JP2004269325A - Method of manufacturing ceramic paste, and method of manufacturing laminated ceramic electronic component using ceramic paste - Google Patents

Method of manufacturing ceramic paste, and method of manufacturing laminated ceramic electronic component using ceramic paste Download PDF

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Kuniyuki Nitta
邦之 新田
Satoru Tanaka
覚 田中
Makoto Miyazaki
信 宮崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic paste high in dispersibility and hardly causing printing bleeding by accelerating a disaggregation insufficient in a conventional dispersion, thereby suppressing the production of lumpy materials, and to provide a method of manufacturing a laminated ceramic electronic component using the ceramic paste. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the ceramic paste containing at least ceramic powder comprises: a process for obtaining a primary mixture by adding 20-40 pts.wt. primary organic solvent to 100 pts.wt. ceramic powder; a primary dispersion process for kneading the primary mixture with a high shearing force; a secondary dispersion process for dispersing a secondary mixture prepared by adding a secondary solvent having smaller vaporization rate than that of the primary organic solvent to the primary mixture; and a process for removing the primary organic solvent by heating the secondary mixture after the secondary dispersion process. Thus, the ceramic paste high in dispersibility and hardly causing printing bleeding can be manufactured. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミックペーストに関するものであり、特に、セラミック層間に形成される内部回路要素膜の厚みに起因する段差を吸収するために内部回路要素膜パターンのネガティブパターンに用いられるセラミックペーストの製造方法、及び積層型セラミック電子部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
たとえば積層セラミックインダクタや積層セラミックコンデンサのような積層型セラミック電子部品を製造しようとするとき、複数のセラミックグリーンシートが用意され、これらセラミックグリーンシートが積み重ねられる。特定のセラミックグリーンシート上には、得ようとする積層型セラミック電子部品の機能に応じて導体膜、抵抗体膜のような内部回路要素膜が形成されている。
【0003】
近年、移動体通信機器をはじめとする電子機器の小型化及び軽量化にともなって、電子機器の回路素子等に用いられる電子部品においても、小型化及び軽量化が強く要求されるようになってきている。このような要求に対応した電子部品として、積層型セラミックコンデンサに代表される積層型セラミック電子部品の重要が高まっている。
例えば、積層セラミックコンデンサを製造しようとする場合、誘電体セラミック粉末、有機バインダ、可塑剤および有機溶剤を混合してセラミックスラリーを作製する。そして、このセラミックスラリーを、シリコーン樹脂等によってコーティングされた、例えばポリエステルフィルムのような支持体上に、ドクターブレード法等を用いてシート状に成形し、乾燥させる。このようにして、セラミックグリーンシートが作製される。
上述したセラミックグリーンシートの主面上に、互いに間隔を隔てた複数のパターンをもって、導電性ペーストをスクリーン印刷によって付与する。これを乾燥することにより、内部回路要素膜としての内部電極がセラミックグリーンシート上に形成される。図5には、上述のように複数箇所に分布して内部電極1が形成されたセラミックグリーンシート2の一部が平面図で示されている。
次に、セラミックグリーンシート2を支持体から剥離し、適当な大きさに切断した後、図4に一部を示すように、所定の枚数だけ積み重ねる。さらに、この積み重ねの上下に内部電極を形成していないセラミックグリーンシートを所定の枚数だけ積み重ねることによって、生の積層体3が作製される。
この生の積層体3は、積層方向にプレスされた後、図6に示すように、個々の積層セラミックコンデンサのための積層体チップ4となるべき大きさに切断される。次いで、脱バインダ工程を経た後、焼成工程に付され、最終的に外部電極が形成されることによって、積層セラミックコンデンサが完成される。
【0004】
このような積層セラミックコンデンサにおいて、その小型化あるいは薄型化かつ大容量化に対する要求を満足させるためには、セラミックグリーンシート2および内部電極1の積層数の増大およびセラミックグリーンシート2の薄層化を図ることが必要となってくる。
【0005】
しかしながら、上述のような多層化が進めば進むほど、内部電極1の各厚みの累積の結果、内部電極1が位置する部分とそうでない部分との間、あるいは、内部電極1が積層方向に比較的多数配列されている部分とそうでない部分との間での厚みの差がより顕著になる。このため、たとえば、図6に示すように、得られた積層体チップ4の外観に関しては、その一方主面が凸状となるような変形が生じてしまう。
積層体チップ4において図6に示すような変形が生じていると、内部電極1が位置していない部分あるいは比較的少数の内部電極1しか積層方向に配列されていない部分においては、プレス工程の際に比較的大きな歪みがもたらされており、また、セラミックグリーンシート2間の密着性が劣っているため、焼成時に引き起こされる内部ストレスによって、デラミネーションや微小クラック等の構造欠陥が発生しやすい。このような不都合は、積層セラミックコンデンサの信頼性を低下させる原因となっている。
【0006】
上述のような問題を解決するため、たとえば、図2に示すように、セラミックグリーンシート2上の内部電極1が形成されていない領域に、段差吸収用セラミックグリーン層5を形成し、この段差吸収用セラミックグリーン層5によって、セラミックグリーンシート2上での内部電極1の厚みによる段差を実質的になくすことが開示されている(たとえば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
上述のように、段差吸収用セラミックグリーン層5を形成することによって、図1に一部を示すように、生の積層体3aを作製したとき、内部電極1が位置する部分とそうでない部分との間、あるいは内部電極1が積層方向に比較的多数配列されている部分とそうでない部分との間での厚みの差が実質的に生じなくなる。このため、図3に示すように、得られた積層体チップ4aにおいて、図6に示すような不所望な変形が生じにくくなる。
その結果、前述したようなデラミネーションや微小クラック等の構造欠陥を生じにくくすることができ、得られた積層セラミックコンデンサの信頼性を高めることができる。
【0007】
上述した積層セラミック電子部品の製造方法において、たとえば積層セラミックコンデンサにおいて、段差吸収用セラミックグリーン層5は、セラミックグリーンシート2の場合とほぼ同様の組成を有し、セラミック粉末、有機バインダー、可塑剤および有機溶剤を含むセラミックペーストを付与することによって形成される。
しかし、内部電極1と同程度の厚みを有するように、かつ内部電極のない部位への段差吸収用セラミックグリーン層5を高精度に印刷等によって形成するためには、セラミックペースト中におけるセラミック粉末の分散性を優れたものとしなければならない。これはペースト中に粉末の2次凝集物や粉末と有機バインダー、あるいは有機物のみで構成される塊状物が存在すると、印刷塗膜のレベリング性、すなわち塗膜表面の凹凸バラツキが大きくなる、あるいは印刷にじみバラツキが生じる等の均一なパターニング精度が得られない問題が生じるためである。
【0008】
これに対して、分散性を高めた段差吸収用セラミックグリーン層の製造方法が開示されている(たとえば、特許文献4参照)。
具体的には、セラミック粉末と有機バインダと低沸点の第1有機溶剤とをボールミルを用いて混合して、スラリーを得る1次分散工程と、その後にスラリーに上記沸点の第1有機溶剤よりも高沸点の第2有機溶剤を加えて混合する2次分散工程と、このスラリーを加熱し、低沸点の第1の有機溶剤を高沸点の第2の有機溶剤に置換してセラミックペーストを得る工程とを経る、段差吸収を目的としたセラミックペーストの製造方法が記載されている。
【0009】
【特許文献1】
特開昭56−94719号公報
【特許文献2】
特開平3−74820号公報
【特許文献3】
特開平9−106925号公報
【特許文献4】
特開2001−237140号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開2001−237140号公報の方法のように、1次分散工程における第1の有機溶剤の添加量が70重量部と高いため、セラミック粉末が十分に解砕されず、塊状物が生じるという問題がある。
具体的に述べると、一般的にセラミック粉末の分散とは▲1▼2次粒子と呼ばれる凝集したセラミック粉末に分散剤を吸着させ、1次粒子になるように十分に解砕すること、及び▲2▼分散剤を吸着させた1次粒子が再度凝集しないように十分に分散させること、からなる。この▲1▼に該当する解砕が十分になされているかどうかでセラミックペーストの分散性が大きく変わってくる。
特開2001−237140号公報ではボールミルによる分散工程を2度設けているため、▲2▼でいう1次粒子の再凝集を防ぐことができるが、1次分散工程において、いくら玉石を用いて混合したとしても、2次粒子を1次粒子にまで分断することができないという問題が生じる。そしてセラミック粉末に十分に分散剤を吸着させることができず、解砕効率が低下するという問題が生じる。上記のことから、1次分散工程時に不十分な未解砕粉末が残ることになり、残存した未解砕粉末は吸着して塊状物を形成することになる。
このような塊状物がセラミックペーストに残存すると、積層セラミックコンデンサの積層体を焼成する際に、クラック、及びデラミネーションの発生の原因となる。これは積層セラミックコンデンサが小型化かつ大容量化が進むにつれ、すなわちセラミックグリーンシート及び内部電極の厚みが薄くなるにつれて深刻な問題になる。
【0011】
また、特開2001−237140号公報の製造方法でセラミックペーストを形成する場合、1次分散工程で用いられた低沸点の第1の有機溶剤は2次分散工程終了後に濃縮除去されることになる。しかしながら、有機溶剤の含有量が多いため、濃縮工程を経たとしても、低沸点の第1の有機溶剤がセラミックペーストに残存するという問題が生じる。このように有機溶剤がセラミックペーストに残存すると、有機バインダの量が同程度であっても、セラミックペーストの粘度が低下してしまい、このセラミックペーストをセラミックグリーンシート上に印刷した時に、印刷にじみが生じるという問題がある。
【0012】
本発明の目的は、従来の分散では不十分であった解砕を促進して塊状物の発生を抑制し、より分散性が高く、印刷にじみが生じ難いセラミックペースト及びこれを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本願第1の発明のセラミックペーストの製造方法は、少なくともセラミック粉末を含有するセラミックペーストの製造方法であって、前記セラミック粉末100重量部に対して20〜40重量部の第1の有機溶剤を加えて1次混合物を得る工程と、前記1次混合物を高せん断力をかけて混連する1次分散工程と、前記1次混合物に、少なくとも前記第1の有機溶剤より相対蒸発速度の小さい第2の有機溶剤を加えた2次混合物を分散する2次分散工程と、前記2次分散工程の後、前記2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を除去する除去工程と、を備えることを特徴とする。
このような製造方法を行うことによって、セラミックペーストに含有される有機溶剤の含有量が少ない状態で、高せん断力をかけているため、2次粒子に応力がかかり、容易に1次粒子にまで解砕することができる。また、高せん断力をかけて混練する1次分散工程を行った後に、2次分散工程も行うため、分散剤及び有機バインダのセラミック粉末への吸着を促進させることが容易にできる。このため、よりいっそう分散性の高いセラミックペーストが得られる。
【0014】
また、本発明によれば有機溶剤の含有量が少なくても十分な分散性が得られるため、2次分散工程後に低沸点の第1の有機溶剤が残存せず、セラミックペーストの粘度の低下を防ぐことができる。これにより、セラミックペーストをセラミックグリーンシート上に印刷した場合、印刷にじみが生じることを防ぐことができる。
【0015】
また、本願第2の発明のセラミックペーストの製造方法は、前記1次分散工程において、加圧ニーダー、プラネタリミキサ、及びエクストルーダのうちのいずれかを用いて高せん断力をかけることが好ましい。
このような製造方法を用いることにより、1次分散工程において、十分に高せん断力をかけ、混練することができるので、セラミック粉末の2次粒子を1次粒子にまで容易に解砕することが可能となる。
【0016】
本願第3の発明の積層型セラミック電子部品の製造方法は、セラミックスラリー、内部電極用導電性ペースト、及びセラミックペーストをそれぞれ用意し、前記セラミックスラリーを成形することによって得られたセラミックグリーンシートと、前記セラミックグリーンシートの主面上にその厚みによる段差をもたらすように部分的に前記内部電極用導電性ペーストを付与することによって形成された内部電極、前記内部電極の厚みによる段差を実質的になくすように前記セラミックグリーンシートの前記主面上であって前記内部電極が形成されない領域に、前記セラミックペーストを付与することによって形成された段差吸収用セラミックグリーン層とを備える、複数の複合構造物を作成する工程、前記生の積層体を焼成する工程を備える、セラミックペーストを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法であって、前記セラミックペーストは、セラミック粉末と有機バインダと有機溶剤とからなり、前記セラミック粉末と前記有機バインダとに、有機溶剤のうち、第1の有機溶剤として前記セラミック粉末100重量部に対して20〜40重量部を加えて一次混合物を得る工程と、前記一次混合物を高せん断力ををかけて混練する1次分散工程と、前記1次混合物に、少なくとも前記第1の有機溶剤よりも相対蒸発速度の小さい第2の有機溶剤を加えた2次混合物を分散する2次分散工程と、前記2次分散工程の後、2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を除去する除去工程とを備えることを特徴とする。
このような製造方法を用いることによって、セラミックペーストの分散性が高く、セラミックペースト中に塊状物がほとんど残存しないため、積層体を焼成してもクラック及びデラミネーションが発生しない積層型セラミック電子部品を得ることができる。
【0017】
本願第4の発明のセラミックペーストを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法は、前記1次分散工程において、加圧ニーダー、プラネタリミキサ、及びエクストルーダのうちいずれかを用いて高せん断力をかけることが好ましい。
このような製造方法を用いることによって、より確実に高せん断力をかけたセラミックペーストが得られるため、より確実にクラック及びデラミネーションが発生しない積層型セラミック電子部品を提供することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
この発明では、セラミックペーストの製造方法に特徴があり、この特徴ある製造方法を採用することにより、セラミックペーストに含まれるセラミック粉末の分散性を高めることができる。また特に数μmレベルの塊状物の発生数を抑制することができる。
すなわち、この発明では、セラミックペーストを製造するため、セラミック粉末及び有機バインダに、有機溶剤のうち、第1の有機溶剤をセラミック粉末100重量部に対して20〜40重量部加えて1次混合物を得る工程と、1次混合物を高せん断力をかけて混連する1次分散工程と、1次混合物に、少なくとも第1の有機溶剤より相対蒸発速度の小さい第2の有機溶剤を加えた2次混合物を分散する2次分散工程と、2次分散工程の後、2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を除去する除去工程により実施される。
【0019】
1次分散工程において、加圧ニーダー、エクストルーダー、プラネタリミキサといった高粘度材料の分散に有効である装置を使用して分散処理しているので、分散剤やバインダといった有機物のセラミック粉末への吸着が促進させることが容易であり、セラミック粉末の2次凝集物を高せん断力で十分に解砕することができる。
なお、高せん断力とは200s−1以上のせん断速度で混練することをいう。
【0020】
2次分散工程では、上述のように、1次分散工程で得られた解砕状態のセラミック粉末と有機バインダとを十分かつ均一に混合させることができ、あるいは、2次分散工程において、第1の有機溶剤以外に、第1の有機溶剤より相対蒸発速度が小さい第2の有機溶剤を加え、2次分散工程の後、2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を選択的に除去することもできる。
この方法により、2次分散工程の段階においても、2次混合物の粘度を比較的低くしておくことが可能であり、したがって、解砕状態のセラミック粉末と有機バインダをより均一な状態に混合させ、セラミック粉末のさらなる粉砕効果を促進させることができる。
【0021】
上述したような高せん断力をかけた1次分散工程では高粘度での分散が可能であるので、第1の有機溶剤量を、1次分散工程時に高せん断力をかけて分散処理しない分散方法で要する第1の有機溶剤量に比較して少なくすることができる。より具体的には、高せん断力をかけて分散処理を実施しない後者の分散方法ではセラミック粉末100重量部に対して有機溶剤量は60〜80重量部であるが、本願発明では20〜40重量部と有機溶剤量を少なくすることができる。
なお、第1の有機溶剤が20重量部未満では、セラミックペーストの粘度が高くなりすぎるため、2次分散工程において十分にセラミック電子部品にバインダ及び分散剤等を吸着させることができず、分散処理が不十分になるという問題が生じる。
また40重量部を超える場合、1次分散工程におけるセラミックペーストの粘度が低下し、高せん断力をかけたとしてもセラミック粉末を十分に解砕することができないという問題を生じる。
【0022】
低沸点有機溶剤は2次分散工程終了後に、濃縮除去されるが、このとき第1の有機溶剤はペースト中に残存することがある。この残存有機溶剤はペースト粘度を低下させ、このようなペーストでは印刷にじみが生じ、高精度な印刷性を確保することができない。したがって本願発明のように、第1の有機溶剤を減らすことができる本願方法では、ペースト中の残存低沸点有機溶剤を減らすことができ、目標とする安定したペースト粘度を得ることができる。
【0023】
第1の有機溶剤に要求される物性としては、20℃における相対蒸発速度が100以上、さらに好ましくは150以上である。相対蒸発速度が100以上であれば、除去工程での第1の有機溶剤の除去がすみやかに行われるからである。
ここで、相対蒸発速度とは、酢酸ノルマルブチルの蒸発速度を100としたときの相対的な蒸発速度をいう。
上述した第1の有機溶剤としては、たとえば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン等のケトン類、トルエン等の炭化水素類、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、酢酸エチル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル等のエステル類、およびこれらの混合物を有利に用いることができる。
【0024】
第2の有機溶剤の使用量としては、セラミック粉末100重量部に対して30〜50重量部である。
第2の有機溶剤が30重量部未満では、セラミックペーストに含有される有機バインダ等の樹脂成分が完全に溶解することができず、分散性が低下するため好ましくない。また、50重量部を超える場合はセラミックペーストの粘度が低粘度化し印刷にじみが生じるという問題を生じる。
【0025】
第2の有機溶剤に要求される物性としては、20℃における相対蒸発速度が50以下で、150℃以上の沸点を有していることが好ましく、さらに好ましくは沸点が200℃〜220℃である。
相対蒸発速度が50以下であることにより、セラミックペーストの乾燥速度を所定値以下とすることができるため、スクリーン印刷の印刷性を向上することができる。ここでの、相対蒸発速度も、酢酸ノルマルブチルの蒸発速度を100としたときの相対的な蒸発速度をいう。
そして、第2の有機溶剤は、粘度調整をするために、1次分散工程の段階で加えられても、2次分散工程の段階で加えられても、あるいは、1次分散工程の段階で加えられながら、2次分散工程の段階でも追加投入されてもよい。
【0026】
第2の有機溶剤としては、ジイソプロピルケトン、イソホロン等のケトン類、メチルセロソルブアセテート、セロソルブアセテート、ブチルカルビトール、ブチルセロソルブ等の多価アルコール誘導体、ジメチルフタレート等のエステル類、シクロヘキサノール、ジヒドロテルピネオール、テルピネオール、ジプロピレングリコール等のアルコール類、パイン油等の炭化水素類、およびこれらの混合物を有利に用いることができる。
【0027】
第1の有機溶剤と第2の有機溶剤の沸点差は50℃以上であることが好ましい。沸点差が50℃以上あることにより、除去工程において、加熱処理による第1の有機溶剤を選択的に除去することが容易になるからである。
【0028】
セラミックペーストには、分散剤等を適宜添加してもよい。
分散剤としては、特に限定しないが、分散性の点からは分子量が1万以下であることが好ましい。アニオン系、カチオン系、ノニオン系のいずれでもよいが、ポリアクリル酸やそのアンモニウム塩、ポリアクリル酸エステル共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリオキシエチレンアルキルアルミエーテル、脂肪酸ジエタノールアマイド、ポリエチレンイミン、ポリオキシプロピレンモノアリルモノブチルエーテルと無水マレイン酸(及びスチレン)の共重合体等が好ましい。分散剤の添加量はセラミック粉末に対して0.1〜5.0重量部、好ましくは0.5〜2.0重量部添加する。
なお、チクソ剤、可塑剤、湿潤剤、消泡剤等を所望のペーストに合わせて適宜添加してもよい。
【0029】
セラミックペーストに用いられる有機バインダとしては、室温で有機溶剤に溶解するものがよい。
このような有機バインダとしては、たとえば、ポリブチルブチラール等のポリアセタール類、ポリ(メタ)アクリル酸エステル類、エチルセルロース等の変性セルロース類、アルキッド類、ビニリデン類、ポリエーテル類、エポキシ樹脂類、ウレタン樹脂類、ポリアミド樹脂類、ポリイミド樹脂類、ポリアミドイミド樹脂類、ポリエステル樹脂類、ポリサルフォン樹脂類、液晶ポリマー類、ポリイミダゾール樹脂類、ポリオキサゾリン樹脂類、等がある。
有機バインダの量はセラミック粉末の種類によって異なるが、セラミック粉末100重量部に対して1〜20重量部が好ましい。特に、誘電体セラミック粉末を用いたセラミックコンデンサであれば、誘電体セラミック粉末100重量部に対して3〜8重量部がより好ましい。また、磁性体セラミック粉末を用いる場合は、磁性体セラミック粉末100重量部に対して、4〜12重量部がさらに好ましい。
誘電体セラミックとしては、BaTiO系、CaTiO系、SrTiO系、MgTiO系、TiO系等をそれぞれ単独、もしくはこれらの混合物を用いることができる。
また、磁性体セラミックとしては、Mn−Zn系フェライト、Ni−Zn系フェライト、Mg−Zn系フェライト、Cu−Zn系フェライト、Li−Zn系フェライト、Ni−Co−Cu系フェライト、Ni−Cu−Zn系フェライト、Y−Al系フェライト、T−Fe系フェライト等を用いることがきる。
いずれの場合も、有機バインダが好ましい範囲よりも少ないと、ペーストの粘性発現が不十分となり、印刷にじみが生じ、良好な塗膜形状が得られない。また、好ましい範囲よりも多くなると、ペーストに糸引きが生じることで良好な版離れ性が得られず、連続印刷性が悪化し、印刷にじみが生じる。
【0030】
セラミックグリーンシート2のためのセラミックスラリーに含まれる第1のセラミック粉末は、段差吸収用セラミックグリーン層5のためのセラミックペーストに含まれる第2のセラミック粉末と実質的に同じ組成を有するものであることが好ましい。段差吸収用セラミックグリーン層5とセラミックグリーンシート2との間で焼結性を一致させるためである。
なお、「実質的に」とは、ほぼ同じ組成であれば、全く同じ組成でなくとも良いことをいい、セラミックグリーン層とセラミックペーストとの収縮率が同じ程度であること意味し、焼結性を一致させることができる。
【0031】
以下に本願発明のセラミックペーストを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法の一実施形態について説明する。この実施形態によるセラミックペーストを用いた積層セラミックコンデンサの製造方法は、前述した図1ないし図3を参照しながら説明することができる。
【0032】
本願発明を実施するにあたり、セラミックグリーンシート2のためのセラミックスラリー、内部電極1のための導電性ペースト、および段差吸収用セラミックグリーン層5のためのセラミックペーストがそれぞれ用意される。
この発明の特定的な実施態様において、セラミックスラリーおよびセラミックペーストにそれぞれ含まれるセラミック粉末は、ともに、誘電体セラミック粉末である。この場合、内部回路要素膜が、互いの間に静電容量を形成するように配置される内部電極であるとき、積層セラミックコンデンサを製造することができる。
【0033】
また、この発明の他の特定的な実施態様において、セラミックスラリーおよびセラミックペーストにそれぞれ含まれるセラミック粉末は、ともに、磁性体セラミック粉末である。この場合、内部回路要素膜が、コイル状に延びるコイル導体膜であるとき、積層インダクタを製造することができる。
【0034】
上述のセラミックスラリーからセラミックグリーンシート2を得るため、剥離剤としてのシリコーン樹脂等によってコーティングされた、たとえばポリエステルフィルムのような支持体(図示せず。)上で、セラミックスラリーがドクターブレード法等によって形成され、次いで乾燥される。
セラミックグリーンシート2の乾燥後の厚みは、たとえば数10μmとされる。
【0035】
セラミックグリーンシート2の主面には、複数箇所に分布するように、内部電極1が、たとえば約3〜30μmの厚みをもって形成される。
【0036】
内部電極1は、たとえば、スクリーン印刷等によって導電性ペーストを付与し、これを乾燥することによって形成される。この内部電極1は、それぞれ、所定の厚みを有していることから、セラミックグリーンシート2上には、この厚みによる段差がもたらされる。
【0037】
次に、上述した内部電極1の厚みによる段差を実質的になくすように、セラミックグリーンシート2の主面上であって、内部電極1が形成されていない領域に、段差吸収用セラミックグリーン層5が形成される。
なお、「実質的に」とは、内部電極1の厚みと段差吸収用セラミックグリーン層5の厚みが同じ程度であることをいい、厚みが同じ程度であることから、段差は解消される。
段差吸収用セラミックグリーン層5は、内部電極1のネガティブパターンをもって、前述したセラミックペーストをスクリーン印刷等によって付与することにより形成され、次いで乾燥される。ここで用いられるセラミックペーストは、この発明において特徴となるものである。
なお、図1によく示されているように、段差吸収用セラミックグリーン層5は、内部電極1の周縁部において、内部電極1の一部を覆うように形成されることが好ましい。
また、上述した説明では、内部電極1を形成した後に段差吸収用セラミックグリーン層5を形成したが、逆に、段差吸収用セラミックグリーン層5を形成した後に内部電極1を形成するようにしてもよい。
【0038】
セラミックグリーンシート2上に内部電極1および段差吸収用セラミックグリーン層5が形成された、図2に示すような複合構造物6は、複数用意され、これら複合構造物6は、支持体より剥離された後、適当な大きさに切断され、所定の枚数だけ積み重ねられ、さらにその上下に内部電極および段差吸収用セラミックグリーン層が形成されていないセラミックグリーンシートを積み重ねることによって、図1に一部を示すような生の積層体3aが作製される。
【0039】
この生の積層体3aは、積層方向にプレスされた後、図3に示すように、個々の積層セラミックコンデンサのための積層体チップ4aとなるべき大きさに切断され、次いで、脱バインダ工程を経た後、焼成工程に付され、最終的に外部電極が形成されることによって、積層コンデンサが完成される。
【0040】
上述のように、段差吸収用セラミックグリーン層5を形成することによって、図1に一部を示すように、生の積層体3aにおいて、内部電極1が位置する部分とそうでない部分との間、あるいは内部電極1が積層方向に比較的多数配列されている部分とそうでない部分との間での厚みの差が実質的に生じなくなり、図3に示すように、積層体チップ4aにおいて、不所望な変形が生じにくくなる。その結果、得られた積層セラミックコンデンサにおいて、デラミネーションや微小クラック等の構造欠陥およびショート不良といった問題を生じにくくすることができる。
【0041】
以下に、この発明を、例に基づいて、より具体的に説明する。
【0042】
【実験例1】
実験例1は、積層セラミックコンデンサに関するもので、段差吸収用セラミックグリーン層のためのセラミックペーストの製造において、この発明の特徴としての高せん断固練り1次分散工程と2次分散工程とを採用したことによる効果を確認するために実施したものである。
【0043】
〔セラミック粉末の準備〕
まず、炭酸バリウム(BaCO)および酸化チタン(TiO )を1:1のモル比となるように秤量し、ボールミルを用いて湿式混合した後、脱水乾燥させた。次いで、温度1000℃で2時間仮焼した後、粉砕することによって、誘電体セラミック粉末を得た。
【0044】
〔セラミックスラリーの準備およびセラミックグリーンシートの作製〕
先に準備したセラミック粉末100重量部と、ポリビニルブチラール(積水化学製「ポリビニルブチラールBMS」)7重量部と、可塑剤としてDOP(フタル酸ジオクチル)3重量部と、メチルエチルケトン30重量部と、エタノール20重量部と、トルエン20重量部とを、直径1mmのジルコニア製玉石600重量部とともに、ボールミルに投入し、20時間湿式混合を行って、セラミックスラリーを得た。
そして、このセラミックスラリーに対して、ドクターブレード法を適用して、厚さ約10μmのセラミックグリーンシートを成形した。乾燥は、80℃で、5分間行った。
【0045】
〔導電性ペーストの準備〕
Ag/Pd=70/30の金属粉末100重量部と、エチルセルロース4重量部と、アルキッド樹脂2重量部と、Ag金属レジネート3重量部(Agとして17.5重量部)と、ブチルカルビトールアセテート35重量部とを、3本ロールで混練した後、テルピネオール35重量部を加えて粘度調整を行った。
【0046】
〔段差吸収用セラミックグリーン層のためのセラミックペーストの準備〕
(試料1〜9)
先に準備した誘電体セラミック粉末100重量部に対して、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)0.5重量部とを用意し、1次分散時の有機溶剤としてのメチルエチルケトン、2次分散時の有機バインダーとしてのエチルセルロース樹脂は表1の配合量となるように用意した。次に、1次分散工程として、出発原料をそれぞれ、加圧ニーダーを用い、せん断速度200s−1で混練する高せん断力をかけながら60分間混合して1次混合物を得た。次に、2次分散工程として、得られた1次混合物をボールミルに移し替え、直径1mmのジルコニア製玉石600重量部と、沸点220℃のテルピネオール40重量部とを加え、さらに該ボールミルにて16時間希釈混合し、2次混合物を得た。
次いで、上述の2次混合物を、60℃の温浴中でエバポレータにより2時間減圧蒸留することにより、メチルエチルケトンを除去した。このようにして得られたセラミックペーストを試料1〜9とした。
(試料10)
1次分散工程において、エクストルーダーを用いた以外は試料5と同様の法を用いてセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料10とした。
(試料11)
1次分散工程において、プラネタリミキサを用いた以外は試料5と同様の法を用いてセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料11とした。
(試料12)
先に準備した誘電体セラミック粉末100重量部と、メチルエチルケトン70重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)0.5重量部とを用意した。次に1次分散工程として、出発原料と直径1mmのジルコニア製玉石600重量部とをボールミルに投入し、4時間湿式混合して1次混合物を得た。次に、2次分散工程として、1次分散工程と同じボールミルに、沸点220℃のテルピネオール40重量部と、エチルセルロース樹脂5重量部とを添加した。そして、16時間ボールミルによって混合することによって、2次混合物を得た。次いで、上述の2次混合物を、60℃の温浴中でエバポレータにより2時間減圧蒸留することにより、メチルエチルケトンを除去し、セラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料12とした。
【0047】
(参考例1)
先に準備した誘電体セラミック粉末100重量部と、沸点220℃のテルピネオール40重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)0.5重量部と、エチルセルロース樹脂5重量部とを用意した。次に出発原料を自動乳鉢で混合した後、三本ロールでよく混練してセラミックペーストを得た。このよにして得られたセラミックペーストを参考例1とした。
(参考例2)
先に準備した誘電体セラミック粉末100重量部と、沸点220℃のテルピネオール30重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)0.5重量部と、エチルセルロース樹脂5重量部とを用意した。次に出発原料を、60分間加圧ニーダーで分散した後、テルピネオール10重量部を加えて、自動乳鉢で6時間希釈分散しセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを比較例2とした。
(参考例3)
参考例2と同様の出発原料を、60分間エクストルーダーで高せん断力をかけて分散した以外は、参考例2と同様の方法でセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを参考例3とした。
(参考例4)
参考例2と同様の出発原料を、60分間プラネタリミキサで高せん断力をかけて分散した以外は、参考例2と同様の方法でセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを参考例4とした。
【0048】
〔積層セラミックコンデンサの作製〕
次に上記に用意したセラミックグリーンシートの主面上に内部電極を形成するための導電性ペーストをスクリーン印刷し、80℃で10分間乾燥した。なお、内部電極の寸法、形状および位置は、後の工程で得られる積層体チップに適合するように設定した。次に、上記のようにして得られた試料1〜12及び参考例1〜4のセラミックペーストを段差吸収用ペーストとして、セラミックグリーンシートの主面上であり内部電極が形成されていない部分に段差を作らないようにスクリーン印刷した。そして、段差吸収用ペーストを設けられたグリーンシートを80℃で10分間乾燥した。内部電極および段差吸収用セラミックグリーン層の各厚みは、約3μmになるようにした。
【0049】
次に、上述のように導電性ペーストおよび段差吸収用ペーストが印刷されたセラミックグリーンシートを200枚用意し、これらを積層して積層体を得た。この時、内部電極が付与されていない数10枚のセラミックグリーンシートを、上記積層体を挟み込むよう設けた。そして得られた積層体を、80℃で1000kg/cm の加圧条件で熱プレスした。
【0050】
ついで、焼成後において長さ3.2mm×幅1.6mm×厚み1.6mmの寸法となるように、上述の生の積層体を切断刃にて切断することによって、複数の積層体チップを得た。そして、ジルコニア粉末が少量散布された焼成用セッター上に、上述の複数の積層体チップを整列させ、室温から250℃まで24時間かけて昇温させ、有機バインダを除去した。その後、積層体チップを焼成炉に投入し、最高1300℃で約20時間のプロファイルにて焼成を行い、セラミック層と内部電極層と段差吸収用ペースト層とを有する焼結体チップを得た。
【0051】
最後に、得られた各焼結体チップをバレルに投入し、端面研磨を施した後、焼結体の両端部に外部電極を設けて、試料1〜12及び参考例1〜4のセラミックペーストを段差吸収用ペースト層として用いた積層セラミックコンデンサを完成させた。
このようにして得られた試料1〜12及び参考例1〜4の積層セラミックコンデンサについて、以下のような特性評価を行った。その結果を表2に示す。
【0052】
「塊状物数」:ガラス基板上に、400メッシュで厚み50μmのステンレス鋼製スクリーンを用いて、乳剤厚み5μmでスクリーン印刷し、80℃で、10分間乾燥することにより、評価用印刷塗膜を形成した。その後、この塗膜の表面を倍率200倍の顕微鏡を用いて、斜光により目視観察した。観察は、観察面積が合計で7.0mmとなるようにランダムに行い、塊状物の長径により、5μm未満、5μm以上10μm未満、10μm以上に分けてその個数を測定した。
【0053】
「分散度」:粉砕前のセラミック粉末の粒度分布を光回折式粒度分布測定装置を用いて測定し、得られた粒度分布から算出した。すなわち、先に準備したセラミック粉末を、超音波ホモジナイザーを用いて水中で分散させ、粒径がこれ以上小さくならないところまで超音波を印加し、そのときの平均粒径D90の粒径を記録して、これを限界粒径とした。他方、セラミックペーストをエタノール中で希釈し、粒度分布の平均粒径D90の粒径を記録して、これをペーストの粒径とした。そして、
分散度=(ペーストの粒径/限界粒径)−1
の式に基づき、分散度を算出した。この分散度は、数値が+であれば、値が0に近いほど、また数値が−であれば、絶対値が大きいほど、平均粒径D90値の比較であるため、より均一でシャープな粒度分布を有する、すなわち分散性が良いことを示している。
【0054】
「粘度」:セラミックペーストの粘度を、東京計器製E型粘度計を用いて、25℃において、0.5rpmの回転を付与して測定した。ロータは円錐ロータを使用し、円錐の角度が1度34分、円錐の半径は24mmであった。
【0055】
「印刷にじみ」:96%アルミナ基板上に、100μm幅/100μmピッチ、400メッシュで厚み50μmのステンレス鋼製スクリーンを用いて、乳剤厚み5μmで印刷し、80℃で、10分間乾燥することにより、評価用印刷塗膜を形成し、その厚みを、非接触式のレーザー表面粗さ計による測定で測定した線幅から100μmを差し引いて求めた。
【0056】
「表面粗さ(以下「Ra」という)」:96%アルミナ基板上に、400メッシュで厚み50μmのステンレス鋼製スクリーンを用いて、乳剤厚み5μmで印刷し、80℃で、10分間乾燥することにより、評価用印刷塗膜を形成した。その印刷塗膜の表面粗さRa、すなわち、うねりを平均化した中心線と粗さ曲線との偏差の絶対値を平均化した値を、非接触式のレーザー表面粗さ計による測定で測定した線幅から100μmを差し引いて求めた。
【0057】
「構造欠陥不良率」:得られた積層セラミックコンデンサまたは積層セラミックインダクタのための焼成体チップの外観検査、超音波顕微鏡による検査で異常が見られた場合、研磨により内部の構造欠陥を確認し、(構造欠陥のある焼成体チップ数)/(焼成体チップの総数)を構造欠陥不良率とした。
【0058】
【表1】

Figure 2004269325
【0059】
【表2】
Figure 2004269325
【0060】
表1及び表2を参照すれば、本願発明の製造方法を実施した試料2〜8、試料10、及び試料11は、5μm以上の塊状物の残存がなく、5μm以下であっても格段に向上していることがわかる。その結果、構造欠陥不良率も10%以下におさえることができている。また、分散性も優れており、印刷塗膜の表面粗さも小さいことがわかる。特に有機バインダーの添加量が3〜8重量%の場合、印刷にじみに対し優れており、さらに好ましい。
【0061】
一方、1次分散工程及び2次分散工程の両方においてボールミルを用いた試料12は、セラミック粉末を2次粒子から1次粒子にまで解砕することができず、塊状物が残存し、構造欠陥不良率が高いことがわかる。また、第1の有機溶剤の添加量が少ない試料1は、セラミックペーストの粘度が高くなりすぎるため、2次分散工程において十分にセラミック電子部品にバインダ及び分散剤等を吸着させることができず、分散処理が不十分であり、Raも大きいことがわかる。また、第1の有機溶剤の添加量が多い試料9は、1次分散工程におけるセラミックペーストの粘度が低下し、高せん断力をかけたとしてもセラミック粉末を十分に解砕することができず、塊状物数が多いことがわかる。
【0062】
また、ボールミルを用いて1次分散工程しか行っていない比較例1の場合、一次混合物がスラリー状の場合にしか用いることができないため、セラミック粉末を2次粒子から1次粒子にまで解砕することができない。このため、5μm以上の塊状物が残存したり、十分な分散性が得られないことがわかる。また、各種高せん断力をかけて混合分散しても、1次分散工程しか行っていない比較例2〜4の場合、セラミック粉末は2次粒子から1次粒子へと解砕することは可能であるが、セラミック粉末の表面に十分に分散剤及び有機バインダを吸着することができない。このため、再度1次粒子が集結して凝集物になりやすく、十分な分散性が得られていないことがわかる。
【0063】
【実験例2】
実験例2は、積層セラミックインダクタに関するもので、段差吸収用セラミックグリーン層のためのセラミックペーストの製造において、この発明の特徴としての高せん断固練り1次分散工程と2次分散工程とを採用したことによる効果を確認するために実施したものである。
【0064】
〔磁性体セラミック粉末の準備〕
酸化第二鉄48.0mol%、酸化亜鉛22.0mol%、酸化ニッケル22.0mol%、酸化銅8.0mol%となるように秤量した。次に、ボールミルを用いて湿式混合した後、脱水乾燥させた。次いで、温度750℃で1時間仮焼した後、粉砕することにより磁性体セラミック粉末を得た。
【0065】
〔セラミックスラリーの準備およびセラミックグリーンシートの作製〕
先に準備した磁性体セラミック粉末100重量部とアクリル樹脂14重量部、分散剤0.8重量部、可塑剤0.5重量部、湿潤剤0.5重量部、消泡剤0.4重量部と純水50重量部を加えて、ボールミルで所望の比表面積が得られるように所定時間混合を行った。その後、減圧により脱泡を行った。得られたセラミックスラリーをリップコータを用いて、膜厚25μmの所望の成形密度を有する長尺なセラミックグリーンシートを成形した。
【0066】
〔導電性ペーストの準備〕
内部電極ペーストはAg/Pd=70/30の金属粉末100重量部にエチルセルロース4重量部、アルキッド樹脂2重量部、Ag金属レジネート3重量部、(Agとして約17.5重量部)、ブチルカルビトールアセテート35重量部とを、3本ロールで混練した。その後、エチルセルロースを35重量部を加えて粘度調整を行って、導電性ペーストを得た。
【0067】
〔段差吸収用セラミックグリーン層のためのセラミックペーストの準備〕
(試料13〜21)
先に準備した磁性体セラミック粉末100重量部に対して、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)1.0重量部と、チクソ剤6重量部と、可塑剤としてフタル酸ジメチル、フタル酸ジブチル、及びフタル酸ジオクチルを合計して5重量部とを用意し、1次分散時の有機溶剤としてのアセトンと、2次分散時の有機バインダーとしてのアクリル樹脂は、メタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとの共重合体とを用意し、このアクリル樹脂は表3の配合量となるように用意した。次に、1次分散工程として、出発原料をそれぞれ、加圧ニーダーを用いて高せん断力をかけながら60分間混合して1次混合物を得た。次に、2次分散工程として、得られた1次混合物をボールミルに移し替え、直径1mmのジルコニア製玉石600重量部と、沸点220℃のテルピネオール40重量部とを加え、さらに該ボールミルにて16時間希釈混合し、2次混合物を得た。
次いで、上述の2次混合物を、60℃の温浴中でエバポレータにより2時間減圧蒸留することにより、アセトンを除去した。このようにして得られたセラミックペーストを試料13〜21とした。
(試料22)
1次分散工程において、エクストルーダーを用いた以外は試料17と同様の方法を用いてセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料22とした。
(試料23)
1次分散工程において、プラネタリミキサを用いた以外は試料17と同様の方法を用いてセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料15とした。
(試料24)
先に準備した磁性体セラミック粉末100重量部と、アセトン70重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)1.0重量部と、を用意した。次に1次分散工程として、出発原料と直径1mmのジルコニア製玉石600重量部とをボールミルに投入し、4時間湿式混合して1次混合物を得た。次に、2次分散工程として、1次分散工程と同じボールミルに、沸点220℃のテルピネオール40重量部と、アクリル樹脂7重量部と、チクソ剤6重量部と、可塑剤5重量部とを添加した。そして、16時間ボールミルによって混合することによって、2次混合物を得た。次いで、上述の2次混合物を、60℃の温浴中でエバポレータにより2時間減圧蒸留することにより、アセトンを除去し、セラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを試料24とした。
【0068】
(参考例5)
先に準備した磁性体セラミック粉末100重量部と、沸点220℃のテルピネオール40重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)1.0重量部と、アクリル樹脂7重量部と、チクソ剤6重量部と、可塑剤5重量部とを用意した。次に出発原料を自動乳鉢で混合した後、三本ロールでよく混練してセラミックペーストを得た。このよにして得られたセラミックペーストを参考例5とした。
(参考例6)
先に準備した磁性体セラミック粉末100重量部と、沸点220℃のテルピネオール30重量部と、ポリアクリル酸4級アンモニウム塩分散剤(重量平均分子量1000)1.0重量部と、アクリル樹脂7重量部と、チクソ剤6重量部と、可塑剤5重量部とを用意した。次に出発原料を、60分間加圧ニーダーで分散した後、テルピネオール10重量部を加えて、自動乳鉢で6時間希釈分散しセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを参考例6とした。
(参考例7)
参考例6と同様の出発原料を、60分間エクストルーダーで高せん断力をかけて分散した以外は、参考例6と同様の方法でセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを参考例7とした。
(参考例8)
参考例6と同様の出発原料を、60分間プラネタリミキサで高せん断力をかけて分散した以外は、参考例6と同様の方法でセラミックペーストを得た。このようにして得られたセラミックペーストを参考例8とした。
【0069】
〔積層セラミックインダクタの作製〕
上記試料各々について、セラミックグリーンシート積層後にコイルが形成できるように、先に用意したセラミックグリーンシートの所定の位置に、レーザーあるいはパンチングなどの方法で貫通孔を形成した。このセラミックグリーンシートの主面上に内部電極を形成するため、導電性ペーストを形成し、導電性ペーストが付与されていない部分に段差吸収用磁性体層をスクリーン印刷し、80℃で10分間乾燥した。内部電極および段差吸収用磁性体層の各厚みは約20μmになるようにした。得られたセラミックグリーンシートをコイルが形成されるように11枚重ねて積層体を得、さらに積層体の最外層に導体塗布層を有しないセラミックグリーンシートを積層体を挟むように積み重ねて、生の積層体を作製した。この積層体を、80℃で1000kg/cm の加圧化で熱プレスした。
次に得られたセラミックグリーンシートを焼成後において長さ3.2mm×幅1.6mm×厚み1.6mmの寸法となるように、カットして複数の積層体チップを得た。
得られた積層体チップを並べて、400℃で2時間加熱して有機バインダを除去した後、900℃で90分焼成し、焼結体チップを得た。そして、得られた焼結体チップをバレルに投入し、端面研磨を施した後、焼結体の両端部に主成分が銀である外部電極を焼き付けて積層インダクタを完成させた。
【0070】
〔特性の評価〕
上述した試料13〜24、参考例5〜8の各々に係るセラミックペーストおよび積層インダクタの各種特性について、印刷にじみ、Raの印刷塗膜の乳剤厚みを20μmとした以外は、実験例1と同様の方法で評価した。その結果を表4に示す。
【0071】
【表3】
Figure 2004269325
【0072】
【表4】
Figure 2004269325
【0073】
表3及び表4を参照すれば、本願発明の製造方法を実施した試料14〜試料20、試料22、及び試料23は、5μm以上の塊状物の残存がなく、5μm以下であっても格段に向上していることがわかる。その結果、構造欠陥不良率も10%以下におさえることができている。また、分散性も優れており、印刷塗膜の表面粗さも小さいことがわかる。特に有機バインダーの添加量が4〜12重量%の場合、印刷にじみに対し優れており、さらに好ましい。
【0074】
一方、1次分散工程及び2次分散工程の両方においてボールミルを用いた試料24は、セラミック粉末を2次粒子から1次粒子にまで解砕することができず、塊状物が残存し、構造欠陥不良率が高いことがわかる。また、第1の有機溶剤の添加量が少ない試料13は、セラミックペーストの粘度が高くなりすぎるため、2次分散工程において十分にセラミック電子部品にバインダ及び分散剤等を吸着させることができず、分散処理が不十分であり、表面粗さも大きいことがわかる。また、第1の有機溶剤の添加量が多い試料21は、1次分散工程におけるセラミックペーストの粘度が低下し、高せん断力をかけたとしてもセラミック粉末を十分に解砕することができず、塊状物数が多いことがわかる。
【0075】
また、ボールミルを用いて1次分散工程しか行っていない参考例5の場合、一次混合物がスラリー状の場合にしか用いることができないため、セラミック粉末を2次粒子から1次粒子にまで解砕することができない。このため、5μm以上の塊状物が残存したり、十分な分散性が得られないことがわかる。また、各種高せん断力をかけて混合分散しても、1次分散工程しか行っていない参考例6〜8の場合、セラミック粉末は2次粒子から1次粒子へと解砕することは可能であるが、セラミック粉末の表面に十分に分散剤及び有機バインダを吸着することができない。このため、再度1次粒子が集結して凝集物になりやすく、十分な分散性が得られていないことがわかる。
【0076】
【発明の効果】
以上のように、本願第1の発明によれば、セラミックペーストに含有される有機溶剤の含有量が少ない状態で、高せん断力をかけているため、2次粒子に応力がかかり、容易に1次粒子にまで解砕することができる。また、高せん断力をかけて混練する1次分散工程を行った後に、2次分散工程も行うため、分散剤及び有機バインダのセラミック粉末への吸着を促進させることが容易にできる。このため、よりいっそう分散性の高いセラミックペーストが得られる。
また、本発明によれば有機溶剤の含有量が少なくても十分な分散性が得られるため、2次分散工程後に低沸点の第1の有機溶剤が残存せず、セラミックペーストの粘度の低下を防ぐことができる。これにより、セラミックペーストをセラミックグリーンシート上に印刷した場合、印刷にじみが生じることを防ぐことができる。
【0077】
本願第2の発明を用いることにより、1次分散工程において、十分に高せん断力をかけ、混練することができるので、セラミック粉末の2次粒子を1次粒子にまで容易に解砕することが可能となる。
【0078】
本願第3の発明の積層型セラミック電子部品の製造方法を用いることによって、セラミックペーストの分散性が高く、セラミックペースト中に塊状物がほとんど残存しないため、積層体を焼成してもクラック及びデラミネーションが発生しない積層型セラミック電子部品を得ることができる。
【0079】
また、本願第4の発明の製造方法を用いることによって、より確実に高せん断力をかけたセラミックペーストが得られるため、より確実にクラック及びデラミネーションが発生しない積層型セラミック電子部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の積層セラミックコンデンサの製造方法の一実施形態を示すのに用いられる、生の積層体3aの一部を図解的に示す断面図である。
【図2】図1に示した積層セラミックコンデンサの製造方法において作製される複合構造物6の一部を破断して示す平面図である。
【図3】図1に示した積層セラミックコンデンサの製造方法において作製される積層体チップ4aを図解的に示す断面図である。
【図4】従来の積層セラミックコンデンサの製造方法を説明するためのもので、生の積層体3の一部を図解的に示す断面図である。
【図5】図4に示した積層セラミックコンデンサの製造方法において作製される内部電極1が形成されたセラミックグリーンシート2の一部を示す平面図である。
【図6】図4に示した積層セラミックコンデンサの製造方法において作製される積層体チップ4を図解的に示す断面図である。
【符号の説明】
1 内部電極(内部回路要素膜)
2 セラミックグリーンシート
3a 生の積層体
4a 積層体チップ
5 段差吸収用セラミックグリーン層
6 複合構造[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic paste, and more particularly to a method of manufacturing a ceramic paste used for a negative pattern of an internal circuit element film pattern to absorb a step caused by a thickness of an internal circuit element film formed between ceramic layers. And a method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component.
[0002]
[Prior art]
For example, when manufacturing a multilayer ceramic electronic component such as a multilayer ceramic inductor or a multilayer ceramic capacitor, a plurality of ceramic green sheets are prepared, and these ceramic green sheets are stacked. On a specific ceramic green sheet, an internal circuit element film such as a conductor film or a resistor film is formed according to the function of the multilayer ceramic electronic component to be obtained.
[0003]
In recent years, as electronic devices such as mobile communication devices have been reduced in size and weight, electronic components used for circuit elements and the like of the electronic devices have also been strongly demanded to be reduced in size and weight. ing. As electronic components meeting such demands, multilayer ceramic electronic components typified by multilayer ceramic capacitors have become increasingly important.
For example, when manufacturing a multilayer ceramic capacitor, a ceramic slurry is prepared by mixing a dielectric ceramic powder, an organic binder, a plasticizer, and an organic solvent. Then, the ceramic slurry is formed into a sheet using a doctor blade method or the like on a support such as a polyester film coated with a silicone resin or the like, and dried. Thus, a ceramic green sheet is produced.
A conductive paste is applied by screen printing on the main surface of the above-mentioned ceramic green sheet in a plurality of patterns spaced from each other. By drying this, an internal electrode as an internal circuit element film is formed on the ceramic green sheet. FIG. 5 is a plan view showing a part of the ceramic green sheet 2 on which the internal electrodes 1 are formed at a plurality of locations as described above.
Next, the ceramic green sheets 2 are peeled off from the support, cut into a suitable size, and then stacked by a predetermined number as shown in FIG. Furthermore, by stacking a predetermined number of ceramic green sheets on which no internal electrodes are formed above and below the stack, the raw laminate 3 is manufactured.
This green laminate 3 is pressed in the laminating direction, and then cut to a size to become a laminate chip 4 for each multilayer ceramic capacitor as shown in FIG. Next, after passing through a binder removal step, it is subjected to a firing step, and finally an external electrode is formed, whereby a multilayer ceramic capacitor is completed.
[0004]
In such a multilayer ceramic capacitor, in order to satisfy the demand for miniaturization or thinning and large capacity, it is necessary to increase the number of stacked ceramic green sheets 2 and internal electrodes 1 and to make the ceramic green sheets 2 thinner. It becomes necessary to plan.
[0005]
However, as the number of layers increases as described above, as a result of the accumulation of the thicknesses of the internal electrodes 1, as a result of comparison between the portion where the internal electrodes 1 are located and the portion where they are not, or the internal electrodes 1 are compared in the stacking direction. The difference in thickness between the portion where the majority is arranged and the portion where it is not arranged becomes more remarkable. Therefore, for example, as shown in FIG. 6, the appearance of the obtained laminated body chip 4 is deformed such that one main surface thereof is convex.
If the deformation as shown in FIG. 6 occurs in the laminated chip 4, the pressing process in the part where the internal electrodes 1 are not located or the part where only a relatively small number of the internal electrodes 1 are arranged in the laminating direction is performed. In this case, a relatively large distortion is caused, and the adhesion between the ceramic green sheets 2 is inferior. Therefore, structural defects such as delamination and minute cracks are easily generated due to internal stress caused during firing. . Such an inconvenience causes a reduction in the reliability of the multilayer ceramic capacitor.
[0006]
In order to solve the above-described problem, for example, as shown in FIG. 2, a ceramic green layer 5 for absorbing a step is formed in a region on the ceramic green sheet 2 where the internal electrode 1 is not formed. It is disclosed that the ceramic green layer 5 for use substantially eliminates a step due to the thickness of the internal electrode 1 on the ceramic green sheet 2 (for example, see Patent Documents 1, 2, and 3).
As described above, by forming the step absorbing ceramic green layer 5, when the raw laminate 3a is manufactured as shown in part in FIG. 1, the portion where the internal electrode 1 is located and the portion where it is not. The thickness difference between the portion where the internal electrodes 1 are relatively arranged in the stacking direction and the portion where the internal electrodes 1 are not so arranged substantially does not occur. For this reason, as shown in FIG. 3, in the obtained laminated chip 4a, undesired deformation as shown in FIG. 6 is less likely to occur.
As a result, structural defects such as delamination and minute cracks as described above can be made less likely to occur, and the reliability of the obtained multilayer ceramic capacitor can be increased.
[0007]
In the above-described method of manufacturing a multilayer ceramic electronic component, for example, in a multilayer ceramic capacitor, the step absorbing ceramic green layer 5 has substantially the same composition as that of the ceramic green sheet 2 and includes ceramic powder, an organic binder, a plasticizer, It is formed by applying a ceramic paste containing an organic solvent.
However, in order to form the ceramic green layer 5 for absorbing a level difference on a portion having no internal electrode by printing or the like with high precision so as to have the same thickness as the internal electrode 1, the ceramic powder in the ceramic paste is required. Dispersibility must be excellent. This is because the presence of a secondary agglomerate of powder or a lump composed of powder and an organic binder, or an organic substance alone in the paste increases the leveling property of the printed coating film, that is, the unevenness of the coating film surface increases, or This is because there is a problem that uniform patterning accuracy cannot be obtained, such as occurrence of blurring variation.
[0008]
On the other hand, there has been disclosed a method of manufacturing a step absorption ceramic green layer having improved dispersibility (for example, see Patent Document 4).
Specifically, a ceramic powder, an organic binder, and a first organic solvent having a low boiling point are mixed using a ball mill to obtain a slurry, and then the slurry is mixed with the first organic solvent having a boiling point higher than that of the first organic solvent having the above boiling point. A second dispersion step of adding and mixing a high-boiling second organic solvent, and a step of heating the slurry and replacing the low-boiling first organic solvent with a high-boiling second organic solvent to obtain a ceramic paste And a method of producing a ceramic paste for the purpose of absorbing a step difference.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-56-94719
[Patent Document 2]
JP-A-3-74820
[Patent Document 3]
JP-A-9-106925
[Patent Document 4]
JP 2001-237140 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, as in the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-237140, the amount of the first organic solvent added in the primary dispersion step is as high as 70 parts by weight, so that the ceramic powder is not sufficiently disintegrated and a lump is formed. There is a problem.
More specifically, the dispersion of ceramic powder generally means: (1) adsorbing a dispersing agent to the agglomerated ceramic powder, called secondary particles, and sufficiently disintegrating it into primary particles; 2) sufficiently dispersing the primary particles to which the dispersant has been adsorbed so as not to aggregate again. The dispersibility of the ceramic paste greatly changes depending on whether or not the crushing corresponding to (1) is sufficiently performed.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-237140, since the dispersing step using a ball mill is provided twice, the reagglomeration of the primary particles described in (2) can be prevented. Even if it does, there arises a problem that the secondary particles cannot be divided into the primary particles. In addition, the dispersing agent cannot be sufficiently adsorbed on the ceramic powder, and there is a problem that the crushing efficiency is reduced. From the above, insufficient uncrushed powder remains during the primary dispersion step, and the remaining uncrushed powder is adsorbed to form a lump.
If such lumps remain in the ceramic paste, they cause cracks and delamination when firing the multilayer body of the multilayer ceramic capacitor. This becomes a serious problem as the size and capacitance of the multilayer ceramic capacitor increase, that is, as the thickness of the ceramic green sheet and the internal electrode decreases.
[0011]
Further, when a ceramic paste is formed by the manufacturing method of JP-A-2001-237140, the first organic solvent having a low boiling point used in the primary dispersion step is concentrated and removed after the completion of the secondary dispersion step. . However, since the content of the organic solvent is large, there occurs a problem that the first organic solvent having a low boiling point remains in the ceramic paste even after the concentration step. When the organic solvent remains in the ceramic paste in this way, the viscosity of the ceramic paste decreases even if the amount of the organic binder is almost the same, and when this ceramic paste is printed on a ceramic green sheet, printing bleeding occurs. There is a problem that occurs.
[0012]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to promote disintegration, which was insufficient with conventional dispersion, to suppress the generation of lumps, to increase the dispersibility, and to reduce the occurrence of printing bleeding in ceramic pastes and multilayer ceramics using the same. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic component.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a ceramic paste according to the first invention of the present application is a method for producing a ceramic paste containing at least ceramic powder, wherein 20 to 40 parts by weight of a first organic solvent is added to 100 parts by weight of the ceramic powder. Obtaining a primary mixture by mixing the primary mixture with a high shearing force, and a second dispersion having a relative evaporation rate smaller than at least the first organic solvent. A secondary dispersion step of dispersing the secondary mixture to which the organic solvent is added, and a removal step of removing the first organic solvent by heating the secondary mixture after the secondary dispersion step. It is characterized by the following.
By performing such a manufacturing method, since a high shear force is applied in a state where the content of the organic solvent contained in the ceramic paste is small, stress is applied to the secondary particles, and the primary particles are easily converted to the primary particles. Can be crushed. In addition, since the secondary dispersion step is also performed after the primary dispersion step of kneading by applying a high shear force, the adsorption of the dispersant and the organic binder to the ceramic powder can be easily promoted. For this reason, a ceramic paste with even higher dispersibility can be obtained.
[0014]
Further, according to the present invention, sufficient dispersibility can be obtained even when the content of the organic solvent is small, so that the first organic solvent having a low boiling point does not remain after the secondary dispersion step, and the viscosity of the ceramic paste is reduced. Can be prevented. Thereby, when the ceramic paste is printed on the ceramic green sheet, it is possible to prevent the occurrence of printing bleeding.
[0015]
In the method for producing a ceramic paste of the second invention of the present application, it is preferable that a high shearing force is applied using any of a pressure kneader, a planetary mixer, and an extruder in the primary dispersion step.
By using such a manufacturing method, a sufficiently high shearing force can be applied and kneaded in the primary dispersion step, so that the secondary particles of the ceramic powder can be easily crushed into primary particles. It becomes possible.
[0016]
A method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component according to a third aspect of the present invention includes a ceramic green sheet obtained by preparing a ceramic slurry, a conductive paste for internal electrodes, and a ceramic paste, and forming the ceramic slurry, An internal electrode formed by partially applying the conductive paste for internal electrodes so as to provide a step due to the thickness on the main surface of the ceramic green sheet, substantially eliminating the step due to the thickness of the internal electrode A plurality of composite structures comprising a ceramic green layer for absorbing a step formed by applying the ceramic paste to a region on the main surface of the ceramic green sheet where the internal electrode is not formed. Comprising a step of producing and a step of firing the green laminate A method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component using a ceramic paste, wherein the ceramic paste comprises a ceramic powder, an organic binder, and an organic solvent, and the ceramic powder and the organic binder include, among organic solvents, A step of adding 20 to 40 parts by weight to 100 parts by weight of the ceramic powder as an organic solvent to obtain a primary mixture; a primary dispersion step of kneading the primary mixture by applying a high shear force; A secondary dispersion step of dispersing a secondary mixture obtained by adding a second organic solvent having a relative evaporation rate smaller than at least the first organic solvent to the secondary mixture, and after the secondary dispersion step, removing the secondary mixture. And a removing step of removing the first organic solvent by heating.
By using such a manufacturing method, the dispersibility of the ceramic paste is high, and since there is almost no lump in the ceramic paste, a multilayer ceramic electronic component that does not generate cracks and delamination even when the laminate is fired. Obtainable.
[0017]
In the method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component using the ceramic paste according to the fourth invention of the present application, in the primary dispersion step, a high shear force is applied using any of a pressure kneader, a planetary mixer, and an extruder. Is preferred.
By using such a manufacturing method, a ceramic paste to which a high shearing force is applied can be obtained more reliably, so that a multilayer ceramic electronic component free from cracks and delamination can be provided more reliably.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is characterized by a method for producing a ceramic paste, and by employing this characteristic production method, the dispersibility of the ceramic powder contained in the ceramic paste can be increased. In particular, the number of lumps on the order of several μm can be suppressed.
That is, in the present invention, in order to produce the ceramic paste, the first mixture is added to the ceramic powder and the organic binder by adding 20 to 40 parts by weight of the first organic solvent to 100 parts by weight of the ceramic powder, and the primary mixture is added. Obtaining step, a primary dispersion step of mixing the primary mixture by applying a high shearing force, and adding a second organic solvent having a relative evaporation rate smaller than at least the first organic solvent to the primary mixture. This is performed by a secondary dispersion step of dispersing the mixture, and after the secondary dispersion step, a removal step of removing the first organic solvent by heating the secondary mixture.
[0019]
In the primary dispersion process, the dispersion treatment is performed using a device that is effective for dispersing high-viscosity materials, such as a pressure kneader, extruder, and planetary mixer, so that organic substances such as dispersants and binders are adsorbed on the ceramic powder. It is easy to promote, and the secondary aggregates of the ceramic powder can be sufficiently crushed with a high shearing force.
The high shear force is 200s -1 Kneading at the above shearing speed.
[0020]
In the secondary dispersion step, the crushed ceramic powder obtained in the primary dispersion step and the organic binder can be sufficiently and uniformly mixed as described above, or the first dispersion step can be performed in the secondary dispersion step. In addition to the organic solvent of the above, a second organic solvent having a relative evaporation rate smaller than that of the first organic solvent is added, and after the secondary dispersion step, the first organic solvent is selectively heated by heating the secondary mixture. It can also be removed.
By this method, it is possible to keep the viscosity of the secondary mixture relatively low even in the stage of the secondary dispersion step, and therefore, the ceramic powder in the crushed state and the organic binder are mixed in a more uniform state. In addition, a further crushing effect of the ceramic powder can be promoted.
[0021]
Since the dispersion with high viscosity is possible in the primary dispersion step in which a high shear force is applied as described above, a dispersion method in which the first organic solvent amount is not subjected to a dispersion treatment by applying a high shear force in the primary dispersion step Can be reduced as compared with the amount of the first organic solvent required. More specifically, in the latter dispersion method in which the dispersion treatment is not performed by applying a high shear force, the amount of the organic solvent is 60 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. Parts and the amount of organic solvent can be reduced.
If the amount of the first organic solvent is less than 20 parts by weight, the viscosity of the ceramic paste becomes too high, so that the binder and the dispersant cannot be sufficiently adsorbed on the ceramic electronic component in the secondary dispersion step, and the dispersion treatment is performed. Is insufficient.
On the other hand, if it exceeds 40 parts by weight, the viscosity of the ceramic paste in the primary dispersion step is reduced, and there is a problem that the ceramic powder cannot be sufficiently crushed even when a high shearing force is applied.
[0022]
The organic solvent having a low boiling point is concentrated and removed after the completion of the secondary dispersion step. At this time, the first organic solvent may remain in the paste. The residual organic solvent lowers the viscosity of the paste, and such a paste causes printing bleeding, so that high-precision printability cannot be ensured. Therefore, according to the method of the present invention, in which the amount of the first organic solvent can be reduced, as in the present invention, the residual low-boiling organic solvent in the paste can be reduced, and a target stable paste viscosity can be obtained.
[0023]
As the physical properties required for the first organic solvent, the relative evaporation rate at 20 ° C. is 100 or more, more preferably 150 or more. If the relative evaporation rate is 100 or more, the removal of the first organic solvent in the removal step is performed immediately.
Here, the relative evaporation rate refers to a relative evaporation rate when the evaporation rate of normal butyl acetate is 100.
Examples of the above-mentioned first organic solvent include ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetone, hydrocarbons such as toluene, alcohols such as methanol, ethanol and isopropanol, ethyl acetate, isobutyl acetate and butyl acetate. Can be advantageously used.
[0024]
The amount of the second organic solvent used is 30 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic powder.
If the amount of the second organic solvent is less than 30 parts by weight, the resin component such as the organic binder contained in the ceramic paste cannot be completely dissolved, and the dispersibility decreases, which is not preferable. If the amount exceeds 50 parts by weight, the viscosity of the ceramic paste becomes low, and there is a problem that printing bleeding occurs.
[0025]
As the physical properties required for the second organic solvent, it is preferable that the relative evaporation rate at 20 ° C. is 50 or less and the boiling point is 150 ° C. or more, more preferably the boiling point is 200 ° C. to 220 ° C. .
When the relative evaporation rate is 50 or less, the drying rate of the ceramic paste can be set to a predetermined value or less, so that the printability of screen printing can be improved. Here, the relative evaporation rate also means a relative evaporation rate when the evaporation rate of normal butyl acetate is set to 100.
Then, the second organic solvent is added at the stage of the primary dispersion step, added at the stage of the secondary dispersion step, or added at the stage of the primary dispersion step to adjust the viscosity. However, it may be additionally supplied at the stage of the secondary dispersion step.
[0026]
Examples of the second organic solvent include ketones such as diisopropyl ketone and isophorone, polyhydric alcohol derivatives such as methyl cellosolve acetate, cellosolve acetate, butyl carbitol and butyl cellosolve, esters such as dimethyl phthalate, cyclohexanol, dihydroterpineol and terpineol. , Alcohols such as dipropylene glycol, hydrocarbons such as pine oil, and mixtures thereof can be advantageously used.
[0027]
The difference in boiling point between the first organic solvent and the second organic solvent is preferably 50 ° C. or more. When the difference in boiling point is 50 ° C. or more, it is easy to selectively remove the first organic solvent by heat treatment in the removing step.
[0028]
A dispersant or the like may be appropriately added to the ceramic paste.
The dispersant is not particularly limited, but preferably has a molecular weight of 10,000 or less from the viewpoint of dispersibility. Any of anionic, cationic and nonionic types may be used, but polyacrylic acid or its ammonium salt, polyacrylate copolymer, polyethylene oxide, polyoxyethylene alkyl aluminum ether, fatty acid diethanolamide, polyethylene imine, polyoxypropylene A copolymer of monoallyl monobutyl ether and maleic anhydride (and styrene) is preferred. The dispersant is added in an amount of 0.1 to 5.0 parts by weight, preferably 0.5 to 2.0 parts by weight, based on the ceramic powder.
In addition, a thixotropic agent, a plasticizer, a wetting agent, an antifoaming agent, and the like may be appropriately added according to a desired paste.
[0029]
As the organic binder used for the ceramic paste, one that dissolves in an organic solvent at room temperature is preferable.
Examples of such organic binders include polyacetals such as polybutyl butyral, modified celluloses such as poly (meth) acrylates, ethyl cellulose, alkyds, vinylidenes, polyethers, epoxy resins, urethane resins. , Polyamide resins, polyimide resins, polyamide imide resins, polyester resins, polysulfone resins, liquid crystal polymers, polyimidazole resins, polyoxazoline resins, and the like.
The amount of the organic binder varies depending on the type of the ceramic powder, but is preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the ceramic powder. In particular, in the case of a ceramic capacitor using dielectric ceramic powder, 3 to 8 parts by weight is more preferable for 100 parts by weight of dielectric ceramic powder. When the magnetic ceramic powder is used, the amount is more preferably 4 to 12 parts by weight based on 100 parts by weight of the magnetic ceramic powder.
BaTiO is used as the dielectric ceramic. 3 System, CaTiO 3 System, SrTiO 3 System, MgTiO 3 System, TiO 2 The system or the like may be used alone or a mixture thereof.
The magnetic ceramics include Mn-Zn ferrite, Ni-Zn ferrite, Mg-Zn ferrite, Cu-Zn ferrite, Li-Zn ferrite, Ni-Co-Cu ferrite, Ni-Cu- ferrite. Zn-based ferrite, Y-Al-based ferrite, T-Fe-based ferrite, or the like can be used.
In any case, when the amount of the organic binder is less than the preferable range, the viscosity of the paste becomes insufficient, printing bleeds, and a favorable coating film shape cannot be obtained. On the other hand, when the amount is larger than the preferred range, stringiness occurs in the paste, so that good plate releasability cannot be obtained, continuous printability deteriorates, and printing bleeding occurs.
[0030]
The first ceramic powder contained in the ceramic slurry for the ceramic green sheet 2 has substantially the same composition as the second ceramic powder contained in the ceramic paste for the step-absorbing ceramic green layer 5. Is preferred. This is because the sinterability between the step absorbing ceramic green layer 5 and the ceramic green sheet 2 is matched.
Note that “substantially” means that the compositions are not necessarily the same as long as they have substantially the same composition, and that the shrinkage ratio between the ceramic green layer and the ceramic paste is about the same, Can be matched.
[0031]
An embodiment of a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor using the ceramic paste of the present invention will be described below. The method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor using the ceramic paste according to this embodiment can be described with reference to FIGS. 1 to 3 described above.
[0032]
In carrying out the present invention, a ceramic slurry for the ceramic green sheet 2, a conductive paste for the internal electrode 1, and a ceramic paste for the step absorbing ceramic green layer 5 are prepared.
In a specific embodiment of the present invention, the ceramic powder contained in each of the ceramic slurry and the ceramic paste is a dielectric ceramic powder. In this case, when the internal circuit element films are the internal electrodes arranged so as to form a capacitance therebetween, a multilayer ceramic capacitor can be manufactured.
[0033]
In another specific embodiment of the present invention, the ceramic powder contained in each of the ceramic slurry and the ceramic paste is a magnetic ceramic powder. In this case, when the internal circuit element film is a coil conductor film extending in a coil shape, a laminated inductor can be manufactured.
[0034]
In order to obtain the ceramic green sheet 2 from the above-mentioned ceramic slurry, the ceramic slurry is applied by a doctor blade method or the like on a support (not shown) such as a polyester film coated with a silicone resin or the like as a release agent. Formed and then dried.
The thickness of the ceramic green sheet 2 after drying is, for example, several tens of μm.
[0035]
On the main surface of the ceramic green sheet 2, the internal electrodes 1 are formed with a thickness of, for example, about 3 to 30 μm so as to be distributed at a plurality of locations.
[0036]
The internal electrode 1 is formed, for example, by applying a conductive paste by screen printing or the like and drying the conductive paste. Since each of the internal electrodes 1 has a predetermined thickness, a step due to this thickness is provided on the ceramic green sheet 2.
[0037]
Next, a step-absorbing ceramic green layer 5 is formed on the main surface of the ceramic green sheet 2 in a region where the internal electrode 1 is not formed so as to substantially eliminate the step due to the thickness of the internal electrode 1 described above. Is formed.
Note that "substantially" means that the thickness of the internal electrode 1 and the thickness of the step absorbing ceramic green layer 5 are approximately the same, and since the thickness is approximately the same, the step is eliminated.
The step absorbing ceramic green layer 5 is formed by applying the above-mentioned ceramic paste by screen printing or the like with the negative pattern of the internal electrode 1, and then dried. The ceramic paste used here is a feature of the present invention.
As shown in FIG. 1, it is preferable that the step absorbing ceramic green layer 5 be formed at the peripheral portion of the internal electrode 1 so as to cover a part of the internal electrode 1.
In the above description, the step-absorbing ceramic green layer 5 is formed after the internal electrode 1 is formed. Conversely, the internal electrode 1 may be formed after the step-absorbing ceramic green layer 5 is formed. Good.
[0038]
A plurality of composite structures 6 as shown in FIG. 2 in which the internal electrode 1 and the step-absorbing ceramic green layer 5 are formed on the ceramic green sheet 2 are prepared, and these composite structures 6 are separated from the support. After that, the sheet is cut into a suitable size, a predetermined number of sheets are stacked, and ceramic green sheets on which the internal electrodes and the step-absorbing ceramic green layer are not formed are stacked one above the other. A raw laminate 3a as shown is produced.
[0039]
After being pressed in the laminating direction, the green laminate 3a is cut into a size to become a laminate chip 4a for each multilayer ceramic capacitor, as shown in FIG. After that, the multilayer capacitor is completed by being subjected to a firing step and finally forming external electrodes.
[0040]
As described above, by forming the step absorption ceramic green layer 5, as shown in FIG. 1, in the raw laminate 3 a, between the portion where the internal electrode 1 is located and the portion where it is not. Alternatively, there is substantially no difference in thickness between a portion where the internal electrodes 1 are arranged in a relatively large number in the stacking direction and a portion where the internal electrodes 1 are not so arranged, as shown in FIG. Deformation is unlikely to occur. As a result, in the obtained multilayer ceramic capacitor, problems such as structural defects such as delamination and minute cracks and short-circuit failure can be suppressed.
[0041]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples.
[0042]
[Experimental example 1]
Experimental Example 1 relates to a monolithic ceramic capacitor. In the production of a ceramic paste for a ceramic green layer for absorbing a level difference, a high-shear stiffening primary dispersion step and a secondary dispersion step as features of the present invention were employed. The purpose of this study was to confirm the effect.
[0043]
[Preparation of ceramic powder]
First, barium carbonate (BaCO 3 ) And titanium oxide (TiO) 2 ) Was weighed to have a molar ratio of 1: 1 and wet-mixed using a ball mill, followed by dehydration and drying. Next, the resultant was calcined at a temperature of 1000 ° C. for 2 hours and then pulverized to obtain a dielectric ceramic powder.
[0044]
[Preparation of ceramic slurry and preparation of ceramic green sheet]
100 parts by weight of the ceramic powder previously prepared, 7 parts by weight of polyvinyl butyral (“Polyvinyl butyral BMS” manufactured by Sekisui Chemical), 3 parts by weight of DOP (dioctyl phthalate) as a plasticizer, 30 parts by weight of methyl ethyl ketone, and 20 parts of ethanol A weight part and 20 parts by weight of toluene were put into a ball mill together with 600 parts by weight of a zirconia ball having a diameter of 1 mm, and wet-mixed for 20 hours to obtain a ceramic slurry.
Then, a doctor green method was applied to the ceramic slurry to form a ceramic green sheet having a thickness of about 10 μm. Drying was performed at 80 ° C. for 5 minutes.
[0045]
(Preparation of conductive paste)
100 parts by weight of metal powder of Ag / Pd = 70/30, 4 parts by weight of ethyl cellulose, 2 parts by weight of alkyd resin, 3 parts by weight of Ag metal resinate (17.5 parts by weight as Ag), and butyl carbitol acetate 35 After kneading the mixture with a three-roll mill, 35 parts by weight of terpineol was added to adjust the viscosity.
[0046]
(Preparation of ceramic paste for ceramic green layer for step absorption)
(Samples 1 to 9)
With respect to 100 parts by weight of the previously prepared dielectric ceramic powder, 0.5 parts by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight: 1000) was prepared, and methyl ethyl ketone as an organic solvent at the time of primary dispersion was prepared. Ethyl cellulose resin as an organic binder at the time of secondary dispersion was prepared so as to have the compounding amount shown in Table 1. Next, as a primary dispersion step, each of the starting materials was subjected to a shear rate of 200 s using a pressure kneader. -1 The mixture was mixed for 60 minutes while applying a high shear force to obtain a primary mixture. Next, as a secondary dispersion step, the obtained primary mixture was transferred to a ball mill, and 600 parts by weight of a zirconia ball having a diameter of 1 mm and 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C. were added. The mixture was diluted with time to obtain a secondary mixture.
Next, methyl ethyl ketone was removed by distilling the above-mentioned secondary mixture under reduced pressure by an evaporator in a hot bath at 60 ° C. for 2 hours. The ceramic pastes thus obtained were used as samples 1 to 9.
(Sample 10)
In the primary dispersion step, a ceramic paste was obtained in the same manner as in Sample 5, except that an extruder was used. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 10.
(Sample 11)
In the primary dispersion step, a ceramic paste was obtained in the same manner as in Sample 5, except that a planetary mixer was used. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 11.
(Sample 12)
100 parts by weight of the previously prepared dielectric ceramic powder, 70 parts by weight of methyl ethyl ketone, and 0.5 part by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight 1000) were prepared. Next, as a primary dispersion step, a starting material and 600 parts by weight of zirconia cobblestone having a diameter of 1 mm were charged into a ball mill and wet-mixed for 4 hours to obtain a primary mixture. Next, as a secondary dispersion step, 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C. and 5 parts by weight of an ethyl cellulose resin were added to the same ball mill as in the primary dispersion step. Then, the mixture was mixed by a ball mill for 16 hours to obtain a secondary mixture. Next, the above-mentioned secondary mixture was distilled under reduced pressure in an evaporator at 60 ° C. for 2 hours to remove methyl ethyl ketone, thereby obtaining a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 12.
[0047]
(Reference Example 1)
100 parts by weight of the previously prepared dielectric ceramic powder, 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C., 0.5 part by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight: 1000), and 5 parts by weight of ethyl cellulose resin Was prepared. Next, the starting materials were mixed in an automatic mortar and kneaded well with a three-roll mill to obtain a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 1.
(Reference Example 2)
100 parts by weight of the previously prepared dielectric ceramic powder, 30 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C., 0.5 part by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight 1000), and 5 parts by weight of ethyl cellulose resin Was prepared. Next, the starting material was dispersed in a pressure kneader for 60 minutes, 10 parts by weight of terpineol was added, and the mixture was diluted and dispersed in an automatic mortar for 6 hours to obtain a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was used as Comparative Example 2.
(Reference Example 3)
A ceramic paste was obtained in the same manner as in Reference Example 2, except that the same starting material as in Reference Example 2 was dispersed by applying a high shear force with an extruder for 60 minutes. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 3.
(Reference Example 4)
A ceramic paste was obtained in the same manner as in Reference Example 2, except that the same starting materials as in Reference Example 2 were dispersed by applying a high shear force with a planetary mixer for 60 minutes. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 4.
[0048]
[Production of multilayer ceramic capacitor]
Next, a conductive paste for forming an internal electrode was screen-printed on the main surface of the ceramic green sheet prepared above, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. The dimensions, shape and position of the internal electrodes were set so as to be compatible with the laminated chip obtained in a later step. Next, the ceramic pastes of Samples 1 to 12 and Reference Examples 1 to 4 obtained as described above were used as step-absorbing pastes, and the steps were formed on the main surface of the ceramic green sheet where no internal electrodes were formed. Was screen printed so as not to make. Then, the green sheet provided with the step absorption paste was dried at 80 ° C. for 10 minutes. The thickness of each of the internal electrode and the step absorption ceramic green layer was set to about 3 μm.
[0049]
Next, 200 ceramic green sheets on which the conductive paste and the step absorbing paste were printed as described above were prepared, and these were laminated to obtain a laminate. At this time, several tens of ceramic green sheets to which no internal electrodes were provided were provided so as to sandwich the laminate. Then, the obtained laminate is subjected to 1000 kg / cm at 80 ° C. 2 Hot pressing under the following pressure conditions.
[0050]
Next, a plurality of laminate chips are obtained by cutting the above-mentioned green laminate with a cutting blade so as to have a size of 3.2 mm in length × 1.6 mm in width × 1.6 mm in thickness after firing. Was. Then, on the firing setter on which a small amount of zirconia powder was sprayed, the above-mentioned plurality of laminated chips were aligned, and the temperature was raised from room temperature to 250 ° C. over 24 hours to remove the organic binder. Thereafter, the laminated chip was put into a firing furnace and fired at a maximum of 1300 ° C. for a profile of about 20 hours to obtain a sintered chip having a ceramic layer, an internal electrode layer, and a step absorption paste layer.
[0051]
Finally, each of the obtained sintered body chips is put into a barrel, and after polishing the end face, external electrodes are provided at both ends of the sintered body, and the ceramic pastes of Samples 1 to 12 and Reference Examples 1 to 4 are provided. Was used as a step absorption paste layer to complete a multilayer ceramic capacitor.
The characteristics of the multilayer ceramic capacitors of Samples 1 to 12 and Reference Examples 1 to 4 obtained as described above were evaluated as follows. Table 2 shows the results.
[0052]
“Lump number”: On a glass substrate, screen printing was performed using a stainless steel screen with a thickness of 400 μm and a thickness of 50 μm to a thickness of 5 μm, followed by drying at 80 ° C. for 10 minutes to form a printed coating film for evaluation. Formed. Thereafter, the surface of the coating film was visually observed under oblique light using a microscope with a magnification of 200 times. The observation area was 7.0 mm in total. 2 The number was divided into less than 5 μm, 5 μm or more and less than 10 μm, and 10 μm or more according to the major axis of the lump.
[0053]
"Dispersion degree": The particle size distribution of the ceramic powder before pulverization was measured using an optical diffraction type particle size distribution analyzer, and calculated from the obtained particle size distribution. That is, the previously prepared ceramic powder was dispersed in water using an ultrasonic homogenizer, and ultrasonic waves were applied until the particle size did not decrease any more, and the particle size of the average particle size D90 at that time was recorded. This was defined as the critical particle size. On the other hand, the ceramic paste was diluted in ethanol, and the particle size of the average particle size D90 in the particle size distribution was recorded, which was used as the particle size of the paste. And
Dispersion degree = (particle size of paste / critical particle size) −1
Was calculated based on the following equation. If the numerical value is +, the closer the value is to 0, and if the numerical value is-, the larger the absolute value, the more the average particle diameter D90 is compared. It has a distribution, that is, good dispersibility.
[0054]
“Viscosity”: The viscosity of the ceramic paste was measured using a Tokyo Keiki E-type viscometer at 25 ° C. while applying a rotation of 0.5 rpm. The rotor used a conical rotor with a cone angle of 1 degree 34 minutes and a cone radius of 24 mm.
[0055]
"Print smearing": On a 96% alumina substrate, using a stainless steel screen of 100 μm width / 100 μm pitch, 400 mesh and a thickness of 50 μm, printing was performed at an emulsion thickness of 5 μm, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. A printed coating film for evaluation was formed, and its thickness was determined by subtracting 100 μm from a line width measured by a non-contact type laser surface roughness meter.
[0056]
“Surface roughness (hereinafter referred to as“ Ra ”)”: printing on a 96% alumina substrate with a 400-mesh, 50 μm-thick stainless steel screen at an emulsion thickness of 5 μm, and drying at 80 ° C. for 10 minutes. As a result, a printed coating film for evaluation was formed. The surface roughness Ra of the printed coating film, that is, the value obtained by averaging the absolute value of the deviation between the center line obtained by averaging the undulation and the roughness curve was measured by a non-contact laser surface roughness meter. It was determined by subtracting 100 μm from the line width.
[0057]
"Structural defect defect rate": If abnormalities are found in the appearance inspection of the fired body chip for the obtained multilayer ceramic capacitor or multilayer ceramic inductor and inspection with an ultrasonic microscope, the internal structural defects are confirmed by polishing, (Number of fired chips having structural defects) / (total number of fired chips) was defined as the structural defect defect rate.
[0058]
[Table 1]
Figure 2004269325
[0059]
[Table 2]
Figure 2004269325
[0060]
With reference to Tables 1 and 2, Samples 2 to 8, Sample 10, and Sample 11 in which the production method of the present invention was performed have no residual mass of 5 μm or more, and are significantly improved even when the size is 5 μm or less. You can see that it is doing. As a result, the structural defect rate can be suppressed to 10% or less. Also, it is understood that the dispersibility is excellent and the surface roughness of the printed coating film is small. In particular, when the addition amount of the organic binder is 3 to 8% by weight, the printing bleeding is excellent, and it is more preferable.
[0061]
On the other hand, in the sample 12 using the ball mill in both the primary dispersion step and the secondary dispersion step, the ceramic powder cannot be crushed from the secondary particles to the primary particles, and a lump remains and structural defects It can be seen that the defect rate is high. Further, in Sample 1 in which the amount of the first organic solvent added is small, the viscosity of the ceramic paste becomes too high, and thus the binder and the dispersant cannot be sufficiently adsorbed on the ceramic electronic component in the secondary dispersion step. It can be seen that the dispersion processing is insufficient and Ra is large. Further, in Sample 9 in which the amount of the first organic solvent added is large, the viscosity of the ceramic paste in the primary dispersion step is reduced, and the ceramic powder cannot be sufficiently disintegrated even when a high shear force is applied, It can be seen that the number of lumps is large.
[0062]
Further, in the case of Comparative Example 1 in which only the primary dispersion step is performed using a ball mill, the ceramic powder can be used only when the primary mixture is in a slurry state, so that the ceramic powder is crushed from secondary particles to primary particles. I can't. For this reason, it turns out that the lump of 5 micrometers or more remains and sufficient dispersibility cannot be obtained. Also, even in the case of Comparative Examples 2 to 4 in which only the primary dispersion step is performed even if various high shear forces are mixed and dispersed, the ceramic powder can be crushed from secondary particles to primary particles. However, the dispersant and the organic binder cannot be sufficiently adsorbed on the surface of the ceramic powder. For this reason, it is understood that the primary particles are likely to aggregate again to form aggregates, and that sufficient dispersibility has not been obtained.
[0063]
[Experimental example 2]
Experimental Example 2 relates to a multilayer ceramic inductor. In the production of a ceramic paste for a ceramic green layer for absorbing a level difference, a high-shear stiffening primary dispersion process and a secondary dispersion process as features of the present invention were employed. The purpose of this study was to confirm the effect.
[0064]
(Preparation of magnetic ceramic powder)
It was weighed so as to be 48.0 mol% of ferric oxide, 22.0 mol% of zinc oxide, 22.0 mol% of nickel oxide, and 8.0 mol% of copper oxide. Next, after wet mixing using a ball mill, the mixture was dehydrated and dried. Next, the powder was calcined at a temperature of 750 ° C. for 1 hour and then pulverized to obtain a magnetic ceramic powder.
[0065]
[Preparation of ceramic slurry and preparation of ceramic green sheet]
100 parts by weight of the magnetic ceramic powder prepared above, 14 parts by weight of acrylic resin, 0.8 parts by weight of dispersant, 0.5 parts by weight of plasticizer, 0.5 parts by weight of wetting agent, 0.4 parts by weight of defoamer And 50 parts by weight of pure water were added and mixed for a predetermined time by a ball mill so that a desired specific surface area was obtained. Thereafter, defoaming was performed under reduced pressure. Using the obtained ceramic slurry, a long ceramic green sheet having a desired molding density of 25 μm in thickness was formed using a lip coater.
[0066]
(Preparation of conductive paste)
The internal electrode paste is composed of 100 parts by weight of metal powder of Ag / Pd = 70/30, 4 parts by weight of ethyl cellulose, 2 parts by weight of alkyd resin, 3 parts by weight of Ag metal resinate, (about 17.5 parts by weight as Ag), butyl carbitol 35 parts by weight of acetate were kneaded with three rolls. Thereafter, 35 parts by weight of ethyl cellulose was added to adjust the viscosity to obtain a conductive paste.
[0067]
(Preparation of ceramic paste for ceramic green layer for step absorption)
(Samples 13 to 21)
With respect to 100 parts by weight of the magnetic ceramic powder prepared above, 1.0 part by weight of a quaternary ammonium polyacrylate dispersant (weight average molecular weight: 1000), 6 parts by weight of a thixotropic agent, dimethyl phthalate as a plasticizer, A total of 5 parts by weight of dibutyl phthalate and dioctyl phthalate was prepared. Acetone as an organic solvent at the time of primary dispersion and an acrylic resin as an organic binder at the time of secondary dispersion were methacrylate and acrylic resin. A copolymer with an acid ester was prepared, and this acrylic resin was prepared so as to have a blending amount shown in Table 3. Next, as a primary dispersion step, the starting materials were mixed for 60 minutes while applying a high shearing force using a pressure kneader to obtain a primary mixture. Next, as a secondary dispersion step, the obtained primary mixture was transferred to a ball mill, and 600 parts by weight of a zirconia ball having a diameter of 1 mm and 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C. were added. The mixture was diluted with time to obtain a secondary mixture.
Next, acetone was removed by distilling the above-mentioned secondary mixture under reduced pressure in a warm bath at 60 ° C. using an evaporator for 2 hours. The ceramic pastes thus obtained were designated as Samples 13 to 21.
(Sample 22)
In the primary dispersion step, a ceramic paste was obtained in the same manner as in Sample 17, except that an extruder was used. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 22.
(Sample 23)
In the primary dispersion step, a ceramic paste was obtained in the same manner as in Sample 17, except that a planetary mixer was used. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 15.
(Sample 24)
100 parts by weight of the magnetic ceramic powder prepared above, 70 parts by weight of acetone, and 1.0 part by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight 1000) were prepared. Next, as a primary dispersion step, a starting material and 600 parts by weight of zirconia cobblestone having a diameter of 1 mm were charged into a ball mill and wet-mixed for 4 hours to obtain a primary mixture. Next, as a secondary dispersion step, 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C., 7 parts by weight of an acrylic resin, 6 parts by weight of a thixo agent, and 5 parts by weight of a plasticizer were added to the same ball mill as in the primary dispersion step. did. Then, the mixture was mixed by a ball mill for 16 hours to obtain a secondary mixture. Next, the above-mentioned secondary mixture was distilled under reduced pressure in an evaporator for 2 hours in a hot bath at 60 ° C. to remove acetone, thereby obtaining a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was used as Sample 24.
[0068]
(Reference Example 5)
100 parts by weight of the magnetic ceramic powder prepared above, 40 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C., 1.0 part by weight of a quaternary ammonium polyacrylate dispersant (weight average molecular weight 1000), and 7 parts by weight of an acrylic resin And 6 parts by weight of a thixotropic agent and 5 parts by weight of a plasticizer. Next, the starting materials were mixed in an automatic mortar and kneaded well with a three-roll mill to obtain a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 5.
(Reference Example 6)
100 parts by weight of the previously prepared magnetic ceramic powder, 30 parts by weight of terpineol having a boiling point of 220 ° C., 1.0 part by weight of a polyacrylic acid quaternary ammonium salt dispersant (weight average molecular weight 1000), and 7 parts by weight of an acrylic resin And 6 parts by weight of a thixotropic agent and 5 parts by weight of a plasticizer. Next, the starting material was dispersed in a pressure kneader for 60 minutes, 10 parts by weight of terpineol was added, and the mixture was diluted and dispersed in an automatic mortar for 6 hours to obtain a ceramic paste. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 6.
(Reference Example 7)
A ceramic paste was obtained in the same manner as in Reference Example 6, except that the same starting materials as in Reference Example 6 were dispersed by applying a high shear force with an extruder for 60 minutes. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 7.
(Reference Example 8)
A ceramic paste was obtained in the same manner as in Reference Example 6, except that the same starting material as in Reference Example 6 was dispersed by applying a high shear force with a planetary mixer for 60 minutes. The ceramic paste thus obtained was referred to as Reference Example 8.
[0069]
[Production of multilayer ceramic inductor]
For each of the above samples, a through hole was formed at a predetermined position of the previously prepared ceramic green sheet by a method such as laser or punching so that a coil could be formed after laminating the ceramic green sheet. In order to form internal electrodes on the main surface of the ceramic green sheet, a conductive paste is formed, and a step-absorbing magnetic layer is screen-printed on a portion where the conductive paste is not applied, and dried at 80 ° C. for 10 minutes. did. Each thickness of the internal electrode and the step absorption magnetic layer was set to about 20 μm. Eleven ceramic green sheets obtained were stacked so as to form a coil to obtain a laminated body, and ceramic green sheets having no conductor coating layer on the outermost layer of the laminated body were stacked so as to sandwich the laminated body. Was produced. 1000 kg / cm at 80 ° C. 2 Was hot pressed.
Next, the obtained ceramic green sheet was cut into a size of 3.2 mm in length × 1.6 mm in width × 1.6 mm in thickness after firing to obtain a plurality of laminated chips.
The obtained laminated chips were arranged, heated at 400 ° C. for 2 hours to remove the organic binder, and then fired at 900 ° C. for 90 minutes to obtain a sintered chip. Then, the obtained sintered body chip was put into a barrel, the end face was polished, and external electrodes mainly composed of silver were baked on both ends of the sintered body to complete a laminated inductor.
[0070]
[Evaluation of properties]
With respect to the various characteristics of the ceramic pastes and laminated inductors according to Samples 13 to 24 and Reference Examples 5 to 8 described above, the same as in Experimental Example 1 except that printing bleeding and the emulsion thickness of the printed coating film of Ra were set to 20 μm. The method was evaluated. Table 4 shows the results.
[0071]
[Table 3]
Figure 2004269325
[0072]
[Table 4]
Figure 2004269325
[0073]
With reference to Tables 3 and 4, Samples 14 to 20, Sample 22, and Sample 23, in which the production method of the present invention was performed, had no lump of 5 μm or more remaining, and even if it was 5 μm or less, they were markedly remarkable. It can be seen that it has improved. As a result, the structural defect rate can be suppressed to 10% or less. Also, it is understood that the dispersibility is excellent and the surface roughness of the printed coating film is small. In particular, when the added amount of the organic binder is 4 to 12% by weight, the printing bleeding is excellent, and it is more preferable.
[0074]
On the other hand, in the sample 24 using the ball mill in both the primary dispersion step and the secondary dispersion step, the ceramic powder could not be crushed from the secondary particles to the primary particles, a lump remained, and structural defects were found. It can be seen that the defect rate is high. In addition, the sample 13 in which the amount of the first organic solvent added is small, the viscosity of the ceramic paste becomes too high, so that the binder and the dispersant cannot be sufficiently adsorbed to the ceramic electronic component in the secondary dispersion step, It can be seen that the dispersion treatment was insufficient and the surface roughness was large. In addition, the sample 21 with a large amount of the first organic solvent added has a low viscosity of the ceramic paste in the primary dispersion step, and cannot sufficiently crush the ceramic powder even when a high shear force is applied, It can be seen that the number of lumps is large.
[0075]
In addition, in the case of Reference Example 5 in which only the primary dispersion step is performed using a ball mill, since the ceramic powder can be used only when the primary mixture is in a slurry state, the ceramic powder is crushed from secondary particles to primary particles. I can't. For this reason, it turns out that the lump of 5 micrometers or more remains and sufficient dispersibility cannot be obtained. In addition, in the case of Reference Examples 6 to 8, in which only the primary dispersion step is performed even if various high shear forces are mixed and dispersed, the ceramic powder can be crushed from secondary particles to primary particles. However, the dispersant and the organic binder cannot be sufficiently adsorbed on the surface of the ceramic powder. For this reason, it is understood that the primary particles are likely to aggregate again to form aggregates, and that sufficient dispersibility has not been obtained.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention of the present application, since a high shearing force is applied in a state where the content of the organic solvent contained in the ceramic paste is small, stress is applied to the secondary particles, and the first particles are easily removed. It can be broken down to the next particle. In addition, since the secondary dispersion step is also performed after the primary dispersion step of kneading by applying a high shear force, the adsorption of the dispersant and the organic binder to the ceramic powder can be easily promoted. For this reason, a ceramic paste with even higher dispersibility can be obtained.
Further, according to the present invention, sufficient dispersibility can be obtained even when the content of the organic solvent is small, so that the first organic solvent having a low boiling point does not remain after the secondary dispersion step, and the viscosity of the ceramic paste is reduced. Can be prevented. Thereby, when the ceramic paste is printed on the ceramic green sheet, it is possible to prevent the occurrence of printing bleeding.
[0077]
By using the second invention of the present application, in the primary dispersion step, a sufficiently high shearing force can be applied and kneaded, so that the secondary particles of the ceramic powder can be easily crushed into primary particles. It becomes possible.
[0078]
By using the manufacturing method of the multilayer ceramic electronic component of the third invention of the present application, the dispersibility of the ceramic paste is high, and almost no lump remains in the ceramic paste. A multilayer ceramic electronic component free from occurrence of cracks can be obtained.
[0079]
Further, by using the manufacturing method of the fourth invention of the present application, a ceramic paste to which a high shearing force is applied can be obtained more reliably, so that a multilayer ceramic electronic component free from cracks and delaminations can be provided more reliably. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of a green laminate 3a used for illustrating an embodiment of a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a part of a composite structure 6 manufactured in the method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer chip 4a manufactured in the method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of a raw laminate 3 for explaining a method of manufacturing a conventional multilayer ceramic capacitor.
FIG. 5 is a plan view showing a part of a ceramic green sheet 2 on which an internal electrode 1 formed in the method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor shown in FIG. 4 is formed.
6 is a cross-sectional view schematically showing a multilayer chip 4 manufactured by the method for manufacturing the multilayer ceramic capacitor shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Internal electrode (internal circuit element film)
2 ceramic green sheets
3a Raw laminate
4a Laminated chip
5. Ceramic green layer for step absorption
6 Composite structure

Claims (4)

少なくともセラミック粉末と有機バインダとを含有するセラミックペーストの製造方法であって、
前記セラミック粉末100重量部に対して20〜40重量部の第1の有機溶剤と 前記有機バインダとを加えて1次混合物を得る工程と、
前記1次混合物を高せん断力をかけて混練する1次分散工程と、
前記1次混合物に、少なくとも前記第1の有機溶剤より相対蒸発速度の小さい第2の有機溶剤を加えた2次混合物を分散する2次分散工程と、
前記2次分散工程の後、前記2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を除去する除去工程と、
を備えることを特徴とするセラミックペーストの製造方法。
A method for producing a ceramic paste containing at least a ceramic powder and an organic binder,
A step of adding 20 to 40 parts by weight of the first organic solvent and the organic binder to 100 parts by weight of the ceramic powder to obtain a primary mixture;
A primary dispersion step of kneading the primary mixture by applying a high shear force,
A second dispersion step of dispersing a second mixture obtained by adding a second organic solvent having a relative evaporation rate smaller than that of the first organic solvent to the first mixture,
A removing step of removing the first organic solvent by heating the secondary mixture after the secondary dispersion step;
A method for producing a ceramic paste, comprising:
前記1次分散工程において、加圧ニーダー、プラネタリミキサ、及びエクストルーダのうちのいずれかを用いて高せん断力をかけることを特徴とする請求項1に記載のセラミックペーストの製造方法。The method of claim 1, wherein in the primary dispersion step, a high shear force is applied using any one of a pressure kneader, a planetary mixer, and an extruder. セラミックスラリー、内部電極用導電性ペースト、及びセラミックペーストをそれぞれ用意し、
前記セラミックスラリーを成形することによって得られたセラミックグリーンシートと、前記セラミックグリーンシートの主面上にその厚みによる段差をもたらすように部分的に前記内部電極用導電性ペーストを付与することによって形成された内部電極、前記内部電極の厚みによる段差を実質的になくすように前記セラミックグリーンシートの前記主面上であって前記内部電極が形成されない領域に、前記セラミックペーストを付与することによって形成された段差吸収用セラミックグリーン層とを備える、複数の複合構造物を作成する工程、前記生の積層体を焼成する工程を備える、当該セラミックペーストを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法であって、
前記セラミックペーストは、少なくともセラミック粉末を含有し、
前記セラミック粉末100重量部に対して20〜40重量部の第1の有機溶剤と、有機バインダとを加えて一次混合物を得る工程と、
前記一次混合物を高せん断力ををかけて混練する1次分散工程と、
前記1次混合物に、少なくとも前記第1の有機溶剤よりも相対蒸発速度の小さい第2の有機溶剤を加えた2次混合物を分散する2次分散工程と、
前記2次分散工程の後、2次混合物を加熱することによって、第1の有機溶剤を除去する除去工程とを備えることを特徴とするセラミックペーストを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法。
Prepare ceramic slurry, conductive paste for internal electrode, and ceramic paste respectively,
The ceramic green sheet obtained by molding the ceramic slurry, and formed by partially applying the internal electrode conductive paste so as to provide a step due to the thickness on the main surface of the ceramic green sheet. Formed on the main surface of the ceramic green sheet and in a region where the internal electrode is not formed so as to substantially eliminate a step due to the thickness of the internal electrode. Comprising a step-absorbing ceramic green layer, a step of creating a plurality of composite structures, comprising a step of firing the green laminate, a method of manufacturing a multilayer ceramic electronic component using the ceramic paste,
The ceramic paste contains at least ceramic powder,
A step of adding a first organic solvent of 20 to 40 parts by weight to 100 parts by weight of the ceramic powder and an organic binder to obtain a primary mixture;
A primary dispersion step of kneading the primary mixture by applying a high shear force,
A secondary dispersion step of dispersing a secondary mixture obtained by adding a second organic solvent having a relative evaporation rate smaller than at least the first organic solvent to the primary mixture;
A removing step of removing the first organic solvent by heating the secondary mixture after the secondary dispersing step, a method of manufacturing a multilayer ceramic electronic component using a ceramic paste.
前記1次分散工程において、加圧ニーダー、プラネタリミキサ、及びエクストルーダのうちいずれかを用いて高せん断力をかけることを特徴とする請求項3に記載のセラミックペーストを用いた積層型セラミック電子部品の製造方法。4. The multilayer ceramic electronic component using a ceramic paste according to claim 3, wherein in the primary dispersion step, a high shearing force is applied using any one of a pressure kneader, a planetary mixer, and an extruder. 5. Production method.
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