JP2005303029A - Method of manufacturing laminated ceramic electronic part - Google Patents
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Description
本発明は、各種電子機器に用いられる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。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component used in various electronic devices.
近年、移動体通信機器などの電子機器は小型化、軽量化が進み、それに使用される電子部品も小型化および軽量化が要求されるようになってきている。例えば、積層セラミックコンデンサにおいては、小型化、薄型化、大容量化が求められ、積層数の増大に伴って構造欠陥を抑制し、また信頼性を高めるための発明が種々なされている。 In recent years, electronic devices such as mobile communication devices have been reduced in size and weight, and electronic components used therefor have been required to be reduced in size and weight. For example, multilayer ceramic capacitors are required to be reduced in size, thickness and capacity, and various inventions have been made to suppress structural defects and increase reliability as the number of stacked layers increases.
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。 A conventional method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor will be described below.
図4に示すように、誘電体スラリーで形成された誘電体セラミックグリーンシート1上に導電ペーストを印刷して複数の内部電極層2を形成し、前記内部電極層2の間および端部に誘電体ペーストを印刷して内部電極層2の厚みと同程度の厚みを有する段差吸収用誘電体層3を形成する。次に、内部電極層2と段差吸収用セラミック層3の上に上記スラリーによる重ね用セラミック層4を形成する。これを、各層の内部電極2が所定の位置関係となるように所定枚数積み重ね、この積層体の上下に内部電極が形成されていない誘電体セラミックグリーンシート1を複数枚積み重ねてセラミック生積層体を得る。次に、セラミック生積層体を積層方向に加圧し、所定の形状に切断して個片のグリーンチップを作製して焼成し、内部電極の端部が露出する焼結体の両端面に外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得ていた。
As shown in FIG. 4, a conductive paste is printed on a dielectric ceramic
なお、この出願の発明に関連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。
近年、ますます積層セラミックコンデンサの小型化、大容量化が要求され、それとともに誘電体層および内部電極を薄層化することで高積層化を図ってきている。誘電体層を薄層化するには誘電体セラミックシート強度の向上が不可欠であるが、セラミックシートの強度を高くした場合には、接着強度が低下するという問題が発生する。よって、従来の積層セラミックコンデンサの製造方法では、誘電体セラミックシート間の密着性が悪くなり、焼成時に引き起こされる内部ストレスによって焼結体にデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しやすくなり、更には信頼性能を低下させるという課題を有していた。 In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and large capacity of multilayer ceramic capacitors, and at the same time, increasing the number of layers by reducing the thickness of dielectric layers and internal electrodes. In order to reduce the thickness of the dielectric layer, it is essential to improve the strength of the dielectric ceramic sheet. However, when the strength of the ceramic sheet is increased, there arises a problem that the adhesive strength is lowered. Therefore, in the conventional method of manufacturing a multilayer ceramic capacitor, the adhesion between the dielectric ceramic sheets is deteriorated, and structural defects such as delamination and cracks are likely to occur in the sintered body due to internal stress caused during firing. Had the problem of reducing reliability performance.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、誘電体セラミックシートと段差吸収用セラミック層を異なる樹脂組成で構成し、段差吸収用セラミック層でセラミックシートの接着性を高めるものである。これにより、薄膜セラミックシートを多数積層する場合においても、焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めた積層セラミック電子部品の製造方法を提供することができる。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and comprises a dielectric ceramic sheet and a step-absorbing ceramic layer made of different resin compositions, and the step-absorbing ceramic layer enhances the adhesion of the ceramic sheet. As a result, even when a large number of thin-film ceramic sheets are laminated, there is no occurrence of structural defects such as delamination and cracks in the sintered body, and a method for producing a multilayer ceramic electronic component with improved reliability by reducing characteristic defects. Can be provided.
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
本発明は、誘電体セラミックシート1となる第1のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂(PVB樹脂)を含有し、第2のセラミックスラリーは、重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂とを含み、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で5〜12wt%であるという構成を有しており、これにより、誘電体グリーンシート間の密着性が上がり、また使用するバインダーが低重合度であるため、有機バインダーの脱脂が容易になる。更に、段差吸収用セラミック層の強度を確保するとともに、可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
In the present invention, the first ceramic slurry to be the dielectric
本発明によれば、誘電体セラミックシートとなる第1のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層となる第2のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第2のセラミックスラリーは、重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂との2種類からなり、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で5〜12wt%であるという構成を備えることにより、段差吸収用セラミック層で誘電体グリーンシート間の密着性を上げ、その上有機バインダーの脱脂性を高めることができる。更に、段差段差吸収用セラミック層のシート強度を確保するとともにシートの可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。このため、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという効果が得られる。 According to the present invention, the first ceramic slurry to be a dielectric ceramic sheet and the second ceramic slurry to be a step absorbing ceramic layer contain polyvinyl butyral resin as an organic binder, and the second ceramic slurry is By comprising a polyvinyl butyral resin having a polymerization degree of 350 or less and a polyvinyl butyral resin having a higher polymerization degree than that, the total amount of the polyvinyl butyral resin is 5 to 12 wt% in terms of the ceramic powder weight ratio, The step-absorbing ceramic layer can improve the adhesion between the dielectric green sheets, and can further improve the degreasing property of the organic binder. Further, the sheet strength of the step-difference absorbing ceramic layer can be secured and the plasticity of the sheet can be increased, and the gap between the internal electrodes can be eliminated by the pressure during lamination. For this reason, there is no occurrence of structural defects such as delamination and cracks in the sintered body even when the thin film sheet is highly laminated, and the effect of reducing characteristic defects and improving reliability performance can be obtained.
以下、一実施の形態を用いて、本発明の請求項1〜4に記載の発明について説明する。
Hereinafter, the invention according to
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り、積層セラミックコンデンサの製造方法を例に一実施の形態について説明する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer ceramic electronic component, and an embodiment will be described taking a method for manufacturing a multilayer ceramic capacitor as an example.
まず、図2(a)、(b)に示すように、内部電極2となるニッケルペーストをグラビア印刷法によりポリエステルフィルム5上に印刷して乾燥し、厚さ2μm以下の内部電極2を得る。
First, as shown in FIGS. 2A and 2B, a nickel paste to be the
次に、図3(a)、(b)に示すように、以下の方法で誘電体セラミックシート1および段差吸収用セラミック層3を形成する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the dielectric
まず、誘電体セラミックシート1を得るために、チタン酸バリウムを主成分とするセラミック粉末および有機溶剤、ポリビニルブチラール樹脂からなる第1のセラミックスラリーを作製する。この第1のセラミックスラリーをポリエステルフィルム5上にドクターブレード法などにより成形し、乾燥工程を経て厚さ5μm以下の誘電体セラミックシート1を得る。続いて、段差吸収用セラミック層3を得るための第2のセラミックスラリーを、セラミック粉末および有機溶剤、ポリビニルブチラール樹脂から作製する。この第2のセラミックスラリーを用いて、内部電極2とは逆のパターン形状で、かつ同等の高さとなるように段差吸収用セラミック層3を前記誘電体セラミックシート1上にグラビア印刷法により形成する。以上のように作製した段差吸収用セラミック層3を備えた誘電体セラミックシート1と内部電極2を所定の位置関係となるように交互に熱転写により複数回積層し、この積層体の上下に段差吸収用セラミック層3が形成されていない誘電体セラミックシート1を積み重ねて図1に示すようなセラミック生積層体を得る。
First, in order to obtain the dielectric
次に、セラミック生積層体を積層方向に加圧し、所定の形状に切断して個片のグリーンチップを作製して焼成し、内部電極が露出した焼結体の両端面に外部電極を形成して積層セラミックコンデンサを得る。 Next, the ceramic green laminate is pressed in the laminating direction, cut into a predetermined shape to produce individual green chips and fired, and external electrodes are formed on both end faces of the sintered body where the internal electrodes are exposed. To obtain a multilayer ceramic capacitor.
上記セラミックスラリーの作製において、まず、前記誘電体セラミックシート1となる第1のセラミックスラリー中には有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して9wt%含有する。この樹脂総量に対して、重合度350のポリビニルブチラール樹脂を30%、重合度1000のポリビニルブチラール樹脂を70%含有する。一方、段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して7wt%含有する。この樹脂総量に対して、重合度350のポリビニルブチラール樹脂を30%、重合度800のポリビニルブチラール樹脂を70%含有させて積層セラミックコンデンサを作製し、(表1)に示す試料番号1とした。
In the production of the ceramic slurry, first, the first ceramic slurry to be the dielectric
ここで、段差吸収用セラミック層3は低重合度バインダーを含有するため接着力が高く、誘電体セラミックシート間の密着性が上がり、かつ低重合度バインダーのため有機バインダーの脱脂を容易にすることができる。また、低重合度バインダーとともに高重合度バインダーを含有することによりセラミック層の強度を確保するとともに、可塑性を備え、積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。
Here, the step-absorbing
同様に、段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリー中のポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して7wt%含有し、この樹脂総量に対して、重合度350のポリビニルブチラール樹脂を80%、重合度800のポリビニルブチラール樹脂を20%含有するものを用いて積層セラミックコンデンサを作製し、(表1)に示した試料番号2とした。
Similarly, the polyvinyl butyral resin in the second ceramic slurry to be the step absorbing
ここで、段差吸収用セラミック層3は低重合度バインダーの含有率が増えることで接着力がさらに高まり、誘電体セラミックシート間の密着性をあげることができる。かつ低重合度バインダーのため有機バインダーの脱脂を容易にすることができる。また、低重合度バインダーとともに高重合度バインダーを含有することによりセラミック層の強度を確保するとともに、高い可塑性を備え、積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くして焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
Here, the step-absorbing
さらに、段差吸収用セラミック層3となる前記第2のセラミックスラリー中に含まれるセラミック粉末の比率を50%以上にして積層セラミックコンデンサを作製し、(表1)に示した試料番号3とした。
Furthermore, a multilayer ceramic capacitor was produced by setting the ratio of the ceramic powder contained in the second ceramic slurry to be the step-absorbing
ここで、段差吸収用セラミック層の密度が上がり、焼成時に引き起こされる密度差によるストレスを緩和して、薄膜のセラミックシートを多数積層する場合においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。 Here, the density of the step-absorbing ceramic layer is increased, stress due to the density difference caused during firing is alleviated, and even when a large number of thin ceramic sheets are laminated, structural defects such as delamination and cracks in the sintered body are present. The effect that it does not occur is obtained.
最後に、誘電体セラミックグリーンシート1となる第1のセラミックスラリー中に含有するポリビニルブチラール樹脂はセラミック粉末重量に対して9wt%とし、そのうち重合度1500のポリビニルブチラール樹脂を50%、重合度350のポリビニルブチラール樹脂を50%として積層セラミックコンデンサを作製し、(表1)に示した試料番号4とした。
Finally, the polyvinyl butyral resin contained in the first ceramic slurry to be the dielectric ceramic
この構成により、誘電体セラミックシートの強度を上げて、誘電体層の薄膜化においても特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。 With this configuration, it is possible to increase the strength of the dielectric ceramic sheet, and to obtain the operational effect of increasing the reliability performance by reducing characteristic defects even when the dielectric layer is thinned.
なお、ポリビニルブチラール樹脂の重合度を上げることでシートの接着力は低下するが、段差吸収用セラミック層3に低重合度バインダーを含有することでシートの接着力を確保して焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生を抑えることができる。
Although the adhesive strength of the sheet is lowered by increasing the polymerization degree of the polyvinyl butyral resin, the adhesive strength of the sheet is ensured by including a low polymerization degree binder in the step-absorbing
また、比較例として、特許文献1に示した特開平09−10695に基づいて誘電体セラミックグリーンシート1となる第1のセラミックスラリーと段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリーは同じスラリーを用いる以外は、本発明の一実施の形態と同様にして積層セラミックコンデンサを作製し、(表1)に示した試料番号5とした。ここで試料番号5では重合度800のポリビニルブチラール樹脂をセラミック粉末重量に対して9wt%含有したセラミックスラリーを用いて作製した。
As a comparative example, the first ceramic slurry that becomes the dielectric ceramic
以上のようにして作製した試料番号1〜5(試料番号5は従来法による比較例)の積層セラミックコンデンサについて、以下にその特性等を説明する。 The characteristics and the like of the multilayer ceramic capacitors of Sample Nos. 1 to 5 (Sample No. 5 is a comparative example by a conventional method) manufactured as described above will be described below.
上記の各試料について、焼結体構造欠陥および特性不良率、信頼性能を評価した結果を、(表1)に示す。ここで、内部構造欠陥は、焼結体のデラミネーションやクラック等の有無を外観上および樹脂埋め込み内部観察により発生の有無を調べた。内部構造欠陥の発生なしの場合「○(良)」とし、発生ありの場合「×(不可)」としている。特性不良率は、ショート、耐電圧小の特性不良率を示している。また、信頼性能は、85℃試験槽にて製品定格電圧の2倍の直流電圧を1000時間連続印加した後の絶縁抵抗を測定した。絶縁抵抗劣化のない場合「○(良)」とし、劣化ありの場合「×(不可)」としている。 Table 1 shows the results of evaluating the sintered body structural defects, the characteristic defect rate, and the reliability performance for each of the above samples. Here, the presence or absence of internal structural defects was examined by visual observation and internal observation of resin embedding for the presence or absence of delamination or cracks in the sintered body. “No (good)” when no internal structural defect occurs, and “No (impossible)” when there is an internal structural defect. The characteristic defect rate indicates the characteristic defect rate of short circuit and low withstand voltage. In addition, the reliability performance was measured by measuring the insulation resistance after applying a DC voltage twice the product rated voltage for 1000 hours in an 85 ° C. test tank. “O (good)” when there is no deterioration of insulation resistance, and “× (impossible)” when there is deterioration.
この(表1)に示すように、本実施の形態により焼結体のデラミネーションやクラック等の内部構造欠陥の発生を抑えることができる。また、特性不良率を下げて製品品質を上げ、信頼性能を高めることができる。 As shown in (Table 1), the present embodiment can suppress the occurrence of internal structural defects such as delamination and cracks in the sintered body. In addition, the quality defect rate can be lowered to improve product quality and to improve reliability performance.
以上のように、本発明のセラミック電子部品の製造方法によれば、誘電体セラミックシート1となる第1のセラミックスラリーおよび段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリーは、有機バインダーとしてポリビニルブチラール樹脂を含有し、前記第2のセラミックスラリーは、重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂からなり、ポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で5〜12wt%に構成することにより、誘電体グリーンシート間の密着性が上がり、また低重合度バインダーであるため有機バインダーの脱脂性を高めることができる。更に、段差吸収用セラミック層のシート強度を確保するとともにシートの可塑性を高めて積層時の圧力によって内部電極との間の隙間を無くすことができる。これにより、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥の発生がなく、特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。また、段差吸収用セラミック層3となる第2のセラミックスラリーは、重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂とそれよりも重合度の高いポリビニルブチラール樹脂から構成されるため、誘電体セラミックシート1となる第1のセラミックスラリーよりも有機バインダー量を少なくすることができ、有機バインダーの脱脂性を高めたり、グリーンチップ同士の付着を緩和することができる。なお、本実施の形態ではポリビニルブチラール樹脂の総量はセラミック粉末重量比率で5〜12wt%としているが、5wt%未満では十分なシート接着性を得ることができず、一方、12wt%を超えた場合はグリーンチップ同士の付着(くっつき)が多くなるため生産性が低下してしまう。
As described above, according to the method for manufacturing a ceramic electronic component of the present invention, the first ceramic slurry to be the dielectric
また、前記第2のセラミックスラリーに含有される重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂は、総樹脂量の70%以上に構成することにより、段差吸収用セラミック層3のシート強度を確保するとともにシートの可塑性が上がり、積層時の圧力によって内部電極との間の空隙を無くして焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。
Moreover, the polyvinyl butyral resin having a polymerization degree of 350 or less contained in the second ceramic slurry is configured to be 70% or more of the total resin amount, thereby ensuring the sheet strength of the step absorbing
また、第2のセラミックスラリー中に含まれるセラミック粉末の比率を50%以上に構成することで、段差吸収用セラミック層のシート密度が上がり、焼成時に引き起こされるシート密度差によるストレスを緩和して、薄膜シートの高積層化においても焼結体のデラミネーションやクラックなどの構造欠陥が発生しないという作用効果が得られる。 Further, by configuring the ratio of the ceramic powder contained in the second ceramic slurry to be 50% or more, the sheet density of the step absorbing ceramic layer is increased, and the stress due to the difference in sheet density caused during firing is reduced, The effect of preventing structural defects such as delamination and cracks in the sintered body can be obtained even when the thin film sheet is highly laminated.
また、本実施の形態において、第1のセラミックスラリーの樹脂組成を重合度1500以上のポリビニルブチラール樹脂と重合度350以下のポリビニルブチラール樹脂との2種類からなり、重合度1500以上のポリビニルブチラール樹脂は総樹脂量の50%以上に構成することにより、誘電体グリーンシートの強度を強くすることができる。さらに低重合度バインダーの比率が高いため有機バインダーの脱脂性を良くすることができる。これにより、誘電体層の薄膜化においても特性不良を低減して信頼性能を高めるという作用効果が得られる。 Further, in the present embodiment, the resin composition of the first ceramic slurry is composed of two types of polyvinyl butyral resin having a polymerization degree of 1500 or more and polyvinyl butyral resin having a polymerization degree of 350 or less, and the polyvinyl butyral resin having a polymerization degree of 1500 or more is By configuring it to be 50% or more of the total resin amount, the strength of the dielectric green sheet can be increased. Furthermore, since the ratio of the low polymerization degree binder is high, the degreasing property of the organic binder can be improved. As a result, even when the dielectric layer is thinned, the effect of reducing the characteristic defect and improving the reliability performance can be obtained.
なお、本実施の形態では誘電体セラミックシート上に段差吸収用セラミック層を形成しているが、誘電体セラミックシート、段差吸収用セラミック層、内部電極を個別にポリエステルフィルムなどの支持体上に作製し、各々を順次転写などの方法により積層しても良い。 In this embodiment, the step-absorbing ceramic layer is formed on the dielectric ceramic sheet. However, the dielectric ceramic sheet, the step-absorbing ceramic layer, and the internal electrodes are individually produced on a support such as a polyester film. Each of them may be sequentially laminated by a method such as transfer.
また、誘電体セラミックシート上に内部電極を形成し、それとは別のポリエステルフィルムなどの支持体上に段差吸収用セラミック層を作製したものを用いて転写などの方法により積層しても良い。 Alternatively, an internal electrode may be formed on a dielectric ceramic sheet, and a step-absorbing ceramic layer may be formed on another support such as a polyester film, and laminated by a method such as transfer.
さらに、誘電体セラミックシート上に内部電極および段差吸収用セラミック層3を作製して積層しても同様の効果が得られる。
Further, the same effect can be obtained by forming and laminating the internal electrode and the step absorbing
また、本実施の形態では内部電極2および段差吸収用セラミック層3をグラビア印刷法により形成しているが、スクリーン印刷法にて形成しても同様の効果が得られる。さらに、段差吸収用セラミック層3は内部電極2とは逆のパターン形状で形成しているが、内部電極2の形成されていない幅方向の領域にストライプ形状に形成しても同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the
なお、誘電体セラミックシート1および段差吸収用セラミック層3は、ポリビニルブチラール樹脂以外のポリアセタール類においても同様の効果が得られる。
The dielectric
本発明の積層セラミック電子部品の製造方法は、移動体通信機器、デジタルカメラ等の各種電子機器に用いられる積層セラミックコンデンサ以外にも、積層セラミックサーミスタ、積層セラミックバリスタなどの各種積層セラミック電子部品の製造方法として有用である。 The manufacturing method of the multilayer ceramic electronic component of the present invention is not limited to multilayer ceramic capacitors used in various electronic devices such as mobile communication devices and digital cameras, but also various multilayer ceramic electronic components such as multilayer ceramic thermistors and multilayer ceramic varistors. Useful as a method.
1 誘電体セラミックシート
2 内部電極
3 段差吸収用セラミック層
4 重ね用セラミック層
5 ポリエステルフィルム
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