JP2005159055A

JP2005159055A - 積層セラミック電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP2005159055A
Application number: JP2003396419A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Uchi; 一隆内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】加熱加圧時の破損を防止しつつ、焼成時の層間剥離を防止できる積層セラミック電子部品の製造方法を提供する。
【解決手段】第１のバインダ樹脂を含有した複数の第１のセラミックグリーンシート２ａを間に導体パターン３、４を介して積層してなる内装体１１ａを、第１のバインダ樹脂の軟化温度よりも高温で軟化する第２のバインダ樹脂を含有した第２のセラミックグリーンシート２ｂから成る一対の外装体１１ｂで積層方向の両側より挟み込んで一体化することにより積層素体１１を形成する工程Ａと、積層素体１１を加熱しつつ積層方向に加圧することにより圧着積層体１１を形成する工程Ｂと、圧着積層体１１を焼成することによって積層セラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含む積層セラミック電子部品の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層セラミック電子部品の製造方法に関するものである。

代表的な積層セラミック電子部品として、積層セラミックコンデンサを用いて説明する。

図３は、従来の積層セラミックコンデンサの製造方法を示す断面図である。

積層セラミックコンデンサの製造方法は、まず、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などの誘電体材料を主成分とするセラミック粉末、バインダ樹脂、溶剤などを混合したセラミックスラリーを、シート状に成形するとともに乾燥し、誘電体層となるセラミックグリーンシート３２を形成する。

次に、セラミックグリーンシート３２上に、スクリーン印刷法などにより、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粉末、バインダ樹脂、溶剤などを混合した導体ペーストを薄膜状に塗布するとともに乾燥し、内部電極となる導体パターン３３、３４を形成する。

次に、導体パターン３３、３４が形成されたセラミックグリーンシート３２を積層した積層素体４１を温度Ｔ_０で加熱しつつ積層方向に加圧することにより、圧着積層体４１を形成する。具体的には、台板上に形成した積層素体４１の周囲を枠で囲い、さらに積層素体４１上に剛体板を配置し、これらを可撓性袋内に収納させて内部を脱気・密封した状態で静水圧プレス装置の加圧室内に投入する。

そして、圧着積層体４１を各素子領域に切断、焼成することによって、積層体３１を形成した後、積層体３１端部に内部電極３３、３４と接続する外部電極を形成し、積層セラミックコンデンサを得る。

このとき、バインダ樹脂の軟化温度をＴ_１とした場合、Ｔ_１＜Ｔ_０の関係を満足する積層セラミックコンデンサの製造方法が特許文献１に開示され、Ｔ_０＜Ｔ_１の関係を満足する積層セラミックコンデンサの製造方法が特許文献２に開示されている。
特開平０８−１６７５３７号公報（３−４頁、図１−２）特開平０９−２７５０３０号公報（３−５頁）

しかしながら、上述した特許文献１の製造方法によれば、図３（ａ）に示すように、積層素体４１を加熱加圧することにより圧着積層体４１を形成した後、圧着積層体４１の最外層のセラミックグリーンシート３２が台板や剛体板に貼り付いてしまい、圧着積層体４１を台板や剛体板から剥離する際に確実に剥離できず、圧着積層体の破損４２が生じるという問題点があった。

一方、特許文献２の製造方法によれば、図３（ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート３２と導体パターン３３、３４の密着強度が不十分であり、焼成時の層間剥離４３が生じるという問題点があった。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加熱加圧時の破損を防止しつつ、焼成時の層間剥離を防止できる積層セラミック電子部品の製造方法を提供することにある。

本発明は、第１のバインダ樹脂を含有した複数の第１のセラミックグリーンシートを間に導体パターンを介して積層してなる内装体を、前記第１のバインダ樹脂の軟化温度よりも高温で軟化する第２のバインダ樹脂を含有した第２のセラミックグリーンシートから成る一対の外装体で積層方向の両側より挟み込んで一体化することにより積層素体を形成する工程Ａと、該積層素体を加熱しつつ積層方向に加圧することにより圧着積層体を形成する工程Ｂと、前記圧着積層体を焼成することによって積層セラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含む積層セラミック電子部品の製造方法である。

また、前記工程Ｂにおける積層素体の加熱温度をＴ_０、前記第１のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_１、前記第２のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_２とした場合、Ｔ_１＜Ｔ_０＜Ｔ_２の関係を満足することを特徴とするものである。

さらに、前記工程Ａにおいて前記内装体と一体化される一対の外装体の各々が、複数の第２のセラミックグリーンシートを加熱・圧着させた積層シートからなることを特徴とするものである。

本発明によれば、第２のバインダ樹脂は、第１のバインダ樹脂の軟化温度よりも高温で軟化する。すなわち、第１のバインダ樹脂の軟化温度を低くできるため、工程Ｂにおいて、第１のセラミックグリーンシートが十分粘着性を有することから、第１のセラミックグリーンシート同士、あるいは第１のセラミックグリーンシートと導体パターンの密着性を向上させることができ、焼成時（工程Ｃ）の層間剥離を防止できる。一方、第２のバインダ樹脂の軟化温度を高くできるため、圧着積層体を台板や剛体板から剥離する際に確実に剥離することができ、圧着積層体の破損を防止できる。ここで、セラミックグリーンシート同士の密着性は、セラミックグリーンシートと導体パターン間の密着性に比べて良好であるため、第２のバインダ樹脂の軟化温度を高くしても、第２のセラミックグリーンシート間の層間剥離が問題になることはない。

また、工程Ｂにおける積層素体の加熱温度をＴ_０、第１のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_１、第２のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_２とした場合、Ｔ_１＜Ｔ_０＜Ｔ_２の関係を満足する。すなわち、第１バインダ樹脂の軟化温度Ｔ_１より高い温度で加熱するため、焼成時の層間剥離をより効果的に防止できる。一方、第２バインダ樹脂の軟化温度Ｔ_２より低い温度で加熱するため、圧着積層体の破損をより効果的に防止できる。

さらに、工程Ａにおいて内装体と一体化される一対の外装体の各々が、複数の第２のセラミックグリーンシートを加熱・圧着させた積層シートからなるため、第２のセラミックグリーンシート間の層間剥離が問題にならないように、加熱加圧の条件を別途設定することができる。

以下、本発明の積層セラミック電子部品の製造方法を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法を示す図であり、工程Ｂを示す断面図である。図２は、本発明の積層セラミックコンデンサを示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は縦断面図である。

これらの図において、積層セラミックコンデンサ１０は、複数の誘電体層２を積層するとともに、誘電体層２間に内部電極３、４を形成した積層体と、積層体１の一対の端面に形成された外部電極５、６とからなる。また、内部電極３と外部電極５、内部電極４と外部電極６が夫々電気的に接続している。

以下、本発明の積層セラミックコンデンサ１０の製造方法について説明する。なお図番は、焼成の前後で区別しないものとする。

まず、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）などの誘電体材料を主成分とするセラミック粉末、バインダ樹脂、溶剤、可塑剤、分散剤などを混合したセラミックスラリーを、ドクターブレード法、引き上げ法、ダイコーター、グラビアロールコータなどにより、シート状に成形するとともに乾燥し、誘電体層となる第１のセラミックグリーンシート２ａ、第２のセラミックグリーンシート２ｂを形成する。

ここで、第１のセラミックグリーンシート２ａに含有される第１バインダ樹脂の軟化温度Ｔ_１は、第２のセラミックグリーンシート２ｂに含有される第２バインダ樹脂の軟化温度Ｔ_２より低くする。具体的には、第１バインダ樹脂にポリビニルブチラール（Ｔ_１＝５０℃）を用いた場合、第２バインダ樹脂にポリビニルアルコール（Ｔ_２＝６０〜８５℃）を用いる方法などが挙げられる。

次に、第１のセラミックグリーンシート２ａ上に、スクリーン印刷法などにより、Ｃｕ、Ｎｉなどの金属粉末、バインダ樹脂、溶剤などを混合した導体ペーストを薄膜状に塗布するとともに乾燥し、内部電極となる導体パターン３、４を形成する。

次に、台板２１上に、複数の第２のセラミックグリーンシート２ｂを積層することにより、一方の外装体１１ｂを形成する。また、導体パターン３、４が形成された第１のセラミックグリーンシート２ａを交互に積層することにより、内装体１１ａを形成する。さらに、内装体１１a上に他方の外装体１１ｂを形成することにより積層素体１１を形成する。また、内装体１１ａと外装体１１ｂの密着強度を向上させるためには、内装体１１ａの一対の最外層は、導体パターン３、４ではなく、第１のセラミックグリーンシート２ａである方が良い（以上、工程Ａ）。

このとき、台板２１上に一方の外装体１１ｂを形成した後、一方の外装体１１ｂ上に内装体１１ａを形成した後、内装体１１ａ上に他方の外装体１１ｂを形成することにより積層素体１１を形成し、さらに積層素体１１を台板２１上に形成した状態で加熱しつつ積層方向に加圧することにより、圧着積層体１１を形成するようにしても良い。このことにより、簡単且つ安価な工程になるとともに、工程の途中でのハンドリングによる積層ズレを防止できる。

また、外装体１１ｂは、複数の第２のセラミックグリーンシート２ｂを加熱・圧着させた積層シートからなるようにしても良い。このことにより、第２のセラミックグリーンシート２ｂ間の層間剥離が問題にならないように、加圧時の圧力を大きくするなど、加熱加圧の条件を別途設定することができる。

次に、積層素体１１を台板２１上に形成した状態で加熱（例えば、Ｔ_０＝７０〜８０℃）しつつ積層方向に加圧することにより、圧着積層体１１を形成する（工程Ｂ）。具体的には、図２に示すように、台板２１上に形成した積層素体１１の周囲を枠２３で囲い、さらに積層素体１１上に剛体板２２を配置し、これらを可撓性袋内に収納させて内部を脱気・密封した状態で静水圧プレス装置の加圧室内に投入する。このとき、圧着積層体１１が可撓性袋２４から剥離しやすいように、これらの間にＰＥＴフィルムなどを介在させても良い。

このとき、第２のバインダ樹脂の軟化温度Ｔ_２を高くできるため、圧着積層体１１を台板２１や剛体板２２から剥離する際に確実に剥離することができ、圧着積層体１１の破損を防止できる。ここで、セラミックグリーンシート２同士の密着性は、セラミックグリーンシート２ａと導体パターン３、４間の密着性に比べて良好であるため、第２のバインダ樹脂の軟化温度を高くしても、第２のセラミックグリーンシート２ｂ間の層間剥離Ｔ_２が問題になることはない。

次に、圧着積層体１１を各素子領域毎に切断し、未焼成状態の積層体１を形成する。すなわち、第１のバインダ樹脂の軟化温度を低くできるため、工程Ｂにおいて、第１のセラミックグリーンシート２ａが十分粘着性を有することから、第１のセラミックグリーンシート２ａ同士、あるいは第１のセラミックグリーンシート２ａと導体パターン３、４の密着性を向上させることができ、焼成時（工程Ｃ）の層間剥離を防止できる。

ここで、台板２１上に一方の外装体１１ｂを形成した後、一方の外装体１１ｂ上に内装体１１ａを形成し、さらに内装体１１ａ上に他方の外装体１１ｂを形成することにより積層素体１１を形成している。また、積層素体１１を台板２１上に形成した状態で加熱しつつ積層方向に加圧することにより、圧着積層体１１を形成し、圧着積層体１１を台板２１上で切断している。このため、簡単且つ安価な工程になるとともに、工程の途中でのハンドリングによる積層ズレを防止できる。

次に、未焼成状態の積層体１を焼成し、積層体１を得る（以上、工程Ｃ）。

得られた積層体１の一対の端部に、外部電極５、６を形成する。

このようにして、図１に示すような積層セラミックコンデンサ１０が得られる。

なお、本発明は上記の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の変更や改良などは何ら差し支えない。

例えば、上記実施の形態では、本発明を積層セラミックコンデンサ１０の製造方法に適用した例について説明したが、本発明は、回路基板、積層圧電部品、半導体部品など、あらゆる積層セラミック電子部品１０の製造方法に適用できる。

また、積層素体１１を加熱しつつ積層方向に加圧することにより圧着積層体１１を形成する方法として、剛体プレスを用いても良い。

さらに、工程Ａにおける積層素体１１の加熱温度をＴ_０とした場合、Ｔ_１＜Ｔ_０＜Ｔ_２の関係を満足するようにしても良い。このことにより、積層素体１１の層間剥離を防止することができる。

本発明の積層セラミックコンデンサの製造方法を示す図であり、工程Ｂを示す断面図である。本発明の積層セラミックコンデンサを示す図であり、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は縦断面図である。従来の積層セラミックコンデンサの製造方法の問題点を示す断面図であり、（ａ）加圧加熱時の破損、（ｂ）焼成時の層間剥離である。

符号の説明

１０・・・・・・・積層セラミックコンデンサ
１・・・・・・・・積層体
２・・・・・・・・誘電体層（セラミックグリーンシート）
３、４・・・・・・内部電極（導体パターン）
５、６・・・・・・外部電極
１１・・・・・・・圧着積層体（積層素体）
１１ａ・・・・・・内装体
１１ｂ・・・・・・外装体
２１・・・・・・・台板
２２・・・・・・・剛体板
２３・・・・・・・枠
２４・・・・・・・可撓性袋

Claims

第１のバインダ樹脂を含有した複数の第１のセラミックグリーンシートを間に導体パターンを介して積層してなる内装体を、前記第１のバインダ樹脂の軟化温度よりも高温で軟化する第２のバインダ樹脂を含有した第２のセラミックグリーンシートから成る一対の外装体で積層方向の両側より挟み込んで一体化することにより積層素体を形成する工程Ａと、
該積層素体を加熱しつつ積層方向に加圧することにより圧着積層体を形成する工程Ｂと、
前記圧着積層体を焼成することによって積層セラミック電子部品を得る工程Ｃと、を含む積層セラミック電子部品の製造方法。
前記工程Ｂにおける積層素体の加熱温度をＴ_０、前記第１のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_１、前記第２のバインダ樹脂の軟化温度をＴ_２とした場合、Ｔ_１＜Ｔ_０＜Ｔ_２の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
前記工程Ａにおいて前記内装体と一体化される一対の外装体の各々が、複数の第２のセラミックグリーンシートを加熱・圧着させた積層シートからなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。