JP2004134808A - Manufacturing method and binder removal method of ceramic electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば積層型セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品を製造する方法および脱バインダ方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic electronic component such as a multilayer ceramic capacitor and a method for removing a binder.
セラミック電子部品としての積層型セラミックコンデンサは、通常、内部電極用ペーストと誘電体用ペーストとを、グリーンシート法や印刷法等により積層し、焼成して製造される。かかる内部電極には、一般に、PdやPd合金が用いられてきたが、Pdは高価であるため、比較的安価なNiやNi合金が使用されつつある。 積 層 A multilayer ceramic capacitor as a ceramic electronic component is usually manufactured by laminating an internal electrode paste and a dielectric paste by a green sheet method, a printing method, or the like, and firing. In general, Pd and Pd alloy have been used for such internal electrodes. However, since Pd is expensive, relatively inexpensive Ni or Ni alloy is being used.
ところで、内部電極をNiやNi合金で形成する場合は、大気中で焼成を行うと電極が酸化してしまうという問題がある。このため、一般に、空気中で脱バインダ処理した後は、NiとNi0の平衡酸素分圧よりも低い酸素分圧で焼成し、その後の熱処理により誘電体層を再酸化させている(特開平03−133116号公報、特許第2787746号公報参照)。 In the case where the internal electrodes are formed of Ni or a Ni alloy, there is a problem that the electrodes are oxidized when firing is performed in the air. For this reason, in general, after the binder is removed in air, firing is performed at an oxygen partial pressure lower than the equilibrium oxygen partial pressure of Ni and Ni0, and the dielectric layer is reoxidized by a subsequent heat treatment (Japanese Patent Application Laid-Open No. -133116, Japanese Patent No. 2778746).
NiやNi合金製の内部電極を有する積層型セラミックコンデンサは、PdやPd合金製の内部電極を有するものに比べて安価であることから、誘電体層を薄くし且つ誘電体層数を多くすることによって、単位体積当たりの蓄電密度の大容量化が容易になされ得る。しかしながら、薄層および多層化に従い、焼成後のデラミネーションまたはクラック等の構造欠陥の発生が問題となる。 Multilayer ceramic capacitors having internal electrodes made of Ni or Ni alloy are inexpensive compared to those having internal electrodes made of Pd or Pd alloy, so that the dielectric layers are thinned and the number of dielectric layers is increased. Thus, the storage density per unit volume can be easily increased. However, as the number of layers decreases, the occurrence of structural defects such as delamination or cracks after firing becomes a problem.
また、特公平10−2844287号公報では、10−13 〜10−15 atm(10−8 〜10−10 Pa)という低酸素分圧下での脱バインダが開示されている。特開平5−335177号公報および特開平8−73273号公報においても、低酸素濃度での脱バインダが開示されている。しかしながら、これらの公報に示す技術では、低酸素濃度での脱バインダが開示されているだけであり、いずれの場合も十分な脱バインダが行えない。 Japanese Patent Publication No. 10-284287 discloses a binder removal under a low oxygen partial pressure of 10 -13 to 10 -15 atm (10 -8 to 10 -10 Pa). JP-A-5-335177 and JP-A-8-73273 also disclose binder removal at a low oxygen concentration. However, the techniques disclosed in these publications only disclose binder removal at a low oxygen concentration, and in each case, sufficient binder removal cannot be performed.
本発明の目的は、卑金属を含む電極層と薄層化および多層化される誘電体層とを有するセラミック電子部品であっても、焼成に際してクラック発生のない信頼性の高いセラミック電子部品を製造する方法を提供することにある。また、本発明の目的は、たとえば積層型セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品を製造する際に用いて好適な脱バインダ方法を提供することである。 An object of the present invention is to produce a highly reliable ceramic electronic component free from cracks during firing, even for a ceramic electronic component having an electrode layer containing a base metal and a dielectric layer to be thinned and multilayered. It is to provide a method. Another object of the present invention is to provide a binder removal method suitable for use in manufacturing a ceramic electronic component such as a multilayer ceramic capacitor.
上記目的を達成するために、本発明に係るセラミック電子部品の製造方法は、卑金属を含む電極層と誘電体層とを有するセラミック電子部品を製造する方法であって、セラミック電子部品となるグリーンチップを、H2 Oを含む雰囲気ガス下で脱バインダ処理する工程と、脱バインダ処理されたグリーンチップを焼成処理する工程とを有する。 In order to achieve the above object, a method for manufacturing a ceramic electronic component according to the present invention is a method for manufacturing a ceramic electronic component having an electrode layer containing a base metal and a dielectric layer. In an atmosphere gas containing H 2 O, and a step of firing the green chip subjected to the binder removal.
本発明において、誘電体層の材質は、特に限定されないが、非酸化性雰囲気での焼成が可能な誘電体組成物であることが好ましい。 In the present invention, the material of the dielectric layer is not particularly limited, but is preferably a dielectric composition that can be fired in a non-oxidizing atmosphere.
また、本発明に係る脱バインダ方法は、卑金属を含む電極形成材料を有するグリーンチップを、H2 Oを含む雰囲気ガス下で脱バインダ処理することを特徴とする。 Further, the binder removal method according to the present invention is characterized in that a green chip having an electrode forming material containing a base metal is subjected to a binder removal treatment under an atmosphere gas containing H 2 O.
前記脱バインダ処理における雰囲気ガス中のH2 Oの分圧は、好ましくは2.8×10−4MPa〜0.012MPa、さらに好ましくは8.6×10−4MPa〜1.2×10−2MPa、特に好ましくは1.2×10−3MPa〜1.2×10−2MPa、最も好ましくは2.3×10−3MPa〜7.3×10−3MPaである。 The partial pressure of H 2 O in the atmosphere gas in the binder removal treatment is preferably 2.8 × 10 −4 MPa to 0.012 MPa, more preferably 8.6 × 10 −4 MPa to 1.2 × 10 −. 2 MPa, particularly preferably 1.2 × 10 -3 MPa~1.2 × 10 -2 MPa, and most preferably 2.3 × 10 -3 MPa~7.3 × 10 -3 MPa.
前記脱バインダ処理における雰囲気ガス中には、水素をさらに含むことが好ましい。また、雰囲気ガス中には、キャリアガスとして、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスが含まれていても良い。 雰 囲 気 It is preferable that the atmosphere gas in the binder removal treatment further contains hydrogen. The atmosphere gas may contain an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas as a carrier gas.
前記脱バインダ処理における雰囲気ガス中の水素の分圧は、好ましくは2.0×10−5MPa〜2.0×10−2MPa、さらに好ましくは10−4MPa〜10−2MPa、特に好ましくは、10−3MPa〜10−2、最も好ましくは、10−3MPa〜7×10−3MPaである。 The partial pressure of hydrogen in the atmosphere gas in the binder removal treatment is preferably 2.0 × 10 −5 MPa to 2.0 × 10 −2 MPa, more preferably 10 −4 MPa to 10 −2 MPa, and particularly preferably. is, 10 -3 MPa~10 -2, most preferably from 10 -3 MPa~7 × 10 -3 MPa.
前記電極層としては、特に限定されないが、ニッケル、銅およびタングステンのうちのいずれか、またはそれらの合金を含むことが好ましい。 The electrode layer is not particularly limited, but preferably contains any of nickel, copper and tungsten, or an alloy thereof.
好ましくは、前記脱バインダ処理時の最高温度が200〜1000℃である。また、前記脱バインダ処理時の昇温速度が300℃/時間以下であることが好ましい。 Preferably, the maximum temperature during the binder removal processing is 200 to 1000 ° C. Further, it is preferable that the temperature increase rate during the binder removal processing is 300 ° C./hour or less.
たとえば積層型セラミックコンデンサなどのセラミック電子部品の製造過程では、グリーンチップの脱バインダ工程を必要とする。脱バインダ工程では、脱バインダ温度の上昇にともなって、グリーンチップ中の残留炭素は減少する。このとき、脱バインダの雰囲気が空気の場合には、250℃程度の低温でも残留炭素は激減する。しかしながら、空気中で脱バインダ処理を行った場合、同時に、グリーンチップ中の内部電極を構成する卑金属も酸化されることが明らかである。この場合には、特に多層の誘電体層および内部電極層を有する電子部品では、グリーンチップの焼結後において、クラックやデラミネーションが発生しやすくなる。 In the process of manufacturing ceramic electronic components such as multilayer ceramic capacitors, for example, a binder removal step for a green chip is required. In the binder removal step, the residual carbon in the green chip decreases as the binder removal temperature increases. At this time, when the atmosphere of the binder removal is air, the residual carbon is drastically reduced even at a low temperature of about 250 ° C. However, when the binder removal treatment is performed in the air, it is apparent that the base metal constituting the internal electrode in the green chip is also oxidized at the same time. In this case, cracks and delaminations are likely to occur after sintering of the green chip, particularly in an electronic component having multiple dielectric layers and internal electrode layers.
これに対して、本発明の方法では、脱バインダの雰囲気ガス中にH2 Oが含まれるため、バインダを分解するための脱バインダ温度は高くなるものの、内部電極の酸化は、空気中の場合よりも抑制される。さらに、脱バインダの雰囲気ガス中に水素をさらに含ませることで、内部電極の酸化を抑制しながらバインダを除去することが可能になる。その結果、グリーンチップの焼結後において、クラックやデラミネーションの発生が抑制される。 On the other hand, in the method of the present invention, since H 2 O is contained in the atmosphere gas of the binder removal, the binder removal temperature for decomposing the binder is increased, but the oxidation of the internal electrode is performed in the case of air. More suppressed. Furthermore, by further including hydrogen in the atmosphere gas of the binder removal, it becomes possible to remove the binder while suppressing the oxidation of the internal electrodes. As a result, after sintering of the green chip, generation of cracks and delamination is suppressed.
したがって、本発明の方法によれば、脱バインダ処理を加湿した雰囲気中で行うことによって、積層型セラミックコンデンサなどの電子部品におけるデラミネーション、クラック等の構造欠陥の発生を顕著に抑制することができる。 Therefore, according to the method of the present invention, by performing the binder removal processing in a humidified atmosphere, it is possible to significantly suppress the occurrence of structural defects such as delamination and cracks in electronic components such as a multilayer ceramic capacitor. .
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る方法により製造される積層型セラミックコンデンサの断面図、
図2は本発明の実施例における脱バインダ温度と炭素残留量との関係を示す図、
図3は本発明の実施例における残留炭素量とニッケル酸化率との関係を示す図である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a sectional view of a multilayer ceramic capacitor manufactured by a method according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the binder removal temperature and the carbon residual amount in the example of the present invention,
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the residual carbon content and the nickel oxidation rate in the example of the present invention.
図1に示すように、本発明の一実施形態に係る製造方法により製造される積層型セラミックコンデンサ2は、誘電体層4を介して、第1内部電極層6および第2内部電極層8が交互に多層積層してある素子本体10を有する。この素子本体10の両端部には、素子本体10の内部で交互に配置された第1内部電極層6または第2内部電極層8と各々導通する一対の第1外部電極12および第2外部電極14が形成してあり、コンデンサ回路を構成する。
As shown in FIG. 1, a multilayer
本発明の実施形態で製造される積層型セラミックコンデンサ2は、内部電極層6および8が、NiまたはNi合金から構成してある。Ni合金としては、Niを95質量%以上含有するNiと、他に、Cr,Co,Al等のうちの1種以上の金属元素との合金であることが好ましい。
積 層 In the multilayer
内部電極層6および8の厚み等の諸条件は、目的や用途に応じ適宜決定すればよいが、通常、厚みは、1〜5μm、特に1〜2μm程度である。 諸 Various conditions such as the thickness of the internal electrode layers 6 and 8 may be appropriately determined according to the purpose and application, but usually the thickness is about 1 to 5 μm, particularly about 1 to 2 μm.
誘電体層4は、グレインと粒界相で構成されている。また、いわゆるコア−シェル構造のものでも構わない。
The
誘電体層4の材質は、特に限定されないが、例えば、下記式で表される組成の誘電体酸化物を含有する誘電体組成物であることが好ましい。
[(Ba1−x−yCaxSry)O]m・(Ti1−zZrz)O2+αMnO+βY2O3+γV2O5+δWO3
この場合、xは0〜0.25、好ましくは0〜0.10、yは0〜0.05、好ましくは0〜0.01、zは0.1〜0.3、好ましくは0.15〜0.20、mは1.000〜1.020、好ましくは1.002〜1.015、αは0.01〜0.5質量%、好ましくは0.1〜0.4質量%、βは0.05〜0.5質量%、好ましくは0.2〜0.4質量%、γは0.005〜0.3質量%、好ましくは0.01〜0.1質量%、δは0.005〜0.3質量%、好ましくは0.01〜0.1質量%程度含まれることが好ましい。
The material of the
[(Ba 1-xy Ca x S r y ) O] m · (Ti 1-z Zr z ) O 2 + αMnO + βY 2 O 3 + γV 2 O 5 + δWO 3
In this case, x is 0 to 0.25, preferably 0 to 0.10, y is 0 to 0.05, preferably 0 to 0.01, and z is 0.1 to 0.3, preferably 0.15. ~ 0.20, m is 1.00 to 1.020, preferably 1.002 to 1.015, α is 0.01 to 0.5% by mass, preferably 0.1 to 0.4% by mass, β Is 0.05 to 0.5% by mass, preferably 0.2 to 0.4% by mass, γ is 0.005 to 0.3% by mass, preferably 0.01 to 0.1% by mass, The content is preferably about 0.005 to 0.3% by mass, more preferably about 0.01 to 0.1% by mass.
このような誘電体組成物は、非酸化性雰囲気で比較的低温の焼成が可能であるにもかかわらず、高い誘電率を有し、得られるコンデンサにおける絶縁抵抗の加速寿命が向上する。 (4) Although such a dielectric composition can be fired at a relatively low temperature in a non-oxidizing atmosphere, it has a high dielectric constant, and the accelerated life of insulation resistance in the obtained capacitor is improved.
誘電体層4の層数や厚み等の諸条件は、目的や用途に応じ適宜決定すればよい。通常、誘電体層4の積層数は、1〜600、特に10〜500程度であり、厚みは、1〜50μm、特に1〜10μm程度である。
諸 Various conditions such as the number and thickness of the
本発明の製造方法においては、外部電極12および14に含有される導電材は特に限定されないが、通常、CuやCu合金あるいはNiやNi合金等を用いる。外部電極12および14の厚さは用途等に応じて適宜決定されればよいが、目的や用途に応じ適宜決定すればよいが、通常10〜100μm程度である。
導電 In the manufacturing method of the present invention, the conductive material contained in the
このようにして得られる積層型セラミックコンデンサ2の形状やサイズは、目的や用途に応じ適宜決定すればよい。例えば直方体状の場合は、通常0.6〜3.2mm×0.3〜1.6mm×0.3〜1.6mm程度である。
形状 The shape and size of the multilayer
本発明の一実施形態に係る積層型セラミックコンデンサ2の製造方法を、さらに具体的に説明する。
方法 The method for manufacturing the multilayer
まず、誘電体層4用スラリー(ペースト)、内部電極層6および8用ペーストおよび外部電極12および14用ペーストをそれぞれ製造する。
誘電体層4用のスラリーを製造する際に用いる誘電体の粉末としては、誘電体原料を混合、仮焼き、粉砕した、いわゆる固相法の粉体のみでなく、シュウ酸塩沈殿法や水熱合成法などのいわゆる液相法による粉体であってもよい。材料粉末は、通常、平均粒子径0.1〜3μm程度のものが用いられる。
First, a slurry (paste) for the
The dielectric powder used when producing the slurry for the
誘電体層4用のスラリーを調製する際に用いられるバインダ、可塑剤、分散剤、溶剤等の添加剤は種々のものであってよい。また、ガラスフリットを添加してもよい。
添加 Various additives such as a binder, a plasticizer, a dispersant, and a solvent may be used when preparing the slurry for the
バインダとしては、例えばアクリル樹脂、ブチラール樹脂、エチルセルロースなどが用いられる。可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、フタール酸エステル、フタール酸ジブチルなどが用いられる。分散剤としては、例えばオレイン酸、ロジン、グリセリン、オクタデシルアミン、オレイン酸エチル、メンセーデン油などが用いられる。溶剤としては、トルエン、アセトン、テルビネオール、ブチルカルビトール、メチルエチルケトンなどが用いられる。 ア ク リ ル As the binder, for example, an acrylic resin, a butyral resin, ethyl cellulose, or the like is used. As the plasticizer, for example, polyethylene glycol, phthalic acid ester, dibutyl phthalate and the like are used. As the dispersing agent, for example, oleic acid, rosin, glycerin, octadecylamine, ethyl oleate, mensesden oil and the like are used. As the solvent, toluene, acetone, terbineol, butyl carbitol, methyl ethyl ketone, or the like is used.
このスラリー(ペースト)を調製する際の誘電体材料のスラリー全体に対する割合は、50〜80質量%程度とし、その他、バインダは2〜5質量%、可塑剤は0.1〜5質量%、分散剤は0.1〜5質量%、溶剤は20〜50質量%程度が適当である。 When the slurry (paste) is prepared, the ratio of the dielectric material to the entire slurry is about 50 to 80% by mass, the binder is 2 to 5% by mass, the plasticizer is 0.1 to 5% by mass, and the dispersion is The appropriate amount of the agent is about 0.1 to 5% by mass and the amount of the solvent is about 20 to 50% by mass.
次いで、前記誘電体材料とこれらを混合し、例えばポールミルや3本ロール等で混合して誘電体層用スラリー(ペースト)とする。 Next, the dielectric material is mixed with the above-mentioned materials, and mixed with, for example, a pole mill or a three-roll mill to obtain a dielectric layer slurry (paste).
内部電極層6および8用のペーストを製造する際に用いる電極形成材料としては、NiやNi合金、さらにはこれらの混合物を用いることが好ましい。 (4) As an electrode forming material used when producing pastes for the internal electrode layers 6 and 8, it is preferable to use Ni, a Ni alloy, or a mixture thereof.
このような電極形成材料は、球状、鱗片状等、その形状に特に制限はなく、また、これらの形状のものが混合したものであってもよい。
また、電極形成材料の平均粒径は0.1〜10μm、さらには0.1〜1μm程度のものを用いるのが好ましい。内部電極層用ペーストは、このような電極形成材料を有機ビヒクル中に分散させて得られる。
The shape of such an electrode forming material is not particularly limited, such as a sphere or a scale, and a mixture of these shapes may be used.
The average particle diameter of the electrode forming material is preferably 0.1 to 10 μm, and more preferably about 0.1 to 1 μm. The internal electrode layer paste is obtained by dispersing such an electrode forming material in an organic vehicle.
有機ビヒクルは、バインダーおよび溶剤を含有するものである。バインダーとしては、特に限定されないが、例えばエチルセルロース、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等の公知のものはいずれも使用可能である。バインダー含有量は、ペースト全体に対して1〜5質量%程度が適当である。 The organic vehicle contains a binder and a solvent. The binder is not particularly limited, but any known binder such as ethyl cellulose, acrylic resin, and butyral resin can be used. The binder content is suitably about 1 to 5% by mass based on the entire paste.
溶剤としては、特に限定されないが、例えばテルビネオール、グチルカルビトール、ケロシン等の公知のものはいずれも使用可能である。溶剤の含有量は、ペースト全体に対して20〜60質量%程度が適当である。 The solvent is not particularly limited, but any known solvent such as terbineol, glycyl carbitol, kerosene and the like can be used. The content of the solvent is suitably about 20 to 60% by mass based on the whole paste.
この他、総計10質量%程度以下の範囲で、必要に応じ、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等の分散剤や、ジオクチルフタレート、ジブチルフタレート等の可塑剤を添加することができる。またデラミネーシヨン防止または焼結抑制等の目的で、電極用ペースト中には、誘電体または絶縁体等の各種セラミック粉体を添加することもできる。また、有機金属レジネートを添加することも有効である。 他 In addition, a dispersant such as sorbitan fatty acid ester and glycerin fatty acid ester and a plasticizer such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate can be added as needed in a range of about 10% by mass or less in total. For the purpose of preventing delamination or suppressing sintering, various ceramic powders such as dielectrics and insulators can be added to the electrode paste. It is also effective to add an organic metal resinate.
外部電極12および14用のペーストは、上記の導体材料粉末を含有する通常のペーストを用いればよい。
ペ ー ス ト As the paste for the
このようにして得られた内部電極層用ペーストと、誘電体層用スラリーとは、シート法、印刷法、転写法等により、それぞれ交互に積層され、積層体が得られる。
次に、この積層体を所定のサイズに切断し、グリーンチップとした後、脱バインダ処理および焼成処理を行い、その後、誘電体層4を再酸化させるため、熱処理を行う。
The paste for the internal electrode layer and the slurry for the dielectric layer thus obtained are alternately laminated by a sheet method, a printing method, a transfer method, or the like, to obtain a laminate.
Next, this laminate is cut into a predetermined size to form a green chip, and then subjected to a binder removal treatment and a baking treatment. Thereafter, a heat treatment is performed to reoxidize the
本発明の実施形態においては、脱バインダ処理時の雰囲気ガスが、少なくともH2 Oを含有する。雰囲気ガス中にH2 Oを含有しない場合、脱バインダが不十分になりやすく、グリーンチップの焼結後にクラックやデラミネーションが発生しやすくなる傾向にある。 In the embodiment of the present invention, the atmosphere gas at the time of the binder removal processing contains at least H 2 O. When H 2 O is not contained in the atmosphere gas, the binder removal tends to be insufficient, and cracks and delamination tend to occur easily after sintering the green chips.
また、脱バインダ時の雰囲気ガス中には、H2 Oと同時にH2 を含有することが好ましい。H2 ガスが含有されない場合、Niを含む内部電極層が酸化して膨張し、焼結後にクラックやデラミネーションが発生しやすくなる傾向にある。
Further, the atmospheric gas at the time of binder removal, it is preferred containing
脱バインダ条件としては、下記の条件が好ましい。
昇温速度:10〜300℃/時間、特に50〜100℃/時間、
保持温度:200〜900℃、特に250〜600℃、
保持時間:0.5〜20時間、特に1〜10時間。
The following conditions are preferred as the binder removal conditions.
Heating rate: 10 to 300 ° C / hour, especially 50 to 100 ° C / hour,
Holding temperature: 200-900 ° C, especially 250-600 ° C,
Retention time: 0.5-20 hours, especially 1-10 hours.
また、脱バインダ時の雰囲気ガスは、大気圧において、窒素ガスをキャリアガスとして、H2 OとH2 とを含むガスであることが好ましい。H2 O分圧は、好ましくは、2.8×10−4MPa〜0.12MPa、さらに好ましくは、8.6×10−4MPa〜1.2×10−2MPa、特に好ましくは1.2×10−3MPa〜1.2×10−2MPa、最も好ましくは2.3×10−3MPa〜7.3×10−3MPaである。
また、H2 分圧は、好ましくは2.0×10−5MPa〜2.0×10−2MPa、さらに好ましくは10−4MPa〜10−2MPa、特に好ましくは、10−3MPa〜10−2、最も好ましくは、10−3MPa〜7×10−3MPaである。
The atmosphere gas at the time of binder removal is preferably a gas containing H 2 O and H 2 using nitrogen gas as a carrier gas at atmospheric pressure. The H 2 O partial pressure is preferably from 2.8 × 10 −4 MPa to 0.12 MPa, more preferably from 8.6 × 10 −4 MPa to 1.2 × 10 −2 MPa, particularly preferably 1. 2 × 10 -3 MPa~1.2 × 10 -2 MPa, and most preferably 2.3 × 10 -3 MPa~7.3 × 10 -3 MPa.
The H 2 partial pressure is preferably 2.0 × 10 −5 MPa to 2.0 × 10 −2 MPa, more preferably 10 −4 MPa to 10 −2 MPa, and particularly preferably 10 −3 MPa to 10-2, most preferably from 10 -3 MPa~7 × 10 -3 MPa.
脱バインダ部の雰囲気中のH2 O分圧を上記範囲とし、且つH2 分圧を上記範囲とすることで、焼結後のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥を有効に抑制することができる。脱バインダ時の雰囲気ガス中の水蒸気濃度が低くなるとバインダーの分解が不十分になり、デラミネーションやクラック等の構造欠陥が発生しやすくなる傾向にある。また、脱バインダ時の雰囲気ガス中の水蒸気濃度が高く、なお且つ水素濃度が低すぎると、Niを含む内部電極層の酸化が進み、デラミネーションやクラック等の構造欠陥が発生しやすくなる傾向にある。 By setting the H 2 O partial pressure in the atmosphere of the binder removal section to the above range and the H 2 partial pressure to the above range, structural defects such as delamination and cracks after sintering can be effectively suppressed. . When the concentration of water vapor in the atmosphere gas at the time of removing the binder becomes low, the decomposition of the binder becomes insufficient, and structural defects such as delamination and cracks tend to occur. Also, if the concentration of water vapor in the atmosphere gas at the time of binder removal is high and the concentration of hydrogen is too low, the oxidation of the internal electrode layer containing Ni proceeds, and structural defects such as delamination and cracks tend to occur. is there.
次に、焼成条件としては、下記の条件が好ましい。なお、内部電極層としてNiまたはNi合金を用いているので、内部電極層の酸化を防止するために焼成は還元性雰囲気で行う。
保持温度:1150〜1400℃、特に1200〜1300℃、 保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間、
酸素分圧:10−8〜10−14 MPa、特に10−11 〜10−13 MPa、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間。
Next, the following conditions are preferable as firing conditions. Note that, since Ni or a Ni alloy is used for the internal electrode layer, baking is performed in a reducing atmosphere to prevent oxidation of the internal electrode layer.
Holding temperature: 1150-1400 ° C, especially 1200-1300 ° C, Holding time: 0.5-8 hours, especially 1-3 hours,
Oxygen partial pressure: 10 -8 to 10 -14 MPa, especially 10 -11 to 10 -13 MPa,
Cooling rate: 50-500 ° C / hour, especially 200-300 ° C / hour.
焼成時の雰囲気用ガスには、加湿したN2 ,H2 の混合ガスを用いることが好適である。焼成において1100℃以上の雰囲気の酸素分圧は10−9MPa以下であることが好ましい。1100℃以上の雰囲気の酸素分圧が10−9MPaより高いと、内部電極層が酸化され易くなる。 It is preferable to use a humidified mixed gas of N 2 and H 2 as the atmosphere gas at the time of firing. In the firing, the oxygen partial pressure in an atmosphere of 1100 ° C. or more is preferably 10 −9 MPa or less. If the oxygen partial pressure of the atmosphere at 1100 ° C. or higher is higher than 10 −9 MPa, the internal electrode layer is easily oxidized.
還元性雰囲気で焼成した後、積層体には熱処理を施すことが好ましい。熱処理は内部電極層の酸化を抑制しつつ、温度保持部の低酸素分圧焼成で一部還元した誘電体を再酸化するための処理であり、これにより絶縁抵抗を増加させ、高い信頼性(高温加速寿命)を確保することができる。 後 After firing in a reducing atmosphere, the laminate is preferably subjected to heat treatment. The heat treatment is a process for reoxidizing a dielectric partially reduced by the low-oxygen partial pressure firing of the temperature holding unit while suppressing the oxidation of the internal electrode layer, thereby increasing the insulation resistance and increasing the reliability ( (High temperature accelerated life) can be ensured.
熱処理は、以下の条件で行うことが好ましい。
保持温度:1100C以下、特に500〜1100℃、
保持時間:0〜20時間、特に1〜10時間、
酸素分圧:10−9 MPa以上、特に10−8MPa以上、
冷却速度:50〜500℃/時間、特に100〜300℃/時間。
The heat treatment is preferably performed under the following conditions.
Holding temperature: 1100C or less, especially 500-1100 ° C,
Retention time: 0 to 20 hours, especially 1 to 10 hours,
Oxygen partial pressure: 10 −9 MPa or more, especially 10 −8 MPa or more,
Cooling rate: 50-500 ° C / hour, especially 100-300 ° C / hour.
熱処理時の雰囲気ガスには、加湿したN2 ,H2 の混合ガスを用いることが好適である。 It is preferable to use a humidified mixed gas of N 2 and H 2 as the atmosphere gas during the heat treatment.
脱バインダ処理後に焼成を行うが、これらは独立に行っても、連続して行ってもよい。 焼 成 The sintering is performed after the binder removal treatment, but these may be performed independently or continuously.
また、焼成および熱処理エ程も、独立に行っても、連続して行ってもよい。連続して行う場合は、焼成における降温部において、1100℃以下の一部の温度範囲の雰囲気の酸素分圧を10−9MPa以上とすればよい。また、このときに、温度を一定に保持する温度保持部を降温過程の途中に設けてもよい。好ましい保持温度および保持時間は上記した通りである。 The firing and heat treatment steps may be performed independently or continuously. In the case where the process is performed continuously, the oxygen partial pressure of the atmosphere in a part of the temperature range of 1100 ° C. or less may be set to 10 −9 MPa or more in the temperature lowering section in firing. At this time, a temperature holding unit for holding the temperature constant may be provided in the course of the temperature lowering process. Preferred holding temperature and holding time are as described above.
このようにして得られた焼結体には、例えばバレル研磨、サンドブラスト等にて端面研磨を施し、外部電極用ペーストを焼き付けて外部電極12および14を形成する。必要に応じ、外部電極12および14上にSnあるいは半田層をめっきしてもよい。
端 The thus obtained sintered body is subjected to end polishing by, for example, barrel polishing, sand blasting or the like, and the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
たとえば上記実施形態では、本発明の製造方法により、積層型セラミックコンデンサを製造しているが、本発明の製造方法は、コンデンサに限らず、その他の電子部品にも適用することができる。また、本発明の脱バインダ方法は、セラミック電子部品を製造する場合に限定されず、その他の部品の脱バインダ処理にも適用することができる。
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the multilayer ceramic capacitor is manufactured by the manufacturing method of the present invention. However, the manufacturing method of the present invention can be applied to not only capacitors but also other electronic components. Further, the binder removal method of the present invention is not limited to the case of manufacturing a ceramic electronic component, but can be applied to the binder removal treatment of other components.
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
実施例1
出発原料として、下記の酸化物を準備した。
BaCO3 :65.28質量%、
TiO2 :23.72質量%、
ZrO2 :7.49質量%、
CaCO3 :2.88質量%、
SiO2 :0.05質量%、
MnCO3 : 0.24質量%、
Y2 O3 :0.25質量%、
V2 O5 :0.04質量%、
WO3 :0.05質量%。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention. However, the present invention is not limited to these examples.
Example 1
The following oxides were prepared as starting materials.
BaCO 3 : 65.28% by mass,
TiO 2 : 23.72% by mass,
ZrO 2 : 7.49% by mass,
CaCO 3 : 2.88% by mass,
SiO 2 : 0.05% by mass,
MnCO 3 : 0.24% by mass,
Y 2 O 3 : 0.25% by mass,
V 2 O 5 : 0.04% by mass,
WO 3 : 0.05% by mass.
上記の出発原料をジルコニア製ポールミルで16時間湿式混合した。次いで、スプレードライヤーで乾燥させた後、空気中にて、1200℃で3時間仮焼した。得られた仮焼物をポールミルで16時間湿式粉砕し、平均粒子径0.7μmのチタン酸バリウム系の誘電体材料を得た。 The above starting materials were wet-mixed with a zirconia pole mill for 16 hours. Next, after drying with a spray drier, it was calcined in air at 1200 ° C. for 3 hours. The obtained calcined material was wet-pulverized with a pole mill for 16 hours to obtain a barium titanate-based dielectric material having an average particle diameter of 0.7 μm.
この誘電体材料を下記の成分と配合し、ボールミルで16時間混合して、誘電体層用スラリーを得た。
誘電体材料 :100質量部、
アセトン :51.6質量部、
トルエン :14.31質量部、
酢酸エチル :17.7質量部、
分散剤 :0.28質量部、
可塑剤 :0.13質量部、
アクリル樹脂:5.7質量部。
This dielectric material was blended with the following components and mixed in a ball mill for 16 hours to obtain a dielectric layer slurry.
Dielectric material: 100 parts by mass,
Acetone: 51.6 parts by mass,
Toluene: 14.31 parts by mass,
Ethyl acetate: 17.7 parts by mass,
Dispersant: 0.28 parts by mass,
Plasticizer: 0.13 parts by mass,
Acrylic resin: 5.7 parts by mass.
次に下記の成分を、3本ロールにより混合し、内部電極用ペーストとした。
Ni :44.6質量%、
テルピネオール :52質量%、
エチルセルロース :3質量%、
ベンゾトリアゾール :0.4質量%。
Next, the following components were mixed with a three-roll mill to obtain an internal electrode paste.
Ni: 44.6% by mass,
Terpineol: 52% by mass,
Ethyl cellulose: 3% by mass,
Benzotriazole: 0.4% by mass.
これらのペーストを用い、以下のようにして図1に示される積層型セラミックコンデンサ2を製造した。
まず、誘電体スラリーから、いわゆるドクターブレード法によって厚さ7μmのグリーンシートを作製した。このグリーンシート上に、内部電極ペーストを用いて印刷法により内部電極層を形成した。このようなシートを200枚積層し、上下に内部電極を印刷していない誘電体グリーンシートを30枚ずつ積層し、120℃で5分間、1ton/cm2 (約98MPa)で加熱圧着した。
Using these pastes, the multilayer
First, a green sheet having a thickness of 7 μm was prepared from the dielectric slurry by a so-called doctor blade method. An internal electrode layer was formed on this green sheet by a printing method using an internal electrode paste. Two hundred such sheets were laminated, and thirty dielectric green sheets on which no internal electrodes were printed were laminated one above the other, and heated and pressed at 120 ° C. for 5 minutes at 1 ton / cm 2 (about 98 MPa).
次いで所定のサイズに切断し、脱バインダ処理した後、焼成および熱処理を連続して下記の条件にて行った。
(脱バインダ処理)
昇温速度:200℃/時間、
保持温度:200℃、
保持時間:2時間、
雰囲気:加湿したN2 ガスとH2 (5%)との混合ガス。
Next, after cutting to a predetermined size and performing binder removal treatment, firing and heat treatment were continuously performed under the following conditions.
(Binder removal processing)
Heating rate: 200 ° C / hour,
Holding temperature: 200 ° C,
Retention time: 2 hours,
Atmosphere: A mixed gas of humidified N 2 gas and H 2 (5%).
(焼成)
昇温速度:900℃までは300℃/時間、900℃以上は200℃/時間、
保持温度:1270℃、
保持時間:2時間、
冷却速度:300℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 ガスとH2 (5%)の混合ガス、
酸素分圧:10−13 MPa。
(Fired)
Heating rate: 300 ° C / hour up to 900 ° C, 200 ° C / hour above 900 ° C,
Holding temperature: 1270 ° C,
Retention time: 2 hours,
Cooling rate: 300 ° C / hour,
Atmosphere gas: a mixed gas of humidified N 2 gas and H 2 (5%),
Oxygen partial pressure: 10-13 MPa.
(熱処理)
保持温度:1100℃、
保持時間:2時間、
冷却速度:300℃/時間、
雰囲気ガス:加湿したN2 ガス、
酸素分圧:10−7MPa。
(Heat treatment)
Holding temperature: 1100 ° C,
Retention time: 2 hours,
Cooling rate: 300 ° C / hour,
Atmosphere gas: Humidified N 2 gas,
Oxygen partial pressure: 10 -7 MPa.
上記脱バインダ処理、焼成および熱処理のそれぞれの雰囲気用ガスの加湿には、ウェッターを使用し、焼成および熱処理の場合にはこのウェッターの水温を35℃に制御した。なお、脱バインダ時の雰囲気ガス中のH2 O分圧およびH2 分圧を測定したところ、H2 O分圧は、5.5×10−3MPaあり、H2 分圧は、5.0×10−3MPaであった。 A wetter was used to humidify the atmosphere gas for the binder removal treatment, firing, and heat treatment. In the case of firing and heat treatment, the water temperature of the wetter was controlled at 35 ° C. Incidentally, was measured of H 2 O partial pressure and the H 2 partial pressure in the atmospheric gas at the time of binder removal, H 2 O partial pressure, there 5.5 × 10 -3 MPa, H 2 partial pressure is 5. It was 0 × 10 −3 MPa.
上記のようにして得られた各種焼結体の端面をサンドブラストにて研磨した後、InGa合金を塗布して試験用電極を形成した。 端 After end faces of the various sintered bodies obtained as described above were polished by sandblasting, an InGa alloy was applied to form test electrodes.
このようにして製造した積層型セラミックコンデンサのサイズは、3.2mm×1.6mm×1.4mmであり、誘電体層4の厚みは4μm、内部電極6および8の厚みは1.3μmであった。
The size of the multilayer ceramic capacitor manufactured in this way is 3.2 mm × 1.6 mm × 1.4 mm, the thickness of the
次に、得られた種々の試験用コンデンサ(各100個)を、エポキシ樹脂に埋め込んで硬化後、研削、研磨することによって断面を観察し、デラミネーションまたはクラックなどの構造欠陥が発生したコンデンサの個数を調べた。
得られた結果を下記の表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は8%であり、少ないことが確認された。なお、構造欠陥発生率とは、100個の試験用コンデンサにおいて、デラミネーションまたはクラックなどの構造欠陥が発生したコンデンサの割合を示す。
Next, the obtained various test capacitors (100 each) are embedded in an epoxy resin, cured, then ground and polished to observe the cross section, and the capacitor having a structural defect such as delamination or crack is generated. The number was checked.
The results obtained are shown in Table 1 below. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 8%, which was confirmed to be small. Note that the structural defect occurrence rate indicates the percentage of capacitors in which structural defects such as delamination or cracks have occurred in 100 test capacitors.
実施例2
脱バインダ時の保持温度を300℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は3%であり、少ないことが確認された。
Example 2
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was set to 300 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 3%, which was confirmed to be small.
実施例3
脱バインダ時の保持温度を400℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は0%であり、少ないことが確認された。
Example 3
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was set to 400 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 0%, which was confirmed to be small.
実施例4
脱バインダ時の保持温度を600℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は0%であり、少ないことが確認された。
Example 4
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was set to 600 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 0%, which was confirmed to be small.
実施例5
脱バインダ時の保持温度を800℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は2%であり、少ないことが確認された。
Example 5
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was 800 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 2%, which was confirmed to be small.
実施例6
脱バインダ時の保持温度を1000℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は8%であり、少ないことが確認された。
Example 6
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was set to 1000 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 8%, which was confirmed to be small.
実施例7
脱バインダ時の保持温度を1200℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は27%であり、実施例1〜6に比べては多いが比較例に比べては少ないことが確認された。
Example 7
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was 1200 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 27%, which was confirmed to be higher than in Examples 1 to 6 but lower than in Comparative Examples.
実施例8
脱バインダ時の保持温度を100℃にした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は29%であり、実施例1〜6に比べては多いが比較例に比べては少ないことが確認された。
Example 8
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was set to 100 ° C., and the incidence of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 29%, which was confirmed to be higher than in Examples 1 to 6 but lower than in Comparative Examples.
実施例9
脱バインダ時の保持温度を300℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを加湿したN2 ガスとし、H2 O分圧を、5.5×10−3MPaとし、H2 分圧を、0MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は12%であり、少ないことが確認された。
Example 9
The holding temperature at the time of binder removal was 300 ° C., the atmosphere gas at the time of binder removal was humidified N 2 gas, the partial pressure of H 2 O was 5.5 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 0 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 12%, which was confirmed to be small.
実施例10
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを加湿したN2 ガスとし、H2 O分圧を、5.5×10−3MPaとし、H2 分圧を、0MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は13%であり、少ないことが確認された。
Example 10
The holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the atmosphere gas at the time of binder removal was humidified N 2 gas, the partial pressure of H 2 O was 5.5 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 0 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 13%, which was confirmed to be small.
実施例11
脱バインダ時の保持温度を600℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを加湿したN2 ガスとし、H2 O分圧を、5.5×10−3MPaとし、H2 分圧を、0MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は15%であり、少ないことが確認された。
Example 11
The holding temperature at the time of binder removal was 600 ° C., the atmosphere gas at the time of binder removal was humidified N 2 gas, the partial pressure of H 2 O was 5.5 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 0 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 15%, which was confirmed to be small.
実施例12
脱バインダ時の保持温度を800℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを加湿したN2 ガスとし、H2 O分圧を、5.5×10−3MPaとし、H2 分圧を、0MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は16%であり、少ないことが確認された。
Example 12
The holding temperature at the time of binder removal is 800 ° C., the atmosphere gas at the time of binder removal is humidified N 2 gas, the partial pressure of H 2 O is 5.5 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 is 0 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 16%, which was confirmed to be small.
比較例1
脱バインダ時の雰囲気ガスを乾燥空気とした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は83%であり、実施例に比較して増大することが確認された。
Comparative Example 1
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the atmosphere gas at the time of binder removal was dry air, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 83%, which was confirmed to increase as compared with the examples.
比較例2
脱バインダ時の保持温度を250℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを乾燥空気とした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は74%であり、実施例に比較して増大することが確認された。
Comparative Example 2
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of binder removal was 250 ° C. and the atmosphere gas at the time of binder removal was dry air, and the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 74%, which was confirmed to increase as compared with the examples.
比較例3
脱バインダ時の保持温度を300℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを乾燥空気とした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は100%であり、実施例に比較して増大することが確認された。
Comparative Example 3
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of removing the binder was 300 ° C. and the atmosphere gas at the time of removing the binder was dry air, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 100%, which was confirmed to be higher than that of the examples.
比較例4
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを乾燥空気とした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は100%であり、実施例に比較して増大することが確認された。
Comparative Example 4
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C. and the atmosphere gas at the time of binder removal was dry air, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 100%, which was confirmed to be higher than that of the examples.
比較例5
脱バインダ時の保持温度を500℃とし、脱バインダ時の雰囲気ガスを乾燥空気とした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表1に示す。表1に示すように、構造欠陥発生率は100%であり、実施例に比較して増大することが確認された。
Comparative Example 5
A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the holding temperature at the time of binder removal was 500 ° C. and the atmosphere gas at the time of binder removal was dry air, and the structural defect occurrence rate was examined. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the structural defect occurrence rate was 100%, which was confirmed to be higher than that of the examples.
評価1
表1から以下のことがわかる。まず、空気中で脱バインダ処理した場合、300℃以下の低温でデラミネーションまたはクラック等の構造欠陥が減少する傾向が認められるものの完全に抑制することはできず、バインダ成分の除去も不十分になる。これに対して、加湿した窒素中ではバインダの減少する温度は高温になるものの、デラミネーションやクラック等の構造欠陥の発生率は空気中の場合よりもかなり低くなる。さらに、加湿した窒素、水素混合気流中ではデラミネーションやクラック等の構造欠陥の発生が激減することを明瞭に示している。
また、実施例1〜6と実施例7,8とを比較することで、脱バインダ時の保持温度は、200〜1000℃が好ましいことが確認できた。
Table 1 shows the following. First, when the binder is removed in the air, there is a tendency that structural defects such as delamination or cracks are reduced at a low temperature of 300 ° C. or less, but it cannot be completely suppressed, and the removal of the binder component is insufficient. Become. On the other hand, in humidified nitrogen, although the temperature at which the binder decreases is high, the incidence of structural defects such as delamination and cracks is considerably lower than in air. Furthermore, it clearly shows that the occurrence of structural defects such as delamination and cracks is drastically reduced in a humidified nitrogen / hydrogen mixed gas stream.
Further, by comparing Examples 1 to 6 with Examples 7 and 8, it was confirmed that the holding temperature at the time of binder removal is preferably 200 to 1000 ° C.
また、図2に示すように、積層型セラミックコンデンサの製造において、脱バインダ工程で、脱バインダ温度の上昇にともなって残留炭素は減少する。このとき、脱バインダの雰囲気が空気の場合には250℃程度の低温でも残留炭素は激減する。しかしながら、図3に示すように、空気中で脱バインダ処理を行った場合、同時に内部電極層のNiも酸化されることが明らかである。この場合には、多層品においてデラミネーションやクラックが発生しやすくなる。 (2) Further, as shown in FIG. 2, in the production of the multilayer ceramic capacitor, in the binder removal step, the residual carbon decreases as the binder removal temperature increases. At this time, when the atmosphere of the binder removal is air, the residual carbon is drastically reduced even at a low temperature of about 250 ° C. However, as shown in FIG. 3, when the binder removal treatment is performed in the air, it is apparent that Ni of the internal electrode layer is also oxidized at the same time. In this case, delamination and cracks are likely to occur in the multilayer product.
これに対して、脱バインダの雰囲気がH2 Oを含むガスの場合、図2に示すように、バインダーが分解する温度は高くなるものの、図3に示すように、Niの酸化は空気中の場合よりも抑制されていることが明らかである。さらに、脱バインダの雰囲気がH2 O+H2 の場合、Niの酸化を防止しながらバインダーを除去することが可能であることが分かる。 On the other hand, when the atmosphere of the binder removal is a gas containing H 2 O, as shown in FIG. 2, although the temperature at which the binder is decomposed increases, as shown in FIG. It is clear that it is more suppressed than in the case. Further, it can be seen that when the atmosphere of the binder removal is H 2 O + H 2 , it is possible to remove the binder while preventing the oxidation of Ni.
実施例13
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、5.2×10−4MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は11%であった。
Example 13
Except that the holding temperature at the time of binder removal was set to 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was set to 5.2 × 10 −4 MPa, and the partial pressure of H 2 was set to 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 11%.
実施例14
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、8.6×10−4MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は9%であった。
Example 14
Except that the holding temperature at the time of binder removal was set to 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was set to 8.6 × 10 −4 MPa, and the partial pressure of H 2 was set to 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 9%.
実施例15
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、1.2×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は6%であった。
Example 15
Except that the holding temperature during binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O during binder removal was 1.2 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 6%.
実施例16
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、2.3×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は0%であった。
Example 16
Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 2.3 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 0%.
実施例17
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、7.3×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は0%であった。
Example 17
Except that the holding temperature at the time of binder removal was set to 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was set to 7.3 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was set to 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 0%.
実施例18
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を、1.2×10−2MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は3%であった。
Example 18
Except that the holding temperature at the time of binder removal was set to 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was set to 1.2 × 10 −2 MPa, and the partial pressure of H 2 was set to 4 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 3%.
実施例19
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、5.0×10−5MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は12%であった。
Example 19
Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 5.0 × 10 −5 MPa, A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 12%.
実施例20
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、1×10−4MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は7%であった。
Example 20
Example 1 Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 1 × 10 −4 MPa. In the same manner as in Example 1, a test capacitor was manufactured, and the incidence of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 7%.
実施例21
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、1×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は0%であった。
Example 21
Example 1 Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 1 × 10 −3 MPa. In the same manner as in Example 1, a test capacitor was manufactured, and the incidence of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 0%.
実施例22
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、7×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は0%であった。
Example 22
Example 1 Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 7 × 10 −3 MPa. In the same manner as in Example 1, a test capacitor was manufactured, and the incidence of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 0%.
実施例23
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、1×10−2MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は0%であった。
Example 23
Example 1 Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 1 × 10 −2 MPa. In the same manner as in Example 1, a test capacitor was manufactured, and the incidence of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 0%.
実施例24
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、2.0×10−2MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は5%であった。
参考例1
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.2×10−4MPaとし、H2 分圧を、4.0×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は21%であった。
参考例2
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を5.2×10−2MPaとし、H2 分圧を、4.0×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は20%であった。
参考例3
脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、3.0×10−2MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表2に示す。表2に示すように、構造欠陥発生率は28%であった。
Example 24
Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 2.0 × 10 −2 MPa, A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 5%.
Reference Example 1
Except that the holding temperature during binder removal was 400 ° C., the H 2 O partial pressure during binder removal was 1.2 × 10 −4 MPa, and the H 2 partial pressure was 4.0 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 21%.
Reference Example 2
Except that the holding temperature during binder removal was 400 ° C., the H 2 O partial pressure during binder removal was 5.2 × 10 −2 MPa, and the H 2 partial pressure was 4.0 × 10 −3 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 20%.
Reference Example 3
Except that the holding temperature at the time of binder removal was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 3.0 × 10 −2 MPa. A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 2 shows the results. As shown in Table 2, the structural defect occurrence rate was 28%.
評価2
表2に示すように、H2 O分圧およびH2 分圧は、下記の範囲にあるときに、特に構造欠陥の抑制に効果があることが確認できた。すなわち、H2 O分圧は、好ましくは、2.8×10−4MPa〜0.012MPa、さらに好ましくは、8.6×10−4MPa〜1.2×10−2MPa、特に好ましくは1.2×10−3MPa〜1.2×10−2MPa、最も好ましくは2.3×10−3MPa〜7.3×10−3MPaである。また、H2 分圧は、好ましくは2.0×10−5MPa〜2.0×10−2MPa、さらに好ましくは10−4MPa〜10−2MPa、特に好ましくは、10−3MPa〜10−2、最も好ましくは、10−3MPa〜7×10−3MPaである。
As shown in Table 2, it was confirmed that when the H 2 O partial pressure and the H 2 partial pressure were in the following ranges, they were particularly effective in suppressing structural defects. That is, the H 2 O partial pressure is preferably 2.8 × 10 −4 MPa to 0.012 MPa, more preferably 8.6 × 10 −4 MPa to 1.2 × 10 −2 MPa, and particularly preferably. 1.2 × 10 -3 MPa~1.2 × 10 -2 MPa, and most preferably 2.3 × 10 -3 MPa~7.3 × 10 -3 MPa. The H 2 partial pressure is preferably 2.0 × 10 −5 MPa to 2.0 × 10 −2 MPa, more preferably 10 −4 MPa to 10 −2 MPa, and particularly preferably 10 −3 MPa to 10-2, most preferably from 10 -3 MPa~7 × 10 -3 MPa.
実施例25
脱バインダ時の昇温速度を250℃/時間とし、保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表3に示す。表3に示すように、構造欠陥発生率は1%であった。
Example 25
The rate of temperature rise during binder removal was 250 ° C./hour, the holding temperature was 400 ° C., the partial pressure of H 2 O during binder removal was 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 was 4 × 10 3 A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the pressure was changed to −3 MPa, and the occurrence rate of structural defects was examined. Table 3 shows the results. As shown in Table 3, the structural defect occurrence rate was 1%.
実施例26
脱バインダ時の昇温速度を300℃/時間とし、脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表3に示す。表3に示すように、構造欠陥発生率は4%であった。
Example 26
The rate of temperature rise at the time of binder removal is 300 ° C./hour, the holding temperature at the time of binder removal is 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal is 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 is A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the pressure was changed to 4 × 10 −3 MPa, and the incidence of structural defects was examined. Table 3 shows the results. As shown in Table 3, the structural defect occurrence rate was 4%.
参考例4
脱バインダ時の昇温速度を350℃/時間とし、脱バインダ時の保持温度を400℃とし、脱バインダ時のH2 O分圧を1.7×10−3MPaとし、H2 分圧を、4×10−3MPaとした以外は、実施例1と同様にして、試験用コンデンサを製造し、構造欠陥発生率を調べた。結果を表3に示す。表3に示すように、構造欠陥発生率は18%であった。
Reference example 4
The rate of temperature rise at the time of binder removal is 350 ° C./hour, the holding temperature at the time of binder removal is 400 ° C., the partial pressure of H 2 O at the time of binder removal is 1.7 × 10 −3 MPa, and the partial pressure of H 2 is A test capacitor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the pressure was changed to 4 × 10 −3 MPa, and the incidence of structural defects was examined. Table 3 shows the results. As shown in Table 3, the structural defect occurrence rate was 18%.
評価3
実施例25、実施例26および参考例1を比較することで、脱バインダ時の昇温速度が300℃/時間以下の場合に、特に構造欠陥発生率が低下することが確認できた。
By comparing Example 25, Example 26, and Reference Example 1, it was confirmed that when the temperature rise rate at the time of binder removal was 300 ° C./hour or less, the rate of occurrence of structural defects particularly decreased.
以上説明してきたように、本発明の方法によれば、脱バインダ処理を加湿した雰囲気中で行うことによって、積層型セラミックコンデンサなどの電子部品におけるデラミネーション、クラック等の構造欠陥の発生を顕著に抑制することができる。特に、脱バインダ時の雰囲気を加湿した窒素、水素混合気流中でおこなうことによって構造欠陥の発生が顕著に抑制される。 As described above, according to the method of the present invention, by performing the binder removal process in a humidified atmosphere, the occurrence of structural defects such as delamination and cracks in electronic components such as a multilayer ceramic capacitor is significantly increased. Can be suppressed. In particular, by performing the atmosphere at the time of binder removal in a humidified mixture of nitrogen and hydrogen, the occurrence of structural defects is significantly suppressed.
2… 積層型セラミックコンデンサ
4… 誘電体層
6… 第1内部電極層
8… 第2内部電極層
10… 素体本体
12… 第1外部電極
14… 第2外部電極
2 multilayer
Claims (12)
セラミック電子部品となるグリーンチップを、H2 Oを含む雰囲気ガス下で脱バインダ処理する工程と、
脱バインダ処理されたグリーンチップを焼成処理する工程とを有し、
前記脱バインダ処理における雰囲気ガス中のH2 Oの分圧が、8.6×10−4MPa〜1.2×10−2MPaであることを特徴とする
セラミック電子部品の製造方法。 A method for manufacturing a ceramic electronic component having an electrode layer and a dielectric layer,
A step of removing the binder from the green chip to be a ceramic electronic component under an atmosphere gas containing H 2 O;
Baking the binder-removed green chip,
The partial pressure of H 2 O atmospheric gas in the binder removal process, a manufacturing method of a ceramic electronic component, which is a 8.6 × 10 -4 MPa~1.2 × 10 -2 MPa.
前記脱バインダ処理における雰囲気ガス中のH2 Oの分圧が、8.6×10−4MPa〜1.2×10−2MPaであることを特徴とする
脱バインダ方法。 Debinding the green chip having the electrode forming material under an atmosphere gas containing H 2 O;
The binder removal method, wherein the partial pressure of H 2 O in the atmosphere gas in the binder removal treatment is 8.6 × 10 −4 MPa to 1.2 × 10 −2 MPa.
12. The binder removing method according to claim 8, wherein the electrode forming material includes any one of nickel, copper, and tungsten, or an alloy thereof.
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