DE60031943T2

DE60031943T2 - Verfahren zur herstellung von elektronischen bauteilen

Info

Publication number: DE60031943T2
Application number: DE60031943T
Authority: DE
Inventors: Hideki Hirakata-shi KURAMITSU; Atsuo Hirakata-shi NAGAI; Yoshiya Yawata-shi SAKAGUCHI; Yoshiyuki Neyagawa-shi MIURA
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: US6602370B1; KR20010075388A; JP2001044071A; DE60031943D1; EP1118089B1; EP1118089A1; WO2001008177A1; JP3527667B2; CN1206677C; CN1319239A; TW469457B; MY125229A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von elektronischen Keramik-Bauelementen, wie etwa keramischen Vielschichtkondensatoren und dergleichen.
Hintergrund der Erfindung
Ein keramischer Vielschichtkondensator, der zu den elektronischen Keramik-Bauelementen zählt, ist in einer perspektivischen Teil-Schnittansicht in 8 gezeigt. Der keramische Vielschichtkondensator weist mehrere dielektrische Schichten 1, mehrere leitfähige Schichten 2 und mindestens zwei äußere Elektroden 3 auf. Jede der leitfähigen Schichten 2 ist abwechselnd mit der entsprechenden Elektrode der beiden äußeren Elektroden 3 verbunden.
Nachstehend wird ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung von keramischen Vielschichtkondensatoren beschrieben.
Metallpaste, die später zur leitfähigen Schicht 2 wird, wird mit einem Druckverfahren in einem bestimmten Muster auf eine Keramiklage oder die dielektrische Schicht 1 gedruckt. Zum Herstellen eines Mehrschichtkörpers werden mehrere der Keramiklagen mit der aufgedruckten Metallpaste so aufeinandergeschichtet, dass die leitfähigen Schichten 2 mit einer Keramiklage dazwischen einander gegenüberliegen.
Dann wird der Mehrschichtkörper gesintert, und dann wird die äußere Elektrode 3 an beiden Enden des gesinterten Körpers so vorgesehen, dass sie die freiliegenden leitfähigen Schichten 2 bedeckt.
In letzter Zeit ist die Dicke der dielektrischen Schicht verringert worden, um die Kapazität des keramischen Vielschichtkondensators zu erhöhen. Ein Beispiel für eine dünnere dielektrische Schicht ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. H5-190043 beschrieben, die eine Keramiklage beschreibt, die aus Polyethylen- und keramischen Komponenten besteht. JP 11111560A beschreibt einen Keramikkondensator mit Keramiklagen, die Polyethylen enthalten und eine Porosität von mindestens 30% haben.
Die Keramiklage hat jedoch eine wesentlich höhere Porosität als allgemein verwendete Keramiklagen, die mit einer keramischen Komponente und einem Vehikel (organische Komponenten wie Harze, Weichmacher und organische Lösungsmittel) hergestellt werden. Dadurch lässt die Keramiklage die aufgedruckte Metallkomponente in die Keramiklage eindringen, wenn die Keramiklagen in einem herkömmlichen Herstellungsverfahren für keramische Vielschichtkondensatoren verwendet werden.
Ein Problem bei dem herkömmlichen Herstellungsverfahren ist der Kurzschluss zwischen den leitfähigen Schichten 2, der von der in die Keramiklage eingedrungenen Metallkomponente bewirkt wird.
EP-A-0.381.879 beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen Keramikkondensator, bei dem eine dünne Elektrodenschicht, die auf einer Kunststoff-Trägerschicht ausgebildet ist, auf eine keramische Grünschicht aufgebracht wird. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Verfahren steigen die Kosten für die Dünnschicht, da die Elektroden unter Verwendung einer Dünnschichtherstellungsvorrichtung ausgebildet werden. Und da die Dünnschicht-Elektrode keinen Harzträger enthält, muss die Heißpresstemperatur während des Aufbringens signifikant erhöht werden, was zu einer Verformung der Trägerschicht und der Grünschicht führt. Dadurch kann die Schicht im Produktionsprozess nicht wiederverwendet werden, und die Herstellungskosten steigen weiter. Ein weiteres Problem ist, dass sich wegen der Verformung der Trägerschicht die Justiergenauigkeit der Elektroden verschlechtert.
JP 06-333774 beschreibt ein verbessertes Verfahren zum Angehen der in der vorgenannten EP-A-0.381.879 enthaltenen Probleme, bei dem ein Stahlblech anstatt der Kunststoff-Trägerschicht verwendet wird, um die Justiergenauigkeit der Elektrode zu verbessern. Da jedoch bei dem Verfahren des Dokuments JP 06-333774 die Elektrode mit einer Dünnschichtherstellungsvorrichtung ausgebildet wird, sind die Kosten für die Elektrode immer noch hoch, und während des Heißpressens wird eine hohe Temperatur benötigt.
Das Problem betrifft nicht nur die keramischen Vielschichtkondensatoren, sondern ist auch bei anderen Arten von keramischen Mehrschichtkomponenten anzutreffen. Die vorliegende Erfindung geht das vorgenannte Problem an, und ihr Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung von elektronischen Keramik-Bauelementen zur Verfügung zu stellen, das Defekte durch Kurzschluss beseitigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von elektronischen Keramik-Bauelementen wird von den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 10 definiert.
Da die Metallpaste nicht direkt auf eine Keramiklage gedruckt wird, sondern die Metallpaste zunächst auf eine Trägerschicht zum Ausbilden einer leitfähigen Schicht gedruckt wird und dann die leitfähige Schicht auf eine Keramiklage aufgebracht wird, wird vermieden, dass die Metallpaste während des Druckens in die Keramiklage eindringt. Es wird also das Eindringen der leitfähigen Schicht in die Keramiklage unterdrückt.
Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren können Defekte durch Kurzschluss zwischen den Elektrodenschichten in den mehrschichtigen elektronischen Keramik-Bauelementen vermieden werden. Die Produktionsausbeute kann erhöht werden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist bei der Herstellung von Mehrschicht-Chip- Kondensatoren, wo die Dicke der Keramiklage sehr gering ist und die Anzahl von aufeinandergeschichteten Schichten groß ist, sehr effektiv.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) ist eine Schnittansicht einer Keramiklage in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1(b) ist eine Schnittansicht einer leitfähigen Schicht in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittansicht, die den Prozess des Aufeinanderschichtens in einer beispielhafen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Schnittansicht, die den Prozess des Aufeinanderschichtens in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Schnittansicht, die den Prozess des Aufeinanderschichtens in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, die den Prozess des Aufeinanderschichtens in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Schnittansicht eines provisorischen Schichtkörpers in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine Schnittansicht, die einen Herstellungsprozess in einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine perspektivische Teil-Schnittansicht eines herkömmlichen keramischen Vielschichtkondensators.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels eines keramischen Vielschichtkondensators unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1 bis 6 zeigen Schnittansichten, die zum Beschreiben des Aufeinanderschichtens bei einem keramischen Vielschichtkondensator nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dienen. In den einzelnen Zeichnungen bezeichnet das Bezugssymbol 10 jeweils eine Keramiklage, das Bezugssymbol 11 bezeichnet jeweils eine leitfähige Schicht, 12 bezeichnet eine Trägerschicht, 13 bezeichnet ein Metall-Pressblech und 14 einen provisorischen Schichtkörper.
Wie in 1(a) gezeigt, werden zunächst mehrere Keramiklagen 10 bereitgestellt, die aus Polyethylen mit einer relativen Gewichtsmittel-Molekülmasse (nachstehend als Mw bezeichnet) von mehr als 400.000 und einem dielektrischen Pulver, das Bariumtitanat als Hauptkomponente enthält, bestehen und eine Porosität von 50% und eine Dicke von 10 μm haben.
Eine gesondert hergestellte Metallpaste wird, wie in 1(b) gezeigt, in einem bestimmten Muster auf die Oberfläche der aus Polyethylenterephthalat (PET) oder dergleichen bestehenden Trägerschicht 12 gedruckt und anschließend getrocknet. Auf diese Weise werden mehrere leitfähige Schichten 11 mit einer Dicke von jeweils 2,5 μm bereitgestellt.
Die vorgenannte Metallpaste kann aus Platin, Gold, Palladium, Nickel, Kupfer oder ähnlichen Metallen bestehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Nickel verwendet. Als Harz der Metallpaste wird ein Cellulosederivat-Harz, wie etwa Ethylcellulose, Acrylharz, Butyralharz, oder ein Gemisch aus diesen Stoffen verwendet. Als Weichmacher für die Metallpaste wird ein Benzen-1,2-dicarbonsäureester-Weichmacher, wie etwa Benzylbutylphthalat, verwendet. Als Lösungsmittel wird ein alkoholisches, Esterketon-, aliphatisches oder aromatisches Lösungsmittel verwendet.
Materialien für die Trägerschicht 12 werden aus den Materialien ausgewählt, die nicht durch den Druck oder die Hitze verformt oder zersetzt werden, der/die während der nachfolgenden Prozesse eingetragen wird. Unter Berücksichtigung der Kosten und der Verfügbarkeit auf dem Markt ist PET oder PEN (Polyethylennaphthalat) geeignet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird PET verwendet.
Der größte Teil des in der leitfähigen Schicht 11 enthaltenen Lösungsmittels verdampft während des Trocknens nach dem Drucken der Paste, und ihre Oberfläche wird hart. Dadurch enthält die leitfähige Schicht 11 im Wesentlichen metallische Komponenten und organische Komponenten (Bindemittel), die aus Weichmacher und Harz bestehen.
Der Gehalt des in der leitfähigen Schicht 11 enthaltenen Bindemittels sollte vorzugsweise 5–15 Masseteile (nachstehend als Teile bezeichnet), besser 8–12 Teile, bezogen auf 100 Teile Metallkomponente, betragen, wenn die leitfähige Schicht 11 in Kontakt mit der Keramiklage 10 kommt. Der Grund hierfür ist, dass wenn der Gehalt des Bindemittels weniger als 5 Teile beträgt, die Haftung zwischen der leitfähigen Schicht 11 und der Keramiklage 10 schlecht wird, während wenn der Gehalt mehr als 15 Teile beträgt, die Metallpaste zu klebrig wird, um die leitfähige Schicht 11 exakt in einem bestimmten gewünschten Muster auf der Keramiklage auszubilden. Außerdem erfordert zu viel Bindemittel zu viel Zeit und Sauerstoff zum Entfernen des Bindemittels.
Wie in 2 gezeigt, werden dann mehrere Keramiklagen 10 auf das untere Pressblech 13 geschichtet, um zum Bereitstellen einer Blindschicht mit dem oberen Pressblech 13 zusammengepresst zu werden. Die leitfähige Schicht 11 auf der Trägerschicht 12 wird so auf der Blindschicht angeordnet, dass die leitfähige Schicht 11 die Keramiklage 10 direkt berührt. Dann werden sie zwischen dem oberen und unteren Pressblech 13 mit der Trägerschicht 12 verpresst. Die leitfähige Schicht 11 und die Keramiklage 10 haften durch das Pressen zusammen. Während des Pressens sollten sie auf eine Temperatur erwärmt werden, die nicht niedriger als die Erweichungstemperatur des in der leitfähigen Schicht 11 enthaltenen Bindemittels ist und gleichzeitig niedriger als die Erweichungstemperatur von Polyethylen oder die Zerfallstemperatur des Bindemittels ist, je nachdem, welche Temperatur niedriger ist.
Bei dem herkömmlichen Verfahren, wo leitfähige Paste direkt auf die Keramiklage 10 gedruckt wird, ist die Haftfestigkeit zwischen der leitfähigen Schicht 11 und der Keramiklage 10 ausreichend hoch. Aber bei der vorliegenden Erfindung, wo eine leitfähige Schicht 11 auf der Oberfläche einer Trägerschicht 12 ausgebildet wird und dann durch Pressen an einer Keramiklage angebracht wird, muss eine begrenzte Menge Bindemittel effektiv genutzt werden. Die Haftung zwischen der Keramiklage 10 und der leitfähigen Schicht 11 kann durch Heißverpressen in dem vorgenannten Temperaturbereich verbessert werden.
Wenn die Erwärmungstemperatur zu hoch ist, verdunstet der Weichmacher, sodass die leitfähige Schicht 11 hart und spröde wird und sich die Haftfestigkeit zwischen der Keramiklage 10 und der leitfähigen Schicht 11 verschlechtert. Das führt zu Strukturfehlern in dem Schichtkörper beim Aufeinanderschichten oder Sintern. Wenn sich das Harz zersetzt, wird die Haftung zwischen der Keramiklage 10 und der leitfähigen Schicht 11 unzureichend. Und wenn die Erwärmungstemperatur höher als die Erweichungstemperatur von Polyethylen ist, schrumpft das Polyethylen, und es wird schwierig, den Schichtkörper exakt in einer bestimmten Form herzustellen. In Anbetracht des Vorstehenden sollte die Erwärmungstemperatur während des Pressens in dem vorgenannten Temperaturbereich geregelt werden.
Der nächste Prozess ist das Trennen der Trägerschicht 12 von der leitfähigen Schicht 11, wie in 3 gezeigt. Um das Trennen zu erleichtern, ist es zweckmäßig, auf der Oberfläche der Trägerschicht 12 eine Ablöseschicht (nicht dargestellt) vorzusehen, bevor darauf die leitfähige Schicht 11 ausgebildet wird. Als Material für Ablöseschicht kann mindestens ein Material aus der Gruppe Acrylharz, Melaminharz, Epoxidharz und Siliconharz gewählt werden. Ein Gemisch aus Acrylharz und Melaminharz bietet das erwünschte Ablösevermögen. Eine Ablöseschicht aus Siliconharz hat außer einem ausgezeichneten Ablösevermögen auch den Vorteil, dass sie eine sehr gute Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Feuchtigkeit oder dergleichen hat.
Dann wird eine Keramiklage 10 auf die leitfähige Schicht 11 geschichtet, um mit dieser verpresst zu werden, wie in den 4 und 5 gezeigt. Und dann wird darauf eine weitere leitfähige Schicht 11 geschichtet, um unter den gleichen Bedingungen wie in 2 verpresst zu werden.
Die Keramiklage 10 und die leitfähige Schicht 11 werden abwechselnd so aufeinandergeschichtet, dass die leitfähigen Schichten 11 mit einer Keramiklage 10 dazwischen gegenüberliegen, um eine bestimmte gewünschte Anzahl von Schichten zu erhalten. Dadurch wird ein provisorischer Schichtkörper 14 erhalten, der in 6 gezeigt ist.
Der gesamte provisorische Schichtkörper 14 wird gepresst und dann erwärmt und wird anschließend in eine bestimmte Form geschnitten. Daran schließen sich das Entfernen des Bindemittels und das Sintern an.
Die in der Keramiklage 10 enthaltene Polyethylen-Komponente schmilzt bei einer Temperatur von etwa 140°C, wenn die Keramiklage 10 zu schrumpfen beginnt. Das Aufbringen von Druck und das anschließende Erwärmen unter diesem Druck verbessern jedoch die Haftfestigkeit zwischen den Keramiklagen 10 sowie die zwischen der Keramiklage 10 und der leitfähigen Schicht 11 weiter, während das Schrumpfen der Keramiklage 10 in Oberflächenrichtung unterdrückt wird.
Beim Entfernen des Bindemittels sollte zunächst der in dem Mehrschichtkörper enthaltene Weichmacher entfernt werden und dann die Temperatur erhöht werden, um das Harz zu entfernen. Wenn die Temperatur schon von Beginn an erhöht wird, um den Weichmacher und das Harz gleichzeitig zu entfernen, kann der Weichmacher mit dem Harz zu einer neuen Verbindung reagieren, die auch nach dem Beenden der Bindemittel-Entfernung in dem Mehrschichtkörper verbleiben würde. Wenn ein Mehrschichtkörper 14 gesintert wird und die Verbindung verbrannt wird, sodass sie verschwindet, kann es zu Strukturfehlern wie Schichtenspaltung kommen. Das führt zu einer höheren Rate von Defekten durch Kurzschluss.
Während des Prozesses des Entfernens des Bindemittels und des Sinterns müssen die Atmosphäre und andere Prozessbedingungen so eingestellt werden, dass das Nickel, das später selbst eine leitfähige Schicht 2 bildet, nicht zu stark oxidiert wird.
Der Sinterprozess liefert den in 8 gezeigten Sinterkörper, bei dem eine dielektrische Schicht 1, die hauptsächlich aus Bariumtitanat besteht, und eine leitfähige Schicht 2, die hauptsächlich aus Nickel besteht, gesintert sind. Der Sinterkörper ist mit einer äußeren Elektrode 3 aus Kupfer oder einem ähnlichen Material an beiden Stirnflächen versehen, wo die leitfähigen Schichten 2 freiliegen. Die äußeren Elektroden 3 werden nach einem bekannten Verfahren elektrochemisch beschichtet, um ein fertiges Bauelement zu erhalten.
Zweite Ausführungsform
Ein Unterschied zu der ersten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform das Pressen im dritten Prozess nicht bei jedem Aufeinanderschichten einer Keramiklage 10 durchgeführt wird. Und zwar wird die Keramiklage 10 einfach auf die leitfähige Schicht 11 geschichtet. Das Verkleben der oberen mit der unteren Keramiklage 10 wird gleichzeitig mit dem Verkleben der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 in einem späteren Schritt durchgeführt, wenn die leitfähige Schicht 11 nach dem Aufeinanderschichten gepresst wird.
Das übrige Herstellungsverfahren bleibt das Gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.
Die Anzahl von Pressvorgängen zum Herstellen eines provisorischen Schichtkörpers 14 bei der vorliegenden Ausführungsform 2 wird gegenüber der ersten Ausführungsform halbiert. Ein Presstakt dauert etwa 1–30 Sekunden, was bedeutet, dass bei einem Bauelement mit einer großen Anzahl von Schichten eine beträchtliche Zeit für das Pressen verwendet wird. Die Kosten für das Aufeinanderschichten sind ein Faktor, der die Produktkosten erhöht. Die Kosten für das Aufeinanderschichten haben einen hohen Anteil an den Gesamtkosten des fertigen Bauelements, und das ist bei einem Bauelement, bei dem die leitfähige Schicht 2 aus einem Grundmetall besteht, besonders bedeutsam. Somit hat die halbierte Anzahl von Pressprozessen einen wesentlichen Kostensenkungseffekt.
Ein nach der vorliegenden Ausführungsform hergestellter Schichtkörper trägt zur Herstellung eines fertigen Bauelements, dessen Gebrauchseigenschaften im Wesentlichen mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind, zu niedrigeren Kosten bei.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine dritte beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Ein Unterschied gegenüber der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der vorliegenden Ausführungsform eine Keramiklage 10 und eine leitfähige Schicht 11 vorher verpresst werden, um eine vereinigte Schicht aus der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 auszubilden. Dann wird die Herstellung durch Aufeinanderschichten der vereinigten Schichten durchgeführt.
Zunächst werden eine Keramiklage 10 und eine auf einer Trägerschicht 12 vorgesehene leitfähige Schicht 11, die in der gleichen Weise wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform hergestellt worden sind, zusammen zwischen zwei in 7 gezeigten Walzen 15a, 15b angeordnet, um sie durch Pressen miteinander zu vereinigen. Nach der Vereinigung wird die Trägerschicht 12 abgezogen und die gewalzte Schicht wird in eine bestimmte Form geschnitten. Dadurch wird eine vereinigte Schicht aus der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 erhalten.
In der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform wird die vereinigte Schicht aus der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 auf eine Schutzschicht geschichtet und gepresst. Das Aufeinanderschichten der vereinigten Schichten wird so lange wiederholt, bis eine bestimmte gewünschte Anzahl von Schichten zur Herstellung eines provisorischen Schichtkörpers 14 erhalten wird. Wenn die leitfähige Schicht 11 im Ergebnis des Aufeinanderschichtens nach oben freigelegt wird, sollten unbedingt entsprechende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um zu vermeiden, dass die leitfähige Schicht 11 mit dem oberen Pressblech 13 verklebt. Eine praktische Methode besteht darin, eine Antihaftschicht zwischen der leitfähigen Schicht 11 und dem Pressblech 13 vorzusehen. Eine solche Methode wird jedoch nicht benötigt, wenn die Keramiklage 10 nach dem Aufeinanderschichten an die Oberseite kommt.
Durch anschließendes Ausführen derselben Prozesse wie bei der ersten Ausführungsform werden fertige Bauelemente hergestellt.
Die vereinigte Schicht aus der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 kann zügig unter Verwendung der Walzen 15a, 15b hergestellt werden. Im Vergleich zu der ersten Ausführungsform ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Pressvorgänge beim Aufeinanderschichten halbiert worden und die Kosten, die zur Herstellung der Schichten erforderlich sind, sind verringert worden. Dadurch können die Kosten für fertige Bauelemente verringert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden die Keramiklage 10 und die leitfähige Schicht 11 miteinander verpresst, die Trägerschicht 12 wird abgezogen, und dann wird die auf diese Weise vereinigte Schicht in Stücke einer bestimmten Form geschnitten, um aufeinandergeschichtet zu werden.
Und zwar hat die vereinigte Schicht aus der Keramiklage 10 mit der leitfähigen Schicht 11 bei der vorliegenden Ausführungsform eine Festigkeit, die so groß ist, dass die vereinigte Schicht die aufgebrachte Kraft aushält, oder sie braucht keine Verstärkung durch eine Trägerschicht. Aber wenn die Keramiklage 10 extrem dünn ist, kann die Trägerschicht 12 unverändert gehalten werden, bis die Schicht aufgebracht wird. Dadurch wird das Aufbringen der Schicht einfacher.
In Tabelle 1 werden die Raten der Kurzschluss-Defekte verglichen, die bei verschiedenen Gruppen von keramischen Vielschichtkondensatoren auftreten, die nach der ersten bis dritten Ausführungsform und dem herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden, wobei jeder Kondensator 150 effektive Schichten hat (Anzahl der dielektrischen Schichten 1, die mit den in 8 gezeigten leitfähigen Schichten 2 aufeinandergeschichtet sind).
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt uns, dass die Rate der Kurzschluss-Defekte bei den Gruppen von keramischen Vielschichtkondensatoren, die nach der ersten bis dritten Ausführungsform hergestellt wurden, im Vergleich zu der Gruppe, die nach dem herkömmlichen Herstellungsverfahren hergestellt wurde, äußerst niedrig ist. Die Querschnittsanalyse der kurzgeschlossenen Kondensatoren zeigte, dass der Kurzschluss zwischen den leitfähigen Schichten 2 auftrat.
Somit verringert das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren die Kurzschluss-Defekte zwischen den leitfähigen Schichten drastisch. Die Produktionsausbeute von keramischen Vielschichtkondensatoren kann daher wesentlich verbessert werden, wodurch die Herstellung von kostengünstigen Produkten ermöglicht wird.
Außer den bereits in den vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschriebenen Merkmalen bietet die vorliegende Erfindung folgende weitere Merkmale.

(1) Beim Beschreiben der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein keramischer Vielschichtkondensator als Beispiel verwendet worden. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann jedoch auch zur Herstellung von elektronischen Keramik-Bauelementen verwendet werden, wie etwa Mehrschicht-Varistoren, Mehrschicht-Thermistoren, Mehrschicht-Induktoren, piezoelektrischen Mehrschicht-Transformatoren, Mehrschicht-Keramiksubstraten oder dergleichen, wo Keramiklagen und leitfähige Schichten zu einem Produkt aufeinandergeschichtet werden.
(2) Bei der Verringerung der Kurzschluss-Defekte gibt es keinen Unterschied, gleichgültig, ob die leitfähige Schicht mit einem Edelmetall oder einem Grundmetall ausgebildet wird. Im Hinblick auf eine Kostensenkung bei den fertigen Bauelementen wird jedoch die Effektivität des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens hoch, wenn die leitfähige Schicht mit einem Grundmetall ausgebildet wird.
(3) Die Effektivität der vorliegenden Erfindung wird mit einer Keramiklage hoher Porosität hoch. Die Effektivität ist bei den Keramiklagen, deren Porosität höher als 30% ist, besonders hoch.
(4) Zur effektiven Herstellung eines provisorischen Schichtkörpers 14 können eine Keramiklage 10 und eine Trägerschicht 12, die die leitfähige Schicht 11 trägt, die darauf kontinuierlich ausgebildet wird, jeweils vorher in gerollter Form bereitgestellt werden.

Wenn in diesem Fall die Trägerschicht 12 mit einer Ablöseschicht nur auf einer der Flächen versehen wird und die leitfähige Schicht 11 auf der Ablöseschicht ausgebildet wird und dann gerollt wird, kommt die leitfähige Schicht 11 an der Rückseite, die keine Ablöseschicht hat, in Kontakt mit der Trägerschicht 12. Wenn sie ausgerollt wird, besteht die Gefahr, dass die leitfähige Schicht 11 teilweise an der Rückseite der Trägerschicht 12 haften bleibt, wodurch sie verformt wird oder bricht. Dadurch wird die Herstellung einer leitfähigen Schicht 11 erschwert, die in einer bestimmten Form exakt auf der Keramiklage 10 ausgebildet wird.
Vorzugsweise werden Ablöseschichten auf beiden Flächen der Trägerschicht 12 ausgebildet, um das vorstehende Problem zu vermeiden. Dadurch kann eine Streuung der statischen Kapazität von fertigen keramischen Vielschichtkondensatoren unterdrückt werden. Diese Streuung wird dadurch verursacht, dass die leitfähige Schicht 11 an der Trägerschicht 12 an der Rückseite haftet und auf dieser verbleibt und nicht auf die Keramiklage 10 aufgebracht wird.
Um zu vermeiden, dass die leitfähige Schicht 11 auf die Rückseite der Trägerschicht 12 aufgebracht wird, sollte die Abziehfestigkeit einer Ablöseschicht von der leitfähigen Schicht 11 bei der Ablöseschicht, die auf der Vorderseite der Trägerschicht 12 vorgesehen ist, größer sein als bei der anderen Ablöseschicht, die auf der Rückseite der Trägerschicht 12 vorgesehen ist.

(5) Wärme, die während des Pressens von aufeinandergeschichteten Keramiklagen 10 zur Herstellung des provisorischen Schichtkörpers 14 eingetragen wird, verbessert die Haftung zwischen der Keramiklage 10 und der leitfähigen Schicht 11 weiter. Vorzugsweise ist die Erwärmungstemperatur nicht niedriger als der Erweichungspunkt des in der leitfähigen Schicht 11 enthaltenen Bindemittels und nicht höher als der Erweichungspunkt von Polyethylen oder die Zerfallstemperatur des Bindemittels, je nachdem, welche Temperatur niedriger ist.
(6) Für das Harz in der Keramiklage 10 ist zwar in den vorstehenden Ausführungsformen ein Polyethylen mit einer Mw von mehr als 400.000 verwendet worden, aber das Harz ist nicht auf Polyethylen beschränkt. Es können auch herkömmliche Olefinpolymer-Materialien für das Harz verwendet werden. Weitere Materialien, die für das Harz geeignet sind, sind Polypropylen- und Paraffinpolymer-Materialien.

Ein Polyethylen mit einer Mw von mehr als 400.000 dispergiert in einer Keramiklage problemlos homogen. Daher schrumpft es beim Aufeinanderschichten gleichmäßig, was bedeutet, dass die Form eines Schichtkörpers wie gewünscht beibehalten wird.
Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird Metallpaste nicht direkt auf eine poröse Keramiklage gedruckt, sondern sie wird zur Herstellung einer leitfähigen Schicht zunächst auf eine Trägerschicht gedruckt, und die leitfähige Schicht wird später auf eine Keramiklage aufgebracht. Dadurch wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden, dass die Metallpaste in die Keramiklage eindringt. Daher kann die Rate von durch Kurzschluss verursachten Defekten der elektronischen Keramik-Bauelemente wesentlich gesenkt werden, sodass eine bessere Ausbeute erhalten wird. Die Effektivität des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens zur Verbesserung der Produktionsausbeute ist hoch, wenn dieses Verfahren unter anderem für die Herstellung von Mehrschicht-Chip-Kondensatoren verwendet wird, bei denen eine große Anzahl von Schichten aufeinandergeschichtet wird und die Schichtdicke der Keramiklage sehr gering ist.

10: Keramiklage
11: Leitfähige Schicht
12: Trägerschicht
13: Pressblech
14: Provisorischer Schichtkörper
15: Walze

Claims

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements mit den folgenden Prozessschritten: einem ersten Prozess zum Bereitstellen einer Vielzahl von Keramiklagen, die zumindest eine Keramik-Komponente und Polyethylen enthaften und eine Porosität von mehr als 30% haben, und zum Bereitstellen einer ersten leitfähigen Schicht, die eine Metall-Komponente und ein Vehikel enthält, wobei die erste leitfähige Schicht auf einer ersten Trägerschicht mit einem Druckverfahren ausgebildet wird; einem zweiten Prozess zum Aufschichten der auf der ersten Trägerschicht ausgebildeten ersten leitfähigen Schicht auf eine der Vielzahl von Keramiklagen in einer Weise, dass die erste leitfähige Schicht in Kontakt mit der Keramiklage kommt, und zum Andrücken der ersten Trägerschicht von oben und zum anschließenden Abziehen der ersten Trägerschicht; einem dritten Prozess des Anordnens einer weiteren Keramiklage auf der leitfähigen Schicht; einem vierten Prozess zum Aufschichten einer auf einer zweiten Trägerschicht ausgebildeten zweiten leitfähigen Schicht auf die weitere Keramiklage und zum Andrücken der zweiten Trägerschicht von oben und des anschließenden Abziehens der zweiten Trägerschicht; einem fünften Prozess zum Ausbilden eines Schichtkörpers durch Wiederholen des dritten Prozesses und des vierten Prozesses; und einem sechsten Prozess des Sinterns des Schichtkörpers.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem dritten Prozessschritt angeordnete Keramiklage vor dem vierten Prozess von oben angedrückt wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, das weiterhin einen Prozess des Trocknens der ersten leitfähigen Schicht, bevor sie in dem zweiten Prozess auf die Keramiklage aufgeschichtet wird, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Vehikel enthaltenes Bindemittel 5–15 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile Metall-Komponente in der ersten leitfähigen Schicht in dem ersten Prozess, beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitfähige Schicht in dem ersten Prozess auf der Trägerschicht mit einer Freisetzungsschicht dazwischen ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisetzungsschicht unter Verwendung mindestens einer Komponente aus der Gruppe Acrylharz, Melaminharz, Epoxidharz und Siliconharz ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Freisetzungsschichten auf beiden Oberflächen der Trägerschicht ausgebildet werden und die erste leitfähige Schicht auf einer der Freisetzungsschichten mit einer Abziehfestigkeit ausgebildet wird, die größer als die andere in dem ersten Prozess ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Andrückens in dem zweiten Prozess und dem vierten Prozess eine Erwärmung durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungstemperatur nicht niedriger als der Erweichungspunkt des in der leitfähigen Schicht enthaltenen Bindemittels ist und nicht höher als der Erweichungspunkt des Polyethylens oder die Zerfallstemperatur des Bindemittels ist, je nachdem, welche Temperatur niedriger ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements mit den folgenden Prozessen: einem ersten Prozess zum Bereitstellen einer Vielzahl von Keramiklagen, die zumindest eine Keramik-Komponente und Polyethylen enthalten und eine Porosität von mehr als 30% haben, und zum Bereitstellen einer ersten leitfähigen Schicht, die eine Metall-Komponente und ein Vehikel enthält, wobei die erste leitfähige Schicht auf einer ersten Trägerschicht mit einem Druckverfahren ausgebildet wird und die Trägerschicht in einem späteren Prozess abgezogen wird; einem zweiten Prozess zum Bereitstellen einer integrierten Keramiklage, die mit einer leitfähigen Schicht durch Zusammenpressen einer der Vielzahl von Keramiklagen und der auf der Trägerschicht angeordneten ersten leitfähigen Schicht vereinigt wird; einem dritten Prozess zum Ausbilden eines Schichtkörpers auf der integrierten Keramiklage durch Wiederholen des Prozesses des weiteren Aufschichtens und Pressens der integrierten Keramiklage, die mit einer weiteren leitfähigen Schicht vereinigt ist, mit einer gewünschten Häufigkeit; und einem vierten Prozess des Sinterns des Schichtkörpers.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht nach dem zweiten Prozessschritt und vor dem dritten Prozessschritt abgezogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht nach dem Pressen in dem dritten Prozess abgezogen wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitfähige Schicht vor dem zweiten Prozess getrocknet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein in dem Vehikel enthaltenes Bindemittel 5–15 Masseteile, bezogen auf 100 Masseteile Metall-Komponente in der ersten leitfähigen Schicht, beträgt, bevor sie in dem zweiten Prozess auf die Keramiklage gepresst wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitfähige Schicht in dem ersten Prozess auf der Trägerschicht mit einer Freisetzungsschicht dazwischen ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisetzungsschicht unter Verwendung mindestens einer Komponente aus der Gruppe Acrylharz, Melaminharz, Epoxidharz und Siliconharz ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Freisetzungsschicht auf beiden Oberflächen der Trägerschicht ausgebildet wird und die erste leitfähige Schicht auf einer der Freisetzungsschichten mit einer Abziehfestigkeit ausgebildet wird, die größer als die andere in dem ersten Prozess ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressens in dem dritten Prozess eine Erwärmung durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmungstemperatur nicht niedriger als der Erweichungspunkt des in der ersten leitfähigen Schicht enthaltenen Bindemittels ist und nicht höher als der Erweichungspunkt des Polyethylens oder die Zerfallstemperatur des Bindemittels ist, je nachdem, welche Temperatur niedriger ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Keramik-Bauelements nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressens in dem zweiten Prozess eine Erwärmung durchgeführt wird.