JP2002362977A - セラミックグリーンシートおよび積層セラミック部品の製造方法 - Google Patents

セラミックグリーンシートおよび積層セラミック部品の製造方法

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JP2002362977A
JP2002362977A JP2001168680A JP2001168680A JP2002362977A JP 2002362977 A JP2002362977 A JP 2002362977A JP 2001168680 A JP2001168680 A JP 2001168680A JP 2001168680 A JP2001168680 A JP 2001168680A JP 2002362977 A JP2002362977 A JP 2002362977A
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green sheet
ceramic green
tan
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ceramic
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Yoji Gomi
洋二 五味
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な粘弾性物性値の計測によって、
セラミックグリーンシートに必要とされる各種の性能を
バランス良く満足することができるセラミックグリーン
シートの製造方法および積層セラミック部品の製造方法
を提供する。 【解決手段】 有機結合材と、可塑剤、分散剤、溶剤と
を混合して有機ビヒクルを形成し、これに原料粉体を混
合したスラリーを圧延するセラミックグリーンシートの
製造方法において、その製造の過程で当該セラミックグ
リーンシートの粘弾性特性を測定し、70℃で測定した
tanδ(70℃)と、20℃で測定したtanδ(2
0℃)の比 tanδ(70℃)/tanδ(20℃) が1.0以上であり、かつ2.5以下となるように製造
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層チップインダ
クタまたは積層チップコンデンサ等の各種積層セラミッ
ク部品の絶縁部材、誘電体部材、磁性体部材、圧電体部
材等を形成するために利用されるセラミックグリーンシ
ートに係り、特にハンドリング性、熱圧着性、切削性等
に優れたセラミックグリーンシートおよび積層セラミッ
ク部品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、セラミックグリーンシートは、
原料粉体と、結合材と、可塑剤と、分散剤等を、溶剤に
混合して、ボールミルやビーズミル等を用いてスラリー
状にし、これをドクターブレード、リバースコーター等
を用いて、製品の製造条件に応じて数μm〜数百μm厚
のシートに成形したものである。セラミックグリーンシ
ートは、シート単独で搬送され位置決めできるだけの引
っ張り強度、寸法安定性を保持することが必要であり、
これらと同時に、作業効率ならびに生産性を上げるた
め、熱圧着性、乾燥性、耐クラック性、さらにはセラミ
ックグリーンシート表面への印刷時の破れのないこと、
積層時に伸びが発生しないこと等、様々な条件に対して
優れた特性を示すことが要求される。
【0003】このような観点から、従来から結合材は、
ポリビニルブチラール、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、
エチルセルロース等のうちのいずれか、もしくは複数種
類のものを選択し、分子量を調節して所期のセラミック
グリーンシートの特性確保を図っている。さらに、可塑
剤、溶剤等の配合率を変えて、その物性が所期の性能を
発揮できるように調整している。このようにして得られ
たセラミックグリーンシートは積層電子部品の製造工程
に回される。
【0004】積層電子部品の製造工程は、概略次の通り
である。まず、上記スラリからドクタブレード等により
例えばPETフィルム上にシート状に形成したセラミック
グリーンシートは、ロールに巻き取られ、次の工程にお
いてそれぞれの用途にあわせて切断され、所定寸法のシ
ートに裁断される。次に、必要に応じて所定の場所に、
COレーザー、YAGレーザー、機械式パンチ等を用
いてパンチングが行われ、スルーホールが形成される。
スルーホールが形成されたセラミックグリーンシート
は、所定の位置に電極パターンを厚膜導電ペーストのス
クリーン印刷により形成する。これらの作業は通常、常
温(20〜25℃)で行われる。電極パターンが形成された
各種のセラミックグリーンシートは、所定の回路が構成
されるように積層され、一定の温度・圧力条件、例え
ば、温度50〜80℃、圧力500kgf/cmでホットプレス、
静水圧プレス等を用いて圧着する。さらに、このように
積層、圧着されたセラミックグリーンシートの積層体は
個々の製品サイズにダイシングされる。ここでチップ製
品焼成前の中間製品となる。
【0005】この中間製品は、未焼成チップ中の、樹脂
や溶剤を構成している揮発成分の除去を目的とした脱バ
インダ工程、グリーンシートを焼成してセラミック焼結
体とする焼成工程等を経た後、外部電極等を形成してチ
ップ状の積層セラミック部品として完成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来、このような製造
工程で必要とされるセラミックグリーンシートの性質、
例えば引っ張り強度、耐クラック性等を得るためには、
セラミックグリーンシートの処方をひとつずつ確かめて
いく方法が取られていた。すなわち、原料粉体に対する
結合材の樹脂の種類、分子量等を適当に選定し、さらに
他の配合材料(可塑剤、溶剤等)を配合し、試験的にセ
ラミックグリーンシートを製造した上で、各種の物性へ
の影響の有無を確認するという方法に依存していた。し
かしながら、この方法は、必要な物性を確実に確保する
ためには、組み合わせの数が多く、目的とする特性をも
つセラミックグリーンシートを得るまでの膨大な時間お
よび手間が必要になるという問題がある。
【0007】本発明は上記事情に鑑み為されたもので、
比較的簡単な粘弾性物性値の計測によって、セラミック
グリーンシートに必要とされる各種の性能をバランス良
く満足することができるセラミックグリーンシートの製
造方法および積層セラミック部品の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のセラミックグリーンシートの製造方法は、
有機結合材と、可塑剤、分散剤、溶剤等を混合して有機
ビヒクルを形成し、これに原料粉体を混合したスラリー
を圧延してシート状に成形するセラミックグリーンシー
トの製造方法において、その製造の過程で当該セラミッ
クグリーンシートの粘弾性特性を測定し、70℃で測定
したtanδ(70℃)と、20℃で測定したtanδ
(20℃)の比 tanδ(70℃)/tanδ(20℃) が1.0以上であり、かつ2.5以下となるように製造
することを特徴とする。ここで、前記tanδ(損失正
接)の測定は、一定の昇温速度で温度を上昇させつつ、
弾性成分と粘性成分の大きさを求め、これから前記ta
nδを算定することを特徴とする。前記tanδは、セ
ラミックグリーンシートの粘性成分/弾性成分の比で表
される。
【0009】また、本発明の積層セラミック部品の製造
方法は、有機結合材と、可塑剤、分散剤、溶剤等を混合
して有機ビヒクルを形成し、これに原料粉体を混合した
スラリーを圧延してセラミックグリーンシートを形成
し、該セラミックグリーンシートの粘弾性特性を測定
し、70℃で測定したtanδ(70℃)と、20℃で
測定したtanδ(20℃)の比 tanδ(70℃)/tanδ(20℃) が1.0以上であり、かつ2.5以下となるように前記
セラミックグリーンシートの粘弾性特性を調整し、該セ
ラミックグリーンシートを積層圧着し、ダイシングによ
り個々のチップとした後に焼成することを特徴とする。
ここで、前記tanδ(損失正接)の測定は、一定の昇
温速度で温度を上昇させつつ、弾性成分と粘性成分の大
きさを求め、これから前記tanδを算定することを特
徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
添付図面を参照しながら説明する。
【0011】図1は、セラミックグリーンシートの粘弾
性物性値の測定状態を示す。測定試料片はポリエチレン
テレフタレート(PET)シート上に形成したセラミック
グリーンシート、または単体のセラミックグリーンシー
トから幅5〜15mm、長さ5〜30mmに裁断したセ
ラミックグリーンシートの小片を用いる。セラミックグ
リーンシートの膜厚は数μm〜数百μmである。
【0012】この測定試料片11の両端をそれぞれ測定
ジグ12,13に固定し、図中の矢印で示す方向に、1
ヘルツの正弦波周波数で振幅5μm程度の振動を加え
る。そして、この応答を測定して各種粘弾性の物性値を
計測する。なお、測定はTA Instrument社製粘弾性測定
装置(機種DMA2980)を用いて行っている。
【0013】粘弾性は、液体または固体物質の分子レベ
ルでの内部構造に関わる力学特性を示す物性値である。
一般に正弦波応力(または変位)を加えたときの応答を
測定して、損失弾性率(粘性成分)および貯蔵弾性率
(弾性成分)を求めるが、両者を複素平面上に表示して
得られるベクトルを複素弾性率という。図2に示すよう
に、貯蔵弾性率軸と損失弾性率軸の上に立つ角δの正接
を損失正接(tanδ)と呼ぶが、これは当該物質の粘
弾性物性のうち粘性項の弾性項に対する比を表してい
る。粘性項は物質の塑性変形性を、弾性項は物質の弾性
変形性を示し、粘性項が相対的に大きいと粘着性に、小
さいと剛性に富む。
【0014】図3は、粘弾性測定の一般的な測定結果を
示す。横軸は温度であり、縦軸は貯蔵弾性率、損失弾性
率、tanδ(損失正接)をそれぞれ示す。図示するよ
うに、貯蔵弾性率(弾性成分)は、温度が上昇すると急
速に低下する傾向がある。損失弾性率(粘性成分)は、
常温以上の温度にピークがあり、その低温側および高温
側で急速に低下する傾向にある。tanδ(損失正接)
は、上述したように損失弾性率および貯蔵弾性率を複素
平面上に表示して得られるベクトル(複素弾性率)にお
いて、弾性成分と粘性成分との比である。このtanδ
も図示するように温度と共に変化する。
【0015】本発明においては、20℃におけるtan
δであるtanδ(20℃)に対する70℃におけるt
anδであるtanδ(70℃)をtanδ比と定義す
る。この比が1.0〜2.5である場合は、図4の表に
示すように圧着性やハンドリング性の良好なセラミック
グリーンシートが得られる。即ち、本発明の積層セラミ
ック部品の製造においては、 tanδ比(損失正接比)=tanδ(70℃)/tanδ(20℃) =1.0〜2.5 となるように、セラミックグリーンシートを生成する。
【0016】損失正接比は、温度70℃および20℃に
おけるtanδ値を測定する。ここで、温度70℃付近
は一般に、目的に合わせて形成された各種のセラミック
グリーンシートを所定の内部パターンになるように積層
し圧着する温度である。温度20℃は、常温、すなわち
一般にセラミックグリーンシートに電極パターンを印刷
し、また、表面にスルーホールを形成し、セラミックグ
リーンシートの積層体をダイシングする温度である。セ
ラミックグリーンシートのtanδ比を1未満にする
と、圧着温度である70℃におけるtanδが20℃に
おけるtanδよりも小さくなり、積層圧着性が悪くデ
ラミネーションなどの不具合が生ずる。また、セラミッ
クグリーンシートのtanδ比を2.5より大きくする
と、圧着温度である70℃における損失正接が20℃に
おける損失正接に比べて大きくなり過ぎて、セラミック
グリーンシートに伸びが生じやすく、積層ずれが顕著と
なり寸法精度が悪くなる。
【0017】以下、本発明のセラミックグリーンシート
の特性例を図4に示す表に基づいて説明する。最上段
は、絶縁材料について、溶剤その他の組成を変えて粘弾
性特性を変化させ、物性を測定した例である。原料粉体
は、アルミナ系材料を使用している。次段は、誘電体材
料について溶剤その他の組成を変えて粘弾性特性を変化
させ物性を測定した例である。原料粉体は、チタン酸バ
リウム系材料を使用した。その次の段は、磁性材料につ
いて溶剤その他の組成を変えて粘弾性特性を変化させ、
物性を測定した例である。原料粉体は、NiZn系材料を使
用した。最下段は、圧電体材料について溶剤その他の組
成を変えて粘弾性特性を変化させ、物性を測定した例で
ある。
【0018】これらの実施例から、tanδ比が1.0
より小さいと圧着強度が不足し、tanδ比が2.5よ
り大きくなると伸び率が大きくなることがわかる。ta
nδ比が1.0〜2.5において、圧着強度および伸び
率が共に良好であることがわかる。
【0019】本発明のセラミックグリーンシートは、そ
の製造時点または積層圧着後の次工程に供給する時点
で、tanδ比が1.0以上であり、かつ2.5以下と
なるセラミックグリーンシートである。セラミックグリ
ーンシートの物性をtanδ比という単一の指標で管理
するため、処方の決定に試行錯誤の必要がなく、効率よ
く目標とする物性を持つセラミックグリーンシートを製
造できる。
【0020】またセラミックグリーンシートを、各種積
層セラミック部品の絶縁部材、誘電体部材、フェライト
部材、圧電体部材等を形成するために、次工程へ供給す
る時点でtanδ比を管理することにより、電極を印刷
し、表面にパターンを形成し、また、積層し圧着する時
点での不具合を防ぐことができ、安定した製品の製造が
可能となる。
【0021】
【発明の効果】本発明のセラミックグリーンシート製造
方法によれば、tanδ比によって一括してセラミック
グリーンシートの必要性能を規定することができる。こ
のため、あらゆる材料を用いたセラミックグリーンシー
トを製造する場合に適用が可能であり、作業条件での温
度においてセラミックグリーンシートの材料としての基
本的物性値を直接制御するため、積層時の伸びに対する
形状維持、ダイシング等切削時のバリやかすの発生抑制
などの取扱い性や、熱圧着性に優れたセラミックグリー
ンシートを提供できる。従って、係るセラミックグリー
ンシートを用いることで、積層セラミック部品を良好な
安定性で効率的に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】セラミックグリーンシートの試料片を治具に装
着した状態を示す図である。
【図2】tanδ(損失正接)の説明図である。
【図3】セラミックグリーンシートの粘弾性特性を示す
図である。
【図4】各種セラミックグリーンシートの粘弾性特性の
測定結果を示す表である。
【符号の説明】
11 セラミックグリーンシートの試料片 12,13 測定治具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G030 BA01 BA09 BA10 BA11 BA12 CA08 GA14 GA15 GA16 GA17 GA20 4G052 DA04 DB02 5E070 AA01 AB02 BA12 CB13 5E082 AA01 AB03 BC38 FG06 FG26 FG54 LL01 LL02 LL03 MM22 MM24 MM32 PP01 PP06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機結合材と、可塑剤、分散剤、溶剤と
    を混合して有機ビヒクルを形成し、これに原料粉体を混
    合したスラリーを圧延してシート状に成形するセラミッ
    クグリーンシートの製造方法において、その製造の過程
    で当該セラミックグリーンシートの粘弾性特性を測定
    し、70℃で測定したtanδ(70℃)と、20℃で
    測定したtanδ(20℃)の比が 2.5≧tanδ(70℃)/tanδ(20℃)≧
    1.0 となるように製造することを特徴とするセラミックグリ
    ーンシートの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記tanδの測定は、一定の昇温速度
    で温度を上昇させつつ、前記セラミックグリーンシート
    の弾性成分と粘性成分の大きさを求め、これから前記t
    anδを算定することを特徴とする請求項1記載のセラ
    ミックグリーンシートの製造方法。
  3. 【請求項3】 有機結合材と、可塑剤、分散剤、溶剤と
    を混合して有機ビヒクルを形成し、これに原料粉体を混
    合したスラリーを圧延してセラミックグリーンシートを
    形成し、該セラミックグリーンシートの粘弾性特性を測
    定し、 2.5≧tanδ(70℃)/tanδ(20℃)≧
    1.0 となるように前記セラミックグリーンシートの粘弾性特
    性を調整し、該セラミックグリーンシートを積層圧着
    し、ダイシングにより個々のチップとした後に焼成する
    ことを特徴とする積層セラミック部品の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記tanδの測定は、一定の昇温速度
    で温度を上昇させつつ、前記セラミックグリーンシート
    の弾性成分と粘性成分の大きさを求め、これから前記t
    anδを算定することを特徴とする請求項3記載の積層
    セラミック部品の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007039288A (ja) * 2005-08-04 2007-02-15 Lintec Corp 誘電体層用組成物、グリーンシート、誘電体層形成基板及びその製造方法
KR100983845B1 (ko) 2008-07-18 2010-09-27 (주)엠비오라 세정용 세라믹 볼의 제조방법 및 그 제품

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