JP2003068561A - 積層セラミックコンデンサの製造方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサの製造方法

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JP2003068561A
JP2003068561A JP2001259287A JP2001259287A JP2003068561A JP 2003068561 A JP2003068561 A JP 2003068561A JP 2001259287 A JP2001259287 A JP 2001259287A JP 2001259287 A JP2001259287 A JP 2001259287A JP 2003068561 A JP2003068561 A JP 2003068561A
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dielectric
ceramic capacitor
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manufacturing
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Satoshi Tomioka
聡志 富岡
Tsutomu Nishimura
勉 西村
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は各種電子機器に用いられる積層セラ
ミックコンデンサの製造方法に関するものであり、誘電
体層の厚さに対する絶縁破壊電圧を向上させ、誘電体層
の更なる薄層化を容易にすることを目的としている。 【解決手段】 BaTiO3を含む主成分と希土類元
素、遷移元素、ガラスなどを含む添加物成分とからなる
誘電体組成物の原料の全てを、粉砕前後の比表面積が少
なくとも1.5倍以上となるように粉砕することによっ
て得られる誘電体組成物を用いて積層セラミックコンデ
ンサを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は各種電子機器に用い
られる積層セラミックコンデンサの製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】各種電子機器に用いられる積層セラミッ
クコンデンサは、近年のエレクトロニクスの発展に伴う
小型化/大容量化のニーズに応え、現在では誘電体層厚
み3μm以下積層数300層以上のものが実現されてい
る。このような積層セラミックコンデンサは、一般に以
下のように製造される。まず、BaTiO3などの主成
分に対し、希土類元素、遷移元素、ガラスなどを含む各
種添加物を混合、分散して均一な誘電体組成物を得る。
次に、水もしくは有機溶剤等の分散媒に前記誘電体組成
物と有機バインダ、可塑剤等を加え、混合してスラリー
状にし、ドクターブレード法などにより誘電体グリーン
シートを得る。次に、前記誘電体グリーンシートに内部
電極のパターンを形成し、内部電極が交互に外部と接続
できるように複数枚積層して積層体を得る。最後に得ら
れた積層体を焼成し、一対の外部電極を形成する。
【0003】前記のような積層セラミックコンデンサの
製造においては、誘電体組成物の均一性が最も重要なフ
ァクターの一つであり、誘電体組成物の製造に際して
は、各原料を一度に混合、分散する前記のような手法の
他に、たとえば、特開平4−170354号公報、特開
平5−124857号公報などに誘電体組成物の製造方
法が提案されている。
【0004】前記の誘電体組成物の製造方法は、主成分
を除く添加物成分をあらかじめ混合、粉砕して所望の粒
径にした混合粉砕物を製造した後、前記混合粉砕物と主
成分とを混合分散することによって添加物成分の分散性
を上げ、得られる誘電体組成物の均一性を向上するとい
うものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の誘電体組成物の
製造方法では、各原料粉の凝集を十分に解すことが困難
であるため、絶縁破壊電圧など信頼性につながる特性値
のばらつきが大きく、たとえば、誘電体層を3μm以下
の薄層にした場合、信頼性試験における不良発生の一因
となっていた。また、特開平4−170354号公報、
特開平5−124857号公報などに提案されている誘
電体組成物の製造方法では、添加物を十分に粉砕するこ
とで絶縁破壊電圧などの特性値のばらつきは低減できる
ものの、誘電体層の厚さに対する絶縁破壊電圧そのもの
を引き上げる効果はほとんどないため誘電体層を更に薄
層化することは困難である。
【0006】本発明は前記課題を解決するものであり、
誘電体層の厚さに対する絶縁破壊電圧を向上させ、誘電
体層の更なる薄層化を容易にする積層セラミックコンデ
ンサの製造方法を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、BaTiO3
を含む主成分と希土類元素、遷移元素、ガラスなどを含
む添加物成分とからなる誘電体組成物の原料の全てを、
粉砕前後の比表面積が少なくとも1.5倍以上になるよ
うに粉砕する工程を有する積層セラミックコンデンサの
製造方法である。
【0008】本発明によれば、得られる積層セラミック
コンデンサの誘電体厚さに対する絶縁破壊電圧を大幅に
向上させることができる。また、絶縁破壊電圧と信頼性
には相関関係があるため、従来、実質的に信頼性をもた
せるためにあった誘電体層の厚さの下限界を絶縁破壊電
圧の向上だけ引き下げることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、BaTiO3を含む主成分と希土類元素、遷移元
素、ガラスなどを含む添加物成分とからなる誘電体組成
物の原料の全てを、粉砕前後の比表面積が少なくとも
1.5倍以上になるように粉砕する工程を有する積層セ
ラミックコンデンサの製造方法であり、誘電体組成物の
原料の全てを粉砕することによって、各添加物の凝集が
十分に解れて組成的な均一性が向上するとともに、主成
分が粉砕されることによって生じる微細粒子が焼結によ
る緻密化を促進するため、誘電体層厚さに対する絶縁破
壊電圧を向上させることができ、従来よりも誘電体層を
薄層化しても信頼性の高い積層セラミックコンデンサを
提供することができる。
【0010】請求項2に記載の発明は、分散媒中でBa
TiO3を含む主成分と希土類元素、遷移元素、ガラス
などを含む添加物成分とからなる誘電体組成物の原料の
全てを、粉砕前後の比表面積が少なくとも1.5倍以上
になるように粉砕し、これに有機バインダー、可塑剤を
添加して誘電体スラリーを得る工程を有する積層セラミ
ックコンデンサの製造方法であり、分散媒中で粉砕する
ことにより、誘電体組成物の混合、分散、誘電体スラリ
ーの製造工程を乾燥もしくは分散媒の置換などの工程を
省いて一括してできるため、工程の簡素化が図れるとと
もに、誘電体組成物の原料の全てを粉砕する効果によっ
て従来よりも誘電体層を薄層化しても信頼性の高い積層
セラミックコンデンサを提供することができる。
【0011】請求項3に記載の発明は、粉砕前後の比表
面積が少なくとも1.5倍以上になるように粉砕された
誘電体組成物の原料と有機バインダー、可塑剤、分散媒
を含む誘電体スラリーを加圧することによって加速し、
前記誘電体スラリーどうしを衝突させて誘電体スラリー
を調整する工程を有する積層セラミックコンデンサの製
造方法であり、これにより、粉砕の度合いが大きい場合
に生ずるスラリーのゲル化を防止、安定化させることが
できるため、従来よりも誘電体層を薄層化しても信頼性
の高い積層セラミックコンデンサを提供することができ
る。
【0012】以下本発明の実施の形態について説明す
る。
【0013】(実施の形態1)本発明の実施の形態1に
おける積層セラミックコンデンサの製造方法は以下の通
りである。まず、主原料であるBaTiO3に対し、所
定の組成となるように希土類元素、遷移元素、ガラス等
を配合し、媒体攪拌ミルを用いて粉砕後のBET値が粉
砕前の1.2倍、1.5倍、1.8倍となるように滞留
時間を調節して湿式粉砕を行い混合粉砕物を製造した。
【0014】次に前記混合粉砕物を十分に乾燥したあ
と、分散媒中で有機バインダ、可塑剤等を加えて十分に
分散してそれぞれ誘電体スラリーとし、ドクターブレー
ド法によって厚さの異なる誘電体グリーンシートを製造
した。
【0015】次に、厚さの異なる前記誘電体グリーンシ
ートのそれぞれに内部電極のパターンを形成し、内部電
極が交互に外部と接続できるように複数枚積層圧着した
積層体を厚さの異なる前記誘電体グリーンシートごとに
製造した。最後に、得られた前記積層体の脱バインダ処
理を行った後、還元雰囲気中で焼成し、一対の外部電極
を形成して誘電体層厚さの異なる積層セラミックコンデ
ンサを得た。
【0016】なお、比較のために、粉砕効果が出ないよ
うに分散した誘電体組成物を用いた積層セラミックコン
デンサ(比較品1)および、誘電体組成物のうち主成分
以外の添加物成分を粉砕したあと、前記添加物成分と主
成分とを混合、分散した誘電体組成物を用いた積層セラ
ミックコンデンサ(比較品2)を製造した。
【0017】図1は本発明の実施の形態1によって製造
された積層セラミックコンデンサおよび比較品1、2の
それぞれのロットについて、誘電体厚さがほぼ同一の場
合の絶縁破壊電圧の分布の比較を示した図である。図1
において、試料1は粉砕前後のBET値が1.2倍、試
料2は粉砕前後のBET値が1.5倍、試料3は粉砕前
後のBET値が1.8倍の試料である。
【0018】比較品1は絶縁破壊電圧のばらつきが大き
く、信頼性的に問題となる絶縁破壊電圧の低い試料が比
較的多数存在する。また、比較品2では、絶縁破壊電圧
のばらつきが小さく、絶縁破壊電圧の低い試料は存在し
ないが、絶縁破壊電圧の分布の最頻値は比較品1とほと
んど変わらない。一方試料1〜3においては、絶縁破壊
電圧のばらつきが小さいとともに、BET値の増加に伴
い絶縁破壊電圧の分布の最頻値が高くなっているのがわ
かる。
【0019】図2は試料1〜3および比較品1、2にお
ける誘電体層厚さとその厚さにおける絶縁破壊電圧の最
頻値との関係を示した図である。
【0020】比較品1、2および試料1〜3は共に、誘
電体層の厚さとその厚さにおける絶縁破壊電圧の最頻値
との間に比例関係があり、比較品1、2、試料1〜3の
順に誘電体厚さに対する絶縁破壊電圧が向上している。
一定の絶縁破壊電圧を実現するために必要な誘電体層厚
さを比べると、比較品1、2に対する優位性は試料1で
は少ないが、試料2、3では比較品1、2に対して大幅
に薄層化できることがわかる。以上のように本発明によ
れば、誘電体層厚さに対する絶縁破壊電圧を向上させる
ことができ、従来よりも誘電体層を薄層化しても信頼性
の高い積層セラミックコンデンサを提供することができ
る。
【0021】(実施の形態2)本発明の実施の形態2に
おける積層セラミックコンデンサの製造方法は以下の通
りである。まず、主原料であるBaTiO3に対し、所
定の組成となるように希土類元素、遷移元素、ガラス等
を配合し、分散媒となる有機溶剤中で媒体攪拌ミルを用
いて粉砕後のBET値が粉砕前の1.5倍となるように
滞留時間を調節して粉砕を行い、これに有機バインダ、
可塑剤等を加えて十分に分散して誘電体スラリーを製造
した。次に、グリーンシート成形、積層、焼成と行った
が、グリーンシート成形以降の工程は、実施の形態1と
略同等なので省略する。
【0022】図3は本発明の実施の形態2によって製造
された積層セラミックコンデンサ(試料4)および試料
2のそれぞれのロットについて、誘電体厚さがほぼ同一
の場合の絶縁破壊電圧の分布の比較を示した図である。
【0023】試料4は試料2とほぼ同等の特性が得られ
ていることがわかる。以上のように、本発明によれば、
工程の簡素化が図れるとともに、誘電体層厚さに対する
絶縁破壊電圧を向上させることができ、従来よりも誘電
体層を薄層化しても信頼性の高い積層セラミックコンデ
ンサを提供することができた。
【0024】(実施の形態3)本発明の実施の形態3に
おける積層セラミックコンデンサの製造方法は以下の通
りである。まず、主原料であるBaTiO3に対し、所
定の組成となるように希土類元素、遷移元素、ガラス等
を配合し、分散媒となる有機溶剤中で媒体攪拌ミルを用
いて粉砕後のBET値が粉砕前の2.0倍となるように
滞留時間を調節して粉砕を行い、これに有機バインダ、
可塑剤等を加えて十分に分散して誘電体スラリーを製造
した。
【0025】次に、誘電体スラリーを1500Kg/c
2の圧力で加速し、2手に分けて前記誘電体スラリー
どうしを衝突させることによって誘電体スラリーを調整
した。次に、グリーンシート成形、積層、焼成と行った
が、グリーンシート成形以降の工程は実施の形態1と略
同等なので省略する。
【0026】図4は本発明の実施の形態3によって製造
された積層セラミックコンデンサ(試料5)および試料
1〜3における誘電体厚さとその厚さにおける絶縁破壊
電圧の最頻値との関係を示した図である。
【0027】試料5は、試料1〜3に対して粉砕の度合
いが大きいため、試料1〜3に比較して絶縁破壊電圧に
優位性があることがわかる。一般に粉砕の度合いが大き
くなると、粒子どうしの凝集が生じ易く、スラリーもゲ
ル化し易い。実施の形態3における粉砕工程においても
誘電体スラリーはゲル化したが、本発明によれば誘電体
スラリーどうしを衝突させることにより誘電体スラリー
のゲル化を解消できるため、誘電体層厚さに対する絶縁
破壊電圧を向上させることができ、従来よりも誘電体層
を薄層化しても信頼性の高い積層セラミックコンデンサ
を提供することができた。
【0028】なお、本発明において粉砕前後の比表面積
が1.5倍以上としたのは、図2からも明らかなように
本発明の効果が顕著に現れるのは、粉砕前後の比表面積
が1.5倍以上の場合であるからである。
【0029】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、BaTi
3を含む主成分と希土類元素、遷移元素、ガラスなど
を含む添加物成分とからなる誘電体組成物の原料の全て
を、粉砕前後の比表面積が少なくとも1.5倍以上にな
るように粉砕することによって、誘電体層厚さに対する
絶縁破壊電圧を向上させることができ、従来よりも誘電
体層を薄層化しても信頼性の高い積層セラミックコンデ
ンサを提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法
における実施の形態1の絶縁破壊電圧の分布の比較を示
した図
【図2】同誘電体層厚さとその厚さにおける絶縁破壊電
圧の最頻値との関係を示した図
【図3】同実施の形態2における絶縁破壊電圧の分布の
比較を示した図
【図4】同実施の形態3における誘電体層厚さとその厚
さにおける絶縁破壊電圧の最頻値との関係を示した図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BaTiO3を含む主成分と希土類元
    素、遷移元素、ガラスなどを含む添加物成分とからなる
    誘電体組成物の原料の全てを、粉砕前後の比表面積が少
    なくとも1.5倍以上になるように粉砕する工程を有す
    る積層セラミックコンデンサの製造方法。
  2. 【請求項2】 分散媒中で、BaTiO3を含む主成分
    と希土類元素、遷移元素、ガラスなどを含む添加物成分
    とからなる誘電体組成物の原料の全てを、粉砕前後の比
    表面積が少なくとも1.5倍以上になるように粉砕し、
    これに有機バインダー、可塑剤を添加して誘電体スラリ
    ーを得る工程を有する積層セラミックコンデンサの製造
    方法。
  3. 【請求項3】 粉砕前後の比表面積が少なくとも1.5
    倍以上になるように粉砕された誘電体組成物の原料と有
    機バインダー、可塑剤、分散媒を含む誘電体スラリーを
    加圧することによって加速し、前記誘電体スラリーどう
    しを衝突させて誘電体スラリーを調整する工程を有する
    積層セラミックコンデンサの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004038743A1 (ja) * 2002-10-28 2004-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004038743A1 (ja) * 2002-10-28 2004-05-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 積層セラミックコンデンサの製造方法
US6947276B2 (en) 2002-10-28 2005-09-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Process for producing laminated ceramic capacitor

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