JP2006100359A - 積層セラミック電子部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高密度で通気抵抗の高い積層グリーンシートであっても、内部構造欠陥のない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のセラミックグリーン層11の面上に複数の第1の内部電極層12を形成し、第1のセラミックグリーン層11の面上及び第1の内部電極層12上に第2のセラミックグリーン層13を形成し、第2のセラミックグリーン層13の面上に複数の第2の内部電極層14を形成し、第2のセラミックグリーン層13の面上及び第2の内部電極層14上に第3のセラミックグリーン層15を形成してなる積層グリーンシートを複数枚積層する工程を含む積層電子部品の製造方法において、通気抵抗が0.7から0.8となる上記積層グリーンシートを1枚積層毎に、1.0から5.0kgf/cm2、かつ、1.0から10.0秒間加圧圧着して積層体を形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 第1のセラミックグリーン層11の面上に複数の第1の内部電極層12を形成し、第1のセラミックグリーン層11の面上及び第1の内部電極層12上に第2のセラミックグリーン層13を形成し、第2のセラミックグリーン層13の面上に複数の第2の内部電極層14を形成し、第2のセラミックグリーン層13の面上及び第2の内部電極層14上に第3のセラミックグリーン層15を形成してなる積層グリーンシートを複数枚積層する工程を含む積層電子部品の製造方法において、通気抵抗が0.7から0.8となる上記積層グリーンシートを1枚積層毎に、1.0から5.0kgf/cm2、かつ、1.0から10.0秒間加圧圧着して積層体を形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、高密度で通気抵抗の高い積層グリーンシートを使用した場合であっても内部構造欠陥が少なく、ショート不良も少ない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。
一般に、積層セラミック電子部品は、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの可撓性支持体上にセラミックペーストを塗布、乾燥してセラミックグリーン層を形成するセラミックグリーンシート成形工程、上記セラミックグリーン層の面上に導電性ペーストを印刷、乾燥して複数の内部電極層を形成する電極形成工程、更に、上記内部電極が形成されたセラミックグリーンシートをPETフィルムから剥離したのちに、複数枚積層して積層体を形成する積層工程を有する。さらに、上記積層体の部品単位における切断、脱バインダー、焼成及び外部電極形成等の各工程を経て積層セラミック電子部品が作製される。
近年、積層セラミックコンデンサにおいては、小型化,大容量化に応えるため、誘電体層の1層当たりの厚みを薄くし、積層数を多くすることが必須となっている。
しかし、乾燥後において5μm以下の薄いグリーンシートを得ようとすると、セラミックペーストの粘度等を下げる必要があり、それに伴い溶剤量が増大する。そのため、乾燥により溶剤が多く揮発し、セラミックグリーンシートにピンホールが多発する。このピンホールが積層セラミックコンデンサのショート不良や耐電圧不良を招く原因となるため、ピンホールの防止対策が重要な課題となっている。
ピンホールを抑制するには、高密度なセラミックグリーンシートを用いて積層体を形成すればよいが、セラミックグリーンシート1層だけで高密度化するには限界がある。
そこで、セラミックグリーンシートの面上で導電性ペーストの印刷、乾燥、およびセラミックペーストの塗布、乾燥を複数交互に繰り返して形成される積層グリーンシートを作製すれば、内部電極による凹凸をセラミックペースト塗布によって吸収でき、積層グリーンシートを高密度化できる。
このような点から、セラミックグリーンシートの面上で導電性ペーストを印刷、乾燥し、さらにセラミックペーストを塗布、乾燥して形成される積層グリーンシートが開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
ところが、高密度の積層グリーンシートは、逆に通気抵抗が高く、圧着積層時にシート内部及びシート間に空気が残留し、内部構造欠陥が生じやすいという問題がある。
特開2004−119802号公報
特開2004−103983号公報
本発明は、高密度で通気抵抗の高い積層グリーンシートであっても、内部構造欠陥の少ない積層セラミック電子部品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の積層セラミック電子部品の製造方法によると、通気抵抗(α)が0.70〜0.80の積層グリーンシートを作製し、この積層グリーンシートを1枚重ねる毎に1.0〜5.0kgf/cm2、かつ、1.0〜10.0秒間加圧圧着して積層グリーンシートの積層体(第1の積層体)を形成することを特徴とするものである。
ここで、本発明に係る積層グリーンシートは以下の手法によって製造される。
初めに、可撓性支持体上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第1のセラミックグリーン層を形成し、この第1のセラミックグリーン層の面上に、導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第1の内部電極層を形成する。
次に、第1のセラミックグリーン層の面上、及び、第1の内部電極層上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層を形成し、第2のセラミックグリーン層の面上に、導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第2の内部電極層を形成する。
さらに、第2のセラミックグリーン層の面上、及び、第2の内部電極層上に、セラミックペーストを塗布、乾燥して第3のセラミックグリーン層を形成したのち、支持体から剥離して積層グリーンシートを得る。
また、本発明に係る他の積層グリーンシートは以下の手法によって製造される。
初めに、可撓性支持体上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第1のセラミックグリーン層を形成する。
次に、第1のセラミックグリーン層の面上に導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第1の内部電極層を形成し、さらに第1のセラミックグリーン層の面上であって第1の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して第1のセラミック補助層を形成する。
次に、第1の内部電極層上、および、第1のセラミック補助層上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層を形成する。
そして、第2のセラミックグリーン層の面上に導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第2の内部電極層を形成し、さらに第2のセラミックグリーン層の面上であって第2の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して第2のセラミック補助層を形成する。
最後に、第2の内部電極層上、および、第2のセラミック補助層上に、セラミックペーストを塗布、乾燥して第3のセラミックグリーン層を形成したのち、支持体から剥離して積層グリーンシートを得る。
また、本発明によると、上記の積層グリーンシートを2〜50枚積層して、第1の積層体を形成することを特徴とするものである。
また、本発明によると、上記第1の積層体を3〜10kgf/cm2の圧着力で圧着することを特徴とするものである。
また、本発明によると、上記の第1の積層体を2〜30枚重ね、さらに最外層には保護層となる内部電極の無いセラミックグリーンシ−トを重ねたのち、これを10〜50kgf/cm2の圧着力で圧着して第2の積層体を作製することを特徴とするものである。
さらに、本発明によると、上記第2の積層体を、500〜2000kgf/cm2で加圧することを特徴とするものである。
本発明の積層セラミック電子部品の製造方法によれば、積層グリーンシートを高密度化することができるので、積層体内部のピンホールや凹凸を減らすことができる。また、積層グリーンシートを1枚重ねる毎に1.0〜5.0kgf/cm2、かつ、1.0〜10.0秒間加圧圧着する工程を経て積層グリーンシートの積層体を形成することから、積層グリーンシート内部および積層グリーンシート間に存在する滞留空気を排除することが可能となり、ショート不良やデラミネーションなどの内部構造欠陥の少ない高信頼性の積層セラミック電子部品を製造できる。
以下、積層セラミックコンデンサを製造する実施形態を例示する。
基本工程としては、まず、BaTiO3を主成分とする誘電体粒子粉末、有機バインダー、可塑剤及び溶剤等を含むセラミックペーストを作製し、これをポリエチレンテレフタレート(PET)などの可撓性支持体上にドクターブレード法等で塗布乾燥して第1のセラミックグリーン層が形成されたセラミックグリーンシートを作製する。
次に、上記のセラミックグリーンシートの面上にPd、Ag、Ni等の導電性ペーストを用いて、内部電極となる複数の第1の内部電極層をスクリーン印刷法により形成する。
上記第1の内部電極層が形成されたセラミックグリーンシートの面上に、セラミックペースト及び導電性ペーストを塗布、印刷することによって、高密度となる積層グリーンシートを作製することができる。
好ましい積層グリーンシートの製造方法として、以下に示す2通りの方法が挙げられる。
(方法1)
第1のセラミックグリーン層の面上及び第1の内部電極層上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層を形成し、第2のセラミックグリーン層の面上に、導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第2の内部電極層を形成する。
第1のセラミックグリーン層の面上及び第1の内部電極層上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層を形成し、第2のセラミックグリーン層の面上に、導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第2の内部電極層を形成する。
次に、第2のセラミックグリーン層の面上、及び、第2の内部電極層上に、セラミックペーストを塗布、乾燥して第3のセラミックグリーン層を形成したのち、所定の大きさに切断し、支持体から剥離して積層グリーンシートを得る。
(方法2)
第1のセラミックグリーン層の面上であって第1の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して第1のセラミック補助層を形成する。
第1のセラミックグリーン層の面上であって第1の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して第1のセラミック補助層を形成する。
次に、第1の内部電極層上、および、第1のセラミック補助層上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層を形成する。
そして、第2のセラミックグリーン層の面上に、導電性ペーストを印刷、乾燥して、複数の第2の内部電極層を形成し、さらに第2のセラミックグリーン層の面上であって第2の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して、第2のセラミック補助層を形成する。
最後に、第2の内部電極層上、および、第2のセラミック補助層上に、セラミックペーストを塗布、乾燥して第3のセラミックグリーン層を形成したのち、所定の大きさに切断し、支持体から剥離して積層グリーンシートを得る。
積層グリーンシートの通気抵抗αは、空気量を960×10−6(m3/min)、積層グリーンシートのない無負荷状態における圧力P2を320(mmHg)に調整したのち、積層グリーンシートを入れてシートを通過したときの圧力P(mmHg)を測定し、下式から算出した。
α=−ln{1−(P−P2)/(P1)}・・・・・・式1
P1:760(mmHg)
P2:320(mmHg)・・・積層グリーンシートのない無負荷状態の圧力
P :積層グリーンシートを通過したときの圧力(mmHg)
次に、上記にて作製され、通気抵抗が0.7≦α≦0.8となる積層グリーンシートを1枚ごとに1.0〜5.0kgf/cm2、かつ、1.0〜10.0秒間加圧圧着して、積層グリーンシートを複数枚積層した第1の積層体を作製する。第1の積層体は、積層グリーンシートを2〜50枚積層するのが好ましい。
P1:760(mmHg)
P2:320(mmHg)・・・積層グリーンシートのない無負荷状態の圧力
P :積層グリーンシートを通過したときの圧力(mmHg)
次に、上記にて作製され、通気抵抗が0.7≦α≦0.8となる積層グリーンシートを1枚ごとに1.0〜5.0kgf/cm2、かつ、1.0〜10.0秒間加圧圧着して、積層グリーンシートを複数枚積層した第1の積層体を作製する。第1の積層体は、積層グリーンシートを2〜50枚積層するのが好ましい。
次に、上記第1の積層体を再び圧着する。圧着力は3〜10kgf/cm2程度が好ましい。
さらに、上記第1の積層体を複数枚重ね、さらに最外層には保護層となる内部電極の無いセラミックグリーンシ−トを重ねて、圧着積層し、第2の積層体を作製する。第2の積層体は第1の積層体を2〜30枚積層して形成するのが好ましく、また圧着力は10〜50kgf/cm2程度が好ましい。
さらに、上記第2の積層体を再び加圧する。加圧は一方向プレス、等方圧プレスの何れでもよく、500〜2000kgf/cm2程度で加圧すればよい。
次に、上記第2の積層体を部品単位に切断する工程を経てグリーンチップ素体を得る。そして、このグリーンチップ素体を所定の雰囲気、温度にて脱脂、焼成を施し、チップ焼結体を得る。
その後、チップ焼結体の両端部にCu、Ni、Sn、Ag、Pdなどの焼付け電極を形成し積層セラミックコンデンサを得る。なお、焼付け電極の上にNi・Snめっきの順でめっき電極を形成してよい。
以上、本実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に何等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において種々に改変することが出来る。
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。
(実施例1)
粒径が0.1〜1.0μm程度のチタン酸バルウムを主成分とするセラミック粉末と、焼結助材、分散剤、バインダー等を添加してセラミックペーストを調製し、これを支持体となるPETフィルム(1)上に塗布、乾燥し、厚みが略1.5μmとなる第1のセラミックグリーン層(11)を形成した。
粒径が0.1〜1.0μm程度のチタン酸バルウムを主成分とするセラミック粉末と、焼結助材、分散剤、バインダー等を添加してセラミックペーストを調製し、これを支持体となるPETフィルム(1)上に塗布、乾燥し、厚みが略1.5μmとなる第1のセラミックグリーン層(11)を形成した。
次に、第1のセラミックグリーン層の上部にNi内部電極ペーストを印刷、乾燥し、厚みが略1.5μmとなる第1の内部電極層(12)を形成した。
図2にPETフィルム(1)上に第1のセラミックグリーン層(11)および第1の内部電極層(12)を形成した平面図を示す。
図2にPETフィルム(1)上に第1のセラミックグリーン層(11)および第1の内部電極層(12)を形成した平面図を示す。
さらに、第1のセラミックグリーン層(11)の面上、および、第1の内部電極層(12)の面上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第2のセラミックグリーン層(13)を形成し、さらにこの上部にNi内部電極ペーストを印刷、乾燥して第2の内部電極層(14)を形成した。ここで、第2のセラミックグリーン層(13)の厚みは略3.0μmであり、第1のセラミックグリーン層(11)厚みの2倍になるように塗布した。また、第2の内部電極層(14)の厚みは略1.5μmであり、第1の内部電極層(12)の厚みと同じになるように印刷した。
さらに、第2のセラミックグリーン層(13)の面上、及び、第2の内部電極層(14)上にセラミックペーストを塗布、乾燥して第3のセラミックグリーン層(15)を形成した。ここで、第3のセラミックグリーン層(15)の厚みは略1.5μmであり、第1のセラミックグリーン層(11)の厚みに等しく、第2のセラミックグリーン層(13)の厚みの略1/2になるように形成した。
そして、これを所定の大きさに切断後、PETフィルムから剥離し、図1に示す積層グリーンシート(10)を得た。
次に、上記積層グリーンシート(10)を1枚重ねるごとに1.0〜5.0kgf/cm2、かつ、1.0〜10.0秒間で20枚圧着し、第1の積層体を作製した。
次に、上記第1の積層体を5.0kgf/cm2の圧着力で圧着した後、第1の積層体同士を9枚重ね、さらに最外層に保護層(16)を重ねたのち、17kgf/cm2で圧着を行い(2層×20層×9枚=360層)、第2の積層体(20)を作製した。図3に、第2の積層体に関する模式図を示す。
さらに、第2の積層体を750kgf/cm2で加圧したのち、1500kgf/cm2で等方圧プレス処理した。
次に、上記第2の積層体を図3に示すX−Y部分で切断することによって、部品単位のグリーンチップ素体を作製し、これを脱脂、焼成を施してチップ焼結体を得た。その後、チップ焼結体の両端部にCu、Ni、Snの外部電極を形成した。
以上の製造工程によって、寸法が2.0×1.2×1.2mm、誘電体層の厚みが2.0μm、誘電体層の層数がおよそ360層、内部電極層の厚みが1.2μmとなる積層セラミックコンデンサを各10000個作製した。
表1に示したように、積層グリーンシートの通気抵抗(α)が0.7〜0.8であり、圧着力が1.0〜4.0kgf/cm2、圧着時間が1.0〜7.0秒間のとき、デラミネーション発生率およびショート不良率を1%以下に低減することができた。
また、圧着力が5.0kgf/cm2より大きい場合や、圧着時間が10秒間よりも長い場合には、デラミネーションやショート不良に大きな差異は認められなかったので、実際上は、圧着力を1.0〜4.0kgf/cm2、圧着時間を1.0〜7.0秒間とするのが好ましい。
そして、積層グリーンシートの通気抵抗(α)が0.7よりも小さいときにはショート不良が大きくなり、通気抵抗(α)が0.7〜0.8であっても圧着力が1.0kgf/cm2よりも小さかったり、圧着時間が1.0秒未満のときにはデラミネーションが多く発生した。
次に、上記の第1のセラミックグリーン(21)の上部にNi内部電極ペーストを印刷、乾燥し、厚みがおよそ1.5μmとなる第1の内部電極(22)を形成した。
そして、第1のセラミックグリーン層の面上であって第1の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して、第1のセラミック補助層(23)を形成した。ここで、第1のセラミック補助層(23)の厚みは略1.5μmであり、第1の内部電極(22)の厚みと等しくなるように形成した。
図5に第1のセラミックグリーン層(21)の面上に、第1の内部電極(22)、および、第1のセラミック補助層(23)を形成した平面図を示す。
次に、第1の内部電極層(22)上、および、第1のセラミック補助層(23)上にセラミック塗料を塗布、乾燥して、第2のセラミックグリーン層(24)を形成した。ここで、第2のセラミックグリーン層(24)の厚みは略3.0μmであり、第1のセラミックグリーン層(21)の厚みの略2倍になるように形成した。
そして、第2のセラミックグリーン層(24)の面上に内部電極ペーストを印刷、乾燥して、厚みが略1.5μmとなる第2の内部電極(25)を形成した。
さらに、第2のセラミックグリーン層の面上であって第2の内部電極層が形成されていない隙間部にセラミックペーストを印刷、乾燥して、第2のセラミック補助層(26)を形成した。ここで、第2のセラミック補助層(26)の厚みは略1.5μmであり、第2の内部電極層の厚みと等しくなるように形成した。
次に、第2の内部電極層(25)上、および、第2のセラミック補助層(26)上に、セラミックペーストを塗布、乾燥して、第3のセラミックグリーン層(27)を形成した。ここで、第3のセラミックグリーン層(27)の厚みは略1.5μmであり、第1のセラミックグリーン層(21)の厚みに等しく、第2のセラミックグリーン層(24)の厚みの略1/2になるように形成した。
そして、これを所定の大きさに切断後、PETフィルムから剥離し、図4に示す積層グリーンシート(30)を得た。
以下、実施例1と同様の方法により、図6の模式図に示したような第2の積層体(40)を作製したのち、これをX−Y部分で切断することによって、部品単位のグリーンチップ素体を作製した。
さらに、このグリーンチップ素体を脱脂、焼成してチップ焼結体を得たのち、チップ焼結体の両端部にCu、Ni、Snの外部電極を形成した。
以上の製造工程によって、寸法が2.0×1.2×1.2mm、誘電体層の厚みが2.0μm、誘電体層の層数が360層、内部電極層の厚みが1.2μmとなる積層セラミックコンデンサを各10000個作製した。
表2に示したように、積層グリーンシートの通気抵抗(α)が0.7〜0.8であり、圧着力が1.0〜4.0kgf/cm2、圧着時間が1.0〜7.0秒間のとき、デラミネーション発生率およびショート不良率を1%以下に低減することができた。また、圧着力が5.0kgf/cm2より大きい場合や、圧着時間が10秒間よりも長い場合には、デラミネーションやショート不良に大きな差異は認められなかったので、実際上は、圧着力を1.0〜4.0kgf/cm2、圧着時間を1.0〜7.0秒間とするのが好ましい。
そして、積層グリーンシートの通気抵抗(α)が0.8よりも大きいときや、通気抵抗(α)が0.7〜0.8であっても圧着力が1.0kgf/cm2よりも小さかったり、圧着時間が1.0秒未満のときにはデラミネーションが多く発生した。
1 :PETフィルム
10、30 :積層グリーンシート
20、40 :第2の積層体
11、21 :第1のセラミックグリーン層
12、22 :第1の内部電極層
13、24 :第2のセラミックグリーン層
14、25 :第2の内部電極層
15、27 :第3のセラミックグリーン層
16 :保護層
23 :第1のセラミック補助層
26 :第2のセラミック補助層
W1、W2 :隣り合う内部電極間
X、Y :グリーンチップ素体を作製するときの切断部
10、30 :積層グリーンシート
20、40 :第2の積層体
11、21 :第1のセラミックグリーン層
12、22 :第1の内部電極層
13、24 :第2のセラミックグリーン層
14、25 :第2の内部電極層
15、27 :第3のセラミックグリーン層
16 :保護層
23 :第1のセラミック補助層
26 :第2のセラミック補助層
W1、W2 :隣り合う内部電極間
X、Y :グリーンチップ素体を作製するときの切断部
Claims (6)
- 第1のセラミックグリーン層の面上に複数の第1の内部電極層を形成し、
次に、前記第1のセラミックグリーン層の面上及び前記第1の内部電極層上に第2のセラミックグリーン層を形成し、
次に、前記第2のセラミックグリーン層の面上に複数の第2の内部電極層を形成し、
次に、前記第2のセラミックグリーン層の面上及び前記第2の内部電極層上に第3のセラミックグリーン層を形成してなる積層グリーンシートであり、
前記積層グリーンシートを複数枚積層して第1の積層体を形成する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法において、
通気抵抗が0.7から0.8となる前記積層グリーンシートを1枚積層毎に、1.0から5.0kgf/cm2、かつ、1.0から10.0秒間加圧圧着し、前記第1の積層体を形成することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。 - 第1のセラミックグリーン層の面上に複数の第1の内部電極層を形成し、
次に、前記第1のセラミックグリーン層の面上であって、前記第1の内部電極層が形成されていない隙間部に第1のセラミック補助層を形成し、
次に、前記第1の内部電極層上及び前記第1のセラミック補助層上に第2のセラミックグリーン層を形成し、
次に、前記第2のセラミックグリーン層の面上に複数の第2の内部電極層を形成し、
次に、前記第2のセラミックグリーン層の面上であって、前記第2の内部電極層が形成されていない隙間部に第2のセラミック補助層を形成し、
次に、前記第2の内部電極層上及び前記第2のセラミック補助層上に第3のセラミックグリーン層を形成してなる積層グリーンシートであり、
前記積層グリーンシートを複数枚積層して第1の積層体を形成する工程を含む積層セラミック電子部品の製造方法において、
通気抵抗が0.70から0.80となる前記積層グリーンシートを1枚積層毎に、1.0から5.0kgf/cm2、かつ、1.0から10.0秒間加圧圧着し、前記第1の積層体を形成することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。 - 前記第1の積層体は、前記積層グリーンシートを2から50枚積層したものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の積層セラミック電子部品の製造方法。
- 請求項3に記載の製造方法により作製した前記第1の積層体を、3から10kgf/cm2の圧着力で加圧圧着することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
- 請求項4記載の製造方法により作製した前記第1の積層体を2から30枚重ね、さらに最外層には保護層となる内部電極の無いセラミックグリーンシ−トを重ねた後、10から50kgf/cm2の圧着力で加圧圧着して第2の積層体を形成することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
- 請求項5記載の製造方法により形成した前記第2の積層体を、さらに500から2000kgf/cm2で加圧することを特徴とする積層セラミック電子部品の製造方法。
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