen trockenen Folie unter Verwendung einer Kalanderwalze mit mindestens einem Paar von Quetschwalzen unter den Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 0 bis 150°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 490 bis 9800 N/cm2, um die Oberfläche der Grünfolie zu glätten.
  6. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalanderwalzenverarbeitung unter den Bedingungen einer Quetschwalzenoberflächentemperatur von 20 bis 100°C und eines Anpreßdrucks (linearer Druck) von 980 bis 5880 N/cm2 ausgeführt wird.
  7. Verfahren zur Herstellung einer keramischen Grünfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättungsprozeß in der Weise ausgeführt wird, daß die Oberflächenrauheit (Ra-Wert) der Keramikgrünfolie 100 nm oder weniger beträgt.
  8. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt: den Ausbildungsschritt der Ausbildung einer keramischen Paste zu einer Grünfolie den Glättungsschritt des Pressens der ausgebildeten keramischen Grünfolie, um die Oberfläche derselben zu glätten, nach einem der Ansprüche 1 bis 8; den Ausbildungsschritt der Beschichtung mit Elektrodenpaste zur Ausbildung einer internen Elektrode auf der geglätteten keramischen Grünfolie in einem vorherbestimmten Muster, um eine mit einer Elektrode versehene Grünfolie auszubilden; einen Ablösungsschritt, bei dem die keramische Grünfolie von dem Trägerfilm abgelöst wird; den Laminierungsschritt der Laminierung der mit Elektroden versehenen Grünfolien, um eine Laminierung zu bilden; und den Brennschritt des Brennes der Laminierung.
  9. Verfahren der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenpaste zur Ausbildung einer internen Elektrode ein Basismetallpulver als leitende Komponente enthält, so daß die nach dem Brennen der Laminierung ausgebildete interne Elektrode ein Basismetall aufweist.
  10. Verfahren der Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Glättungsprozeß durch Verwendung entweder eines Kalanderwalzenverfahrens, eines Plattenpreßverfahrens oder eines hydrostatischen Verfahrens ausgeführt wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Ausbildung der mit einer Elektrode versehenen Grünfolie umfaßt: den Schritt der Beschichtung der dem Glättungsprozeß unterzogenen keramischen Grünfolie mit Elektrodenpaste und des anschließenden Trocknens der Beschichtung; und den Schritt der Beschichtung mit ein Keramikpulver, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthaltener keramischen Paste auf einem Bereich (Folienteil) der mit Elektrodenpaste beschichteten Oberfläche, der nicht mit Elektrodenpaste beschichtet ist, und anschließendes Trocknen der Beschichtung.
  12. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es einen zwei ten Glättungsschritt der dem Glättungsprozeß unterworfenen keramischen Grünfolie umfaßt, nachdem die Elektrodenpaste und die keramische Paste darauf aufgebracht und getrocknet wurden.
  13. Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vielschichtbauelements nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Glättungsschritt entweder durch ein Kalandarwalzenverfahren, ein Plattenpreßverfahren oder ein hydrostatisches Pressen ausgeführt wird.
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