JP2007005460A - 電子部品の製造方法および電子部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 内部電極層を有する電子部品を製造する方法であって、導電体粉末と、溶媒と、バインダと、を含有する内部電極用ペーストを準備する工程と、前記内部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥させて、焼成後に前記内部電極層を形成することになる焼成前電極膜を形成する工程と、を有し、乾燥後の前記焼成前電極膜の空隙率を、5〜25%とする電子部品の製造方法。
【選択図】 図3
Description
内部電極層を有する電子部品を製造する方法であって、
導電体粉末と、溶媒と、バインダと、を含有する内部電極用ペーストを準備する工程と、
前記内部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥させて、焼成後に前記内部電極層を形成することになる焼成前電極膜を形成する工程と、を有し、
乾燥後の前記焼成前電極膜の空隙率を、5〜25%とする。
プレス後の焼成前電極膜の単位体積当たりの重量密度を、プレス前の焼成前電極膜の単位体積当たりの重量密度と比較して、3〜20%向上させるようにプレスすることが好ましい。
プレス後の焼成前電極膜の空隙率が、2〜20%となるようにプレスすることが好ましい。
バインダを除去した後の前記焼成前電極膜の空隙率が5〜25%となるように脱バインダする。
より好ましくは、前記内部電極用ペーストが、平均粒子径が0.05〜0.4μmの範囲にある導電体粉末と、平均粒子径が0.002〜0.1μmの範囲にある無機酸化物粉末と、を含有し、前記無機酸化物粉末の含有量を、前記導電体粉末100重量部に対して、5〜40重量部の範囲とする。このような無機酸化物粉末は、焼成前電極膜の焼結温度を高くするために添加される。
なお、前記平滑な基板としては、たとえばPETフィルムなどが挙げられる。
なお、本発明において、電極被覆率とは、内部電極層に前記途切れ部が全く無いとして仮定した場合に、内部電極層が誘電体層を被覆する理想面積に対して、内部電極層が誘電体層を実際に被覆する面積の割合である。
図1は本発明の一実施形態に係る積層セラミックコンデンサの断面図、
図2(A)、図2(B)は本発明の一実施形態に係るグリーンシート、焼成前電極膜および余白パターン層の形成方法を示す要部断面図、
図3(A)は本発明の焼成前電極膜の微細構造を模式的に表した模式図、図3(B)は従来の焼成前電極膜の微細構造を模式的に表した模式図、
図4(A)〜図4(C)、および図5(A)〜図5(C)は本発明のその他の実施形態に係るグリーンシート、焼成前電極膜および余白層の形成方法を示す要部断面図、
図6(A)は脱バイクラックの一例を示す断面写真、図6(B)は焼成クラックの一例を示す断面写真、
図7は電極被覆率の測定方法を説明するための図、
図8(A)は本発明の実施例に係る焼成前電極膜の断面写真、図8(B)は比較例に係る焼成前電極膜の断面写真、
図9(A)は本発明の実施例に係る焼成後の素子本体の断面写真、図9(B)は比較例に係る焼成後の素子本体の断面写真である。
図1に示すように、本実施形態に係る積層セラミックコンデンサ2は、コンデンサ素体4と、第1端子電極6と第2端子電極8とを有する。コンデンサ素体4は、誘電体層10と、内部電極層12とを有し、誘電体層10の間に、これらの内部電極層12が交互に積層してある。交互に積層される一方の内部電極層12は、コンデンサ素体4の第1端部の外側に形成してある第1端子電極6の内側に対して電気的に接続してある。また、交互に積層される他方の内部電極層12は、コンデンサ素体4の第2端部の外側に形成してある第2端子電極8の内側に対して電気的に接続してある。
まず、焼成後に図1に示す誘電体層10を構成することになるセラミックグリーンシートを製造するために、誘電体ペーストを準備する。
誘電体ペーストは、通常、セラミック粉末と有機ビヒクルとを混練して得られた有機溶剤系ペースト、または水系ペーストで構成される。
焼成は、昇温速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、保持温度:1100〜1300℃、特に1150〜1250℃、保持時間:0.5〜8時間、特に1〜3時間、冷却速度:50〜500℃/時間、特に200〜300℃/時間、雰囲気ガス:加湿したN2 とH2 との混合ガス等の条件とすることが好ましい。
このようにして製造された本発明の積層セラミックコンデンサは、ハンダ付等によりプリント基板上などに実装され、各種電子機器等に使用される。
たとえば、本発明の方法は、積層セラミックコンデンサの製造方法に限らず、その他の電子部品の製造方法としても適用することが可能である。
以下に示す誘電体ペーストおよび内部電極用ペーストを調製した。
まず、BaTiO3 粉末(BT−02/堺化学工業(株))と、MgCO3 、MnCO3 、(Ba0.6Ca0.4)SiO3 および希土類(Gd2 O3 、Tb4 O7 、Dy2 O3 、Ho2 O3 、Er2 O3 、Tm2 O3 、Yb2 O3 、Lu2 O3 、Y2 O3 )から選択された粉末とを準備した。次いで、これらの原料粉末を、ボールミルにより16時間、湿式混合し、乾燥させることにより誘電体材料とした。これら原料粉末の平均粒径は0.1〜1μmであった。(Ba0.6Ca0.4)SiO3 は、BaCO3 、CaCO3 およびSiO2 をボールミルにより、16時間、湿式混合し、乾燥後に1150℃にて空気中で焼成したものをボールミルにより、100時間湿式粉砕して作製した。
まず、導電体粉末として、平均粒子径が0.2μmのNi粉末:100重量部、共材として、平均粒子径が0.05μmのセラミック粉末:20重量部、バインダとしてエチルセルロース樹脂 :4.5重量部、分散剤として脂肪酸エステル系分散剤:1重量部、および溶剤としてターピネオール :75重量部を、それぞれ準備した。なお、上記セラミック粉末としては、誘電体ペースト中に含有させた誘電体原料と同様の組成を有するものを使用した。
次いで、上記にて得られた内部電極用ペーストを使用して、以下に示す焼成前電極膜を作製し、塗布・乾燥工程、プレス工程、および脱バインダ工程の各工程における焼成前電極膜の特性を評価した。
まず、上記にて作製した混練回数の異なる内部電極用ペーストを、Gap250μmのアプリケーターでPETフィルム上に塗布し、その後、送風乾燥器にて、100℃、15分の条件で乾燥することにより、塗布・乾燥後の焼成前電極膜を得た。本実施例では、乾燥後の膜厚が30〜45μmとなるように焼成前電極膜を形成した。そして、得られた各焼成前電極膜の体積(=電極膜の形成面積×電極膜の厚み)と、重量とから、各焼成前電極膜の塗布・乾燥後の密度を計算し、得られた塗布・乾燥後の密度および理論密度(6.33g/cm3)から、各焼成前電極膜の塗布・乾燥後の空隙率を算出した。結果を表1に示す。
次に、上記にて得られた塗布・乾燥後の各焼成前電極膜について、プレス温度:120℃、プレス圧力:1t/cm2、プレス時間:10分の条件で、プレスを行い、プレス後の焼成前電極膜を得た。そして、プレス後の各焼成前電極膜の体積(=電極膜の形成面積×電極膜の厚み)と、重量とから、各焼成前電極膜のプレス後の密度を計算し、得られたプレス後の密度およびプレス前の密度(=塗布・乾燥後の密度)から、各焼成前電極膜のプレス後の密度向上率を算出した。さらに、得られたプレス後の密度および理論密度(6.33g/cm3)から、各焼成前電極膜のプレス後の空隙率を算出した。
脱バインダ工程における空隙率は、脱バインダ処理により除去される不揮発有機成分の比重をほぼ1であるとして、プレス後の空隙率(%)に、脱バインダ処理により除去される不揮発有機成分の重量比(重量%)を加えることにより算出した。
次いで、上記にて得られた誘電体ペーストおよび内部電極用ペーストを使用して、積層セラミックコンデンササンプルを製造し、脱バインダ後のクラック発生率(脱バイクラック率)、焼成後のクラック発生率(焼成クラック率)、および内部電極層の電極被覆率をそれぞれ評価した。なお、積層セラミックコンデンササンプルは、以下の方法により製造した。
まず、各コンデンササンプルを積層方向に垂直な面で切断し、その切断面を研磨した。そして、その研磨面の金属顕微鏡写真から内部電極層の電極被覆率を求めた。図7に示すように、積層方向に垂直な面で切断した場合、内部電極は線分状に観察され、電極面の穴は線分の途切れとして観察される。電極線分の実際の長さを測定し、視野長さに対する電極線分の長さの比率を電極被覆率(%)とした。具体的には、図7に示す電極線分の長さの合計(すなわち、視野長さから途切れ部分を除いた長さ)を求め、視野長さに対する、電極線分の長さの合計の割合を求める算出することにより、求めた。なお、電極被覆率は、金属顕微鏡写真4枚を使用し、視野長さ170μm、電極線分10本(合計40本)について測定を行うことにより求めた。結果を表1に示す。
プレス条件を表2に示す各条件に変更した以外は、実施例1の試料2と同様にして、試料8〜12に係る焼成前電極膜サンプルおよび積層セラミックコンデンササンプルを、実施例1の試料5と同様にして、試料13に係る焼成前電極膜サンプルおよび積層セラミックコンデンササンプルを、それぞれ製造した。
内部電極用ペーストを調製する際に、不揮発性有機成分の含有量を、表3に示す含有量とした以外は、実施例1の試料5と同様にして、試料14、15に係る焼成前電極膜サンプルおよび積層セラミックコンデンササンプルを、それぞれ製造した。
4… コンデンサ素体
6,8… 端子電極
10… 誘電体層
10a… グリーンシート
12… 内部電極層
12a… 焼成前電極膜
120… 導電体粉末
122… 誘電体粉末(共材)
124… 不揮発有機成分
126… 空隙
20… キャリアシート(第1支持シート)
22… 余白パターン層
24… キャリアシート(第2支持シート)
26… 剥離層
28… キャリアシート(第3支持シート)
30… 接着層
Claims (13)
- 内部電極層を有する電子部品を製造する方法であって、
導電体粉末と、溶媒と、バインダと、を含有する内部電極用ペーストを準備する工程と、
前記内部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥させて、焼成後に前記内部電極層を形成することになる焼成前電極膜を形成する工程と、を有し、
乾燥後の前記焼成前電極膜の空隙率を、5〜25%とする電子部品の製造方法。 - 前記焼成前電極膜をプレスする工程をさらに有し、
プレス後の焼成前電極膜の単位体積当たりの重量密度を、プレス前の焼成前電極膜の単位体積当たりの重量密度と比較して、3〜20%向上させるようにプレスする請求項1に記載の電子部品の製造方法。 - 前記焼成前電極膜をプレスする工程をさらに有し、
プレス後の焼成前電極膜の空隙率が、2〜20%となるようにプレスする請求項1に記載の電子部品の製造方法。 - プレス後の前記焼成前電極膜を加熱して、前記焼成前電極膜に含有されているバインダを除去する工程をさらに有し、
バインダを除去した後の前記焼成前電極膜の空隙率が5〜25%となるように脱バインダする請求項2または3に記載の電子部品の製造方法。 - 前記内部電極用ペーストが、無機酸化物粉末をさらに含有している請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 前記内部電極用ペーストに含有される前記導電体粉末として、平均粒子径が0.05〜0.4μmの範囲にある導電体粉末と、
前記無機酸化物粉末として、平均粒子径が0.002〜0.1μmの範囲にある無機酸化物粉末と、を使用し、
前記無機酸化物粉末の含有量を、前記導電体粉末100重量部に対して、5〜40重量部の範囲とする請求項5に記載の電子部品の製造方法。 - 前記電子部品が、誘電体層をさらに有しており、
誘電体ペーストを使用して、支持シート上に、焼成後に前記誘電体層を形成することとなるグリーンシートを形成し、
次いで、前記グリーンシート上に、前記内部電極用ペーストを塗布し、その後、乾燥させて前記焼成前電極膜を形成する請求項1〜6のいずれかに記載の電子部品の製造方法。 - 前記電子部品が、誘電体層をさらに有しており、
焼成後に前記誘電体層を形成することとなるグリーンシートを、第1支持シート上に形成する工程と、
前記内部電極用ペーストを、第2支持シート上に塗布し、その後、乾燥させて、前記焼成前電極膜を形成する工程と、
前記第1支持シート上に形成された前記グリーンシートの表面に、前記第2支持シート上に形成された前記焼成前電極膜を転写する工程と、
を有する請求項1〜6のいずれかに記載の電子部品の製造方法。 - 焼成後の前記誘電体層の厚みが2.5μm以下となるように、前記グリーンシートを形成する請求項7または8に記載の電子部品の製造方法。
- 焼成後の前記誘電体層の厚みと、焼成後の前記内部電極層の厚みと、の比が誘電体層の厚み/内部電極層の厚み=0.5〜2.0の範囲となるように、前記グリーンシートおよび前記焼成前電極膜を形成する請求項7〜9のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 複数の前記焼成前電極膜と、複数の前記グリーンシートと、を交互に積層し、
焼成後の前記誘電体層の積層数を100層以上とする請求項7〜10のいずれかに記載の電子部品の製造方法。 - 前記内部電極用ペーストとして、平滑な基板上に、乾燥後の膜厚が30〜45μmとなるように塗布し、その後、100℃、15分の条件にて送風型の乾燥機で乾燥した場合に、得られる塗膜の表面の60度鏡面光沢度 (Gs(60°))が、100%以上となるような内部電極用ペーストを使用する請求項1〜11のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の方法により得られる電子部品。
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