JP2005029411A - 複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】セラミックシート中に金属成分が浸入し、ショート不良となるため、電子部品の歩留りが大きく低下する。
【解決手段】第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品の製造方法を提供するものであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品の製造方法を提供するものであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサ等の製造に用いられるセラミックシートおよびこれを用いた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】
図2は一般的な積層セラミックコンデンサ11の一部断面斜視図であり、誘電体層12と内部電極13とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極13はその端面が積層体の対向する両端面に交互に露出するよう積層されており、積層体の両端面に形成された一対の外部電極14に交互に接続されている。
【0003】
以下に従来の積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。
【0004】
まず、セラミック誘電体層12となるチタン酸バリウムを主成分とする誘電体粉末にポリエチレンを添加して形成したセラミックシートを作製し、この上に印刷法により導電体層13となる金属ペーストを所望の形状に印刷する。次にこの導電体層13を作製したセラミックシートを導電体層13がセラミックシートを挟んで交互に対向するように複数枚積層して積層体を得る。その後、この積層体を焼成し、導電体層13が露出した両端面に外部電極14を形成していた。なお、この出願の発明に関連し、キャリアシートを使用せずに原料から直接グリーンシートを作る方法に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭55−19562号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにポリエチレンをバインダとしてセラミックシートを形成した場合、一般的に用いられているポリエステルフィルムなどのキャリアシート上にセラミックスラリーを塗工(キャスティング)して得られる生シートと比較して、キャリアシートが不要であることや10μm以下の厚みであってもセラミックシートが単独で取扱いができるほどに高強度であるといった利点がある一方で、セラミックシート中に存在する空隙の比率が大きくなりやすく、金属ペーストを直接セラミックシートに印刷すると、金属成分がセラミックシートの内部まで浸入することとなる。
【0007】
近年、積層セラミックコンデンサは高容量化を達成するために、セラミックシートの薄層化が図られており、高強度以外に金属成分の浸入を徹底的に抑制することが必要とされているが、これはセラミックシート中に浸入した金属成分によって導電体層2間がショートし、積層セラミックコンデンサのショート不良を起こすという問題点を有しているからである。
【0008】
そこで本発明は薄層化したシートであっても、積層後にショート不良の少ない複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシートの空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する第3の工程とを備える複合セラミックシートの製造方法であり、内部への金属成分の浸入を防止しショート不良を低減できる複合セラミックシートを提供することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシート上に前記セラミックスラリーを塗工する第3の工程と、第3の工程により得られる複合セラミックシート上に導電体層を形成する第4の工程と、この導電体層が前記複合セラミックシートを挟んで対向するように複数枚積層して積層体を得る第5の工程と、この積層体を焼成する第6の工程とを備えるセラミック電子部品の製造方法であり、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができる。
【0013】
請求項4〜6に記載の発明は、第1の有機物はポリオレフィンであり、第2の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有することを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0014】
請求項7〜9に記載の発明は、第2の有機物は第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものであることを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0015】
請求項10に記載の発明は、導電体層を形成する第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程を設ける請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第1の有機成分としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、第1のセラミックシートは約50体積%の空隙を有しており、第2のセラミックシートとあわせたセラミックシートを加熱、加圧することで空隙を5体積%〜20体積%にまで削減することができる。このことにより、高強度、高密度なセラミックシートを作製することができ、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0016】
請求項11に記載の発明は、導電体層を形成する第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程において、前記加熱の温度は第2の樹脂の軟化点の温度以上でかつ第1の樹脂の融点以下の温度である請求項10に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第2の樹脂としてポリビニルブチラール樹脂、第1の樹脂としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、70℃〜130℃の温度範囲で加熱することで第2のセラミック粉末の粒子およびポリビニルブチラール樹脂を第1のセラミックシート中に浸入しやすくすることができる。
【0017】
請求項12に記載の発明は、セラミックスラリー中にセラミックシートを浸漬することによりセラミックシート中の空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法であり、ショート不良を低減することのできる複合セラミックシートを安定して大量かつ安価に量産することができる。
【0018】
請求項13〜15に記載の発明は、第1の有機物が網目構造でかつこの有機物と第1のセラミック粉末とが層状に存在する請求項1に記載の複合セラミックシートであり、シート強度が高く取扱いが容易であるとともにセラミックスラリーが均等に分布しやすくなるため、このシートを用いて積層した場合にショート不良をより低減できる複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施の形態におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図である。チタン酸バリウム粉末、ポリエチレンを主成分とする第1のセラミックシート1はチタン酸バリウム粉末、ポリビニルブチラール樹脂、溶剤を主成分とし第2のセラミックシートとなるセラミックスラリー2中に浸漬され第1のセラミックシート上に第2のセラミックシート3が形成された後、加熱、加圧ローラー4により第2のセラミックシートが第1のセラミックシート中に圧入されて一体化され、乾燥機5で乾燥され、空隙が少なく高強度を有する複合セラミックシート6が得られる。
【0020】
以下本発明の実施の形態について積層セラミックコンデンサを例に説明する。まず重量平均分子量が400,000のポリエチレン樹脂と平均粒径0.5μmのチタン酸バリウムを主成分とするセラミック原料粉末とを用いて厚み3μmの第1のセラミックシート1を準備する。このセラミックシートは空隙率65%、空隙の80%以上が0.2μm以上の直径を持つ空隙であり、また超高分子量のポリエチレン樹脂が網目構造に配向し、ポリエチレン樹脂とフィラーの役目を果たすセラミック粉末とが層状に存在するいわゆるマトリックス的な組織構造を有しているために高強度である。さらに樹脂とセラミック粉末が層状に存在する構造のため、シート厚みが薄くなってもセラミックスラリーを支持フィルム上に塗工して得られる従来のセラミックシートに見られるようなピンホールなどの欠陥が少ない。
【0021】
一方、平均粒径0.2μmのチタン酸バリウムとポリビニルブチラール樹脂、ブチルベンジルフタレート、酢酸ブチルなどの溶剤からなるセラミックスラリー2を作製する。後にチタン酸バリウム粉末は第1のセラミックシート1内に充填されなければならないので、第1のセラミックシート1の空隙の径よりも相対的に小さい平均粒径を有するものが選択されなければならない。
【0022】
また平均粒径が小さくなるとスラリー作製時に凝集しやすいので、直径0.2mm以下のジルコニアビーズによる媒体攪拌ミルを用い、過度の凝集がない状態のスラリーにしておくと同時に、沈殿分離が激しい場合には分散剤を投入したり、常時攪拌しておくことが必要である。
【0023】
セラミックスラリー2中の溶剤はポリエチレン樹脂を溶解しないものであり、また有機成分の内、少なくとも1種類はポリエチレン樹脂もより低温で軟化するものを混入させることが重要である。この構成とすることによりセラミックシートの性状を均一に保ち、かつ積層時のシート同士の接着性に優れるセラミックシートを作製することができる。
【0024】
次に、このセラミックスラリー2中に第1のセラミックシート1を浸漬、通過させ、両面に第2のセラミックシート3のシート層を形成する。この時、スラリーの粘度やスラリー中の滞留時間を引き上げる速度などによって第2のセラミックシート3の厚みをコントロールすることができ、以上のような条件の選択により第2のセラミックシート3を2μmの厚みで形成する。
【0025】
次に第2のセラミックシート3を形成したセラミックシートを加熱、加圧ローラー4を用いて両面から加圧し、乾燥機5にて乾燥させる。
【0026】
加熱、加圧ローラーによりセラミックシートに加える圧力としては1MPa〜30MPa、乾燥温度としては70℃〜100℃の範囲で行う。加圧により、セラミックシートが高密度化し、幅方向に伸びが発生する場合があるが、厚みばらつきが発生しない範囲であれば問題ない。しかしながら、圧力があまりにも高すぎる場合にはシートが破損してしまうので、1MPa〜15MPaがより好ましい。
【0027】
乾燥後のセラミックシートに溶剤が残存していると、積層時にシートに伸びが発生するので全セラミックシート中の残存溶剤が5重量%以下となるように、乾燥を行わなければならない。
【0028】
乾燥後のセラミックシートの空隙率は2%〜20%程度に減少させることができる。このシート上に導電体層となるニッケルペーストをパターン状に印刷し、乾燥させる。ニッケルペースト中にはニッケル粉末の他、ポリビニルブチラールやアクリルなどの樹脂成分と酢酸ブチルなどの溶剤成分が含有されている。
【0029】
ニッケル粉末の粒径は0.1μm〜0.4μmの範囲である。このニッケルペーストが印刷された複数のセラミックシートを準備し、150枚積み重ね100℃、10MPaの条件で積層を行う。積層時の温度は、第2のセラミックシート3の樹脂成分が軟化する温度以上、分解温度以下で行うことができる。
【0030】
さらに、140℃〜160℃、10MPa〜30MPaの範囲で本加圧を行う。このときの温度はポリエチレン樹脂の融点より20℃低い温度以上でありかつ融点より20℃高い温度を超えない温度範囲で行うことが重要である。また本加圧の方式としては静水圧プレスが好ましい。
【0031】
次にこの積層体を3.2mm×16mmに切断し、窒素および水素を用いて1300℃で焼成し、焼結体の両端面に銅外部電極、ニッケルメッキ処理および錫メッキ処理を施し、積層セラミックコンデンサが得られる。
【0032】
焼成後のセラミック層の厚みを測定すると2.5μmであった。同様のセラミック層の厚みになるように従来の方式でも同様の積層セラミックコンデンサを作製した。
【0033】
両者のショート率の比較を(表1)に示す。(表1)より、本発明の場合には、十分にショート率を低減させていることが分かる。また、従来の方式において発生したショート箇所を解析してみるとセラミック層をニッケルが貫通していることが確かめられており、本発明におけるショート率の低減はこのようなニッケルの貫通を抑制したためであることが裏付けられた。
【0034】
【表1】
【0035】
尚、本実施の形態においては焼成後のセラミックの厚みが2.5μmであったが、焼成後の厚みが3μm以下で特に2μm以下の場合においてショート率の低減に効果を顕著に発揮するものである。
【0036】
また、本実施の形態では第1のセラミックシート1の両面に第2のセラミックシート3のシート層を形成したが、第2のセラミックシート3がセラミックシート1の表または裏の片面に形成された場合でも同様の効果が得られる。
【0037】
さらに第1のセラミックシート1をセラミックスラリーに浸漬する際に、セラミックスラリーの粘度を適性に調整し、浸漬を減圧下で行うことによりセラミックシート内部にセラミックスラリーを含浸することもでき、この場合には加熱、加圧ローラー4に替えて余分なスラリーをかきとおし、セラミックシートの厚みを抑制するためのかきおとし用ブレードを使用する場合もある。
【0038】
また、積層セラミックコンデンサを例に説明したが、バリスタ、サーミスタ、多層基板、フィルタなどのセラミック電子部品においても同様の効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】
以上、本発明によると、高強度でかつ高密度のセラミックシートを作製することが可能となり、この上に金属ペーストを印刷しても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制することができるので、ショート不良を抑制でき、電子部品の歩留りの向上に絶大なる効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図
【図2】積層セラミックコンデンサの一部断面斜視図
【符号の説明】
1 第1のセラミックシート
2 セラミックスラリー
3 第2のセラミックシート
4 加熱、加圧ローラー
5 乾燥機
6 複合セラミックシート
11 積層セラミックコンデンサ
12 セラミック誘電体層
13 導電体層
14 外部電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば積層セラミックコンデンサ等の製造に用いられるセラミックシートおよびこれを用いた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】
図2は一般的な積層セラミックコンデンサ11の一部断面斜視図であり、誘電体層12と内部電極13とが交互に積層されて積層体を構成し、内部電極13はその端面が積層体の対向する両端面に交互に露出するよう積層されており、積層体の両端面に形成された一対の外部電極14に交互に接続されている。
【0003】
以下に従来の積層セラミックコンデンサの製造方法について説明する。
【0004】
まず、セラミック誘電体層12となるチタン酸バリウムを主成分とする誘電体粉末にポリエチレンを添加して形成したセラミックシートを作製し、この上に印刷法により導電体層13となる金属ペーストを所望の形状に印刷する。次にこの導電体層13を作製したセラミックシートを導電体層13がセラミックシートを挟んで交互に対向するように複数枚積層して積層体を得る。その後、この積層体を焼成し、導電体層13が露出した両端面に外部電極14を形成していた。なお、この出願の発明に関連し、キャリアシートを使用せずに原料から直接グリーンシートを作る方法に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0005】
【特許文献1】
特開昭55−19562号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにポリエチレンをバインダとしてセラミックシートを形成した場合、一般的に用いられているポリエステルフィルムなどのキャリアシート上にセラミックスラリーを塗工(キャスティング)して得られる生シートと比較して、キャリアシートが不要であることや10μm以下の厚みであってもセラミックシートが単独で取扱いができるほどに高強度であるといった利点がある一方で、セラミックシート中に存在する空隙の比率が大きくなりやすく、金属ペーストを直接セラミックシートに印刷すると、金属成分がセラミックシートの内部まで浸入することとなる。
【0007】
近年、積層セラミックコンデンサは高容量化を達成するために、セラミックシートの薄層化が図られており、高強度以外に金属成分の浸入を徹底的に抑制することが必要とされているが、これはセラミックシート中に浸入した金属成分によって導電体層2間がショートし、積層セラミックコンデンサのショート不良を起こすという問題点を有しているからである。
【0008】
そこで本発明は薄層化したシートであっても、積層後にショート不良の少ない複合セラミックシートとその製造方法およびこれを用いたセラミック電子部品を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシートであり、この上に金属ペーストを印刷したとしても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制でき、この複合セラミックシートを使用したセラミック電子部品においてショート不良を著しく低減することができる。
【0011】
請求項2に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシートの空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する第3の工程とを備える複合セラミックシートの製造方法であり、内部への金属成分の浸入を防止しショート不良を低減できる複合セラミックシートを提供することができる。
【0012】
請求項3に記載の発明は、第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシート上に前記セラミックスラリーを塗工する第3の工程と、第3の工程により得られる複合セラミックシート上に導電体層を形成する第4の工程と、この導電体層が前記複合セラミックシートを挟んで対向するように複数枚積層して積層体を得る第5の工程と、この積層体を焼成する第6の工程とを備えるセラミック電子部品の製造方法であり、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができる。
【0013】
請求項4〜6に記載の発明は、第1の有機物はポリオレフィンであり、第2の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有することを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0014】
請求項7〜9に記載の発明は、第2の有機物は第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものであることを特徴とし、高強度でかつ高密度な複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0015】
請求項10に記載の発明は、導電体層を形成する第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程を設ける請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第1の有機成分としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、第1のセラミックシートは約50体積%の空隙を有しており、第2のセラミックシートとあわせたセラミックシートを加熱、加圧することで空隙を5体積%〜20体積%にまで削減することができる。このことにより、高強度、高密度なセラミックシートを作製することができ、ショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0016】
請求項11に記載の発明は、導電体層を形成する第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程において、前記加熱の温度は第2の樹脂の軟化点の温度以上でかつ第1の樹脂の融点以下の温度である請求項10に記載のセラミック電子部品の製造方法であり、第2の樹脂としてポリビニルブチラール樹脂、第1の樹脂としてポリオレフィン樹脂を含有する場合、70℃〜130℃の温度範囲で加熱することで第2のセラミック粉末の粒子およびポリビニルブチラール樹脂を第1のセラミックシート中に浸入しやすくすることができる。
【0017】
請求項12に記載の発明は、セラミックスラリー中にセラミックシートを浸漬することによりセラミックシート中の空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法であり、ショート不良を低減することのできる複合セラミックシートを安定して大量かつ安価に量産することができる。
【0018】
請求項13〜15に記載の発明は、第1の有機物が網目構造でかつこの有機物と第1のセラミック粉末とが層状に存在する請求項1に記載の複合セラミックシートであり、シート強度が高く取扱いが容易であるとともにセラミックスラリーが均等に分布しやすくなるため、このシートを用いて積層した場合にショート不良をより低減できる複合セラミックシートとその製造方法を提供することができ、またショート不良の少ないセラミック電子部品を提供することができるものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1は本発明の一実施の形態におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図である。チタン酸バリウム粉末、ポリエチレンを主成分とする第1のセラミックシート1はチタン酸バリウム粉末、ポリビニルブチラール樹脂、溶剤を主成分とし第2のセラミックシートとなるセラミックスラリー2中に浸漬され第1のセラミックシート上に第2のセラミックシート3が形成された後、加熱、加圧ローラー4により第2のセラミックシートが第1のセラミックシート中に圧入されて一体化され、乾燥機5で乾燥され、空隙が少なく高強度を有する複合セラミックシート6が得られる。
【0020】
以下本発明の実施の形態について積層セラミックコンデンサを例に説明する。まず重量平均分子量が400,000のポリエチレン樹脂と平均粒径0.5μmのチタン酸バリウムを主成分とするセラミック原料粉末とを用いて厚み3μmの第1のセラミックシート1を準備する。このセラミックシートは空隙率65%、空隙の80%以上が0.2μm以上の直径を持つ空隙であり、また超高分子量のポリエチレン樹脂が網目構造に配向し、ポリエチレン樹脂とフィラーの役目を果たすセラミック粉末とが層状に存在するいわゆるマトリックス的な組織構造を有しているために高強度である。さらに樹脂とセラミック粉末が層状に存在する構造のため、シート厚みが薄くなってもセラミックスラリーを支持フィルム上に塗工して得られる従来のセラミックシートに見られるようなピンホールなどの欠陥が少ない。
【0021】
一方、平均粒径0.2μmのチタン酸バリウムとポリビニルブチラール樹脂、ブチルベンジルフタレート、酢酸ブチルなどの溶剤からなるセラミックスラリー2を作製する。後にチタン酸バリウム粉末は第1のセラミックシート1内に充填されなければならないので、第1のセラミックシート1の空隙の径よりも相対的に小さい平均粒径を有するものが選択されなければならない。
【0022】
また平均粒径が小さくなるとスラリー作製時に凝集しやすいので、直径0.2mm以下のジルコニアビーズによる媒体攪拌ミルを用い、過度の凝集がない状態のスラリーにしておくと同時に、沈殿分離が激しい場合には分散剤を投入したり、常時攪拌しておくことが必要である。
【0023】
セラミックスラリー2中の溶剤はポリエチレン樹脂を溶解しないものであり、また有機成分の内、少なくとも1種類はポリエチレン樹脂もより低温で軟化するものを混入させることが重要である。この構成とすることによりセラミックシートの性状を均一に保ち、かつ積層時のシート同士の接着性に優れるセラミックシートを作製することができる。
【0024】
次に、このセラミックスラリー2中に第1のセラミックシート1を浸漬、通過させ、両面に第2のセラミックシート3のシート層を形成する。この時、スラリーの粘度やスラリー中の滞留時間を引き上げる速度などによって第2のセラミックシート3の厚みをコントロールすることができ、以上のような条件の選択により第2のセラミックシート3を2μmの厚みで形成する。
【0025】
次に第2のセラミックシート3を形成したセラミックシートを加熱、加圧ローラー4を用いて両面から加圧し、乾燥機5にて乾燥させる。
【0026】
加熱、加圧ローラーによりセラミックシートに加える圧力としては1MPa〜30MPa、乾燥温度としては70℃〜100℃の範囲で行う。加圧により、セラミックシートが高密度化し、幅方向に伸びが発生する場合があるが、厚みばらつきが発生しない範囲であれば問題ない。しかしながら、圧力があまりにも高すぎる場合にはシートが破損してしまうので、1MPa〜15MPaがより好ましい。
【0027】
乾燥後のセラミックシートに溶剤が残存していると、積層時にシートに伸びが発生するので全セラミックシート中の残存溶剤が5重量%以下となるように、乾燥を行わなければならない。
【0028】
乾燥後のセラミックシートの空隙率は2%〜20%程度に減少させることができる。このシート上に導電体層となるニッケルペーストをパターン状に印刷し、乾燥させる。ニッケルペースト中にはニッケル粉末の他、ポリビニルブチラールやアクリルなどの樹脂成分と酢酸ブチルなどの溶剤成分が含有されている。
【0029】
ニッケル粉末の粒径は0.1μm〜0.4μmの範囲である。このニッケルペーストが印刷された複数のセラミックシートを準備し、150枚積み重ね100℃、10MPaの条件で積層を行う。積層時の温度は、第2のセラミックシート3の樹脂成分が軟化する温度以上、分解温度以下で行うことができる。
【0030】
さらに、140℃〜160℃、10MPa〜30MPaの範囲で本加圧を行う。このときの温度はポリエチレン樹脂の融点より20℃低い温度以上でありかつ融点より20℃高い温度を超えない温度範囲で行うことが重要である。また本加圧の方式としては静水圧プレスが好ましい。
【0031】
次にこの積層体を3.2mm×16mmに切断し、窒素および水素を用いて1300℃で焼成し、焼結体の両端面に銅外部電極、ニッケルメッキ処理および錫メッキ処理を施し、積層セラミックコンデンサが得られる。
【0032】
焼成後のセラミック層の厚みを測定すると2.5μmであった。同様のセラミック層の厚みになるように従来の方式でも同様の積層セラミックコンデンサを作製した。
【0033】
両者のショート率の比較を(表1)に示す。(表1)より、本発明の場合には、十分にショート率を低減させていることが分かる。また、従来の方式において発生したショート箇所を解析してみるとセラミック層をニッケルが貫通していることが確かめられており、本発明におけるショート率の低減はこのようなニッケルの貫通を抑制したためであることが裏付けられた。
【0034】
【表1】
【0035】
尚、本実施の形態においては焼成後のセラミックの厚みが2.5μmであったが、焼成後の厚みが3μm以下で特に2μm以下の場合においてショート率の低減に効果を顕著に発揮するものである。
【0036】
また、本実施の形態では第1のセラミックシート1の両面に第2のセラミックシート3のシート層を形成したが、第2のセラミックシート3がセラミックシート1の表または裏の片面に形成された場合でも同様の効果が得られる。
【0037】
さらに第1のセラミックシート1をセラミックスラリーに浸漬する際に、セラミックスラリーの粘度を適性に調整し、浸漬を減圧下で行うことによりセラミックシート内部にセラミックスラリーを含浸することもでき、この場合には加熱、加圧ローラー4に替えて余分なスラリーをかきとおし、セラミックシートの厚みを抑制するためのかきおとし用ブレードを使用する場合もある。
【0038】
また、積層セラミックコンデンサを例に説明したが、バリスタ、サーミスタ、多層基板、フィルタなどのセラミック電子部品においても同様の効果が得られる。
【0039】
【発明の効果】
以上、本発明によると、高強度でかつ高密度のセラミックシートを作製することが可能となり、この上に金属ペーストを印刷しても金属成分がセラミックシート内に浸入することを抑制することができるので、ショート不良を抑制でき、電子部品の歩留りの向上に絶大なる効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1におけるセラミックシートの作製工程を示す断面図
【図2】積層セラミックコンデンサの一部断面斜視図
【符号の説明】
1 第1のセラミックシート
2 セラミックスラリー
3 第2のセラミックシート
4 加熱、加圧ローラー
5 乾燥機
6 複合セラミックシート
11 積層セラミックコンデンサ
12 セラミック誘電体層
13 導電体層
14 外部電極
Claims (15)
- 第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートの空隙部分に、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを充填した複合セラミックシート。
- 第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシートの空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する第3の工程とを備える複合セラミックシートの製造方法。
- 第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを準備する第1の工程と、第2のセラミック粉末と第2の有機物とからなるセラミックスラリーを準備する第2の工程と、前記セラミックシート上に前記セラミックスラリーを塗工する第3の工程と、第3の工程により得られる複合セラミックシート上に導電体層を形成する第4の工程と、この導電体層が前記複合セラミックシートを挟んで対向するように複数枚積層して積層体を得る第5の工程と、この積層体を焼成する第6の工程とを備えるセラミック電子部品の製造方法。
- 第1の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第2の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項1に記載の複合セラミックシート。
- 第1の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第2の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法。
- 第1の有機物はポリオレフィン樹脂であり、第2の有機物は少なくともポリビニルブチラール樹脂を含有する請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 第2の有機物は第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項1に記載の複合セラミックシート。
- 第2の有機物は第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法。
- 第2の有機物は第1のセラミック粉末と第1の有機物とからなり内部に空隙を有するセラミックシートを溶解しないものである請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程を設ける請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- 第4の工程の前に第3の工程で得られる複合セラミックシートを加熱、加圧し空隙を減少させる工程において、前記加熱の温度は第2の樹脂の軟化点の温度以上でかつ第1の樹脂の融点以下の温度である請求項10に記載のセラミック電子部品の製造方法。
- セラミックスラリー中にセラミックシートを浸漬することによりセラミックシート中の空隙部分に前記セラミックスラリーを充填する請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法。
- 第1の有機物が網目構造でかつこの有機物と第1のセラミック粉末とが層状に存在する請求項1に記載の複合セラミックシート。
- 第1の工程における第1の有機物が網目構造でかつこの有機物と第1のセラミック粉末とが層状に存在する請求項2に記載の複合セラミックシートの製造方法。
- 第1の工程における第1の有機物が網目構造でかつこの有機物と第1のセラミック粉末とが層状に存在する請求項3に記載のセラミック電子部品の製造方法。
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